高性能本安(本质安全)压电阀
压电技术制造的压电阀P8,作为先导阀,和主阀组成压电先导式方向控制阀。P8中的压电阀片开关一次的动作能耗仅为0.029mW,保持功耗为0,近似于无功率损耗,整个压电阀的功耗最小4.5mW,压电阀片的相应时间为2mS,P8先导阀的相应时间小于20mS。可设计为本质安全型、高速控制阀。适合用电池供电的场合,减低系统能量消耗,延长系统寿命和高可靠性。
《控制阀信息》 2007-12
用于工业控制的压电技术德国HOERBIGER自动化技术公司长期致力于压电材料的研究和技术推广,经过不懈的努力,基于压电技术的气动控制阀、阀门定位器等产品,已在工业控制领域成功应用了25个年头。
采用压电阀作为先导阀
传统的先导式方向控制阀,采用电磁阀作为先导阀,由电磁先导和主阀组成。要实现本安性能,通常采用减小电磁线圈功率和增强导磁体导磁能力等办法,来满足本安特性对功率的限制要求。
随着环保、节能、安全等方面的要求,控制阀正朝着长寿命、小型化、低功耗、总线控制的方向发展,尤其是在本安防爆工业控制领域。
HOERBIGER经过多年的研究和实践,应用先进的压电技术制造的压电阀P8,替代传统的电磁阀作为先导阀,和主阀组成压电先导式方向控制阀。P8中的压电阀片开关一次的动作能耗仅为0.029mWS,近似于无功率损耗。使用压电阀先导的方向控制阀简称为本安压电阀。
先导压电阀P8
内部结构
本安压电阀P8作为先导阀,本身也是一个二位三通的方向控制阀。它内部由压电阀片、控制电路、30μm过滤器、微型减压阀和气动回路构成(如图2)。
气路原理
压电阀为常闭状态,内部的压电阀片处于OFF状态,此时气源口1封闭,气体由压力输出口2经孔3排空;P8切换到ON状态时,压电阀片动作,阀片的气压输入孔有压力输出,推动薄膜活塞向下,气源孔1和压力输出口2相通,同时排空口3封闭。
控制电路原理
P8的输入信号可以是电压型或电流型,输入信号在内部整流后,经DC/DC变换为24V作为压电阀片驱动电压。
P8在上电或掉电过程中的工作波形见图3。当输入信号上升过程中,小于额定工作值时(OFF),在压电阀片两端加一反向的电压(-24V),压电阀片可靠关闭;当输入信号达到额定值时(ON),压电阀片两端由-24V变为+24V,保证快速打开阀门;当信号下降过程中,低于额定值以下时(OFF),压电阀片两端迅速由+24V变为-24V,保证快速关闭。这样的设计避免了单纯电磁线圈在上电、掉电或控制电压波动过程中,电磁铁吸合和释放过渡区的时间过长或控制不确定的情况,保证方向阀换向的可靠控制。
工作参数
工作电压:4.5V~30V
工作电流:1mA~23mA
响应时间:<20mS (达到10% 或90%的压力)
工作气压:1.5-8.0Bar
流 量:50 L/Min
工作温度:-25~+60度
防护等级:IP65
防爆等级:II 1G EEX ia IIC T4/T5/T6 II 2D Ex iaD 21 T125
本安压电阀S9&S29
S9&S29系列本安压电阀,是以P8作先导阀,和不同主阀构成的方向控制阀。产品系列包括3/2,4/2,5/2和5/3阀,可选单、双控,内部、外部先导。
本安压电阀的气动控制原理和传统的方向控制阀类似。以5/2双控阀为例,如图4所示。
左端P8 | 气体流向 | 右端P8 | |
OFF | 1→2;4→5 | ON | |
ON | 1→4;2→3 | OFF | |
图4 5/2双控阀 |
本安压电阀可选气管接口:G1/4、G1/8,平面接口、NAMUR或CNOMO各种接口。接口不同,相应的流量不同,M5平面接口流量为50L/min,而采用ISO5599/1 SIZE3 接口流量最大可达6600L/min。
本安压电阀的特点
本安压电阀除了体积小,重量轻以外,还具备了以下特点。
使用寿命长:压电阀片理论动作次数可达到20亿次;压电阀片内阻大,几乎不消耗能量,自身不发热,不存在温升问题,也不需要考虑通电率的问题,即使在100%通电率条件下,压电阀也可确保连续工作6000小时以上。
超低功耗:压电阀片开关一次的动作能耗仅为0.029mWS,保持功耗为0,整个本安压电阀的功耗以mW计算,最低只有4.5mW。
响应时间短:压电阀片的响应时间小于2mS,压电阀P8的响应时间小于20mS,保障阀频繁换向。
适用所有本安场合:全系列产品已通过欧洲ATEX本安防爆认证,可应用于气体和粉尘的所有防爆场合。
控制要求低:电压型或电流型信号控制,工作电压最低至4.5V,工作电流最低至1mA;突破传统的模拟控制方式,可以完全通过现场总线或是PC远程控制,亦可提供PROFIBUS或其他总线的方向阀。
抗震动:无活动喷嘴挡板机构,可以消除外界震动对压电阀的影响,抗震动能力10g。
安装维护方便:替换了臃肿的隔爆装置,可以带电维修和接线,系统易于掌握而且成本较低,在减少设计的复杂程度等方面非常具有优势。