Suoratoiminen vs. pilottiohjattu magneettiventtiili: valinta, vikaantuminen ja teolliset sovellukset

Mikä on magneettiventtiili?

Magneettiventtiili on sähköisesti ohjattu venttiili, jossa sähkömagneettista kelaa käytetään tuottamaan mekaaninen liike nesteen tai kaasun virtauksen ohjaamiseksi.

Teollisuusautomaatiossa magneettiventtiilejä käytetään esimerkiksi:

• Pneumaattisten toimilaitteiden ohjaukseen
• Hydraulisten toimilaitteiden ohjaukseen
• Prosessin eristystoimintoihin
• Ohjauspiireihin
• Instrumentti-ilmajärjestelmiin
• Suuntaventtiiliohjaukseen
• Emergency Shutdown -venttiileihin ja turvallisuuteen liittyviin venttiilikokonaisuuksiin

Termi Solenoid Valve kuvaa venttiilin sähköistä ohjaustapaa. Se ei kuitenkaan yksin määritä venttiilin sisäistä pneumaattista tai hydraulista toimintaperiaatetta.

Yksi tärkeimmistä teknisistä eroista on suoratoimisen Direct-Acting-rakenteen ja pilottiohjatun Pilot-Operated-rakenteen välillä.

Mikä on Direct-Acting- ja Pilot-Operated-rakenteiden perusero?

Perusero on siinä, miten sähkömagneettisen kelan tuottamaa voimaa käytetään venttiilin pääsulkuelementin liikuttamiseen.

Kumpikaan rakenne ei ole yleisesti toista parempi. Valinta tulee tehdä venttiilin todellisen käyttöalueen ja sovelluksen olosuhteiden perusteella.

Miten Direct-Acting-magneettiventtiili toimii?

Suoratoimisessa (Direct-Acting) magneettiventtiilissä kelan tuottama sähkömagneettinen voima vaikuttaa suoraan Plunger-, Poppet- tai muuhun pääsulkuelementtiin.

Kun kelalle syötetään jännite, magneettinen voima liikuttaa Armature-osaa ja muuttaa päävirtausaukon asentoa. Venttiilin päätoiminta ei siten perustu prosessiaineen paineeseen pääelementin liikuttamiseen tarvittavan voiman tuottamiseksi.

Tämän vuoksi Direct-Acting-rakenne voi olla erityisen sopiva:

• Matalapaineisiin sovelluksiin
• Sovelluksiin, joissa paine-ero on pieni tai nolla
• Tyhjiösovelluksiin, jos kyseinen venttiili on hyväksytty tyhjiökäyttöön
• Pienen virtaaman sovelluksiin
• Sovelluksiin, joissa halutaan suhteellisen yksinkertainen sisäinen rakenne

Käytännöllisen kelan tuottama sähkömagneettinen voima on kuitenkin rajallinen. Kun aukon koko, paine ja tarvittava sulkuvoima kasvavat, rakenteen on pystyttävä tuottamaan riittävä voima pääelementin liikuttamiseen ja paikallaan pitämiseen.

Tämä muodostaa teknisen kompromissin seuraavien tekijöiden välillä:

• Aukon koko
• Käyttöpaine
• Tarvittava sähkömagneettinen voima
• Kelan teho
• Lämpötilan nousu
• Venttiilin fyysinen koko

Miten Pilot-Operated-magneettiventtiili toimii?

Pilot-Operated Solenoid Valve, josta käytetään joissakin yhteyksissä myös nimitystä epäsuorasti ohjattu tai Servo-Assisted-venttiili, käyttää sähkömagneettista kelaa pilot-kanavan ohjaamiseen sen sijaan, että kela liikuttaisi suoraan koko pääsulkuelementtiä.

Rakenteesta riippuen pääelementti voi olla:

• Diaphragm – kalvo
• Piston – mäntä
• Spool – luisti tai muu liikkuva sisäinen elementti

Kela avaa tai sulkee pilot-kanavan ja muuttaa pääelementin ympärillä olevaa painejakaumaa. Tämän seurauksena syöttö- tai prosessiaineen paine voi tuottaa suuren osan pääventtiilin liikuttamiseen tarvittavasta voimasta.

