Wat is een besturingsklep?

Hoe werken regelkleppen?

In de moderne industriële productie is een nauwkeurige controle van de vloeistofstroom (zoals gas, stoom, water of chemische mengsels), druk, temperatuur en vloeistofniveau van cruciaal belang om de productie-efficiëntie te waarborgen,Als het “eindcontrole­element” in industriële automatiseringssystemen, is het belangrijk dat deIn deze complexe en nauwkeurige regelketen spelen regelkleppen een centrale rol.Zij zijn niet slechts eenvoudige aan/uit-apparaten, maar reageren eerder op signalen van de regelaars door de grootte van het stroompad te wijzigen, waardoor directe en nauwkeurige regulering van procesvariabelen wordt bereikt.De prestaties van regelkleppen hebben een directe invloed op de economische efficiëntie, veiligheid en milieueffecten van industriële processen, waardoor ze een strategische investering zijn in plaats van een eenvoudige aankoop van apparatuur.

Xiangjing, als een van China's grootste leveranciers van regelkleppen en ventielpositionators, is vastbesloten om oplossingen voor regelkleppen van hoge kwaliteit te leveren om de industrie te helpen efficiënte, veilige,en intelligente vloeistofregelingVoor meer informatie, bezoek onze officiële website:www.shgongboshi.com.

Basiscomponenten van een regelklep

Een besturingsklep is geen enkel onderdeel, maar een geïntegreerd systeem dat bestaat uit meerdere precisiecomponenten die in tandem werken.en klep positioner, samen met diverse accessoires zoals omvormers, luchttoevoerdrukregulatoren, handmatige bedieners, dempers of grensschakelaars.

Kleplichaam: vloeistofweg en drukdragend onderdeel

De klep is het belangrijkste structurele onderdeel van de besturingsklep, en het ontwerp bepaalt het stroompad van het vloeistof in de klep.,door welke de vloeistof stroomt via de poorten en openingen of openingen in de klep.De primaire functies van de klep zijn om de vloeistofdruk te weerstaan en ondersteuning en een afgesloten omgeving te bieden voor de klepinternenBovendien heeft de structuur van de klepkas indirect invloed op de eigenschappen van de stroomregulatie.de eigenschappen van de vloeistofstroomweerstand en de drukdaling zijn nauw verbonden met het ontwerp van de interne doorgangen in de klep.

Ventielinternen: onderdelen die rechtstreeks met de vloeistof in contact komen, kerncomponenten voor de stroomregulatie

De interne delen van de klep zijn de delen van de besturingsklep die rechtstreeks in contact komen met de beheerde vloeistof en zijn de kerncomponenten voor het bereiken van de stroomregulatie.Ze bestaan meestal uit een klepstoelDe interne delen van de klep regelen nauwkeurig de hoeveelheid vloeistof die er doorheen gaat door hun relatieve positie en vrijheid met de klepstoel te veranderen.wanneer de klepplaat of -stop wordt opgeheven of gedraaidDe geometrische vorm en de materiaalkeuze van de kleppen hebben een doorslaggevende invloed op de doorstromingseigenschappen van de kleppen.slijtvastheid, corrosiebestendigheid en afdichting.

Actuator: zorgt voor de drijvende kracht voor de werking van de klep

De actuator is de “spier” van de besturingsklep, die verantwoordelijk is voor het omzetten van abstracte signalen van het besturingssysteem in mechanische kracht om de klepinternen voor fysieke beweging aan te drijven.Bij ontvangst van het besturingssignaal, wordt de klep dienovereenkomstig aangedreven om een volledig open, volledig gesloten of een tussentijdse positie te bereiken, waardoor een precieze versperring van de vloeistofstroom wordt gerealiseerd.

Actuatoren kunnen in verschillende soorten worden ingedeeld op basis van hun energiebron en bewegingsmodus:

Indeling naar bewegingswijze:

• met een vermogen van niet meer dan 50 WProduceren van een lineaire push-pull-beweging, geschikt voor kleppen waarvoor de klepstam omhoog en omlaag moet bewegen, zoals bolkleppen, hekkleppen en diafragmakleppen.
• met een vermogen van niet meer dan 50 WProductie van rotatiebeweging, geschikt voor kleppen waarvoor de klepplaat of bal moet draaien, zoals kogelkleppen, vlinderkleppen en stekkerkleppen.

