Vàlvula actuadora pneumàtica: principis de funcionament, tipus

En els sistemes d'automatització industrial, elVàlvula actuadora pneumàticaés un component essencial per al control de fluids, que ofereix eficiència, fiabilitat i seguretat en sectors com el petroli i el gas, el processament químic, la generació d'energia i el tractament d'aigües. Aquesta guia detallada analitza els fonaments de les vàlvules d'accionament pneumàtic, ajudant els professionals i els compradors a comprendre informació crítica ràpidament.

Què són les vàlvules actuadores pneumàtiques

Vàlvules d'accionament pneumàtic, sovint anomenades simplement vàlvules pneumàtiques, són dispositius automatitzats de regulació de fluids alimentats per aire comprimit. Utilitzen un actuador pneumàtic per obrir, tancar o modular el funcionament de la vàlvula, permetent un control precís del flux, la pressió i la temperatura dels gasos, líquids i vapor a les canonades. En comparació amb les vàlvules tradicionals, una vàlvula d'actuador pneumàtic proporciona temps de resposta més ràpids, un funcionament sense esforç i capacitats de control remot, cosa que les fa ideals per a entorns durs, ús d'alta freqüència i sistemes automatitzats que requereixen una intervenció humana mínima.

Com funcionen les vàlvules actuadores pneumàtiques

Les vàlvules actuadores pneumàtiques funcionen segons el principi de "pressió d'aire que impulsa l'acció mecànica". El procés implica tres passos clau:

1. Recepció de senyal:Un sistema de control (per exemple, PLC o DCS) envia un senyal pneumàtic (normalment de 0,2 a 1,0 MPa) a través de les línies d'aire fins a l'actuador.
2. Conversió de potència:El pistó o diafragma de l'actuador converteix l'energia de l'aire comprimit en força mecànica.
3. Funcionament de la vàlvula:Aquesta força fa que el nucli de la vàlvula (per exemple, la bola, el disc o la comporta) giri o es mogui linealment, ajustant el flux o tancant el medi.
   Moltes vàlvules actuadores pneumàtiques inclouen mecanismes de retorn de ressort que restableixen automàticament la vàlvula a una posició segura (completament oberta o tancada) durant una fallada de subministrament d'aire, millorant la seguretat del sistema.

Components principals de les vàlvules d'actuador pneumàtic

Vàlvules d'accionament pneumàticconsta de tres components bàsics que treballen conjuntament per garantir un control eficient dels fluids.

Actuador pneumàtic

L'actuador és la font d'energia de la vàlvula actuadora pneumàtica, transformant la pressió de l'aire en moviment mecànic. Els tipus més comuns inclouen:

• Actuadors de pistó:Utilitzeu un disseny de cilindre-pistó per a una sortida de parell elevat, adequat per a aplicacions de gran diàmetre i alta pressió. Disponible en models de doble efecte (accionats per aire en ambdues direccions) o de simple efecte (retorn per ressort).

• Actuadors de diafragma:Disposen d'un diafragma de goma per a una construcció senzilla i resistència a la corrosió, ideal per a vàlvules de baixa a mitjana pressió i petites dimensions.

• Scotch and Yoke:Els actuadors pneumàtics ofereixen una rotació precisa de 90 graus, cosa que els converteix en una solució d'accionament ideal per a un control ràpid d'encesa/apagada o de dosificació regulada en vàlvules de bola, papallona i de tap.

• Pinyó i cremallera:Impulsats per pistons duals, aquests actuadors pneumàtics s'ofereixen en configuracions de doble efecte i simple efecte (retorn de ressort). Proporcionen una força fiable per operar vàlvules de control lineals i rotatives.

Els paràmetres clau inclouen el parell de sortida, la velocitat de funcionament i el rang de pressió, que han de coincidir amb les especificacions de la vàlvula i les necessitats operatives.

Cos de vàlvula

La vàlvula interactua directament amb el medi i en regula el flux. Les parts crítiques inclouen:

• Cos de la vàlvula:La carcassa principal que suporta la pressió i conté el medi; els materials (per exemple, acer al carboni, acer inoxidable) es seleccionen en funció de les propietats del fluid.
• Nucli i seient de la vàlvula:Aquests components treballen conjuntament per ajustar el flux canviant la separació entre ells, cosa que requereix una alta precisió, resistència al desgast i tolerància a la corrosió.
• Tija:Connecta l'actuador al nucli de la vàlvula, transmetent la força alhora que manté la rigidesa i els segells hermètics.

Accessoris pneumàtics

Els accessoris milloren la precisió del control i l'estabilitat operativa de les vàlvules d'actuador pneumàtic:

• Posicionador:Converteix els senyals elèctrics (per exemple, de 4 a 20 mA) en senyals de pressió d'aire precisos per a un posicionament precís de la vàlvula.
• Regulador de filtre:Elimina les impureses i la humitat de l'aire comprimit alhora que estabilitza la pressió.
• Vàlvula solenoide:Permet el control remot d'encesa/apagada mitjançant senyals elèctrics.
• Interruptor de límit:Proporciona informació sobre la posició de la vàlvula per a la monitorització del sistema.
• Amplificador d'aire:Augmenta els senyals d'aire per accelerar la resposta de l'actuador en vàlvules grans.

Classificació de les vàlvules d'actuador pneumàtic

Vàlvules d'accionament pneumàtices classifiquen per disseny, funció i aplicació:

Vàlvules de bola d'actuador pneumàtic

Utilitzeu una bola giratòria per controlar el flux. Beneficis: Excel·lent segellat (zero fuites), baixa resistència al flux, funcionament ràpid i mida compacta. Els tipus inclouen dissenys de bola flotant i fixa, àmpliament utilitzats en les indústries del petroli, la química i el tractament d'aigua.