Tämän toimintaperiaatteen ansiosta suhteellisen pieni sähkömagneettinen kela voi ohjata huomattavasti suurempaa virtausaukkoa.

Tarkka toimintaperiaate riippuu kuitenkin venttiilin rakenteesta. Jotkin Force-Pilot-Operated– tai muut pilot-avusteiset rakenteet voivat toimia hyvin pienellä tai nollan paine-erolla, kun taas perinteiset pilottiohjatut kalvoventtiilit voivat vaatia määritellyn vähimmäispaine-eron.

Vähimmäispaine-ero on aina tarkistettava kyseisen venttiilin valmistajan teknisistä tiedoista.

Vähimmäispaine-ero – miksi se on tärkeä?

Vähimmäispaine-ero on yksi tärkeimmistä parametreista Pilot-Operated Solenoid Valve -venttiilin valinnassa.

Monissa sisäisesti pilottiohjatuissa rakenteissa venttiilin yli vaikuttava paine-ero tuottaa energian, jota tarvitaan kalvon tai männän liikuttamiseen sen jälkeen, kun pilot-vaihe on muuttanut paineiden tasapainoa.

Jos todellinen paine-ero laskee alle määritellyn vähimmäisarvon, venttiili voi:

• Jäädä avautumatta
• Jäädä sulkeutumatta oikein
• Liikkua hitaasti
• Jäädä väliasentoon
• Toimia epävakaasti prosessiolosuhteiden muuttuessa

Tämä voi tapahtua esimerkiksi:

• Pienen kuormituksen aikana
• Käynnistyksen yhteydessä
• Shutdown-tilanteessa
• Painevaihteluiden aikana
• Syöttöpaineen menetyksen yhteydessä
• Pienen virtaaman tilanteissa
• Tyhjiökäytössä

Kaikille Pilot-Operated Solenoid Valve -venttiileille ei ole olemassa yhtä yleistä vähimmäispaine-eron arvoa.

Arvo riippuu rakenteesta, valmistajasta ja kyseisestä mallista.

Kriittisissä sovelluksissa on tarkistettava pienin ja suurin käyttöpaine, paine-ero sekä virtausolosuhteet koko käyttöalueella – ei ainoastaan normaalissa toimintapisteessä.

Virtauskapasiteetti, Cv/Kv ja aukon koko

Magneettiventtiilin valinta ei perustu pelkästään paineeseen. Venttiilin on myös pystyttävä tuottamaan sovelluksessa tarvittava virtauskapasiteetti.

Virtauskapasiteetti ilmoitetaan yleensä Cv– tai Kv-arvona käytetystä teknisestä standardista riippuen.

Tarvittava virtauskapasiteetti riippuu esimerkiksi seuraavista tekijöistä:

• Kaasun tai nesteen tyyppi
• Yläpuolinen paine
• Alapuolinen paine
• Tarvittava virtaama
• Lämpötila
• Aukon koko
• Tiheys ja kokoonpuristuvuus

Pneumaattisten toimilaitteiden ohjauksessa liian pieni magneettiventtiilin virtauskapasiteetti voi rajoittaa ilman virtausta ja pidentää toimilaitteen liikeaikaa, vaikka toimilaite itsessään olisi oikein mitoitettu.

Siksi magneettiventtiiliä on arvioitava osana koko pneumaattista järjestelmää eikä erillisenä komponenttina.

Tekninen vertailu: Direct-Acting vs. Pilot-Operated

Matalapaine- ja tyhjiösovellukset

Matalapaine- ja tyhjiösovelluksissa venttiilin sisäiseen toimintaperiaatteeseen on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Direct-Acting-magneettiventtiili voi olla edullinen, koska sähkömagneettinen toimilaite liikuttaa pääelementtiä suoraan eikä perustu samaan paineavusteiseen toimintaperiaatteeseen kuin monet perinteiset pilottiohjatut rakenteet.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että jokainen Direct-Acting-venttiili soveltuisi automaattisesti tyhjiökäyttöön.

