Actuadors pneumàtics: accionament bidireccional i reinici de molla{0}}anàlisi del principi d'acció dual i única

En els sistemes de control d'automatització industrial, els actuadors pneumàtics actuen com a equips industrials, els "músculs", convertint l'energia de l'aire comprimit en parell mecànic i conduint vàlvules per obrir, tancar o ajustar. Els actuadors pneumàtics es divideixen en dos tipus principals segons els mètodes de transferència d'energia i acció d'acció. Funciona mitjançant una combinació d'accionament d'aire comprimit i reinici de força de molla. Aquesta diferència en principi determina directament les seves característiques estructurals, el rendiment funcional i els escenaris d'aplicació.

Els actuadors pneumàtics de doble-acció funcionen segons el principi d'"accionament pneumàtic bi-direccional". A l'interior, solen tenir una transmissió de pinyó i cremallera de dos-pistons. Els cilindres es divideixen per pistó en dues cambres separades (comunament conegudes com A i B). Les dues cambres estan equipades amb ports d'entrada i sortida. L'aire comprimit alterna dins i fora del pistó i, a continuació, condueix l'eix de sortida de l'engranatge de 0 a 90 graus de rotació (per a vàlvules de carrera angular).

El procés de treball específic es pot dividir en dues etapes: quan el senyal de control indica que la vàlvula s'obre, l'aire comprimit entra a l'entrada de la cambra A després d'una vàlvula solenoide. En aquest punt, l'aire de la cambra B es comprimeix i s'expulsa a través del port d'escapament de la cambra B. El moviment lineal del pistó es transforma en el moviment de rotació de l'eix de sortida (generalment gira de 0 a 90 graus en sentit contrari a les agulles del rellotge) a través de l'engranatge de la cremallera i el pinyó, que impulsa la vàlvula per obrir-se. Quan cal tancar la vàlvula, el senyal de control canvia l'estat de la vàlvula solenoide. l'aire comprimit entra per l'entrada de la cambra B, empenyent el pistó en la direcció oposada per comprimir la cambra A. L'aire de la cambra A és expulsat pel port d'escapament i l'eix de sortida gira en sentit horari de 90 graus a 0 graus per completar el tancament de la vàlvula.

Val la pena assenyalar que ambdues direccions de moviment de l'actuador de doble-acció depenen de l'aire comprimit per a la potència. El parell de sortida és estable i lineal durant tot el viatge, i el disseny del circuit pneumàtic permet ajustar el moviment per adaptar-se a les necessitats reals -, tant si l'accionament d'aire a l'habitació A gira en sentit contrari a les agulles del rellotge o en sentit horari, fent coincidir la lògica de control aerodinàmica corresponent. Quan s'interromp el subministrament d'aire, l'actuador de doble efecte romandrà en la seva posició actual a causa de la pèrdua de potència. Aquesta característica li dóna l'avantatge d'un control flexible sense necessitat d'un restabliment d'emergència.

A diferència dels actuadors de doble efecte {-pneumàtics" -, el concepte bàsic de disseny dels actuadors pneumàtics d'efecte simple- és "accionament pneumàtic unidireccional + restabliment de molla inversa". La seva estructura afegeix un conjunt de molla de restabliment per a un disseny de dues-accions. Normalment, una molla es munta en un o ambdós extrems d'un cilindre. La compressió i alliberament de la molla proporciona una força de reacció, aconseguint així la funció de seguretat de "reinici automàtic de la pèrdua d'aire". Segons l'estat de restabliment després de la pèrdua de gas, els actuadors-de simple efecte es poden dividir en dos modes: "tancament de pèrdua de gas" i "tancament d'obertura de pèrdua de gas". Tots dos funcionen de la mateixa manera, excepte que la molla està muntada en la direcció oposada a la lògica d'acció.

Agafeu el model més utilitzat "Fail-to-Open (FC)". Així és com funciona: quan necessiteu obrir la vàlvula, l'aire comprimit entra per l'entrada de la cambra A. La pressió de l'aire supera la força de pretensió de la molla, empenyent el pistó cap al costat de la molla i comprimint gradualment la molla. Al mateix temps, la cambra B actua com a ventilació per expulsar l'aire. El pistó impulsa el mecanisme de cremallera i pinyó per girar l'eix de sortida en sentit contrari a les agulles del rellotge de 0 a 90, obrint la vàlvula. Quan el senyal de control s'interromp o falla la font de gas, la cambra A atura l'admissió i comença la ventilació. En aquest moment, l'accionament de l'aire comprimit desapareix i la molla comprimida allibera energia potencial elàstica, impulsant el pistó en sentit contrari i reiniciant-lo. L'eix de sortida gira en el sentit de les agulles del rellotge de 90 graus a 0 graus, tancant automàticament la vàlvula. El mode "Fall--Open (FO)" és el contrari: durant el procés d'admissió, l'aire comprimit empeny el pistó per comprimir la molla, tancant la vàlvula; després de la pèrdua d'aire, la molla es restableix, fent que la vàlvula s'obri.

