Этой статьей мы начинаем цикл материалов, посвященных отдельным элементам систем автоматизации. В первой статье мы познакомимся с назначением, устройством и принципом действия электромагнитных клапанов с электроприводом.

Клапаны представляют собой устройства, которые регулируют: давление, температуру, направление потока жидкости или газа в трубопроводе.

Все клапаны можно разделить на нерегулируемые и регулируемые, в которых геометрические размеры рабочих окон или их число зависят не только от параметров потока жидкости, но и от воздействия извне. Можно выделить клапаны: переливные, редукционные, предохранительные, обратные и переключающие.

Регулируемый клапан — клапан, изменяющий расход жидкости (газа), который поступает в объект регулирования или отводится из него.

Регулируемый клапан представляет собой изменяемое гидравлическое сопротивление с переменной площадью проходного сечения от нуля (при посадке плунжера в седло) до максимума (при полностью открытом клапане) и с переменным коэффициентом местного сопротивления, ибо скорость потока меняется по величине и направлению. Наиболее часто регулируемый клапан сочленяется исполнительными механизмами и обычно составляет с ними конструктивно один общий узел.

Клапаны с электроприводом являются одним из самых востребованных типов трубопроводного оборудования. С их помощью можно перекрыть и отрегулировать характеристики движения потока жидкости или газа, устранить аварийную ситуацию. Они нашли широкое применение в коммунальном хозяйстве, газовой и нефтяной промышленности, в сельском хозяйстве.

К достоинствам этих устройств относятся: высокая скорость открытия потока или его перекрытия, надежность и долговечность в эксплуатации. Электропривод обеспечивает возможность проводить работы с клапанами дистанционно, с пульта управления.

Механизмы соответствуют высоким стандартам точного регулирования температуры горячей воды, для подачи ее в систему отопления. Материал, из которого изготовлен клапан, работающий с электроприводо, выдерживают большие перепады давлений. Электроприводы изготовлены с функцией безопасности.

Регулятор давления — клапан регулирующий, с электроприводом следит за давлением рабочей среды на участке трубопровода или в технологической системе. Такое устройство состоит из функционально зависимых частей: исполнительного механизма, распределяющее действие на регулирующую часть и регулирующий клапан, который действует на массу газа или жидкости.

Исполнительным механизмом такой системы является электрический привод. Главное назначение регулирующих механизмов – это управлять технологическими процессами на производстве. Устройство, позволяет, осуществляет непрерывный контроль характеристик рабочей среды (давления, расхода воды или газа, температуры…), а также предотвращает аварийные ситуации, мгновенно включая запирающее оборудование, защищает магистрали от гидравлических ударов, не допускает обратного прохода рабочих сред.

При монтаже регулировочного механизма необходимо проследить направление массы воды или газа по стрелкам, которые изображены на корпусе.

Трубопроводы, на которые устанавливают клапан регулировочный, должны быть ровно проложены и надежно зафиксированы, а также защищены от вибраций. Устройство может укрепляться как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, но привод всегда должен располагаться сверху. Обязательно надо оставлять пространство для демонтажа или монтажа привода.

Трехходовой клапан с электроприводом не осуществляет изменения направления движения массы жидкости, напор его постоянен, меняются только пропорции прохождения холодной и горячей воды. Конструкция устройства такова, что к нему подходят одновременно холодная и горячая жидкости, а на выходе получают смесь нужной температуры.

Достаточно простая конструкция детали представляет собой корпус, в котором расположены два входных и одно выходное отверстие. Регулирующим элементом служит или шток определенной конструкции, который может перемещаться в вертикальном направлении, или шар, вращающийся вокруг неподвижной оси. Рабочий элемент не перекрывает механизм полностью, а только направляет потоки газа или воды так, чтобы они смешивались.

Система привода, получая команды от датчиков, позволяет изменять температуру жидкости в автоматическом режиме. Наиболее точную регулировку получила трехходовая деталь с электрическим приводом, поэтому наиболее широко используется.

Видео:ЭЛЕКТРОКРАН.ШАРОВОЙ КРАН С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ!!!Скачать

Электрический привод, которым комплектуется устройство, может быть соленоид или сервопривод. Соленоид – это катушка с сердечником, по которой идет электрический ток, т.е. электромагнит. Сервопривод – это устройство, в котором входной электрический сигнал управляет механическим перемещением с помощью компактного электродвигателя.

К материалам, из которых изготавливают — это оборудование относятся чугун, сталь и латунь. Стальные и чугунные устройства устанавливаются в магистрали с большим проходом воды или газа. Из латуни изготавливаются детали небольших размеров.

