Пневматический клапан против электромагнитного клапана: в чем разница?

Когда речь идет о регулировании потока жидкости, вы можете столкнуться с двумя типами регулирующих клапанов: пневматическими и электромагнитными. Хотя выполняемые ими задачи довольно схожи — открытие, закрытие и регулирование потока жидкости, — методы их работы значительно различаются в зависимости от их возможностей и идеальных условий окружающей среды. При выборе между этими двумя типами доступных для установки вариантов инженеры и специалисты по закупкам могут запутаться. Именно поэтому мы создали подробное руководство по техническим различиям между пневматическими и электромагнитными клапанами, чтобы помочь вам сделать правильный выбор для вашей отрасли.

1. Что такое пневматический клапан?

Как и любой другой клапан, пневматический клапан также регулирует поток жидкости. Основное различие между ручным и пневматическим клапаном заключается в способе приложения крутящего момента. Ручной клапан использует двигатели и редукторы, или иногда крутящий момент прикладывается вручную для открытия клапана или направления потока, тогда как пневматический клапан использует сжатый воздух или газ для создания усилия, необходимого для открытия или закрытия клапана, в зависимости от разницы давлений.

Пневматический клапан состоит из трех основных частей: привода, поршня и золотника. Для перемещения клапана или направления потока сигнал подается через управляющий воздух к приводу клапана, который часто представляет собой поршень или диафрагму. Это приводит к тому, что воздух поступает в камеру, которая также часто представляет собой поршень или диафрагму, заставляя поршень двигаться, преодолевая внутренние пружинные или силы трения, которые помогают перемещать шток, соединенный со золотником или затвором. Это движение позволяет открывать, закрывать и изменять направление потока жидкости.

Эти клапаны используются в промышленности, где давление жидкости чрезвычайно высокое, и закрытие вручную или с помощью двигателя становится практически невозможным. Поскольку пневматические клапаны работают за счет давления воздуха, они могут создавать огромную силу, что делает их идеальными для отраслей, где для герметизации или открытия клапана требуется высокое давление жидкости.

2. Типы пневматических клапанов

На рынке представлено множество типов пневматических клапанов, различающихся по своим функциям и конструкции, определяющим область их применения. Ниже мы перечислили несколько типов пневматических клапанов, чтобы помочь вам понять, что предлагает каждый из них:

• Распределительные клапаны: это наиболее распространенный тип пневматических клапанов. Их основное назначение — направлять поток воздуха по различным путям. В зависимости от области применения их классификация часто осуществляется по количеству портов и положений переключателей, например, 5/2-ходовые, 3/2-ходовые клапаны.

• Обратные клапаны (запорные клапаны): Они позволяют сжатому воздуху течь только в одном направлении, предотвращая обратный поток, который может повредить компрессор или другие компоненты.

• Регулирующие клапаны потока: они регулируют объем проходящего воздуха, эффективно управляя скоростью пневматического привода или цилиндра.

• Предохранительные клапаны: Эти клапаны, необходимые для обеспечения безопасности, выпускают воздух, если давление в системе превышает установленный предел безопасности.

• Перепускные клапаны: Они позволяют потоку поступать из одного из двух источников к выходному отверстию, по сути, выполняя логическую функцию «ИЛИ» в пневматических цепях.

3. Что такое электромагнитный клапан?

Электромагнитный клапан — это клапан, работа которого основана исключительно на законах электромагнетизма. Основной принцип его работы заключается в пропускании электрического тока через соленоид, намотанный вокруг поршня.

Принцип работы основан на создании электромагнита. Когда ток проходит через ферромагнитный сердечник или поршень, вокруг него создается магнитное поле. Это заставляет электромагнитный металл тянуть поршень вверх, преодолевая сопротивление пружины, что приводит к мгновенному открытию клапана. Когда ток прекращается, магнитное поле исчезает, и внутренняя пружина резко опускает поршень, закрывая клапан.

