מָבוֹא
מאמר זה מתאר את העבודה שבוצעה על ידי ISO בפיתוח תקן חדש לבדיקת שסתומי בקרה עם אפנון חשמלי (החלפת ISO 6604 ב-ISO 10770-1), תוך התייחסות ספציפית לשאלה מה בדיוק מבדיל בין שסתומי סרוו לשסתומים פרופורציונליים. כדי להבהיר סוגיה זו, מכון התקנים הלאומי האמריקאי (ANSI) מימן במיוחד פרויקט ב- Fluid Power Institute של המכון הטכנולוגי של מילווקי לביצוע מחקר ממוקד. במהלך שנה, הפרויקט הניב המלצות לפתרון בעיות התקינה, ובעיקר הציע הגדרות לשני מונחי המפתח של 'שסתום סרוו' ו'שסתום פרופורציונלי'. לאחר מכן, הגדרות אלו אומצו באופן רשמי כטרמינולוגיה והגדרות במסגרת תקן ISO. זה מדגים את הקפדנות של תהליך קביעת התקן ISO.
נכון לעכשיו, ההגדרות של שסתומי בקרה פרופורציונליים ושסתומי סרוו שולבו רשמית בתקן הלאומי GB/T 17446-2024, כדלקמן:
שסתום סרוו: שסתום בקרה רציף בעל מווסת חשמלית עם פס חסר של פחות מ-3% ממהלך הסליל.
שסתום בקרה פרופורציונלי: שסתום בקרה רציף בעל אפנון חשמלי עם פס חסר של 3% או יותר ממהלך הסליל.
הטקסט הבא מציג את הרציונל שסיפקו מחברי ההגדרות הסטנדרטיות.
כמעט בכל קורס הכשרה תעשייתי, מישהו בהכרח שואל אותי: מה בדיוק ההבדל בין שסתום פרופורציונלי לשסתום סרוו? אני דווקא נהנה לשמוע את השאלה הזו, מכיוון שהיא מספקת לנו קצת שעשוע. עם זאת, התשובה הקצרה ביותר היא: אני מסרב להיגרר לוויכוחים האינסופיים האלה. התקן הטכני ISO 10770-1 (המקביל ל-GB/T 15623 'תמסורת הידראולית - שסתומי בקרה הידראוליים מאופנים חשמליים - חלק 1: שיטות בדיקה לשסתומי בקרת זרימה כיוונית בארבעה כיוונים') מספק הגדרות מסוימות. לפני שאסביר, הבה נבחן תחילה רקע היסטורי.
מסקנה סמכותית: התקן היחיד מסתמך על אינדיקטור אחד זה
הצמיחה המתמשכת של טכנולוגיות אלקטרוניות וחשמליות המיושמות על סוגים שונים של מערכות הידראוליות עוררה באופן טבעי עניין רב בשסתומים פרופורציונליים ושסתומי סרוו. למעשה, זה לא חמק מתשומת הלב של הוועדות הטכניות של ISO, שכן הן אחראיות לגיבוש תקנים טכניים בינלאומיים, במיוחד ISO/TC-131/SC-8, המופקדת על תקינה של רכיבים הידראוליים.
הוועדה הטכנית TC-131 היא הגוף בתוך ארגון ה-ISO האחראי באופן ספציפי לכל תקינה של כוח נוזלי. בארצות הברית, הנציג האחראי על תקני ISO מסונף ל-ANSI (מכון התקנים הלאומי האמריקאי); עם זאת, ל-ANSI יש סמכות להאציל את תפקידי המזכירות שלה לגופים טכניים לאומיים אחרים בארה"ב. בהתייחס להספק נוזלים, ANSI אישרה את ה-American National Fluid Power Organization, שבסיסו במילווקי.
המזכירות של ועדת המשנה של ISO/TC-131 SC-8 ממוקמת במכון התקנים הבריטי בלונדון, שבעצמו מתמקד בעיקר בבדיקות של ציוד כוח נוזלי, כולל שסתומים הידראוליים. (תת-וועדת המשנה 8 של מכון התקנים הבריטי מתמחה בשיטות בדיקה סטנדרטיות לציוד כוח נוזלי, כולל שסתומים. בשנת 2000 פרסמה ISO את התקן הבינלאומי ISO 10770-1, שכותרתו 'Hydraulic fluid power – Electrically Modulated hydraulic control valves – Part 1: Test methods for four-way directional flow valves servo and proportional flow control valves servo. שסתומים.)
