Что такое запорный клапан?

Запорный клапан — это пневматический аксессуар, используемый для защиты рабочего положения пневматического привода, когда сигнал подачи приборного воздуха или управляющего воздуха становится ненормальным.

В типичном узле регулирующего клапана привод зависит от сжатого воздуха для поддержания или изменения положения клапана. Если давление подачи воздуха внезапно упадет ниже определенного давления, простая потеря воздуха может привести к перемещению привода в нежелательное положение.

Запорный клапан обеспечивает еще один вариант.

В зависимости от конфигурации он можетсохранить давление в приводе, отключить пневматический контур, переключить воздушный путь или заблокировать регулирующий клапан в последнем положении.

Это делает запорные клапаны полезными в приложениях управления технологическими процессами, где неожиданное изменение положения клапана может повлиять на производство, оборудование или стабильность процесса.

Разные производители используют разные конструкции пневматики. SMC, KOSO, Fisher и Masoneilan предлагают решения для функций отказа воздуха или блокировки, но их конструкции и методы работы не идентичны.

Как работает запорный клапан?

Основной принцип основан на мониторинге пневматического давления.

В нормальных условиях подаваемый приборный воздух проходит через запорное устройство и достигает привода или контура пневматического управления.

Когда контролируемое давление остается выше заданного значения, клапан остается в нормальном рабочем состоянии.

Когда давление падает ниже заданного значения, внутренний механизм меняет пневматический контур.

В зависимости от конструкции это может:

• Перекрыть проход воздуха
• Улавливающее давление внутри привода
• Переключите подачу воздуха на другой порт
• Выпуск или перенаправление давления привода
• Удерживайте привод в его текущем положении.

Важным моментом является то, что запорный клапан обычно не управляет напрямую технологической средой. Вместо этого он контролируетпневматический контур, подключенный к приводу.

Принцип работы запорного клапана SMC

SMC'sЗапорные клапаны серии IL201/211/220предназначены для пневматических систем управления технологическими процессами, в которых происходит выход из строя источника воздуха или трубопровода подачи воздуха.

В серию входят конфигурации одностороннего, двойного и трехходового действия. SMC заявляет, что версии одностороннего и двойного действия сохраняют давление в рабочей секции в качестве экстренной меры до тех пор, пока источник воздуха не вернется в нормальное состояние, а версия с тремя портами меняет порт подачи при возникновении проблемы.

Принцип действия основан на взаимосвязи междусигнальное давление и регулировочная пружина.

Когда управляющее давление превышает настройку пружины, диафрагма перемещается, выпускной канал закрывается и воздух направляется в нижнюю камеру диафрагмы. Это перемещает внутренний поршень и открывает нормальный воздушный канал.

Когда управляющее давление падает ниже заданного давления, положение диафрагмы изменяется. Давление в нижней камере сбрасывается, и пружина перемещает клапанный механизм, перекрывая соответствующий воздушный контур. В конфигурации с тремя портами путь потока меняется от одного порта подачи к другому.

Для серии IL201/211/220 компания SMC указывает диапазон давления срабатывания0,14–0,7 МПаи максимальное давление отключения в пневматическом контуре0,7 МПа.

Ключевым фактором является чистый приборный воздух. В руководстве SMC особо рекомендуется использовать чистый сжатый воздух, очищенный от влаги и пыли, поскольку внутренняя конструкция включает небольшие проходы.

Принцип работы запирающего клапана KOSO

KOSO использует запорные клапаны в качестве пневматических аксессуаров дляотключение, переключение или блокировка контура приборного воздуха.

Запорные клапаны KOSO CL420 и CL523являются примерами этого типа аксессуаров для пневматического управления. KOSO указывает для этих моделей максимальное давление 800 кПа и диапазон давления срабатывания 100–600 кПа.

Основная концепция работы заключается в контроле соответствующего пневматического давления и изменении воздушного контура, когда давление достигает заданного состояния переключения.

В узле регулирующего клапана эту функцию можно использовать для предотвращения неконтролируемого движения привода в случае аномального состояния подачи воздуха.

Точные пневматические соединения и поведение переключения зависят от выбранной модели и расположения привода. Поэтому при замене запорного клапана KOSO поставщик должен проверить исходную модель, конфигурацию порта, тип привода, нормальное давление питания и требуемую функцию отказа, а не выбирать замену только по размеру соединения.

Принцип работы запорного клапана Fisher

Компания Fisher подходит к этой функции с помощью регулирующих клапанов, чувствительных к давлению.

Управляющий клапан Fisher 377 с датчиком давленияпредназначен для применений, где требуется определенное действие привода, когда давление питания падает ниже регулируемой точки срабатывания.

Когда давление питания падает ниже точки срабатывания, привод 377 можно настроить на выполнение следующих действий:

• провалиться
• Зафиксируйте в последнем положении
• провалиться вниз

Когда давление питания поднимается выше точки срабатывания, регулирующий клапан автоматически сбрасывается и позволяет системе вернуться к нормальной работе.

Дляблокировка последнимОсновная идея заключается в том, чтобы изолировать пневматический выход привода, чтобы давление, уже действующее на привод, сохранялось.

Это отличается от простого удаления воздуха из привода.

Вместо немедленного перевода привода в положение отказа пружины пневматическая схема настроена на сохранение существующего состояния привода до восстановления подачи воздуха.

Компания Fisher также предлагает схемы применения с использованием управляющего клапана 377 с цифровыми контроллерами клапанов и пневматическими приводами для функций блокировки последним.

Это делает решение Fisher особенно актуальным для узлов регулирующих клапанов, где поддержание существующего положения клапана во время потери давления питания является частью требуемой философии отказа.

Принцип работы запорного клапана Masoneilan

Компания Masoneilan предлагает решения для пневматической воздушной блокировки и перепускных клапанов для регулирующих клапанов.

