שסתום מפעיל פנאומטי: עקרונות עבודה, סוגים

במערכות אוטומציה תעשייתיות, ה-שסתום מפעיל פנאומטיהוא רכיב חיוני לבקרת נוזלים, המציע יעילות, אמינות ובטיחות במגזרים כמו נפט וגז, עיבוד כימי, ייצור חשמל וטיפול במים. מדריך מפורט זה מפרט את יסודות שסתומי המפעיל הפנאומטיים, ועוזר לאנשי מקצוע ולקונים להבין מידע קריטי במהירות.

מהם שסתומי מפעיל פנאומטיים

שסתומי מפעיל פנאומטייםשסתומים פנאומטיים, המכונים לעתים קרובות בפשטות שסתומים פנאומטיים, הם התקני ויסות נוזלים אוטומטיים המופעלים על ידי אוויר דחוס. הם משתמשים במפעיל פנאומטי כדי לפתוח, לסגור או לווסת את פעולת השסתום, ומאפשרים שליטה מדויקת על זרימה, לחץ וטמפרטורה של גזים, נוזלים וקיטור בצנרת. בהשוואה לשסתומים מסורתיים, שסתום מפעיל פנאומטי מספק זמני תגובה מהירים יותר, פעולה קלה ויכולות שליטה מרחוק, מה שהופך אותם לאידיאליים לסביבות קשות, שימוש בתדירות גבוהה ומערכות אוטומטיות הדורשות התערבות אנושית מינימלית.

כיצד פועלים שסתומי מפעיל פנאומטיים

שסתומי מפעיל פנאומטיים פועלים על פי עקרון "לחץ אוויר המניע פעולה מכנית". התהליך כולל שלושה שלבים עיקריים:

1. קליטת אותות:מערכת בקרה (למשל, PLC או DCS) שולחת אות פנאומטי (בדרך כלל 0.2-1.0 MPa) דרך קווי אוויר אל המפעיל.
2. המרת כוח:הבוכנה או הסרעפת של המפעיל ממירים את אנרגיית האוויר הדחוס לכוח מכני.
3. פעולת שסתום:כוח זה מניע את ליבת השסתום (למשל, כדור, דיסק או שער) להסתובב או לנוע באופן ליניארי, תוך התאמת הזרימה או סגירת המדיום.
   שסתומי מפעיל פנאומטיים רבים כוללים מנגנוני החזרת קפיץ המאפסים אוטומטית את השסתום למצב בטוח (פתוח או סגור לחלוטין) במקרה של כשל באספקת האוויר, ובכך משפרים את בטיחות המערכת.

רכיבים עיקריים של שסתומי מפעיל פנאומטיים

שסתומי מפעיל פנאומטייםמורכב משלושה רכיבים מרכזיים הפועלים יחד כדי להבטיח בקרת נוזלים יעילה.

מפעיל פנאומטי

המפעיל הוא מקור הכוח של שסתום המפעיל הפנאומטי, והוא הופך לחץ אוויר לתנועה מכנית. סוגים נפוצים כוללים:

• מפעילי בוכנה:השתמשו בתכנון צילינדר-בוכנה לקבלת מומנט גבוה, מתאים ליישומים בקוטר גדול ובלחץ גבוה. זמין בדגמים כפולים (מונעים באוויר בשני הכיוונים) או חד-פעמיים (עם החזרת קפיץ).

• מפעילי דיאפרגמה:כולל דיאפרגמה מגומי לבנייה פשוטה ועמידות בפני קורוזיה, אידיאלי עבור שסתומים בלחץ נמוך עד בינוני ובגודל קטן.

• סקוטש אנד יוק:מפעילים פנאומטיים מספקים סיבוב מדויק של 90 מעלות, מה שהופך אותם לפתרון הנעה אידיאלי להפעלה/כיבוי מהירים או בקרת מדידה מווסתת בשסתומי כדור, פרפר ותקע.

• מתלה וגלגל שיניים:מפעילים פנאומטיים אלה, המונעים על ידי בוכנות כפולות, מוצעים הן בתצורות פעולה כפולה והן בתצורות פעולה חד פעמית (עם החזרת קפיץ). הם מספקים כוח אמין להפעלת שסתומי בקרה ליניאריים וסיבוביים.

