Néhány gondolat a pneumatikáról
A különféle technológiai folyamatok vezérlésében egyre gyakrabban alkalmaznak pneumatikus megoldásokat, és ez nem kizárólag magyar jelenség, hanem világméretű tendencia. A pneumatika már több iparágban is bebizonyította képességeit.
A pneumatikus megoldások egyik fontos felhasználója a papíripar, ahol jellemzően bonyolultak a folyamatok, agresszív a környezet és a gyártás folyamatos üzemben folyik, mindez igen szigorú követelményeket támaszt a vezérléssel szemben. Különféle állagú víz, iszap, szálas anyagok, pép és szennyező anyagok haladnak át a gyártás egyes állomásain, ezeket el kell különíteni, le kell választani vagy meg kell szűrni. A pneumatikus végrehajtók optimális megoldást jelentenek a beavatkozók (például pillangószelepek)
működtetésében, robusztus és korrózióálló alkatrészeikkel minden követelménynek megfelelnek, jól viselik a változó sebességet, sima a felületük, nem igényelnek karbantartást, folyamatos üzemben működtethetők és elviselik a túlterheléseket is. Különösen a nyersanyagok továbbításánál az osztályozásnál, a tisztító-, mosó-és szűrőrendszerekben adja pneumatika a hajtóerőt. Változatos iparági alkalmazások.
Az élelmiszeriparban szokásos folyamatok üzemi területei három zónára oszthatók: az élelmiszerrel érintkező, a freccsenő és az élelmiszerrel nem érintkező zónára. Az élelmiszerrel közvetlenül érintkező tartományokban a kifejezetten erre a célra tervezett, könnyen tisztítható és speciális kenőanyagokkal működő pneumatikus elemek alkalmazását engedik meg. De az élelmiszeriparban is akadnak olyan területek, amelyeken a szokványos pneumatikus elemek is használhatók. Ilyenek a vízkezelés (szűrés), az adagolás, a keverés, a tisztítás, a tisztító vegyszerek továbbítása, a töltési műveletek vagy a szennyvíz eltávolítása. Az iparban is mind nagyobb szerep jut az alternatív energiaforrásoknak, amelyek közül a földgáz, mint a hajtóenergia forrása, egyre nagyobb jelentőségű. A földgázzal üzemelő autók például érdekes alternatívát jelentenek a kőolajon alapuló hajtásúakkal szemben. Ma már a gyakorlatban elterjedt a földgáztartályok nagynyomású szelepeinek pneumatikus működtetése. Ezek az alkatrészek különösen robusztus kivitelűek, és üzemeltetésük során nem igényelnek karbantartást. A munkavégző közeg sűrített levegő, amely igen alkalmassá teszi őket a potenciálisan robbanásveszélyes terekben való használatra. Az esetleg szükséges analóg szabályozás elektropneumatikus, robbanásvédett kivitelű pozicionálóegységekkel történik.
Előnyök a petrolkémiai és vegyiparban: A vegyipar és a petrolkémiai ipar rengeteg pillangó- vagy egyéb szelepet használ, amelyeket rendszerint kézzel működtetnek, vagy pneumatikus hajtással szerelnek fel. Ebben az iparágban különösen szigorúak a biztonsági előírások, hiszen itt olyan közegek áramlanak, amelyek agresszívek, és egyetlen szikrától is lángra lobbanhatnak.
Az ilyen esetekre speciálisan kialakított pneumatikaelemek szerepelnek a választékban:
-mágnesszelepek robbanásbiztos tekercsekkel, közvetlenül a robbanásveszélyes térben lévő hajtásra szerelve;
-mágnesszelepek robbanásvédett szekrénybe szerelve, pneumatikus csövekkel kapcsolódva a hajtóműhöz; Nemcsak jobb, olcsóbb is Pneumatika Pneumatika a folyamatvezérlésben a folyamatvezérlésben 1. ábra. Pneumatika a szennyvíztelepen 51 Magyar Műszaki Magazin 2004. január-február
-mágnesszelepek a robbanásveszélyes téren kívül elhelyezett vezérlőszekrénybe szerelve, pneumatikus csövekkel kapcsolódva a hajtóműhöz;
-szelepszigetek a robbanásveszélyes téren kívül elhelyezve, pneumatikus csövekkel kapcsolódva a hajtóműhöz.
