औद्योगिक मशीनरी इलेक्ट्रिक के बजाय न्यूमेटिक्स का उपयोग क्यों करती है?
Oct 24, 2023
औद्योगिक मशीनरी इलेक्ट्रिक के बजाय वायवीय का उपयोग क्यों करती है?
बिजली घनत्व, विश्वसनीयता, स्वच्छता, विस्फोट रोधी और नमी प्रतिरोध के मामले में वायवीय समाधानों का विद्युत समाधानों की तुलना में विशेष लाभ है। कुछ विशिष्ट औद्योगिक स्थितियों में, वायवीय समाधान इलेक्ट्रिक समाधानों की तुलना में सस्ते, अधिक विश्वसनीय या सुरक्षित होंगे।
हालाँकि, यदि उपरोक्त विशेष आवश्यकताएँ जैसे कि आकार और वजन, किसी न किसी उपयोग के लिए प्रतिरोध, विस्फोट-प्रूफ और नमी प्रतिरोध को हटा दिया जाता है, तो सामान्य औद्योगिक परिदृश्यों में इलेक्ट्रिक ड्राइव अधिक सुविधाजनक होगी:
① नियंत्रण बहुत सुविधाजनक है (गैस संपीड़ित है, वायवीय बहुत नरम है और नियंत्रित करना मुश्किल है; हाइड्रोलिक दबाव ठीक है);
② तार पाइप की तुलना में अधिक सुविधाजनक और जगह बचाने वाले होते हैं, और सीलिंग पर विचार करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है;
③ नियंत्रण प्रणाली आम तौर पर सरल होती है और इसमें लागत लाभ होता है। उदाहरण के लिए, मल्टी-चैनल इलेक्ट्रिक-चालित स्विच एक्चुएटर्स को सीधे पीएलसी द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जबकि वायवीय शक्ति को पहले कई सोलनॉइड वाल्व (यानी, वाल्व द्वीप) को नियंत्रित करने के लिए पीएलसी का उपयोग करना होगा, और फिर सोलनॉइड वाल्व एक्चुएटर्स को नियंत्रित करते हैं, जिससे एक और बनता है नियंत्रण स्तर. प्रणाली जटिल और महंगी है.
कई औद्योगिक परियोजनाओं में, जिनमें मैं शामिल रहा हूं, न्यूमेटिक्स के फायदे इस प्रकार हैं:
1. उच्च शक्ति घनत्व, प्रकाश और कॉम्पैक्ट।
समान सिस्टम वजन और आकार के तहत, वायवीय और हाइड्रोलिक सिस्टम जो शक्ति संचारित कर सकते हैं वह आम तौर पर विद्युत प्रणालियों की तुलना में अधिक होती है। इसका मुख्य कारण यह है कि सिलेंडर और हाइड्रोलिक सिलेंडर जैसे द्रव एक्चुएटर्स में सरल संरचनाएं होती हैं और ज्यादातर डायरेक्ट-ड्राइव लोड होते हैं। हालाँकि, समान शक्ति की मोटरों में चुम्बकों और तांबे के तारों का एक बड़ा द्रव्यमान होता है, और गर्मी अपव्यय पर विचार किया जाना चाहिए। आम तौर पर, मोटर और लोड के बीच अतिरिक्त जगह होनी चाहिए। रेड्यूसर का आयतन और वजन आम तौर पर समान शक्ति के गैस-तरल एक्चुएटर से बड़ा होता है।
2. सरल, विश्वसनीय और टिकाऊ।
मुख्य कारण जैसा कि 1 में बताया गया है। आम तौर पर, वायवीय प्रणालियों का संचरण तंत्र विद्युत प्रणालियों की तुलना में सरल होता है। जैसा कि 1 में बताया गया है, कॉम्पैक्ट और हल्का होने के अलावा, यह एक और लाभ भी लाता है: कम संभावित विफलता बिंदु और उच्च सिस्टम विश्वसनीयता।
इसके अलावा, द्रव संचरण भी एक जन्मजात कौशल के साथ आता है: अधिभार संरक्षण। वायवीय उपकरण आम तौर पर उपकरणों को नुकसान नहीं पहुंचाएंगे, लेकिन इलेक्ट्रिक स्क्रूड्राइवर और इलेक्ट्रिक ड्रिल लंबे समय तक अवरुद्ध रहने पर मोटर को जला देंगे; वायवीय और हाइड्रोलिक एक्चुएटिंग उपकरण भी यांत्रिक प्रभाव के प्रति बहुत प्रतिरोधी होते हैं, जैसे अचानक ब्रेक। या यदि आप किसी चीज़ से टकराते हैं, तो एक्चुएटिंग सिस्टम शायद ही कभी क्षतिग्रस्त होता है, लेकिन मोटर और रेड्यूसर द्वारा संचालित इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम के गियर को नुकसान होने की बहुत संभावना है।