בשנת 2000, ISO פרסמה את התקן החדש ISO 10770-1, שכותרתו 'הילוך כוח הידראולי – שסתומי בקרה הידראוליים מווסתים חשמלית – חלק 1: שיטות בדיקה לשסתומי בקרת זרימה כיוונית בארבעה כיוונים'. זה מכסה בעיקר שיטות בדיקה ומיועד בעיקר לשסתומים פרופורציונליים ושסתומי סרוו. ISO 10770-1 החליף את ISO 6604, שעסק אך ורק בשסתומי סרוו; כתוצאה מכך, ISO 10770 מייצג שיפור יחסי.
מקור התקן: למה 3%?
בשנים 1988 ו-1989, במכון כוח הנוזל של בית הספר להנדסה במילווקי, הובלתי פרויקט מחקר המתמקד ביישום מעשי של שסתומים פרופורציונליים ושסתומי סרוו. אחת המטרות הייתה לספק הגדרות בצורה של מילון מונחים, או כפי שכינינו זאת, רשימת אוצר מילים (לספק הגדרות מדויקות לשסתומים פרופורציונליים וסרוו).
סקרנו את כל היצרנים המוכרים המייצרים שסתומים כאלה וסיכמנו את המאפיינים החשובים ביותר של המוצרים שלהם. המטרה שלנו הייתה לזהות את ההבדלים ביניהם.
כדי לזהות את ההבדלים ביישומם בפרקטיקה התעשייתית, הגדרנו את המאפיינים הבאים:
שיטת בקרה (מופעל-טייס או ישיר-פעולה)
תגובת תדר
שיטת משוב (-מובנית או חיצונית)
נסיעות סליל
יישום שסתומים (לבקרת לולאה פתוחה-או סגורה-לולאה)
דיוק שליטה
עם השלמת מחקר זה, רק גורם אחד הבחין בין השניים: מהלך הסליל.
זה הוביל להגדרות הבאות של שסתומי סרוו ושסתומים פרופורציונליים:
שסתום סרוו - כל שסתום בקרת כיווני משתנה רציף, נשלט חשמלית עם מהלך של פחות מ-3%.
שסתום פרופורציונלי - כל שסתום בקרת כיוונית משתנה ברציפות, נשלט חשמלית עם מהלך של יותר מ-3%.
כתוצאה מכך, סף "3%" שולב באופן רשמי בתקנים בינלאומיים, והפך לקריטריון מקובל בכל העולם לסיווג. אם השבץ במקרה הוא בדיוק 3%, התקן קובע כי ניתן לסווג את השסתום בכל אחת מהקטגוריות, ללא דרישה מחייבת.
הגדרות אלו שולבו במכלול תקני מינוח ופורסמו עם סיום הפרויקט. לקחנו את המסקנה הזו ללב וביקשנו להציג את הטרמינולוגיה על פני הקשרים תעשייתיים שונים. מאז, בכל פעם שההזדמנות עלתה, הצגתי אותה באופן אישי בהרצאות שלי, כמו גם בכל כנס NFPA (National Fluid Power Association) ו-ISO. להפתעתי, הייתה מעט מאוד התנגדות-לא אז ולא עכשיו. היו ששאלו אותי: 'אז, אם הכיסוי הוא בדיוק 3%, איך צריך להגדיר אותו?' התשובה שלי היא: 'אתה בוחר בעצמך'.
אני מאמין שהבעיה נובעת מהתקופה שבה אנשים התחילו להשתמש לראשונה במונחים 'שסתום סרוו' ו'שסתום פרופורציונלי', מבלי שאף אחד הגדיר אותם במדויק קודם לכן. התוצאה הייתה שלכל שסתום ספציפי, אנשים יכלו להמציא כל מיני מונחים יש מאין. הגדרות כאלה של טרמינולוגיה עשויות להיות מוסכמות בתוך חברה אחת. עם זאת, בעסקאות מסחריות, במיוחד בינלאומיות, לא קל להבחין בבירור בין שסתומי סרוו לשסתומים פרופורציונליים. לפעמים, זה כבר לא רק עניין טכני, אלא עניין עקרוני.
