Menu web

Tìm kiếm sản phẩm

Ngôn ngữ

Chia sẻ

Trang chủ / Tin tức / Tin tức trong ngành / How Proper Valve Actuator Sizing Prevents Costly Field Failures

How Proper Valve Actuator Sizing Prevents Costly Field Failures

Chi phí thực sự của việc xác định sai kích thước thiết bị truyền động

Mỗi van bị ngừng hoạt động trên dây chuyền xử lý đều có một câu chuyện đằng sau nó, và trong một số trường hợp đáng ngạc nhiên, câu chuyện đó bắt đầu vào ngày bộ truyền động được chỉ định chứ không phải ngày nó bị hỏng. Một bộ truyền động quá nhỏ so với nhiệm vụ của nó sẽ ngừng hoạt động khi có tải, làm nóng cuộn dây động cơ và dừng bảo vệ nhiệt rất lâu trước khi van đạt đến vị trí dự định. Một bộ truyền động có kích thước quá lớn sẽ gây lãng phí vốn, tăng thêm khối lượng không cần thiết cho thân van và có thể làm đứt các khớp nối hoặc làm nứt thân van khi nó ép một đĩa hoặc quả bóng bị kẹt đi qua điểm lẽ ra nó phải dừng lại. Cả hai kết quả đều có chung một nguyên nhân gốc rễ: sự không khớp giữa mô-men xoắn mà van thực sự cần và mô-men xoắn mà bộ truyền động được chế tạo để cung cấp.

Sự không phù hợp này hiếm khi được thông báo ngay lập tức. Thay vào đó, nó xuất hiện nhiều tháng sau đó dưới dạng các chuyến đi phiền toái, thời gian hành trình chậm hoặc lỗi phản hồi vị trí không liên tục mà các nhóm bảo trì theo đuổi mà không bao giờ xem lại tính toán kích thước ban đầu. Hiểu cách đọc các triệu chứng đó cũng như cách định cỡ hoặc thay đổi kích thước chính xác của bộ truyền động là một trong những kỹ năng đòn bẩy cao nhất mà một kỹ sư có độ tin cậy có thể phát triển.

Nhận biết sớm các dấu hiệu hư hỏng của thiết bị truyền động

Các triệu chứng cơ cấu chấp hành kém có xu hướng tiến triển theo trình tự có thể dự đoán được. Việc bắt chúng ở giai đoạn sớm nhất sẽ rẻ hơn nhiều so với việc thay thế một thiết bị bị tịch thu trong thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.

Triệu chứng quan sát được Giai đoạn có thể xảy ra Nguyên nhân cơ bản chung
Độ trễ nhẹ trước khi đột quỵ bắt đầu Sớm Biên độ mô-men xoắn cận biên, bôi trơn lão hóa
Thời gian toàn bộ hành trình chậm hơn so với đường cơ sở Sớm to Mid Suy thoái một phần cuộn dây động cơ, sụt áp nguồn
Chuyến đi quá tải nhiệt lặp đi lặp lại Giữa Thiết bị truyền động có kích thước nhỏ cho chu kỳ làm việc
Vị trí phản hồi trôi dạt hoặc jitter Giữa Chiết áp bị mòn, khớp nối lỏng, lỗi hộp điều khiển
Thiết bị truyền động dừng giữa hành trình Muộn Mô-men xoắn không đủ, kẹt chân van
Mất hoàn toàn phản hồi Quan trọng Động cơ bị cháy, hỏng bộ truyền bánh răng, lỗi hệ thống dây điện

Một nhóm ghi lại thời gian hành trình và biên độ mô-men xoắn khi chạy thử sẽ có đường cơ sở để so sánh. Nếu không có đường cơ sở đó, ba giai đoạn đầu tiên trong bảng trên thường bị bỏ sót và bộ truyền động chỉ được chú ý khi nó đạt đến giai đoạn quan trọng.

Kích thước bộ truyền động van: Điều gì thực sự quyết định sự phù hợp

đúng kích thước thiết bị truyền động van không phải là một tra cứu số duy nhất. Đó là kết quả của việc đánh giá nhiều biến số độc lập cùng nhau, bởi vì một thiết kế có vẻ phù hợp trên một trục vẫn có thể thất bại trên một trục khác.

  • Mô-men xoắn để mở của van thường cao hơn mô-men xoắn đang chạy vì nó phải vượt qua ma sát tĩnh và lực nén của đệm kín.
  • Chu kỳ làm việc và số lượng hoạt động dự kiến ​​mỗi giờ, vì các bộ truyền động vận hành bằng động cơ được đánh giá cho hoạt động không liên tục thay vì hoạt động liên tục.
  • Phạm vi nhiệt độ môi trường xung quanh tại vị trí lắp đặt, ảnh hưởng đến cả độ suy giảm động cơ và độ nhớt của chất bôi trơn.
  • Áp suất đường và áp suất chênh lệch qua van tại thời điểm kích hoạt, không chỉ ở trạng thái ổn định.
  • Tốc độ hành trình cần thiết, vì hành trình nhanh hơn đòi hỏi mô-men xoắn tức thời lớn hơn tương ứng.
  • Các quy ước về giới hạn an toàn được sử dụng trong cơ sở, thường là phần trăm đệm trên mô-men xoắn chạy được tính toán.

Việc bỏ qua bất kỳ yếu tố nào trong số những yếu tố này là nguyên nhân gốc rễ thường gặp nhất gây ra lỗi bộ truyền động sớm và đó là lý do tại sao hai bộ truyền động có xếp hạng mô-men xoắn trên bảng tên giống hệt nhau có thể hoạt động rất khác nhau khi được lắp đặt trên các van khác nhau.

So sánh nhu cầu mô-men xoắn giữa các loại van phổ biến

Hình dạng van khác nhau đặt ra nhu cầu mô-men xoắn rất khác nhau trên bộ truyền động của chúng. Biểu đồ bên dưới minh họa phạm vi nhu cầu mô-men xoắn tương đối điển hình được báo cáo trên các dòng van thông thường, đây là bối cảnh hữu ích trước khi tham khảo máy tính mô-men xoắn của bộ truyền động cho một ứng dụng cụ thể.

Nhu cầu mô-men xoắn tương đối theo loại van Van bi Trung bình Van bướm Trung bình thấp Van cổng Cao Van cắm Rất cao Van cầu Trung-Cao

Van cắm và van cổng luôn yêu cầu mô-men xoắn phá vỡ cao hơn vì bề mặt bịt kín của chúng vẫn tiếp xúc trong phần lớn hành trình, trong khi van bướm thường yêu cầu ít hơn do đĩa nhấc ra khỏi ghế sớm trong hành trình. Xử lý mọi họ van với tỷ lệ phần trăm lợi nhuận như nhau là một lối tắt phổ biến dẫn trực tiếp đến các lựa chọn có kích thước nhỏ hơn đối với các danh mục có nhu cầu cao hơn.

Tần số lỗi thay đổi như thế nào trong suốt thời gian sử dụng của thiết bị truyền động

Các sự cố lỗi được báo cáo trong khoảng thời gian dịch vụ mười năm Năm 1 Năm 3 Năm 5 Năm 7 Năm 9 Năm 10

Tỷ lệ sự cố được báo cáo khá ổn định trong những năm đầu sử dụng dịch vụ và sau đó tăng mạnh từ khoảng năm thứ sáu trở đi. Điểm uốn đó thường trùng với thời điểm thế hệ phớt, chổi hoặc miếng đệm đầu tiên đạt đến hết tuổi thọ thiết kế của chúng. Các cơ sở lên lịch kiểm tra giữa vòng đời gần năm thứ năm, thay vì chờ đợi sự cố xảy ra, hãy liên tục làm phẳng đường cong này vì các bộ phận bị mòn được thay thế trước khi chúng gây ra tình trạng ngừng hoạt động.

Nguyên nhân thực sự gây ra lỗi thiết bị truyền động được báo cáo

Phân phối nguyên nhân lỗi được báo cáo Giảm kích thước 28% Ăn mòn 21% Điện 16% Niêm phong mặc 13% Căn chỉnh sai. 12% Mất tín hiệu 10%

Kích thước nhỏ hơn vẫn là nguyên nhân lớn nhất được báo cáo dẫn đến hỏng bộ truyền động, trước sự ăn mòn và lỗi điện kết hợp trong nhiều cuộc khảo sát thực địa. Điều này rất quan trọng vì kích thước dưới mức là một nguyên nhân trên biểu đồ này hoàn toàn có thể ngăn ngừa được ở giai đoạn thông số kỹ thuật, trước khi thiết bị được lắp đặt.

Sự cân nhắc giữa thiết kế bộ truyền động theo loại ổ đĩa

Các lựa chọn thiết kế bộ truyền động giữa các loại truyền động khí nén, điện và thủy lực liên quan đến sự đánh đổi thực sự chứ không phải là một câu trả lời tốt nhất. Bảng so sánh radar dưới đây tóm tắt cách hoạt động của từng loại trên năm thuộc tính thực tế.

So sánh thuộc tính loại ổ đĩa Tốc độ phản hồi đầu ra mô-men xoắn Dễ dàng bảo trì Env. Kháng chiến Hiệu quả chi phí
Thiết bị truyền động điện Thiết bị truyền động khí nén

Các thiết bị điện thường dẫn đến việc định vị chính xác và dễ dàng bảo trì lâu dài vì chúng tránh được cơ sở hạ tầng khí nén mà hệ thống khí nén phụ thuộc vào. Các thiết bị khí nén có xu hướng dẫn đầu về tốc độ phản hồi thô và vẫn hấp dẫn ở những khu vực đã có sẵn khí nén với chi phí cận biên thấp. Các bộ phận thủy lực, không được biểu thị rõ ràng ở đây, thường nằm trên trục đầu ra mô-men xoắn nhưng có chi phí bảo trì chất lỏng cao hơn. Lựa chọn đúng phụ thuộc vào hai hoặc ba thuộc tính nào quan trọng nhất đối với ứng dụng cụ thể thay vì loại nào đạt điểm tổng thể cao nhất.

Quy trình khắc phục sự cố tự động hóa van thực tế

Khi bộ truyền động van điều khiển bắt đầu hoạt động kém, hoạt động theo một trình tự cố định sẽ ngăn chặn lãng phí thời gian theo đuổi hệ thống con sai. Quy trình làm việc bên dưới phản ánh thứ tự mà hầu hết các kỹ thuật viên hiện trường sử dụng khi xử lý sự cố tự động hóa van.

Triệu chứng quan sát được Kiểm tra nguồn điện/nguồn khí Xác minh xếp hạng mô-men xoắn so với yêu cầu của van Kiểm tra hệ thống dây điện và tín hiệu của hộp điều khiển Thành phần sửa chữa Thay thế thiết bị truyền động

Việc kiểm tra hệ thống dây điện và tín hiệu đáng được chú ý đặc biệt vì bộ truyền động khỏe mạnh được kết nối với hộp điều khiển bị lỗi có thể hiển thị các triệu chứng giống với lỗi động cơ bên trong. Việc xác nhận tính toàn vẹn của tín hiệu sạch ở giai đoạn đó, trước khi lên án chính bộ truyền động, sẽ tránh được việc thay thế một bộ phận không bao giờ thực sự bị hỏng một cách không cần thiết.

Tại sao Hộp điều khiển xứng đáng được chú ý như nhau đối với Thiết bị truyền động

Coal Mine Control Box used for actuator signal and protection wiring

Trong các môi trường khắc nghiệt như địa điểm khai thác dưới lòng đất, vỏ bọc chứa hệ thống dây điện của bộ truyền động cũng quan trọng đối với hoạt động đáng tin cậy như chính bộ truyền động. Được đánh giá đúng Hộp điều khiển mỏ than bảo vệ các kết nối đầu cuối, rơle quá tải và dây phản hồi vị trí khỏi bụi, hơi ẩm và tác động cơ học, đây là ba trong số những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lỗi tín hiệu ngắt quãng được mô tả trước đó trong quy trình khắc phục sự cố.

Các nhóm coi hộp điều khiển là giải pháp thay thế thường thấy mình phải thay thế bộ truyền động liên tục do sự cố thực sự nằm ở khối thiết bị đầu cuối bị ăn mòn hoặc miếng đệm bị hỏng trên chính vỏ bọc. Kiểm tra tính toàn vẹn của vỏ trong mỗi lần kiểm tra bộ truyền động theo lịch trình sẽ thu hẹp khoảng cách đó.

Quyết định giữa việc sửa chữa và thay thế thiết bị truyền động công nghiệp

Sửa chữa thiết bị truyền động công nghiệp thường là con đường tiết kiệm hơn nhưng chỉ trong một số điều kiện nhất định. Sự so sánh dưới đây nêu ra những yếu tố đáng cân nhắc trước khi thực hiện một trong hai cách.

Ưu tiên sửa chữa khi: lỗi được tách biệt với một bộ phận có thể thay thế được, chẳng hạn như công tắc giới hạn, vòng đệm hoặc khối đầu cuối, bộ truyền động bánh răng không có biểu hiện hao mòn rõ ràng và thiết bị mới sử dụng được chưa đến khoảng 2/3 quãng đường trong thời gian sử dụng định mức của nó.

Ưu tiên thay thế khi: cuộn dây động cơ bị hỏng, vỏ có biểu hiện ăn mòn làm ảnh hưởng đến định mức xâm nhập, công suất mô-men xoắn đầu ra giảm xuống dưới giới hạn mà van yêu cầu hoặc việc sửa chữa nhiều lần đã được thực hiện trên cùng một thiết bị trong một thời gian ngắn.

Bản thân mô hình sửa chữa lặp lại trên cùng một thiết bị truyền động đã là một tín hiệu chẩn đoán. Điều đó thường có nghĩa là kích thước ban đầu là không đáng kể và mỗi lần sửa chữa chỉ mất thêm vài tháng nữa trước khi tình trạng lỗi tương tự quay trở lại.

Xây dựng kỷ luật kỹ thuật thiết bị truyền động vào các hoạt động đang diễn ra

  1. Ghi lại thời gian hành trình cơ bản, biên độ mô-men xoắn và các điều kiện môi trường xung quanh cho mỗi bộ truyền động khi vận hành.
  2. Đánh giá lại kích thước bất cứ khi nào van kết nối được tân trang, lót lại hoặc thay thế, vì ma sát của mặt ngồi có thể thay đổi.
  3. Lên kế hoạch kiểm tra giữa vòng đời trước khi đường cong hư hỏng thường uốn cong, thay vì chờ đợi một chuyến đi.
  4. Coi việc kiểm tra vỏ điều khiển như một phần của phiếu bảo trì giống như kiểm tra bộ truyền động.
  5. Ghi lại mọi sửa chữa đối với thiết bị cụ thể để sớm nhìn thấy các kiểu lỗi lặp lại.

Không có bước nào trong số này yêu cầu các công cụ chuyên dụng. Điều họ yêu cầu là tính nhất quán và các cơ sở duy trì nguyên tắc này liên tục báo cáo ít lần ngừng hoạt động ngoài ý muốn liên quan đến bộ truyền động hơn so với những cơ sở chỉ can thiệp theo phản ứng.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Lý do phổ biến nhất khiến bộ truyền động bị chết máy giữa hành trình là gì?

Mô-men xoắn không đủ so với yêu cầu mô-men xoắn hoạt động và ngắt thực tế của van là nguyên nhân được báo cáo thường xuyên nhất, thường là do kích thước ban đầu không tính đến các điều kiện áp suất chênh lệch đầy đủ.

Câu hỏi 2: Biên độ mô-men xoắn của bộ truyền động nên được kiểm tra lại bao lâu một lần?

Việc xác minh lại khi vận hành, cũng là ở điểm giữa của tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​và sau khi xây dựng lại bất kỳ bộ phận bên trong van nào là cơ sở hợp lý cho hầu hết các ứng dụng công nghiệp.

Câu hỏi 3: Lỗi hộp điều khiển có thể bị nhầm lẫn với lỗi bộ truyền động không?

Đúng. Các thiết bị đầu cuối bị ăn mòn hoặc hơi ẩm xâm nhập vào vỏ có thể tạo ra hiện tượng mất tín hiệu không liên tục trông giống như lỗi bộ truyền động bên trong, đó là lý do tại sao việc kiểm tra hệ thống dây điện và vỏ phải đi trước bất kỳ quyết định thay thế bộ truyền động nào.

Câu hỏi 4: Bộ truyền động lớn hơn có luôn là lựa chọn an toàn hơn so với kích thước theo yêu cầu đã tính toán không?

Không. Kích thước quá lớn sẽ gây thêm áp lực không cần thiết cho thân và khớp nối van, đồng thời có thể ép đĩa hoặc bệ bị kẹt vượt qua điểm dừng dự định, điều này có nguy cơ gây hư hỏng cơ học hơn là ngăn ngừa được.

Câu hỏi 5: Dấu hiệu cảnh báo đáng tin cậy sớm nhất về sự xuống cấp của bộ truyền động là gì?

Sự gia tăng có thể đo lường được trong thời gian toàn hành trình so với đường cơ sở vận hành được ghi lại thường là chỉ báo đáng tin cậy sớm nhất, xuất hiện rõ ràng trước khi các chuyến đi do nhiệt hoặc tình trạng ngừng hoạt động bắt đầu.

Bài trước How to Choose Pneumatic Actuators for Harsh Industrial Environments?

Sản phẩm liên quan

Thể loại
Bài viết gần đây
Liên hệ với US
Liên hệ với chúng tôi
Định hình tương lai của sản phẩm với chúng tôi!