Insinöörin tulee tarkistaa:

• Tyhjiöluokitus
• Pienin absoluuttinen paine
• Virtaussuunta
• Tiivistemateriaalien yhteensopivuus
• Lämpötila-alue
• Tiiveysvaatimukset
• Vasteaika

Myös jotkin Pilot-Assisted-rakenteet voivat toimia pienellä tai nollan paine-erolla. Siksi valinnan tulee perustua kyseiseen rakenteeseen ja valmistajan ilmoittamiin käyttörajoihin.

Suuren virtaaman ja korkean paineen sovellukset

Kun tarvittava virtaama kasvaa, tarvitaan yleensä suurempi virtausaukko. Suurempi aukko voi kasvattaa voimaa, jota tarvitaan pääsulkuelementin pitämiseksi suljettuna painetta vastaan.

Monissa sovelluksissa Pilot-Operated-rakenne voi mahdollistaa suuremman virtauskapasiteetin ilman suhteettoman suuren sähkömagneettisen kelan tarvetta.

Korkea paine ei kuitenkaan automaattisesti tarkoita, että Pilot-Operated olisi oikea valinta.

Seuraavat tekijät on arvioitava:

• Suurin käyttöpaine
• Pienin paine-ero
• Suurin paine-ero
• Tarvittava virtaama
• Väliaineen ominaisuudet
• Materiaalien yhteensopivuus
• Painehäviö
• Vasteaika
• Käyttösykli

Lopullisessa valinnassa tulee käyttää valmistajan toimittamia paine- ja virtauskäyriä.

Pneumaattiset magneettiventtiilit

Pneumaattisessa venttiiliautomaatiossa magneettiventtiilejä käytetään tyypillisesti pneumaattisten toimilaitteiden syöttöilman ohjaamiseen.

Magneettiventtiili voi vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti paineilma syötetään toimilaitteelle tai poistetaan siitä ja siten vaikuttaa venttiilin kokonaisliikeaikaan.

Tyypillisiä sovelluksia ovat:

• On-Off-venttiilien automaatio
• Emergency Shutdown -järjestelmät
• Prosessin eristys
• Suuntauksen ohjaus
• Toimilaitteiden ohjaus
• Paikoitusjärjestelmät

Pneumaattisissa toimilaitteissa koko ilmapiiri on otettava huomioon:

Instrument Air → Filter Regulator → Solenoid Valve → Tubing/Fittings → Actuator → Process Valve

Rajoitus missä tahansa tässä ketjussa voi vaikuttaa toimilaitteen todelliseen liikeaikaan.

Hydrauliset magneettiventtiilit

Magneettiventtiilejä käytetään laajasti myös hydraulijärjestelmissä suunnanohjaukseen, paineenohjaukseen ja erilaisiin hydraulipiirin toimintoihin.

Direct-Acting- ja Pilot-Operated-periaatteita voidaan käyttää myös hydrauliventtiileissä, mutta valintakriteerit voivat poiketa merkittävästi pneumaattisista sovelluksista.

Hydraulisissa sovelluksissa on erityisesti huomioitava:

• Hydraulipaine
• Virtaama
• Nesteen viskositeetti
• Nesteen lämpötila
• Kontaminaatiotaso
• Vasteaika
• Paine-ero
• Materiaalien ja tiivisteiden yhteensopivuus

Pneumaattiseen käyttöön valittua magneettiventtiiliä ei tule automaattisesti pitää hydrauliseen käyttöön soveltuvana.

Nimellispaine, yhteensopivuus hydraulinesteen kanssa, sisäinen rakenne ja valmistajan määrittelemät käyttörajat on aina tarkistettava.

Magneettiventtiilit ESD- ja Functional Safety -sovelluksissa

Magneettiventtiilejä käytetään usein osana automatisoituja venttiilikokonaisuuksia Emergency Shutdown (ESD) -järjestelmissä ja muissa turvallisuuteen liittyvissä sovelluksissa.

Tyypillisessä pneumaattisessa ESD-ratkaisussa magneettiventtiili voi ohjata instrumentti-ilman syöttöä tai poistoa Fail-Safe-toimilaitteelle.

Yksinkertaistettu toiminnallinen ketju voidaan esittää seuraavasti:

Process Sensor → Logic Solver → Solenoid Valve → Actuator → ESD Valve

Magneettiventtiili on siten tärkeä osa lopputoimilaitteen arkkitehtuuria.