Fischer pneumatische bedieningsklep

Geklassificeerd naar energiebron:

• met een vermogen van niet meer dan 50 W

• Werkingsbeginsel:Gebruikt gecomprimeerde lucht of gas als energiebron, waarbij luchtdruk op een diafragma of zuiger wordt uitgeoefend om lineaire of roterende beweging te genereren.Luchtdruk kan afwisselend aan beide zijden van de zuiger werken om tweerichtingsbeweging te bereiken (dubbelwerkend)Een roterende beweging wordt meestal bereikt door middel van een rack-and-pinion mechanisme.
• Voordelen:

1. Snelle reactiesnelheid: typisch 50-500 mm/s, sneller dan hydraulische of elektrische systemen.
2. Intrinsiek veilig: is niet afhankelijk van elektriciteit en produceert geen vonken, waardoor het zeer geschikt is voor brandbare en explosieve gevaarlijke omgevingen.
3. Eenvoudige structuur, lichtgewicht, gemakkelijk te installeren en onderhouden: meestal lagere kosten.
4. Eenvoudige aanpassing van de uitgangskracht en de werkingssnelheid.
5. Hoge betrouwbaarheid en lange levensduur.
6. Kan energie opslaan, een gecentraliseerde luchttoevoer mogelijk maken en snel energie vrijgeven om een snelle reactie te bereiken.
7. Sterke aanpassingsvermogen voor inslagbelastingen en overbelastingen.
8. Kan worden gebruikt in hoge temperatuur omgevingen.

• Nadelen:

1. Beperkte uitgangskracht: in vergelijking met hydraulische aandrijvingen is de uitgangskracht van deze aandrijvingen over het algemeen kleiner.
2. Relatief lage nauwkeurigheid: Door de compressie van lucht wordt de bedrijfssnelheid van de cilinder gemakkelijk beïnvloed door belastingveranderingen en is de stabiliteit bij lage snelheden slechter dan die van hydraulische cilinders.
3. Een persluchtvoorziening vereist: dit omvat extra kosten voor compressoren en leidingen.
4. Een storing van de compressor kan tot storing van alle pneumatische aandrijvingen leiden: dit risico kan echter worden verminderd door een back-upcompressorsysteem.
5. Snel fietsen kan waterhamer effecten veroorzaken.
6. De prestaties zijn gevoelig voor water en extreme temperaturen.

• Typische toepassingen: veel gebruikt in procescontrole, chemische industrie, voedingsmiddelen en dranken, afvalwaterzuivering, energie, mijnbouw,en kernenergie-industrieën waar snelle beweging en explosiebestendige prestaties vereist zijn.

• Elektrische actuatoren:

• Werkingsbeginsel:Gedreven door een elektromotor wordt de rotatiebeweging van de motor omgezet in een lineaire of rotatiebeweging door middel van transmissiemechanismen zoals schroeven, tandwielen of riemen om kleppen aan te drijven.Stapmotoren of servomotoren worden vaak gebruikt om een hoge precisie te bereiken.
• Voordelen:

1. Hoge precisie en herhaalbare positionering: zorgt voor uiterst nauwkeurige en herhaalbare positionering van de klep, waardoor het ideaal is voor geautomatiseerde taken.
2. Gemakkelijk te programmeren en te integreren: naadloos verbonden met digitale besturingssystemen en kan worden geprogrammeerd om complexe bewegingspatronen te bereiken.
3. Hoge energie-efficiëntie: meestal minder energie verbruikt dan hydraulische of pneumatische aandrijvingen bij statische belastingen.
4. Lage onderhoudsbehoeften: Door minder onderdelen en geen gebruik van vloeistofsystemen zijn de onderhoudsbehoeften extreem laag.
5. Stil opereren.
6. Niet beïnvloed door schommelingen in voedingsspanning en frequentie.
7. Verstelbare rotatiesnelheid.

• Nadelen:

1. Hogere kosten: meestal duurder dan pneumatische aandrijvingen.
2. Relatief trage snelheid: met name in toepassingen die een hoge stuwkracht vereisen.
3. Afhankelijk van de stroomvoorziening: vereist een back-up stroombron of een veer-terugkeermechanisme tijdens stroomstoring om de veiligheid te waarborgen.
4. Niet geschikt voor explosieve omgevingen: tenzij speciaal ontworpen voor explosiebescherming.
5. Complex ontwerp, dat gespecialiseerde kennis vereist voor installatie en onderhoud.

• Typische toepassingen:Breed gebruikt in elektriciteitsopwekking, waterbehandeling, farmaceutische producten, robotarmen, transportbanden, geautomatiseerde assemblagelijnen, landbouwmachines, ventilatiesystemen en verlichtingssystemen,en materialenbehandelings- en reinigingsapparatuur waar een nauwkeurige controle en een hoge mate van automatisering nodig is.

