Rozwój technologii związanej z zaworami elektromagnetycznymi zwiększył zakres ich zastosowań. Zostały znacząco obniżone koszty wytwarzania, jak również poprawiła się jakość ich wykonania. By wybrać odpowiedni zawór, użytkownicy powinni posiadać podstawową wiedzę z zakresu charakterystyki, przeznaczenia, problemów i rozwiązań, z jakimi mogą się spotkać podczas użytkowania poszczególnych zaworów elektromagnetycznych.
Zawory są zaprojektowane do pracy z nominalnym napięciem (+/– 10%). Nadmierne lub niedostateczne napięcie może spowodować uszkodzenie zaworu lub przyczynić się do niskiej wydajności produktu. Na rysunku przedstawiony jest zawór elektromagnetyczny niskonapięciowy ASCO
Zawór elektromagnetyczny jest urządzeniem elektromechanicznym, które pod wpływem napięcia otwiera lub zamyka otwory zaworu. Jest zaprojektowany do kontrolowania przepływu powietrza, wody, olejów, gazu, pary – praktycznie każdego rodzaju płynu lub substancji gazowej.
Wybór zaworów rozpoczynamy od rozważenia, który typ będzie najbardziej odpowiedni do konkretnego zastosowania i potrzeb.
Zawór bezpośrednio oddziaływujący (direct-acting) otwiera lub zamyka otwory poprzez bezpośrednie działanie rdzenia magnetycznego;
Zawór impulsowy, przeznaczony do większych linii lub wyższych ciśnień, dodatkowo wykorzystuje ciśnienie w układzie do otwierania otworów przy zachowaniu małych rozmiarów cewki cylindrycznej.
Zawory normalnie zamknięte zostają otwarte podczas przepływu prądu i zamknięte, gdy prąd nie płynie. Zawory normalnie otwarte działają na tej samej zasadzie, tylko
Zawory elektromagnetyczne dwudrożne mają jeden wlot i jeden wylot (do podłączeń rurowych) i są dostępne jako normalnie otwarte i zamknięte. Trójdrożne zawory mają trzy połączenia i dwa otwory – są dostępne jako normalnie otwarte, zamknięte i uniwersalne (mogą być stosowane jako normalnie otwarte i zamknięte). Podstawowe zastosowanie to: naprzemienne dostarczanie i usuwanie ciśnienia z zaworów sterujących, siłowników jednostronnego działania lub rozruszników.
Zawory czterodrożne mają cztery lub pięć połączeń rurowych (jedno do ciśnienia, dwa do siłownika, jeden lub dwa do wylotu), które umożliwiają im odpowiednią współpracę z dwustronnymi siłownikami lub rozrusznika
Podstawowe zastosowania i zagadnienia związane z zaworami elektromagnetycznymi
Zawór elektromagnetyczny jest jednym z najbardziej wydajnych środków automatycznego sterowania przepływem wielu płynów i gazów. Jest tani i prosty w instalacji. Dla porównania, wiele instalacji zaworów kulowych wymaga nie tylko zmontowania zaworu, ale również urządzenia rozruchowego i zaworu elektromagnetycznego, co zwiększa wydatki na ten cel.
Użytkownicy przy wyborze zaworu muszą wziąć pod uwagę takie podstawowe czynniki, jak: typ zaworu, elektryczne sterowanie, medium, rozmiar zaworów, ciśnienie w układzie, warunki otoczenia, temperaturę roboczą, wymagane napięcie i dodatkowe opcje, np. specjalną obudowę cewki cylindrycznej.
Jednym z głównych zagadnień jest nadmierne ciśnienie. Jeżeli dany zawór wytrzymuje wyższe ciśnienie (opisane w danych technicznych), to wcale nie oznacza, że jest lepszy od pozostałych. W rzeczywistości należy wybierać zawór, którego specyfikacje jak najbardziej odpowiadają wymaganiom związanym z konkretnymi warunkami i zastosowaniem.
Zawory dwudrożne nie są dwukierunkowe. Zawory dwudrożne są przeznaczone do przesyłu tylko w jednym kierunku. Należy montować je tak, aby przepływ odbywał się w jednym kierunku zgodnym z zaleceniem producenta. W przeciwnym razie zawór nie będzie działał lub jego działanie będzie zawodne.
Zanieczyszczone media. Są one jednym z głównych problemów związanych z zaworami elektromagnetycznymi. Większość zaworów jest zaprojektowana do stosowania z czystymi mediami. Zaleca się przeprowadzenie konsultacji z producentem w razie jakichkolwiek wątpliwości. Zaleca się również instalowanie zaworów z cewkami pionowo, tak aby zapobiegać gromadzeniu się obcej materii w pobliżu rdzenia magnetycznego. Jeżeli występuje duże prawdopodobieństwo wystąpienia zanieczyszczenia, należy zainstalować dodatkowo filtr lub sito przed wlotem do zaworu elektromagnetycznego i często dokonywać rutynowych przeglądów, bazując na podstawie zastosowania zaworu i historii przeprowadzanych przeglądów.
Brak odpowiedniego napięcia/przepięcie. Zawory elektromagnetyczne są przeznaczone do pracy z nominalnym napięciem (+/− 10%). Jeżeli zasilanie jest niewystarczające, brak odpowiedniego napięcia może doprowadzić do błędnego zamykania i otwierania zaworu, nadmiernego hałasu, drgania i skrócić okres użytkowania zaworu. Aby sprawdzić, czy napięcie jest odpowiednie, należy zasilić energią cewkę i słuchać, czy podczas kontaktu cewki z czopem usłyszymy trzask. Przepięcie może doprowadzić do przegrzania, przedwczesnego uszkodzenia cewki i skrócenia cyklu życia produktu.