Электромагнитные клапаны часто являются «нервными механизмами» автоматизации в промышленности. Они получают сигналы от ПЛК или компьютера, который принимает решение о том, пуст или полон резервуар, а электромагнитный клапан преобразует эти электрические сигналы в физические, открывая или закрывая клапан. Они отлично подходят для областей, где скорость и точность имеют первостепенное значение.

4. Типы электромагнитных клапанов

Как правило, электромагнитные клапаны классифицируются на две основные категории в зависимости от того, как они работают с давлением.

• Электромагнитные клапаны прямого действия: В этом типе всю работу выполняет магнит. Магнитная сила, создаваемая соленоидом, притягивает поршень, открывая клапан. Эта особенность позволяет электромагнитному клапану работать независимо от давления жидкости, что делает его идеальным для применений с низким расходом, низким давлением или в условиях вакуума. Однако, если давление воды очень высокое, магниты могут оказаться недостаточно сильными, чтобы поднять поршень.

• Электромагнитные клапаны с пилотным управлением (непрямого действия): Эти типы электромагнитных клапанов отлично подходят, когда магниты слабые, и необходимо открыть клапан. Принцип работы заключается в том, что электромагнит создает небольшой пилотный порт или утечку, а затем использует давление воды для открытия клапана. Электромагнитные клапаны с пилотным управлением отлично подходят для применений с высоким давлением жидкости. Однако при низком давлении эти электромагнитные клапаны могут не работать.

• Двухходовые, трехходовые и четырехходовые: Как и пневматические клапаны, соленоиды также можно классифицировать по количеству портов. Простой двухходовой соленоидный клапан выполняет операции включения и выключения. Трехходовые и четырехходовые клапаны могут использоваться для управления цилиндрами или исполнительными механизмами.

5. Электромагнитный клапан против пневматического клапана: что лучше?

При выборе между двумя типами клапанов — пневматическим или электромагнитным — разница в значительной степени зависит от конкретных требований и областей применения в отрасли, включая безопасность, доступную мощность и требуемое усилие.

Преимущества пневматического клапана

• Безопасность в опасных средах: Поскольку они работают на сжатом воздухе, отсутствует риск возникновения электрических искр в месте установки клапана. Это делает их стандартным выбором для нефтегазовой, горнодобывающей и химической промышленности (зоны ATEX).

• Высокие силовые возможности: Пневматические приводы способны создавать значительно больший крутящий момент/силу, чем стандартные соленоиды, что позволяет им управлять трубами очень большого диаметра и трубопроводами высокого давления.

• Долговечность: Пневматические компоненты отличаются прочностью. Они выдерживают более высокие температуры и более загрязненную среду, чем чувствительные электронные катушки.

• Экономическая эффективность в больших масштабах: если на предприятии уже имеется централизованная система сжатого воздуха, добавление пневматических клапанов часто обходится дешевле, чем прокладка отдельных линий электропитания для электрических приводов.

Преимущества электромагнитного клапана

• Скорость и точность: электромагнитные клапаны обладают невероятно быстрым временем отклика, часто измеряемым в миллисекундах. Это имеет решающее значение для таких применений, как сортировочные машины или системы дозирования.

• Простота управления: Они напрямую взаимодействуют с электронными контроллерами, такими как ПЛК и устройства IoT. Нет необходимости предварительно преобразовывать электрический сигнал в сигнал по воздуху.

• Компактная конструкция: соленоиды, как правило, меньше и легче, чем пневматические приводы, для которых требуется клапан и привод.

• Энергоэффективность (в месте использования): Хотя удержание соленоида в открытом положении потребляет энергию, оно не требует постоянной работы воздушного компрессора, который, как известно, крайне неэффективен с точки зрения преобразования энергии.

6. Интеграция обоих клапанов в электромагнитно-пилотные пневматические системы.

В случае сложных промышленных процессов, особенно тех, которые сопровождаются высокими расходами, таких как электростанции, нефтеперерабатывающие заводы и очистные сооружения, необходимы пневматические системы с электромагнитным управлением. В таких приложениях вопрос заключается не в том, какой клапан лучше, а в том, как они могут работать вместе.

