Actuatoren zijn een essentieel onderdeel in een breed scala aan systemen die worden gebruikt in de water-, energie- en andere industrieën. Maar wat precies is een actuator? Nieuwkomers in dit onderwerp beschouwen dit onderdeel vaak als een soort schakelaar: het deel van een op kleppen gebaseerd systeem dat de klep in een open of gesloten positie brengt. Maar de waarde van dergelijke onderdelen reikt steeds verder dan de eenvoudige ‘open-dicht’-functionaliteit en belandt in een domein waar allerlei soorten geavanceerde controle mogelijk worden, zoals Milieuvriendelijk ontdekt in gesprek met AUMA Actuators UK, de Britse tak van AUMA-groep, waar ruim 2,800 mensen werkzaam zijn op 30 locaties over de hele wereld.

Kleppen spelen een cruciale rol in systemen waar de vloeistof- (of gas-)stroom gecontroleerd moet worden. In toepassingen waarbij water bijvoorbeeld door pijpleidingen stroomt, kan het nodig zijn dat de stroom wordt gestopt, gestart, vertraagd of dat de richting ervan wordt veranderd. In sommige systemen zal een beroep worden gedaan op kleppen om de druk op verschillende plaatsen te regelen.

De waterindustrie is een belangrijke bestemming voor deze componenten, hoewel ze voorkomen in een breed scala aan procestechnologie en andere systemen, waaronder energieopwekking, of deze nu uit olie, gas, biomassa, energie uit afval of kernenergie komt. Actuatoren spelen een cruciale rol in het besturingsproces.

De huidige elektrische actuatoren kunnen op afstand worden bestuurd en opdrachten ontvangen om te openen of te sluiten van industriële besturingssystemen zoals SCADA of DCS. Op dezelfde manier zal de actuator, wanneer hij een bepaalde stop- of tussenpositie heeft bereikt, deze status doorgeven aan het besturingssysteem.

Dit soort functionaliteit is de basis – en zal voor veel gebruikers voldoende zijn – maar er is een veel geavanceerdere besturing mogelijk en het aanbod van AUMA omvat steeds vaker verschillende soorten 'slimme' functionaliteit. Dit is waar een evolutie van de technologie rond kleppen en actuatoren het meest zichtbaar is, suggereert AUMA's Britse MD Paul Hopkins, die een idee gaf van de mogelijkheden die in zicht komen met een subsysteem dat, zei hij, "eigenlijk een opwindend stukje techniek is" .

Wat doet het?
De elektrische actuatoren van AUMA bestaan ​​uit een combinatie van een elektromotor en tandwielkast, speciaal ontwikkeld voor klepautomatisering. Actuators leveren het koppel dat nodig is om de bewegende delen van de klep te bedienen, of het nu een schuifafsluiter, vlinderklep, globe of een ander type klep is. Zoals op de website van AUMA staat, bestrijken de actuatoren van het bedrijf het hele scala aan mogelijkheden, van een 2-inch kogelkraan tot metershoge richtdempers (zie “Kleppen: de basis”, aan het einde van het artikel, voor meer over kleppen).

Het koppel wordt via een gestandaardiseerde mechanische interface van de actuator naar de klepsteel of -as overgebracht. Het type klep bepaalt dus de keuze van de actuator, waarbij actuatoren verkrijgbaar zijn als “part-turn” of “multi-turn” apparaten.
De zwenkaandrijvingen vereisen slechts een kleine hoeveelheid rotatiebeweging (minder dan 90 graden) om de klep te openen of te sluiten, en worden meestal gebruikt voor kleppen die snel aan/uit werken. De multi-turn actuatoren passen meerdere rotaties toe op de klepsteel om de klep volledig te openen of te sluiten, en worden gebruikt waar de kleppositionering nauwkeurig moet worden gecontroleerd, zoals bij schuif-, bol- of stijgende klepsteelkleppen.