द्रव संचरण प्रणाली का अधिभार संरक्षण कार्य दो पहलुओं से आता है: 1. द्रव स्वाभाविक रूप से लचीला और लोचदार है, और सिस्टम में प्राकृतिक बफरिंग क्षमताएं हैं; 2. द्रव सर्किट आम तौर पर दबाव राहत वाल्व जैसे द्रव सुरक्षा घटकों के साथ डिज़ाइन किया गया है, जो स्वचालित रूप से सिस्टम के अधिकतम आउटपुट को क्लैंप करने के लिए सुरक्षात्मक कार्रवाई करेगा।
अधिभार संरक्षण का जन्मजात कौशल सिस्टम की विश्वसनीयता को और बेहतर बनाता है। यही मुख्य कारण है कि वायवीय और हाइड्रोलिक उपकरण आम तौर पर बिजली के उपकरणों की तुलना में अधिक मजबूत और टिकाऊ होते हैं।
3. स्वास्थ्य मुख्य रूप से भोजन और चिकित्सा के क्षेत्र में है।
मोटरें आम तौर पर खाद्य और औषधि ग्रेड स्वास्थ्य और सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती हैं: विभिन्न इन्सुलेटिंग पेंट, चिपकने वाले पदार्थ, और दुर्लभ पृथ्वी मिश्र धातु। विभिन्न सहायक विद्युत उपकरण, तार, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण, कनेक्टर भी हैं; मैकेनिकल ट्रांसमिशन उपकरण, रेड्यूसर और ट्रांसमिशन घटकों का समर्थन करना। बिजली के उपकरणों में शामिल विभिन्न सामग्रियों के अलावा, जिनसे जहरीली गंध आती है, मशीनरी में शामिल विभिन्न चिकनाई वाले ग्रीस, सील और चिपकने वाले सभी खाद्य और दवा सुरक्षा मानकों को पूरा करने में विफल होते हैं।
सामग्री विज्ञान की सीमाओं के कारण, मौजूदा इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम को प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए भोजन या यहां तक कि फार्मास्युटिकल ग्रेड सुरक्षा प्राप्त करना स्वाभाविक रूप से कठिन होता है: विषाक्त सामग्रियों को बायपास करना मुश्किल होता है। यदि आपको ऐसा करना है, तो आप केवल सीलिंग पर भरोसा कर सकते हैं: उन सभी उपकरणों को सील करें जो सुरक्षित सामग्री से नहीं बनाए जा सकते हैं, और खुले भागों के लिए खाद्य और दवा-ग्रेड सामग्री का उपयोग करें।
हालाँकि, इस प्रकार की उत्पादन लाइनें लगातार चलती रहती हैं, और कई उत्पादन लाइनें तो 24 घंटे तक लगातार चलती रहती हैं। क्या ये सीलें खाद्य और औषधि ग्रेड सुरक्षा को पूरा करते हुए इतनी उच्च तीव्रता के उपयोग का सामना कर सकती हैं? उदाहरण के लिए, हजारों घुमावों वाली मोटर की शाफ्ट सील में न केवल अच्छा प्रदर्शन होना चाहिए, अत्यधिक विश्वसनीय होना चाहिए, और 24x7 निरंतर संचालन का सामना करने में सक्षम होना चाहिए, बल्कि पूरे सीलिंग सिस्टम में उपयोग की जाने वाली सामग्री भी भोजन की होनी चाहिए और दवा ग्रेड. खाद्य और औषधि ग्रेड आवश्यकताओं को पूरा करना बहुत मुश्किल है, और अगर इसे हासिल किया जा सकता है, तो भी यह बहुत महंगा है।
वायवीय मशीनरीआमतौर पर स्टेनलेस स्टील या एल्यूमीनियम मिश्र धातु, कई सीलिंग रिंग और कई प्लास्टिक पाइप का उपयोग किया जाता है। कई प्रकार की सामग्रियों की आवश्यकता नहीं होती है, और इन्सुलेशन और चुंबकत्व जैसी विद्युत आवश्यकताओं पर विचार नहीं किया जाता है। रुक-रुक कर होने वाली कार्रवाई के कारण सील के लिए यांत्रिक आवश्यकताएं उतनी अच्छी नहीं हैं। यह सामग्री के मामले में कठोर है, और पूरे सिस्टम के लिए खाद्य और औषधि ग्रेड स्वास्थ्य और सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करना आसान है। यह वर्तमान में सबसे परिपक्व समाधान है.
