شیرهای پروانه ای برقی: انتخاب، انواع و راهنمای فعال سازی

یک مقدار گشتاور اشتباه محاسبه شده می تواند یک سوپاپ را در عرض چند هفته از بین ببرد

یک شیر پروانه ای الکتریکی با اندازه ضعیف نه تنها عملکرد متوسطی را ارائه می دهد، بلکه می تواند بازده جریان را تا 30٪ کاهش دهد یا باعث فرسودگی محرک در ماه اول کار شود. این اغلب به این دلیل اتفاق می‌افتد که مونتاژ شیر از یک کاتالوگ بدون تأیید افت فشار واقعی، ویژگی‌های رسانه و سرعت چرخه مورد نیاز انتخاب شده است.

شیرهای پروانه ای برقی برای کنترل جریان در خطوط لوله از 50 میلی متر تا بیش از 1200 میلی متر، یک دیسک ربع دور را با یک محرک الکتریکی ترکیب کنید. آنها بر تصفیه آب، تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی عمومی تسلط دارند زیرا به راحتی نصب می شوند، به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند و در صورت جفت شدن با موقعیت ساز مناسب، مدولاسیون دقیقی را ارائه می دهند. هدف در اینجا کاهش سردرگمی کاتالوگ و ارائه منطق انتخابی است که می توانید در پروژه بعدی استفاده کنید.

چگونه یک شیر پروانه ای برقی جریان را کنترل می کند

یک دیسک مدور در مرکز لوله قرار دارد. ساقه دیسک را به یک محرک الکتریکی نصب شده در بالای شیر متصل می کند. هنگامی که محرک ساقه را 90 درجه می چرخاند، دیسک از حالت کاملا بسته به کاملا باز تبدیل می شود. در زوایای میانی، دیسک به عنوان یک عنصر گاز عمل می کند، اگرچه مشخصه جریان تقریباً برابر است - نه خطی.

محرک انرژی الکتریکی را از طریق یک موتور و قطار دنده به گشتاور مکانیکی تبدیل می کند. هنگامی که سوپاپ به حالت کاملا باز یا بسته می رسد، یک سوئیچ محدود برق را قطع می کند. برای تعدیل کار، یک پوزیشنر 4 تا 20 میلی آمپری به طور مداوم زاویه دیسک را تنظیم می کند. محرک‌های سه فاز معمولاً گشتاور بالاتری را در یک فضای کوچک‌تر ارائه می‌کنند، در حالی که واحدهای تک فاز و DC دریچه‌های کوچک‌تر تا DN 150 را ارائه می‌کنند.

اصل آب بندی دو خانواده وسیع را متمایز می کند: نشستن ارتجاعی و نشستن فلزی. صندلی های ارتجاعی (EPDM، NBR، PTFE) خاموشی محکم حباب را فراهم می کنند. صندلی‌های فلزی در طرح‌های با کارایی بالا یا سه‌گانه، دمای بالا و محیط‌های ساینده را که در آن الاستومرها از کار می‌افتند، کنترل می‌کنند. درک این حقایق مکانیکی قبل از انتخاب یک محرک از بزرگ شدن موتور و هدر رفتن بودجه جلوگیری می کند.

انواع کلیدی و جایی که آنها مناسب هستند

همه شیرهای پروانه ای برقی یک سبک بدنه، اتصال یا طراحی صندلی ندارند. انتخاب نوع صحیح هزینه نصب، دسترسی به تعمیر و نگهداری و عملکرد آب بندی طولانی مدت را تعیین می کند. جدول زیر رایج ترین انواع را خلاصه می کند.

سبک ویفر همچنان نصب‌ترین شیر پروانه‌ای برقی است زیرا وزن و هزینه را به حداقل می‌رساند. با این حال، برای خطوط بخار یا کاربردهای روغن حرارتی، الف شیر پروانه ای برقی با کارایی بالا با صندلی PTFE تقویت شده، محیط های بالای 200 درجه سانتیگراد را بدون تورم کنترل می کند. در سیستم‌های بیوتکنولوژی تمیز در محل (CIP)، یک شیر پروانه ای گیره بهداشتی برقی آب بندی بدون شکاف و جداسازی سریع را تضمین می کند.

شیر پروانه ای برقی

قنداق برقی VATTEN...

مشاهده محصول →

شیر پروانه ای برقی

قنداق برقی VATTEN...