Soms is het belangrijk om het koppel dat wordt toegepast bij het openen of sluiten van een klep zorgvuldig te controleren, om schade aan de klep of het proces dat deze regelt te voorkomen, legt Hopkins uit. Actuatoren vormen ook de interface tussen de klep- en regelsystemen (en intelligentie ingebed in het bredere systeem), en dit aspect wordt steeds belangrijker met trends als IIoT en Industrie 4.0.

AUMA biedt het basisniveau van besturingsfunctionaliteit in haar AM-assortiment actuatorbedieningen, en deze onderdelen zouden de perfecte keuze zijn als u eenvoudigweg de eindpositie van de actuator en foutsignalen wilt kunnen melden (die ook zichtbaar worden weergegeven door lampjes op het apparaat). Extra besturingsfuncties zijn mogelijk met het AC-assortiment van besturingselementen van het bedrijf, wat een geschikte keuze zou zijn als u datalogging of zelfaanpassende besturingsfuncties nodig hebt, of waar de klepactuator is geïntegreerd in een systeem dat is uitgerust voor zaken als activabeheer en onderhoud op afstand. Het onderdeel bevat microprocessorbesturing, wat volgens Hopkins een veel uitgebreidere functionaliteit biedt, evenals de mogelijkheid om het via veldbus aan te sluiten op procesautomatisering (parallelle interface is ook beschikbaar, net als bij de AM-besturingen).

De AC-unit biedt ook functies zoals koppelbypass, het losmaken van kleppen die stevig vastzitten, en functies om waterslag in pijpleidingen te helpen voorkomen. Hopkins situeert dit soort onderdelen binnen het Industrie 4.0-paradigma en de drie lagen van het besturingssysteem: de sensoren (“om u te vertellen wat er aan de hand is”), de procescontroller (“om het systeem te vertellen wat het zou moeten doen”) en de fysieke laag of uitvoerapparaten. Actuators passen in dit laatste niveau van het systeem.

De AC biedt verschillende diagnostische functies, waaronder een gebeurtenisrapport met tijdstempel en registratie van koppelkarakteristieken, evenals het aantal starts en looptijden van de motor. Continue monitoring van temperatuur en trillingen is een functie die eindgebruikers kan helpen hun installaties betrouwbaar te laten draaien, suggereert Hopkins, en past bij de moderne ambities van de waterindustrie voor “geen storingen” enzovoort.

Waterslag aanpakken
Veel besproken in de waterindustrie is momenteel het onderwerp lekkage, en in 1/2021 ging in Engeland en Wales ruim 22 biljoen liter drinkwater verloren via lekkende leidingen, zoals een recente AUMA-video uitlegt. In dezelfde presentatie wordt uitgelegd hoe actuatoren met variabele snelheid kunnen worden geprogrammeerd om het waternetwerk te helpen kalmeren, waardoor schade aan leidingen door plotselinge tijdelijke schommelingen wordt vermeden. Dit “waterslag”-effect ontstaat wanneer kleppen plotseling of met hoge snelheid sluiten, waardoor een hogedrukgolf ontstaat die zich door het netwerk voortplant, waardoor druk wordt uitgeoefend op kleppen, afdichtingen en mechanische componenten, terwijl soms ook het leidingwerk wordt beschadigd.

Eén oplossing is om de snelheid waarmee deze kleppen openen of sluiten op een intelligente manier te variëren, waarbij rekening wordt gehouden met het algehele effect op de drukveranderingsdynamiek in het hele netwerk. De aandrijvingen met variabele snelheid van AUMA kunnen worden geprogrammeerd en de klepbeweging (in zowel openings- als sluitingsrichting) kan in tien verschillende secties worden verdeeld, waarbij het mogelijk is om voor elk verschillende snelheden te specificeren.

Dit soort oplossing kan worden gebruikt binnen een waternetwerk dat is uitgerust voor het monitoren, analyseren en reageren op druktransiënten, waardoor de kans op schade aan bedrijfsmiddelen wordt verkleind.

