Wat is een vergrendelklep?

Een vergrendelklep is een pneumatisch accessoire dat wordt gebruikt om de bedrijfspositie van een pneumatische actuator te beschermen wanneer het instrumentluchttoevoer- of stuurluchtsignaal abnormaal wordt.

Bij een typisch regelklepsamenstel is de actuator afhankelijk van perslucht om de kleppositie te behouden of te wijzigen. Als de luchttoevoer plotseling onder een bepaalde druk daalt, kan het simpelweg verliezen van lucht ervoor zorgen dat de actuator naar een ongewenste positie beweegt.

Een lock-up klep biedt een andere optie.

Afhankelijk van de configuratie kan dithoud de actuatordruk vast, schakel het pneumatische circuit uit, verander het luchtpad of vergrendel de regelklep in de laatste positie.

Dit maakt vergrendelkleppen nuttig in procescontroletoepassingen waarbij een onverwachte verandering in de kleppositie de productie, apparatuur of processtabiliteit kan beïnvloeden.

Verschillende fabrikanten gebruiken verschillende pneumatische ontwerpen. SMC, KOSO, Fisher en Masoneilan bieden allemaal oplossingen voor luchtstorings- of lock-up-functies, maar hun structuren en bedieningsmethoden zijn niet identiek.

Hoe werkt een vergrendelklep?

Het basisprincipe is gebaseerd op het bewaken van de pneumatische druk.

Onder normale omstandigheden passeert de luchttoevoer van het instrument het vergrendelingsapparaat en bereikt het de actuator of het pneumatische regelcircuit.

Wanneer de bewaakte druk boven de vooraf ingestelde waarde blijft, blijft de klep in de normale bedrijfstoestand.

Wanneer de druk onder het instelpunt daalt, verandert het interne mechanisme het pneumatische circuit.

Afhankelijk van het ontwerp kan dit:

• Sluit de luchtdoorgang af
• Houd druk vast in de actuator
• Schakel de luchttoevoer naar een andere poort
• Actuatordruk afzuigen of omleiden
• Houd de actuator in zijn huidige positie

Het belangrijke punt is dat een vergrendelklep het procesmedium normaal gesproken niet rechtstreeks regelt. In plaats daarvan controleert het depneumatisch circuit aangesloten op de actuator.

Werkingsprincipe van SMC-vergrendelklep

SMC'sIL201/211/220-serie vergrendelkleppenzijn ontworpen voor pneumatische procescontrolesystemen waarbij een storing in de luchtbron- of luchttoevoerleiding optreedt.

De serie omvat enkelwerkende, dubbelwerkende en driepoortsconfiguraties. SMC stelt dat de enkel- en dubbelwerkende versies als noodmaatregel de druk op het bedieningsgedeelte behouden totdat de luchtbron weer normaal wordt, terwijl de versie met drie poorten de toevoerpoort verandert als er een probleem optreedt.

Het werkingsprincipe is gebaseerd op de relatie tussensignaaldruk en een stelveer.

Wanneer de signaaldruk hoger is dan de veerinstelling beweegt het membraan, sluit de uitlaatdoorgang en wordt lucht naar de onderste membraankamer geleid. Hierdoor wordt de interne zuiger verplaatst en wordt de normale luchtdoorgang geopend.

Wanneer de signaaldruk onder de ingestelde druk daalt, verandert de membraanpositie. De druk in de onderste kamer wordt opgeheven en de veer beweegt het klepmechanisme om het relevante luchtcircuit af te sluiten. In de configuratie met drie poorten verandert het stroompad van de ene toevoerpoort naar de andere.

Voor de IL201/211/220-serie vermeldt SMC een insteldrukbereik van0,14–0,7 MPaen een maximale pneumatische circuitdruk bij uitschakeling van0,7 MPa.

Een belangrijk aandachtspunt is schone instrumentlucht. De handleiding van SMC beveelt specifiek schone perslucht aan waarbij vocht en stof worden verwijderd, omdat de interne constructie kleine doorgangen bevat.

KOSO Lock-Up-ventiel Werkingsprincipe

KOSO gebruikt afsluiters als pneumatische accessoiresafsluiten, schakelen of vergrendelen van een instrumentaal luchtcircuit.

DeKOSO CL420 en CL523 slotkleppenzijn voorbeelden van dit type pneumatisch bedieningsaccessoire. KOSO vermeldt voor deze modellen een maximale druk van 800 kPa en een insteldrukbereik van 100–600 kPa.

Het basisbedieningsconcept is het bewaken van de relevante pneumatische druk en het wijzigen van het luchtcircuit wanneer de druk de gespecificeerde schakeltoestand bereikt.

