Conversor eletro-hidráulico I/H e válvula direcional WSR

Conversor eletro-hidráulico I/H e válvula direcional WSR,
tecnologia de atuadores para posicionar cilindros em turbocompressores
Tecnologia consolidada
Elevada confiabilidade
O mundo é o nosso lar
O conversor eletro-hidráulico I/H e
as válvulas direcionais WSR são
a solução econômica ideal para controlar cilindros de posicionamento hidráulico. Isto permite à válvula regular o débito de massa (por ex. vapor)
de forma precisa e extremamente dinâmica.
A concepção do conversor eletrohidráulico I/H e da válvula direcional
WSR é extremamente simples:
n Ímã de comando com sistema eletrônico integrado
n Componente hidráulico
Nós somos um parceiro de confiança para fabricantes e operadores de
turbocompressores em todos os
mercados internacionais.
Um sinal de entrada de corrente
(0/4 – 20 mA) nos conversores I/H
ou nas válvulas direcionais WSR
é convertido proporcionalmente numa pressão de saída ou num fluxo de óleo.
Esta concepção simples e compacta
assegura uma elevada confiabilidade operacional, associada à disponibilidade dos componentes e do sistema.
A tecnologia de atuadores Voith
­Turbo foi já comprovada mais de
10 000 instalações em centrais elétricas de todo em mundo, assegurando um funcionamento econômico
de turbinas e compressores.
Conversores I/H
Os conversores I/H Voith Turbo convertem rapidamente e com precisão um sinal de entrada de corrente de
0/4 – 20 mA em pressão de saída proporcional.
4
1
5
3
2
6
7
A Terminal do consumidor (saída)
T Conexão do tanque
P Terminal de admissão de óleo
(entrada)
1 Caixa do ímã de comando
2 Tucho
3 Potenciômetro
4 Ajuste manual
5 Conexão elétrica
6 Componente hidráulico
7 Pistão de comando
T
Concepção
Um conversor I/H Voith é uma válvula reguladora de pressão de comando elétrico, constituída por um
solenóide comandado por força e
por um componente hidráulico.
2
A
P
Concepção simples e princípio operacional consolidado
Princípio de aplicação 1:
Atuação direta de um
cilindro hidráulico
Princípio de aplicação 3:
Operação de uma válvula pré-operada
com sistema eletrônico de reposicionamento
Princípio de aplicação 2:
Operação de uma válvula pré-operada
com sistema mecânico de reposicionamento
Sistema mecânico de reposicionamento
s
Sensor de
posição
i
s
Para
engenharia
de controle de
processos
s
A
Válvula
de vapor
Válvula
préoperada
Vapor
vivo
T
Vapor
vivo
P
Válvula
pré-operada
Sistema eletrônico
de reposicionamento
s
A
T
P
Vapor
vivo
Engenharia de controle de processos
A
X0 X1
w
A
+24V
+
U
UHALL
F
FMag
FHydr
T
Ímã de comando
P
Controle hidráulico pré-operado
Terminal do consumidor
(saída)
T
Conexão do tanque
P
Terminal de admissão
de óleo (entrada)
X0, X1 Parâmetros para gama
de pressões de saída
(potenciômetro)
FMag
Força magnética
FHydr
Força hidráulica
Tensão Hall
UHall
U
Tensão
s
Deslocamento
i
Sensor de posição do
sinal de corrente
w
Valor nominal para a
pressão de saída
Funcionamento
O controle de força do solenóide
gera uma força magnética de FMag
num solenóide de 24V DC. Esta força magnética é proporcional ao sinal de entrada de 0/4 – 20 mA (w),
sendo os limites configurados através dos parâmetros X0 e X1. O controle eletrônico, a medição do fluxo
magnético, a concepção técnica do
ímã e o controle hidráulico pré-operado formam, em conjunto, uma
unidade dinâmica funcional, praticamente livre de histerese.
O ímã de comando aplica a força
FMag ao pistão de comando. Esse,
por sua vez, contrapõe a força hidráulica FHydr gerada pela pressão
na saída A ao longo da seção transversal do pistão de comando (regulador de pressão).
Como resultado dessa regulação,
a linha de saída do atuador recebe
sempre a pressão e a quantidade
de óleo exatas necessárias para
posicionar o vapor ou as válvulas
de combustível.
