Wat is een pneumatisch bedieningsklep

Abstract: Als een belangrijk stuk industriële automatiseringsapparatuur wordt een pneumatische regelklep veel gebruikt in vele gebieden zoals de chemische industrie, aardolie, elektriciteit, metallurgie enzovoort. Het gebruikt perslucht als energiebron, in combinatie met een elektrische klepstandsteller en actuator, om de precieze controle van procesparameters zoals mediumstroom en druk in de pijpleiding te realiseren. In dit document zullen we in detail de structurele samenstelling, het werkingsprincipe, de toepassingskenmerken, de foutstatus, de foutoplossing en het belang ervan in de industriële productie van pneumatische regelkleppen introduceren.

I. de structuur en samenstelling van de pneumatische regelklep

Een pneumatische regelklep bestaat voornamelijk uit de volgende onderdelen:

1. pneumatische actuator: dit is de kerncomponent van de pneumatische regelklep, verantwoordelijk voor het ontvangen van signalen van het besturingssysteem (zoals PLC) en het omzetten ervan in mechanische actie. Een pneumatische actuator omvat meestal een pneumatisch membraan, veer, actuator en klepsteelcomponenten. 

2. regelklephuis: inclusief de klepsteel, klepzitting en het klephuis zelf. De klepsteel en zitting zijn de belangrijkste componenten om het smooreffect te realiseren, ze regelen de stroom en druk van het medium door de relatieve positieverandering.

3. klepstandsteller: gebruikt om de precisie van de klepbesturing te verbeteren. De standsteller zorgt, op basis van het feedbacksignaal van de klepsteelverplaatsing, voor de nauwkeurigheid en stabiliteit van de klepwerking.

4. accessoires: zoals een filterdrukreductieventiel, magneetventiel, handbedieningsapparaat, enz., gebruikt om de normale werking van het systeem te ondersteunen.

II. het werkingsprincipe van de pneumatische regelklep

Het werkproces van de pneumatische regelklep kan in de volgende stappen worden verdeeld:

Signaalontvangst en -conversie: de pneumatische regelklep ontvangt via het besturingssysteem (zoals PLC) stroomsignalen of analoge signalen, deze signalen worden via de elektrische klepstandsteller of omvormer omgezet in pneumatische signalen. Een veelvoorkomend 4-20mA stroomsignaal kan bijvoorbeeld via de klepstandsteller worden omgezet in een 0,02-0,1MPa pneumatisch signaal. Deze conversie stelt de pneumatische actuator in staat om overeenkomstige acties uit te voeren op basis van veranderingen in het ingangssignaal.

2. Actuatoractie

Wanneer het pneumatische signaal de pneumatische dunne-film actuator binnengaat, duwt de perslucht het membraan uit, wat op zijn beurt de actuator en klepsteel duwt, waardoor de klepsteel wordt verplaatst en de opening van de klep verandert. Specifiek:

-Wanneer het luchtdruksignaal toeneemt, beweegt de duwstang omhoog, waardoor de klepsteel en klepsteel omhoog worden bewogen en de klep wijd opent;

-Wanneer het luchtdruksignaal afneemt, beweegt de duwstang omlaag, waardoor de klepsteel en klepsteel omlaag worden bewogen, de klep sluit klein.

3. De rol van de klepstandsteller

De klepstandsteller past de werking van de pneumatische actuator in realtime aan op basis van het feedbacksignaal van de klepsteelverplaatsing om ervoor te zorgen dat de opening van de klep consistent is met het ingangssignaal. Wanneer het feedbacksignaal in evenwicht is met het ingangssignaal, stopt de klep met bewegen, waardoor de nauwkeurigheid en stabiliteit van de regeling worden gewaarborgd.

Positief werkende standsteller: Wanneer het ingangssignaal toeneemt, neemt de luchtdrukuitgang naar de membraankop toe, zodat de klepopening toeneemt.

 Negatief werkende standsteller: wanneer het ingangssignaal toeneemt, neemt de luchtdrukuitgang naar de membraankop af, zodat de klepopening afneemt.

De selectie van de standsteller moet worden afgestemd op de specifieke eisen van de actuator en de regelklep om de stabiliteit en betrouwbaarheid van het systeem te waarborgen.

