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可靠的阀门驱动

作者:cao, shuai日期:2017/11/21 09:56

理查德·哈维解释了为什么阀门驱动的可靠性是不可协商的。

为了对许多过程进行最佳控制,阀门到达某个位置至关重要。

从一个位置移动到另一个位置的过程由阀门执行器控制,该执行器是负责移动或控制它的一种驱动器。

对于安全关键的应用,阀的启动(系统根据需要将阀移动到安全状态的能力)至关重要。

气动或液压执行机构是控制这种阀门的经过验证的手段,而这些流体动力执行机构又主要使用电磁电磁阀进行操作。

许多螺线管在可以保持多年的一个位置的系统内运行,整个寿命为数十年。它们通常用于确保安全的系统中,例如关闭,释放或分配流体。

因此,它们的可靠性是非常重要的。在这种情况下,任何动作失败都会导致灾难性后果,因此可靠性是不可谈判的。

电磁阀有许多优点。他们是灵活的,在许多设计与各种端口和流体路径。如果选择和使用得当,它们可以提供安全的开关性,可靠性,耐用性和抗极端条件,延长使用寿命和紧凑的设计。

然而,从历史上看,它们往往被视为最终要素组装中的薄弱环节,因为它们通常是基于成本而不是设计来选择的。

电磁阀必须适合阀门工作的环境。该阀门必须能够抵抗多年的腐蚀,灰尘,水等环境侵害,并且必须具有合适的危险区域和安全认证。

但是,要达到最佳运作,需要哪些品质和条件呢?我们将会看到,答案在于单位设计和作战部队的管理。

电磁阀

理想的条件

电磁阀的可靠性或其它方面很大程度上取决于其内部的作用力。其中最主要的是磁通量,保持力,摩擦力和弹簧力。

对于电磁阀是可靠的,关闭时的最佳因素,以及打开时的理想因素是完全不同的。理想的闭合参数是高力摩擦比(FFR),即内摩擦力小,回弹力高,危险故障率低。

开放时,理想的条件是:低内耗; 高磁通量与弹簧力比; 安全失败率低。可以理解的是,这些参数并不总是通过努力和仔细的设计来实现的。

危险的失败

危险的故障是在需要时防止电磁阀执行其安全功能的故障。这种类型的故障经常发生,因为摩擦和静摩擦随着时间的推移而增加。

将阀保持在打开位置的负载增加到弹簧力不再足以关闭阀的程度。弹簧力<摩擦+保持力时发生危险故障。

为了提高对危险故障的性能,有必要提高力摩擦比(FFR)。这是弹簧力与阀内摩擦和保持力的比率。两个步骤可以提高FFR。首先,通过减少动态密封的数量来减少阀门的摩擦。

动态密封增加了设计的摩擦力,因此使用提升型阀而不是滑阀减少了固有摩擦。其次,增加弹簧力量。这需要改进磁通量,所以必须提高磁效率,因为可用功率通常受到PLC输出卡的限制。

安全失败

在安全相关系统中,定期测试所有最终元素以证明安全功能符合要求的性能是非常重要的。这意味着除了执行器和过程阀之外,还必须对电磁阀进行测试。当电磁阀进行测试时,安全故障是最大的担忧。有两种类型的安全故障:虚假行程(在正常操作期间发生); 以及按需操作失败,这在部分行程测试(PST)期间导致虚假行程。

虚假跳闸的一个例子可能是电磁线圈烧坏,磁通损失,因此过程阀门关闭。

如果可以防止烧坏,则安全故障率将得到改善,在这种情况下,可以应用以下内容:降低线圈运行温度; 确保高效散热; 最后,芯管降低了冷却效率,因此集成的芯,电枢和线圈结构也可能有所帮助。

电磁阀产品

第二类安全失效是指阀门无法按需打开,这可能被称为拉入失败。

经过一段时间,电缆损坏或终止腐蚀会导致电阻增加,从而导致电磁阀线圈电压降低。

在这种情况下,电压可能下降到螺线管所需的吸合电压以下。

在PST期间,电磁线圈断电,然后在测试结束时重新通电。然而,虽然线圈电压足以将阀保持在打开位置,但是将阀从其关闭位置拉入(重新打开)是不够的。

结果,过程阀完全关闭,导致意外的行程。这可以通过在开始部分行程测试之前检查线圈电压来避免。

改善安全失效率的一种方法是改善磁通量,因为这允许在弹簧力上具有更高的通量余量。幸运的是,有几种促进最佳磁通量的方法。

大多数电磁阀使用湿式电枢装置,内部磁性元件暴露在仪器介质中。因此必须使用耐腐蚀材料。

不幸的是,这种硬磁材料降低了最大磁通量并增加了保持性。相反,磁性元件与仪器介质隔离的干式电枢允许使用具有增加的最大磁通量和降低的保持性的软磁材料。

当想要改善磁通量时,也应该考虑磁芯设计,特别是磁路完整性。由于线圈和管之间存在空气间隙,芯管设计会泄漏磁通量,而集成设计可最大限度地提高磁通量强度。

应用

总而言之,优化电磁阀设计,特别是确保可靠的驱动,对于确保在PST(其最大限度地提高诊断范围并最大限度减少虚假行程)和日常应用中的良好结果至关重要。事实上,在日常使用中,可靠的驱动变得最重要,确保了安全性,效率,产品质量和生产力。