Onderdelen in elkaar zetten
In de echte wereld lijken klepactuatorsystemen binnen een spectrum van verfijning en complexiteit te vallen, en het AUMA-productassortiment is gebouwd met behulp van een modulaire ontwerpfilosofie, die nuttig is afgestemd op het voldoen aan de unieke eisen van specifieke gebruikers.

Op één niveau, zegt het bedrijf, ondersteunt het modulaire productontwerp zaken als eenvoudige retrofit en reparatie, en kunnen systemen eenvoudig worden geüpgraded van bijvoorbeeld AM- naar AC-bedieningen (en blijft de achterwaartse compatibiliteit behouden). De aanpak maakt het ook eenvoudiger om de optimale combinaties van componenten binnen de actuator (zoals versnellingsbakken en koppelingen), afgestemd op de situatie, te bieden en de beste manieren om deze te koppelen. Mogelijkheden zijn dichterbij
koppeling van klep en actuator (in plaats van alleen kruiskoppelingen te gebruiken), en onderdelen zoals de versnellingsbak en motor afzonderlijk van de bedieningselementen te plaatsen – bijvoorbeeld op hoogte, in een put, of zelfs onder water. Een voorbeeld waarbij dit van pas kwam was met een toepassing voor de besturing van onderwaterwaterturbines in de waterkrachtcentrale van Sauerbrunn bij Graz, Oostenrijk, in het najaar van 2022, resulterend in een oplossing die betere controle en feedback bood tegen veel lagere kosten.

Het systeem vereiste een actuator die continu onder water kon werken, om de turbine nauwkeurig te positioneren en de watertoevoer optimaal te controleren. De enige optie was voorheen een hydraulische actuator, maar AUMA kon een elektrische actuator voorstellen die geschikt was voor onderwatergebruik (de AUMA SARV-UW), in combinatie met actuatorbedieningen gemonteerd boven de as en afzonderlijk van de actuator (en boven water). .

Verschillende omgevingen
Een modulaire oplossing kan kiezen uit onderdelen die zijn gespecificeerd voor specifieke omgevingen. Hoewel grotendeels vergelijkbare technologieën worden gebruikt in sectoren als de olie- en gassector, EfW en kernenergie – bijvoorbeeld in termen van de kleppen en actuatoren die bij ketels worden gebruikt – stellen sommige sectoren specifieke eisen. Voor olie-, aardgas- of EfW-installaties moeten onderdelen bijvoorbeeld explosiebestendig zijn (AM- en AC-producten zijn in deze vorm verkrijgbaar).

Certificering is van het allergrootste belang in de nucleaire sector, zegt Hopkins, en onderdelen onderscheiden zich door zaken als het certificeringsniveau, de herkomst van materialen en de machines of behuizing die bij het product worden gebruikt.

AUMA heeft belang bij zowel het opkomende gebied van kleine modulaire reactoren (SMR's) als ook grotere projecten zoals Hinkley Point C. Corrosiebescherming is belangrijk in sectoren als de watersector, waar apparatuur mogelijk buiten moet staan, in de aanwezigheid van zoute kustwateren. lucht. AUMA heeft hier een eigen oplossing ontwikkeld, die bijvoorbeeld standaard wordt geleverd op haar PROFOX-actuatoren, die onlangs in combinatie met vlinderkleppen worden gebruikt bij Penybont Water Treatment Works aan de kust van Midden-Wales. De corrosiebescherming voldoet aan de hoogste C5-M/C5-I-eisen van EN ISO 12944-6.

