вступ
У цій статті описано роботу, виконану ISO у розробці нового стандарту для випробування регулюючих клапанів з електричною модуляцією (заміна ISO 6604 на ISO 10770-1), зокрема розглядаючи питання про те, що саме відрізняє сервоклапани від пропорційних клапанів. Щоб прояснити це питання, Американський національний інститут стандартів (ANSI) спеціально профінансував проект в Інституті рідинної енергії Технологічного інституту Мілуокі для проведення цільових досліджень. Протягом року в рамках проекту були розроблені рекомендації щодо вирішення проблем стандартизації, зокрема запропоновано визначення двох ключових термінів «сервоклапан» і «пропорційний клапан». Згодом ці визначення були офіційно прийняті як термінологія та визначення в стандарті ISO. Це демонструє суворість процесу встановлення стандартів ISO.
На даний момент визначення пропорційних регулюючих клапанів і сервоклапанів офіційно включено до національного стандарту GB/T 17446-2024, а саме:
Сервоклапан: електрично модульований безперервний регулюючий клапан із зоною нечутливості менше 3% від ходу золотника.
Пропорційний регулюючий клапан: електрично модульований безперервний регулюючий клапан із зоною нечутливості 3% або більше від ходу золотника.
У наступному тексті викладено обґрунтування, надане авторами стандартних визначень.
Майже на кожному курсі виробничого навчання хтось неминуче запитує мене: яка саме різниця між пропорційним клапаном і сервоклапаном? Мені дуже подобається слухати це запитання, оскільки воно трохи розважає нас. Однак найкоротша відповідь: я відмовляюся втягуватися в ці нескінченні дебати. Технічний стандарт ISO 10770-1 (відповідає GB/T 15623 «Гідравлічна трансмісія – Гідравлічні регулювальні клапани з електричною модуляцією – Частина 1: Методи випробування чотириходових клапанів регулювання потоку») містить певні визначення. Перш ніж пояснювати, давайте спочатку розглянемо деякі історичні факти.
Достовірний висновок: Єдиний стандарт спирається на цей єдиний показник
Постійне зростання електронних і електричних технологій, що застосовуються до різних типів гідравлічних систем, природно, викликало значний інтерес до пропорційних клапанів і сервоклапанів. Насправді це не залишилося поза увагою технічних комітетів ISO, оскільки вони відповідають за розробку міжнародних технічних стандартів, зокрема ISO/TC-131/SC-8, завданням якого є стандартизація гідравлічних компонентів.
Технічний комітет TC-131 є органом в організації ISO, який відповідає за всю стандартизацію рідинної енергії. У Сполучених Штатах представник, відповідальний за стандарти ISO, пов’язаний з ANSI (Американський національний інститут стандартів); однак ANSI має право делегувати свої функції секретаріату іншим національним технічним органам США. Що стосується рідинної енергії, ANSI уповноважив Американську національну організацію рідинної енергії, що базується в Мілуокі.
Секретаріат підкомітету SC-8 ISO/TC-131 знаходиться в Британському інституті стандартів у Лондоні, який сам зосереджується в основному на випробуванні рідинного енергетичного обладнання, включаючи гідравлічні клапани. (Підкомітет 8 Секретаріату Британської інституції стандартів спеціалізується на стандартних методах випробувань гідравлічного силового обладнання, включаючи клапани. У 2000 році ISO опублікувала міжнародний стандарт ISO 10770-1 під назвою «Гідравлічна гідравлічна потужність – Гідравлічні регулювальні клапани з електричною модуляцією – Частина 1: Методи випробувань чотириходових клапанів регулювання потоку». Він охоплює методи випробувань і методи оцінки для сервоклапанів і пропорційні клапани.)
У 2000 році ISO опублікувала новий стандарт ISO 10770-1 під назвою «Гідравлічна передача енергії – Гідравлічні регулювальні клапани з електричною модуляцією – Частина 1: Методи випробування чотириходових клапанів регулювання потоку». В основному він охоплює методи випробувань і в основному спрямований на пропорційні клапани та сервоклапани. ISO 10770-1 замінив ISO 6604, який стосувався виключно сервоклапанів; отже, ISO 10770 представляє відносне покращення.
Походження стандарту: чому 3%?
У 1988 і 1989 роках в Інституті рідинної енергії Інженерної школи Мілуокі я очолював дослідницький проект, присвячений практичному застосуванню пропорційних і сервоклапанів. Одна з цілей полягала в тому, щоб надати визначення у формі глосарію, або, як ми його назвали, списку словників (щоб надати точні визначення для пропорційних і сервоклапанів).
Ми опитали всіх відомих виробників, що випускають такі клапани, і підсумували найважливіші характеристики їх продукції. Нашою метою було виявити відмінності між ними.
Для виявлення відмінностей у їх застосуванні у промисловій практиці ми визначили наступні характеристики:
Спосіб керування (пілотний-керований або прямої-дії)
АЧХ
Метод зворотного зв’язку (вбудований-або зовнішній)
Котушка подорожі
Застосування клапана (для керування відкритим-контуром або замкнутим-контуром)
Точність контролю
Після завершення цього дослідження лише один фактор відрізняв ці два: хід котушки.