Magneettiventtiilin sisäinen toimintaperiaate on kuitenkin vain yksi osa Functional Safety -arviointia.

Insinöörin on mahdollisesti arvioitava myös:

• De-Energize-to-Trip-periaate
• Fail-Safe Position
• Solenoid Valve -arkkitehtuuri
• Redundanssi
• Diagnostiikan kattavuus
• Proof Testing
• Vasteaika
• Instrumentti-ilman luotettavuus
• Common Cause -tekijät
• IEC 61508
• IEC 61511

Se, että magneettiventtiili soveltuu ESD-sovellukseen, ei automaattisesti tarkoita, että koko Safety Instrumented Function täyttää tietyn SIL-tason vaatimukset.

Functional Safety on arvioitava asianmukaisella SIF- ja järjestelmätasolla sovellettavan turvallisuuden elinkaaren ja projektivaatimusten mukaisesti.

Magneettiventtiilien yleiset vikaantumismekanismit

1. Riittämätön paine-ero

Pilot-Operated Valve ei välttämättä vaihda tilaansa, jos todellinen paine-ero on valmistajan määrittelemää vähimmäisarvoa pienempi.

2. Pilot-kanavien likaantuminen

Pienet pilot-kanavat voivat olla herkkiä hiukkasille, epäpuhtauksille ja sovellukseen sopimattomille väliaineolosuhteille.

3. Kelan ylikuumeneminen

Kelan lämpötila voi nousta liian korkeaksi väärän jännitteen, korkean ympäristölämpötilan, väärän käyttösyklin, riittämättömän lämmönsiirron, väärän kelavalinnan tai valmistajan spesifikaatioiden ulkopuolisen käytön vuoksi.

4. Väärä sähköinen jännite

Väärän jännitteen tai sähköisten ominaisuuksien käyttäminen voi aiheuttaa toimintahäiriöitä, ylikuumenemista tai epävakaata toimintaa.

5. Mekaaninen jumittuminen

Armature-, Plunger-, Diaphragm-, Piston- tai Spool-komponentit voivat juuttua epäpuhtauksien, korroosion, kulumisen tai materiaalien yhteensopimattomuuden vuoksi.

6. Tiivisteiden vaurioituminen

Kemiallinen tai lämpötilaan liittyvä yhteensopimattomuus voi nopeuttaa tiivisteiden vaurioitumista ja aiheuttaa vuotoja tai toimintahäiriöitä.

7. Riittämätön virtauskapasiteetti

Alimitoitettu magneettiventtiili voi rajoittaa ilman virtausta ja pidentää toimilaitteen liikeaikaa.

8. Väärä paineluokka

Venttiilin määritellyn painealueen ulkopuolinen käyttö voi johtaa toimintahäiriöön tai ennenaikaiseen vikaantumiseen.

9. Virheellinen asennus

Väärä virtaussuunta, virheellinen asennus, väärin toteutettu putkitus tai liiallinen mekaaninen kuormitus voi vaikuttaa venttiilin toimintaan.

Miten oikea magneettiventtiili valitaan?

Oikea magneettiventtiili tulee valita koko sovelluksen käyttöalueen perusteella eikä vain yhden luetteloparametrin perusteella.

1. Määritä väliaine

Määritä, käytetäänkö venttiiliä Instrument Air -ilmalle, prosessikaasulle, vedelle, hydrauliöljylle tai muulle väliaineelle.

Tarkista rungon, tiivisteiden ja sisäisten materiaalien kemiallinen yhteensopivuus.

2. Määritä painealue

Määritä ylä- ja alapuoliset pienimmät ja suurimmat paineet.

Pilot-Operated-rakenteissa tarkista tarvittava vähimmäispaine-ero koko käyttöalueella.

3. Määritä tarvittava virtauskapasiteetti

Määritä tarvittava virtaama ja valitse tai laske sopiva Cv- tai Kv-arvo.

4. Valitse toimintaperiaate

Arvioi, sopiiko Direct-Acting, Pilot-Operated vai Force-Pilot-Operated -rakenne kyseisiin paine- ja virtausolosuhteisiin.

5. Määritä venttiilin toiminto

Määritä, tarvitaanko Normally Closed-, Normally Open-, Changeover- vai jokin muu kokoonpano.