Большинство промышленных соленоидов работают на высоких скоростях для управления включением/выключением. Однако им не хватает силы для перемещения тяжелых промышленных клапанов. Поэтому они используют небольшой поток воздуха, который приводит в действие пневматический клапан. В то время как стандартный соленоид либо полностью открыт, либо полностью закрыт, пневматический клапан в паре с позиционером может плавно и точно перемещаться в положениях открытия на 25%, 50% или 75%.

Инженеры объединяют использование обоих клапанов для достижения мгновенного электронного отклика соленоида, что обеспечивает мощную модулирующую механическую силу для пневматического привода.

8. Заключение

При выборе между пневматическим и электромагнитным клапаном дело не всегда сводится к тому, какая технология лучше, а скорее к тому, какая из них лучше соответствует требованиям вашей отрасли.

• Если вам необходимы скорость, точность, прямая электрическая интеграция, компактные размеры, а также если ваша задача связана с работой с трубами меньшего диаметра и в стандартных условиях, выбирайте электромагнитный клапан.

• Пневматические клапаны лучше всего подходят для применений, требующих больших усилий, работы в опасных или взрывоопасных условиях, а также для регулирования потока жидкостей в крупных промышленных трубопроводах.

Четкое понимание различий между двумя типами клапанов является ключом к выбору оптимального варианта, наиболее подходящего для вашего промышленного применения. Это гарантирует безопасную, эффективную и экономичную работу вашей системы автоматизации.

После того, как вы определились с выбором между пневматическим и электромагнитным клапаном, последний шаг — это выбор партнера или поставщика, который понимает ваши промышленные задачи. Мы рекомендуем обратиться в компанию Titan Automation . Они предлагают премиальный ассортимент направляющих и автоматизированных клапанов, которые наилучшим образом соответствуют вашим конкретным промышленным потребностям, гарантируя, что у вас будет подходящий клапан для каждой задачи.

9. Часто задаваемые вопросы

В1. Электромагнитные клапаны дороже пневматических?

Как правило, это зависит от размера и области применения в отрасли. Обычно для небольших клапанов диаметром менее 1 дюйма электромагнитные клапаны дешевле и проще в установке, поскольку не требуют использования системы воздушного компрессора. Однако, когда речь идет о крупных промышленных клапанах диаметром 4 дюйма и более, электромагнитные клапаны сравнительно дороги и тяжелы. В таких случаях пневматическая система клапанов считается более экономичным вариантом.

Вопрос 2. Насколько быстро реагируют электромагнитные клапаны по сравнению с пневматическими клапанами?

Открытие и закрытие электромагнитного клапана происходит практически мгновенно, обычно за 5–50 миллисекунд. Пневматический клапан также считается быстрым, поскольку его открытие и закрытие занимают от 100 миллисекунд до нескольких секунд, в зависимости от длины воздушной трубки и объема привода.

Вопрос 3. Можно ли использовать электромагнитные клапаны с любыми типами жидкостей?

Не обязательно. Жидкость должна быть совместима с материалом электромагнитного клапана, который обычно изготавливается из латуни или нержавеющей стали, и материалами уплотнений, которые обычно представляют собой NBR, Viton и PTFE. Кроме того, обычные электромагнитные клапаны плохо справляются с загрязненными жидкостями или суспензиями, так как некоторые частицы могут застревать в области магнитного поршня. Не рекомендуется использовать электромагнитные клапаны в опасных или взрывоопасных условиях. В таких случаях пневматические клапаны, как правило, считаются лучше и более устойчивыми к потоку таких требовательных жидкостей.

Вопрос 4. Каков срок службы пневматического клапана?

Срок службы обычно измеряется в циклах. Как правило, высококачественный пневматический клапан может прослужить от 10 до 50 миллионов циклов, в зависимости от типа применения и перекачиваемой жидкости. Срок службы пневматического клапана превышает срок службы электромагнитного клапана, поскольку электромагнитные катушки со временем перегорают.