Jak wybrać zawory kulowe z napędem elektrycznym, normalnie otwarte i normalnie zamknięte

Zawory kulowe z napędem elektrycznym są niezbędnym elementem wyposażenia w wielu zastosowaniach. Większość zaworów elektromagnetycznych jest stale zasilana, gdy znajduje się w nowej pozycji, podczas gdy zawory kulowe z napędem elektrycznym zużywają energię tylko podczas zmiany z pozycji otwartej na zamkniętą i odwrotnie. Zawory kulowe z napędem elektrycznym są szeroko stosowane w różnych systemach przemysłowych, systemach uzdatniania wody, systemach HVAC, a nawet domowych systemach zaopatrzenia w wodę ze względu na szybkie otwieranie i zamykanie, dobrą szczelność i łatwą obsługę. Przy wyborze elektrycznego zaworu kulowego jedną z najważniejszych decyzji jest wybór między typem normalnie otwartym (NO) a normalnie zamkniętym (NC). Wybór ten ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo, stabilność i efektywność energetyczną całego systemu. Poniżej szczegółowo omówimy kryteria wyboru, biorąc pod uwagę definicję, główne założenia i praktyczne scenariusze zastosowań.

1. Najpierw wyjaśnij definicje: Czym są zawory kulowe z napędem elektrycznym normalnie otwarte i normalnie zamknięte?

Przed dokonaniem wyboru konieczne jest zrozumienie fundamentalnej różnicy między tymi dwoma typami, która jest określana przez stan rdzenia zaworu po odcięciu zasilania (z wyłączeniem obsługi ręcznej). Poniższy rysunek ilustruje kluczowe cechy elektrycznych zaworów kulowych NO i NC:

• Normalnie otwarty (NO): Po odcięciu zasilania zawór pozostaje w stanie całkowicie otwartym. Dopiero po otrzymaniu sygnału elektrycznego (włączeniu zasilania) zawór obraca rdzeń i zamyka go, blokując przepływ medium. Po ponownym odcięciu zasilania zawór automatycznie powraca do stanu otwartego pod wpływem sprężyny lub innych mechanizmów resetujących.
• Normalnie zamknięty (NC): Natomiast po odcięciu zasilania zawór jest w stanie całkowicie zamkniętym. Wymaga sygnału elektrycznego (włączenia zasilania), aby rdzeń obracał się i otwierał, umożliwiając przepływ medium. Po odcięciu zasilania automatycznie się zamknie, blokując medium.

2. Kryteria wyboru rdzenia: począwszy od bezpieczeństwa systemu i wymagań funkcjonalnych

Wybór między typem normalnie otwartym a normalnie zamkniętym nie jest arbitralny; opiera się na wymaganiach dotyczących stanu awaryjnego systemu i codziennej logice działania. Należy skupić się na następujących czterech kluczowych czynnikach:

Czynnik 1: Priorytet „stanu bezpieczeństwa” po awarii zasilania

To najważniejsze kryterium. W przypadku nieoczekiwanej awarii zasilania (częstej usterki systemu), stan zaworu musi gwarantować, że system nie spowoduje wypadków zagrażających bezpieczeństwu (takich jak wyciek, nadciśnienie lub uszkodzenie sprzętu).

• Wybierz normalnie otwarty (NO): Po awarii zasilania medium musi „kontynuować przepływ”, aby uniknąć zagrożenia. Na przykład:
  • Systemy wody chłodzącej w urządzeniach przemysłowych: W przypadku awarii zasilania woda chłodząca musi nadal krążyć, aby zapobiec przegrzaniu i uszkodzeniu urządzeń. W tym przypadku należy zastosować normalnie otwarty elektryczny zawór kulowy, aby zapewnić drożność obiegu wody chłodzącej po awarii zasilania.
  • Rurociągi wentylacyjne w zbiornikach magazynowych chemikaliów: Po awarii zasilania zawór odpowietrzający musi pozostać otwarty, aby uniknąć nadmiernego ciśnienia wewnątrz zbiornika spowodowanego nagromadzeniem się lotnych gazów, co może doprowadzić do eksplozji zbiornika.
• Wybierz zawór normalnie zamknięty (NC): Po awarii zasilania przepływ medium musi zostać „zatrzymany”, aby zapobiec zagrożeniom. Na przykład:
  • Rurociągi gazowe w gospodarstwach domowych lub fabrykach: W przypadku awarii zasilania zawór gazowy musi zostać natychmiast zamknięty, aby uniknąć wycieku gazu i zapobiec pożarowi lub wybuchowi. W tym przypadku najlepszym wyborem jest normalnie zamknięty elektryczny zawór kulowy.
  • Rurociągi do dostarczania odczynników chemicznych: Jeśli zasilanie zostanie odcięte podczas dostarczania toksycznych lub żrących odczynników, zawór należy szybko zamknąć, aby zapobiec wyciekowi odczynnika i zanieczyszczeniu środowiska lub obrażeniom ciała.

