فشار هوا بر زمان پاسخ به شیر چگونه تأثیر می گذارد؟
پیام بگذارید
در سیستم های کنترل اتوماسیون صنعتی مدرن ، دریچه های فعال شده هوا به هوای فشرده شده به عنوان منبع تغذیه برای کنترل باز و بسته شدن شیر متکی هستند و از این طریق جریان ، فشار یا سطح رسانه ای مانند گاز ، مایع یا بخار را تنظیم می کنند. یکی از پارامترهای کلیدی عملکرد "زمان پاسخ" است ، این زمانی است که از سیگنال کنترل (معمولاً یک دریچه solenoid برای تغییر مسیر هوا) به دریچه تکمیل می شود و کل سکته مغزی را انجام می دهد. هرچه پاسخ سریعتر باشد ، تنظیم سیستم به موقع تر خواهد بود ، که برای بهبود راندمان تولید و اطمینان از ایمنی تولید از اهمیت بالایی برخوردار است. از جمله عوامل زیادی که بر زمان پاسخ تأثیر می گذارد ، فشار هوا منبع هوای رانندگی یکی از مهمترین عوامل است. در این مقاله تأثیر فشار هوا بر عملکرد پاسخ دریچه های پنوماتیک تجزیه و تحلیل خواهد شد تا به کاربران کمک کند تا فشار هوا را به درستی تنظیم کنند.
اصل کار دریچه های فعال هوا
برای درک چگونگی تأثیر فشار هوا بر زمان پاسخ ، ابتدا باید اصول اولیه نحوه عملکرد یک شیر فعال پنوماتیک را درک کنید. یک شیر فعال هوایی معمولی عمدتاً از دو بخش تشکیل شده است: محرک پنوماتیک (محرک) و بدنه دریچه (بدنه دریچه). محرک های پنوماتیک مؤلفه هایی هستند که هوای فشرده شده را دریافت می کنند و انرژی فشار هوا را به حرکت مکانیکی (حرکت خطی یا چرخشی) تبدیل می کنند. انواع متداول شامل نوع پیستون و نوع دیافراگم است.
با استفاده از رایج ترین محرک پیستون بهاری تک عمل به عنوان نمونه ، هنگامی که هوای فشرده شده از طریق رابط کنترل وارد قسمت سیلندر محرک می شود ، فشار هوا بر روی پیستون عمل می کند تا رانش شود. این رانش باید بر نیروی پیش بارش بهار داخلی ، اصطکاک حرکت ساقه دریچه و نیروی واکنش احتمالی ایجاد شده توسط فشار رسانه در داخل شیر غلبه کند. هنگامی که نیروی رانش به اندازه کافی بزرگ باشد ، پیستون شروع به حرکت می کند ، و ساقه دریچه را برای حرکت از طریق قطعه اتصال سوق می دهد و از این طریق هسته شیر را سوق می دهد تا از موقعیت فعلی به موقعیت هدف حرکت کند.
محرک دو طرفه بهار برگشتی ندارد و اقدامات باز و بسته شدن آن نیاز به هوای فشرده شده برای تکمیل درگاه های هوایی مختلف دارد. در طی کل فرآیند ، سرعت ورود و خروج هوا و همچنین امکان غلبه بر مقاومتهای مختلف ، به طور مشترک سرعت سوئیچینگ شیر را تعیین می کند.
میزان فشار هوا به طور مستقیم میزان نیروی محرکه اعمال شده بر روی پیستون محرک یا دیافراگم را تعیین می کند. طبق اصل فیزیک (نیروی {0}} فشار × منطقه) ، هنگامی که منطقه مؤثر محرک (پیستون یا ناحیه غشایی) ثابت باشد ، فشار هوا بیشتر است ، نیروی محرکه بیشتر می شود.
در مراحل اولیه باز یا بسته شدن شیر ، اصطکاک استاتیک و پیش بار اولیه بهار (برای محرک های تک عمل) باید برطرف شود. نیروی فعال سازی بالاتر به این معنی است که این مقاومتهای فعال سازی می توانند با سرعت بیشتری غلبه کنند و به دریچه اجازه می دهد تا زودتر حرکت را آغاز کند و مرحله "تاخیر" پاسخ را کوتاه می کند.
