Εισαγωγή
Αυτό το άρθρο περιγράφει το έργο που έχει αναλάβει ο ISO για την ανάπτυξη ενός νέου προτύπου για τη δοκιμή ηλεκτρικά διαμορφωμένων βαλβίδων ελέγχου (αντικαθιστώντας το ISO 6604 με το ISO 10770-1), αντιμετωπίζοντας συγκεκριμένα το ερώτημα τι ακριβώς διακρίνει τις σερβοβαλβίδες από τις αναλογικές βαλβίδες. Για να διευκρινιστεί αυτό το ζήτημα, το Αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων (ANSI) χρηματοδότησε συγκεκριμένα ένα έργο στο Ινστιτούτο Fluid Power του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Μιλγουόκι για τη διεξαγωγή στοχευμένης έρευνας. Κατά τη διάρκεια ενός έτους, το έργο παρήγαγε συστάσεις για την επίλυση των ζητημάτων τυποποίησης, προτείνοντας ιδίως ορισμούς για τους δύο βασικούς όρους «servo valve» και «proportional valve». Στη συνέχεια, αυτοί οι ορισμοί υιοθετήθηκαν επίσημα ως ορολογία και ορισμοί εντός του προτύπου ISO. Αυτό καταδεικνύει την αυστηρότητα της διαδικασίας καθορισμού προτύπων ISO.
Επί του παρόντος, οι ορισμοί των αναλογικών βαλβίδων ελέγχου και των σερβοβαλβίδων έχουν ενσωματωθεί επίσημα στο εθνικό πρότυπο GB/T 17446-2024, ως εξής:
Servo valve: Μια ηλεκτρικά διαμορφωμένη βαλβίδα συνεχούς ελέγχου με νεκρή ζώνη μικρότερη από το 3% της διαδρομής του καρουλιού.
Αναλογική βαλβίδα ελέγχου: Μια ηλεκτρικά διαμορφωμένη βαλβίδα συνεχούς ελέγχου με νεκρή ζώνη 3% ή περισσότερο της διαδρομής του καρουλιού.
Το ακόλουθο κείμενο εκθέτει τη λογική που παρέχουν οι συντάκτες των τυπικών ορισμών.
Σχεδόν σε κάθε σεμινάριο βιομηχανικής εκπαίδευσης, κάποιος με ρωτάει αναπόφευκτα: ποια ακριβώς είναι η διαφορά μεταξύ μιας αναλογικής βαλβίδας και μιας σερβοβαλβίδας; Μου αρέσει περισσότερο να ακούω αυτήν την ερώτηση, καθώς μας προσφέρει λίγη διασκέδαση. Ωστόσο, η πιο σύντομη απάντηση είναι: Αρνούμαι να παρασυρθώ σε αυτές τις ατελείωτες συζητήσεις. Το τεχνικό πρότυπο ISO 10770-1 (που αντιστοιχεί στο GB/T 15623 «Υδραυλικό κιβώτιο ταχυτήτων – Ηλεκτρικά διαμορφωμένες υδραυλικές βαλβίδες ελέγχου – Μέρος 1: Μέθοδοι δοκιμής για βαλβίδες ελέγχου ροής τεσσάρων κατευθύνσεων») παρέχει ορισμένους ορισμούς. Πριν εξηγήσω, ας εξετάσουμε πρώτα ένα ιστορικό υπόβαθρο.
Αυθεντικό συμπέρασμα: Το μοναδικό πρότυπο βασίζεται σε αυτόν τον έναν δείκτη
Η συνεχής ανάπτυξη των ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών τεχνολογιών που εφαρμόζονται σε διάφορους τύπους υδραυλικών συστημάτων έχει φυσικά προκαλέσει σημαντικό ενδιαφέρον για τις αναλογικές βαλβίδες και τις σερβοβαλβίδες. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν έχει διαφύγει της προσοχής των Τεχνικών Επιτροπών ISO, καθώς είναι υπεύθυνες για τη διαμόρφωση των διεθνών τεχνικών προτύπων, ιδιαίτερα του ISO/TC-131/SC-8, που έχει ως αποστολή την τυποποίηση των υδραυλικών εξαρτημάτων.
Η Τεχνική Επιτροπή TC-131 είναι ο φορέας εντός του οργανισμού ISO που είναι ειδικά υπεύθυνος για την τυποποίηση όλων των ρευστών ισχύος. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο εκπρόσωπος που είναι υπεύθυνος για τα πρότυπα ISO είναι συνδεδεμένος με το ANSI (Αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων). Ωστόσο, το ANSI έχει την εξουσία να αναθέτει τα καθήκοντα της γραμματείας του σε άλλους εθνικούς τεχνικούς φορείς των ΗΠΑ. Όσον αφορά την ενέργεια ρευστών, η ANSI έχει εξουσιοδοτήσει τον Αμερικανικό Εθνικό Οργανισμό Ενέργειας Ρευστών, που εδρεύει στο Μιλγουόκι.
Η γραμματεία της υποεπιτροπής ISO/TC-131 SC-8 βρίσκεται στο Βρετανικό Ίδρυμα Προτύπων στο Λονδίνο, το οποίο εστιάζει κυρίως στη δοκιμή εξοπλισμού ρευστού ισχύος, συμπεριλαμβανομένων των υδραυλικών βαλβίδων. (Η Υποεπιτροπή 8 της Γραμματείας του Βρετανικού Ινστιτούτου Προτύπων ειδικεύεται στις τυπικές μεθόδους δοκιμής για εξοπλισμό ισχύος υγρού, συμπεριλαμβανομένων των βαλβίδων. Το 2000, ο ISO δημοσίευσε το διεθνές πρότυπο ISO 10770-1, με τίτλο «Ισχύς υδραυλικού υγρού – Ηλεκτρικά διαμορφωμένες υδραυλικές βαλβίδες ελέγχου – Μέρος 1: Μέθοδοι δοκιμών για έλεγχο ροής τεσσάρων κατευθύνσεων» σερβοβαλβίδες και αναλογικές βαλβίδες.)
Το 2000, ο ISO δημοσίευσε το νέο πρότυπο ISO 10770-1, με τίτλο «Υδραυλική μετάδοση ισχύος – Ηλεκτρικά διαμορφωμένες υδραυλικές βαλβίδες ελέγχου – Μέρος 1: Μέθοδοι δοκιμής για βαλβίδες ελέγχου ροής τεσσάρων κατευθύνσεων». Καλύπτει κυρίως μεθόδους δοκιμής και απευθύνεται κυρίως σε αναλογικές βαλβίδες και σερβοβαλβίδες. Το ISO 10770-1 αντικατέστησε το ISO 6604, το οποίο αφορούσε αποκλειστικά τις σερβοβαλβίδες. Κατά συνέπεια, το ISO 10770 αντιπροσωπεύει μια σχετική βελτίωση.
Προέλευση του προτύπου: Γιατί 3%;
Το 1988 και το 1989, στο Ινστιτούτο Ρευστών Ισχύων της Σχολής Μηχανικών του Μιλγουόκι, ηγήθηκα ένα ερευνητικό πρόγραμμα που επικεντρωνόταν στην πρακτική εφαρμογή αναλογικών και σερβοβαλβίδων. Ένας από τους στόχους ήταν η παροχή ορισμών με τη μορφή ενός γλωσσαρίου, ή όπως το ονομάσαμε, μιας λίστας λεξιλογίου (για την παροχή ακριβών ορισμών για τις αναλογικές και τις σερβοβαλβίδες).
Ερευνήσαμε όλους τους γνωστούς κατασκευαστές που παράγουν τέτοιες βαλβίδες και συνοψίσαμε τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά των προϊόντων τους. Στόχος μας ήταν να εντοπίσουμε τις διαφορές μεταξύ τους.
Για να εντοπίσουμε τις διαφορές στην εφαρμογή τους στη βιομηχανική πρακτική, ορίσαμε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Μέθοδος ελέγχου (πιλότος-λειτουργία ή άμεση-ενέργεια)
Απόκριση συχνότητας
Μέθοδος σχολίων (ενσωματωμένη-ή εξωτερική)
Ταξίδι με καρούλι
Εφαρμογή βαλβίδας (για έλεγχο ανοικτού ή κλειστού βρόχου-)
Ακρίβεια ελέγχου
Με την ολοκλήρωση αυτής της μελέτης, μόνο ένας παράγοντας διέκρινε τα δύο: τη διαδρομή του καρουλιού.
Αυτό οδήγησε στους ακόλουθους ορισμούς των σερβοβαλβίδων και των αναλογικών βαλβίδων:
Βαλβίδα σερβομηχανισμού - Οποιαδήποτε συνεχώς μεταβαλλόμενη, ηλεκτρικά ελεγχόμενη βαλβίδα ελέγχου κατεύθυνσης με διαδρομή μικρότερη από 3%.
Αναλογική βαλβίδα - Οποιαδήποτε συνεχώς μεταβαλλόμενη, ηλεκτρικά ελεγχόμενη βαλβίδα ελέγχου κατεύθυνσης με διαδρομή μεγαλύτερη από 3%.
Κατά συνέπεια, το όριο «3%» ενσωματώθηκε επίσημα στα διεθνή πρότυπα, καθιστώντας ένα παγκοσμίως αποδεκτό κριτήριο ταξινόμησης. Εάν η διαδρομή είναι ακριβώς 3%, το πρότυπο δηλώνει ότι η βαλβίδα μπορεί να ταξινομηθεί σε οποιαδήποτε κατηγορία, χωρίς υποχρεωτική απαίτηση.
Αυτοί οι ορισμοί ενσωματώθηκαν σε μια σύνοψη προτύπων ορολογίας και δημοσιεύθηκαν με την ολοκλήρωση του έργου. Λάβαμε υπόψη αυτό το συμπέρασμα και προσπαθήσαμε να εισαγάγουμε την ορολογία σε διάφορα βιομηχανικά πλαίσια. Έκτοτε, όποτε μου δόθηκε η ευκαιρία, το έχω παρουσιάσει προσωπικά σε δικές μου διαλέξεις, καθώς και σε κάθε συνέδριο NFPA (National Fluid Power Association) και ISO. Προς έκπληξή μου, υπήρξε πολύ μικρή αντίθεση-ούτε τότε ούτε τώρα. Κάποιοι με ρώτησαν: "Λοιπόν, εάν η κάλυψη είναι ακριβώς 3%, πώς θα πρέπει να οριστεί;" Η απάντησή μου είναι: «Εσύ επιλέγεις μόνος σου».
Πιστεύω ότι το πρόβλημα πηγάζει από τη στιγμή που οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν για πρώτη φορά τους όρους «σερβοβαλβίδα» και «αναλογική βαλβίδα», χωρίς κανείς να τους έχει ορίσει προηγουμένως με ακρίβεια. Το αποτέλεσμα ήταν ότι για κάθε συγκεκριμένη βαλβίδα, οι άνθρωποι μπορούσαν να εφεύρουν κάθε είδους όρους από τον αέρα. Τέτοιοι ορισμοί ορολογίας θα μπορούσαν να συμφωνηθούν σε μία μόνο εταιρεία. Ωστόσο, στις εμπορικές συναλλαγές, ιδιαίτερα στις διεθνείς, δεν είναι εύκολο να γίνει σαφής διάκριση μεταξύ σερβοβαλβίδων και αναλογικών βαλβίδων. Μερικές φορές, αυτό δεν είναι πλέον απλώς ένα τεχνικό ζήτημα, αλλά θέμα αρχής.
Συνήθεις παγίδες: Οι «άγραφοι κανόνες» της δοκιμής ταχύτητας ροής και πτώσης πίεσης
Η ομάδα εργασίας ISO που είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη του ISO 10770-1 παρέκαμψε επιδέξια ορισμένα ζητήματα, γνωρίζοντας ότι η συζήτηση δεν θα σταματήσει ποτέ. Παρόλα αυτά, η επιτροπή ήθελε να εκπονήσει ένα έγγραφο που να καλύπτει τόσο τις σερβοβαλβίδες όσο και τις αναλογικές βαλβίδες. Πώς όμως θα μπορούσε να επιτευχθεί αυτό χωρίς να καθοριστεί πρώτα ένας ορισμός; Η κατευθυντήρια αρχή ήταν σαφής: το ISO προσπάθησε να επικεντρωθεί σε μια άποψη ευρέως αποδεκτή από τη βιομηχανία, δηλαδή ότι οι αναλογικές βαλβίδες παρουσιάζουν χαμηλότερη πτώση πίεσης σε σύγκριση με τις σερβοβαλβίδες. Κατά συνέπεια, στο πρότυπο της μεθόδου δοκιμής ISO, οι αναλογικές βαλβίδες ορίζονται ως βαλβίδες με χαμηλότερη πτώση πίεσης.