Читайте также: Когда клапан желудка не закрывается

Трехходовые приспособления востребованная продукция, так как аналогов, которые могли бы их заменить, просто не существует. Обеспечить поддержание температуры рабочей среды на должном уровне может только это оборудование. Отлично отработана технология исполнения трехходовых механизмов. Номенклатура этой продукции такова, что изделие удовлетворит любые запросы.

Сложное техническое устройство и цену имеет немалую, но зато обеспечивает надежность и долговечность во время эксплуатации.

Клапан запорный с электроприводом – это запирающая арматура, изготовленная в виде задвижки. Элемент, запирающий потоки воды или газа, движется параллельно оси этого потока. Применяются такие устройства для полного перекрытия сечения потока. Таким запирающим элементом является золотник, который может находиться, только в положениях «открыто» или «закрыто» во все время эксплуатации.

Изготавливают также и запорное — регулирующее оборудование, которое имеет дополнительную функцию, регулирования расхода потока проходящей жидкости.

До 1982 года клапаны такого типа назывались вентилями, но Госты отменили это наименование.

Широко распространены данные устройства в качестве запирающей арматуры из-за надежной герметизации золотником и конструкционной простоте исполнения. Их используют для газообразных и жидких сред с широким интервалом рабочих характеристик: температуры от -200 о C до +600 о C; давления от 0,7 Па до 250 МПа.

Устанавливается оборудование такого типа на магистралях с небольшим диаметром, иначе нужны будут большие усилия или усложненная конструкция, для правильной установки затвора в корпус. Новая модификация запирающего приспособления, который имеет червячный механизм, помещенный в корпус с крышкой, электрический привод, фланцы входной и выходной, неподвижное уплотненное седло и подвижный затвор.

Механизм указателя расположения затвора представляет собой корпус с подвижной втулкой, на которую нанесена внутренняя резьба. Стопор вращения и шкала, расположенная снаружи, указывают, в каком положении находится затвор. Механизм указателя расположения затвора укреплен на валу червяка.

Один оборот червяка соответствует перемещению указателя на 1 мм. Результатом явилось увеличение точности измерения положения затвора. Кроме того, такая конструкция клапана позволила уменьшить усилие на то, чтобы передвигать затвор.

Если на каком-то участке используется, запирающий механизм, то для управления им применяют многооборотные электрические приводы. Клапан запорный с электроприводом осуществляет закрытие и открытие системы трубопроводов, при этом изменяя давление в системе, меняют направление потока жидкости в трубопроводе.

Достоинства клапана запорного с электроприводом:

возможность медленного закрытия или открытия трубопровода, в результате чего снижается сила «гидравлического» удара;
простая конструкция позволяет упростить обслуживание оборудования;
широкий интервал рабочих температур и давлений;
небольшие габариты устройств.

Элемент имеет большую мощность и высокую надежность в эксплуатации. Прибор относится к энергосберегающему оборудованию, так как имеет возможность переключаться на две степени мощности, что и позволяет, экономить электроэнергию.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Видео:Как установить привод на клапан для автоматической вентиляции ИМВЕНТСкачать

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Электромагнитные исполнительные устройства: виды и применение

На производстве и в быту активно применяется автоматизация. Для этого используют исполнительные устройства различных типов, гидравлические, пневматические и электрические. Такие устройства включают, отключают, изменяют режим работы механизмов, систем и устройств. В этой статье мы рассмотрим некоторые электромагнитные исполнительные устройства.

Содержание статьи

Исполнительные устройства

Для приведения в движение различных механизмов используют электродвигательные и электромагнитные исполнительные механизмы. Для примера электродвигатели используют для автоматического или полуавтоматического управления задвижками, т.н. запорной арматурой на трубопроводах, как газовых, пневматических, водоснабжения и прочего.

Принцип действия электромагнитного исполнительного устройства заключается в совершении работы магнитным полем по перемещению сердечника связанного с исполнительными механизмами.

Общее устройство

Если рассмотреть электромагнитные исполнительные устройства в общем виде, то оно состоит из:

3. Связанных рабочих механизмов и систем.

Под катушкой подразумевается электромагнитное устройство – катушка, намотанная на оправке медным проводом, внутри которой расположен сердечник. Другое название – соленоид. Такое же устройство имеет реле.

Снаружи соленоида может располагаться магнитопровод, т.н. ферромагнитное ярмо, он нужен для усиления и направления магнитных сил.