3
Aplicação versátil graças à concepção
robusta e à elevada precisão
Dados técnicos e características
n Tensão
de alimentação
de 24 V DC
n Consumo de corrente 1,0 A
n Sinal de entrada 0/4 – 20 mA
n Tipo de proteção IP 65
n Pressão de entrada até 70 bar
n Temperatura ambiente - 20 a
+ 80 °C para o modelo standard
n Modelo à prova de explosão
EEx d IIC T4 disponível
Tipo
Pressão de
entrada máxima
[bar]
Faixa de comando
para a pressão
de saída
[bar]
P ➞ A
A ➞ T
DSG-B03XXX
40
0–3
30
30
DSG-B05XXX
40
0–5
30
30
DSG-B05X48
20
0–5
100
140
DSG-B07XXX
40
1–7
30
30
DSG-B10XXX
40
0 – 10
30
30
DSG-B30XXX
70
0 – 30
30
30
DSG-B35XXX
70
10 – 35
30
30
Tabela de seleção
Os dados específicos do sistema
têm de ser considerados quando
da escolha de um conversor I/H
adequado. Ao escolher um conversor I/H, tire partido de nossos vastos conhecimentos. O nosso pessoal do departamento de vendas
encontra-se à sua inteira disposição.
4
Vazão [l/min]
a p = 1 bar
Conversores I/H Voith Turbo acoplados a uma turbina
a vapor de 300 MW
Vantagens para o cliente
Elevada confiabilidade
Posicionamento dinâmico
Instalação e comissionamento
e disponibilidade
e preciso da pressão de saída
simples
n Princípio
n Reprodutibilidade
n Aparelho
n Resistente
n Baixa
operacional consolidado
à sujeira e com concepção robusta
Conversores I/H Voith Turbo para
uma turbina a vapor de 3,4 MW
(Foto: AG KK&K – www.agkkk.de)
< 0,1 %
histerese
n Compensação térmica
n Sem deriva
n A pressão de entrada tem de ser,
no mínimo, 0,5 bar superior
à pressão de saída máxima
n Tempo de resposta rápido
inspecionado e configurado de fábrica (plug & play)
n As pressões de saída mínima e máxima podem ser alteradas de forma
simples, utilizando os parâmetros X0
e X1 (potenciômetros)
n O óleo de lubrificação da turbina
pode ser freqüentemente utilizado
como fluido de trabalho
n Dependendo do modelo em questão, existem ainda placas de adaptação, placas de descarga e cabos
de conexão
Modelo à prova de explosão (esquerda) e modelo standard
5
Válvula direcional WSR
As válvulas direcionais Voith Turbo WSR com posicionador integrado convertem rapidamente e de forma precisa um sinal de entrada
de corrente de 4 – 20 mA num deslocamento proporcional.
As válvulas direcionais WSR 3/3 ou 4/3 podem ser utilizadas para
posicionar cilindros hidráulicos de forma dinâmica.
4
3
1
3
5
2
6
7
8
Válvula direcional WSR 3/3
A Terminal do consumidor (saída)
T Conexão do tanque
P Terminal de admissão de óleo (entrada)
1 Caixa do ímã de comando
2 Tucho
3 Potenciômetro
4 Ajuste manual
5 Conexão elétrica
6 Componente hidráulico
7 Pistão de comando
8 Mola de comando
T
Concepção
A válvula direcional Voith Turbo
WSR (posicionador do débito
de combustível) é uma válvula direcional de comando elétrico, composta por solenóides comandados
por força e por uma unidade hidráulica com válvula direcional WSR 3/3
para cilindros de ação simples ou
uma unidade hidráulica com válvula
direcional WSR 4/3 para cilindros
de dupla ação.
6
A
P
Sistema eletrônico de comando integrado para alterações
dinâmicas e de elevada precisão da vazão
Válvula direcional WSR 3/3 para cilindros
hidráulicos de ação simples
Sensor de
posição
Cilindro
hidráulico
Válvula direcional WSR 4/3 para cilindros
hidráulicos de dupla ação
Sensor de
posição
s
i
Válvula de
comando
do vapor
s
Cilindro
hidráulico
s
i
Válvula
de
comando
do vapor
s
Vapor vivo
Vapor vivo
+ X0
X1
+24V
x
w
UMag
+
KPU
KPD
U
A
FMag
FF
F
UHall
T
Ímã de comando
P
Controle hidráulico
pré-operado
Engenharia de controle de processos
Engenharia de controle de processos
-
+ X0
X1
+24V
x
w
UMag
+
KPU
KPD
FMag
FF
F
UHall
T
Ímã de comando
Funcionamento
O desvio específico do sistema (valor nominal w - valor real x) e o ganho de controle definido KPU
ou KPD, resulta numa variável de referência UMag para o controle de força do solenóide. A força magnética
FMag gerada no sistema de magneto
é monitorada indiretamente através
da medição do fluxo magnético por
meio do UHall e enviado de volta para
o controlador. A FMag atua através do
tucho no pistão de comando do
controle hidráulico pré-operado.