• Hydraulische aandrijvingen:

• Werkingsbeginsel:Gebruikt onder druk geplaatste vloeistof (typisch hydraulische olie) als energiebron om de vloeistofdruk om te zetten in mechanische beweging.De oncompressibiliteit van de hydraulische olie zorgt voor een stabiele en betrouwbare positionering van de klep, met zuigers in plaats van diafragma's die gewoonlijk worden gebruikt om krachtige stuwkracht te genereren.
• Voordelen:

1. Hoge uitgangskracht/koppel: geschikt voor het genereren van een aanzienlijke mechanische kracht, geschikt voor het bedienen van grote, zware of hogedrukkleppen,met een uitgangskracht die veel groter is dan die van pneumatische actuatoren.
2. Hoogprecise positionering: Door de oncompressibiliteit van hydraulische olie is een zeer precieze en stabiele positionering van de klep mogelijk.
3. Vinnige reactiesnelheid: geschikt voor noodsluiting (ESD) en kleptoepassingen die snelle actie vereisen.
4. Duurzaam en robuust, met relatief lage onderhoudsvereisten en een lange levensduur.
5. Kan foutbeschermingsmechanismen implementeren.

• Nadelen:

1. Complex systeem met hogere kosten: vereist een speciaal hydraulisch pompsysteem, waardoor de installatie en het systeemontwerp complexer worden.
2. Gevaar van lekkage van vloeistof: regelmatig onderhoud is vereist om lekkage van hydraulische olie te voorkomen.
3. Niet geschikt voor alle omgevingen: bepaalde ontwerpen kunnen beperkingen hebben.

• Typische toepassingen:Voornamelijk gebruikt in olie- en gasleidingen, elektriciteitscentrales, de aardolie- en aardgasindustrie, dammen en waterkrachtcentrales.en snelle reactie.

• Elektrisch-hydraulische actuatoren:Deze aandrijvingen combineren de voordelen van elektromotoren en hydraulische aandrijvingseenheden en bieden de hoge uitgangskracht van hydraulische systemen, terwijl de nauwkeurigheid van de elektrische besturing wordt bereikt.Ze zijn vooral geschikt voor afgelegen locaties die een nauwkeurige controle van de kleppositie vereisen.

De volgende tabel vergelijkt verschillende soorten actuatoren:

Valve positioner: Precise valve positionering verzekeren

De klep positioner dient als de kritische “brein” waardoor besturingskleppen hoge precisie, reactievermogen en stabiliteit bereiken.met name wanneer de kleppen een versnellersysteem vereisen;.

Emerson Fisher Valve Positioner

De functie en het belang van valvenpositionairs

De kernfunctie van een ventielpositionator is ervoor te zorgen dat de werkelijke positie van de klepstam of klepas precies overeenkomt met het commando-signaal van het besturingssysteem.Door voortdurend de werkelijke positie van de klep te controleren en correcties aan te brengen, overwint het effectief inherente mechanische beperkingen binnen de klep, zoals wrijving van de klepstamverpakking, actuatorlag en onevenwichtige krachten die door de vloeistof op de klepstop worden uitgeoefend.

Het positioneringsapparaat gebruikt het interne mechanisme voor terugkoppelingsregeling met gesloten lus om de druk op de aandrijving continu aan te passen, waardoor “alle andere krachten die op de kleppenstam werken, worden tegengewerkt. zorgen dat de klep  zich goed gedraagt  en  het bedieningssignaal volgtDeze precieze besturingsmogelijkheid verbetert de algehele prestaties van het besturingssysteem aanzienlijk, met inbegrip van:

Verbeterde controle nauwkeurigheid: Het is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de werkelijke doorstroming nauwkeurig overeenkomt met het besturingssignaal voor processen die gevoelig zijn voor zelfs kleine afwijkingen.

• Snellere reactietijd:Door snel te laden en te ontladen, wordt de tijd die nodig is voor het wisselproces van de klep verminderd.
• Verbeterde processtabiliteit:Het compenseren van veranderingen in de procesomstandigheden (zoals drukschommelingen en veranderingen in de doorstroming) zorgt voor een consistente controle, wat van cruciaal belang is voor de productkwaliteit en de systeemveiligheid.
• Minder afval en betere veiligheid:Optimaliseert het gebruik van hulpbronnen en vermindert het ongevallenrisico door middel van nauwkeurige controle.
• Verlengde levensduur van de kleppen en lagere onderhoudskosten:Minimaliseert slijtage door veranderingen in de klepprestaties in de loop van de tijd te compenseren, waardoor voorspellend onderhoud mogelijk is.
• Signalversterking:De positioner kan met hogere luchtstroom snelheden omgaan en fungeert dus ook als volumeverhoger, waardoor snellere snelheden en kortere vertraging van de klepstam mogelijk zijn.
• Voldoen aan een strikte afsluiting:Door de uitgang tot het minimum te verzadigen bij 0%-signaal, wordt de klepprop stevig tegen de stoel gedrukt, waardoor een betrouwbare afsluiting zonder lekkage wordt gewaarborgd.
• Critisch voor veerloze dubbelwerkende zuigeractuatoren en elektrische actuatoren zonder inherente positiesensor.