4. Regeling van mediumstroom en druk

De voordrukklep wordt veranderd in de na-drukklep door het smooreffect van de klepsteel en zitting. Het specifieke aanpassingsproces is als volgt:

-Drukregeling: P2 wordt via de pijpleiding in de bovenste membraankamer ingevoerd en werkt op de bovenste schijf, de resulterende kracht is in evenwicht met de reactiekracht van de veer, die de relatieve positie van de klepsteel en zitting bepaalt, waardoor de druk na de klep wordt geregeld. Wanneer P2 toeneemt, neemt de kracht op de bovenste schijf toe, overwint de veerkracht, sluit de klepsteel, vermindert het stroomgebied, verhoogt de stroomweerstand en P2 neemt af totdat deze de ingestelde waarde bereikt.

-Stroomregeling: Door de relatieve positie van de klepsteel en zitting te veranderen, wordt het stroomgebied van het medium geregeld, waardoor de stroom wordt geregeld. Wanneer het nodig is om de stroom te verhogen, wordt de klep geopend; wanneer het nodig is om de stroom te verminderen, wordt de klep gesloten.

5. Feedback en regeling.

In het hele aanpassingsproces verandert de klepopening, de feedbackhendel geeft de standsteller een realtime feedbacksignaal. De standsteller past zich aan op basis van dit feedbacksignaal om de nauwkeurigheid en stabiliteit van de klepwerking te waarborgen. Wanneer het feedbacksignaal in evenwicht is met het ingangssignaal, stopt de klep met bewegen en behoudt deze de huidige openingsgraad.

6. Pneumatische actuatoractievorm

Positieve actie: Wanneer de ingangsluchtdruk van de pneumatische actuator toeneemt, beweegt de actuator naar beneden, wat positieve actie wordt genoemd.

Negatieve actie: Wanneer de ingangsluchtdruk van de pneumatische actuator toeneemt, beweegt de duwstang omhoog, wat negatieve actie wordt genoemd.

7. Voorwaartse en achterwaartse belasting van het regelmechanisme

Positief-belastingsklep: Wanneer de klepsteel naar beneden beweegt, neemt het dwarsdoorsnedegebied van de stroom tussen de klepsteel en de klepzitting af.

Negatief-belastingsklep: Wanneer de klepsteel naar beneden beweegt, neemt het dwarsdoorsnedegebied van de circulatie toe. 

8. pneumatische actuatoractievorm

Air to Open (Air to Open, A.O.): wanneer de signaaldruk toeneemt, opent de klep geleidelijk; wanneer er geen signaal is, sluit de klep.

Air to Close, A.C.: Wanneer de signaaldruk toeneemt, wordt de klep geleidelijk gesloten; wanneer er geen signaal is, is de klep volledig open.

III. de toepassingskenmerken van de pneumatische regelklep.

De pneumatische regelklep heeft de volgende significante voordelen, waardoor deze veel wordt gebruikt in industriële automatiseringsbesturingssystemen:.

1. Eenvoudige bediening: de bediening en het onderhoud van pneumatische regelkleppen is relatief eenvoudig, zonder de noodzaak van complexe elektronische circuits, waardoor de uitvalfrequentie en onderhoudskosten worden verlaagd.

2. snelle respons: vanwege de snelle reactiesnelheid van persluchtvermogen kunnen pneumatische regelkleppen in korte tijd worden voltooid, van de ontvangst van instructies tot de uitvoering van het hele actieproces, de reactiesnelheid van het systeem verbeteren.

3. Intrinsiek veilig: pneumatische regelkleppen zijn niet afhankelijk van elektrische aandrijving, om het risico op elektrische vonken te vermijden, vooral voor brandbare en explosieve plaatsen.

4. Sterke aanpasbaarheid: pneumatische regelklep kan gas, stoom, vloeistof en andere media reguleren, geschikt voor verschillende werkomstandigheden.

5. Lange levensduur: de structuur van de pneumatische regelklep is redelijk ontworpen, de materiaalkeuze is uitstekend, met een hoge duurzaamheid en betrouwbaarheid, en kan lange tijd stabiel werken.

