Пневмопривод мембранный

Краткие характеристики

Возвратнопружинный (одностороннего действия) или двойного действия

100–10 000 фунтов силы (площадь мембраны × давление питания)

Линейный, до 4 дюймов (100 мм)

ISO 5211 (монтажный интерфейс)

Фланец ISO 5211 к крышке/вилке клапана; прямая установка на клапанах запорных, задвижках и регулирующих клапанах

Нитрильный (NBR) / EPDM / Viton (FKM) / нержавеющая сталь

Несколько пружинных картриджей; диапазон регулируется выбором картриджа; защитное закрытие или открытие

Почему мембранные приводы управляют регулирующими клапанами

Пройдитесь по любому нефтехимическому цеху или блочному щиту управления электростанции — клапаны, дросселирующие поток на технологических линиях, почти всегда имеют мембранный привод. Не случайно. Запорный регулирующий клапан перемещает свой золотник вверх и вниз. Это линейное движение. Мембранный привод нажимает шток вниз (давление воздуха подаётся на верхнюю сторону мембраны, сжимает пружину, толкает шток к закрытию) и отпускает шток вверх (воздух сброшен, пружина толкает к открытию). Это толкающее-тяговое действие — именно то, что нужно штоку запорного клапана.

Мембрана сама является преобразователем давления в усилие. Плоский или гофрированный резиновый лист, который прогибается при подаче воздуха на одну сторону. Математика проста — мембрана площадью 100 квадратных дюймов при давлении питания 60 psi создаёт усилие 6 000 фунтов. Поскольку площадь мембраны велика, вы получаете эквивалентное усилие при более низком давлении питания. Не нужно поднимать давление воздуха до 100+ psi, как требуют поршневые приводы. Стандартный приборный воздух при 40–80 psi справляется с задачей.

Это более низкое требование к давлению имеет большее значение, чем большинство инженеров осознаёт. Системы приборного воздуха на старых предприятиях работают при давлении в коллекторе 60 psi с местными регуляторами, снижающими до 40 psi на клапане. Мембранный привод работает нормально при этом давлении. Поршневой привод остановился бы.

Возвратная пружина означает, что вы спите спокойно

Защитное действие — другая причина, по которой мембранные приводы доминируют в управлении технологическими процессами. При отказе подачи воздуха — отключение компрессора, разрыв коллектора, засорение линии питания — пружина переводит клапан в безопасное положение. Закрытие для отказа-закрытие. Открытие для отказа-открытие. Пружина не зависит от воздуха, электричества или любого внешнего источника энергии. Это просто накопленная механическая сила, высвобождаемая при отказе. Гравитация и пружина всегда доступны.

На паропроводе 400 psig вы хотите, чтобы регулирующий клапан закрылся при отказе воздуха. Пружина делает это. Без резервной батареи. Без дополнительного воздушного ресивера. Просто сжатая пружина внутри корпуса привода, толкающая шток в безопасное положение. Эта надёжность — причина, по которой мембранные приводы стоят на каждом критическом регулирующем клапане в нефтехимических и энергетических применениях.

Материал мембраны соответствует службе

Нитрильный материал работает для общей нефтегазовой службы. EPDM — для пара и горячей воды, часто на клапанах управления питательной водой котлов. Viton сопротивляется химическому воздействию на линиях кислот и растворителей. Когда технологическая жидкость достаточно агрессивна, что даже Viton деградирует, вступают мембраны из нержавеющей стали. Выбор основывается на том, что внутри корпуса клапана, а не на том, что выглядит дешевле в каталоге.

Учитывайте ограничение хода

Стандартные мембранные приводы обеспечивают линейный ход до 4 дюймов. Свыше этого мембрана прогибается слишком сильно и теряет эффективную площадь — усилие падает. Многоступенчатые мембранные конструкции увеличивают длину хода, но вы обмениваете усилие на ход. Если вашей задвижке нужен ход штока 6 дюймов, вам нужен поршневой цилиндр, а не мембранный привод.

A: Напрямую — нет. Мембранные приводы создают линейное усилие, а не вращающий момент. Потребовался бы кронштейн и рычажный механизм для преобразования линейного движения в поворот на 90° — и это преобразование добавляет сложность и потерю хода. Для четвертьоборотных клапанов используйте реечно-шестерёнчатые приводы или приводы шотландского механизма.

A: Мембрана прогибается, и её эффективная площадь давления уменьшается по мере увеличения хода. Мембрана при прогибе 4 дюйма имеет меньшую рабочую площадь, чем при 1 дюйме. Многоступенчатые конструкции частично компенсируют это, но компромисс между длиной хода и выходным усилием является фундаментальным для геометрии мембраны.

A: Замените пружинные картриджи. Различные комплекты пружин создают различные защитные усилия. Корпус привода вмещает несколько пружин — вы меняете комплект пружин для соответствия усилию посадки, требуемому вашим клапаном. Не нужно менять весь привод.

A: 60 psi — оптимальная точка для большинства установок. Она обеспечивает достаточное усилие при стандартных размерах мембраны и соответствует типичному давлению приборного воздуха в коллекторе. Если ваша воздушная система работает ниже — 40 psi на старых предприятиях — укажите больший размер мембраны для компенсации.

A: В дроссельной регулирующей службе. Мембранные приводы имеют пренебрежимо малое трение уплотнений, что означает меньший гистерезис и лучшую точность позиционирования. Мембрана свободно изгибается; уплотнительное кольцо поршня тормозит о стенку цилиндра. Эта разница в трении имеет значение, когда вы дросселируете на 30% открытия, и позиционер вносит небольшие корректировки.