Zašto industrijski strojevi koriste pneumatiku umjesto elektrike?

Zašto industrijski strojevi koriste pneumatiku umjesto elektrike?

 

Pneumatska rješenja imaju posebne prednosti u odnosu na električna u pogledu gustoće snage, pouzdanosti, higijene, zaštite od eksplozije i otpornosti na vlagu. U nekim specifičnim industrijskim situacijama pneumatska rješenja bit će jeftinija, pouzdanija ili sigurnija od električnih.

 

Međutim, ako se gornji posebni zahtjevi kao što su veličina i težina, otpornost na grubu uporabu, otpornost na eksploziju i otpornost na vlagu uklone, električni pogon će biti prikladniji u općim industrijskim scenarijima:

 

① Kontrola je vrlo praktična (plin je kompresibilan, pneumatski je previše mekan i teško ga je kontrolirati; hidraulički tlak je u redu);

 

② Žice su praktičnije i štede prostor od cijevi i nema potrebe za brtvljenjem;

 

③ Kontrolni sustav općenito je jednostavniji i ima povoljnije troškove. Na primjer, višekanalnim električnim pokretačima prekidača može se izravno upravljati pomoću PLC-a, dok pneumatska snaga mora prvo koristiti PLC za upravljanje višestrukim elektromagnetskim ventilima (to jest, ventilskim otocima), a zatim elektromagnetski ventili kontroliraju aktuatore, stvarajući još jedan kontrolna razina. Sustav je složen i skup.

 

 

 

U mnogim industrijskim projektima u kojima sam sudjelovao, prednosti pneumatike su sljedeće:

 

1. Visoka gustoća snage, lagan i kompaktan.

 

Pod istom težinom i veličinom sustava, snaga koju pneumatski i hidraulički sustavi mogu prenijeti općenito je veća od snage električnih sustava. To je uglavnom zato što aktuatori s tekućinom kao što su cilindri i hidraulički cilindri imaju jednostavnu strukturu i uglavnom imaju izravna opterećenja. Međutim, motori iste snage imaju veliku masu magneta i bakrenih žica, te se mora uzeti u obzir rasipanje topline. Općenito, mora postojati dodatni prostor između motora i tereta. Volumen i težina reduktora općenito su veći od aktuatora plin-tekućina iste snage.

 

2. Jednostavan, pouzdan i izdržljiv.

 

Glavni razlog je kao što je spomenuto u 1. Općenito, prijenosni mehanizam pneumatskih sustava je jednostavniji od onog kod električnih sustava. Osim što je kompaktan i lagan kao što je spomenuto u 1, također donosi još jednu prednost: manje potencijalnih točaka kvara i veću pouzdanost sustava.

 

Uz to, prijenos tekućine također dolazi s urođenom vještinom: zaštitom od preopterećenja. Pneumatski alati općenito neće oštetiti alate, ali električni odvijači i električne bušilice će pregorjeti motor ako su blokirani dulje vrijeme; pneumatska i hidraulička oprema za pokretanje također je vrlo otporna na mehaničke udare, kao što je iznenadna iznenadna kočnica. Ili ako naletite na nešto, sustav pokretanja se rijetko ošteti, ali sustav električnog pogona kojeg pokreću motor i reduktor vrlo je vjerojatno da će oštetiti zupčanike.

 

Funkcija zaštite od preopterećenja sustava prijenosa tekućine dolazi iz dva aspekta: 1. Tekućina je prirodno fleksibilna i elastična, a sustav ima prirodnu sposobnost puferiranja; 2. Krug tekućine općenito je dizajniran s komponentama za zaštitu tekućine kao što su ventili za smanjenje tlaka, koji će automatski poduzeti zaštitnu radnju kako bi automatski smanjili maksimalnu izlaznu snagu sustava.

 

Urođena vještina zaštite od preopterećenja dodatno poboljšava pouzdanost sustava. To je glavni razlog zašto su pneumatska i hidraulička oprema općenito jača i izdržljivija od električne opreme.

 

 

 

 

3. Zdravlje je uglavnom u području hrane i lijekova.

 

Motori uglavnom ne zadovoljavaju zdravstvene i sigurnosne zahtjeve za hranu i lijekove: razne izolacijske boje, ljepila i legure rijetkih zemalja. Tu je i razna pomoćna električna oprema, žice, elektroničke kontrole, konektori; potpornu opremu za mehanički prijenos, reduktore i komponente prijenosa. Uz razne materijale uključene u električne uređaje koji imaju otrovan miris, razne mazive masti, brtve i ljepila uključena u strojeve ne zadovoljavaju standarde sigurnosti hrane i lijekova.

