Inteligentne urządzenia — rzadsza konserwacja, dokładniejsza i wydajniejsza praca

Zawory sterujące występują w różnych kształtach i wielkościach. Można je znaleźć w domach, instalacjach komunalnych, instytucjach oraz prawie we wszystkich zastosowaniach produkcyjnych. Te typowe elementy sterujące odgrywają równie ważną rolę w domowej instalacji wody, jak i w wielkiej sieci dystrybucji gazu czy ropy. Rodzaje zaworów mogą być różne: kulkowe, motylkowe (przepustnice), zawory z dławicą przeponową oraz kulowe; przenoszą wodę, powietrze lub gaz i zazwyczaj są podłączone do cyfrowych sieci, takich jak DeviceNet lub też hybrydowych sieci analogowo-cyfrowych, takich jak HART.
Chociaż podstawowa konstrukcja i zasada działania zaworów raczej pozostają bez zmian, nowe rozwiązania technologiczne spowodowały, że zawory są wydajniejsze i dokładniejsze. Po prostu dzisiejsze zawory są bardziej inteligentne. David Clayton, analityk z firmy ARC Advisory Group stwierdza: – Można zauważyć, że wdraża się nowe projekty zaworów, nowe materiały konstrukcyjne, których zadaniem jest redukcja hałasu, ale tego rodzaju zmiany tak naprawę nie są nowe. Prawdziwe nowatorstwo to zwiększona inteligencja wbudowana w zawory sterujące.
Karlin Wilkes, menedżer ds. marketingu zaworów sterujących w firmie Flowserve Corp. stwierdza: – Obecnie najważniejsza jest możliwość użytkowania instalacji oraz zaworów sterujących przez dłuższy czas, bez konieczności ich naprawiania czy też wyłączania z obiegu. Użytkownicy końcowi poszukują prostego oprzyrządowania zaworów, a konkretnie nastawników, które stanowią „mózg” zaworów.
Aby lepiej poznać temat zastosowania zaworów sterujących i związanych z nimi wymogów, Control Engineering oraz Reed Research Group, z których obie są częścią Reed Business Information (www.reedbusiness.com) zapytały ostatnio prenumeratorów poprzez elektroniczną ankietę, w jaki sposób wykorzystują zawory sterujące oraz czego od nich oczekują. Respondentami ankiety były osoby zaangażowane w ocenę, dobór, doradztwo, instalowanie i/lub kupowanie zaworów sterujących w zakładach lub dla OEM. Oto co na temat zaworów sterujących w zastosowaniach przemysłowych powiedzieli respondenci, na bazie swojego własnego doświadczenia.

Niezawodność jest w dalszym ciągu najważniejszym kryterium wyboru zaworów sterujących, niezależnie od ich rodzaju. Drugim najważniejszym czynnikiem jest redukcja obsługi i konserwacji
Co i do czego?
Zdecydowana większość respondentów (80%) stosuje zawory sterujące dla potrzeb swojego zakładu; 36% robi to dla wymogów OEM. Prawie połowa podała, że zawory są stosowne zarówno do produkcji ciągłej, jak i okresowej. Otrzymane wyniki są podobne do wyników ubiegłorocznej ankiety. Jeśli chodzi o urządzenia napędowe do zaworów, respondenci podali, że stosują siłowniki pneumatyczne głownie do zaworów kulkowych oraz V-kulkowych, motylkowych, zaworów z dławnicą przeponową oraz zaworów czopowych. Stosowanie siłowników elektrycznych jest popularne w innych rodzajach zaworów. W odpowiedziach udzielonych w tegorocznej ankiecie widać większą różnorodność w stosowanych siłownikach. W poprzedniej ankiecie dominowało stosowanie siłowników pneumatycznych dla wszystkich rodzajów zaworów sterujących.
Na pytanie o media, do których stosowane sązawory sterujące, respondenci wymienili: 83% płyny, co jest zbliżone do wyników zeszłorocznej ankiety. Prawie dwie trzecie (64%) powiedziało, że również często stosuje zawory do powietrza i gazów. Zawiesimy, proszki oraz substancje kriogeniczne złożyły się na ostatnią część zastosowań. (Szczegółowe dane pokazano na załączonym wykresie).
Akcesoriami wybieranymi najczęściej dla większości zaworów sterujących są cewki elektromagnetyczne. Wyjątek stanowią zawory kulowe i motylkowe. Dla zaworów kulowych najczęściej stosowane akcesoria to wyłączniki krańcowe, ustawniki pozycyjne oraz sterowniki z algorytmami I/P (ok. 53%). Same wyłączniki krańcowe (ok. 57%) to najbardziej popularne akcesoria dla zaworów motylkowych. Średnio, w zeszłym roku ponad połowa wszystkich zaworów sterujących została zakupiona z zainstalowanymi akcesoriami elektrycznymi; 24% z nich zostało zainstalowanych w niebezpiecznych (agresywnych) środowiskach.
Znaczenie niezawodności
Podczas wybierania zaworów sterujących niezawodność oraz prostota obsługi i konserwacji pozostają bardzo ważnym kryterium wyboru. Niezależnie od rodzaju zaworu niezawodność okazała się zdecydowanie numerem jeden, wymienionym przez około cztery piąte respondentów. Prosta obsługa i konserwacja również uplasowała się na wysokiej pozycji, razem ze szczelnością, naprawialnością i powtarzalnością, które zostały wymienione przez znaczną część respondentów. (Patrz: wykres „Kryteria wyboru produktów”, gdzie znajduje się podział wyników na rodzaje zaworów).
Wyniki ankiety potwierdzają obserwacje poczynione przez Wilkesa z Flowserve, a dotyczące znaczenia, jakie dla wielu zakładów ma obecnie obsługa i konserwacja urządzeń. Szczególnie w przemyśle przetwórczym trwałość i niezawodność to elementy konieczne. – Bardzo ważna jest minimalizacja przestojów – mówi Wilkes. – Dlatego użytkownicy końcowi chcą inteligentnych zaworów sterujących, z możliwością diagnostyki: inteligencja uprzedzi ich o zbliżającym się problemie wcześniej, zanim problem ten nastąpi.
Respondentów zapytano również o kryteria wyboru dostawców. W tym przypadku przy wyborze dostawcy najważniejsza była bieżąca dostępność produktu w magazynach (58%). Ponadto koszt (55%) oraz naprawialność (50%) – to trzy z wymienianych najważniejszych kryteriów wyboru. Ważną okazała się również obsługa techniczna na miejscu, serwis i reputacja producenta.
 

