Зашто индустријске машине користе пнеуматику уместо електрике?
Oct 24, 2023
Зашто индустријске машине користе пнеуматику уместо електрике?
Пнеуматска решења имају посебне предности у односу на електрична у погледу густине снаге, поузданости, хигијене, отпорности на експлозију и отпорности на влагу. У неким специфичним индустријским ситуацијама, пнеуматска решења ће бити јефтинија, поузданија или сигурнија од електричних.
Међутим, ако се уклоне горе наведени посебни захтеви као што су величина и тежина, отпорност на грубу употребу, отпорност на експлозију и отпорност на влагу, електрични погон ће бити погоднији у општим индустријским сценаријима:
① Контрола је веома згодна (гас је компресибилан, пнеуматски је превише мекан и тешко га је контролисати; хидраулички притисак је у реду);
② Жице су практичније и штеде простор од цеви, и нема потребе да се разматра заптивање;
③ Контролни систем је генерално једноставнији и има предности у погледу трошкова. На пример, вишеканални електрични покретачи прекидача могу се директно контролисати помоћу ПЛЦ-а, док пнеуматска снага прво мора да користи ПЛЦ за контролу више електромагнетних вентила (то јест, острва вентила), а затим електромагнетни вентили контролишу актуаторе, стварајући још један ниво контроле. Систем је сложен и скуп.
У многим индустријским пројектима у којима сам учествовао, предности пнеуматике су следеће:
1. Велика густина снаге, лагана и компактна.
Под истом тежином и величином система, снага коју пнеуматски и хидраулични системи могу да пренесу је генерално већа од електричне. Ово је углавном зато што актуатори са флуидима као што су цилиндри и хидраулични цилиндри имају једноставне структуре и углавном оптерећења директног погона. Међутим, мотори исте снаге имају велику масу магнета и бакарних жица и мора се узети у обзир расипање топлоте. Генерално, мора постојати додатни простор између мотора и терета. Запремина и тежина редуктора су углавном веће од гасно-течног актуатора исте снаге.
2. Једноставан, поуздан и издржљив.
Главни разлог је као што је поменуто у 1. Генерално, механизам преноса пнеуматских система је једноставнији од оног код електричних система. Поред тога што је компактан и лаган као што је поменуто у 1, он такође доноси још једну предност: мање потенцијалних тачака квара и већу поузданост система.
Поред тога, пренос течности такође долази са урођеном вештином: заштитом од преоптерећења. Пнеуматски алати генерално неће оштетити алате, али електрични шрафцигери и електричне бушилице ће спалити мотор ако су блокирани дуже време; пнеуматска и хидраулична опрема за активирање су такође веома отпорне на механички утицај, као што је нагло нагло кочење. Или ако налетите на нешто, систем покретања се ретко оштети, али систем електричног погона који покреће мотор и редуктор ће врло вероватно оштетити зупчанике.
Функција заштите од преоптерећења система преноса течности долази из два аспекта: 1. Течност је природно флексибилна и еластична, а систем има природне пуферске способности; 2. Круг флуида је генерално дизајниран са компонентама за заштиту течности као што су вентили за смањење притиска, који ће аутоматски предузети заштитну акцију да аутоматски причврсте максималну снагу система.
Урођена вештина заштите од преоптерећења додатно побољшава поузданост система. Ово је главни разлог зашто су пнеуматска и хидраулична опрема генерално јача и издржљивија од електричне опреме.
3. Здравље је углавном у области хране и медицине.
Мотори углавном не испуњавају здравствене и безбедносне захтеве за храну и лекове: разне изолационе боје, лепкове и легуре ретких земаља. Ту су и разна пратећа електрична опрема, жице, електронске контроле, конектори; пратећа опрема механичког преноса, редуктори и компоненте преноса. Поред различитих материјала укључених у електричне уређаје који имају токсични мирис, разне масти за подмазивање, заптивке и лепкови укључени у машине не испуњавају стандарде безбедности хране и лекова.
Због ограничења науке о материјалима, постојећим електромеханичким системима је инхерентно тешко постићи сигурност хране или чак фармацеутске ако желе да испуне захтеве перформанси: Токсичне материјале је тешко заобићи. Ако то морате да урадите, можете се ослонити само на заптивање: запечатите сву опрему која не може бити направљена од безбедних материјала и користите материјале за храну и лекове за изложене делове.
Међутим, ова врста производних линија ради непрекидно, а многе производне линије раде непрекидно 24 сата. Да ли ови заптивачи могу да издрже употребу тако високог интензитета док задовољавају безбедност хране и лекова? На пример, заптивка вратила мотора са десетинама хиљада обртаја не само да мора да има добре перформансе, да буде веома поуздана и да може да издржи непрекидан рад 24к7, већ и материјали који се користе у целом систему заптивања морају такође бити од хране и разред лека. Веома је тешко испунити захтеве за храну и лекове, а чак и ако се то може постићи, и даље је веома скупо.
Пнеуматске машинеуглавном користи нерђајући челик или легуру алуминијума, неколико заптивних прстенова и неколико пластичних цеви. Није потребно много врста материјала, а електрични захтеви као што су изолација и магнетизам се не узимају у обзир. Механички захтеви за заптивке због повременог деловања нису тако велики. То је грубо у погледу материјала и лакше је за цео систем да испуни здравствене и безбедносне захтеве за храну и лекове. То је тренутно најзрелије решење.
