استفاده از سیستم پنوماتیک در محیط های خشن

راهکارهای استفاده بهینه از سیستم های پنوماتیک در محیط های خشن مثل محیط های سرد، گرم،مرطوب و ...

استفاده از سیستم پنوماتیک در محیط های خشن

راه حل هایی برای محیط های چالش برانگیز

بخش اول: سرما، گرما، رطوبت، گرد و خاک

در مقاله پیش رو به چالش های محیطی و راه حل هایی برای آن نگاهی می اندازیم که مطالب زیر را پوشش می دهد:

  1. محیط سرد
  2. محیط گرم
  3. محیط مرطوب و آلوده
  4. تأثیرات شیمیایی یا محیط های خورنده مانند آب دریا (مقاله بعدی)

 

 

  1. محیط سرد

قبلا در مقاله "طراحی سیستم پنوماتیک و اجزای آن" و "مبانی آماده سازی هوای فشرده" در مورد آماده سازی هوا و خشک کردن آن مطالبی را ارائه کردیم. در دمای زیر 0 °Cداشتن هوای هوای خشک لازم و ضروری می باشد. نکته مهم دیگر در نظر گرفتن نقطه شبنم می باشد. نقطه شبنم دمایی است که مقدار مشخصی از هوا در یک فشار ثابت باید به آن برسد تا بخار آب طی عمل میعان تبدیل به آب شود. رطوبت نسبی در نقطه شبنم 100 در صد می باشد. در محیط هایی که دما زیر صفر درجه سانتی گراد می باشد به نقطه شبنم، نقطه یخ زدگی هم می گویند.
با فشرده شدن هوا مقدار نسبی ذرات و همچنین ذرات آب در هوا افزایش می یابد و این یعنی میعان. بنابراین فشار هوا ویژگی مهم و تاثیر گذاری محسوب می شود.

 

نمودار حد اشباع بخار آب در هوا

به خاطر داشته باشید که: نقطه شبنم باید 15 درجه سانتی گراد پایین تر از دمای محیط باشد. در غیر اینصورت قابلیت حفظ آب در هوای فشرده از بین می رود. آب در شیر ها و محرک ها منجمد شده و باعث نشتی یا عملکرد بد اجزای سیستم می شود.
برای رسیدن به نقطه شبنم باید از یک سیستم خشک کن خوب و مناسب استفاده کنیم. پیشنهاد ما استفاده از خشک کن های جذبی است. مطمئن شوید که نقطه شبنم حتما 15 درجه سانتی گراد پایین تر از دمای محیط باشد.

مثال:

اگر در کاتالوگ یا راهنمای خود اعلام می کنیم که نقطه شبنم باید 15 درجه سانتی گراد زیر دمای محیط باشد، نشان می دهد که رطوبت نسبی هوای فشرده باید پایین تر از 100 درصد باشد. در نتیجه از یخ زدگی و گسترش میعانات جلوگیری می شود.

نمودار نقطه شبنم هوا

معمولا داخل شیر هایی که مخصوص کار در دمای پایین هستند روان کننده هایی به کار می رود که نیاز به استفاده از دیگر روان کننده ها مثل روغن را از میان می برد.
معمولا در این شیر ها از رینگ های آب بندی از جنس پلی اورتان (PUR) استفاده می شود. با توجه به ساختار هندسی این تجهیزات آب بندی اتصال فشار فقط در پورت 1 ممکن است. البته می توانیم از تجهیزات آب بندی دیگری استفاده کنیم که بتوانیم فشار خط را به پورت های دیگری هم وصل کنیم.

لطفاً توجه داشته باشید که در دمای زیر 40 درجه سانتیگراد ، نشت دریچه ممکن است به 10 سانتی متر مکعب در دقیقه افزایش یابد.
انتخاب مواد مناسب برای تجهیزات آب بندی در دمای پایین از اهمیت بالایی برخوردار است. پلی اورتان (PUR)، سیلیکون ها، و NBR های دمای پایین از موارد مناسب هستند که می توان به آنها اشاره کرد. نه تنها جنس مواد بلکه ساختار هندسی آب بندی هم نقش مهمی در این امر دارد.