HART, DeviceNet oraz Ethernet to najbardziej popularne sieci stosowane w zaworach. Łącznie HART (28% respondentów) i DeviceNet (25%) złożyły się na ponad połowę aplikacji. Ethernet okazał się siecią używaną przez 16% respondentów. Innymi z wymienianych sieci były: Modbus, AS-I bus, FOUNDATION fieldbus oraz Profibus, z których każda otrzymała poniżej 10% całości.
Serwis, naprawa, konserwacja
Średnio 40% respondentów powiedziało, że muszą naprawiać lub serwisować zawory sterujące raz na trzy lata. 30% stwierdziło, że częstotliwość napraw wynosi raz na 2 lata, a dla pozostałych 3% okres ten wyniósł raz do roku. W większości przypadków respondenci zajmują się zaworami we własnym zakresie. Zapytani o to, kto najczęściej serwisuje lub naprawia zawory sterujące, 62% respondentów odpowiedziało, że robią to ich własne warsztaty utrzymania ruchu. Około 22% zlecało wykonanie tych prac firmom zewnętrznym, podczas gdy 13% korzystało z usług producentów. (Patrz wykres: „Dostawcy napraw i usług”).
Jednakże jeśli trend w zakresie inteligentnych urządzeń utrzyma się, na horyzoncie mogą pojawić się zmiany. – Dostawcy zdają sobie sprawę, że nie mogą oferować użytkownikom końcowym jedynie inteligentnych zaworów, ale również usługi – mówi Wiles z Flowserve.
Trend ten, w połączeniu ze wzrostem znaczenia napraw i konserwacji zaworów, zauważa również Clayton z ARC: – Najważniejszym trendem na dzisiejszym rynku zaworów sterujących jest coraz większe znaczenie, jakie użytkownicy przypisują doskonaleniu praktyk związanych z naprawami i konserwacją. W rezultacie rola dostawców zwiększa się o dostarczanie informacji diagnostycznych oraz informacji związanych z zarządzaniem zasobami tak, aby użytkownicy wiedzieli wcześniej o pojawiającym się problemie. Daje im to możliwość zapobiegania awariom, naprawiania problemów zgodnie z harmonogramami oraz zredukowania liczby niepotrzebnych kontroli UR.
Jak wygląda przyszłość stosowania zaworów sterujących? Większość respondentów (60%) przewiduje, że ich zapotrzebowanie na zawory sterujące utrzyma się na obecnym poziomie – w porównaniu do 77% rok temu. Jednakże około jedna czwarta (26%) twierdzi, że spodziewa się zwiększonej ilości zakupów. W ubiegłorocznej ankiecie zaledwie 12% spodziewało się zwiększenia zakupów. Tylko 14% powiedziało, że prawdopodobnie nastąpi spadek.
Jeśli potraktować te liczby i trendy jako wskaźnik, rynek zaworów sterujących jest przygotowany na rozwój i zmiany. Clayton z ARC zauważa: – Już przeszliśmy od sprzedawania zaworów do sprzedawania inteligentnych zaworów, które dostarczają danych o naprawach i konserwacji. Obecny trend zmierza ku dostawcom, oferującym użytkownikom końcowym także programy monitorowania i obsługi tych inteligentnych zaworów.

