„Zwinne” sterowanie – zawory BISTABILNE

Ręczne zawory bistabilne są używane już od wielu lat ale nadal ich zalety nie zostały w pełni docenione. Być może jest to opór przed zastąpieniem standardowych NO (normalnie otwarty) i NC (normalnie zamknięty) a może po prostu przyzwyczajenie i przeświadczenie, że jeśli coś działa to nie ma sensu tego wymieniać? Świat się jednak zmienia, a chcąc nadążyć za automatyzacją a przy tym wprowadzać kolejne optymalizacje w procesach, musimy skłaniać się ku nowym rozwiązaniom.

W 2019 roku firma Danfoss wprowadziła do swojej oferty serię elektrozaworów bistabilnych EV228BW sterowanych impulsem. Po prawie półtora roku wiemy już, że produkt jest niezawodny a jego główną zaletą jest duża oszczędność energii, dzięki szybkiej możliwości zmiany funkcji zaworu a co za tym idzie, braku konieczności ciągłego podawania zasilania. Wystarczy tylko krótkotrwały impuls (ok. 50ms) aby przy pomocy sterowania biegunowością w jednym zaworze zmieniać jego funkcję z NO na NC i odwrotnie.

Czemu nazywamy to „zwinnym” sterowaniem?

Głównie dlatego że jest elastyczne:

użytkownik w dowolnym momencie, podając sygnał, decyduje o zmianie funkcji zaworu (NO lub NC),
czas impulsu jest bardzo krótki więc otrzymujemy od razu efekt (sterowanie stanem),
nie zużywamy energii na podtrzymanie stanu otwarcia lub zamknięcia.

Te 3 główne zalety sprawiają, że zawory bistabilne Danfossa stały się poważnym graczem w branży przemysłowej. Ale to nie wszystko za co powinniśmy je docenić:

materiał korpusu: ECO mosiądz (nie zawiera ołowiu) – idealny do kontaktu z wodą przeznaczoną do spożycia (spełniają wymagania najsurowszych europejskich norm dotyczących armatury do kontaktu z wodą przeznaczoną do spożycia ),
praca w wymagających warunkach,
zgodne są z dyrektywami takimi jak: dyrektywą niskonapięciową, EN60730-1, EN60730-2-8, dyrektywą ciśnieniową 2014/68/EU, dyrektywą RoHS 2011/65/EU,
posiadają certyfikat higieniczny B-BK-60210-1275/19 – wydany przez Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego (PZH) – Polska,
wiele sposobów sterowania:
- Centralą alarmową (np. firmy Satel)
- Sterownikiem BMS
- Sterownikiem PLC
- Dedykowanym prostym przekaźnikiem EPI-1

Rys. 1. Przykładowy schemat podłączenia przez przekaźnik EPI-1 (źródło: broszura informacyjna Danfoss)

Rys. 2. Przykładowy schemat podłączenia przez centralę alarmową (źródło: broszura informacyjna Danfoss).

Jak działa EV228BW?

Jeżeli jeszcze nie mieliście okazji zapoznać się z zaworem bistabilnym, a jego działania nie do końca jest dla Was jasne, umieszczony poniżej opis wraz z przekrojem tego komponentu pomoże w zrozumieniu zasady działania.

Rys. 3. Przekrój zaworu bistabilnego EV22BW (źródło: broszura informacyjna Danfoss)

Tak jak pisaliśmy wcześniej, zawory bistabilne to zawory, w których można zmieniać ich funkcję z NC (normalnie zamkniętych) na NO (normalnie otwarte) i odwrotnie dzięki podaniu bardzo krótkiego impulsu napięcia o określonej biegunowości.

Stan zamknięty:

Rys. 4. Cewka elektrozaworu z podanym impulsem zasilającym (źródło: broszura informacyjna Danfoss)

Kiedy minus impulsu napięcia zasilającego podany jest na zacisk prawy, a plus na zacisk lewy, sprężyna zwory dociska zworę do gniazda otworu pilotowego. Poprzez otwór wyrównawczy medium dostaje się nad membranę . W momencie, gdy ciśnienie nad membraną osiągnie wartość ciśnienia pod membraną, czyli będzie równe ciśnieniu na wlocie zaworu, sprężyna dociśnie membranę do gniazda zaworu, zamykając przepływ przez otwór główny. Zawór pozostanie w pozycji zamkniętej do momentu zmiany biegunowości zasilania cewki.

Stan otwarty:

Rys. 5. Cewka elektrozaworu z podanym impulsem zasilającym (źródło: broszura informacyjna Danfoss)

Kiedy plus impulsu napięcia zasilającego podany jest na zacisk prawy, a minus na zacisk lewy, zwora unosi się i przepływ przez otwór pilotowy zostaje otwarty. Ponieważ średnica otworu pilotowego jest większa niż średnica otworu wyrównawczego ciśnienie medium nad membraną maleje – co powoduje uniesienie się membrany, a w konsekwencji otwarcie przepływu przez otwór główny. Zawór pozostanie otwarty dopóki, dopóty ciśnienie różnicowe będzie wyższe niż 0,3 bar oraz nie zostanie podany impuls zasilania o zmienionej biegunowości.

Jest wiele aplikacji gdzie możemy zastosować zawory bistabilne, dlatego podajemy tylko kilka przykładów zarówno z obszaru przemysłowego jak i sektora prywatnego :