Линейный привод клапана представляет собой механическое устройство, которое преобразует вращательное движение в линейное движение в двухтактном движении, тем самым позволяя компонентам запорного клапана следовать по прямой траектории для достижения желаемого положения. Линейные движения могут включать движение вверх, вниз, вперед или назад.

Методы линейного привода, часто используемые в промышленных процессах, когда требуется частая смена потока, обычно используются в широком спектре отраслей промышленности, таких как автомобилестроение, пищевая, химическая и энергетическая промышленность. Приводы линейных клапанов используются для управления линейными клапанами, такими как шаровые клапаны или задвижки. Эти клапаны используются во многих промышленных и коммерческих целях, в том числе:

Еда и напитки

Химическое смешивание

Нефтегазовая отрасль

Сточные воды

Коммерческие здания

Читайте дальше, чтобы узнать больше об этих важных устройствах, различных типах линейного привода, преимуществах использования линейного привода клапана и многом другом.

Что такое линейный привод клапана?

Чтобы понять, что такое привод линейного клапана, важно понимать тип клапанов, которыми они управляют. Линейный клапан часто работает как регулирующий клапан со штоком, который перемещает компоненты запорки клапана по прямой траектории (вверх, вниз, вперед или назад) для достижения желаемого положения. Однако не все линейные клапаны работают в качестве регулирующих. Например, задвижка — это тип линейного клапана, который следует использовать только для включения/выключения.

Линейные приводы клапанов представляют собой автоматизированное решение для клапанов, которое может быть особенно полезным в определенных случаях, когда ручное позиционирование клапана опасно или нецелесообразно.

Четыре основных типа приводов линейных клапанов:

• Пневматический
• Электрический
• Гидравлический
• Электрогидравлический

При работе с линейным приводом клапана привод приводится в действие электрическим, гидравлическим (жидкость) или пневматическим (газом) источником. В некоторых случаях привод линейного клапана может приводиться в действие как электрической, так и гидравлической энергией, это называется электрогидравлическим приводом.

Как работает линейный привод?

Линейные приводы клапанов преобразуют энергию от источника питания в движение, которое приводит к открытию или закрытию клапана. В зависимости от типа метода линейного привода, в различных устройствах могут использоваться различные компоненты, включая поршни, цилиндры, шестерни, шпиндели, штоки и резервуары для жидкости.

В зависимости от типа линейного привода он может использовать сжатый воздух, жидкость или электродвигатель для переключения клапана в нужное положение.

Пневматический привод клапана

В настоящее время большинство пневматических приводов клапанов имеют реечную конструкцию. Эти приводы состоят из двух или трех ключевых частей: поршня, шестерни и иногда механических пружин. Эти компоненты размещены в цилиндрической камере и работают вместе, создавая линейное движение за счет преобразования сжатого воздуха в энергию. Производимая энергия может приводить в действие привод привода.

Этот тип привода линейного клапана чаще всего требуется в сценариях, где приоритет отдается как скорости, так и точности. Линейные пневматические приводы могут работать для резкого перемещения или управления клапаном и, если они оснащены соответствующими механизмами управления, могут точно калибровать положение клапана в соответствии с требованиями приложения.

Преимущества:

• Высокоскоростной
• Низкие первоначальные затраты
• Долговечный

Недостатки:

• Громоздкий
• Требуется пневматическая подача воздуха

Пневматические приводы клапанов хорошо подходят для высокоцикловых процессов, где необходима отказоустойчивость в случае потери мощности. Они обычно используются в следующих приложениях:

• Нефтегазовая отрасль
• Автомобильный
• Фармацевтический
• Еда и напитки
• Силовой процессор
• Химические добавки и обработка

Гидравлический привод

В то время как пневматический привод линейного клапана использует сжатый воздух для выработки энергии для движения, гидравлический привод линейного клапана использует жидкость на масляной или водной основе.

Гидравлические приводы состоят из цилиндров и поршня, в которых используются несжимаемые жидкости — жидкости, поддерживающие постоянную плотность на протяжении всего процесса потока — для создания несбалансированного давления на поршне. Это, в свою очередь, приводит к тому, что жидкость под давлением поступает в камеру устройства и прижимается к поршню, тем самым достигая линейного движения, т.е. открытия или закрытия клапана. Как только давление на жидкость ослабевает, поршень возвращается в исходное положение.

Преимущества:

• Высокоскоростной
• Точный
• Простота в эксплуатации и ремонте

Недостатки:

• Уязвимость к протечкам, что приводит к снижению эффективности и санитарных проблем
• Система, требующая частого технического обслуживания

Гидравлические приводы клапанов идеально подходят для процессов, требующих постоянного потока давления с небольшим изменением скорости или движения. Они также являются отличным вариантом для применения в более суровых условиях, таких как сварка, прессование и зажим.

Электроприводом

Как следует из названия, электрические приводы линейных клапанов питаются от электричества в виде двигателя переменного или постоянного тока. Этот электродвигатель состоит из зубчатой передачи и ходового винта или ременного привода, который приводит в движение шток клапана. Линейные электрические приводы доступны в различных размерах и напряжениях.

Преимущества:

• Простота установки
• Простота программирования
• Чрезвычайно точное управление положением
• Никаких насосов, шлангов или баков
• Дешевле

Недостатки:

• Медленное действие
• Сложно ремонтировать

Электрические приводы линейных клапанов лучше всего подходят для применений, не требующих высокоскоростных циклов, а также для процессов, в которых особое внимание уделяется санитарии. Примеры включают обработку материалов, работу солнечных батарей, производство продуктов питания и напитков, производство медицинского оборудования и резку оборудования.

