Zawory gazowe: od „ręcznego przełącznika” do „inteligentnego sterowania bezpieczeństwem” — mikrosilniki chronią bezpieczeństwo gazu

W urządzeniach takich jak liczniki gazu i zawory awaryjnego zamykania dopływu gazu mikroskopijne silniki prądu stałego z przekładnią odgrywają coraz ważniejszą rolę jako „stróżowie bezpieczeństwa”. Przekształcają one tradycyjne zawory mechaniczne w inteligentne końcówki zdolne do zdalnego sterowania i automatycznego zamykania, stanowiąc kluczowe elementy zapewniające bezpieczeństwo użytkowania gazu oraz umożliwiające wdrożenie inteligentnych rozwiązań IoT w sektorze gazu.

Problemy branżowe: powolna reakcja, wysokie ryzyko bezpieczeństwa

Tradycyjne zawory gazowe opierają się na ręcznej obsłudze, co oznacza, że nie są w stanie automatycznie i szybko przerwać dopływu gazu w nagłych sytuacjach, np. przy wycieku gazu, stwarzając poważne zagrożenia dla bezpieczeństwa. Zwykłe zawory elektryczne napotykają również problemy takie jak wysokie zużycie energii, niewystarczający moment obrotowy oraz słaba niezawodność w złożonych warunkach środowiskowych, przez co trudno im spełnić surowe wymagania stawiane inteligentnym licznikom gazu: długi okres eksploatacji, niskie zużycie energii oraz cechy odporności na wybuch.

Miniatura Silnik biegów prądu stałego Rozwiązania

Inteligentne zawory gazowe stawiają szczególne wymagania wobec swojego podstawowego źródła zasilania — mikroskopijnego silnika prądu stałego z przekładnią — który musi być mały, wysokoprzyspieszeniowy, zużywać ekstremalnie mało energii i posiadać funkcję samoblokowania. Silnik wykorzystuje układ przekładni redukcyjnej do napędu mechanizmu zębatka–szyna lub śruby ślizgowej, przekształcając ruch obrotowy w ruch liniowy w celu precyzyjnego sterowania otwieraniem i zamykaniem tarczy lub rdzenia zaworu. Aby spełnić wymagania długotrwałego trybu czuwania w licznikach gazu, projekt silnika musi zapewniać niskie zużycie mocy i kompatybilność z zasilaniem bateryjnym. Dodatkowo obwód sterowania silnikiem musi zawierać mechanizm ograniczania momentu obrotowego, aby ograniczać ten moment w momencie pełnego otwarcia lub zamknięcia zaworu, co zmniejsza zużycie energii i chroni silnik.

Typowy Zastosowanie Obudowy

Kilka technologii objętych patentami pokazuje innowacyjne zastosowania mikrosilników w zaworach gazowych. Na przykład system elektrycznego zaworu gazowego sterowany za pośrednictwem Bluetooth składa się z kontrolera wyposażonego w mikrokontroler, moduł Bluetooth, obwód wykrywania przecieków oraz obwód sterowania silnikiem. Polecenia wysyłane za pomocą smartfona lub pilota zdalnego są odbierane przez mikrokontroler, który steruje obrotem silnika. Reduktor zwiększa moment obrotowy, aby napędzać wałek zaworu, umożliwiając zdalne sterowanie zaworem. Aby poprawić niezawodność, niektóre konstrukcje wbudowanych zaworów z silnikiem wykorzystują skomplikowane elementy redukcji prędkości (np. pierwsze i drugie przełożenie z regulacją prędkości) do precyzyjnego przekazywania ruchu oraz uszczelnione konstrukcje zapewniające szczelność zaworu również w warunkach ciśnienia ujemnego.

Dodatkowe szczegóły

W przypadku zastosowań przemysłowych i zewnętrznych wymagania dotyczące wydajności silników są jeszcze surowsze. Silniki stosowane w kulowych zaworach gazowych muszą być wodoodporne i odporno na wybuchy oraz łączyć się z kontrolerem przełącznika za pomocą gniazd lotniczych, umożliwiających szybką wymianę. Aby rozwiązać problemy takie jak zakleszczenie zaworów spowodowane osadami, niektóre rozwiązania wykorzystują silniki z przekładnią ślimakową o bardzo wysokim przełożeniu (np. model TJW56FA, do 1:2000), zapewniające wyjątkowo wysoki moment obrotowy do pokonania oporów. Obecnie w Chinach rośnie liczba firm specjalizujących się w badaniach i rozwoju oraz produkcji miniatury silników. Ich produkty znajdują szerokie zastosowanie w inteligentnych licznikach gazu i inteligentnych zaworach wodnych oraz zostały uznane za małe i specjalistyczne innowacyjne przedsiębiorstwa typu „Little Giant”, które nieustannie napędzają modernizację technologiczną branży.