Digitale posisjoneringer for væskekraftaktuatorer

Pneumatiske og hydrauliske aktuatorer bruker rutinemessig spjeldrev, strømningsventiler, vakuumkontroller og andre enheter i utallige prosessapplikasjoner. Imidlertid kan det være et betydelig ytelsesgap mellom konvensjonelle åpen-sløyfeposisjonører og lukkede sløyfe-digitale posisjonatorer som brukes i slike oppgaver. Problemet, forklarte Ed Steutermann, president i KyTronics, Prospect, Ky., Er at open-loop-kontrollører bruker en enkelt kontrollkommando. Uten fordel av tilbakemelding kan brukeren bare anta nøyaktige resultater, da det ikke er noen garanti for at kontrollinnsatsen har ønsket effekt.

I kontrast sikrer kontroller med lukket sløyfe nøyaktig informasjon strømmer kontinuerlig i en tilbakekoblingssløyfe fra prosessensoren til senderen, kontrolleren og aktuatoren og tilbake. Med disse posisjonerne begynner denne "måle-bestemme-aktivere" -sekvensen i det øyeblikket en kontrollert variabel endres og ikke stopper før ønsket prosessbetingelse er oppfylt, sa Steutermann.

KyTronics lukkede, digitale posisjoneringsanlegg kontrollerer pneumatiske og hydrauliske roterende eller lineære aktuatorer, for eksempel sylindere eller membranoperatorer. (De kan også brukes sammen med elektromekaniske aktuatorer.)

I pneumatiske applikasjoner bruker de for eksempel eksterne, lavspente magnetventiler for å kontrollere luftstrømmen til aktuatoren. Dette eliminerer kammer, fjærer, klaffventiler og åpninger som forårsaker vedlikeholdsproblemer i konvensjonelle elektropneumatiske stillere. En elektronisk modul sammenligner styre- og posisjonssignaler, og i tilfelle av feilparring, åpner magnetventilen for å tilføre strømning og raskt flytte aktuatoren til settpunktposisjonen. Dette resulterer i pålitelig ytelse fordi aktuatorakselen alltid beveger seg til samme posisjon som svar på det samme signalet, ikke til en kraftbalanseposisjon som i konvensjonelle posisjoneringsanordninger. Dermed påvirkes ikke KyTronics-posisjonatorene av ugunstige forhold som "stiksjon" i aktuatoren eller variasjon i lufttrykk.

Åpne sløyfeposisjoner er derimot i hovedsak proporsjonale kontrollere der en glideventil åpnes i forhold til en signalendring. Aktuatorbevegelse starter ikke før tilstrekkelig luft bløder inn i aktuatoren til å nå utbryterstyrken. Dette kan føre til merkbare forsinkelser, styring av signalstyrking, overskyting og svingning - alt dette kan skade systemytelsen.

Evnen til å oppnå og låse raskt i den spesifiserte posisjonen har også en fordel i hydrauliske applikasjoner. Det er fordi posisjoneren forhindrer bevegelse av aktuatorakselen til tross for dynamiske endringer (vanligvis trykk) på grunn av væske som strømmer i systemet. På den annen side kan konvensjonelle posisjonatorer la ventilstillingen avvike fra beregnet som respons på ytre krefter.

Et sentralt tilbakemeldingselement er sensoren. En ikke-kontakt, magnetisk kode som er festet til aktuatorakselen gir et presist signal om digital stilling for å kontrollere lukket sløyfedrift, sa Steutermann. Enheten bruker separate Hall-effekt sensorer i en matrise på et koderkort. En magnetisk sveipearm reagerer på akselbevegelse og beveger seg over matrisen for å generere et unikt binært signal for hvert økning av bevegelse. Sensorene er praktisk talt immun mot støt og signalene driver ikke på grunn av slitasje eller temperatur, noe som effektivt eliminerer behovet for rekalibrering ved normal service. Tilsvarende kan posisjonssignaler fra lineære transdusere brukes til å kjøre enheter som kraftsylindere.

En annen fordel er at driftsvæske ikke kommer inn i posisjonsinnretningene, så støv eller vann ikke gjør noe stygt. Dette skiller seg fra konvensjonelle stillinger som krever kontinuerlig luftutblåsning for drift, selv når posisjoneren ikke beveger en aktuator. (Utluftet luft trekkes fra anleggets trykkluftshode, passerer gjennom en typisk posisjoner og tømmer ut til atmosfæren.) Det øker driftskostnadene. I tillegg har slike posisjonører interagerende elektroniske, mekaniske og pneumatiske elementer. Utluftet luft inneholder innlagt vann, olje og skitt som kan ødelegge disse elementene og krever vedlikehold.

KyTronics tilbyr to grunnleggende posisjoneringsmodeller. DLA-modulen kan monteres eksternt (opptil 2 000 fot fra ventilen) for å unngå å utsette elektronikken for vibrasjoner, ekstreme temperaturer og tøffe eller farlige omgivelser. DLA viser ventilposisjon, bekreftelse på at aktuatoren fungerer som den skal, og en manuell overstyring for å omgå styresignalet. MCDLU-moduler monteres på ventilen med koder og elektronikk plassert i samme kabinett.

Posisjoneringene kan justere og overvåke fjernaktuatorer så vel som av / på-ventiler, med eller uten prosesskontroller. Lagrede programmer gir feltvelgbare svar som ikke kan åpnes eller lukkes ved signal- eller strømtap, samt tilpassede svar inkludert delvise spenn og delte områder. Oppsett og kalibrering er angivelig raskt og greit.

Repeterbarhet er ± 0,5%, driftstemperaturområdet -50 til 300 ° F og enhetene krever 12-24 Vdc eller 120/240 Vac strøm.

DLA- og MCDLU-enheter har blitt brukt i mer enn 15 år i en rekke krevende innstillinger. De fleste av de originale enhetene, sa Steutermann, er fortsatt i bruk. DLA-modeller er spesielt egnet for tøffe forhold fordi den følsomme elektronikken er plassert utenfor fiendtlige eller ubeleilige områder, for eksempel i vanskelig tilgjengelige ventil- / spjeldaktuatorplasser. Bare koderen er på aktuatoren. For eksempel har flere betjent varmluftsdempere i en stålvalsemølle ved temperaturer godt over 100 ° F. Posisjonssignalet overføres til en fjernkontroll som ligger mer enn 300 fot unna. DLA-prosessoren har også diagnosefunksjoner for å varsle og finne posisjonerings- eller systemproblemer. Andre typiske bruksområder inkluderer bruk i vakuumdrevne sy- og sigarettmaskiner.