Jak tlak vzduchu ovlivňuje dobu odezvy ventilu?
Zanechat vzkaz
V moderních systémech řízení průmyslové automatizace se vzduchově ovládané ventily spoléhají na stlačený vzduch jako na zdroj energie pro řízení otevření a uzavření ventilu, čímž regulují tok, tlak nebo hladinu médií, jako je plyn, kapalina nebo pára. Jedním z klíčových parametrů výkonu je „Doba odezvy“, což je doba, kterou vyžaduje z řídicího signálu (obvykle solenoidní ventil k přepínání cesty vzduchu) na ventil, který dokončí celý otvor nebo uzavřený tah. Čím rychleji je odezva, tím včas bude úprava systému, což má velký význam pro zlepšení účinnosti výroby a zajištění bezpečnosti výroby. Mezi mnoha faktory, které ovlivňují dobu odezvy, je tlak vzduchu hnacího zdroje vzduchu jedním z nejdůležitějších faktorů. Tento článek bude analyzovat dopad tlaku vzduchu na výkon odezvy pneumatických ventilů, aby uživatelům pomohl správně nastavit tlak vzduchu.
Pracovní princip vzduchových ovládaných ventilů
Chcete -li pochopit, jak tlak vzduchu ovlivňuje dobu odezvy, musíte nejprve pochopit základy, jak funguje pneumatický ovládaný ventil. Typický vzduchový ovládaný ventil se skládá hlavně ze dvou částí: pneumatického ovladače (ovladač) a tělesa ventilu (tělo ventilu). Pneumatické ovladače jsou komponenty, které dostávají stlačený vzduch a přeměňují energii tlaku vzduchu na mechanický pohyb (lineární nebo rotační pohyb). Mezi běžné typy patří typ pístu a typ membrány.
Když je příklad vezme nejběžnějšího s jedním působícím pružinovým zpětným písmem, když stlačený vzduch vstoupí na stranu válce ovladače přes kontrolní rozhraní, tlak vzduchu působí na píst, aby generoval tah. Tento tah musí překonat sílu předpětí vnitřní pružiny, tření pohybu kmene ventilu a možnou reakční sílu generovanou tlakem média uvnitř ventilu. Jakmile je tahová síla dostatečně velká, píst se začne pohybovat, řídí stonek ventilu, aby se pohyboval spojovacím kusem, čímž se jádro ventilu přesunulo z aktuální polohy do cílové polohy.
Dvojitá působícího pohonu nemá zpáteční pružinu a jeho otevírací a uzavírací akce vyžadují, aby komprimovaný vzduch prošel různými vzduchovými porty. Během celého procesu, rychlost vstupu a výstupu vzduchu, jakož i schopnost překonat různé odpory, společně určují spínací rychlost ventilu.
Množství tlaku vzduchu přímo určuje množství hnací síly vyvíjené na píst nebo membránu. Podle principu fyziky (síly=tlak × plocha), když je efektivní oblast ovladače (píst nebo membránová oblast) konstantní, čím vyšší je tlak na přívod vzduchu, tím větší je generována hnací síla.
Během počátečních fází otevírání nebo uzavření ventilu je třeba překonat statické tření a počáteční předpětí pružiny (pro jednotlivé akční členy). Vyšší aktivační síla znamená, že tyto rezistence na ovládání lze překonat rychleji, což umožňuje ventilu začít pohybovat dříve, což zkrátí fázi „zpoždění“ reakce.
Tlak vzduchu a průtok vzduchu
Kromě přímého zajištění hnací síly, tlak vzduchu také významně ovlivňuje „průtok“ hnacího plynu, což je objem vzduchu vstupujícího nebo opouštějícího válce ovladače za jednotku času. Když se otevře regulační ventil (jako je například solenoidový ventil), což umožňuje proudit stlačený vzduch do ovladače, existuje tlakový rozdíl mezi tlakem v přítokovém vedení vzduchu a počátečním tlakem uvnitř válce pohonu (obvykle blízko atmosférického tlaku). Tento tlakový rozdíl je to, co řídí proudění vzduchu.
Podle principu dynamiky tekutin, za určitých podmínek, jako jsou potrubí, klouby a průměry regulačních ventilů, tím vyšší je tlak na přívod vzduchu, tím větší je počáteční tlakový rozdíl a čím větší je počáteční rychlost a průtok proudícího do ovladače. To znamená, že válec ovladače může být naplněn stlačený vzduch rychleji a píst nebo bránice se může rychleji přesunout do požadované polohy. Vyšší tlak v pracovním vzduchu proto nejen zvyšuje hnací sílu, ale také zrychluje proces inflace a výfukových plynů, což výrazně zkracuje dobu odezvy ventilu.
Pokud je tlak vzduchu dodávaný do vzduchově aktivovaného ventilu nižší, než je požadován pro normální provoz (obvykle minimální provozní tlak určený výrobcem), dojde k řadě negativních účinků. Nejpřímějším projevem je, že doba odezvy ventilu je výrazně prodloužena. Vzhledem k nedostatečné hnací síle může mít ventil potíže s rychlým překonáním počátečního odporu, což má za následek zpožděný start; Během pohybu se zrychlení sníží a celková provozní rychlost se zmenší pomalejší. Ve vážnějších případech, pokud je tlak vzduchu tak nízký, že generovaná hnací síla je sotva stejná nebo menší než součet různých odporů (včetně pružiny, tření, střední reakční síly atd.), Může se ventil přestat pohybovat uprostřed a nelze jej plně otevřít nebo plně uzavřít.
Zatímco zvyšující se tlak vzduchu obecně vede k rychlejším časům odezvy, to neznamená, že vyšší tlak vzduchu je lepší. Problémy mohou také nastat, když je tlak přítoku vzduchu výrazně nad návrhovým limitem ovladače nebo ventilu. Za prvé, z bezpečnostního hlediska může nadměrný tlak způsobit, že vnitřní složky ovladače (jako je píst, válec, těsnění) nesoucí napětí mimo rozsah návrhu, což zvyšuje riziko prasknutí nebo deformace. Současně může obrovská hnací síla způsobit, že ventil násilně zasáhne sedadlo ventilu nebo na konci zdvihu, což způsobuje silný náraz a vibrace. Tento „účinek dopadu“ bude nejen způsobit šum, ale také zrychluje opotřebení jádra ventilu, sedadla ventilu a vnitřní struktury pohonu pohonu, zkrácení životnosti ventilu a ovladače.
Za druhé, zatímco teoreticky vyšší tlak poskytuje rychlejší rychlosti, účinek není vždy lineární. When the pressure increases to a certain level, the shortening of the response time may no longer be obvious, because the bottleneck at this time may shift to other factors, such as the flow capacity of the control solenoid valve (Cv value), the inner diameter of the connecting pipeline, the flow characteristics of the air itself, etc. Excessive pursuit of high pressure may only increase the cost of compressed air and equipment losses, but will have little effect on improving response speed.