6. energiebesparing en hoge efficiëntie: door precieze controle van de mediumstroom en -druk kan de pneumatische regelklep effectief energie besparen en de productie-efficiëntie verbeteren.

IV. de typische toepassingsscène

Pneumatische regelkleppen worden veel gebruikt in de volgende industrieën en gelegenheden:

1. chemische industrie: gebruikt om de stroom en druk van materialen in de chemische reactor te regelen, om de stabiliteit en veiligheid van de reactieomstandigheden te waarborgen.

2. aardolie-industrie: gebruikt in oliebronnen, olieraffinaderijen en andere plaatsen om de stroom en druk in de olie- en gastransmissiepijpleiding te regelen, om de veiligheid en stabiliteit van het productieproces te waarborgen.

3. elektriciteitsindustrie: gebruikt in het watertoevoersysteem van de ketel en het stoomregelsysteem van een thermische centrale om de stabiliteit en efficiëntie van de ketelwerking te waarborgen.

4. metallurgische industrie: gebruikt in hoogovens, converters en andere apparatuurkoelwatersystemen, gasregelsystemen, enz., om de veiligheid en stabiliteit van het productieproces te waarborgen.

5. Farmaceutische industrie: Het wordt gebruikt voor allerlei soorten materiaaltransport en -regeling in het proces van farmaceutische productie, om de nauwkeurigheid en hygiënestandaard van het productieproces te waarborgen.

V. de fouttoestand van de regelklep

Afhankelijk van de vorm van de actie worden pneumatische kleppen meestal verdeeld in gas-open en gas-gesloten. Lucht open en lucht gesloten selectie op basis van de veiligheid van het procesproductiepunt, dat wil zeggen, in de luchtbron afgesneden, de klep zich in de gesloten positie bevindt, is veiliger of de open positie is veiliger.

Air to open type (Air to Open) klep in de membraankop luchtdruk toeneemt, de klep om de richting van de toegenomen actie te openen, wanneer de ingangsluchtdruk de bovengrens bereikt, bevindt de klep zich in een volledig open toestand. Omgekeerd, wanneer de luchtdruk afneemt, werkt de klep in de sluitrichting en wanneer er geen ingangslucht is, is de klep volledig gesloten. Daarom worden lucht-open type kleppen soms fail to close (Fail to Close, FC) genoemd.

Air to Close (Air to Close) kleppen werken in de tegenovergestelde richting van Air to Open. Luchtdruk neemt toe, de klep om de richting van de actie te sluiten; luchtdruk neemt af of geen ingang, de klep om de richting of volledig open toestand te openen. Daarom wordt het soms fail to open type (Fail to Open, FO) genoemd.

Regelkleppen kunnen tijdens de werking verschillende storingen tegenkomen, vooral in het geval van onderbreking van de luchtbron of het elektrische signaal. Om de veiligheid van het systeem te waarborgen, worden regelkleppen meestal ontworpen met verschillende methoden voor foutafhandeling:

1. FC (Fail to Close): De klep sluit automatisch wanneer de gasbron of het elektrische signaal verloren gaat. Geschikt voor toepassingen waar veilige uitschakeling vereist is in geval van een storing, zoals regelkleppen op brandstofgasleidingen.

2. FO (Fail to Open): De klep opent automatisch wanneer de gasbron of het elektrische signaal verloren gaat. Geschikt voor toepassingen waar veilige opening vereist is in geval van een storing, bijvoorbeeld noodontluchtingskleppen.

3. FL (Fail to Last Position): Wanneer de luchtbron of het elektrische signaal verloren gaat, blijft de klep in zijn huidige positie. Geschikt voor toepassingen waar geen onmiddellijke reactie op een storing vereist is.

4. FLC (Fail to Last Position with Closing Trend): Wanneer de luchtbron of het elektrische signaal verloren gaat, houdt de klep de positie vast, maar heeft de neiging om te sluiten en uiteindelijk te sluiten. Geschikt voor toepassingen die een langzame sluiting vereisen in geval van een storing. 

5. FLO (Fail to Last Position with Opening Trend, behoud de oorspronkelijke positie en neig om te openen): wanneer de gasbron of het elektrische signaal verloren gaat, behoudt de klep de positie, maar heeft de neiging om te openen en uiteindelijk te openen. Geschikt voor toepassingsscenario's die een langzame opening vereisen in geval van een storing. 