इसके अलावा, यह ओवरलोड के कारण जलेगा नहीं, जिससे स्वास्थ्य और सुरक्षा का बड़ा खतरा भी खत्म हो जाएगा। सामग्री स्वयं स्वास्थ्य और सुरक्षा मानकों को पूरा करती है। यहां तक कि अगर कुछ टूट जाता है, स्लैग उत्पाद में गिर जाता है, या गैस लीक हो जाती है, तो इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि संदूषण के कारण कोई गुणवत्ता और सुरक्षा दुर्घटनाएं नहीं होंगी। इसे आंतरिक सुरक्षा कहा जाता है. इसलिए, विद्युत प्रणालियों की तुलना में वायवीय प्रणालियों के साथ खाद्य और फार्मास्युटिकल ग्रेड सुरक्षा हासिल करना आसान और सस्ता है, इसलिए इन दोनों उद्योगों की उत्पादन लाइनों में वायवीय घटकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
कई विद्युत उपकरणों में सैद्धांतिक रूप से उपयोग के दौरान स्पार्किंग की संभावना होती है, जैसे प्लगिंग, अनप्लगिंग और कनेक्टर्स को ढीला करना, विभिन्न कॉइल्स काउंटर-इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करेंगे, और सर्किट बोर्डों पर कैपेसिटर अचानक फट सकते हैं। अगर किसी ज्वलनशील और विस्फोटक वातावरण, जैसे कि तेल रिफाइनरी या कोयला खदान में आग लग जाए तो यह बहुत खतरनाक होगा। इसलिए, ऐसे अवसरों में उपयोग किए जाने वाले विद्युत उपकरणों का एक तकनीकी स्तर होता है जिसे "विस्फोट-रोधी स्तर" कहा जाता है। इस स्तर की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले विद्युत उपकरण को विशेष रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन करने की आवश्यकता है कि प्रत्येक विद्युत लिंक में चिंगारी नहीं होगी, या यह सुनिश्चित करने के लिए कि भले ही इसे सील और अलग किया गया हो, इग्निशन को विस्फोटक वातावरण से भी अलग किया गया है। इन डिज़ाइनों को बनाने और परीक्षण प्रमाणन के इन स्तरों को पास करने के लिए बहुत सारी जनशक्ति और भौतिक संसाधनों की आवश्यकता होती है। इसलिए, विस्फोट-रोधी स्तर वाले विद्युत उपकरण आम तौर पर समान विशिष्टताओं वाले सामान्य विद्युत उपकरणों की तुलना में बहुत अधिक महंगे होते हैं, और यहां तक कि कई गुना खराब भी हो सकते हैं।
जब तक वायवीय उपकरणों में गैस ठीक से शुद्ध नहीं होती है, ज्वलनशील गैस मिश्रित नहीं होती है, और धातुओं की सीधी टक्कर नहीं होती है, तब तक अनिवार्य रूप से चिंगारी की कोई संभावना नहीं होती है। हाइड्रोलिक उपकरण के लिए भी यही सच है। इसलिए, विस्फोट-रोधी आवश्यकताओं वाली स्थितियों में, बिजली के रूप में गैस या हाइड्रोलिक दबाव का उपयोग करना, और पंप, सोलनॉइड वाल्व और अन्य विद्युत उपकरण जो एक्चुएटर्स को चलाते हैं, को विस्फोटक वातावरण से अलग एक दूरस्थ पंप रूम में रखने से महंगे विस्फोट के उपयोग से बचा जा सकता है। -प्रूफ उपकरण. विद्युत उपकरण, जिससे सिस्टम लागत को कम करने का उद्देश्य प्राप्त होता है।
इसके अलावा, कुछ अनुकूलित विशेष अनुप्रयोगों के लिए, तैयार विस्फोट-रोधी विद्युत उपकरण उपलब्ध नहीं हो सकते हैं। इस मामले में, गैस-तरल ड्राइव ही एकमात्र विकल्प हो सकता है।
5. जलरोधक और नमी प्रतिरोधी।
औद्योगिक स्वचालन वातावरण में उपयोग किए जाने वाले विद्युत उपकरण आम तौर पर कम-वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा से अविभाज्य होते हैं। जैसे कि सोलनॉइड वाल्व चलाना, रिले चलाना, छोटी मोटरें चलाना, माइक्रोकंट्रोलर का तो जिक्र ही नहीं। हालाँकि, डीसी बिजली के साथ एक बड़ी समस्या है: इसमें इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण का खतरा होता है।