In een regelklepsamenstel kan deze functie worden gebruikt om ongecontroleerde beweging van de actuator te voorkomen als gevolg van een abnormale luchttoevoeromstandigheid.

De exacte pneumatische aansluitingen en het schakelgedrag zijn afhankelijk van het geselecteerde model en de actuatoropstelling. Daarom moet de leverancier bij het vervangen van een KOSO-slotklep het originele model, de poortconfiguratie, het actuatortype, de normale toevoerdruk en de vereiste storingsfunctie controleren, in plaats van een vervanging alleen op basis van de aansluitgrootte te selecteren.

Werkingsprincipe van Fisher-lock-upklep

Fisher benadert de functie via drukgevoelige uitschakelkleppen.

DeFisher 377 drukgevoelige uitschakelklepis ontworpen voor toepassingen waarbij een specifieke actuatoractie vereist is wanneer de toevoerdruk onder een instelbaar uitschakelpunt daalt.

Wanneer de toevoerdruk onder het uitschakelpunt daalt, kan de 377 zo worden geconfigureerd dat de actuator:

• Mislukken
• Vergrendel de laatste positie
• Mislukt

Wanneer de toevoerdruk boven het uitschakelpunt stijgt, wordt de uitschakelklep automatisch gereset en kan het systeem terugkeren naar de normale werking.

Voor eenlock-in-laatsteBij configuratie is het basisidee om de pneumatische uitgang van de actuator te isoleren, zodat de druk die al op de actuator inwerkt behouden blijft.

Dit is iets anders dan het simpelweg ontluchten van de actuator.

In plaats van de actuator onmiddellijk naar een veeruitvalpositie te dwingen, is het pneumatische circuit geconfigureerd om de bestaande toestand van de actuator te behouden totdat de luchttoevoer zich herstelt.

Fisher biedt ook toepassingsregelingen met behulp van de 377-tripklep met digitale klepcontrollers en pneumatische actuatoren voor lock-in-last-functies.

Dit maakt de Fisher-oplossing bijzonder relevant voor regelklepsamenstellen waarbij het handhaven van de bestaande kleppositie tijdens verlies van toevoerdruk deel uitmaakt van de vereiste faalfilosofie.

Werkingsprincipe van Masoneilan-vergrendelklep

Masoneilan levert pneumatische luchtvergrendelings- en transferklepoplossingen voor regelkleptoepassingen.

Een voorbeeld is deMasoneilan 78-80 Overgangsklep. Volgens de documentatie van Baker Hughes schakelt de overdrachtsklep de luchtstroom van de ene poort naar de andere wanneer de signaaldruk tijdens een luchtstoring onder de vooraf ingestelde druk daalt.

De driewegoverbrengklep kan ook worden gebruikt als blokkeerklep door de uitlaatpoort af te sluiten. In deze configuratie kan de klep de regelklep in zijn laatste positie vergrendelen door de luchtdruk in de actuator te beperken. Wanneer de defecte luchtdruk zich boven de ingestelde druk herstelt, wordt de vergrendelde toestand opgeheven en keert de regelklep terug naar de normale werking.

Masoneilan vermeldt ook de77-6 Luchtvergrendelklepin de productdocumentatie en het informatiecentrum.

Het sleutelconcept is daarom vergelijkbaar met Fisher's lock-in-last-opstelling: in plaats van de actuatordruk onmiddellijk te laten ontsnappen, isoleert het lock-up-apparaat het pneumatische circuit en handhaaft de actuatorconditie tijdens de periode van luchtstoring.

SMC versus KOSO versus Fisher versus Masoneilan

Hoewel alle vier de merken kunnen worden geassocieerd met pneumatische vergrendelingsfuncties, mogen hun productstructuren niet als onderling uitwisselbaar worden beschouwd.

Het grootste verschil is niet alleen het merk. Het is devereiste storingsactie.

Het kan bijvoorbeeld nodig zijn dat één regelklep in zijn huidige positie blijft wanneer de luchtdruk wegvalt, terwijl een andere volledig open of volledig gesloten moet worden.

Daarom moet de vergrendelklep worden geselecteerd in combinatie met de filosofie van het falen van de actuator en de regelklep.

Wat gebeurt er als de luchtdruk van het instrument daalt?

Een typische lock-upsequentie kan in vier stappen worden begrepen:

Stap 1: Normale werking

De luchtdruk van het instrument ligt boven de lock-up-instelling.

Het pneumatische circuit werkt normaal en de actuator reageert op de uitvoer van de klepstandsteller.

Stap 2: Luchtdruk daalt

De vergrendelklep detecteert dat de bewaakte druk onder de vooraf ingestelde waarde is gedaald.

