قد يعمل الصمام الهوائي عدة مرات فقط في الساعة ولا يزال يفشل في متطلبات الإغلاق لمدة ثانيتين. وهذا ليس تناقضا. قد يكون للضاغط سعة إجمالية كافية، بينما لا يستطيع المنظم أو الملف اللولبي أو الأنابيب أو مسار العادم توفير التدفق المطلوب أثناء الحركة القصيرة.

يتعامل هذا الدليل مع المشغل كجزء من مجموعة الصمامات المتكاملة. تحدد متطلبات عزم دوران الصمام حجم المحرك؛ يحدد حجم المحرك حجم الغرفة؛ ويحدد حجم الغرفة والضغط ووقت السفر نظام إمداد الهواء. إذا لم يتم تحديد المشغل بعد، أكمل تحجيم عزم دوران مشغل الصمام أولاً وقم بتأكيد الواجهة الميكانيكية باستخدام دليل تركيب الصمام المشغل ISO 5211.

ثلاثة أرقام تجيب على ثلاثة أسئلة مختلفة

"ما مقدار الهواء الذي يحتاجه هذا المحرك؟" غير مكتمل ما لم يتم تحديد الإخراج المطلوب. يجب أن يُبلغ الحساب العملي عن القيم الثلاث أدناه.

يؤدي الخلط بين هذه القيم إلى حدوث أخطاء يمكن التنبؤ بها. إن ضرب الهواء في كل دورة بعدد الدورات في الدقيقة يعطي متوسط ​​الطلب، لكن هذا المتوسط ​​لا يصف حدثًا افتتاحيًا مدته ثانيتين. وعلى العكس من ذلك، فإن اختيار الضاغط من ذروة التدفق لكل صمام يمكن أن يبالغ بشكل كبير في طلب المصنع عندما لا تتحرك الصمامات في وقت واحد.

حدد حدود الحساب قبل استخدام الصيغة

قرر ما يتضمنه الحساب. قد تشير ورقة بيانات المشغل فقط إلى استهلاك الغرفة الداخلية. تحتوي الحزمة المثبتة أيضًا على تجاويف الأنابيب والملحقات التي يتم ضغطها واستنفادها. ولذلك يجب أن يسجل حساب المشروع ما يلي:

• نوع المحرك: التمثيل المزدوج أو عودة الربيع؛
• نموذج المحرك وحجم الغرفة لكل اتجاه مدعوم؛
• الحد الأدنى والحد الأقصى للضغط المتاح عند مدخل المحرك؛
• أوقات الفتح والإغلاق المطلوبة؛
• التردد الطبيعي ودورة الذروة والطوارئ؛
• القطر الداخلي للأنبوب وطوله؛
• الملف اللولبي، المنظم، التحكم في التدفق، كاتم الصوت وترتيب العادم السريع؛
• درجة حرارة الهواء والظروف المرجعية للحجم الطبيعي للمشروع؛
• بدل التسرب وأي بدل تشغيل مستقبلي يتطلبه المشروع.

تتميز مشغلات الجريدة المسننة والترس والنير الاسكتلندي بهندسة داخلية لا يتم تمثيلها بدقة من خلال حساب أسطوانة خارجي بسيط. يعد جدول حجم الهواء الخاص بالشركة المصنعة هو المدخل المفضل. إذا أعطت الشركة المصنعة "استهلاك الهواء لكل دورة" عند ضغط محدد، فتأكد مما إذا كانت هذه القيمة عبارة عن هواء حر طبيعي وما إذا كانت تمثل شوطًا واحدًا أو دورة فتح وإغلاق كاملة.

الخطوة 1: تحويل حجم الغرفة إلى هواء طبيعي

لا تستهلك حجرة المحرك سعة 2.8 لتر 2.8 لترًا عاديًا فقط عندما يتم ملؤها حتى 6 بار. يتم ضغط الغاز الموجود داخل الحجرة. للحصول على تقدير هندسي يعتمد على علاقة الغاز المثالي:

V_N = الخامس_الغرفة × (ص_{القيمة المطلقة، العرض} / ص_{القيمة المطلقة، عادي}) × (ت_عادي / ت_العرض)

إذا كانت درجات الحرارة المرجعية ودرجات الحرارة العرضية متشابهة، فغالبًا ما يتم التعامل مع نسبة درجة الحرارة على أنها 1 تقريبًا:

V_N ≈ ف_الغرفة × (ص_g + ص_{أجهزة الصراف الآلي}) / ص_{أجهزة الصراف الآلي}

أين:

• V_N = حجم الهواء الطبيعي أو الحر؛
• V_الغرفة = حجم غرفة المحرك المضغوط؛
• p_g = ضغط مقياس العرض؛
• p_{أجهزة الصراف الآلي} = الضغط الجوي المحلي؛
• P_{القيمة المطلقة} = الضغط المطلق؛
• T = درجة الحرارة المطلقة بالكلفن.