مشاهده محصول →

طرح‌های افست سه‌گانه سایش بین صندلی و دیسک را از بین می‌برند و عمر چرخه را تا صدها هزار عملیات در فرآیندهای سخت‌افزاری پالایش افزایش می‌دهند. مدل‌های فلنجدار که تحت کلاس‌های فشار ASME B16.34 پوشانده شده‌اند، برای خطوط بزرگ‌تر که بدنه‌های ویفر نیاز به پشتیبانی فلنج غیرعملی دارند، مناسب هستند. هنگامی که خدمات بن بست مورد نیاز است - مانند خروجی مخزن که در آن قسمت پایین دست باید ایزوله باشد - سبک لوگ ایمن ترین انتخاب است.

اندازه و انتخاب: فراتر از قطر لوله

تطبیق قطر اسمی شیر با لوله تنها بزرگترین خطای انتخاب است. ضریب جریان (Cv)، افت فشار، محدودیت‌های سرعت و گشتاور محرک همه باید در یک راستا باشند. با این پنج چک شروع کنید:

1. Cv مورد نیاز را محاسبه کنید. از معادله اندازه شیر بر اساس دبی واقعی و افت فشار استفاده کنید. دریچه ای که بین 20 تا 70 درجه باز است، بهترین قابلیت کنترل را فراهم می کند.
2. بررسی سرعت خط برای مایعات، سرعت را زیر 5 متر بر ثانیه نگه دارید تا از ایجاد حفره و لرزش دیسک جلوگیری شود. سرویس گاز خشک می تواند سرعت های بالاتری را تحمل کند، اما محرک باید بر گشتاور دینامیکی غلبه کند.
3. طبقه بندی خاموش را شناسایی کنید. اگر فرآیند نیاز به نشتی قابل مشاهده صفر دارد، به جای صندلی‌های ارتجاعی استاندارد که برای خاموشی کلاس VI در ANSI/FCI 70-2 درجه بندی شده‌اند، طرحی با PTFE یا طرح افست سه‌گانه انتخاب کنید.
4. اتصال نهایی و رو در رو را تعیین کنید. شیرهای ویفر و لوگ از ابعاد API 609 دسته A یا B رو در رو پیروی می کنند. قابلیت تعویض با فلنج های لوله موجود بسیار مهم است. در غیر این صورت، جوشکاری میدانی هزینه را افزایش می دهد.
5. گشتاور محرک را با ضریب ایمنی 1.5 انتخاب کنید. گشتاور شکست دیسک در بدترین حالت (کثیف، پوسته پوسته شدن، یا چسبناک) باید حداقل در 1.5 ضرب شود و با نمودارهای حداکثر گشتاور محرک مقایسه شود.

نادیده گرفتن دمای رسانه باعث کاهش مواد صندلی و محفظه محرک می شود. یک صندلی EPDM در دمای بالای 110 درجه سانتیگراد شروع به تخریب می کند، در حالی که محفظه محرک NEMA 4X رطوبت را در مناطق شستشو حفظ می کند، اما در گرمای تابشی با دمای بالا از کار می افتد مگر اینکه یک تصفیه هوا اضافه شود. همیشه ترکیب را متقاطع بررسی کنید.

انتخاب محرک الکتریکی: گشتاور، سرعت و هوشمندی

واحد قدرت نحوه پاسخگویی شیر به دستورات را مشخص می کند. برنامه های روشن/خاموش به تحویل گشتاور قابل اعتماد و کلیدهای محدود نیاز دارند. برنامه های تعدیل کننده به موتوری نیاز دارند که بتواند هزاران استارت در ساعت را بدون گرم شدن بیش از حد تحمل کند. پارامترهای کلیدی محرک عبارتند از:

• ولتاژ کاری: 24 ولت DC، 110 ولت AC، 220 ولت AC تک فاز، یا 380-480 ولت سه فاز. موتورهای سه فاز گشتاور بالاتری را به طور موثر ارائه می دهند و استاندارد بالای 200 نیوتن متر هستند.
• چرخه وظیفه: به صورت S2 (زمان کوتاه) یا S4 (منقطع) بیان می شود. S4-50% به این معنی است که موتور 50% مواقع با شروع مکرر کار می کند. بر این اساس برای جلوگیری از قطع حرارتی انتخاب کنید.
• سیگنال کنترل: 4-20 میلی آمپر، 0-10 ولت، Modbus RTU یا Profibus. یک پوزیشنر سیگنال را به حرکت دیسک دقیق تبدیل می کند، در حالی که یک فرستنده موقعیت موقعیت واقعی را باز می گرداند.
• اقدام بی خطر: ماژول های پشتیبان باتری یا فنر برگشتی، دریچه را در هنگام از دست دادن برق به موقعیت ایمن (باز یا بسته) هدایت می کنند. این در کاربردهای ایمنی آتش یا جداسازی شیمیایی ضروری است.

