Wstęp
W artykule tym przedstawiono prace podjęte przez ISO przy opracowywaniu nowej normy dotyczącej testowania elektrycznie modulowanych zaworów regulacyjnych (zastępującej ISO 6604 ISO 10770-1), w szczególności odnosząc się do pytania, co dokładnie odróżnia serwozawory od zaworów proporcjonalnych. Aby wyjaśnić tę kwestię, Amerykański Narodowy Instytut Normalizacyjny (ANSI) specjalnie sfinansował projekt w Fluid Power Institute of Milwaukee Institute of Technology, mający na celu przeprowadzenie ukierunkowanych badań. W ciągu roku w ramach projektu opracowano zalecenia mające na celu rozwiązanie problemów normalizacyjnych, w szczególności zaproponowano definicje dwóch kluczowych terminów: „zawór serwo” i „zawór proporcjonalny”. Następnie definicje te zostały formalnie przyjęte jako terminologia i definicje w ramach normy ISO. Świadczy to o rygorze procesu ustanawiania norm ISO.
Obecnie definicje proporcjonalnych zaworów sterujących i serwozaworów zostały formalnie włączone do normy krajowej GB/T 17446-2024 w następujący sposób:
Serwozawór: elektrycznie modulowany ciągły zawór regulacyjny z pasmem nieczułości mniejszym niż 3% skoku suwaka.
Proporcjonalny zawór sterujący: elektrycznie modulowany ciągły zawór regulacyjny z pasmem nieczułości wynoszącym 3% lub więcej skoku suwaka.
Poniższy tekst przedstawia uzasadnienie przedstawione przez autorów standardowych definicji.
Na prawie każdym szkoleniu przemysłowym ktoś nieuchronnie pyta mnie: jaka dokładnie jest różnica między zaworem proporcjonalnym a serwozaworem? Raczej lubię słuchać tego pytania, ponieważ dostarcza nam ono odrobiny rozrywki. Jednak najkrótsza odpowiedź brzmi: nie daję się wciągać w te niekończące się debaty. Norma techniczna ISO 10770-1 (odpowiadająca GB/T 15623 „Przekładnia hydrauliczna – Elektrycznie modulowane hydrauliczne zawory sterujące – Część 1: Metody badań czterokierunkowych zaworów sterujących przepływem”) podaje pewne definicje. Zanim wyjaśnię, rozważmy najpierw pewne tło historyczne.
Autorytatywny wniosek: jedyny standard opiera się na tym jednym wskaźniku
Ciągły rozwój technologii elektronicznych i elektrycznych stosowanych w różnego rodzaju układach hydraulicznych w naturalny sposób wywołał duże zainteresowanie zaworami proporcjonalnymi i serwozaworami. W rzeczywistości nie umknęło to uwadze Komitetów Technicznych ISO, ponieważ są one odpowiedzialne za formułowanie międzynarodowych norm technicznych, w szczególności ISO/TC-131/SC-8, którego zadaniem jest standaryzacja komponentów hydraulicznych.
Komitet Techniczny TC-131 jest organem w organizacji ISO szczególnie odpowiedzialnym za całą standaryzację płynów. W Stanach Zjednoczonych przedstawiciel odpowiedzialny za normy ISO jest powiązany z ANSI (American National Standards Institute); jednakże ANSI ma prawo delegować swoje funkcje sekretariatu innym krajowym organom technicznym USA. W odniesieniu do energetyki płynnej ANSI udzieliła autoryzacji amerykańskiej Narodowej Organizacji Energii Płynnej z siedzibą w Milwaukee.
Sekretariat Podkomitetu ISO/TC-131 SC-8 mieści się w Brytyjskim Instytucie Normalizacyjnym w Londynie, który z kolei koncentruje się przede wszystkim na testowaniu sprzętu do zasilania cieczą, w tym zaworów hydraulicznych. (Podkomitet 8 Sekretariatu Brytyjskiej Instytucji Normalizacyjnej specjalizuje się w standardowych metodach testowania urządzeń napędzanych cieczą, w tym zaworów. W 2000 r. ISO opublikowało międzynarodową normę ISO 10770-1 zatytułowaną „Zasilanie płynem hydraulicznym – Elektrycznie modulowane hydrauliczne zawory sterujące – Część 1: Metody testowania dla czterokierunkowych zaworów sterujących przepływem”. Obejmuje metody testowania i metody oceny serwozaworów i zaworów proporcjonalnych.)
