Digitale klepstandstellers voor vloeistofkrachtaandrijvingen

Pneumatische en hydraulische aandrijvingen bedienen routinematig klepaandrijvingen, stromingskleppen, vacuümbesturingen en andere apparaten in talloze procestoepassingen. Er kan echter een aanzienlijke prestatiekloof zijn tussen conventionele open-loop positioners en closed-loop digitale positioners die in dergelijke taken worden gebruikt. Het probleem, verklaarde Ed Steutermann, president van KyTronics, Prospect, Ky., Is dat open-luscontrollers een enkel commando uitvoeren. Zonder het voordeel van feedback, kan de gebruiker alleen uitgaan van nauwkeurige resultaten, omdat er geen zekerheid is dat de controle-inspanning het gewenste effect heeft.

Regelingen met een gesloten lus zorgen daarentegen voor nauwkeurige informatie die continu stroomt in een feedbacklus van de processensor naar de zender, controller en actuator en terug. Met deze klepstandstellers begint deze reeks "meten-beslissen-activeren" op het moment dat een gecontroleerde variabele verandert en stopt niet totdat aan de gewenste procesvoorwaarde is voldaan, zei Steutermann.

KyTronics gesloten-lus digitale klepstandstellers besturen pneumatische en hydraulische roterende of lineaire aandrijvingen, zoals cilinders of membraanaandrijvingen. (Ze kunnen ook worden gebruikt met elektromechanische actuators.)

In pneumatische toepassingen, bijvoorbeeld, gebruiken ze externe, laagspanningsmagneetkleppen om de luchtstroom naar de actuator te regelen. Dit elimineert de nokken, veren, kleppen en openingen die onderhoudsproblemen veroorzaken in conventionele elektropneumatische klepstandstellers. Een elektronische module vergelijkt controller en positiesignalen en opent in geval van een mismatch de magneetklep om stroom te leveren en de actuator snel naar de setpointpositie te verplaatsen. Dit resulteert in betrouwbare prestaties, omdat de actuatoras altijd naar dezelfde positie beweegt als reactie op hetzelfde signaal, niet op een krachtbalanspositie als in conventionele klepstandstellers. Aldus worden KyTronics-klepstandstellers niet beïnvloed door ongunstige omstandigheden zoals "stiction" in de actuator of variatie in luchtdruk.

Open-loop positioners zijn daarentegen in wezen proportionele regelaars waarbij een schuifklep opent in verhouding tot een signaalverandering. De beweging van de actuator begint pas als er voldoende lucht in de actuator stroomt om de breekkracht te bereiken. Dit kan leiden tot merkbare vertragingen, stijgende controller-signalen, overshoot en oscillatie, die allemaal de systeemprestaties kunnen schaden.

De mogelijkheid om snel te bereiken en te vergrendelen op de opgegeven positie heeft ook een voordeel in hydraulische toepassingen. Dat komt omdat de klepstandsteller beweging van de aandrijfas voorkomt ondanks dynamische veranderingen (meestal druk) door vloeistof die in het systeem stroomt. Aan de andere kant kunnen conventionele klepstandstellers de klepstand laten afwijken van de beoogde in reactie op externe krachten.

Een belangrijk feedbackelement is de sensor. Een contactloze, magnetische encoder bevestigd aan de actuatoras levert een nauwkeurig digitaal positiesignaal om de gesloten-luswerking te regelen, zei Steutermann. Het apparaat maakt gebruik van discrete Hall-effect sensoren in een array op een encoderkaart. Een magnetische zwaaiarm reageert op asbeweging en beweegt over de reeks om een uniek binair signaal te genereren voor elke toename van de beweging. De sensoren zijn vrijwel immuun voor schokken en signalen drijven niet weg door slijtage of temperatuur, waardoor bij normaal gebruik de noodzaak voor herkalibratie effectief wordt geëlimineerd. Evenzo kunnen positiesignalen van lineaire transducers worden gebruikt om apparaten zoals krachtcilinders te laten werken.

Een ander voordeel is dat bedrijfsvloeistof niet in de klepstandstellers komt, zodat stof of water de werking niet verstoren. Dat verschilt van conventionele klepstandstellers die een continue ontluchting vereisen voor gebruik, zelfs wanneer de klepstandsteller geen actuator beweegt. (Ontluchtingslucht wordt uit de persluchtkop van de fabriek gezogen, gaat door een typische klepstandsteller en wordt naar de atmosfeer afgevoerd.) Dat verhoogt de bedrijfskosten. Bovendien hebben dergelijke positioneerinrichtingen elektronische, mechanische en pneumatische elementen die op elkaar inwerken. Ontlucht bevat meegevoerd water, olie en vuil die deze elementen kunnen aantasten en onderhoud nodig hebben.

KyTronics biedt twee basismodellen voor positionering. De DLA-module kan op afstand worden gemonteerd (tot 2000 voet van de klep) om te voorkomen dat de elektronica wordt blootgesteld aan trillingen, extreme temperaturen en ruwe of gevaarlijke omgevingen. De DLA geeft de kleppositie weer, een bevestiging dat de actuator goed werkt en een handmatige bediening om het regelsignaal te omzeilen. MCDLU-modules worden op de klep gemonteerd met encoder en elektronica in dezelfde behuizing.

De klepstandstellers kunnen direct afstandsbedieningen en aan / uit-kleppen aanpassen en bewaken, met of zonder procescontroller. Opgeslagen programma's bieden in het veld selecteerbare responsen zoals fail-open of gesloten bij signaal- of stroomverlies, evenals aangepaste responsen inclusief gedeeltelijke overspanningen en gesplitste bereiken. Instellen en kalibreren zijn naar verluidt snel en eenvoudig.

Herhaalbaarheid is ± 0,5%, bedrijfstemperatuurbereik -50 ° tot 300 ° F en de apparaten vereisen 12-24 Vdc of 120/240 Vac voeding.

DLA- en MCDLU-eenheden worden al meer dan 15 jaar in verschillende veeleisende instellingen gebruikt. De meeste originele eenheden, zei Steutermann, zijn nog steeds in gebruik. DLA-modellen zijn met name geschikt voor ruige omstandigheden omdat de gevoelige elektronica zich buiten vijandige of ongemakkelijke gebieden bevindt, zoals op moeilijk bereikbare locaties van kleppen / dempers. Alleen de encoder bevindt zich op de actuator. Verscheidene hebben bijvoorbeeld hete luchtkleppen in een stalen walserij bij temperaturen ver boven 100 ° F bediend. Het positiesignaal verzendt naar een afstandsbediening die zich op meer dan 300 voet afstand bevindt. De DLA-processor heeft ook diagnostische mogelijkheden om positioner- of systeemproblemen te signaleren en te lokaliseren. Andere typische toepassingen zijn onder meer het gebruik in vacuüm aangedreven naai- en sigarettenmachines.