إذا كانت أبعاد الأسطوانة متاحة فقط

بالنسبة لأسطوانة المكبس الخطي التقليدية، يمكن تقدير الحجم الهندسي من التجويف وقطر القضيب والشوط:

حجم نهاية الغطاء = πD²s / 4

حجم نهاية القضيب = π(D² − d²)s / 4

هنا، D هو تجويف المكبس، d هو قطر القضيب و s هو السكتة الدماغية. أضف حجم التخليص النهائي إذا كان معروفًا. لا تقم بتطبيق هذه المعادلات على مشغل الجريدة المسننة والترس ربع دورة أو مشغل سكوتش نير ما لم توفر الشركة المصنعة على وجه التحديد الأبعاد الداخلية اللازمة لهذا النموذج.

الخطوة 2: عد السكتات الدماغية التي تعمل بالطاقة بشكل صحيح

المحرك المزدوج المفعول

يستخدم المحرك مزدوج المفعول الهواء المضغوط للفتح والإغلاق. إذا كان حجم الغرفتين مختلفين، فاحسبهما بشكل منفصل:

V_{ن، دورة} = الخامس_{ن، مفتوح} + ف_{ن، قريب}

دورة واحدة تعني فتح كامل وإغلاق كامل. تستخدم بعض الكتالوجات كلمة "عملية" للإشارة إلى حد واحد، لذلك يجب التحقق من تعريف ورقة البيانات.

مشغل عودة الربيع

عادةً ما يستخدم مشغل إرجاع الزنبرك الهواء المضغوط في اتجاه واحد فقط؛ طاقة الربيع المخزنة تقود اتجاه الفشل. ولذلك يعتمد استهلاك الهواء المضغوط في كل دورة على تعبئة الغرفة المزودة بالطاقة، بالإضافة إلى الملحقات المتصلة وحجم الأنابيب. وهذا لا يعني أن المشغل يصبح أصغر حجمًا أو أكثر كفاءة تلقائيًا: يجب أن يتغلب الجانب الهوائي أيضًا على حمل الزنبرك، والذي غالبًا ما يزيد من حجم المشغل.

يجب أن يتبع اختيار التشغيل موقع الفشل المطلوب وفلسفة السلامة، وليس استهلاك الهواء وحده. لمعرفة الاختلافات الوظيفية، انظر المحركات أحادية الفعل مقابل المحركات مزدوجة الفعل.

مثال عملي: دورة واحدة تستخدم 34.6 نيوتن لتر، لكن الفتح يحتاج إلى 582 لتر/دقيقة

فكر في مشغل ربع دورة مزدوج الفعل مع بيانات الشركة المصنعة ومتطلبات الخدمة التالية:

• حجم غرفة الافتتاح: 2.8 لتر؛
• حجم غرفة الإغلاق: 2.2 لتر؛
• ضغط العرض في المحرك: 6 بارج؛
• الضغط الجوي: 1.013 بار؛
• معدل التشغيل العادي: 12 دورة كاملة في الساعة؛
• وقت الافتتاح المطلوب: 2 ثانية؛
• وقت الإغلاق المطلوب: ثانيتان؛
• تم حذف تصحيح درجة الحرارة لهذا التقدير الأولي لأنه من المفترض أن تكون درجات الحرارة المرجعية ودرجات الحرارة متشابهة.