6. Määritä sähköiset vaatimukset

Tarkista:

• Jännite
• AC tai DC
• Tehonkulutus
• Duty Cycle
• Sähköinen suojaus
• Räjähdysvaarallisen tilan sertifiointi tarvittaessa

7. Määritä vasteaika

Kriittisissä automaatio- ja ESD-sovelluksissa magneettiventtiilin vasteaika tulee huomioida venttiilin kokonaisliikeajan arvioinnissa.

8. Arvioi lämpötila

Tarkista ympäristön ja väliaineen sallitut lämpötila-alueet.

9. Arvioi puhtaus ja suodatus

Tarkista suodatusvaatimukset ja herkkyys epäpuhtauksille, erityisesti Pilot-Operated-rakenteissa, joissa on pieniä sisäisiä pilot-kanavia.

10. Tarkista koko automaatiokokonaisuus

Toimilaitesovelluksissa magneettiventtiilin yhteensopivuus toimilaitteen, putkituksen, liitäntöjen, ilman syötön, ohjausjärjestelmän ja vaaditun Fail-Safe-toiminnon kanssa on tarkistettava.

Päätösmatriisi: Direct-Acting vs. Pilot-Operated

Tekninen tarkistuslista magneettiventtiilin valintaan

Ennen kuin magneettiventtiili hyväksytään teollisuusautomaation käyttöön, tarkista vähintään seuraavat parametrit:

Miksi magneettiventtiili voi vikaantua, vaikka luettelotiedot näyttävät oikeilta?

Yksi yleinen suunnitteluvirhe on valita magneettiventtiili ainoastaan nimellispaineen ja liitäntäkoon perusteella.

Venttiili voi täyttää nämä kaksi vaatimusta ja olla silti sovellukseen sopimaton.

Esimerkiksi:

• Pilot-Operated Valve ei ehkä toimi todellisella vähimmäispaine-erolla.
• Liian pieni virtauskapasiteetti voi rajoittaa ilman virtausta ja pidentää toimilaitteen liikeaikaa.
• Väärin valittu kela voi ylikuumentua jatkuvassa käytössä.
• Venttiilin materiaali voi olla yhteensopimaton prosessiaineen kanssa.
• Sisäiset pilot-kanavat voivat olla herkkiä epäpuhtauksille.
• Vasteaika voi olla liian pitkä vaadittuun Shutdown-toimintoon nähden.
• Venttiililtä voi puuttua räjähdysvaaralliseen tilaan vaadittava sertifiointi.
• Koko pneumaattisessa järjestelmässä voi olla liian suuria virtausrajoituksia.

Magneettiventtiilin valintaa tulee siksi käsitellä sovellukseen perustuvana teknisenä päätöksenä, ei ainoastaan hankintapäätöksenä.

Usein kysytyt kysymykset magneettiventtiileistä

Mikä on Direct-Acting-magneettiventtiili?

Se on magneettiventtiili, jossa sähkömagneettinen voima liikuttaa pääsulkuelementtiä suoraan. Monet rakenteet voivat toimia nollan tai hyvin pienen paine-eron vallitessa valmistajan määrittelyjen mukaisesti.

Mikä on Pilot-Operated-magneettiventtiili?

Se on magneettiventtiili, jossa kela ohjaa pilot-kanavaa, joka avustaa kalvon, männän tai muun pääelementin liikettä. Monet perinteiset rakenteet vaativat määritellyn vähimmäispaine-eron.

Mikä on Direct-Acting- ja Pilot-Operated-venttiilin ero?

Tärkein ero on siinä, miten venttiilin pääelementti liikkuu. Direct-Acting-rakenteessa sähkömagneettinen voima vaikuttaa suoraan pääelementtiin. Pilot-Operated-rakenteessa kela ohjaa pilot-vaihetta, jossa väliaineen paine avustaa pääliikettä.

Tarvitseeko Pilot-Operated-magneettiventtiili paine-eron?

Monet perinteiset Pilot-Operated-magneettiventtiilit tarvitsevat vähimmäispaine-eron toimiakseen oikein. Vaatimus riippuu kuitenkin rakenteesta. Jotkin Force-Pilot-Operated- ja muut pilot-avusteiset rakenteet voivat toimia hyvin pienellä tai nollan paine-erolla. Tarkista aina valmistajan tekniset tiedot.