מלכודות נפוצות: 'הכללים הלא כתובים' של בדיקת קצב זרימה וירידה בלחץ
קבוצת העבודה של ISO האחראית לפיתוח ISO 10770-1 עקפה במיומנות סוגיות מסוימות, מתוך ידיעה שהוויכוח לא ייפסק לעולם. עם זאת, הוועדה ביקשה להמציא מסמך המכסה הן שסתומי סרוו והן שסתומים פרופורציונליים. אך כיצד ניתן היה להשיג זאת מבלי לקבוע תחילה הגדרה? העיקרון המנחה היה ברור: ISO ביקשה להתמקד בהשקפה המקובלת על התעשייה - כלומר, שסתומים פרופורציונליים מציגים ירידת לחץ נמוכה יותר בהשוואה לשסתומי סרוו. כתוצאה מכך, במסגרת תקן שיטת הבדיקה ISO, שסתומים פרופורציונליים מוגדרים כשסתומים עם ירידת לחץ נמוכה יותר.
ועדת ה-ISO החליטה שכאשר מגדירים את קצב הזרימה המדורג של שסתום סרוו, ירידת הלחץ צריכה להיות 1000 PSI או 7 MPa (1015 PSI), בעוד שמפל הלחץ המשמש להגדרת קצב הזרימה המדורג של שסתום פרופורציונלי צריכה להיות 1 MPa או 145 PSI.
התקן מכיל את המשפט הבא: 'הגדר את ירידת הלחץ הכוללת של השסתום ל-1 MPa או 7 MPa, לפי העניין.' ביטוי זה, 'בהתאם לנסיבות', עושה רושם כי ועדת התקנים ISO מרחיקה את עצמה מהעניין. מי מגדיר 'תלוי בנסיבות'?
ובכן, נותר לבוחן להחליט! כתוצאה מכך, הם עשויים לבצע בדיקות בהתאם למפרטים עבור שסתומי סרוו או שסתומים פרופורציונליים. חשוב מכך, הם חופשיים להגדיר את השסתום איך שהם רואים לנכון. בדיוק בגלל זה אנו נתקלים בפועל בשסתומים פרופורציונליים שנבדקו עם זרימה מדורגת המבוססת על ירידת לחץ של 7 MPa. יש לנו גם 'אפס-שסתומים פרופורציונליים בפס מת'. זו מלחמה של סמנטיקה שאף אחד לא ינצח!
מדריך מעשי: איך צריך לבחור, והאם הם ניתנים להחלפה?
תקנים רק מגדירים; הם לא מכתיבים את היישום. כשבוחרים בפועל, מספיקות שלוש נקודות:
1. דיוק בקרה: לשסתומי סרוו יש פס קטן ודיוק גבוה, המתאימים למערכות לולאה סגורות-בדיוק גבוה-; שסתומים פרופורציונליים מתאימים וחסכוניים-, מתאימים לבקרה תעשייתית קונבנציונלית.
2. מהירות תגובה: לשסתומי סרוו יש תגובת תדר גבוהה יותר והם מתאימים למערכות דינמיות במהירות גבוהה-; שסתומים פרופורציונליים מציעים זמני תגובה מתונים ועומדים בדרישות של רוב הציוד.
3. סביבה ואמינות: לשסתומי סרוו דרישות גבוהות לניקיון השמן והם 'עדינים' יותר; שסתומים פרופורציונליים עמידים מאוד בפני זיהום, עמידים יותר וקלים יותר לתחזוקה.
לסיכום: דיוק גבוה, דינמיקה גבוהה → שסתומי סרוו; יישומים-כלליים, עלות גבוהה-יעילות → שסתומים פרופורציונליים.
בפעם הבאה שמישהו יתווכח על שסתומים פרופורציונליים לעומת שסתומי סרוו, פשוט עיין בתקן הלאומי: שסתום סרוו חסר < 3% =, שסתום פרופורציונלי גדול או שווה ל-3% =.
סמכות מונעת ויכוחים; מקצועיות מונעת בלבול.
תורגם עם DeepL.com (גרסה חינמית)