ZAWORY STERUJĄCE I ZWIĄZANE Z NIMI PRODUKTY
Zawory przeznaczone do trudnych warunków pracy
Zawór sterujący D4 to kompaktowy zawór kulowy o wzmacnianej konstrukcji przeznaczony dla wysokociśnieniowych aplikacji dławiących w przemyśle naftowym i gazowniczym. Zawór jest dostępny dla ciśnień o wartościach znamionowych ANSI klasa 1500, w wielkościach 1, 2 cale. Połączenia zaworu mogą być kołnierzowe lub gwintowane. Urządzenie oferuje się w specjalnych rozwiązaniach technologicznych: uszczelniona obudowa przeznaczona dla zapewnienia długiego okresu użytkowania, uszczelnienie trzonu, wzmacniana prowadnica czopu zaworu oraz karbidowa kryza ST, (opcja dodatkowa). Dwie dodatkowe opcje regulacyjne pozwalają użytkownikom konfigurować urządzenie dla zastosowań w środowiskach słodkich lub kwaśnych. Szybka wymiana gniazda i nakrętki/zlącza korpusu upraszczają konserwację urządzenia. www.emersonprocess.pl
Emerson Process Management/Fisher
Zawory do regulacji proporcjonalnej
Seria D1FP oraz D1FP*S to zawory bezpośredniego działania, przeznaczone do regulacji proporcjonalnej, charakteryzujące się dużą dynamiką i maksymalnym przepływem. D1FP jest stosowany do precyzyjnego ustawiania osi hydraulicznych oraz do sterowania siły i prędkości. Może być stosowany do wartości spadków ciśnienia na zaworze do 315 bar. Napędzany nowym, opatentowanym siłownikiem VCD, zawór osiąga charakterystykę częstotliwościową serwozaworów. Wielkość nominalna D1FP*S to 04 (ISO 10372), który również wykorzystuje technologię VCD dla wysokiej reakcji. www.parker.com 
Parker Hannifin Corp.
Dystrybucja w Polsce:
Pebart Polska www.pebart.com.pl

Nastawnik cyfrowy o wysokiej wydajności
Logix 3200IQ oraz 500si to nastawniki cyfrowe o wysokiej wydajności, które pozwalają na szybkie ustawianie i kalibrację zaworów pracujących na membranach lub tłokach, bez potrzeby stosowania dodatkowego oprogramowania podręcznego czy też innych narzędzi dokonfigurowania lub kalibrowania. Urządzenia te są przeznaczone do stosowania w przemyśle gazowym, naftowym rafineryjnym, przetwórstwie chemicznym i papierniczym. Zabezpieczony na wypadek eksplozji Logix 3200IQ oraz bezpieczny 500si są oparte na najlepszych piezotechnologiach i sprzężeniu zwrotnym, oferując wydajność, sterowalność, niezawodność przy minimalnym zużyciu powietrza. Urządzenia są lekkie, kompaktowe i modularne. www.flowserve.com
Flowserve Corp.
Inteligentny nastawnik zaworu
SRD960 inteligentny nastawnik zaworów łączy sterowanie zaworami oparte na mikroprocesorach z łatwą instalacją i obsługą; urządzenie nadaje się do szerokiej gamy aplikacji. Można go w prosty sposób montować na siłownikach liniowych i obrotowych; obsługuje większość najważniejszych protokołów komunikacyjnych. Urządzenie ma interfejs IR przeznaczony do bezkontaktowego działania i pozwala na proste skonfigurowanie wszystkich parametrów za pomocą przycisków. Graficzny wyświetlacz LCD ma menu w wielu językach i pokazuje pełne dane tekstowe, takich parametrów jak: procent pozycji zaworu, pozycja siłownika w mm, calach lub tez procent i nastawy oraz prąd obwodowy. Na LCD wyświetlane są również komunikaty o statusie oraz komunikaty diagnostyczne. www.foxboro.com/instrumentation 
Invensys Process Systems