1. احسب نسبة الضغط

نسبة الضغط = (6 + 1.013) / 1.013 = 6.92

2. حساب الهواء الطبيعي لكل ضربة

الهواء المفتوح = 2.8 × 6.92 = 19.4 لتر

هواء الإغلاق = 2.2 × 6.92 = 15.2 لتر

3. حساب الهواء لكل دورة كاملة

الهواء لكل دورة = 19.4 + 15.2 = 34.6 لتر/دورة

4. حساب متوسط الطلب على النبات

متوسط الطلب = 34.6 × 12 = 415 لتر/ساعة = 6.9 لتر/دقيقة

5. احسب التدفق المطلوب خلال كل ضربة

تدفق الافتتاح = (19.4 / 2) × 60 = 582 لتر / دقيقة

تدفق الإغلاق = (15.2 / 2) × 60 = 456 لتر / دقيقة

يرى الضاغط أن 6.9 لتر/دقيقة فقط هو المتوسط طويل المدى لهذا الصمام، ولكن يجب أن يوفر مسار الهواء المفتوح حوالي 582 لتر/دقيقة أثناء الحركة قبل الأخذ في الاعتبار السماح الإضافي وفقدان الضغط. هذا هو السبب في أن اختيار الملف اللولبي من 6.9 NL/min سيكون خطأً فادحًا.

هذه نتائج حسابية مثالية، وليست تقييمات نهائية للمكونات. لا يزال يتعين أخذ حجم الأنابيب الميتة، ومنحنيات تدفق الصمام، وانخفاض الضغط، ودرجة حرارة الهواء، والتسرب، وبدل التصميم المعتمد من المشروع في الاعتبار.

ضغط استهلاك الهواء للأزواج على عزم دوران الصمام

تؤدي زيادة ضغط إمداد المحرك عادةً إلى زيادة عزم دوران المحرك، ولكنها تزيد أيضًا من الهواء الطبيعي المستخدم لكل تعبئة للغرفة. الضغط القابل للاستخدام هو الضغط المتاح على المشغل أثناء حركته، وليس ضغط عدم التدفق الموضح في الضاغط أو منظم الجدار.

تحقق من طرفي نطاق الضغط:

• الحد الأدنى من الضغط الديناميكي: يجب أن ينتج المحرك عزمًا كافيًا بعد فقدان المنظم والملف اللولبي والتركيب والأنابيب.
• أقصى ضغط ممكن: يجب عدم تحميل ساق الصمام والوصلة والكتيفة وعلبة التروس بشكل زائد في حالة ضبط المنظم على مستوى مرتفع أو فشله.

يمكن أن يتجاوز عزم دوران الصمام عزم الدوران أثناء التشغيل، خاصة بعد فترات ثابتة طويلة، عند درجة حرارة منخفضة، مع وسائط جافة أو تحت ضغط تفاضلي كامل. المشغل الذي يتحرك بحرية أثناء اختبار ورشة العمل غير المحملة قد يظل متوقفًا عن الخدمة. وبالتالي، فإن تحديد حجم عزم الدوران وحجم تدفق الهواء يحتاج إلى استخدام نفس افتراضات الضغط.

غالبًا ما يحدد مسار الهواء، وليس منفذ المحرك، وقت الدورة

يجب أن يمر تدفق الشوط المحسوب عبر كل القيود بين الرأس والمشغل، ومن خلال مسار العادم في الغرفة المقابلة. مراجعة السلسلة كاملة:

رأس المصنع ← صمام العزل ← الفلتر/المنظم ← صمام الملف اللولبي ← التركيبات ← الأنابيب ← التحكم في السرعة ← منفذ المحرك ← تركيب العادم أو كاتم الصوت

صمام الملف اللولبي

حدد تكوين الملف اللولبي للمشغل وإجراءات الفشل - عادةً 5/2 للتمثيل المزدوج و3/2 لعودة الزنبرك - ثم استخدم منحنى التدفق الخاص بالشركة المصنعة، Cv، Kv أو معدل التدفق القياسي في ظروف المدخل والمخرج الفعلية. لا يحدد حجم المنفذ الاسمي وحده تدفق الهواء القابل للاستخدام.

منظم وتصفية

يمكن للمنظم أن يحافظ على الضغط الثابت الصحيح ولكنه يتدلى أثناء الضربة السريعة. تحقق من منحنى التدفق الخاص به وتأكد من حجم عنصر المرشح وصيانته لتلبية الطلب الأقصى. يجب ملاحظة الضغط عند المنبع والأسفل أثناء الحركة عند تشخيص السفر البطيء.