Voiko magneettiventtiili toimia ilman paine-eroa?

Jotkin Direct-Acting- ja tietyt Pilot-Assisted-rakenteet voivat toimia nollan paine-erolla. Tämä riippuu venttiilin rakenteesta ja valmistajan määrittelystä.

Voidaanko magneettiventtiilejä käyttää tyhjiössä?

Kyllä, jos venttiili on suunniteltu ja hyväksytty kyseisiin tyhjiöolosuhteisiin. Direct-Acting-rakenteita käytetään usein matalapaine- ja tyhjiösovelluksissa, kun taas Pilot-Operated-rakenteiden paine- ja tyhjiörajoitukset on tarkistettava erikseen.

Mikä magneettiventtiili sopii suurelle virtaamalle?

Pilot-Operated-rakenteilla on usein etuja suuren virtaaman sovelluksissa, koska pilot-ohjaus mahdollistaa prosessipaineen käyttämisen suuremman pääaukon liikuttamisen avustamiseen. Lopullinen valinta riippuu kuitenkin paineesta, virtaamasta, väliaineesta ja valmistajan suorituskykytiedoista.

Mikä magneettiventtiili sopii matalalle paineelle?

Direct-Acting-magneettiventtiilit sopivat usein matalan paineen tai pienen paine-eron sovelluksiin. Myös jotkin Force-Pilot-Operated-rakenteet voivat olla sopivia. Venttiilin vähimmäiskäyttöpaine on tarkistettava.

Miten Cv ja Kv vaikuttavat magneettiventtiilin valintaan?

Cv ja Kv kuvaavat venttiilin virtauskapasiteettia. Jos magneettiventtiili on alimitoitettu, se voi rajoittaa virtausta ja pidentää toimilaitteen tai järjestelmän vasteaikaa. Tarvittava virtauskapasiteetti on määritettävä todellisten käyttöolosuhteiden perusteella.

Mikä aiheuttaa Pilot-Operated-magneettiventtiilin vikaantumisen?

Tyypillisiä syitä ovat riittämätön paine-ero, pilot-kanavien tukkeutuminen, epäpuhtaudet, kalvon tai männän ongelmat, väärät paineolosuhteet, kelan vika sekä sopimattomat väliaine- tai lämpötilaolosuhteet.

Mikä aiheuttaa magneettiventtiilin kelan ylikuumenemisen?

Mahdollisia syitä ovat väärä jännite, korkea ympäristölämpötila, sopimaton Duty Cycle, riittämätön lämmönpoisto, väärä kelavalinta tai käyttö valmistajan spesifikaatioiden ulkopuolella.

Millaista magneettiventtiiliä tulisi käyttää ESD-järjestelmässä?

Kaikkiin ESD-sovelluksiin ei ole yhtä universaalia venttiilirakennetta. Valinnassa on huomioitava Fail-Safe-toiminto, De-Energize-to-Trip-periaate, paineolosuhteet, vasteaika, luotettavuus, Proof Test -vaatimukset ja koko SIF-arkkitehtuuri.

Voiko magneettiventtiili olla osa tietyn SIL-tason SIF-toimintoa?

Kyllä. Magneettiventtiili voi olla osa Safety Instrumented Function -toiminnon lopputoimilaitetta. Koko SIF:n SIL-tasoa ei kuitenkaan voida määrittää pelkästään magneettiventtiilin tyypin perusteella. IEC 61508, IEC 61511 ja projektin turvallisuuslaskelmat on otettava huomioon.