Niewłaściwa pojemność. Powiększanie zaworu przyczynia się do powstania niepotrzebnych dodatkowych wydatków. Powiększanie i zmniejszanie może doprowadzić do obniżenia wydajności zaworu (poniżej przyjętych norm). Takie czynniki jak wielkość otworów i konfiguracja zaworu tworzą współczynnik przepływu lub Cv. Zaleca się obliczenie Cv wymaganego do konkretnego zastosowania lub konsultacje z producentem zaworów.
Niewłaściwa wymiana zaworów w wyposażeniu OEM. Wiele zaworów w produktach OEM jest projektowanych do konkretnego zastosowania i rodzaju medium. Nieodpowiednia wymiana zaworu może doprowadzić do skrócenia jego cyklu życia, uszkodzenia wyposażenia lub nawet obrażeń pracowników. Należy zawsze konsultować instrukcje użytkowania produktów OEM lub utrzymywać wsparcie techniczne producenta zaworów.
Spadek ciśnienia. Obecnie wiele zaworów elektromagnetycznych jest przystosowanych do określonego ciśnienia, a dokładnie różnicy pomiędzy ciśnieniami na wlocie i wylocie (lub pomiędzy wlotem i wydechem przy trójdrożnym lub czterodrożnym zaworze). Gdy ciśnienie spadnie poniżej przyjętej minimalnej różnicy ciśnień, zawór może pracować nierówno lub jego uruchomienie może być niemożliwe.
Podczas wyboru zaworu należy zawsze upewnić się, czy może on pracować przy minimalnej i maksymalnej różnicy ciśnień, jakie będą wykorzystywane w konkretnym przypadku. Należy również zwrócić uwagę na ograniczenia systemu, takie jak zawory dławiące i regulatory, które mogą obniżyć ciśnienie poniżej wartości krytycznej różnic.
Zły dobór elektryki. Należy rozważyć, kiedy konkretne zastosowanie wymaga specyficznych opcji elektrycznych. Standardowe zawory elektromagnetyczne wymagają jedynie elektryczności niezbędnej do włączania i wyłączania. Ręcznie nastawiane modele można dodatkowo przestawiać na pracę awaryjną. Bardzo bezpieczne zawory wykorzystują ekstremalnie niskie napięcie, aby uniknąć powstania iskry np. w warunkach podatnych na wybuch.
Niewłaściwe materiały konstrukcyjne. Należy upewnić się, czy wybrany zawór jest zbudowany z materiałów właściwych dla danej aplikacji, zwłaszcza przy transporcie pary, gorącej wody, wody pitnej, środków korozyjnych lub płynów kriogennych. Dla przykładu, nie należy stosować zaworu powietrznego do kontroli przepływu paliwa – należy w tym przypadku zastosować zawór zapłonowy.
Zawory specjalne, przeznaczone do niestandardowych zastosowań, są dostępne w wersji ze stali nierdzewnej lub plastiku. Części składowe zaworu również mogą być dostosowane do konkretnych wymogów: guma nitrylowa, neopren (odporny na oleje), etylen, propylen, FKM lub PTFE.
Wpływ atmosfery. Zawory elektromagnetyczne, przeznaczone do stosowania w niebezpiecznych lub wybuchowych warunkach, mają szczególne cechy zapobiegające powstaniu iskry lub zbyt wysokich temperatur cewki. Do tego celu służą specjalne obudowy cewki, bezpieczniki cieplne, niskonapięciowe cewki lub zawory powietrzne zamiast cewek.
Rodzaje dopuszczalnego napięcia. Zawory elektromagnetyczne dostępne są właściwie do każdego rodzaju napięcia zmiennego i stałego. Należy tylko upewnić się, czy wybrany zawór jest przeznaczony do stosowania z prądem zmiennym czy stałym. Podmiana cewki nie umożliwia podłączenia zaworu o napięciu zmiennym do napięcia stałego.
Nowe zastosowanie i rozwój
Zawory elektromagnetyczne są jednymi z najbardziej rozpowszechnionych urządzeń w przemyśle − z każdym dniem odkrywane są nowe zastosowania.
Specjalnych zaworów impulsowych, które zasilane są bateriami słonecznymi, używa się na platformach wiertniczych. Inne modele umożliwiają szynową komunikację poprzez DeviceNet, Profibus, dla pełnej kontroli sieci.
Jednym z najnowszych projektów otwierających nową kategorię jest zawór o napięciu szeregowym. Dostarcza on bardzo niskiego napięcia (2 W) i zawiera układ scalony. Umożliwia to pracę zaworu na prądzie stałym przy ciśnieniu, którego poziom był osiągany jedynie przez zawory tradycyjne, zasilane prądem zmiennym.
Kolejnym długodystansowym projektem jest coraz bardziej popularny zawór dostarczający bardzo wysokie wartości przepływu i odporny na zanieczyszczenia, korozję, szlam, parę lub inne media. Te pomocnicze zawory impulsowe z tłokami kątowymi są wykorzystywane tam, gdzie praca tradycyjnych zaworów elektromagnetycznych nie jest możliwa ze względu na rodzaj medium. Jest sporo miejsc, w których warunki zastosowania zaworów są tak rygorystyczne. Przykładowo obszar zastosowań rozciąga się od zwykłej pralni do instalacji przemysłowych.
UR
Artykuł pod redakcją Michała Piłata
Autor:
Artykuł pod redakcją Michała Piłata