Штавише, неће изгорети услед преоптерећења, што такође елиминише огромну опасност по здравље и безбедност. Сам материјал задовољава здравствене и безбедносне стандарде. Чак и ако се нешто поквари, шљака упадне у производ или исцури гас, постоји велика вероватноћа да неће доћи до кварова у вези са квалитетом и безбедности услед контаминације. Ово се зове унутрашња безбедност. Због тога је лакше и јефтиније постићи сигурност прехрамбених и фармацеутских производа са пнеуматским системима него са електричним системима, па се пнеуматске компоненте широко користе у производним линијама ове две индустрије.
Многа електрична опрема теоретски има могућност варничења током употребе, као што је укључивање, искључивање и отпуштање конектора, различити намотаји ће генерисати контра-електромоторну силу, а кондензатори на штампаним плочама могу изненада експлодирати. Било би веома опасно ако дође до пожара у запаљивој и експлозивној средини, као што је рафинерија нафте или рудник угља. Дакле, електрична опрема која се користи у таквим приликама има технички ниво који се назива „ниво отпорности на експлозију“. Електрична опрема која испуњава захтеве овог нивоа мора бити посебно дизајнирана како би се осигурало да свака електрична веза неће варничити, или како би се осигурало да чак и ако је запечаћена и изолована, паљење је такође изоловано од експлозивног окружења. Потребно је много радне снаге и материјалних ресурса да се направе ови дизајни и прођу ове нивое сертификације. Због тога је електрична опрема са нивоима отпорности на експлозију генерално много скупља од обичне електричне опреме са истим спецификацијама, а може бити и неколико пута лошија.
Све док је гас у пнеуматској опреми правилно пречишћен, запаљиви гас се не меша и нема директног судара метала, у суштини не постоји могућност варничења. Исто важи и за хидрауличну опрему. Стога, у ситуацијама са захтевима за заштиту од експлозије, коришћење гаса или хидрауличног притиска као снаге, и постављање пумпи, електромагнетних вентила и друге електричне опреме која покреће актуаторе у удаљеној пумпној просторији изолованој од експлозивног окружења може избећи употребу скупе експлозије - доказна опрема. електричне опреме, чиме се постиже сврха смањења трошкова система.
Штавише, за неке прилагођене посебне примене, готова електрична опрема отпорна на експлозију можда неће бити доступна. У овом случају, погон гас-течност може бити једина опција.
5. Водоотпоран и отпоран на влагу.
Електрична опрема која се користи у окружењима индустријске аутоматизације генерално је неодвојива од једносмерне струје ниског напона. Као што су погон електромагнетних вентила, погон релеја, погон малих мотора, а да не спомињемо сам микроконтролер. Међутим, постоји велики проблем са једносмерном струјом: она је склона електрохемијској корозији.
Кола једносмерне струје изложена влажном окружењу су склона овој ситуацији: влага се кондензује на проводницима да би формирала локалне базене раствора, а проводници формирају електрохемијску корозију коју покреће једносмерни напон. На пример, иако је погонска струја на електромагнетном вентилу ПВМ талас, ако га нископропусни филтрирате, видећете да има велику једносмерну компоненту. У пољу индустријског управљања, поред струјног кола, нема много строгих једносмерних струја на другим колима. Већина њих су сигнали таласног облика као што је ПВМ. Међутим, ови таласни облици, посебно таласни облици струјног кола, садрже велику једносмерну компоненту, тако да ће на њих утицати влажност. У околини се јавља електрохемијска корозија. Највероватније место за појаву ове врсте електрохемијске корозије је на различитим спојевима жица. Због тога, заваривање треба користити што је више могуће приликом ожичења ДЦ кола. Директно умотавање металних жица заједно је веома непоуздано. Или ће зарђати и сломити се након неколико дана, или ће после неког времена изазвати лош контакт. Напротив, чисто коло наизменичне струје има јаку отпорност на корозију.
Пнеуматска и хидраулична опрема природно нема овај проблем. У принципу, природно је отпоран на влагу:
① Није напуњен, нема проблема са електрохемијском корозијом електричног погона и нема потребе да се разматра проводљивост. Сви метални материјали могу бити од нерђајућег челика или легуре алуминијума отпорног на рђу;
② Унутрашње окружење је испуњено радним медијумом (компримовани ваздух, хидраулично уље) и под позитивним притиском, а коло радног флуида је повезано са опремом за сушење и одвлаживање (као што је хладна сушара), тако да унутрашњост куће неће бити под утицајем влаге из спољашње средине. Под утицајем. Због тога су многи механизми за активирање аутоматских просторија за прање аутомобила хидраулични, јер је вода свуда. Прехрамбена индустрија је слична, али да би се избегла контаминација изазвана хидрауличним медијима, користи се пнеуматика.
Није да се електрична опрема не може претворити у опрему отпорну на влагу, али постоји цена коју треба платити за заптивање: водонепропусна опрема је дефинитивно много скупља од опреме која није водонепропусна. Заједно са горе наведеним предностима (као што је хигијена), пнеуматика може имати предност у трошковима у специфичним сценаријима примене (као што је у неким радионицама за прераду хране са високом влажношћу).
Укратко, електронска контрола је главни тренд. Решења на тржишту су богата и зрела, а у будућности ће постати зрелија и јефтинија. Пнеуматски систем има компаративне предности само у неким случајевима са посебним захтевима. Стога, све док не постоје посебни захтеви као што су хигијена хране, отпорност на ударце, отпорност на експлозију и отпорност на влагу, електричном систему и даље треба дати предност при пројектовању система.