فشار هوا و سرعت جریان هوا
علاوه بر تأمین مستقیم نیروی محرک ، فشار هوا نیز به طور قابل توجهی بر "سرعت جریان" گاز رانندگی تأثیر می گذارد ، که حجم ورود هوا یا خروج از سیلندر محرک در واحد زمان است. هنگامی که یک دریچه کنترل (مانند دریچه solenoid) باز می شود ، اجازه می دهد هوای فشرده شده به داخل محرک جریان یابد ، بین فشار در خط تأمین هوا و فشار اولیه در سیلندر محرک (معمولاً نزدیک به فشار جوی) اختلاف فشار وجود دارد. این اختلاف فشار همان چیزی است که جریان هوا را هدایت می کند.
طبق اصل دینامیک سیال ، تحت شرایط خاصی مانند خطوط لوله ، اتصالات و قطر دریچه کنترل ، هرچه فشار هوا بیشتر باشد ، اختلاف فشار اولیه بیشتر می شود و سرعت اولیه و سرعت جریان هوا در محرک بیشتر می شود. این بدان معنی است که سیلندر محرک را می توان سریعتر با هوای فشرده پر کرد و پیستون یا دیافراگم می تواند سریعتر به موقعیت دلخواه منتقل شود. بنابراین ، فشار هوای بالاتر نه تنها نیروی محرکه را افزایش می دهد ، بلکه باعث افزایش تورم و فرآیند اگزوز محرک می شود ، که به طور قابل توجهی زمان پاسخ شیر را کوتاه می کند.
اگر فشار هوای تأمین شده به شیر فعال هوا پایین تر از حد لازم برای عملکرد عادی باشد (معمولاً حداقل فشار عملیاتی که توسط سازنده مشخص می شود) ، یک سری اثرات منفی رخ خواهد داد. مستقیم ترین تجلی این است که زمان پاسخ شیر به طور قابل توجهی تمدید می شود. با توجه به نیروی محرکه کافی ، دریچه ممکن است در غلبه بر مقاومت در برابر شروع سریع مشکل داشته باشد و در نتیجه شروع تأخیر انجام شود. در حین حرکت ، شتاب کاهش می یابد و سرعت کلی عمل کندتر می شود. در موارد جدی تر ، اگر فشار هوا به حدی کم باشد که نیروی محرکه تولید شده به سختی برابر یا کمتر از مجموع مقاومتهای مختلف باشد (از جمله نیروی بهاری ، اصطکاک ، نیروی واکنش متوسط و غیره) ، شیر ممکن است حرکت در وسط راه را متوقف کند و نمی تواند کاملاً باز یا کاملاً بسته شود.
در حالی که افزایش فشار هوا به طور کلی منجر به زمان پاسخ سریعتر می شود ، این بدان معنی نیست که فشار بیشتر هوا بهتر است. همچنین هنگامی که فشار تأمین هوا بسیار بالاتر از حد طراحی محرک یا دریچه باشد ، می تواند مشکلات ایجاد شود. اول از همه ، از دیدگاه ایمنی ، فشار بیش از حد ممکن است باعث شود که اجزای داخلی محرک (مانند پیستون ، سیلندر ، مهر و موم) استرس را فراتر از محدوده طراحی قرار دهند و خطر پارگی یا تغییر شکل را افزایش دهند. در عین حال ، نیروی محرکه عظیم ممکن است باعث شود که دریچه به شدت به صندلی دریچه برخورد کند یا در انتهای سکته مغزی توقف داشته باشد و باعث شوک و لرزش شدید شود. این "اثر تأثیر" نه تنها باعث ایجاد سر و صدا می شود ، بلکه باعث تسریع در سایش هسته دریچه ، صندلی سوپاپ و ساختار بافر داخلی محرک می شود و عمر سرویس دریچه و محرک را کوتاه می کند.
دوم ، در حالی که فشار بالاتر از لحاظ نظری سرعت بیشتری را فراهم می کند ، اثر همیشه خطی نیست. هنگامی که فشار به یک سطح معینی افزایش می یابد ، کوتاه شدن زمان پاسخ ممکن است دیگر آشکار نباشد ، زیرا تنگنا در این زمان ممکن است به عوامل دیگر تغییر کند ، مانند ظرفیت جریان دریچه سولنوئید کنترل (مقدار CV) ، قطر داخلی خط لوله اتصال ، و غیره.