Stap 3: Pneumatische circuitwijzigingen

Het interne mechanisme schakelt, sluit af of isoleert de betreffende luchtdoorgang.

De exacte actie is afhankelijk van het model en de configuratie.

Stap 4: Actuatorpositie wordt geregeld

De actuator behoudt zijn pneumatische druk, vergrendelt zijn huidige positie of volgt de gespecificeerde storingsactie.

Wanneer de normale luchtdruk is hersteld, worden sommige ontwerpen automatisch gereset en keert het pneumatische circuit terug naar de normale werking.

Hoe u een vergrendelklep selecteert

Bij het selecteren of vervangen van een lock-up klep is de merknaam alleen niet voldoende.

Controleer de volgende informatie:

1. Type aandrijving
Enkelwerkende en dubbelwerkende actuatoren vereisen verschillende pneumatische opstellingen.

2. Vereiste storingsactie
Bepaal of de klep het volgende nodig heeft:

• Mislukt openen
• Mislukt gesloten
• Mislukt op zijn plaats

3. Voedingsdruk
Controleer de normale, minimale en maximale instrumentluchtdruk.

4. Schakel uit of stel de druk in
De vergrendeldruk moet overeenkomen met de werkelijke vereisten van het pneumatische systeem.

5. Poortconfiguratie
Controleer het aantal poorten, het verbindingstype en het pneumatische stroompad.

6. Configuratie van de klepstandsteller
De vergrendelklep moet compatibel zijn met de opstelling van de klepstandsteller en actuator.

7. Reactievereisten
Voor kritische besturingstoepassingen moet tijdens het systeemontwerp rekening worden gehouden met het schakel- en drukbehoudgedrag.

Veelvoorkomende problemen met blokkeerkleppen

Verschillende problemen kunnen de prestaties van de vergrendelklep beïnvloeden.

Verkeerde ingestelde druk

Als de instelling te hoog is, kan de blokkeerklep geactiveerd worden tijdens normale drukschommelingen. Als deze te laag is, reageert het systeem mogelijk niet zoals bedoeld tijdens een daadwerkelijke luchttoevoerstoring.

Verontreinigde instrumentlucht

Vocht, stof en andere verontreinigingen kunnen kleine pneumatische doorgangen en interne componenten aantasten. Schone instrumentlucht is vooral belangrijk voor compacte pneumatische lock-up-apparaten.

Onjuiste pneumatische aansluiting

Een vergrendelklep kan op zichzelf correct functioneren, maar niet de vereiste actuatoractie leveren als de slangopstelling onjuist is.

Verkeerde foutmodus

Er mag niet worden aangenomen dat een lock-in-last-opstelling gelijkwaardig is aan een fail-open- of fail-close-operatie. De vereiste storingsactie moet worden gedefinieerd voordat het pneumatische circuit wordt geselecteerd.

Onjuiste vervanging

Verschillende fabrikanten kunnen verschillende interne structuren gebruiken, zelfs als hun producten vergelijkbare functies vervullen. Vervanging van model naar model moet daarom worden geverifieerd aan de hand van het originele pneumatische schema en de actuatorvereisten.

Conclusie

SMC, KOSO, Fisher en Masoneilan bieden allemaal pneumatische oplossingen die kunnen worden gebruikt voor lock-up, luchtstoringsbeveiliging of pneumatische circuitschakeling, maar hun bedieningsmechanismen en productconfiguraties verschillen.

Producten uit de SMC IL-serie maken gebruik van drukdetectie en op membraan gebaseerde pneumatische schakeling. KOSO CL-serie afsluitkleppen worden gebruikt voor het instrumenteel afsluiten, schakelen en vergrendelen van luchtcircuits. Fisher 377 maakt gebruik van drukdetectie om configureerbare fail-up-, fail-down- of lock-in-last-functies te bieden. Masoneilan-oplossingen zoals de 78-80 overdrachtsklep kunnen de pneumatische stroom schakelen en, in een geschikte configuratie, de actuatordruk behouden om een ​​regelklep in zijn laatste positie te vergrendelen.

Voor aanschaf en vervanging zijn dit de belangrijkste factorenactuatortype, vereiste faalpositie, toevoerdruk, uitschakeldruk, poortconfiguratie en pneumatische aansluiting.

Als u SMC-, KOSO-, Fisher- of Masoneilan-vergrendelkleppen aanschaft, is het verstrekken van het originele modelnummer en de configuratie van de actuator/versteller de meest betrouwbare manier om een ​​geschikt vervangings- of compleet accessoirepakket voor regelkleppen te identificeren.