Когда по катушке протекает электрический ток, появляется магнитное поле, металлические элементы исполнительной части (якорь или сердечник) втягиваются и выполняется определенная работа. Таким образом, электрический ток преобразовывается в поступательное движение, а такие исполнительные устройства можно назвать поступательным электроприводом.

Стоит отметить, что промышленность изготавливает как устройства для работы в цепях постоянного тока, так и переменного. В принципе в цепях переменного тока широко используются электромагнитные исполнительные устройства, которые содержат выпрямители в своей конструкции. Это связано с тем, что у электромагнитов постоянного тока развивают большее тяговое усилие и имеют большую стабильность при тех же размерах, чем электромагнит переменного тока, а также дешевле в изготовлении.

Также стоит отметить, что большинство представителей электромагнитного привода ограничены двумя конечными положениями сердечника, типа «включено»/«выключено».

Давайте рассмотрим, где встречаются такие исполнительнее устройства, начнем с того, что встречается в быту чаще всего, затем рассмотрим промышленные исполнения.

Видео:Воздушный клапан с электроприводом своими руками.Скачать

Втягивающее реле стартера ДВС

В автомобилях для запуска двигателя используют стартер – мощных электропривод постоянного тока. При этом есть две задачи, которые нужно решить для его работы:

1. Стартер – это довольно мощный электродвигатель, его мощность, в зависимости от запускаемого ДВС может различаться от 0.5 кВт на скутерах и легких мотоциклах до 10 кВт на спецтехнике с дизельными двигателями. Такая мощность нужна, чтобы создать достаточный момент, чтобы провернуть коленвал двигателя.

Отсюда возникает проблема пропустить ток такой величины, для этого можно использовать реле, но в реальности делается все несколько иначе, позже мы рассмотрим этот вопрос.

2. Стартер приводит в движение ДВС путем вращения маховика, на котором надет венец – зубчатое кольцо. Стартер соединяется с маховиком с помощью бендикса (это обгонная муфта), он нужен для того, чтобы предотвратить передачу вращательного момента от ДВС на вал стартера.

Когда вы включаете цепь питания стартера, бендикс соединяется с зубцами венца маховика и начинает вращать его, когда двигатель завелся и вы отключаете цепь стартера – он возвращается в исходное положение.

Чтобы решить эти две проблемы одним устройством, на стартере устанавливают втягивающее реле. Во-первых, это реле замыкает силовые контакты (1), через которые и протекает пусковой и рабочий токи стартера. Во-вторых, с подвижной частью реле соединена специальная тяга (2), которая выталкивает бендикс (3) и, с помощью пружины (4), возвращает его обратно.

Электромагнитный замок

Электромагнитный замок позволяет реализовать различные системы безопасности, автоматического отпирания дверей при приближении хозяина или при считывании значения RFID метки, NFC или по другим технологиям связи и идентификации.

Для примера рассмотрим характеристика одного из вариантов. Это электромеханическая защелка.

Технические характеристики довольно интересны, она выдерживает усилие до 1000 кг, при потребляемом токе в 0.32А и напряжении в 12В, это чуть больше 4Вт мощности. Подобные замки пригодятся для организации СКУД или проектов умного дома.

Встречаются и другие варианты электромагнитных замков, работающих на том же принципе.

Электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан это устройство, предназначенное для управления потоком жидкостей или газов, которое приводится в действие электрически и которое также может быть установлено в удаленных или недоступных местах или подвергаться неблагоприятным условиям работы.

Электромагнитные клапаны могут управляться простыми электрическими переключателями, датчиками, часами или любыми другими устройствами, которые включают или отключают электрическую цепь.

В трубопроводах устанавливаются клапана для контроля прохождения рабочей среды (газа или жидкости). Они бывают нормально-открытыми (пропускают жидкость/газ, когда напряжение не подано) и нормально-закрытыми (пропускают только когда напряжение подано).

Видео:WiFi умный электропривод шарового крана воды газа Tuya автоматизация умный домСкачать

При этом нормально-закрытые клапана зачастую конструктивно выполнены с упругой фиксацией, что позволяет избежать повреждения трубопровода при резком изменении давления, т.е. он слегка пропускает рабочую среду, для компенсации резкой смены давления.

При этом в трубопроводах большого давления электромагнитный клапан управляет открытием не основного трубопровода, а пневмо- или гидросистемы, которая отпирает основную силовую часть запорной арматуры.

Таким образом, можно организовать регулировку степени открытия задвижки или крана. Реализация достаточно проста – попеременное открытие подачи в камеру прямого или обратного хода управляющего вещества (пневматики или гидравлики).

