Электрические приводы — что это такое и как они работают

Автоматизировать любой процесс легко, если все, что вам нужно, — это электрические сигналы. Мы уже писали о том, как программируемые логические контроллеры (ПЛК) могут получать входные данные от датчика, обрабатывать параметры с помощью предварительно запрограммированного алгоритма и определять выход. Но что, если в процессе есть этапы, требующие ручного перемещения?

Здесь на помощь приходят электрические приводы. В двух словах, цель электрического привода — преобразовать электрический сигнал в физическое движение. Как именно работает электрический привод и где его можно найти в стандартном производственном процессе?

Что такое электрический привод?

Основная цель привода — преобразовать электрический сигнал в кинетическую энергию, таким образом объединяя части, требующие механической обработки, в автоматизированный процесс. Электрический привод может создавать вращательное или поступательное движение, в зависимости от типа инструмента, на котором он установлен.

Электрические приводы обычно встречаются в различных типах клапанов, используемых на промышленных объектах для управления поток жидкостей или газов. Электрический привод может быть настроен либо для регулирования потока жидкости в клапане, либо просто для переключения между открытым и закрытым положениями. Могут быть также более специализированные применения электрических приводов, таких как зажимы, заслонки или конвейеры.

Механизм электрических приводов может варьироваться от одного типа к другому, но его работа состоит из трех основных компонентов. : электрический сигнал, источник питания и подвижный механический вал. Электрический сигнал, поступающий от ПЛК, предписывает источнику питания активировать или деактивировать силу, приводящую в движение механический вал. Как мы увидим позже, особенности этого процесса могут различаться для разных типов электрических приводов и клапанов.

Типы электрических приводов и принцип их работы

Чтобы сузить В рамках обсуждения мы ограничим этот раздел электрическими приводами, используемыми с клапанами. В конце концов, они наиболее распространены и актуальны практически во всех отраслях.

1. Пружинно-мембранный привод

Пружинно-мембранный привод — это привод с пневматическим приводом, который используется для управления потоком сыпучих материалов в шаровых клапанах. Элемент клапана, соединенный с механическим валом, перемещается в нужное положение с помощью расширяющейся диафрагмы. Это расширение вызвано подачей сжатого воздуха, который, в свою очередь, управляется другим набором электрических приводов.

Комбинация этого типа привода и шарового клапана обеспечивает уникальный уровень управления потоком . В частности, запорные клапаны используются во многих отраслях промышленности для регулирования потока жидкости путем регулирования степени их открытия. В свою очередь, расширение диафрагмы, которая давит на механический вал, контролируется простым регулированием давления поступающего воздуха..

Требование контроля меры вносит еще один уровень сложности в привод с пружиной и диафрагмой. Это означает, что на линии подачи воздуха необходимо установить датчик давления, обеспечивающий обратную связь с ПЛК в разомкнутой архитектуре. Когда наблюдаются отклонения от целевого давления, ПЛК соответствующим образом реагирует, увеличивая или уменьшая подачу воздуха.

Для резервирования на линии подачи воздуха часто также устанавливается манометр с круговой шкалой. Это позволяет операторам вручную проверять значения давления, если есть неточности в показаниях датчика.

Пружинный и мембранный привод можно рассматривать как косвенный способ использования электрических сигналов для управления механическим движением клапана. Электрический привод в этом случае применяется только к отверстию для подачи воздуха. Однако точное управление подачей воздуха является движущей силой, которая обеспечивает гранулированное движение диафрагмы и механического вала. Пружинно-мембранный привод является важной частью любой линии жидкости, которая требует точно регулируемого расхода.

Несмотря на преимущества в управлении потоком, основным недостатком пружинно-мембранного привода является то, что его трудно контролировать. поддерживать. При большем количестве движущихся частей, чем в других приводах, повышается вероятность того, что что-то пойдет не так с пружинно-мембранным приводом. Однако это не должно быть проблемой, если работа привода выполняется в пределах допустимых параметров и соблюдены графики регулярного технического обслуживания.

2. Электромагнитный привод

Электромагнитный привод состоит из катушки, подключенной к источнику питания, которая намотана на механический вал клапана. Механический вал и катушка расположены очень близко друг к другу, но в остальном не соприкасаются. Затем вал соединяется с элементом клапана.

Электромагнитные приводы не обеспечивают точного гранулированного управления и больше подходят для клапанов, которые должны находиться только в открытом или закрытом положении. По этой причине соленоидные приводы обычно устанавливаются в тандеме с задвижками. Действие привода приводит к быстрому перемещению механического вала, что обеспечивает быстрое развертывание или извлечение элемента клапана.

Принцип работы соленоидного привода основан на законе Ампера. Закон гласит, что электрический ток, движущийся по любому проводнику, создает круговое магнитное поле. Этот эффект можно усугубить, ориентируя проводящий материал в катушке.

При достаточном количестве витков электрический ток, передаваемый по катушке, может создать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы вызвать движение магнитного тела. В случае электромагнитного привода механические валы действуют как тело, которое движется в ответ на создаваемое магнитное поле. Сила тока, подаваемого на катушку, может влиять на силу магнитного поля и, следовательно, на скорость, с которой клапан открывается и закрывается.