Este é defletido contra a mola de co-
U
B
A
P
T
Controle hidráulico
pré-operado
A, B
mando até a força de mola específica do curso FF contrabalançar a força FMag. Isto resulta num fluxo
volumétrico, cuja direção e volume
podem ser alterados e que pode
ajustar o deslocamento s de um cilindro hidráulico montado externamente. A posição atual é monitorada
através de um sensor de posição
e enviada para o posicionador integrado na válvula direcional WSR. O
ajuste do cilindro hidráulico é efetuado com controle da posição.
Terminais do consumidor
(saídas)
T
Conexão do tanque
P
Terminal de admissão de óleo
(entrada)
X0, X1
Parâmetros para ajuste do
deslocamento (potenciômetros)
KPU, KPD Ganhos de controle
(potenciômetros)
w
Valor nominal da posição
(4 – 20 mA)
x
Valor real da posição (4 – 20 mA)
Força magnética
FMag
FF
Força para a mola de comando
UHall
Tensão Hall
UMag
Variável de referência para
a força do solenóide FMag
U
Tensão
s
Deslocamento
i
Sensor de posição do sinal
de corrente
7
Grandes Volumes e máxima precisão
permitem uma aplicação versátil
Dados técnicos e características
nTensão
de alimentação 24 V DC
de corrente 1,0 A
nSinal de entrada 4 – 20 mA
nDisplay remoto 4 – 20 mA
nTipo de proteção IP 65
nPressão de entrada até 160 bar
n Temperatura ambiente - 20 a
+ 80 °C para o modelo standard
n Modelo à prova de explosão
EEx d IIC T4 disponível
nConsumo
Tipo
Pressão de
entrada máxima
[bar]
Vazão [l/min]
a p = 1 bar
P ➞ A
A ➞ T
Pressão de
entrada máxima
[bar]
Vazão [l/min]
a p = 2 bar
P ➞ A/B
A/B ➞ T
WSR-C25XXX
200
17
62
WSR-D16XXX
até 160
14
14
WSR-C45XXX
até 40
22
75
WSR-D24XXX
40
40
40
WSR-C60XXX
até 40
35
150
WSR-D45XXX
até 40
80
80
WSR-E60XXX
até 40
30
350
WSR-D60XXX
40
130
130
WSR-E80XXX
até 40
50
600
WSR-D80XXX
40
180
180
WSR-K120XXX
25
600
600
WSR-K120XXX
25
600
600
Tabela de seleção para válvula direcional WSR 3/3
Os dados específicos do sistema
têm de ser considerados quando da
escolha de uma válvula direcional
WSR adequada. Ao escolher uma
válvula direcional WSR, tire partido
de nossos vastos conhecimentos.
O nosso pessoal do departamento
de vendas encontra-se à sua inteira
disposição.