El parell de sortida d'un actuador d'un sol -acció presenta un patró de variació únic: en la fase d'accionament pneumàtic, amb l'augment de la compressió de la molla, la resistència invertida augmenta gradualment, cosa que fa que el parell de sortida de la fase de reinici de la carrera pneumàtica disminueixi des del màxim. Aquesta característica de parell requereix una adequació acurada del parell màxim de resistència de la vàlvula durant el procés de selecció per garantir un funcionament fiable fins i tot al final del viatge.

La diferència entre l'actuador pneumàtic de doble-acció i els actuadors pneumàtics de doble-acció i simple-acció no és només el mode de conducció, sinó també la diferència global entre el disseny estructural i el rendiment funcional. Aquestes diferències es poden definir clarament en tres dimensions bàsiques:
En primer lloc, la diferència essencial entre els mecanismes d'alimentació i de reinici
La diferència clau entre ambdós és que l'acció "encesa" i "desactivada" d'un actuador de doble -acció es basa en l'aire comprimit com a única font d'energia, i l'acció de reinici és un procés actiu -pneumàtic, mentre que l'actuador d'acció simple utilitza un mecanisme híbrid d'"accionament pneumàtic + restabliment de molla", en el qual només una acció pneumàtica passa l'accionament elàstic per una pressió de molla. Aquesta diferència fa que l'acció dels actuadors de doble-efecte sigui més flexible i controlable, i els actuadors de simple-efecte tenen la funció de reinici de seguretat que els actuadors de doble-efecte no poden substituir en cas de pèrdua de gas.
En segon lloc, les característiques de sortida i la lògica de control són diferents.
Sense resistència a la molla, els actuadors de doble-acció mantenen un parell de sortida lineal constant en ambdues direccions, i es poden aturar en qualsevol posició (juntament amb una vàlvula de solenoide de posició neutra) per l'vàlvula de solenoide, per la qual cosa és adequat per a situacions que requereixen un ajust precís. Els actuadors-de simple efecte es veuen afectats pel canvi de força de la molla i la característica del parell de sortida disminueix. Només es pot mantenir en la posició extrema de "encendido" i "apagat" i no pot realitzar un control precís de la posició intermèdia. Tanmateix, es poden restablir sense una font d'alimentació contínua, fent que la lògica de control sigui més senzilla.
En tercer lloc, les característiques de seguretat i els escenaris d'aplicació són diferents.
Els actuadors de doble-acció romanen en posició després de la pèrdua de gas, no tenen característiques de seguretat actives, els fan adequats per a condicions de treball normals i no tenen requisits especials per a la pèrdua de gas, com ara les canonades de transport de líquids tradicionals. La funció "Reinici automàtic de pèrdua de gas" dels actuadors-de simple efecte fa que sigui essencial per al transport de mitjans inflamables, explosius o tòxics, com ara productes químics, refinació de petroli i gas natural, i pot evitar l'escalada dels accidents de seguretat tancant o obrint ràpidament les vàlvules en cas d'avaria sobtada.
Conclusió: Principis per a escenaris d'adaptació; L'elecció determina la seguretat i l'eficiència
Pel que fa al principi de funcionament, els actuadors pneumàtics de doble -acció són un "actuador universal eficient i flexible", que aconsegueix un moviment suau i controlable mitjançant un accionament pneumàtic bidireccional. Els actuadors d'un sol -efecte són un "actuador especial amb seguretat com a nucli", que adopta el mecanisme de combinació de "pneumàtic + molla" per establir una línia de seguretat d'avaria. En l'escenari industrial, no hi ha una superioritat absoluta entre ambdós. La clau és si s'ajusten perfectament als requisits operatius-el principi de reinici de molla dels actuadors d'un sol{{7}actuador és més fiable i fiable quan el procés d'accionament simple és més fiable i fiable. El principi d'accionament total-pneumàtic dels actuadors de doble-acció és més avantatjós quan es prioritza el control flexible i la sortida estable. És la premissa bàsica d'aconseguir un funcionament segur i eficient dels sistemes de control pneumàtic per entendre la diferència entre els dos principis de funcionament.