 

Zbog ograničenja znanosti o materijalima, postojećim elektromehaničkim sustavima je inherentno teško postići sigurnost prehrambene ili čak farmaceutske razine ako žele zadovoljiti zahtjeve izvedbe: otrovne materijale teško je zaobići. Ako to morate učiniti, možete se osloniti samo na brtvljenje: zabrtvite svu opremu koja ne može biti izrađena od sigurnih materijala, a za izložene dijelove koristite materijale prikladne za hranu i lijekove.

 

Međutim, ova vrsta proizvodnih linija radi neprekidno, a mnoge proizvodne linije čak rade neprekidno 24 sata. Mogu li ove brtve izdržati takav visoki intenzitet upotrebe, a da istovremeno zadovoljavaju razinu sigurnosti za hranu i lijekove? Na primjer, brtva osovine motora s desecima tisuća okretaja ne samo da mora imati dobre performanse, biti vrlo pouzdana i moći izdržati kontinuirani rad 24x7, već materijali koji se koriste u cijelom sustavu brtvljenja također moraju biti od hrane i stupanj lijeka. Vrlo je teško ispuniti zahtjeve za hranu i lijekove, a čak i ako se to može postići, još uvijek je vrlo skupo.

 

Pneumatski strojeviopćenito koristi nehrđajući čelik ili leguru aluminija, nekoliko brtvenih prstenova i nekoliko plastičnih cijevi. Nije potrebno mnogo vrsta materijala, a električni zahtjevi kao što su izolacija i magnetizam nisu uzeti u obzir. Mehanički zahtjevi za brtve zbog povremenog djelovanja nisu tako veliki. Oštar je u pogledu materijala, a cijelom sustavu je lakše ispuniti zdravstvene i sigurnosne zahtjeve za hranu i lijekove. To je trenutno najzrelije rješenje.

 

Štoviše, neće izgorjeti zbog preopterećenja, što također eliminira veliku opasnost po zdravlje i sigurnost. Sam materijal zadovoljava zdravstvene i sigurnosne standarde. Čak i ako se nešto slomi, troska upadne u proizvod ili iscuri plin, postoji velika vjerojatnost da neće doći do kvarova na kvaliteti i sigurnosti zbog onečišćenja. To se zove intrinzična sigurnost. Stoga je pneumatskim sustavima lakše i jeftinije postići sigurnost prehrambene i farmaceutske kvalitete nego električnim sustavima, pa se pneumatske komponente široko koriste u proizvodnim linijama ove dvije industrije.

 

 

4. Otporno na eksploziju.

 

Teoretski, mnoga električna oprema može izazvati iskrenje tijekom uporabe, poput spajanja, odspajanja i olabavljenja konektora, razne zavojnice će generirati protuelektromotornu silu, a kondenzatori na tiskanim pločama mogu iznenada eksplodirati. Bilo bi vrlo opasno ako se požar dogodi u zapaljivom i eksplozivnom okruženju, poput rafinerije nafte ili rudnika ugljena. Stoga električna oprema koja se koristi u takvim prilikama ima tehničku razinu koja se naziva "razina otpornosti na eksploziju". Električna oprema koja zadovoljava zahtjeve ove razine mora biti posebno projektirana kako bi se osiguralo da svaka električna veza neće iskriti, ili da se osigura da čak i ako je zabrtvljena i izolirana, paljenje je također izolirano od eksplozivnog okruženja. Potrebno je puno radne snage i materijalnih resursa za izradu ovih dizajna i prolazak ovih razina certifikacije ispitivanja. Stoga je električna oprema s razinama zaštite od eksplozije općenito mnogo skuplja od obične električne opreme s istim specifikacijama, a može biti i nekoliko puta lošija.