Η επιτροπή ISO αποφάσισε ότι κατά τον καθορισμό της ονομαστικής παροχής μιας σερβοβαλβίδας, η πτώση πίεσης πρέπει να είναι 1000 PSI ή 7 MPa (1015 PSI), ενώ η πτώση πίεσης που χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της ονομαστικής ταχύτητας ροής μιας αναλογικής βαλβίδας πρέπει να είναι 1 MPa ή 145 PSI.
Το πρότυπο περιέχει την ακόλουθη πρόταση: "Ρυθμίστε τη συνολική πτώση πίεσης της βαλβίδας σε 1 MPa ή 7 MPa, ανάλογα με την περίπτωση." Αυτή η φράση, «ανάλογα με τις περιστάσεις», δίνει την εντύπωση ότι η Επιτροπή Προτύπων ISO αποστασιοποιείται από το θέμα. Ποιος ορίζει «ανάλογα με τις περιστάσεις»;
Λοιπόν, αφήνεται στον ελεγκτή να αποφασίσει! Κατά συνέπεια, μπορούν να διεξάγουν δοκιμές σύμφωνα με τις προδιαγραφές είτε για σερβοβαλβίδες είτε για αναλογικές βαλβίδες. Το πιο σημαντικό είναι ότι είναι ελεύθεροι να ορίσουν τη βαλβίδα όπως κρίνουν κατάλληλο. Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος που, στην πράξη, συναντάμε αναλογικές βαλβίδες δοκιμασμένες με ονομαστική ροή που βασίζεται σε πτώση πίεσης 7 MPa. Έχουμε επίσης «μηδενικές-αναλογικές βαλβίδες νεκρής ζώνης». Αυτός είναι ένας πόλεμος σημασιολογίας που κανείς δεν θα κερδίσει ποτέ!
Πρακτικός οδηγός: Πώς πρέπει να επιλέξει κανείς και είναι εναλλάξιμα;
Τα πρότυπα απλώς ορίζουν. δεν υπαγορεύουν την εφαρμογή. Κατά την επιλογή στην πράξη, αρκούν τρία σημεία:
1. Ακρίβεια ελέγχου: Οι σερβοβαλβίδες έχουν μικρή νεκρή ζώνη και υψηλή ακρίβεια, κατάλληλες για συστήματα κλειστού βρόχου-υψηλής ακρίβειας-. Οι αναλογικές βαλβίδες είναι επαρκείς και-οικονομικές, κατάλληλες για συμβατικό βιομηχανικό έλεγχο.
2. Ταχύτητα απόκρισης: Οι σερβοβαλβίδες έχουν απόκριση υψηλότερης συχνότητας και είναι κατάλληλες για δυναμικά συστήματα υψηλής ταχύτητας-. Οι αναλογικές βαλβίδες προσφέρουν μέτριους χρόνους απόκρισης και πληρούν τις απαιτήσεις του περισσότερου εξοπλισμού.
3. Περιβάλλον και αξιοπιστία: Οι σερβοβαλβίδες έχουν υψηλές απαιτήσεις καθαριότητας λαδιού και είναι πιο «λεπτές». Οι αναλογικές βαλβίδες είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές στη μόλυνση, πιο ανθεκτικές και ευκολότερες στη συντήρηση.
Συνοπτικά: Υψηλή ακρίβεια, υψηλή δυναμική → σερβοβαλβίδες. Γενικές-εφαρμογές, υψηλό κόστος-αποτελεσματικότητα → αναλογικές βαλβίδες.
Την επόμενη φορά που κάποιος θα διαφωνήσει για τις αναλογικές βαλβίδες έναντι των σερβοβαλβίδων, απλώς ανατρέξτε στο εθνικό πρότυπο: deadband < 3%=σερβοβαλβίδα, Μεγαλύτερη ή ίση με 3%=αναλογική βαλβίδα.
Η αρχή αποτρέπει τα επιχειρήματα. Ο επαγγελματισμός αποτρέπει τη σύγχυση.
Μεταφράστηκε με το DeepL.com (δωρεάν έκδοση)