Het werkingsprincipe van een ventielpositionair: terugkoppelingsregeling in gesloten lus

De kern van de werking van een kleppositionair is het terugkoppelsysteem met gesloten lus.Het ontvangt ingangssignalen (instellingspunt) van het besturingssysteem tijdens het meten van de werkelijke positie van de klepstam of klepas (feedbacksignaal) met mechanische of elektronische middelen.De besturing in de positioner vergelijkt het verschil tussen het instelpunt en de werkelijke positie, berekent het foutsignaal,en past het uitgangssignaal (typisch pneumatische druk) aan het aandrijfsysteem aan op basis van deze fout, waardoor de klep naar de gewenste positie beweegt totdat de fout is geëlimineerd.

• Gedetailleerd werkingsprincipe van pneumatische positioneringsapparaten:
  De pneumatische positioneringsapparaten werken gewoonlijk op basis van het principe van de krachtbalans.het rijden van de klep stam verbonden met het signaal diafragma en de aangesloten plaat om naar rechts te bewegenDit opent de toevoerluchtplaat, waardoor de toevoerluchtdruk het uitgangspunt kan bereiken dat is verbonden met het aandrijfsdiafragma, terwijl de uitlaatplaat gesloten blijft.De toename van de interne druk in de actuator duwt de klepstam naar beneden, waardoor de positioneringshefboom in de richting van de wijzerwijzer draait en de afstandsveer via de cam comprimeert. De kleppenstang blijft bewegen totdat hij de door de regelaar opgegeven positie bereikt,op welk punt de drukkracht van het veerbereik de kracht die wordt gegenereerd door het signaaldiafragma in evenwicht brengt, en worden zowel de toevoer- als de uitlaatdempers gesloten, waardoor de beweging van de klep wordt gestopt.en de kracht van het bereik veer duwt de klep stam verbonden met de demper naar links, het openen van de uitlaatdemper, het verlagen van de druk van de aandrijving en het opwaarts bewegen van de klepstam tot een nieuwe krachtbalans is vastgesteld.

• Werkingsbeginsel van de digitale positioner:
  De digitale positioner gebruikt een microprocessor om algoritmen voor positiebeheersing uit te voeren, in plaats van mechanische balansbalken, cams en dempers.verwerkt het via digitale algoritmenDe I/P-converter zet het stroomsignaal om in een pneumatisch druksignaal.die vervolgens via een pneumatisch versterkerrelais naar de aandrijver wordt verzondenDe terugkoppeling van de kleppositie (meestal via niet-contact sensoren zoals Hall effect sensoren) wordt teruggestuurd naar de microprocessor.De klepstam blijft bewegen totdat de juiste positie is bereikt, waarop de microprocessor het aandrijfsignaal stabiliseert naar de I/O-omvormer, waardoor een nauwkeurig evenwicht wordt bereikt.

Classificatie en kenmerken van de kleppositionator

Op basis van hun werkingsprincipes en het type signalen dat zij ontvangen, kunnen ventielpositionairs in de volgende categorieën worden ingedeeld:

• Pneumatische positioneringsapparaten:

• Werkingsbeginsel:Receives pneumatic signals (typically 3-15 psi or 6-30 psi) and provides corresponding air pressure to the pneumatic actuator to ensure that the valve stem or valve shaft position is proportional to the pneumatic input signal.
• Voordelen:

1. Eenvoudig ontwerp en structuur:Makkelijk te maken en onderhouden.
2. Lagere kosten:Meestal is het zuiniger dan andere soorten.
3. Betrouwbare werking:Bekend om zijn betrouwbare prestaties.
4. Intrinsiek veilig:Geen elektriciteit nodig, geen vonken, geschikt voor explosieve omgevingen.
5. Kan hoge stuwkracht leveren om kleppen te sluiten.