Сила электромагнитного привода заключается в его простоте. Поскольку соленоид является единственным элементом, который вызывает движение, соленоидные приводы довольно легко разбирать, обслуживать или устранять неисправности. Однако электромагнитные приводы ограничены созданием линейного движения. Этот механизм обычно не используется для поворотных приводов.

3. Электромоторный привод

Электромоторный привод — самый простой из трех типов, которые мы здесь обсуждали. Как следует из названия, движущей силой этого типа привода является настоящий электродвигатель. Вращательное движение двигателя может быть преобразовано в линейное или вращательное движение механического вала клапана в зависимости от соединенной с ним зубчатой ​​передачи. Это означает, что приводы с электродвигателями могут быть установлены на самые разные типы клапанов — чаще всего используются шаровые клапаны, задвижки и дроссельные заслонки.

Степень гранулометрического управления, которая возможна с помощью аналогового клапана. Электродвигатель привода зависит от типа двигателя и конструкции зубчатой ​​передачи. В большинстве случаев привод этого типа имеет шаговый двигатель, который может двигаться с фиксированными и дискретными шагами. И наоборот, можно также использовать пакет серводвигателя, который объединяет электродвигатель с зубчатой ​​передачей, которая предназначена для преобразования нескольких оборотов вала двигателя в вращение клапана с более высоким крутящим моментом.

Уникальное применение Электромоторные приводы предназначены для дистанционного управления многооборотными клапанами, такими как шаровые краны с резьбовыми штоками. Практически во всех случаях использования приводов с электродвигателем над двигателем должен быть установлен тормоз, чтобы предотвратить принудительное открытие клапана, вызванное давлением жидкости. Отсутствие тормоза приведет к преждевременной деградации двигателя и привода из-за постоянных и быстрых колебаний между закрытым и открытым положениями.

Привод с электродвигателем — один из наиболее универсальных типов приводов, позволяя как линейное, так и вращательное срабатывание и гранулярное управление. Он не закрывает и не открывает клапан так быстро, как соленоидный привод, и более склонен к смещению из желаемого положения из-за давления жидкости.

Наличие мотора приводит в движение привод также означает, что он сложнее обслуживать — обслуживание двигателя означает необходимость замены его другим, если необходимо продолжить работу. Еще один минус — сам мотор довольно большой. Для предприятий с ограниченным пространством установка незапланированного электропривода может быть сложной задачей.

Плюсы и минусы электрических приводов

Как мы видели из обсуждения разные приводы, каждый тип привода имеет уникальный набор преимуществ и недостатков. Однако, если посмотреть на электрические приводы в целом, можно заметить, что их преимущества имеют и определенные компромиссы:

ПЛЮСЫ:

Подходит для интеграции с ПЛК

Зависимость от электрических сигналов делает электрические приводы идеально подходящим компонентом системы ПЛК.. Через свои различные модули ввода/вывода ПЛК связывается с несколькими внешними компонентами посредством электрических сигналов. Любые сигналы обратной связи затем передаются обратно в ПЛК и обрабатываются с помощью предварительно запрограммированного алгоритма. Это очень важно для обеспечения того, чтобы клапаны открывались и закрывались по желанию, а также чтобы достичь заданного расхода.

Масштабируемость и универсальность

Как для электромагнитных, так и для электродвигательных приводов, ток питания можно изменять для управления скоростью, с которой движутся механические валы. Это означает, что параметры привода можно регулировать, чтобы влиять на поведение клапана по мере необходимости. Это также означает, что один привод может быть установлен на несколько разных клапанов, если это потребуется при проведении капитального ремонта существующего процесса.

Может быть легко перепрограммировано

Интеграция в систему ПЛК означает, что поведение электрического привода может быть изменено путем изменения его модуля ввода/вывода или внесения изменений в программный код ПЛК. Это очень важно для отраслей, которые требуют частой настройки параметров процесса и помогают системе ПЛК достичь того уровня универсальности, которым они известны.

МИНУСЫ:

Не подходит для всех сред.

Использование электрических систем, проводов и проводов обязательно означает, что электрические приводы не подходят для условий окружающей среды. Воздействие на эти компоненты экстремальных температур или влажности может привести к быстрому износу и более частому ремонту и техническому обслуживанию. Для этих суровых условий могут быть более подходящими приводы, которые полагаются исключительно на пневматику или гидравлику.

Дорого

Переход с ручного управления Переход от технологического процесса к чистой автоматизации требует огромных усилий как с точки зрения усилий, так и с точки зрения финансовых затрат. Вклад приводов является огромным драйвером затрат, особенно потому, что между каждым клапаном и каждым приводом должно существовать соотношение 1: 1. Установка приводов, проводки и соответствующей системы ПЛК потребует много времени и услуг специалистов.

Заключительные мысли

Электрические приводы являются неотъемлемой частью любой автоматизированный производственный процесс. Если ПЛК действует как мозг системы, представьте, что электрические приводы — это множество рук и ног. Фактически, это идеальная аналогия, потому что ПЛК системы также получил сигналы обратной связи от исполнительных механизмов, чтобы проверить, работают ли они должным образом.

Короче говоря, электрические исполнительные механизмы преобразуют электрический ввод в механическое движение. . Как мы описали здесь, есть несколько различных механизмов для достижения этой цели, и не все из них используют электричество напрямую. Однако все эти различные типы электрических приводов ценны, о чем свидетельствует их широкое использование в нескольких отраслях.

Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий