In che modo la fluttuazione della tensione influisce sulle prestazioni delle valvole elettriche?
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Le valvole elettriche convertono l'energia elettrica in energia meccanica per guidare il movimento del nucleo della valvola per regolare o tagliare il fluido. Questo processo di conversione dell'energia dipende fortemente da una tensione di alimentazione stabile e all'interno delle specifiche. Tuttavia, in ambienti industriali reali, la tensione di alimentazione non è sempre costante. Fattori come le fluttuazioni del carico della rete elettrica, le perdite di linea e l'inizio e la fermata di grandi apparecchiature possono causare cambiamenti nella tensione di alimentazione. Questa fluttuazione della tensione, al di sopra o al di sotto del valore nominale, avrà un impatto significativo sulle prestazioni della valvola elettrica. Comprendere questi effetti e adottare misure corrispondenti sono i prerequisiti necessari per garantire il funzionamento stabile a lungo termine delle valvole elettriche.
Quando la valvola elettrica incontra una tensione di alimentazione inferiore al limite inferiore del suo intervallo nominale, l'impatto più diretto è che l'uscita di coppia da parte del motore di azionamento diminuirà in modo significativo. La coppia di uscita di un motore è generalmente proporzionale al quadrato della tensione, quindi una piccola riduzione della tensione può comportare una grande riduzione della coppia. Questa attenuazione della coppia significa che la capacità del motore di superare la resistenza operativa della valvola (compresa la pressione media, l'attrito di imballaggio, la forza di tenuta della sede della valvola, ecc.) È notevolmente indebolita.
Le manifestazioni specifiche includono: l'apertura della valvola o il processo di chiusura è anormalmente lento e non può raggiungere il tempo di viaggio progettato; Nel momento di partenza in cui deve superare una grande forza di attrito statico o differenza di pressione, il motore potrebbe non essere in grado di iniziare ed è in uno stato "bloccato"; oppure la valvola può essere stagnante a causa di una maggiore resistenza nel mezzo e non può essere completamente aperta o completamente chiusa, con conseguente interruzione del processo o perdite interne, influenzando la qualità del prodotto o causando perdita di materiale. La cosa più grave è che quando il motore cerca di produrre coppia a bassa tensione, se il carico è troppo pesante e la velocità diminuisce o addirittura stagna, la corrente dello statore aumenterà bruscamente (vicino alla corrente bloccata), supera di gran lunga la corrente di funzionamento nominale. Ciò farà aumentare bruscamente la temperatura dell'avvolgimento in un breve periodo di tempo, il che può facilmente bruciare l'isolamento motorio e causare danni permanenti.
Rischio di tensione eccessiva
Contrariamente alla bassa tensione, quando la tensione di alimentazione supera il limite superiore della tensione operativa nominale della valvola elettrica, causerà anche una serie di problemi. Eccessiva tensione costringerà il motore a lavorare in uno stato saturo o vicino allo stato saturo del circuito magnetico, causando perdite di isteresi e perdite di corrente parassita nel nucleo di ferro per aumentare drasticamente. Ciò farà sì che la generazione di calore complessiva del motore sia molto più alta del normale. Questo tipo di surriscaldamento continuo è il "killer cronico" delle valvole elettriche. Accelererà l'invecchiamento termico del materiale di isolamento dell'avvolgimento del motore, rendendolo fragile e rotto, e la resistenza all'isolamento diminuirà in modo significativo. Una volta che la resistenza all'isolamento è inferiore alla tensione di lavoro o al picco transitorio di sovratensione, inter-giro, inter-fase o cortocircuito interfase o rottura a terra, causando l'urimento del motore.
Allo stesso tempo, la sovratensione pone anche gravi sfide per l'unità di controllo elettronica all'interno della valvola elettrica. I dispositivi a semiconduttore come moduli di alimentazione, chip del driver e interfacce sensori sono soggetti a un'eccessiva sollecitazione elettrica, che può portare a guasti prematuri, deriva dei parametri o addirittura rottura istantanea. Inoltre, sebbene la sovratensione possa consentire al motore di produrre una coppia maggiore a breve termine, porterà un carico di impatto eccessivo e lo stress al cambio di riduzione, accelerare l'usura, la fatica e persino la rottura di ingranaggi e cuscinetti e abbreviare significativamente la vita del meccanismo di trasmissione.
Le moderne valvole elettriche, in particolare la regolazione delle valvole elettriche, sono generalmente dotate di sistemi di controllo elettronico complessi per la ricezione di segnali di controllo, posizioni di monitoraggio delle valvole, raggiungimento del posizionamento preciso e diagnosi di guasti e altre funzioni. Questi circuiti di controllo hanno requisiti elevati sulla stabilità della tensione di alimentazione. Le fluttuazioni di tensione gravi o le deviazioni continue dall'intervallo normale interferiranno direttamente con il lavoro del microprocessore, il circuito di acquisizione del segnale e l'interfaccia di comunicazione all'interno dell'unità di controllo. Ad esempio, l'instabilità della tensione può causare il salto delle letture dei sensori o l'impresa, causando distorcere i segnali di feedback della posizione della valvola; Può influire sul normale funzionamento dell'algoritmo di controllo, causando deviazioni o oscillazioni nel posizionamento della valvola; Può anche interferire con la comunicazione con i sistemi di controllo di livello superiore (come PLC, DCS), causando errori di trasmissione dei dati o interruzioni. Questa diminuzione dell'accuratezza del controllo è inaccettabile per i processi industriali che richiedono un flusso preciso o un controllo della pressione e può portare a una qualità instabile del prodotto e persino a incidenti di sicurezza.
Strategie di coping
Al fine di ridurre o eliminare gli effetti avversi delle variazioni di tensione sulle prestazioni delle valvole elettriche, è possibile adottare una serie di contromisure. Nella fase di selezione iniziale del progetto, la qualità della rete elettrica in loco deve essere accuratamente valutata e dovrebbe essere selezionato un attuatore elettrico con ampia tensione di adattabilità e buone caratteristiche di protezione elettrica (come la tensione incorporata incorporata, la corrente eccessiva, l'eccesso di riscaldamento e la protezione della sequenza di fase).
Nella progettazione del sistema di alimentazione, è necessario impostare una linea di alimentazione indipendente con un sufficiente diametro del filo per la valvola elettrica per evitare di condividere il circuito con grandi carichi di impatto (come motori di grandi dimensioni e saldatura) per ridurre la caduta di tensione della linea e le interferenze. Per le situazioni in cui la qualità della rete elettrica è scarsa o vi sono rigorosi requisiti di stabilità, le apparecchiature di condizionamento dell'alimentazione devono essere investite in modo decisivo, come l'installazione di uno stabilizzatore di tensione CA elettronico a risposta rapida, un alimentatore UPS di livello industriale con funzioni di filtraggio e stabilizzazione della tensione o usando i trasformatori di isolamento e i filtri per supportare il rumore della griglia e
Allo stesso tempo, il funzionamento e la manutenzione vengono rafforzati e gli analizzatori di qualità di potenza vengono regolarmente utilizzati per rilevare tensione, armoniche e altri parametri del punto di alimentazione della valvola, in modo da scoprire prontamente pericoli nascosti e raggiungere la manutenzione predittiva.