8
Tipo
Tabela de seleção para a válvula direcional WSR 4/3
Vantagens para o cliente
Elevada confiabilidade
Controle dinâmico e de alta
Instalação e comissionamento
e disponibilidade
precisão
simples
n Princípio
n Resolução
n Aparelho
operacional consolidado
n Resistente à sujeira e com concepção robusta
< 10 µm
n Baixa histerese
n Compensação térmica
n Corte de carga < 300 ms realizável
Válvulas direcionais Voith Turbo WSR para uma
turbina a vapor de 40 MW (Foto: MAN Turbo)
inspecionado e configurado de fábrica (plug & play)
n A faixa de deslocamento e a resposta de controle do cilindro
de trabalho podem ser facilmente
alteradas e otimizadas com os potenciômetros (X0, X1, KPU, KPD)
n O óleo de lubrificação da turbina
pode ser freqüentemente utilizado
como fluido de trabalho
Versão standard, versão opcional à prova de explosão
9
Tecnologia de atuadores redundantes – máxima disponibilidade
Módulo de conversores I/H = 2 conversores I/H
+ seleção máxima
Sensor de
posição
x1
i
x2
i
x3
i
Cilindro hidráulico
s
s
s
Para engenharia
de controle de
processos
Engenharia de controle de processos
x1
x2
x3
Válvula de
comando
do vapor
s
Vapor vivo
A
X0
X1
+24V
+
w1
U
UHall
X0
+
U
UHall
pA1
FHydr
F
+24V
X1
w2
FMag
FMag
Seleção
máxima
FHydr
F
pA2
T
2 ímãs de comando
P
Controle hidráulico pré-operado
Funcionamento
Conversão de duplo canal dos sinais de atuação elétricos numa
pressão hidráulica com uma seleção máxima: os dois sinais do atuador elétrico w1 e w2 (4 – 20 mA) provenientes de um controlador de turbina redundante são convertidos
separadamente por um conversor
I/H Voith consolidado numa pressão hidráulica proporcional pA1 e
pA2. As duas pressões atuam numa
seleção hidráulica máxima. A pressão maior é ativada (A). A função
10
hidráulica pode ser monitorada
continuamente com a ajuda de sensores de pressão integrados adicionalmente, em condições de funcionamento normais, através de uma
diminuição em rampa do valor nominal do controlador da turbina.
Esta variação de pressão permite
efetuar um diagnóstico a cada um
dos subsistemas durante a operação.Cada um dos conversores I/H é
equipado com um circuito de monitoramento eletrônico utilizado para
assegurar que, na eventualidade de
surgir uma falha, o conversor I/H regula para a pressão de saída mínima. A pressão de saída de um conversor I/H funcionando corretamente é ativada. O processo continua
depois suavemente. Um aparelho
defeituoso pode ser substituído durante a operação.
Válvula direcional WSR tandem = 2 ímãs de comando
+ componente hidráulico
Sensor de
posição
x1in
i
x2in i
Cilindro hidráulico
s
s
Válvula
de
comando
do vapor
s
Vapor vivo
Engenharia de controle de processos
-
+ X0
X1
X1
x1out
w1
-
+ X0
x2out
+24V
-
U
+
KPU KPD
UHall
+24V
FMag F
U
+
KPU KPD
A
FMag
FF
F
UHall
w2
T
Ímã de comando 1
Aos dois ímãs de comando é atribuído um valor nominal distinto (w1 e
w2) e um sensor de posição separado (x1in e x2in) é ligado a cada um dos
ímãs de comando. A armadura do
ímã de comando 1 movimenta o pistão de comando do controle hidráulico pré-operado por meio da armadura do ímã de comando 2. Quando
o ímã de comando 1 está ativo, o
ímã de comando 2 está inativo, embora ligado. Na eventualidade de
surgir uma falha, o ímã de comando 1 é desligado e o ímã de coman-
Controle hidráulico
pré-operado
Ímã de comando 2
Funcionamento
do 2 é ativado através do valor nominal (w2) utilizando um tempo de
trânsito específico (“redundância a
quente”). O sistema lógico de conexão está localizado no exterior, na
parte de engenharia de controle,
monitorando os ímãs de comando (o
sensor de posição indica x1out e x2out).
Também tem como função gerar os
sinais de comutação. As válvulas direcionais WSR tandem também se
encontram disponíveis nas versões
3/3 e 4/3.
P
A
T
P
Terminal do consumidor (saída)
Conexão do tanque
Terminal de admissão de óleo
(entrada)
Pressão de saída para
pA1, pA2
conversores I/H
X0, X1
Parâmetros para ajuste do
deslocamento ou da pressão
(potenciômetros)
KPU, KPD Ganhos de controle
(Potenciômetros)
w
Valor nominal do deslocamento
ou da pressão (4 – 20 mA)
x
Valor real da posição (4 – 20 mA)
FMag
Força magnética
FHydr
Força hidráulica
F F
Força para a mola de comando
UHall
Tensão Hall
U
Tensão
s
Deslocamento
i
Sensor de posição do sinal
de corrente
11
cr304pt, 07.2010, 1000, aik-S&F/SVG. As dimensões e as figuras podem não corresponder à realidade. Sujeito a alterações.
Voith Turbo GmbH & Co. KG
Electronic Drive Systems
Voithstr. 1
74564 Crailsheim, Germany
Tel. +49 7951 32-470
Fax +49 7951 32-605
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