Электрогидравлический привод

Четвертым типом метода линейного привода клапанов является электрогидравлический привод, который сочетает в себе черты электрических и гидравлических приводов. Электрогидравлические приводы могут функционировать без дискретного гидравлического насоса, что упрощает работу всей системы.

Электрогидравлические приводы состоят из электродвигателя, который вращает шестерни по часовой стрелке для создания потока жидкости под давлением. При достижении заданного давления привод клапана открывается для извлечения жидкости из резервуара и управления движением жидкости для удлинения штока. Чтобы обратить этот процесс вспять, привод движется против часовой стрелки, что подает жидкость обратно в резервуар. Этот процесс по сути функционирует как гидравлический насос, встроенный непосредственно в привод.

Преимущества:

• Простота установки
• Высокая выходная мощность
• Возможности отказоустойчивости
• Предлагает удаленную диагностику
• Быстрый
• Точное управление положением

Недостатки:

• Самый дорогой тип линейного привода клапана
• Сложно ремонтировать
• Высокое энергопотребление
• Требуется частое техническое обслуживание
• Необходимые гидравлические компоненты более сложны, чем пневматические, и требуют гораздо больших первоначальных вложений

Электрогидравлические приводы линейных клапанов полезны в ситуациях, когда требуется аварийная защита для остановки потока при потере питания. Этот механизм может помочь защитить оборудование, а также окружающую среду и персонал.

Электрические и пневматические приводы

Электрические и пневматические линейные приводы являются двумя наиболее часто используемыми приводами для линейных клапанов. Ключевое различие между этими линейными приводами клапанов заключается в типе энергии, которую они используют для приведения в действие клапана.

Для операций, требующих и подчеркивающих скорость цикла, пневматический привод линейного клапана является лучшим вариантом. Существует множество преимуществ и недостатков, которые следует учитывать при выборе между электрическим и пневматическим. В таблице ниже выделены некоторые из основных плюсов и минусов каждого из них.

	Электрический привод линейного клапана	Пневматический привод линейного клапана
Содержание	Очень низкий	Высокий
Потребление энергии	Низкий	Высокий
Стоить	Более низкая стоимость в целом	Более низкие первоначальные затраты
Уровень шума	Низкий	Высокий
Возможность управления движением	Высокий	Низкий
Точность	Высокий	Терпимая
Скорость цикла	Низкий	Быстрый
Сила	Как правило, ниже, чем пневматический	Как правило, выше, чем электрический
Долговечность	Высокий	Очень высокая

Составные части и конструкция линейного привода

При проектировании линейного привода учитываются четыре ключевых компонента: источник питания, преобразователь энергии, контроллер и механическая нагрузка.

Источник питания устройства варьируется в зависимости от способа приведения в действие и подразделяется на три категории: электричество, воздух или жидкость.

Преобразователь мощности в линейном приводе передает мощность от источника энергии к приводу через контроллер устройства, который позволяет вводить различные измерения, такие как величины и заданные значения. Контроллер действует для поддержания соответствующих функций системы.

Механические нагрузки линейного привода существуют в двух видах:

• Статический, который возникает при остановке привода
• Динамический, который возникает при движении привода

Хотя различные типы приводов линейных клапанов обладают различными возможностями, преимуществами и недостатками, все они работают на преобразование энергии в движение.

Преимущества приводов линейных клапанов

Использование приводов клапанов для определенных областей применения дает несколько важных преимуществ. При использовании линейного клапана приводы линейных клапанов обеспечивают многие из тех же преимуществ, что и приводы других типов клапанов. Хотя каждый тип метода линейного привода клапана немного отличается, большинство из них имеют следующие преимущества:

Безопасность оператора

Поскольку линейные приводы клапанов позволяют машинам работать автономно без ручного вмешательства, риск для операторов минимален. Эти приводы, как правило, безопаснее, чем альтернативные методы преобразования энергии.

Доступная стоимость

Большинство линейных приводов клапанов находятся в более доступном конце ценового диапазона. Хотя первоначальные затраты могут быть выше, чем при использовании других методов, например, при использовании поворотных приводов, долгосрочные расходы могут быть более доступными. Однако это зависит от самых разных деталей применения.

Приемлемый уровень шума

За исключением пневматических приводов, большинство методов линейного привода клапанов работают тихо или даже вообще без шума. В то время как уровень шума зависит от способа использования привода, а также от качества конструкционных материалов устройства, в среднем он составляет менее 55 дБ.

Часто задаваемые вопросы о методе линейного привода

В: Какой тип приводов линейных клапанов лучше всего подходит для процессов, в которых особое внимание уделяется скорости?

О: Пневматические линейные приводы являются лучшим вариантом для областей применения, требующих скорости.

В: Какой линейный привод клапана следует использовать, если мне нужен точный контроль модуляции и положения клапана?

О: Модульный электрический линейный привод является лучшим выбором, когда требуется точность.

В: В чем разница между гидравлическим приводом клапана и электрогидравлическим приводом, и какой из них лучше?

О: Электрогидравлические линейные приводы устраняют необходимость в дискретном насосе и могут снизить сложность всей системы.

В: Каковы плюсы и минусы линейных приводов по сравнению с поворотными приводами?

О: Выбор между поворотными и линейными приводами зависит от типа клапана, который вы выбрали для вашей области применения. Поворотные клапаны, как правило, обеспечивают более короткое время цикла, в то время как линейные клапаны, как правило, обеспечивают более точное управление и, как правило, менее подвержены гидравлическому удару из-за более медленного времени цикла.

В: Какие типы клапанов можно использовать с линейными приводами?

О: Линейные клапаны, такие как шаровые клапаны или задвижки, могут использоваться с линейными приводами.