اجزای سیلندر های مقاوم در برابر سرما معمولا از جنس فولاد ضد زنگ، آلومینیوم آنودایز شده، برنز متخلخل یا برنج می باشد. تجهیزات آب بندی هم از جنس پلی اورتان یا NBR هستند. واشر NBR در دمای کمتر از -20 درجه سانتیگراد سفت می شود و قابلیت آب بندی را از دست می دهد ، بنابراین سیلندر شروع به نشت کردن می کند.سیلندرهای مورد استفاده در دمای بالا معمولاً با آب بندی FKM ساخته می شوند ، اما با این وجود نمی توان آنها را در دماهای زیر 0 درجه سانتیگراد استفاده کرد.

واحد های آماده سازی هوا معمولا تا دمای منفی 10 درجه سانتی گراد قابل استفاده هستند. بنابر این مهم است که آنها را در جایی قرار دهیم که دمای آن از منفی 10 درجه پایین تر نرود. باید مراقب باشیم که رطوبت جمع شده در کاسه فیلتر یخ نزند چرا که ممکن است باعث ترک خوردن کاسه شود. با توجه به این مطالب استفاده از انواع اتوماتیک اماده سازی هوا می تواند سودمند باشد زیرا بعضی از واحد های FRL می توانند در دمای منفی 40 درجه سانتی گراد هم کار کنند.

توجه کنید که فقط اجزای اصلی مثل شیر ها و سیلندر ها نیستند که باید در مقابل سرما مقاومت کنند بلکه اجزای انتقال هم از این قاعده مستثنی نیستند. باید از لوله های پنوماتیکی استفاده کنیم که به واسطه مواد استفاده شده در ساخت آن در برابر دماهای زیر صفر مقاوم باشد.

جدول زیر بازه دمایی بعضی از لوله ها و اتصالات را نشان می دهد.

محدوده دمایی لوله و اتصالات پنوماتیک

2. محیط گرم

توجه داشته باشید که ما فقط در فرایند های تولید که دمای بالایی دارند با محیط گرم روبه رو نیستیم بلکه در مناطق گرمسیر مانند خلیج ها یا کار هایی که زیر تابش مستقیم نور خورشید هستند هم این مسئله مشکل ساز می شود. انتخاب درست و مناسب مواد لاستیکی و پلاستیکی برای محیط های گرم نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

شیرهای پنوماتیک با انواع مختلفی از مواد عایقی مانند: NBR, PUR, FKM/FPM, EPDM و بسیاری دیگر در دسترس هستند. FKM و FPM عایق هایی هستند که در هوای گرم به خوبی کار می کنند و بیشتر از بقیه مورد استفاده هستند. مواد اولیه این عایق ها (فلورین-لاستیک / فلورولاستومر) یکسان هستند و تفاوت نام آنها ناشی از استاندارد های مختلف می باشد. FPM مطابق با استاندارد DIN-ISO و FKM مطابق با استاندارد ASTM آمریکا می باشد.

شیر های برقی برای کار در دمای بالا چالش های بزرگی برای تولیدکنندگان ایجاد می کنند

به طور کلی ساخت شیر های غیر بقی برای محیط های گرم به مراتب آسانتر از نوع برقی آن است. به طور کلی بیشتر تولید کنندگان شیر های برقی سیستم های خود را برای کار تا 50 یا 60 درجه سانتی گراد محدود می کنند زیرا تحریک الکتریکی بخودی خود یک گرمای اضافی تولید می کند. شیر های غیر برقی تا دمای 120 درجه سانتی گراد هم موجود می باشند. در مواردی که حتما باید از شیر برقی استفاده شود و دمای محیط تا 80 درجه هم بالا می رود می توانیم قسمت برقی شیر را خارج از محل گرم قرار دهیم و فقط خود شیر در محیط گرم کار کند.

هنگام ساخت تابلو های کنترل مراقب باشید که تعداد زیادی شیر برقی را داخل یک تابلو کوچک قرار ندهید. شیرهای برقی داخل تابلو را گرم می کنند چرا که بیشتر مصرف برق آنها تبدیل به گرما می شود. اجزای الکترونیکی موجود در داخل تابلو ممکن است از این گرما آسیب ببینند. به هر حال اضافه کردن تجهیزات تهویه می تواند به کاهش گرما کمک کند.

هنگام تهیه مشخصات برای شیر های برقی ولتاژ، و چرخه کار از جنبه های مهمی است که باید در نظر گرفت. به عنوان یک اصل کلی به یاد داشته باشید آهنربای AC بیشتر از آهنربای DC گرم می شود.
چرخه کار (duty cycle) یا چرخه توان بخشی از یک پریود (دوره) است که سیگنال یا سیستم در آن فعال است.

