Ställdon är en viktig komponent i ett brett utbud av system som används inom vatten, energi och andra industrier. Men vad exakt is ett ställdon? Nykomlingar i ämnet nöjer sig ofta med att tänka på den här komponenten som helt enkelt en omkopplare av olika slag – den del av ett ventilbaserat system som för ventilen till ett öppet eller stängt läge. Men värdet av sådana delar går allt mer utöver enkel "öppna-stäng"-funktionalitet och in i ett område där alla typer av sofistikerad kontroll blir möjlig, som Envirotec upptäcktes i samtal med AUMA Actuators UK, den brittiska grenen av AUMA Group, vilket sysselsätter över 2,800 30 personer på XNUMX platser över hela världen.

Ventiler har en viktig roll att spela i system där vätskeflödet (eller gasflödet måste kontrolleras). I applikationer där vatten strömmar genom rörledningar, till exempel, kan det vara nödvändigt att flödet stoppas, startas, bromsas eller att dess riktning ändras. I vissa system kommer ventiler att användas för att reglera trycket på olika ställen.

Vattenindustrin är en utmärkt destination för dessa komponenter, även om de förekommer i ett stort antal processteknologier och andra system, inklusive kraftgenerering, oavsett om det är från olja, gas, biomassa, energi från avfall eller kärnkraft. Ställdon spelar en viktig roll i styrningsprocessen.

Dagens elektriska ställdon kan fjärrstyras och ta emot kommandon att öppna eller stänga från industriella styrsystem som SCADA eller DCS. På liknande sätt, när ställdonet har nått ett särskilt stopp eller mellanläge, kommer det att signalera detta till styrsystemet.

Den här typen av funktionalitet är baslinjen – och kommer att räcka för många användare – men mycket mer sofistikerad kontroll är möjlig, och AUMAs erbjudande innehåller i allt högre grad olika typer av "smarta" funktioner. Det är här en utveckling av tekniken kring ventiler och ställdon är mest synlig, föreslår AUMAs brittiska VD Paul Hopkins, som erbjöd en känsla av möjligheterna som kommer i syne med ett delsystem som, sa han, "faktiskt är ett spännande stycke ingenjörskonst" .

Vad gör den?
AUMAs elektriska ställdon har en kombination av elmotor och växellåda, speciellt utvecklad för ventilautomation. Ställdon ger det vridmoment som behövs för att manövrera ventilens rörliga delar, oavsett om det är grind, fjäril, klot eller någon annan typ av ventil. Som det står på AUMA:s hemsida, adresserar företagets ställdon hela utbudet av möjligheter, från en 2-tums kulventil till många meter höga avledningsspjäll (se "Ventiler: grunderna", i slutet av artikeln, för mer om ventiler).

Vridmomentet överförs från ställdonet till ventilskaftet eller axeln via ett standardiserat mekaniskt gränssnitt. Så typen av ventil avgör valet av ställdon, med ställdon tillgängliga som "delsväng" eller "flervarvs"-anordningar.
Delsvarvsställdonen kräver endast en liten mängd rotationsrörelse (mindre än 90 grader) för att öppna eller stänga ventilen, och tenderar att användas för ventiler som arbetar på ett snabbt av/på-sätt. Flervarvsställdonen applicerar flera rotationer på ventilspindeln för att helt öppna eller stänga ventilen, och används där ventilens positionering måste kontrolleras exakt, som med ventiler för ventiler, klot eller stigande spindel.

Ibland är det viktigt att noggrant kontrollera vridmomentet som appliceras vid öppning eller stängning av en ventil, för att undvika att skada ventilen eller processen den styr, förklarade Hopkins. Ställdon tillhandahåller också gränssnittet mellan ventilen och styrsystemen (och intelligens inbäddad i det bredare systemet), och denna aspekt blir allt viktigare med trender som IIoT och Industry 4.0.

AUMA tillhandahåller baslinjenivån för styrfunktionalitet i sitt AM-sortiment av ställdonkontroller, och dessa delar sägs vara det perfekta valet där du helt enkelt vill kunna rapportera ställdonets ändläge och felsignaler (som också visas synligt av lampor på enheten). Ytterligare kontrollfunktioner är möjliga med företagets AC-utbud av kontroller, som sägs vara ett lämpligt val där du behöver dataloggning, eller självanpassande kontrollfunktioner, eller där ventilställdonet är integrerat i ett system utrustat för saker som tillgångshantering och fjärrunderhåll. Delen innehåller mikroprocessorkontroll, vilket ger mycket mer omfattande funktionalitet säger Hopkins, samt möjligheten att ansluta den till processautomation via fältbuss (parallellt gränssnitt finns också tillgängligt, som med AM-kontrollerna).