W 2000 roku ISO opublikowało nową normę ISO 10770-1, zatytułowaną „Hydrauliczne przenoszenie mocy – Elektrycznie modulowane hydrauliczne zawory sterujące – Część 1: Metody testowania czterokierunkowych zaworów sterujących przepływem”. Obejmuje przede wszystkim metody testowe i jest skierowany głównie do zaworów proporcjonalnych i serwozaworów. ISO 10770-1 zastąpiło ISO 6604, które dotyczyło wyłącznie serwozaworów; w konsekwencji ISO 10770 stanowi względną poprawę.
Pochodzenie standardu: Dlaczego 3%?
W latach 1988 i 1989 w Instytucie Fluid Power w Milwaukee School of Engineering prowadziłem projekt badawczy skupiający się na praktycznym zastosowaniu zaworów proporcjonalnych i serwozaworów. Jednym z celów było udostępnienie definicji w formie glosariusza, czyli jak to nazwaliśmy, listy słownictwa (aby zapewnić precyzyjne definicje zaworów proporcjonalnych i serwozaworów).
Przeprowadziliśmy ankietę wśród wszystkich znanych producentów produkujących takie zawory i podsumowaliśmy najważniejsze cechy ich produktów. Naszym celem było wskazanie różnic między nimi.
Aby zidentyfikować różnice w ich zastosowaniu w praktyce przemysłowej, zdefiniowaliśmy następujące cechy:
Metoda sterowania (sterowanie-pilotem lub-działanie bezpośrednie)
Pasmo przenoszenia
Metoda opinii (wbudowana-lub zewnętrzna)
Podróż szpulowa
Zastosowanie zaworu (do sterowania w pętli-otwartej lub-zamkniętej)
Dokładność kontroli
Po zakończeniu tego badania tylko jeden czynnik pozwolił na rozróżnienie tych dwóch elementów: skok szpuli.
Doprowadziło to do następujących definicji serwozaworów i zaworów proporcjonalnych:
Serwozawór - Dowolny bezstopniowy, sterowany elektrycznie zawór kierunkowy o skoku mniejszym niż 3%.
Zawór proporcjonalny - Dowolny bezstopniowy, sterowany elektrycznie zawór sterujący o skoku większym niż 3%.
W rezultacie próg „3%” został formalnie włączony do standardów międzynarodowych, stając się powszechnie akceptowanym kryterium klasyfikacji. Jeśli skok wynosi dokładnie 3%, norma stwierdza, że zawór można zaklasyfikować do dowolnej kategorii, bez obowiązkowych wymagań.
Definicje te zostały włączone do kompendium standardów terminologicznych i opublikowane po zakończeniu projektu. Wzięliśmy sobie ten wniosek do serca i staraliśmy się wprowadzić tę terminologię w różnych kontekstach przemysłowych. Od tego czasu, gdy tylko pojawiła się taka możliwość, osobiście prezentowałem ją podczas moich własnych wykładów, a także na każdej konferencji NFPA (National Fluid Power Association) i ISO. Ku mojemu zdziwieniu sprzeciw był bardzo niewielki-ani wówczas, ani teraz. Niektórzy pytali mnie: „Jeśli zatem pokrycie wynosi dokładnie 3%, jak należy je zdefiniować?” Moja odpowiedź brzmi: „Wybierasz sam”.
Uważam, że problem bierze się z czasów, gdy ludzie po raz pierwszy zaczęli używać terminów „zawór serwo” i „zawór proporcjonalny”, choć nikt wcześniej ich nie zdefiniował precyzyjnie. W rezultacie dla każdego konkretnego zaworu ludzie mogli wymyślać różne terminy z powietrza. Takie definicje terminologii można uzgodnić w ramach jednej firmy. Jednak w kontaktach handlowych, szczególnie międzynarodowych, nie jest łatwo wyraźnie rozróżnić serwozawory od zaworów proporcjonalnych. Czasami nie jest to już tylko kwestia techniczna, ale kwestia zasad.