یک محرک الکتریکی تعدیل کننده روی یک شیر پروانه ای اغلب به یک اتصال یا اتصال مستقیم نیاز دارد که عکس العمل را از بین می برد. چند درجه حرکت از دست رفته به ناپایداری قابل توجه جریان تبدیل می شود. رمزگذارهای با وضوح بالا و الگوریتم‌های کنترل تطبیقی ​​در محرک‌های مدرن، سایش دنده را جبران می‌کنند و بیش از حد را کاهش می‌دهند.

انتخاب مواد: ترکیب بدنه، دیسک و صندلی

انتخاب مواد به طور مستقیم بر مقاومت خوردگی، تمیزی و درجه فشار تأثیر می گذارد. بدنه معمولاً چدن (GG25)، چدن داکتیل (GGG50)، فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ (CF8/CF8M) است. برای آب آشامیدنی، آهن داکتیل با پوشش اپوکسی تایید شده NSF-61 از زنگ قرمز جلوگیری می کند. برای مواد شیمیایی ملایم، بدنه 316 فولاد ضد زنگ با صندلی PTFE سازگاری گسترده ای را ارائه می دهد.

مواد دیسکی از آهن داکتیل با پوشش نیکل گرفته تا فولاد ضد زنگ کامل یا Hastelloy در خدمات فوق العاده متفاوت است. انتخاب صندلی چیزی است که شیر را محکم نگه می دارد. EPDM آب و اسیدهای رقیق را تا دمای 110 درجه سانتیگراد کنترل می کند. NBR برای سیالات مبتنی بر هیدروکربن کار می کند. PTFE و PTFE تقویت شده (RTFE) محدوده دما را تا 200 درجه سانتیگراد افزایش می دهند و در برابر حملات شیمیایی مقاومت می کنند. برای دماهای تا 600 درجه سانتیگراد، آب بندی فلز به فلز در a شیر پروانه ای برقی افست سه گانه اجباری است.

شیر پروانه ای برقی

قنداق برقی VATTEN...

مشاهده محصول →

اشتباهی که اغلب در میدان مشاهده می شود استفاده از صندلی NBR با آب خنک کننده تهاجمی حاوی روغن است - تورم در عرض چند هفته رخ می دهد و باعث اتصال دیسک و اضافه بار محرک می شود. تطبیق مواد صندلی با غلظت شیمیایی و دمای دقیق غیرقابل مذاکره است.

کاربردهای رایج در سراسر صنایع

دریچه‌های پروانه‌ای الکتریکی در سیستم‌هایی ظاهر می‌شوند که در آن نیروی پنوماتیکی در دسترس نیست یا کنترل الکتریکی به طور تمیزتری در اتوماسیون کارخانه ادغام می‌شود. چند مثال با ارزش:

• توزیع آب شهری: دریچه های فلنجی با قطر بزرگ با محرک های تعدیل کننده جریان را به مخازن کنترل می کنند که اغلب از طریق 4 تا 20 میلی آمپر به SCADA متصل می شوند. افت فشار کم در پروفیل دیسک نازک باعث صرفه جویی در انرژی پمپاژ می شود.
• آب سرد HVAC: دریچه‌های ویفر یا لوگ با محرک‌های ۰ تا ۱۰ ولت در سیستم‌های مدیریت ساختمان ادغام می‌شوند و جریان را از طریق آرایه‌های چیلر و برج‌های خنک‌کننده متعادل می‌کنند.
• دوز شیمیایی: دریچه‌های پروانه‌ای برقی با روکش PTFE با محرک‌های 24 ولت DC سیال‌های تهاجمی مانند اسید کلریدریک را اندازه‌گیری می‌کنند، جایی که خاموشی محکم حباب مانع از آلودگی متقابل می‌شود.
• CIP غذا و نوشیدنی: دریچه های گیره بهداشتی با صندلی های EPDM یا PTFE استانداردهای 3A را برآورده می کنند و محرک الکتریکی هوای فشرده را حذف می کند و محیط های شستشو را ساده می کند.