A pneumatikus és az elektromos megoldás összehasonlítása: A továbbiakban az ivóvíz- és szennyvízkezelési technológiákban, ezen a Magyarországon is egyre fontosabbá váló területen vizsgáljuk meg a pneumatika előnyeit, mégpedig az elektromos megoldásokhoz képest. Megmutatjuk, hogy a pneumatikus megoldásnak számos pozitívuma van az elektromossal szemben. A különbségek egy része döntő is lehet, maga az összehasonlítás pedig többnyire kifizetődő. Tartósság és hosszú élettartam Az elektromos hajtások nem terhelhetők tartósan, nem alkalmasak állandó, szabályozott üzemre. A pneumatikus hajtóművek ezzel szemben folyamatosan terhelhetők, és teljes élettartamuk végéig is csak minimális karbantartást igényelnek. Nincs olajcsere vagy speciális utánkenési igény. A pneumatikus hajtóművek élettartama általában több mint 1 millió ciklus, és ezzel minden armatúrát túlélnek. Túlterhelésállóság Ha növekszik a nyomaték vagy különösen nagy erőkifejtésre volna szükség, az elektromos hajtások forgatónyomaték-korlátozója gyorsan működésbe lép. A pneumatikus hajtóművek különösen olyan helyeken előnyösebbek, amelyeken az armatúrákat szabálytalan időközökben vagy nagyon ritkán működtetik. Ekkor a lerakódások vagy a ráégett anyag miatt jelentősen megnő a mozdításhoz szükséges nyomaték, akár elérheti az elektromos hajtás határnyomatékát is. Pneumatikával ez a gond könnyen megoldható, hiszen igény szerint növelhető az üzemi nyomás és ezzel együtt az erő, illetve a forgatónyomaték.
Gazdaságosság: Az ivóvíz- és szennyvízkezelés területén a legtöbb armatúra csak nyit és zár, illetve ezenfelül lehetőség van kézi segéd működtetésre is. A pneumatika alkalmazásának itt jelentős költségcsökkentő szerepe lehet. Ha a hajtás elektromotoros, a pneumatikával ellentétben ügyelni kell a túlmelegedésre, a nyomaték nagyságára, a kapcsolások gyakoriságára, valamint figyelni kell a szervizelési és karbantartási periódusokat a felügyelő számítógépen, mindez hatalmas számú be- és kimenetet eredményez.
A pneumatikus hajtóműveknél a helyzetérzékelésen és a táplevegő- ellátáson kívül nincs szükség felügyeleti vagy ellenőrző funkcióra. A jelentősen kedvezőbb ár miatt még a kézi armatúrák utólagos automatizálása is kifizetődő. Decentralizálás Nagy kiterjedésű berendezéseknél vagy biztonsági funkciók megvalósításakor a gazdaságos és biztonságos sűrítettlevegő-ellátás megoldható decentralizáltan elhelyezett közbenső tárolókkal (tartályokkal) vagy az egy nagy központi kompresszor helyett alkalmazott több kisebb kompresszorral.
Könnyű szerelhetőség: A pneumatika nem bonyolult technika. A pneumatikus hajtómű egyszerűen felszerelhető az armatúrára, a sűrített levegős táplálás könnyen beköthető és a vezérléshez is problémamentesen csatlakoztatható. Ezután a pneumatikus hajtóművek csak minimális karbantartást igényelnek. Robusztusság A pneumatikus alkatrészek rázásállóak, robusztusak és hosszú élettartamúak, gyakorlatilag tönkretehetetlenek. Az alkatrészek ellenállnak a korróziónak és a különösen magas hőmérsékletnek is. Az elektromos hajtások ezzel szemben nagyon sok alkatrészből állnak, és ennek megfelelően több hibalehetőséget rejtenek magukban.
Költségek: A döntések egyik legfontosabb kritériuma az ár. Amikor a pneumatikus és az elektromos megoldásokat összehasonlítjuk, különbséget kell tennünk az egyes alkotóelemek és a teljes rendszer ára között. A pneumatika gazdasági előnyei a teljes rendszert tekintve válnak nyilvánvalóvá. A szelepszigetek alkalmazásával következetesen megvalósított pneumatikus automatizálási koncepció jelentős költségmegtakarítást eredményez az elektromos megoldáshoz képest, esetenként akár még 50 százaléknál is többet. A pneumatikus megoldás kedvező költségét, az elektromos megoldással összehasonlítva, a kisebb beszerzési költségek, a PLC-s vezérléshez szükséges be- és kimenetek kisebb száma és az ezzel együtt járó kisebb installációs és kábelezési költségek eredményezik. Egy 8 szűrőkörből álló, szűrőnként 7 elzáró szeleppel felszerelt, 3 bar közegnyomással működő víztisztító berendezés példáján kidolgozták a pneumatikus és az elektromos technika költség-összehasonlítását, és azt találták, hogy az ugyanazokat a követelményeket teljesítő két rendszer közül a pneumatikus megvalósítása 1,9 - 2,5-szer kevesebbe kerül, mint az elektromosé. Ráadásul a költségek tovább is csökkenthetők, ha egyszeres működésű hajtóművek helyett kettős működésűeket alkalmaznak, vagy ha például a párhuzamos huzalozás helyett ipari buszon történik a jeláramlás.