Как налягането на въздуха влияе на времето за реакция на клапана?
Остави съобщение
В съвременните системи за управление на индустриалната автоматизация, задействаните въздушни клапани разчитат на сгъстен въздух като източник на енергия за контрол на отвора и затварянето на клапана, като по този начин регулира потока, налягането или нивото на носител като газ, течност или пара. Един от ключовите параметри на производителността е „Време за реакция“, което е времето, което отнема от контролния сигнал (обикновено соленоиден клапан за превключване на въздушния път) към клапана, завършващ целия отвор или затварящ ход. Колкото по -бърз е отговорът, толкова по -навременна ще бъде регулирането на системата, което е от голямо значение за подобряване на ефективността на производството и осигуряване на безопасността на производството. Сред многото фактори, които влияят на времето за реакция, въздушното налягане на източника на задвижване е един от най -важните фактори. Тази статия ще анализира влиянието на налягането на въздуха върху ефективността на реакцията на пневматичните клапани, за да помогне на потребителите да зададат правилно налягането на въздуха.
Принципът на работа на въздушните задействани клапани
За да разберете как налягането на въздуха влияе на времето за реакция, първо трябва да разберете основите на това как работи пневматичен задействан клапан. Типичният клапан за задействане на въздуха се състои главно от две части: пневматичен задвижващ механизъм (задвижващ механизъм) и тяло на клапана (корпус на клапана). Пневматичните задвижващи механизми са компоненти, които получават сгъстен въздух и превръщат енергията на налягането на въздуха в механично движение (линейно или ротационно движение). Общите видове включват тип бутало и тип диафрагма.
Приемайки най-често срещания еднодействащ пружинен за връщане на буталото като пример, когато компресираният въздух навлиза в цилиндровата страна на задвижването през контролния интерфейс, въздушното налягане действа върху буталото, за да генерира тяга. Тази тяга трябва да преодолее силата на предварителното натоварване на вътрешната пружина, триенето на движението на ствола на клапана и възможната реакционна сила, генерирана от налягането на медиите вътре в клапана. След като силата на тягата е достатъчно голяма, буталото започва да се движи, карайки стъблото на клапана да се движи през свързващото парче, като по този начин задвижва ядрото на клапана, за да се премести от текущата позиция в целевата позиция.
Двойният действащ задвижващ механизъм няма възвръщаемост, а действията му за отваряне и затваряне изискват да се премине през различни въздушни портове, за да се завърши. По време на целия процес скоростта на влизане и излизане от въздух, както и способността за преодоляване на различни съпротивления, съвместно определят скоростта на превключване на клапана.
Количеството въздушно налягане директно определя количеството движеща сила, упражнявано върху буталото или диафрагмата на задвижването. Според принципа на физиката (сила=налягане × площ), когато ефективната площ на задвижването (буталото или мембранната зона) е постоянна, толкова по -голямо е налягането на захранването на въздуха, толкова по -голяма е генерираната движеща сила.
По време на началните етапи на отваряне или затваряне на клапана, статичното триене и първоначалното предварително зареждане на пружината (за задействащи механизми) трябва да бъдат преодолени. По -високата сила на задействане означава, че тези съпротивления на задействане могат да бъдат преодолени по -бързо, което позволява на клапана да започне движение по -рано, съкращавайки фазата на реакция на „изоставането“.
Налягане на въздуха и дебит на въздуха
В допълнение към директно осигуряване на движеща сила, налягането на въздуха също влияе значително на "дебита" на задвижващия газ, който е обемът на въздуха, влизащ или излизащ от цилиндъра на задвижването за единица време. Когато се отвори контролен клапан (като соленоиден клапан), което позволява на компресирания въздух да се влива в задвижването, има разлика в налягането между налягането в линията на захранване на въздуха и първоначалното налягане вътре в цилиндъра на задвижването (обикновено близо до атмосферното налягане). Тази разлика в налягането е това, което задвижва въздушния поток.
Според принципа на динамиката на течността, при определени условия като тръбопроводи, фуги и диаметри на контролните клапани, толкова по -голямо е налягането на захранването на въздуха, толкова по -голяма е първоначалната разлика в налягането и по -голямата първоначална скорост и скорост на въздуха, влята в задвижването. Това означава, че цилиндърът на задвижването може да бъде напълнен със сгъстен въздух по -бързо и буталото или диафрагмата могат да се преместят в желано положение по -бързо. Следователно, по -високото работно налягане на въздуха не само увеличава движещата сила, но също така ускорява инфлацията и изпускателния процес на задвижването, което значително съкращава времето за реакция на клапана.
Ако налягането на въздуха, доставено на задействания на въздуха клапан, е по -ниско от необходимото за нормална работа (обикновено минимално работно налягане, определено от производителя), ще се появи серия от отрицателни ефекти. Най -директната проява е, че времето за реакция на клапана е значително удължено. Поради недостатъчната движеща сила, клапанът може да има затруднения при преодоляването на изходното съпротивление бързо, което води до забавено начало; По време на движението ускорението се намалява и общата работна скорост става по -бавна. В по -сериозни случаи, ако налягането на въздуха е толкова ниско, че генерираната движеща сила е едва равна или по -малка от сумата от различни съпротивления (включително пролетна сила, триене, средна сила на реакция и т.н.), клапанът може да спре да се движи по средата и да не може да бъде напълно отворен или напълно затворен.
Докато увеличаването на налягането на въздуха обикновено води до по -бързи времена на реакция, това не означава, че по -високото налягане на въздуха е по -добро. Проблемите също могат да възникнат, когато налягането на подаване на въздух е много над границата на дизайна на задвижването или клапана. На първо място, от гледна точка на безопасността, прекомерното налягане може да доведе до вътрешните компоненти на задвижването (като бутало, цилиндър, уплътнения) да носят напрежение извън диапазона на проектиране, увеличавайки риска от разкъсване или деформация. В същото време огромната движеща сила може да накара клапана да удари насилствено седалката на клапана или да се спре лимита в края на хода, което води до силен шок и вибрации. Този „ефект на удара“ не само ще произвежда шум, но и ускори износването на ядрото на клапана, седалката на клапана и вътрешната буферна структура на задвижването, съкращавайки експлоатационния живот на клапана и задвижването.
Второ, докато теоретично по -високото налягане осигурява по -бързи скорости, ефектът не винаги е линеен. 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.