आर्द्र वातावरण के संपर्क में आने वाले डीसी सर्किट इस स्थिति से ग्रस्त हैं: स्थानीय समाधान पूल बनाने के लिए कंडक्टरों पर नमी संघनित होती है, और कंडक्टर डीसी वोल्टेज द्वारा संचालित विद्युत रासायनिक संक्षारण बनाते हैं। उदाहरण के लिए, हालांकि सोलनॉइड वाल्व पर ड्राइव करंट एक पीडब्लूएम तरंग है, यदि आप इसे कम-पास फ़िल्टर करते हैं, तो आप पाएंगे कि इसमें एक बड़ा डीसी घटक है। औद्योगिक नियंत्रण क्षेत्र में, पावर सर्किट के अलावा, अन्य सर्किट पर कई सख्त डीसी धाराएं नहीं हैं। उनमें से अधिकांश PWM जैसे तरंगरूप संकेत हैं। हालाँकि, इन तरंग रूपों, विशेष रूप से पावर सर्किट के तरंग रूपों में एक बड़ा डीसी घटक होता है, इसलिए वे आर्द्रता से प्रभावित होंगे। पर्यावरण में विद्युत रासायनिक क्षरण होता है। इस प्रकार के इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण के होने की सबसे अधिक संभावना तारों के विभिन्न जोड़ों पर होती है। इसलिए, डीसी सर्किट को वायरिंग करते समय वेल्डिंग का यथासंभव उपयोग किया जाना चाहिए। धातु के तारों को सीधे एक साथ लपेटना बहुत अविश्वसनीय है। यह या तो कुछ दिनों के बाद जंग खाकर टूट जाएगा, या कुछ समय बाद खराब संपर्क का कारण बनेगा। इसके विपरीत, शुद्ध एसी सर्किट में मजबूत संक्षारण प्रतिरोध होता है।
वायवीय और हाइड्रोलिक उपकरणों में स्वाभाविक रूप से यह समस्या नहीं होती है। सिद्धांत रूप में, यह प्राकृतिक रूप से नमी प्रतिरोधी है:
① यह चार्ज नहीं है, इलेक्ट्रिक ड्राइव में कोई इलेक्ट्रोकेमिकल जंग की समस्या नहीं है, और चालकता पर विचार करने की कोई आवश्यकता नहीं है। सभी धातु सामग्री जंग प्रतिरोधी स्टेनलेस स्टील या एल्यूमीनियम मिश्र धातु हो सकती हैं;
② आंतरिक वातावरण कार्यशील माध्यम (संपीड़ित वायु, हाइड्रोलिक तेल) से भरा होता है और सकारात्मक दबाव में होता है, और कार्यशील द्रव सर्किट सुखाने और निरार्द्रीकरण उपकरण (जैसे कोल्ड ड्रायर) से जुड़ा होता है, इसलिए घर का इंटीरियर नहीं होगा बाहरी वातावरण की नमी से प्रभावित होना। प्रभावित। इसलिए, स्वचालित कार वॉश रूम के कई सक्रिय तंत्र हाइड्रोलिक हैं, क्योंकि पानी हर जगह है। खाद्य उद्योग समान है, लेकिन हाइड्रोलिक मीडिया के कारण होने वाले संदूषण से बचने के लिए न्यूमेटिक्स का उपयोग किया जाता है।
ऐसा नहीं है कि बिजली के उपकरणों को नमी-रोधी उपकरण नहीं बनाया जा सकता है, लेकिन सीलिंग के लिए कीमत चुकानी पड़ती है: वॉटरटाइट उपकरण निश्चित रूप से गैर-वॉटरटाइट उपकरण की तुलना में बहुत अधिक महंगे हैं। ऊपर सूचीबद्ध लाभों (जैसे स्वच्छता) के साथ, न्यूमेटिक्स को विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों (जैसे कि कुछ उच्च आर्द्रता वाले खाद्य प्रसंस्करण कार्यशालाओं) में लागत लाभ हो सकता है।
संक्षेप में, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण एक प्रमुख प्रवृत्ति है। बाज़ार में उपलब्ध समाधान समृद्ध और परिपक्व हैं, और भविष्य में वे अधिक परिपक्व और कम लागत वाले हो जाएंगे। वायवीय प्रणाली का केवल विशेष आवश्यकताओं वाले कुछ अवसरों में ही तुलनात्मक लाभ होता है। इसलिए, जब तक खाद्य स्वच्छता, प्रभाव प्रतिरोध, विस्फोट-प्रूफ और नमी प्रतिरोध जैसी कोई विशेष आवश्यकताएं नहीं हैं, तब तक सिस्टम को डिजाइन करते समय विद्युत प्रणाली को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