 

Sve dok je plin u pneumatskoj opremi pravilno pročišćen, zapaljivi plin nije pomiješan i nema izravnog sudara metala, u biti nema mogućnosti iskre. Isto vrijedi i za hidrauličku opremu. Stoga, u situacijama sa zahtjevima za zaštitu od eksplozije, korištenjem plina ili hidrauličkog tlaka kao snage i postavljanjem pumpi, solenoidnih ventila i druge električne opreme koja pokreće aktuatore u udaljenoj pumpnoj prostoriji izoliranoj od eksplozivnog okruženja može se izbjeći korištenje skupe eksplozije. - dokazna oprema. električne opreme, čime se postiže svrha smanjenja troškova sustava.

 

Štoviše, za neke prilagođene posebne primjene, gotova električna oprema otporna na eksploziju možda neće biti dostupna. U ovom slučaju pogon plin-tekućina može biti jedina opcija.

 

 

5. Vodootporan i otporan na vlagu.

 

Električna oprema koja se koristi u okruženjima industrijske automatizacije općenito je neodvojiva od istosmjerne struje niskog napona. Kao što su pokretanje solenoidnih ventila, upravljanje relejima, upravljanje malim motorima, da ne spominjemo sam mikrokontroler. Međutim, postoji veliki problem s istosmjernom strujom: sklona je elektrokemijskoj koroziji.

 

Istosmjerni krugovi izloženi vlažnim okruženjima skloni su ovoj situaciji: vlaga se kondenzira na vodičima stvarajući lokalne bazene otopine, a vodiči stvaraju elektrokemijsku koroziju potaknutu istosmjernim naponom. Na primjer, iako je pogonska struja na solenoidnom ventilu PWM val, ako ga niskopropusni filtrirate, vidjet ćete da ima veliku istosmjernu komponentu. U području industrijske kontrole, osim u strujnom krugu, nema mnogo striktno istosmjernih struja u drugim krugovima. Većina njih su signali valnog oblika kao što je PWM. Međutim, ti valni oblici, posebno valni oblici strujnog kruga, sadrže veliku istosmjernu komponentu, pa će na njih utjecati vlaga. U okolišu se javlja elektrokemijska korozija. Najvjerojatnije mjesto za pojavu ove vrste elektrokemijske korozije su različiti spojevi žica. Stoga se zavarivanje treba koristiti što je više moguće pri povezivanju istosmjernih krugova. Izravno omotavanje metalnih žica zajedno vrlo je nepouzdano. Ili će zahrđati i slomiti se nakon nekoliko dana ili će uzrokovati loš kontakt nakon nekog vremena. Naprotiv, čisti AC krug ima jaku otpornost na koroziju.

 

Pneumatska i hidraulička oprema naravno nema ovaj problem. U principu je prirodno otporan na vlagu:

 

① Nije napunjen, nema problema s elektrokemijskom korozijom električnog pogona i nema potrebe razmatrati vodljivost. Svi metalni materijali mogu biti od nehrđajućeg čelika ili legure aluminija;

 

② Unutarnje okruženje ispunjeno je radnim medijem (komprimirani zrak, hidraulično ulje) i pod pozitivnim je tlakom, a krug radne tekućine povezan je s opremom za sušenje i odvlaživanje (kao što je hladna sušilica), tako da unutrašnjost kuće neće biti pod utjecajem vlage iz vanjske okoline. pod utjecajem. Stoga su mnogi mehanizmi za pokretanje automatskih autopraonica hidraulički, jer je voda posvuda. Prehrambena industrija je slična, ali kako bi se izbjegla kontaminacija uzrokovana hidrauličkim medijima, koristi se pneumatika.

 

Nije da se električna oprema ne može napraviti u opremu otpornu na vlagu, ali postoji cijena koju treba platiti za brtvljenje: vodonepropusna oprema je definitivno mnogo skuplja od opreme koja nije vodonepropusna. Zajedno s gore navedenim prednostima (kao što je higijena), pneumatika može imati cjenovnu prednost u specifičnim scenarijima primjene (kao u nekim radionicama za preradu hrane s visokom vlagom).

 

Ukratko, elektroničko upravljanje glavni je trend. Rješenja na tržištu su bogata i zrela, au budućnosti će postajati sve zrelija i jeftinija. Pneumatski sustav ima komparativne prednosti samo u nekim slučajevima s posebnim zahtjevima. Stoga, sve dok nema posebnih zahtjeva kao što su higijena hrane, otpornost na udarce, otpornost na eksploziju i otpornost na vlagu, električnom sustavu ipak treba dati prednost pri projektiranju sustava.