AC-enheten tillhandahåller även funktioner som vridmomentbypass, för att lossa ventiler som sitter tätt i sätet och funktioner för att undvika vattenslag i rörledningar. Hopkins placerar delar som dessa inom Industry 4.0-paradigmet och de tre skikten av kontrollsystemet: sensorerna ("för att berätta vad som händer"), processkontrollern ("för att tala om för systemet vad det ska göra") och det fysiska lagret eller utgångsenheterna. Ställdon passar in i denna sista nivå av systemet.

Olika diagnostiska funktioner tillhandahålls av AC, inklusive en tidsstämplad händelserapport och loggning av vridmomentegenskaper, såväl som antalet starter och motorns gångtider. Kontinuerlig övervakning av temperatur och vibrationer är en funktion som kan hjälpa slutanvändare att hålla sina anläggningar igång på ett tillförlitligt sätt, föreslår Hopkins, och erbjuder en passning med moderna vattenindustristrävanden för "inga avbrott" och så vidare.

Att tackla vattenhammare
Mycket diskuteras i vattenindustrin för närvarande är föremål för läckage, och mer än 1 biljon liter dricksvatten gick förlorad via läckande rör i England och Wales 2021/22, som en nyligen publicerad AUMA-video förklarar. Samma presentation förklarar hur manöverdon med variabel hastighet kan programmeras för att hjälpa till att lugna vattennätet och undvika skador på rören av plötsliga transienta överspänningar. Denna "vattenhammare"-effekt uppstår när ventiler stänger plötsligt eller i hög hastighet, vilket skapar en högtrycksvåg som fortplantar sig genom nätverket, vilket belastar ventiler, tätningar och mekaniska komponenter, samtidigt som den ibland skadar rörsystemet.

En lösning är att variera hastigheten med vilken dessa ventiler öppnar eller stänger, på ett intelligent sätt, med hänsyn tagen till den totala effekten på tryckförändringsdynamiken i hela nätverket. AUMAs varvtalsstyrda ställdon kan programmeras och ventilrörelsen (i både öppnings- och stängningsriktning) kan delas in i tio olika sektioner, där det går att ange olika hastigheter för varje.

Denna typ av lösning kan användas inom ett vattennätverk utrustat för att övervaka, analysera och agera på trycktransienter, vilket minskar sannolikheten för tillgångsskador.

Att sätta ihop delar
I den verkliga världen tycks ventilställdonssystem falla över ett spektrum av sofistikerad och komplexitet, och AUMAs produktsortiment är byggt med en modulär designfilosofi, som är användbart inriktat på att möta de unika kraven från specifika användare.

På en nivå, säger företaget, stöder den modulära produktdesignen saker som enkel eftermontering och reparation, och system kan till exempel enkelt uppgraderas från AM- till AC-kontroller (och bakåtkompatibiliteten bevaras också). Tillvägagångssättet gör det också lättare att tillhandahålla de optimala kombinationerna av komponenter i ställdonet (som växellådor och länkage), skräddarsydda för situationen och de bästa sätten att koppla dem. Möjligheterna inkluderar närmare
koppling av ventil och ställdon (snarare än att endast använda universalknutar), och ha delar som växellådan och motorn separat placerade från kontrollerna – till exempel på höjden eller nere i en grop, eller till och med under vattnet. Ett exempel på var detta kom väl till pass var med en undervattensvattenturbinstyrning vid vattenkraftverket Sauerbrunn nära Graz, Österrike, hösten 2022, vilket resulterade i en lösning som gav bättre kontroll och återkoppling till en mycket lägre kostnad.

Systemet krävde ett ställdon som kunde arbeta kontinuerligt under vattnet, för att ge exakt positionering av turbinen, för att optimalt styra vattentillförseln den fick. Det enda alternativet tidigare hade varit ett hydrauliskt manöverdon, men AUMA kunde föreslå ett elektriskt manöverdon anpassat för undervattensanvändning (AUMA SARV-UW), i kombination med manöverdonskontroller monterade ovanför axeln och separat från manöverdonet (och ovan vatten). .

Olika miljöer
En modulär lösning kan välja från delar specificerade för att klara speciella miljöer. Medan i stort sett likartade tekniker används inom sektorer som olja och gas, EfW och kärnkraft – när det gäller ventiler och manöverdon som används till exempel med pannor – ställer vissa sektorer specifika krav. Olje-, naturgas- eller EfW-anläggningar kommer att kräva att delar är explosionssäkra, till exempel (AM- och AC-produkter finns tillgängliga i denna form).