برای شیر های برقی چرخه کار را بیشترین زمان انرژی دار بودن کویل مشخص می کند. چرخه کار(duty cycle) را با علامت ED روی شیرهای برقی مشخص می کنند. شیر هایی با ED=100% به این معناست که به صورت پیوسته می تواند برق دار باشد. برای مواردی که ED=100%می باشد پیشنهاد ما استفاده از عایق های FKMاست. NBR سفت می شود و از این رو توصیه نمی شود.

3. محیط مرطوب و آلوده: حفاظت IP

هنگام تعیین مشخصات شیر برقیباید توجه ویژه ای به نفوذ آب و گرد و خاک داشت. تجهیزات برقی در کلاس های مختلف IP دسته بندی می شوند. IP مخفف Internationag Protection mark می باشد. با استفاده از این کلاس های حفاظتی درجه حفاظت یک باکس یا قاب که از یک مدار یا تجهیزات فنی محافظت می کند مشخص می شود. کلاس بندی IP تحت استاندارد IEC 60529:1989 تعریف می شود.

درجه حفاظت با دو کاراکتر که بعد از کد IP می آید مشخص می شود.

  • کاراکتر اول از 0 تا 6 متغیر است. این کاراکتر نشان دهنده میزان حفاظت مکانیکی در برابر ذرات جامد می باشد.
  • کاراکتر دوم از 0 تا 9k متغیر است. این کاراکتر نشان دهنده میزان حفاظت در برابر ورود آب است.

ip

جدول حفاظت ip

چند مثال:

IP65: حفاظت کامل در برابر گرد و غبار و حفاظت در برابر پرتاب آب کم فشار از هر جهت.

IP66: حفاظت کامل در برابر گرد و غبار و پرتاب آب فشار قوی و غوطه ور شدن در آب

IP67: حفاظت کامل در برابر گرد و غبار و غوطه ور ماندن در آب برای مدت محدود

IP68: حفاظت کامل در برابر گرد و غبار و می تواند 1 الی 3 متر زیر آب برای 30 دقیقه استفاده شود.

IP69: حفاظت کامل در برابر گرد و غبار و می تواند به صورت پیوسته تا یک ساعت و تا عمق سه متر زیر آب استفاده شود.

 

لطفا توجه داشته باشید که: کلاس IP بالاتر الزاما به این معنا نیست که کلاس های پایین تر را کاملا تحت پوشش قرار می دهد.

مثال: یک شیر با کلاس IP67 الزاما تمام موارد IP66 را پوشش نمی دهد.

برای حفاظت بیشتر در محیط های خیلی مرطوب و کثیف پیشنهاد ما استفاده از شیر های بدون برگشت (یک طرفه) در تمام پورت های خروجی می باشد. از فیتینگ و اتصالات حفاظت تخلیه برای لوله های اپراتور و همچنین پورت های تخلیه شیر استفاده کنید.

حفاظت تخلیه شیر پنوماتیک

 

برای مشاهده خدمات موسسه موتور درایو در زمینه اجرای پروژه اتوماسیون صنعتی بر روی بنر زیر کلیک کنید.

 

پیشنهاد موتور درایو برای یادگیری پنوماتیک مطالعه مقالات زیر (به ترتیب) می باشد. ترتیبی که در زیر مشاهاده می کنید اصول پنوماتیک را از مبتدی ترین مسائل آن شروع کرده و تا سطح مطلوبی پیش می برد.

 

1. پنوماتیک چیست؟

2. مفاهیم اولیه و قوانین پنوماتیک

3. طراحی سیستم پنوماتیک و اجزای آن

4. شیر پنوماتیک

5. شیرهای کنترک جهت پنوماتیک

6. علائم استاندارد شیرهای کنترل جهت پنوماتیک

7. سیلندر های پنوماتیک - بخش اول

8. سیلندرهای پنوماتیک - بخش دوم

9. مبانی آماده سازی هوای فشرده

10. واحدهای آماده سازی هوای فشرده

11. شیرها و محرک های پنوماتیک با رابط نامور (NAMUR-interface)

12. استفاده از سیستم های پنوماتیک در محیط های خشن

 

 منبع: www.hafner-pneumatik.com

 

نظرات کاربران

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code