Czynnik 2: Dopasowanie do codziennej częstotliwości pracy

Typ zaworu musi być również zgodny z „dzienną częstotliwością włączania i wyłączania” systemu, aby zmniejszyć zużycie energii i wydłużyć żywotność zaworu.

• Normalnie otwarty (NO) jest bardziej odpowiedni: Jeśli system wymaga, aby medium znajdowało się w stanie „długotrwałej cyrkulacji” podczas codziennej pracy, a zamknięcie jest jedynie operacją tymczasową (np. sporadyczną konserwacją lub regulacją). Na przykład, główny rurociąg wodociągowy w budynku mieszkalnym: musi dostarczać wodę 24 godziny na dobę, a zawór jest zamykany tylko wtedy, gdy wymagana jest konserwacja. Wybór zaworu normalnie otwartego pozwala uniknąć długotrwałego zużycia energii (ponieważ wymaga on zasilania tylko podczas zamykania).
• Zawór normalnie zamknięty (NC) jest bardziej odpowiedni: Jeśli system potrzebuje przepływu medium jedynie „od czasu do czasu” i przez większość czasu jest zamknięty. Na przykład, zawór wlotowy wody w domowym podgrzewaczu wody: musi być otwierany tylko wtedy, gdy podgrzewacz wody uzupełnia wodę, a w pozostałych przypadkach pozostaje zamknięty. Wybór zaworu normalnie zamkniętego pozwala uniknąć częstego zasilania w celu utrzymania stanu otwartego, oszczędzając energię.

Czynnik 3: Zgodność z logiką sterowania systemem

Typ zaworu musi być zgodny z logiką sygnału wyjściowego systemu sterowania, aby zapewnić prawidłowe wykonywanie instrukcji przez zawór (takich jak automatyczne sterowanie przez sterownik PLC lub system zdalnego sterowania).

Na przykład w inteligentnym systemie nawadniania: system jest ustawiony na „podlewanie o 8:00 każdego dnia” i „zatrzymanie nawadniania po 1 godzinie”. Jeśli rurociąg nawadniający jest przez większość czasu zamknięty, bardziej odpowiedni jest elektryczny zawór kulowy normalnie zamknięty. Gdy system wysyła „sygnał nawadniania” (włączenie zasilania), zawór otwiera się; po 1 godzinie sygnał zostaje odcięty (wyłączenie zasilania), a zawór zamyka się automatycznie. W przypadku zastosowania zaworu normalnie otwartego system musiałby stale wysyłać „sygnał zamknięcia” (ciągłe zasilanie) w okresach, w których nie jest wykonywane nawadnianie, co nie tylko zwiększa zużycie energii, ale także może spowodować awarię zaworu z powodu długotrwałego włączenia zasilania.

Czynnik 4: Uwzględnienie właściwości medium

Właściwości fizyczne i chemiczne medium (takie jak lepkość, korozyjność i łatwość krzepnięcia) również wpływają na wybór zaworu.

• W przypadku mediów łatwo krzepnących (takich jak stopiony asfalt, parafina): Jeśli zawór jest zamknięty przez długi czas, medium może stwardnieć w rdzeniu zaworu, powodując zablokowanie zaworu i uniemożliwienie jego otwarcia. W takim przypadku, jeśli system na to pozwala, należy wybrać elektryczny zawór kulowy normalnie otwarty, aby utrzymać przepływ medium przez długi czas i zapobiec jego zestalaniu.
• W przypadku mediów silnie korozyjnych (takich jak silne kwasy i zasady): Jeśli zawór pozostaje otwarty przez długi czas, pierścień uszczelniający może ulec korozji pod wpływem medium, co obniży skuteczność uszczelnienia. Jeśli system wymaga jedynie sporadycznego otwierania, można wybrać typ normalnie zamknięty, aby zminimalizować czas kontaktu pierścienia uszczelniającego z medium korozyjnym.

Podsumowując, wybór elektrycznych zaworów kulowych normalnie otwartych i normalnie zamkniętych jest decyzją ściśle związaną z bezpieczeństwem i wydajnością systemu. Tylko poprzez pełne połączenie wymagań systemu dotyczących obsługi usterek, codziennych nawyków obsługi i charakterystyki medium można wybrać najbardziej odpowiedni typ zaworu i zapewnić stabilną pracę całego systemu.