• Nadelen:

1. Beperkte nauwkeurigheid en resolutie: lagere nauwkeurigheid in vergelijking met meer geavanceerde typen.

• Typische toepassingen:geschikt voor eenvoudige, robuuste toepassingen waarbij zowel het bedieningssignaal als de klepactuator pneumatisch zijn, alsook omgevingen waar elektriciteit niet beschikbaar is of explosiegevaar bestaat,zoals chemische fabrieken of raffinaderijen.

• Elektropneumatische positioneringsapparaten:

• Werkingsbeginsel:Het omzet elektrische besturingssignalen (meestal 4-20 mA of 0-10 VDC) in pneumatische uitgangssignalen, die vervolgens de klepactuator bedienen.Aangezien veel procesbesturingseenheden 4-20 mA gelijkstroomsignalen gebruiken om de regelkleppen te regelen, elektropneumatische positioners (ook bekend als I/P positioners of sensoren) zijn verantwoordelijk voor het omzetten van elektronische stroomsignalen in pneumatische druksignalen.
• Voordelen:

1. Hoger nauwkeurigheid en resolutie: Biedt een hogere nauwkeurigheid dan pure pneumatische positioners.
2. Geschikt voor elektrische besturingssignalen: geschikt voor systemen die elektrische signalen gebruiken voor besturing.
3. Verscheidenheid: combineert de precisie van de elektronische besturing met de robuustheid en veiligheid van de pneumatische bediening.
4. Verbeterde controle nauwkeurigheid en reactietijd.

• Nadelen:

1. Meer complex ontwerp en structuur:Meer ingewikkeld dan pneumatische positioners.
2. Hogere kosten:Duurder dan pneumatische positioners.

• Typische toepassingen:Veel gebruikt in industriële omgevingen met zowel elektrische als pneumatische infrastructuur, evenals processen die hogere precisie en complexe besturingsstrategieën vereisen.

• Digitale positioneringsapparaten:

• Werkingsbeginsel:Met behulp van geavanceerde digitale technologie gebruiken deze apparaten microprocessors om de ventielactuatoren te positioneren en gegevens te monitoren en op te nemen.of digitale communicatieprotocollen zoals HART, Foundation Fieldbus, Profibus, enz.).
• Voordelen:

1. Hoge precisie en resolutie:Biedt uitzonderlijke nauwkeurigheid en besturing.
2. Geavanceerde diagnostische functies:Het detecteren van afwijkingen van de kleppen en tekenen van verslechtering, het uitvoeren van zelfdiagnoses en het ondersteunen van voorspellend onderhoud om de onderhoudskosten te verlagen.
3. zelfkalibratie- en afstandsbewakingsmogelijkheden:Vergemakkelijken van installatie en werking, waardoor gebruikers op elk moment en overal instellingen kunnen aanpassen en configureren.
4. Laag luchtverbruik:Energiezuiniger dan analoge positioners.
5. Geen mechanische slijtage en minimale hysteresis:Vooral bij het gebruik van contactloze feedbacktechnologie, elimineert het problemen zoals mechanische slijtage, loslopen, corrosie en trillingsschade, waardoor de betrouwbaarheid en levensduur aanzienlijk worden verbeterd.
6. Eenvoudige en betrouwbare structuur met een lange levensduur.
7. Kosteneffectief:Hoewel de aanvankelijke kosten hoger zijn, kan het op lange termijn aanzienlijke kosten besparen door een geoptimaliseerde werking en verminderde stilstandstijden.

• Nadelen:

1. Hogere kosten:Meestal duurder dan pneumatische en elektrische aandrijvingen.
2. Mechanische slijtageproblemen kunnen nog steeds bestaan als niet-contact-feedbacktechnologie niet wordt gebruikt.

• Typische toepassingen:Geschikt voor zeer nauwkeurige, zeer geautomatiseerde, complexe en kritische toepassingen die gegevensverwerving en IoT-integratie vereisen, zoals olie en gas, raffinage, energie, chemicaliën, pulp en papier,levenswetenschappen, voedsel- en drankenindustrie en mijnbouw.

De volgende tabel vergelijkt de verschillende soorten ventielpositionaars:

Selectieoverwegingen en onderhoudspunten

De keuze van de juiste kleppositionair vereist een uitgebreide beschouwing van meerdere factoren om een optimale prestatie in specifieke toepassingen te garanderen:

1. Ondersteuning voor de controle in gesplitste gebieden:Sommige positioneringsapparaten kunnen reageren op specifieke bereikten van invoersignalen, waardoor een enkele controller twee of meer kleppen kan bedienen voor een nauwkeurigere besturing.
2. Gemak van nul- en spanregeling:Sommige position