Certifiering är av yttersta vikt inom kärnkraftssektorn, sa Hopkins, och delar kännetecknas av saker som certifieringsnivån, inköp av material och maskineriet eller huset som används med produkten.

AUMA har intresse för både det framväxande området för små modulära reaktorer (SMR) och även större projekt som Hinkley Point C. Korrosionsskydd är viktigt i sektorer som vatten, där utrustning kan behöva sitta utomhus, i närvaro av saltlösning, kustnära luft. AUMA har utvecklat en egen lösning här, som levereras som standard, till exempel på dess PROFOX-ställdon, som nyligen användes tillsammans med vridspjällsventiler vid Penybont Water Treatment Works på MidWales kust. Korrosionsskyddet uppfyller de högsta C5-M/C5-I kraven enligt EN ISO 12944-6.

Lättar belastningen
Den modulära designfilosofin verkar vara en nyckel som ligger till grund för många saker som kan göra livet enklare för slutanvändaren. Till exempel i situationer där det är mycket mer meningsfullt att ta en mestadels prefabricerad lösning till en plats, snarare än att montera allt på plats. Att utföra arbete på plats hjälper också till att hålla saker och ting säkra, säger Hopkins, så att elarbeten kan utföras separat och vid en annan tidpunkt, till exempel från resten av en installation.

Mycket flexibilitet är tillgänglig för att upptäcka möjligheter att förbättra eller uppgradera en slutanvändares utrustning, föreslår han. En av de största felpunkterna i vattenindustrin, enligt hans egen analys, uppstår från att axeln i en penstockventil inte är ordentligt smord.

Han sa att AUMAs ingenjörer fokuserade på den här platsen med en vattenverkskund, och tillhandahåller en autogreaser som inte bara smörjer lagren utan också matar in i drivbasen och smörjer axeln. En förändring som denna, säger Hopkins, "är enkel, men sparar potentiellt hundratusentals pund på pennstocken" och minskar avsevärt antalet gånger som den måste servas.

Denna typ av "konsultativ försäljning" verkar vara nyckeln till företagets sätt att arbeta, och det är beroende av ingenjörsexpertis. Moderbolaget – AUMA – har utvecklat och byggt elektriska ställdon och ventilväxellådor i 60 år. Det stora nätverket av kontor runt om i världen innebär att ingenjörer i Storbritannien kan dra nytta av expertis från andra, som kan ha erfarenhet av att lösa en viss typ av problem.

De senaste åren har det också sett en hel del turbulens med material-, produktions- och leveranskedjefrågor, säger Hopkins, och navigeringen i detta territorium har hjälpts av att AUMA är "mycket vertikalt integrerad", med webbplatser som Clevedon o ice of AUMA Actuators Limited gör sin egen bearbetning, montering, test och reparation.

Delarna i sig tillverkas i Tyskland, med fabriker som arbetar i ett "kanban"-system, som drar igenom efterfrågan snarare än att hålla lager. När det gäller kapaciteten, säger Hopkins att företaget bygger mer än 500 elektriska ställdon på beställning varje dag.

[ SIDOPANEL ]
Ventiler – grunderna
Ventiler finns i alla former och storlekar, med olika tillvägagångssätt tillgängliga för att passa specifika behov, när det gäller saker som kostnad, hastighet, tillförlitlighet och så vidare. Vissa applikationer kräver att ventilen helt enkelt öppnas eller stängs, medan du i andra kanske vill hålla den i olika mellanlägen för att reglera vätskeflödet.

En vanlig praxis är att dela upp världen av styrventiler i delar baserade på linjär rörelse (port-, klot- och membranventiler), jämfört med de som är baserade på roterande rörelse (kul-, plugg- och fjärilsventiler, till exempel). Grindventiler är de vanligaste som används idag, med tanke på deras relativa enkelhet och låga kostnad. Dessa kan användas för att starta och stoppa vätskeflödet, men inte för att strypa det. Grindventiler är inte lämpliga för att strypa flödet och kan utsättas för vibrationer när de lämnas i ett delvis öppet läge. De är också mer benägna att utsättas för slitage på säten och skivorna och läcka, jämfört med till exempel klotventiler.
[ SLID PÅ SIDPANELEN ]

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://envirotecmagazine.com/2024/03/14/making-sense-of-the-flow/