6. AFL/EFC (Advanced Fail to Close)

-AFL/EFC-1: Verlies van luchttoevoer magneetventiel niet spanningsloos, klep behoudt positie.

-AFL/EFC-2: Ongeacht of de gasbron verloren is gegaan, magneetventiel is spanningsloos, de klep bevindt zich in de gesloten positie.

7. AFL/EFO (Advanced Fail to Open)

-AFL/EFO-1: Verlies van luchttoevoer magneetventiel is niet spanningsloos, klep behoudt positie.

-AFL/EFO-2: De klep bevindt zich in de open positie, ongeacht of de luchtbron verloren is gegaan, magneet is spanningsloos.

VI. de pneumatische klepfout en probleemoplossing

1, de pneumatische klep kan niet werken

Foutverschijnsel: pneumatische klep kan niet openen of sluiten.

Oorzaakanalyse

A, onvoldoende gasdruk of gasleidingverstopping: de werking van de pneumatische klep is afhankelijk van een stabiele gasdruk. Als de gasbronndruk onvoldoende is of er een verstopping in de gasleiding is, zal dit ertoe leiden dat de klep niet normaal kan werken.

B, magneetventielfout: magneetventiel is een belangrijk onderdeel van het pneumatische klepbesturingssysteem. Als de magneetventielspoel doorbrandt of de klepsteel vastzit, heeft dit direct invloed op de werking van de pneumatische klep.

C, actuatorfout: de zuiger of cilinder in de actuator vastgelopen of intern lekkageverschijnsel, zal er ook toe leiden dat de pneumatische klep niet goed kan werken.

D, onzuiverheden of verstopping in het klephuis: er kunnen onzuiverheden of verstoppingen in het klephuis zitten, die het stroompad beïnvloeden, wat ertoe leidt dat de klep niet normaal kan worden geopend of gesloten.

Eliminatiemethoden

A. Controleer of de gasbronndruk en gasleiding normaal zijn, als er een probleem is, repareer deze dan op tijd. Zorg ervoor dat de druk van de luchtbron voldoet aan de ontwerpvereisten, reinig of vervang de verstopte onderdelen in het luchtcircuit.

B. Vervang het magneetventiel of reinig de klepsteel. Controleer regelmatig de werkstatus van het magneetventiel, tijdige detectie en behandeling van storingen.

C, Controleer de actuator, zoals zuiger, cilinder, enz. op schade of interne lekkage, als er onderdelen beschadigd zijn, vervang deze dan op tijd. Smeer regelmatig de bewegende delen van de actuator om slijtage te verminderen.

D, Reinig de binnenkant van het klephuis om ervoor te zorgen dat het stroompad soepel verloopt. Let tijdens de installatie en het gebruik op het schoonhouden van het medium om te voorkomen dat onzuiverheden in het klephuis komen.

2, pneumatische klep langzame werking

Foutverschijnsel: pneumatische klepopening of sluitsnelheid is traag.

Oorzaakanalyse

A. Onvoldoende druk van de gasbron of verstopping van de gasleiding: Onvoldoende druk van de gasbron of verstopping van de gasleiding zal leiden tot een langzame werking van de pneumatische klep.

B. Overmatige wrijving in de actuator: Overmatige wrijving tussen de zuiger en de cilinderwand in de actuator, of veroudering van de afdichtingen, kan leiden tot een langzame pneumatische klepwerking.

C. Onzuiverheden of verstopping in het klephuis: er kunnen onzuiverheden of verstoppingen in het klephuis zitten, die het soepele stroompad beïnvloeden, wat leidt tot een langzame pneumatische klepwerking.

Eliminatiemethoden

A. Controleer of de luchtdruk en het luchtcircuit normaal zijn, als er een probleem is, repareer deze dan op tijd. Zorg ervoor dat de luchtdruk voldoet aan de ontwerpvereisten, reinig of vervang de geblokkeerde onderdelen in het luchtcircuit.

B. Smeer de actuator en vervang onderdelen die ernstig versleten zijn. Smeer regelmatig de bewegende delen van de actuator om wrijving te verminderen.