Це призвело до наступних визначень сервоклапанів і пропорційних клапанів:
Сервоклапан - Будь-який безперервний, електрично керований напрямний клапан із ходом менше 3%.
Пропорційний клапан - Будь-який безперервний, електрично керований напрямний клапан із ходом понад 3%.
Отже, «3%» поріг був офіційно включений до міжнародних стандартів, ставши загальновизнаним критерієм класифікації. Якщо хід становить рівно 3%, стандарт стверджує, що клапан можна класифікувати під будь-яку категорію без обов’язкових вимог.
Ці визначення були включені до збірки термінологічних стандартів і опубліковані після завершення проекту. Ми прийняли цей висновок близько до серця та спробували запровадити термінологію в різних промислових контекстах. Відтоді, коли виникала можливість, я особисто представляв це на своїх лекціях, а також на кожній конференції NFPA (National Fluid Power Association) та ISO. На мій подив, опозиції було дуже мало-ні тоді, ні зараз. Дехто запитував мене: «Отже, якщо охоплення рівно 3%, як це визначити?» Моя відповідь: «Ви обираєте самі».
Я вважаю, що проблема виникла з того часу, коли люди вперше почали використовувати терміни «сервоклапан» і «пропорційний клапан», не визначивши їх точно. Результатом цього стало те, що для кожного конкретного клапана люди могли винаходити всілякі терміни з повітря. Такі визначення термінології можуть бути узгоджені в одній компанії. Однак у комерційних операціях, особливо міжнародних, непросто чітко розрізнити сервоклапани та пропорційні клапани. Часом це вже не просто технічне питання, а питання принципу.
Поширені підводні камені: «неписані правила» вимірювання швидкості потоку та падіння тиску
Робоча група ISO, відповідальна за розробку ISO 10770-1, уміло обійшла певні проблеми, знаючи, що дебати ніколи не припиняться. Тим не менш, комітет хотів підготувати документ, який охоплює як сервоклапани, так і пропорційні клапани. Але як цього досягти без попереднього встановлення визначення? Керівний принцип був ясним: ISO намагався зосередитися на точці зору, широко прийнятій у промисловості, а саме, що пропорційні клапани демонструють менший перепад тиску порівняно з сервоклапанами. Отже, у стандарті методу випробування ISO пропорційні клапани визначаються як клапани з меншим падінням тиску.
Комітет ISO вирішив, що при визначенні номінальної витрати сервоклапана падіння тиску має становити 1000 PSI або 7 МПа (1015 PSI), тоді як падіння тиску, яке використовується для визначення номінальної витрати пропорційного клапана, має становити 1 МПа або 145 PSI.
Стандарт містить наступне речення: «Встановіть загальний перепад тиску на клапані на 1 МПа або 7 МПа, відповідно». Ця фраза «залежно від обставин» створює враження, що Комітет стандартів ISO дистанціюється від цього питання. Хто визначає «залежно від обставин»?
Що ж, це залишається вирішувати тестеру! Отже, вони можуть проводити випробування відповідно до специфікацій для сервоклапанів або пропорційних клапанів. Що ще важливіше, вони можуть вільно визначати клапан, як вважають за потрібне. Саме тому на практиці ми зустрічаємо пропорційні клапани, випробувані з номінальною витратою на основі падіння тиску 7 МПа. У нас також є пропорційні клапани з нульовою-зоною нечутливості. Це війна семантики, яку ніхто ніколи не виграє!
Практичний посібник: як вибрати і чи взаємозамінні вони?
Стандарти лише визначають; вони не диктують застосування. При виборі на практиці достатньо трьох моментів:
1. Точність керування: сервоклапани мають малу зону нечутливості та високу точність, придатні для високо-точних-систем із замкнутим контуром; пропорційні клапани є адекватними та економічно-ефективними, придатними для звичайного промислового керування.
2. Швидкість відгуку: сервоклапани мають вищу частотну характеристику та підходять для високо-динамічних систем; пропорційні клапани забезпечують помірний час відгуку та відповідають вимогам більшості обладнання.
3. Навколишнє середовище та надійність: Сервоклапани мають високі вимоги до чистоти масла та є більш «делікатними»; пропорційні клапани мають високу стійкість до забруднень, довговічніші та прості в обслуговуванні.
У підсумку: висока точність, висока динаміка → сервоклапани; Застосування-загального призначення, висока економічна-ефективність → пропорційні клапани.
Наступного разу, коли хтось буде сперечатися про пропорційні клапани проти сервоклапанів, просто зверніться до національного стандарту: зона нечутливості < 3%=сервоклапан, більше або дорівнює 3%=пропорційний клапан.
Авторитет перешкоджає суперечкам; професіоналізм запобігає плутанині.
Перекладено за допомогою DeepL.com (безкоштовна версія)