در کاربردهایی که دمای بالا و مواد شیمیایی شدید را مخلوط می‌کنند، شیرهای پروانه‌ای برقی با کارایی بالا با امتداد ساقه، محرک را از گرما دور نگه می‌دارند و قابلیت اطمینان را بدون خطوط هوای پیچیده حفظ می‌کنند.

بهترین روش های نصب و نگهداری

حتی بهترین شیر مشخص شده در صورت نصب نادرست زودتر از کار می افتد. برای محافظت از سرمایه گذاری این دستورالعمل ها را دنبال کنید:

1. تراز فلنج را تأیید کنید. فلنج های لوله باید موازی و متحدالمرکز باشند. ناهماهنگی بیش از 1 میلی متر می تواند بدنه را منحرف کند و باعث نشتی نشیمنگاه در دریچه های انعطاف پذیر شود.
2. در حین جوشکاری دیسک را تا حدی باز نگه دارید. در صورت نیاز به جوشکاری روی لوله مجاور، دیسک را در یک موقعیت نیمه باز بگذارید تا از آسیب حرارتی به صندلی در اثر سرباره یا پاشش جلوگیری شود.
3. سوئیچ های محدود را دقیقاً تنظیم کنید. پس از نصب محرک، شیر را به صورت دستی در موقعیت کاملا بسته قرار دهید و کلید حد بسته را تنظیم کنید. سپس به صورت مکانیکی عقب نشینی کنید تا از توقف موتور جلوگیری کنید. سوئیچ گشتاور به عنوان حفاظت ثانویه عمل می کند.
4. دریچه هایی که به ندرت کار می کنند را تمرین دهید. دریچه هایی که برای ماه ها در یک موقعیت باقی می مانند می توانند سفت شوند. یک سیستم کنترلی برنامه ریزی شده برای چرخش 5 درجه آن ها هر 30 روز از رسوب گیری جلوگیری می کند و انعطاف پذیری صندلی را حفظ می کند.
5. مهر و موم ساقه را سالانه بازرسی کنید. مهر و موم ساقه اولیه (O-ring یا V-ring) با مدولاسیون می پوشد. اگر محیط اطراف ساقه شروع به نشت کرد، قبل از اینکه شفت یا آداپتور محرک را خورده کند، آب بند را تعویض کنید.

نظارت دوره‌ای گشتاور از طریق عیب‌یابی محرک، اتصال دیسک یا فرسودگی صندلی را مدت‌ها قبل از وقوع نشتی آشکار نشان می‌دهد. بسیاری از محرک‌های هوشمند پروفایل‌های گشتاور را ثبت می‌کنند و هشدار اولیه را ارائه می‌کنند که از خرابی برنامه‌ریزی نشده جلوگیری می‌کند.

مقایسه شیرهای پروانه ای برقی با سایر گزینه های ربع دور

هنگام وزن کردن یک شیر پروانه ای الکتریکی در برابر یک شیر توپی الکتریکی یا یک شیر دروازه الکتریکی، فضای سیستم، افت فشار و الزامات آب بندی را در نظر بگیرید. شیرهای پروانه ای تقریباً 70٪ فضای رو به رو کمتری را نسبت به یک شیر توپی فلنجی با همان قطر اشغال می کنند و وزن آنها به میزان قابل توجهی کمتر است. که هزینه های پشتیبانی لوله را به طور چشمگیری در خطوط بزرگ کاهش می دهد.

با این حال، شیرهای پروانه ای حتی در صورت باز بودن کامل، یک دیسک در مسیر جریان نشان می دهند که باعث افت فشار دائمی می شود. در خدمات آب پاک، این افت زیر 3 متر بر ثانیه ناچیز است. در دوغاب یا محیط های پر فیبر، دیسک می تواند زباله ها را بگیرد و بر بسته شدن تأثیر بگذارد. برای این وظایف، یک شیر توپی برقی تمام پورت انسداد جریان را با قیمت بالاتر از بین می برد. دریچه های دروازه ای الکتریکی، اگرچه خطی هستند، اما به جای مدولاسیون مکرر، برای جداسازی نادر مناسب هستند. دریچه پروانه ای برقی زمانی که نیاز به عملکرد سریع، خاموشی محکم فشار متوسط ​​و اتوماسیون فشرده با هم باشد، بهترین انتخاب باقی می ماند.