Одним из примеров являетсяПерепускной клапан Masoneilan 78-80. Согласно документации компании Baker Hughes, перепускной клапан переключает поток воздуха с одного порта на другой, когда управляющее давление падает ниже заданного давления во время сбоя подачи воздуха.

Трехходовой перепускной клапан также можно использовать в качестве запорного клапана, заткнув выпускное отверстие. В этой конфигурации клапан может блокировать регулирующий клапан в его последнем положении, ограничивая давление воздуха в приводе. Когда неисправное давление воздуха восстанавливается выше заданного давления, состояние блокировки снимается и регулирующий клапан возвращается в нормальный режим работы.

Масонеилан также перечисляет77-6 Воздушный запорный клапанв своем центре документации и ресурсов по продукту.

Таким образом, ключевая концепция аналогична схеме Фишера с блокировкой последним: вместо того, чтобы позволить давлению привода немедленно сбросить давление, устройство блокировки изолирует пневматический контур и поддерживает состояние привода в период отсутствия воздуха.

SMC против KOSO против Fisher против Masoneilan

Хотя все четыре бренда могут ассоциироваться с функциями пневматической блокировки, конструкции их продуктов не следует рассматривать как взаимозаменяемые.

Самая большая разница – это не просто бренд. Этотребуемое действие при отказе.

Например, одному регулирующему клапану может потребоваться оставаться в своем текущем положении при потере давления воздуха, а другому может потребоваться полностью открыть или полностью закрыть.

Поэтому запорный клапан должен выбираться вместе с принципом отказа привода и регулирующего клапана.

Что происходит, когда давление воздуха в приборе падает?

Типичную последовательность блокировки можно представить в четыре этапа:

Шаг 1: Нормальная работа

Давление воздуха в приборе превышает настройку блокировки.

Пневматическая схема работает нормально, и привод реагирует на выходной сигнал позиционера.

Шаг 2: Падение давления воздуха

Запорный клапан определяет, что контролируемое давление упало ниже заданного значения.

Шаг 3: Изменения пневматической схемы

Внутренний механизм переключает, перекрывает или изолирует соответствующий воздушный канал.

Точное действие зависит от модели и конфигурации.

Шаг 4: Контролируется положение привода

Привод либо сохраняет свое пневматическое давление, фиксирует свое текущее положение, либо выполняет указанное действие при отказе.

Когда нормальное давление воздуха восстанавливается, некоторые конструкции автоматически сбрасываются и возвращают пневматический контур в нормальный режим работы.

Как выбрать запорный клапан

При выборе или замене запорного клапана одной торговой марки недостаточно.

Проверьте следующую информацию:

1. Тип привода
Приводы одностороннего и двойного действия требуют различных пневматических устройств.

2. Требуемые действия при возникновении неисправности
Определите, нужны ли клапану:

• Не удалось открыть
• Ошибка закрыта
• Провалиться на месте

3. Давление питания
Проверьте нормальное, минимальное и максимальное давление воздуха в приборе.

4. Давление срабатывания или срабатывания
Давление блокировки должно соответствовать фактическим требованиям пневматической системы.

5. Конфигурация порта
Проверьте количество портов, тип соединения и путь пневматического потока.

6. Конфигурация позиционера
Запорный клапан должен быть совместим с позиционером и приводом.

7. Требования к ответу
Для критических приложений управления поведение при переключении и удержании давления следует учитывать при проектировании системы.

Распространенные проблемы с запорными клапанами

Несколько проблем могут повлиять на работу запорного клапана.

Неправильное установленное давление

Если настройка слишком высокая, запорный клапан может сработать при нормальных колебаниях давления. Если оно слишком низкое, система может не реагировать должным образом во время фактического сбоя подачи воздуха.

Загрязненный приборный воздух

Влага, пыль и другие загрязнения могут повлиять на небольшие пневматические каналы и внутренние компоненты. Чистый приборный воздух особенно важен для компактных пневматических запорных устройств.

Неправильное пневматическое соединение

Запорный клапан сам по себе может функционировать правильно, но не обеспечивать необходимое действие привода, если расположение трубок неправильное.

Неправильный режим отказа

Устройство с блокировкой последним не следует считать эквивалентным операции открытия или закрытия при отказе. Необходимое действие при неисправности должно быть определено до выбора пневматического контура.

Неправильная замена

Разные производители могут использовать разные внутренние структуры, даже если их продукция выполняет схожие функции. Поэтому замену модели на модель следует проверять с использованием исходной пневматической схемы и требований к приводу.

Заключение

SMC, KOSO, Fisher и Masoneilan предлагают пневматические решения, которые можно использовать для блокировки, защиты от сбоя подачи воздуха или переключения пневматических цепей, но их рабочие механизмы и конфигурации продуктов различаются.

В продуктах серии SMC IL используется датчик давления и пневматическое переключение на основе мембраны. Запорные клапаны серии KOSO CL используются для перекрытия, переключения и блокировки контура приборного воздуха. Fisher 377 использует измерение давления для обеспечения настраиваемых функций при отказе, отказе или блокировке последним. Решения Masoneilan, такие как перепускной клапан 78-80, могут переключать пневматический поток и, в подходящей конфигурации, удерживать давление привода для блокировки регулирующего клапана в его последнем положении.

Для закупок и замены наиболее важными факторами являютсятип привода, необходимое положение отказа, давление питания, давление срабатывания, конфигурация портов и пневматическое соединение.

Если вы приобретаете запорные клапаны SMC, KOSO, Fisher или Masoneilan, предоставление оригинального номера модели и конфигурации привода/позиционера является наиболее надежным способом найти подходящую замену или полный комплект принадлежностей регулирующего клапана.