На рынке представлен широкий выбор электромагнитных клапанов для различных применений, от нефтехимической до автомобильной. Учитывая это разнообразие, существуют разные способы их классификации.

По принципу действия их различают:

прямого действия, срабатывают по нулевом перепаде давления;

пилотные (непрямого действия), которые срабатывают при минимальном перепаде давления.

распределяющие трехходовые (3/2 ходовые);

переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Пилотный электромагнитный клапан

Ниже изображена схема нормально-закрытого клапана.

Когда питание катушки не подаётся, клапан остаётся в закрытом положении. Поршень или мембрана под давлением пружины плотно прижаты к своему седлу.

Когда подключают питание к катушке, то возникающие силы противодействуют пружине и клапан открывается. Учтите, что в описании опущен ряд подробностей, которые не касаются электричества.

Ниже изображен нормально-открытый клапан.

Когда напряжение на катушку не подано – он открыт, а когда вы подаете напряжение, он закрывается, этот, как и предыдущий клапан чтобы поддерживать в рабочем состоянии нуждается в удержании питающего напряжения на катушке.

Кроме питания, нужно еще и помнить, о том, что они срабатывают только при перепаде давлений. Может использоваться в отоплении, водоснабжении, пневматических системах.

Видео:Лучший клапан для автоматики старт стоп!Скачать

Электромагнитный клапан прямого действия

Главным отличием является то, что для его открытия/закрытия не нужен перепад давления до и после клапана. Это значит, что могут использоваться как в трубопроводах с давлением и без давления – слив жидкости с емкостей, ресиверов. В них обычно давление слишком маленькое, либо отсутствует.

Бистабильный клапан

Другое название бистабильного клапана – импульсный. Для удержания в открытом/закрытом состояния не требуется удержание управляющего напряжения. Для переключения состояний подают импульс напряжения определенной полярности. Работают в цепях постоянного тока.

Для работы таких клапанов требуется перепад давлений.

Электромагнитный или соленоидный клапан является надежной трубопроводной арматурой с большим ресурсом работы (порядка миллиона переключений).

К тому же отличаются высоким быстродействием (30-500 мс, в зависимости от диаметра), чего не могут обеспечить задвижки, приводящиеся в движение от электродвигателя. Кроме того не требует такого обслуживания и регулярной наладки, установки концевых выключателей как те же задвижки.

Двухходовой клапан является наиболее распространенным типом электромагнитного клапана; Он имеет одно входное и одно выходное соединение и регулирует поток жидкости в одной линии. Он может быть прямого действия или пилотного, в зависимости от мощности системы. Каждый из них может быть «нормально закрытым» или нормально открытым».

Трехсторонний клкпан. У них одно впускное соединение и два разных выпускных патрубка. По сути, они представляют собой комбинацию «нормально закрытого» и «нормально открытого» двухходового клапана в едином корпусе и с одной катушкой. Большинство из них относятся к типу «с пилотным управлением».

Эти клапаны в основном используются в промышленных холодильных установках и в системах кондиционирования воздуха, для рекуперации тепла, для повышения производительности компрессоров и для размораживания горячим газом.

Четырехходовой клапан. Их также называют реверсивными клапанами. Его используют почти исключительно в тепловых насосах, чтобы выбрать цикл охлаждения или нагрева, в зависимости от требований. Эти клапаны имеют три выхода и один общий вход.

Тепловой насос — это центральный кондиционер с обратимым циклом. Летом хладагент поглощает тепло изнутри дома и выводит его наружу. Зимой цикл меняется на противоположный: хладагент поглощает тепло извне и выпускает его в дом. Конденсатор и испаритель вынуждены поменять местами функции, меняя направление потока хладагента, и четырехходовой клапан заботится об этом.

Электромагнит

Электромагниты широко используются в металлургии, на производстве и свалках. Это отличный вариант для подъема и переноса металлолома и металлических изделий.

Различают такие виды электромагнитов:

нейтральные электромагниты – работают от постоянного тока;

поляризованные электромагниты, работают при наличии двух независимых магнитных потоков – рабочего и поляризирующего;

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

электромагнит переменного тока – характерен пульсирующий магнитный поток от нуля до максимума, вибрации якоря.

Как и некоторые типа электродвигателей отличаются включение обмоток:

последовательным, когда обмотки выполняются толстым проводом с малым количеством витков;

параллельным, когда обмотки выполняются тонким проводом и большим количеством витков.

Электромагнитный привод – быстродействующий и дешевый вариант исполнительных механизмов. Также в большинстве своем обладает большей долговечностью, чем электродвигательный привод, по причине отсутствия вращающихся рабочих частей, редукторов.