الأنابيب والتجهيزات

استخدم القطر الداخلي للأنبوب - وليس فقط القطر الخارجي - وقم بتضمين الطول، والانحناءات، والمحملات، وتجويف تركيب الدفع، وقيود العادم. تضيف الأنابيب الطويلة الموجودة على الصمام البعيد الحجم وتزيد من انخفاض الضغط. يمكن أن يؤدي وضع الملف اللولبي بالقرب من المشغل إلى تقصير مسار التدفق النهائي، مع مراعاة المتطلبات الكهربائية والبيئية ومتطلبات الصيانة.

التحكم في السرعة وكواتم الصوت والعادم

تعد أدوات التحكم في التدفق المقياسي مفيدة للسفر المستقر، ولكن التحكم المفرط في الإغلاق يؤدي إلى حركة بطيئة أو غير متساوية. تعتبر كواتم صوت العادم الملوثة من القيود الخفية الشائعة. قد يعمل صمام العادم السريع أو معزز الحجم على تحسين الاستجابة عندما تسمح فلسفة التحكم بذلك، ولكن يجب اختياره واختباره كجزء من الدائرة الكاملة بدلاً من إضافته كعلاج عام.

فحص جهاز استقبال الهواء المحلي لعملية الطوارئ

قد تكون هناك حاجة إلى جهاز استقبال محلي عندما لا يتمكن رأس المصنع من دعم التدفق الأقصى، أو عندما يكون الصمام بعيدًا، أو عندما يجب إكمال حركة واحدة أو أكثر بعد فقدان إمداد الهواء. لحساب الفحص متساوي الحرارة الأولي:

V_{المتلقي} ≈ ف_{ن، مطلوب} × ص_{أجهزة الصراف الآلي} / (ص_{1، القيمة المطلقة} - ص_{2، القيمة المطلقة})

أين P₁ هو الضغط المتلقي الأولي و P₂ هو أقل ضغط مستقبلي مسموح به بعد التشغيل. ويجب أن يكون كلاهما ضغوطًا مطلقة. يجب أن يوفر الحد الأدنى من الضغط النهائي عزم دوران المحرك الكافي بعد فقدان المنظم ومسار التدفق.

باستخدام شوط الفتح 19.4 NL الموجود في المثال، فإن جهاز الاستقبال ذو 8 بارات والذي قد ينخفض إلى 5 بارات يعطي:

V_{المتلقي} ≈ 19.4 × 1.013 / [(8 + 1.013) − (5 + 1.013)] = 6.55 لتر

تعتبر هذه النتيجة البالغة 6.55 لتر قيمة أولية مثالية لضربة واحدة تعمل بالطاقة. ولا يشمل حجم الخط أو التسرب أو سلوك المنظم أو تغير درجة الحرارة أو الاحتياطي أو ضربات الطوارئ المتكررة أو متطلبات الكود. قم بتطبيق بدل المشروع الموثق، واختر جهاز استقبال قياسي مناسب وقم بمراجعة النظام الهوائي النهائي للتأكد من متطلبات أوعية الضغط والسلامة.

جودة الهواء جزء من الموثوقية

التدفق غير الكافي ليس المشكلة الوحيدة في إمدادات الهواء. يمكن أن يؤثر الماء والزيت والجسيمات على الأختام والملفات اللولبية وأجهزة تحديد المواقع ومكونات العادم. آيزو 8573-1:2010 يحدد فئات نقاء الهواء المضغوط للجسيمات والماء والزيت. يجب أن تأتي الفئة المطلوبة لحزمة الصمامات من الشركات المصنعة للمشغل والملحقات بالإضافة إلى مواصفات المشروع؛ ولا ينبغي افتراضه من العنوان القياسي وحده.

تحقق أيضًا من نقطة الندى المسموح بها عند أدنى درجة حرارة محيطة. يمكن للمكثفات التي تتجمد في الملف اللولبي الخارجي أو مسار العادم أن تمنع حركة السلامة المطلوبة حتى عندما يكون حساب استهلاك الهواء في درجة حرارة الغرفة صحيحًا.

الأعراض التي تشير إلى وجود مشكلة في التدفق أو حجم الهواء

في حالة ربط الحزمة المحاذاة ميكانيكيًا بشكل متكرر أو انتقالها بشكل غير متساوٍ، قم أيضًا بفحص الدعامة والوصلة ومحاذاة العمود. وتناقش العواقب في مشغلات الصمامات الهوائية المنحرفة.