C. Reinig de binnenkant van het klephuis om ervoor te zorgen dat het stroompad soepel verloopt. Let tijdens de installatie en het gebruik op het schoonhouden van het medium om te voorkomen dat onzuiverheden in het klephuis komen.

3, pneumatische kleplekkage

Foutverschijnsel: pneumatische klep in de gesloten toestand heeft nog steeds mediumlekkage.

Oorzaakanalyse

A, afdichtingsschade of veroudering: afdichtingen (zoals O-ring, pakking) schade of veroudering, kan leiden tot pneumatische klep in de gesloten toestand nog steeds mediumlekkage.

B, de klephuisverbindingen los of slechte afdichting: klephuisverbindingen los of slechte afdichting kan ook leiden tot pneumatische kleppen in de gesloten toestand nog steeds mediumlekkage.

C. Lekkage in de actuator: lekkage van de cilinder of zuiger in de actuator heeft invloed op de afdichtingsprestaties van de pneumatische klep.

Eliminatiemethoden

A. Vervang beschadigde of verouderde afdichtingen. Controleer regelmatig de status van de afdichtingen, tijdige detectie en behandeling van het probleem.

B. Draai de klephuisverbindingen vast om een goede afdichting te garanderen. Volg tijdens de installatie strikt de bedieningsprocedures om de afdichtingsprestaties van de verbindingen te waarborgen.

C, Controleer de binnenkant van de actuator, als er lekkage is, repareer of vervang de onderdelen dan op tijd. Controleer regelmatig de afdichtingsprestaties van de actuator om lekkageproblemen op tijd te vinden en aan te pakken.

4, pneumatische kleppositionering onnauwkeurig

Foutverschijnsel: pneumatische klep kan de vooraf ingestelde schakelpositie niet bereiken.

Oorzaakanalyse

A, standstellerfout of onjuiste afstelling: standsteller is een belangrijk onderdeel van het pneumatische klepbesturingssysteem. Als de standsteller defect is of onjuist is afgesteld, bereikt de pneumatische klep de vooraf ingestelde schakelpositie niet.

B. Onvoldoende of onjuist afgestelde pneumatische actuator slag: Onvoldoende of onjuist afgestelde pneumatische actuator slag kan er ook toe leiden dat de pneumatische klep de vooraf ingestelde schakelpositie niet bereikt.

Probleemoplossingsmethoden

A. Controleer of de standsteller defect is of onjuist is afgesteld en vervang of stel deze zo nodig opnieuw af. Kalibreer de standsteller regelmatig om ervoor te zorgen dat deze in goede staat verkeert.

B. Controleer of de pneumatische actuator slag onvoldoende of onjuist is afgesteld, pas onderdelen aan of vervang ze zo nodig. Controleer regelmatig de slag van de pneumatische actuator om ervoor te zorgen dat deze voldoet aan de ontwerpvereisten.

5, Andere fouten

5.1 Klepactie start springen

Foutverschijnsel: het begin van de klepactie springt fenomeen.

Oorzaakanalyse: de belasting kan te groot zijn, moet de specificaties van de actuator verhogen.

Eliminatiemethode: selecteer op basis van de werkelijke belasting de juiste specificaties van de actuator om ervoor te zorgen dat deze aan de belastingsvereisten kan voldoen.

5.2 Springen aan het einde van de klepactie

Foutverschijnsel: springfenomeen aan het einde van de klepactie.

Oorzaakanalyse: de actie kan te snel zijn, de traagheidenergie is te groot, de noodzaak om het snelheidsregelventiel of de externe buffer te verhogen.

Eliminatiemethoden: in het pneumatische systeem om het snelheidsregelventiel of het externe bufferapparaat te verhogen, de snelheid van de actie te verminderen, de impact van traagheidenergie te verminderen.

5.3 Geen signaal terug naar het signaal

Foutverschijnsel: geen signaaluitvoer terug naar het signaal.

Oorzaakanalyse: de signaalvoedingslijn kan kortgesloten zijn, losgekoppeld, de noodzaak om de voedingslijn te repareren of de microschakelaar te vervangen.

Verhelpen: Controleer de signaalvoedingslijn, repareer de kortsluiting of de onderbroken kring en vervang de microschakelaar indien nodig.