פרמטרים מרכזיים כוללים מומנט יציאה, מהירות פעולה וטווח לחץ, אשר חייבים להתאים למפרט השסתום ולצרכים התפעוליים.

גוף השסתום

השסתום מתקשר ישירות עם המדיום ומווסת את זרימתו. חלקים קריטיים כוללים:

• גוף שסתום:המארז העיקרי העומד בלחץ ומכיל את המדיום; חומרים (למשל, פלדת פחמן, נירוסטה) נבחרים על סמך תכונות הנוזל.
• ליבת שסתום ומושב:רכיבים אלה פועלים יחד כדי להתאים את הזרימה על ידי שינוי הפער ביניהם, מה שדורש דיוק גבוה, עמידות בפני שחיקה וסבילות לקורוזיה.
• גֶזַע:מחבר את המפעיל לליבת השסתום, מעביר כוח תוך שמירה על קשיחות ואטימות מפני דליפות.

אביזרים פנאומטיים

אביזרים משפרים את דיוק הבקרה ויציבות התפעול עבור שסתומי מפעיל פנאומטיים:

• ממקם:ממיר אותות חשמליים (למשל, 4–20 מיליאמפר) לאותות לחץ אוויר מדויקים למיקום מדויק של השסתום.
• וסת מסנן:מסיר זיהומים ולחות מאוויר דחוס תוך ייצוב לחץ.
• שסתום סולנואיד:מאפשר שליטה מרחוק על הדלקה/כיבוי באמצעות אותות חשמליים.
• מתג גבול:מספק משוב על מיקום השסתום לניטור המערכת.
• מגבר אוויר:מגביר את אותות האוויר כדי להאיץ את תגובת המפעיל בשסתומים גדולים.

סיווג של שסתומי מפעיל פנאומטיים

שסתומי מפעיל פנאומטייםמסווגים לפי עיצוב, פונקציה ויישום:

שסתומי כדור פנאומטיים

השתמשו בכדור מסתובב כדי לשלוט בזרימה. יתרונות: איטום מעולה (אפס דליפות), התנגדות זרימה נמוכה, פעולה מהירה וגודל קומפקטי. הסוגים כוללים עיצובים של כדורים צפים וקבועים, הנמצאים בשימוש נרחב בתעשיות הנפט, הכימיה וטיפול במים.

שסתומי פרפר פנאומטיים

כולל דיסק שמסתובב לוויסות הזרימה. יתרונות: מבנה פשוט, קל משקל, חסכוני ומתאים לקטרים ​​גדולים. נפוץ במערכות מים, אוורור ויישומי HVAC. אפשרויות האיטום כוללות אטמים רכים (גומי) ללחץ נמוך ואטמים קשים (מתכת) לטמפרטורות גבוהות.

שסתומי שער פנאומטיים

השתמשו בשער שזז אנכית לפתיחה או סגירה. יתרונות: איטום אטום, התנגדות זרימה מינימלית כאשר פתוח לחלוטין, וסבילות גבוהה ללחץ/טמפרטורה. אידיאלי לצינורות קיטור והובלת נפט גולמי אך איטי יותר בפעולה.

שסתומי גלובוס פנאומטיים

השתמשו בליבת פקק או מחט להתאמת זרימה מדויקת. יתרונות: בקרה מדויקת, איטום אמין ורב-תכליתיות עבור מדיות בלחץ גבוה/צמיגות. נפוצים במערכות כימיות והידראוליות, אם כי יש להם התנגדות זרימה גבוהה יותר.

שסתומי כיבוי(SDV)

מיועד לבידוד חירום, לרוב סגור במצב כשל. הם מופעלים במהירות (תגובה ≤ שנייה אחת) עם אות, ומבטיחים בטיחות בטיפול במדיה מסוכנת (למשל, תחנות גז טבעי, כורים כימיים).