Adaptowalny zawór odporny na zużycie
Zawór sterujący ZK ma korpus oraz dyszę (radial stage nozzle) i grzybek zaworu działające jako zespół sterujący. Urządzenie charakteryzuje się dużą wytrzymałością na zużycie, niskim poziomem hałasu, jest łatwe w kontroli i umożliwia stopniowe wyłączanie. Zawory te produkowane są w różnych zakresach wartości znamionowych i współpracują z większością siłowników dostępnych na rynku. Nadają się do zastosowania w przemyśle i w elektrowniach, w zastosowaniach takich jak: sterowanie wyciekami, drenaż, ocieplanie, regulowanie poziomu i chłodzenie wtryskowe. Wielostopniowa dysza zapewnia szybką i niezawodną adaptację do dominujących warunków roboczych. Zawór można adaptować do różnych warunków poprzez zmianę pozycji lub wymianę dyszy, bez konieczności demontowania samego zaworu. www.gestra.pl
Flowserve Gestra
Cyfrowe ustawniki pozycyjne dla zaworów sterujących
Pneumatyczne i elektropneumatyczne ustawniki pozycyjne do zaworów sterujących, inteligentne i analogowe to elektropneumatyczne TZID oraz pneumatyczne AV. Inteligentne urządzenie TZID-C to bogaty, inteligentny, modularny ustawnik. Można go konfigurować; jest wyposażony w cyfrową komunikację i diagnostykę Fieldbus. Urządzenie typu AV mierzy rzeczywistą pozycję lub też procent otwarcia zaworu, lub przepustnicy. Urządzenie automatycznie koryguje tę pozycję, zgodnie z wartością zewnętrznego sygnału sterującego. Realizowane jest to przez zmianę ciśnienia podawanego na siłownik pneumatyczny, zmieniający położenie zaworu lub przepustnicy. Zmiana ciśnienia jest proporcjonalna do różnicy pomiędzy rzeczywistą i wymaganą pozycją zaworu. www.abb.pl 
ABB

Zawory sterujące typu klatkowego
Zawory sterujące serii C produkowane są w rozmiarach od 1 do 8 cali (DN25 do 200), grzyb zaworu jest zgodny z ANSI klasa IV, V i VI. Wartości znamionowe ciśnienia zgodne z ANSI 300 oraz ANSI 600, korpus zaworu może być wykonany m.in. ze stali węglowej, stali stopowej lub tez stali nierdzewnej odpowiednio do różnych rodzajów zastosowań. Modularna konstrukcja sprawia, że jeden rodzaj zaworu może być wykorzystany do różnych zastosowań. Zawór zrównoważony, zaprojektowany jest tak, aby zapewniał precyzyjną regulację w zakresie dużych różnic ciśnień. Dla zminimalizowania kawitacji i hałasu aerodynamicznego dostępne są w wersji dławienia jedno-, dwu- i trzystopniowego. Zawór może być naprawiany bez jego demontowania z instalacji. Urządzenia charakteryzują się wysoką powtarzalnością oraz łatwo ustawialnym siłownikiem ze sprężyną. www.spiraxsarco.com/pl 
Spirax Sarco
Zawory kulkowe załączane elektrycznie
Sterowane elektrycznie zawory kulkowe serii 130 są wyposażone w nowe siłowniki elektryczne EA 21, zaprojektowane specjalnie tak, aby pasowały do typoszeregu zaworów serii 546. Typoszereg zaworów jest zgodny z typoszeregiem rur, co znacznie upraszcza projektowanie. Seria obejmuje też typ 131 in z polipropylenu, typ 132 z PVDF (polifluorku winylidenu) oraz typ 133 z PVC i CPVC, z których wszystkie zawory dostępne są w rozmiarach od 3/8 cala do 2 cali. Zaprojektowany do długotrwałej pracy (250 tys. cykli), siłownik EA 21 ma zintegrowane ręczne sterowanie awaryjne oraz automatyczne ustawianie napięcia i częstotliwości sterowania przy regulacji dwustanowej i ciągłej procesów. www.georgfischer.pl
George Fischer
Terminal zaworowy obsługuje do 64 cewek elektrozaworów
Wyspa zaworowa MPA oferuje sterowanie 64 cewkami elektromagnetycznymi (32 pozycje zaworowe). Szybka szeregowa szyna wewnętrzna pozwala na łatwe rekonfigurowanie urządzenia do dalszych modułów. Moduły zaworów i moduły elektroniczne, które można stosować zamiennie, ułatwiają obsługę. Opcje obejmują zawory MPA o przepływie do 360 l/minutę oraz szeroki zakres ciśnień roboczych. Miejsca na etykiety u podstawy urządzenia pozwalają na trwałą identyfikację zaworów. www.festo.pl 
Festo