المعلومات التي يجب وضعها على ورقة التحجيم أو RFQ

يجب أن يتضمن طلب إمداد هواء المحرك المفيد معلومات كافية لفحص الصمام والمشغل والملحقات معًا:

• نوع الصمام وحجمه وفئة الضغط ووسط العملية؛
• الحد الأقصى للضغط التفاضلي وعزم دوران الصمام أو الدفع المطلوب؛
• تصنيع المحرك، والنموذج، والحركة، ومجموعة الزنبرك حيثما ينطبق ذلك؛
• حجم غرفة الشركة المصنعة أو استهلاك الهواء المعلن وشروط التصنيف؛
• الحد الأدنى/العادي/الحد الأقصى لضغط الهواء في موقع الصمام؛
• وقت الفتح والإغلاق، بما في ذلك التسامح؛
• معدل الدورة العادية ومعدل دورة الذروة وحركات الصمامات المتزامنة؛
• وظيفة الملف اللولبي، والجهد، ومعدل التدفق وطريقة التركيب؛
• مادة الأنبوب، القطر الداخلي، الطول وترتيب التركيب؛
• النطاق المحيط، ومتطلبات المنطقة المحيطة/الخطيرة ونوعية الهواء المحددة؛
• موقع الفشل وعدد الحركات المطلوبة بعد فقدان إمداد الهواء؛
• معايير القبول للتسرب ووقت السفر والتعليقات على الموقع.

بالنسبة لتطبيقات صمامات الفراشة، فإن دليل صمام فراشة هوائي يوفر سياقًا إضافيًا لاختيار الحزمة. يمكن أيضًا مراجعة عائلات الصمامات المتوفرة أدناه الصمامات الكروية, صمامات الفراشة و صمامات التحكم.

تحقق من حزمة الصمامات المكتملة

والدليل النهائي هو اختبار متكامل. استخدم ضغط الهواء المحدد والترتيب النهائي للملحقات، ثم:

1. تسجيل الضغط الساكن قبل الحركة؛
2. تسجيل الحد الأدنى من الضغط على المحرك أثناء الفتح والإغلاق؛
3. قياس كل من مرات السكتة الدماغية على مدى دورات متكررة؛
4. تأكيد إشارة الموقف المفتوحة والمغلقة؛
5. التحقق من التسرب الخارجي في الأنابيب والتجهيزات ومنافذ الملحقات؛
6. تأكيد إجراء الفشل المطلوب عن طريق محاكاة فقدان الطاقة و/أو الهواء وفقًا لإجراءات الاختبار المعتمدة؛
7. إذا تم تركيب جهاز الاستقبال، تحقق من العدد المطلوب من الحركات من الحد الأدنى المحدد للضغط المخزن؛
8. إعداد منظم المستندات وموضع التحكم في السرعة ودرجة حرارة الاختبار.

بالنسبة للحزمة الخاصة بالمشروع، أرسل واجب الصمام والضغط التفاضلي ونطاق ضغط الهواء المتوفر ووقت السفر المطلوب ومعدل الدورة وإجراءات الفشل من خلال صفحة الاتصال. تسمح هذه المعلومات بإكمال فحص عزم الدوران وفحص التدفق الهوائي كاختيار واحد متكامل.

الأسئلة المتداولة

المراجع الفنية

• حاسبة استهلاك الهواء فيستو - تتضمن مدخلات الحساب نوع الأسطوانة وحجمها وشوطها وضغط التشغيل والدورات.
• وثائق المحرك الهوائي Rotork RC200 - يتم توفير بيانات استهلاك الهواء ووقت التشغيل الخاصة بالشركة المصنعة لاختيار المشغل.
• مثال على الملف اللولبي Emerson ASCO - يوضح وظيفة صمام الاتجاه وبيانات تدفق Cv/Kv المستخدمة في اختيار الملحقات.
• روتورك YT-315 معزز الصوت — مثال على ملحق يهدف إلى تقليل وقت استجابة المشغل حيث تتطلب الدائرة سعة تدفق إضافية.
• آيزو 8573-1:2010 — فئات نقاء الهواء المضغوط للجسيمات والماء والزيت.