Vàlvules de papallona d'actuador pneumàtic

Disposen d'un disc que gira per regular el flux. Avantatges: estructura simple, lleuger, econòmic i adequat per a grans diàmetres. Comú en sistemes d'aigua, ventilació i aplicacions de climatització. Les opcions de segellat inclouen segells tous (goma) per a baixa pressió i segells durs (metall) per a altes temperatures.

Vàlvules de comporta d'accionament pneumàtic

Feu servir una comporta que es mogui verticalment per obrir-se o tancar-se. Avantatges: segellat hermètic, mínima resistència al flux quan està completament oberta i alta tolerància a la pressió/temperatura. Ideal per a oleoductes de vapor i transport de cru, però de funcionament més lent.

Vàlvules de globus d'actuador pneumàtic

Utilitzen un nucli tipus tap o agulla per a un ajust precís del cabal. Punts forts: Control precís, segellat fiable i versatilitat per a medis d'alta pressió/viscosos. Comuns en sistemes químics i hidràulics, tot i que tenen una resistència al flux més alta.

Vàlvules de tancament(SDV)

Dissenyats per a l'aïllament d'emergència, sovint tancats a prova de fallades. S'activen ràpidament (resposta ≤1 segon) en rebre un senyal, garantint la seguretat en la manipulació de medis perillosos (per exemple, estacions de gas natural, reactors químics).

Avantatges de les vàlvules actuadores pneumàtiques

Beneficis clau que impulsen la seva adopció industrial:

• Eficiència:La resposta ràpida (0,5–5 segons) admet operacions d'alta freqüència.
• Seguretat:Sense riscos elèctrics, cosa que els fa adequats per a entorns explosius o corrosius; el retorn per molla afegeix protecció a prova de fallades.
• Facilitat d'ús:El control remot i automatitzat redueix la mà d'obra manual.
• Durabilitat:Les peces mecàniques senzilles permeten un baix desgast, un manteniment mínim i una llarga vida útil (de 8 a 10 anys de mitjana).
• Adaptabilitat:Els materials i accessoris personalitzables gestionen diverses condicions com ara altes temperatures, corrosió o medis carregats de partícules.

Vàlvules d'actuador pneumàtic vs. vàlvules elèctriques

Vàlvules d'accionament pneumàtic vs. vàlvules manuals

Principals aplicacions de les vàlvules d'actuador pneumàtic

Les vàlvules actuadores pneumàtiques són versàtils en totes les indústries:

• Petroli i gas:Extracció de cru, refinació i reactors químics per a fluids d'alta pressió/temperatura.
• Generació d'energia:Control de vapor i aigua de refrigeració en centrals tèrmiques/nuclears.
• Tractament d'aigua:Regulació de cabal en plantes de subministrament d'aigua i aigües residuals.
• Gas natural:Tancament de seguretat de canonades i estacions.
• Alimentació i Farmacèutica:Vàlvules de grau sanitari (per exemple, acer inoxidable 316L) per a processament estèril.
• Metal·lúrgia:Sistemes de refrigeració/hidràulics en molins polsegosos d'alta temperatura.

Instal·lació i manteniment de vàlvules d'actuador pneumàtic

Una configuració i una cura adequades garanteixen un rendiment a llarg termini del vostreVàlvules d'accionament pneumàtic.

Pautes d'instal·lació

• Selecció:Feu coincidir el tipus, la mida i el material de la vàlvula amb les propietats del medi (per exemple, la temperatura, la pressió) per evitar un dimensionament inferior o superior.
• Medi ambient:Instal·leu-los lluny de la llum solar directa, la calor o les vibracions; munteu els actuadors verticalment per facilitar el drenatge.
• Canonades:Alineeu la vàlvula amb la direcció del flux (vegeu la fletxa del cos); netegeu les superfícies de segellat i estrenyeu els cargols uniformement a les connexions amb brides.
• Subministrament d'aire:Utilitzeu aire filtrat i sec amb línies dedicades; mantingueu una pressió estable dins dels valors nominals de l'actuador.
• Connexions elèctriques:Cablegeu correctament els posicionadors/solenoides amb blindatge connectat a terra per evitar interferències; proveu el funcionament de la vàlvula després de la instal·lació.

Manteniment i cura

• Neteja:Netegeu les superfícies de les vàlvules mensualment per eliminar la pols, l'oli i els residus; centreu-vos en les zones de segellat.
• Lubricació:Lubriqueu les tiges i les peces de l'actuador cada 3-6 mesos amb oli adequat (per exemple, de grau per a altes temperatures).
• Inspecció de segells:Comproveu periòdicament si hi ha fuites als seients i nuclis de les vàlvules; substituïu les juntes tòriques segons calgui.
• Manteniment d'accessoris:Inspeccioneu els posicionadors, les vàlvules solenoides i els filtres cada 6-12 mesos; netegeu els elements filtrants i recalibreu els posicionadors.
• Resolució de problemes:Abordeu problemes comuns com ara enganxament (netegeu les restes), acció lenta (comproveu la pressió de l'aire) o fuites (estrengueu els cargols/substituïu els segells) ràpidament.
• Emmagatzematge:Segellar els ports de vàlvula no utilitzats, despressuritzar els actuadors i emmagatzemar-los en llocs secs; girar els nuclis de la vàlvula de tant en tant per evitar l'adherència dels segells.