יתרונות של שסתומי מפעיל פנאומטיים

יתרונות עיקריים המניעים את אימוץם התעשייתי:

• יְעִילוּת:תגובה מהירה (0.5-5 שניות) תומכת בפעולות בתדר גבוה.
• בְּטִיחוּת:ללא סיכונים חשמליים, מה שהופך אותם למתאימים לסביבות נפיצות או קורוזיביות; החזרת קפיץ מוסיפה הגנה מפני כשל.
• קלות שימוש:שליטה מרחוק ואוטומטית מפחיתה עבודה ידנית.
• עֲמִידוּת:חלקים מכניים פשוטים מביאים לבלאי נמוך, תחזוקה מינימלית וחיי שירות ארוכים (ממוצע של 8-10 שנים).
• סְגִילוּת:חומרים ואביזרים הניתנים להתאמה אישית מתמודדים עם תנאים מגוונים כמו טמפרטורה גבוהה, קורוזיה או מדיה עמוסת חלקיקים.

שסתומי מפעיל פנאומטיים לעומת שסתומים חשמליים

שסתומי מפעיל פנאומטיים לעומת שסתומים ידניים

יישומים עיקריים של שסתומי מפעיל פנאומטיים

שסתומי מפעיל פנאומטיים הם רב-תכליתיים בתעשיות שונות:

• נפט וגז:הפקת נפט גולמי, זיקוק וכורים כימיים לנוזלים בלחץ/טמפרטורה גבוהים.
• ייצור חשמל:בקרת קיטור ומי קירור בתחנות כוח תרמיות/גרעיניות.
• טיפול במים:ויסות זרימה במתקני אספקת מים ושפכים.
• גז טבעי:סגירת בטיחות בצנרת ותחנה.
• מזון ותרופות:שסתומים ברמה סניטרית (למשל, נירוסטה 316L) לעיבוד סטרילי.
• מֵטַלוּרגִיָה:מערכות קירור/הידראוליות בטחנות מאובקות בטמפרטורה גבוהה.

התקנה ותחזוקה של שסתומי מפעיל פנאומטיים

התקנה וטיפול נכונים מבטיחים ביצועים ארוכי טווח שלשסתומי מפעיל פנאומטיים.

הנחיות התקנה

• בְּחִירָה:התאם את סוג השסתום, גודלו וחומרו לתכונות המדיה (למשל, טמפרטורה, לחץ) כדי למנוע גודל נמוך או גדול מדי.
• סְבִיבָה:יש להתקין הרחק מאור שמש ישיר, חום או רעידות; להרכיב מפעילים אנכית לניקוז קל.
• צַנֶרֶת:ישר את השסתום עם כיוון הזרימה (ראה חץ הגוף); נקה את משטחי האטימה והדק את הברגים באופן שווה על החיבורים המאוגנים.
• אספקת אוויר:השתמש באוויר יבש ומסונן עם צינורות ייעודיים; שמור על לחץ יציב במסגרת דירוגי המפעיל.
• חיבורים חשמליים:חברו את הממקמים/סולנואידים בצורה נכונה עם מיגון מוארק כדי למנוע הפרעות; בדקו את פעולת השסתום לאחר ההתקנה.

תחזוקה וטיפול

• ניקיון:נגבו את משטחי השסתומים מדי חודש כדי להסיר אבק, שמן ושאריות; התמקדו באזורי האיטום.
• סִיכָה:יש לשמן את הגבעולים וחלקי המפעיל כל 3-6 חודשים עם שמן מתאים (למשל, שמן עמיד בטמפרטורה גבוהה).
• בדיקת אטמים:בדקו את מושבי וליבות השסתומים מעת לעת לאיתור דליפות; החליפו אטמים (טבעות O) לפי הצורך.
• תחזוקת אביזרים:בדקו את הממקמים, שסתומי הסולנואיד והמסננים כל 6-12 חודשים; נקו את רכיבי המסנן וכיילו מחדש את הממקמים.
• פתרון בעיות:טפלו בבעיות נפוצות כמו הידבקות (ניקוי פסולת), פעולה איטית (בדיקת לחץ אוויר) או דליפות (הדקו ברגים/החליפו אטמים) באופן מיידי.
• אִחסוּן:אטמו פתחי שסתומים שאינם בשימוש, הפחיתו את הלחץ במפעילים ואחסנו אותם באזורים יבשים; סובבו את ליבות השסתומים מדי פעם כדי למנוע הידבקות של האטמים.