Tärkeimmät tekniset johtopäätökset

1. Ei ole olemassa yhtä kaikille sovelluksille parasta magneettiventtiilirakennetta. Direct-Acting ja Pilot-Operated ratkaisevat erilaisia teknisiä ongelmia.
2. Vähimmäispaine-ero on kriittinen parametri. Monet Pilot-Operated-rakenteet ovat riippuvaisia määritellystä paine-erosta, mutta vaatimus vaihtelee rakenteen mukaan.
3. Direct-Acting ei automaattisesti tarkoita suurta energiankulutusta. Moderneissa rakenteissa voidaan käyttää erilaisia kela- ja energianhallintatekniikoita.
4. Pilot-Operated ei automaattisesti tarkoita, että venttiili ei sovellu matalalle paineelle. Sisäinen rakenne ja todellinen käyttöalue on tarkistettava.
5. Cv/Kv ja virtauskapasiteetti ovat tärkeitä. Magneettiventtiilistä voi tulla rajoittava komponentti, joka määrittää toimilaitteen liikeajan.
6. Tyhjiösovellukset vaativat erillisen tarkistuksen. Tavallista magneettiventtiiliä ei saa automaattisesti pitää tyhjiöön sopivana.
7. Väliaineen puhtaudella on merkitystä. Pilot-kanavat ja sisäiset komponentit voivat olla herkkiä epäpuhtauksille.
8. ESD-sovellukset edellyttävät järjestelmätason arviointia. Magneettiventtiilin valinta on vain yksi osa lopputoimilaitteen arkkitehtuuria.
9. Luettelotietojen täyttyminen ei takaa kentällä toimivaa luotettavuutta. Koko todellinen käyttöalue on arvioitava.
10. Paras magneettiventtiili on sellainen, jonka sisäinen toimintaperiaate vastaa sovelluksen todellisia käyttöolosuhteita.

Insinöörin näkökulma

Direct-Acting- ja Pilot-Operated-rakenteiden välinen valinta tulee käsitellä teknisenä arkkitehtuuripäätöksenä eikä pelkästään tuotekohtaisena vertailuna.

Oikea valinta yhdistää magneettiventtiilin sisäisen toimintaperiaatteen prosessin todellisiin käyttöolosuhteisiin:

Väliaine → Paine → Paine-ero → Virtaama → Cv/Kv → Lämpötila → Duty Cycle → Sähköiset vaatimukset → Vasteaika → Turvatoiminto → Koko automaatiokokonaisuus.

Pneumaattisessa venttiiliautomaatiossa tämä tarkoittaa, että magneettiventtiili arvioidaan yhdessä toimilaitteen, ilman syötön, putkituksen, liitäntöjen, palautetietojen ja ohjausjärjestelmän kanssa.

Turvallisuuteen liittyvissä sovelluksissa arvioinnin tulee kattaa myös lopputoimilaite ja sovellettavat Functional Safety -vaatimukset.

Tavoitteena ei ole valita teknisesti monimutkaisinta magneettiventtiiliä eikä välttämättä halvinta komponenttia.

Tavoitteena on valita magneettiventtiilirakenne, joka säilyttää luotettavan toimintansa koko sovelluksen todellisen käyttöalueen ajan.

Tekniset standardit ja viitteet

• IEC 61508 — Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems.
• IEC 61511 — Functional safety — Safety instrumented systems for the process industry sector.
• IEC 60529 — Degrees of protection provided by enclosures.
• ISO 8573-1 — Compressed air — Contaminants and purity classes.

Lopullisessa tuotteen valinnassa on aina tarkistettava valmistajan ajantasaiset tekniset tiedot, käyttörajat, paine- ja virtausominaisuudet, materiaalien yhteensopivuus sekä sovellettavat sertifikaatit.

Aiheeseen liittyvät venttiiliautomaatioartikkelit

• Partial Stroke Testing ESD-venttiileille
• EN 15714-3: Pneumaattiset neljänneskierros-toimilaitteet
• Magneettiventtiilit teollisuuden venttiiliautomaatiossa
• Venttiiliautomaatiojärjestelmät

Tarvitsetko apua teollisen magneettiventtiilin valintaan?

Teollisuusautomaation magneettiventtiilin valinta tulee aloittaa todellisista käyttöolosuhteista eikä ainoastaan luettelossa ilmoitetusta nimellispaineesta ja liitäntäkoosta.

NordenFlow tarjoaa teknistä tukea venttiiliautomaatioratkaisujen arviointiin, mukaan lukien pneumaattiset ja hydrauliset magneettiventtiilit, toimilaitteiden ohjaus, ESD-venttiiliautomaatio, instrumentointi sekä erityiset venttiiliautomaation vaatimukset.

Määritä paine. Tarkista paine-ero. Laske tarvittava virtaama. Valitse sen jälkeen oikea magneettiventtiilirakenne.