Typowe pułapki: „Niepisane zasady” badania natężenia przepływu i spadku ciśnienia
Grupa robocza ISO odpowiedzialna za opracowanie normy ISO 10770-1 umiejętnie omijała pewne kwestie, wiedząc, że debata nigdy się nie skończy. Niemniej jednak komisja chciała sporządzić dokument obejmujący zarówno serwozawory, jak i zawory proporcjonalne. Ale jak można to osiągnąć bez uprzedniego ustalenia definicji? Zasada przewodnia była jasna: ISO starała się skupić na poglądzie powszechnie akceptowanym w branży, a mianowicie, że zawory proporcjonalne wykazują niższy spadek ciśnienia w porównaniu z serwozaworami. W związku z tym w ramach normy dotyczącej metody badawczej ISO zawory proporcjonalne definiuje się jako zawory o niższym spadku ciśnienia.
Komisja ISO zdecydowała, że przy definiowaniu znamionowego natężenia przepływu serwozaworu spadek ciśnienia powinien wynosić 1000 PSI lub 7 MPa (1015 PSI), podczas gdy spadek ciśnienia stosowany do określenia znamionowego natężenia przepływu zaworu proporcjonalnego powinien wynosić 1 MPa lub 145 PSI.
Norma zawiera następujące zdanie: „Ustawić całkowity spadek ciśnienia na zaworze odpowiednio na 1 MPa lub 7 MPa”. To sformułowanie „w zależności od okoliczności” sprawia wrażenie, że Komitet Normalizacyjny ISO dystansuje się od tej kwestii. Kto definiuje „w zależności od okoliczności”?
Cóż, decyzja należy do testera! W związku z tym mogą przeprowadzać testy zgodnie ze specyfikacjami serwozaworów lub zaworów proporcjonalnych. Co ważniejsze, mogą dowolnie definiować zawór, jaki uznają za stosowny. Właśnie dlatego w praktyce spotykamy zawory proporcjonalne testowane przy przepływie znamionowym w oparciu o spadek ciśnienia wynoszący 7 MPa. Mamy także „zawory proporcjonalne{{4} o zerowej strefie nieczułości”. To wojna semantyczna, której nikt nigdy nie wygra!
Poradnik praktyczny: Jak wybrać i czy można je stosować zamiennie?
Standardy jedynie definiują; nie narzucają stosowania. Przy wyborze w praktyce wystarczą trzy punkty:
1. Dokładność sterowania: serwozawory mają małą strefę nieczułości i wysoką precyzję, odpowiednie do-precyzyjnych-systemów z zamkniętą pętlą; zawory proporcjonalne są odpowiednie i-ekonomiczne, odpowiednie do konwencjonalnego sterowania przemysłowego.
2. Szybkość reakcji: serwozawory mają wyższą charakterystykę częstotliwościową i nadają się do-szybkich systemów dynamicznych; zawory proporcjonalne oferują umiarkowane czasy reakcji i spełniają wymagania większości urządzeń.
3. Środowisko i niezawodność: Serwozawory mają wysokie wymagania dotyczące czystości oleju i są bardziej „delikatne”; zawory proporcjonalne charakteryzują się dużą odpornością na zanieczyszczenia, są trwalsze i łatwiejsze w utrzymaniu.
Podsumowując: Wysoka precyzja, wysoka dynamika → serwozawory; Zastosowania-ogólne, wysoka-efektywność → zawory proporcjonalne.
Następnym razem, gdy ktoś będzie kłócił się na temat zaworów proporcjonalnych i serwozaworów, po prostu odwołaj się do normy krajowej: strefa nieczułości < 3%=serwozaworu, większa lub równa 3%=zaworu proporcjonalnego.
Władza zapobiega kłótniom; profesjonalizm zapobiega nieporozumieniom.
Przetłumaczone za pomocą DeepL.com (wersja bezpłatna)
