Como a flutuação da tensão afeta o desempenho das válvulas elétricas?
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As válvulas elétricas convertem energia elétrica em energia mecânica para acionar o movimento do núcleo da válvula para regular ou cortar o fluido. Esse processo de conversão de energia é altamente dependente de uma tensão de alimentação estável e dentro da especificação. No entanto, em ambientes industriais reais, a tensão de oferta nem sempre é constante. Fatores como flutuações de carga da grade de energia, perdas de linha e o início e a parada de grandes equipamentos podem causar alterações na tensão de alimentação. Essa flutuação de tensão, acima ou abaixo do valor nominal, terá um impacto significativo no desempenho da válvula elétrica. Compreender esses efeitos e tomar medidas correspondentes são pré-requisitos necessários para garantir uma operação estável a longo prazo das válvulas elétricas.
Quando a válvula elétrica encontra uma tensão de alimentação menor que o limite inferior da faixa nominal, o impacto mais direto é que a saída de torque pelo motor de acionamento diminuirá significativamente. O torque de saída de um motor é geralmente proporcional ao quadrado da tensão; portanto, uma pequena redução na tensão pode resultar em uma grande redução no torque. Essa atenuação de torque significa que a capacidade do motor de superar a resistência operacional da válvula (incluindo pressão média, atrito de embalagem, força de vedação da sede da válvula etc.) está bastante enfraquecida.
Manifestações específicas incluem: O processo de abertura ou fechamento da válvula é anormalmente lento e não pode atingir o tempo de viagem projetado; No momento inicial, quando precisa superar uma grande força de atrito estático ou diferença de pressão, o motor pode não ser capaz de começar e está em um estado "preso"; ou a válvula pode estar estagnada devido ao aumento da resistência no meio e não pode ser totalmente aberta ou totalmente fechada, resultando em interrupção do processo ou vazamento interno, afetando a qualidade do produto ou causando perda de material. O mais sério é que, quando o motor tenta o torque de saída em baixa tensão, se a carga estiver muito pesada e a velocidade diminuir ou até estagnar, a corrente do estator aumentará acentuadamente (próxima à corrente do rotor bloqueado), excedendo em muito a corrente operacional nominal. Isso fará com que a temperatura do enrolamento suba acentuadamente em um curto período de tempo, o que pode queimar facilmente o isolamento do motor e causar danos permanentes.
Risco de tensão excessiva
Ao contrário da baixa tensão, quando a tensão de alimentação excede o limite superior da tensão operacional nominal da válvula elétrica, também causará uma série de problemas. A tensão excessiva forçará o motor a trabalhar em um estado saturado ou próximo ao estado saturado do circuito magnético, causando perdas de histerese e perdas de corrente de Foucault no núcleo de ferro a aumentar drasticamente. Isso fará com que a geração geral de calor do motor seja muito maior que o normal. Esse tipo de superaquecimento contínuo é o "assassino crônico" das válvulas elétricas. Ele acelerará o envelhecimento térmico do material de isolamento de enrolamento do motor, tornando -o quebradiço e rachado, e a força do isolamento cairá significativamente. Uma vez que a força do isolamento seja menor que a tensão de trabalho ou o pico de sobretensão transitória, ocorrerá um curto-circuito entre as curvas, inter-fase ou colapso do solo, fazendo com que o motor queimasse.
Ao mesmo tempo, a sobretensão também apresentará desafios graves para a unidade de controle eletrônico dentro da válvula elétrica. Dispositivos semicondutores, como módulos de potência, chips de driver e interfaces de sensor, estão sujeitos a tensão elétrica excessiva, o que pode levar a falhas prematuras, desvio de parâmetros ou mesmo quebra instantânea. Além disso, embora a sobretensão possa permitir que o motor produza um torque maior a curto prazo, ele trará carga excessiva de impacto e tensão para a caixa de engrenagens de redução, acelerará o desgaste, a fadiga e até a quebra de engrenagens e rolamentos e reduzem significativamente a vida útil do mecanismo de transmissão.
As válvulas elétricas modernas, especialmente a regulamentação das válvulas elétricas, geralmente são equipadas com sistemas de controle eletrônico complexos para receber sinais de controle, monitorar as posições da válvula, alcançar o posicionamento preciso e o diagnóstico de falhas e outras funções. Esses circuitos de controle têm altos requisitos sobre a estabilidade da tensão de alimentação. Flutuações graves de tensão ou desvios contínuos da faixa normal interferirão diretamente no trabalho do microprocessador, circuito de aquisição de sinal e interface de comunicação dentro da unidade de controle. Por exemplo, a instabilidade da tensão pode fazer com que as leituras do sensor saltem ou sejam imprecisas, fazendo com que os sinais de feedback da posição da válvula sejam distorcidos; Pode afetar a operação normal do algoritmo de controle, causando desvios ou oscilações no posicionamento da válvula; Também pode interferir na comunicação com os sistemas de controle de nível superior (como PLC, DCS), causando erros de transmissão de dados ou interrupções. Essa diminuição da precisão do controle é inaceitável para processos industriais que requerem controle preciso de fluxo ou pressão e podem levar à qualidade instável do produto e até aos acidentes de segurança.
Estratégias de enfrentamento
Para reduzir ou eliminar os efeitos adversos das mudanças de tensão no desempenho das válvulas elétricas, uma série de contramedidas pode ser adotada. No estágio inicial de seleção do projeto, a qualidade da grade de energia no local deve ser cuidadosamente avaliada, e um atuador elétrico com uma ampla faixa de adaptabilidade de tensão e boas características de proteção elétrica (como proteção de tensão excessiva interna, excesso de corrente, excesso de aquecimento de fase) deve ser selecionada.
No projeto do sistema de fonte de alimentação, uma linha de alimentação independente com diâmetro de arame suficiente deve ser configurada para a válvula elétrica para evitar o compartilhamento do circuito com grandes cargas de impacto (como motores grandes e máquinas de soldagem) para reduzir a queda de tensão e a interferência da linha. Para situações em que a qualidade da grade de energia é ruim ou existem requisitos estritas de estabilidade, o equipamento de condicionamento de energia deve ser investido decisivamente, como a instalação de um estabilizador eletrônico de tensão eletrônica de resposta rápida, uma fonte de alimentação de graduação industrial com interrupções de filtragem e estabilização de transmissão.
Ao mesmo tempo, operação e manutenção são fortalecidas e os analisadores de qualidade de energia são usados regularmente para detectar tensão, harmônicos e outros parâmetros do ponto de alimentação da válvula, de modo a descobrir prontamente perigos ocultos e alcançar a manutenção preditiva.