Het verlichten van de last
De modulaire ontwerpfilosofie lijkt een sleutelfiguur te zijn die ten grondslag ligt aan tal van dingen die het leven van de eindgebruiker gemakkelijker kunnen maken. Bijvoorbeeld in situaties waarin het veel zinvoller is om een ​​grotendeels geprefabriceerde oplossing naar een locatie te brengen, in plaats van alles ter plaatse te monteren. Werkzaamheden op locatie dragen ook bij aan de veiligheid, zegt Hopkins, zodat bijvoorbeeld elektrische werkzaamheden afzonderlijk en op een ander tijdstip kunnen worden uitgevoerd dan de rest van een installatie.

Er is veel flexibiliteit beschikbaar om mogelijkheden te ontdekken om de apparatuur van een eindgebruiker te verbeteren of te upgraden, suggereert hij. Een van de grootste tekortkomingen in de waterindustrie komt, naar zijn eigen analyse, voort uit het feit dat de as van een afsluiter niet goed is gesmeerd.

Hij zei dat de technici van AUMA zich op deze plek hebben geconcentreerd bij een klant van een waterbedrijf, die een automatische smeermachine leverde die niet alleen de lagers smeert, maar ook de aandrijfbasis voedt en de as smeert. Een verandering als deze, zegt Hopkins, “is eenvoudig, maar bespaart mogelijk honderdduizenden euro’s op de afsluiter” en vermindert het aantal keren dat deze moet worden onderhouden aanzienlijk.

Dit soort ‘consultatieve verkoop’ lijkt essentieel voor de manier waarop het bedrijf werkt, en is afhankelijk van technische expertise. Moederbedrijf – AUMA – ontwikkelt en bouwt al 60 jaar elektrische aandrijvingen en kleptandwielkasten. Het grote netwerk van kantoren over de hele wereld betekent dat ingenieurs in Groot-Brittannië kunnen putten uit de expertise van anderen, die mogelijk ervaring hebben met het oplossen van een bepaald type probleem.

De afgelopen jaren is er ook veel onrust geweest op het gebied van materialen, productie en toeleveringsketens, zegt Hopkins, en het navigeren door dit gebied is geholpen doordat AUMA “zeer verticaal geïntegreerd” is, met locaties als het Clevedon-kantoor van AUMA Actuators. Limited doet zijn eigen bewerking, assemblage, testen en reparatie.

De onderdelen zelf worden vervaardigd in Duitsland, waar fabrieken werken volgens een “kanban”-systeem, waardoor de vraag wordt aangetrokken in plaats van dat er voorraden worden aangehouden. Wat de capaciteit betreft, zegt Hopkins dat het bedrijf elke dag meer dan 500 elektrische actuatoren op bestelling bouwt.

[ ZIJPANEEL ]
Ventielen – de basis
Afsluiters zijn er in alle soorten en maten, en er zijn verschillende benaderingen beschikbaar om aan specifieke behoeften te voldoen, in termen van kosten, snelheid, betrouwbaarheid enzovoort. Bij sommige toepassingen moet de klep eenvoudig worden geopend of gesloten, terwijl u bij andere toepassingen de klep misschien in verschillende tussenposities wilt houden om de vloeistofstroom te regelen.

Een veel voorkomende praktijk is om de wereld van regelkleppen te verdelen in delen die zijn gebaseerd op lineaire beweging (poort-, bol- en membraankleppen) versus delen die zijn gebaseerd op roterende beweging (bijvoorbeeld kogel-, plug- en vlinderkleppen). Schuifafsluiters worden tegenwoordig het meest gebruikt, gezien hun relatieve eenvoud en lage kosten. Deze kunnen worden gebruikt om de vloeistofstroom te starten en te stoppen, maar niet om deze te smoren. Schuifafsluiters zijn niet geschikt om de stroming te smoren en kunnen onderhevig zijn aan trillingen wanneer ze in een gedeeltelijk geopende positie worden gelaten. Ze hebben ook meer kans op slijtage van zittingen, schijven en lekken, vergeleken met bijvoorbeeld klepafsluiters.
[ EINDE ZIJPANEEL ]

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://envirotecmagazine.com/2024/03/14/making-sense-of-the-flow/