conversor eletro-hidráulico i/h e válvula direcional wsr, · tecnologia consolidada o conversor...
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Tecnologia consolidada
O conversor eletro-hidráulico I/H e
as válvulas direcionais WSR são
a solução econômica ideal para con-
trolar cilindros de posicionamento hi-
dráulico. Isto permite à válvula regu-
lar o débito de massa (por ex. vapor)
de forma precisa e extremamente di-
nâmica.
Um sinal de entrada de corrente
(0/4 – 20 mA) nos conversores I/H
ou nas válvulas direcionais WSR
é convertido proporcionalmente nu-
ma pressão de saída ou num flu-
xo de óleo.
Elevada confiabilidade
A concepção do conversor eletro-
hidráulico I/H e da válvula direcional
WSR é extremamente simples:n Ímã de comando com sistema ele-
trônico integradonComponente hidráulico
Esta concepção simples e compacta
assegura uma elevada confiabilida-
de operacional, associada à disponi-
bilidade dos componentes e do sis-
tema.
O mundo é o nosso lar
Nós somos um parceiro de confian-
ça para fabricantes e operadores de
turbocompressores em todos os
mercados internacionais.
A tecnologia de atuadores Voith
Turbo foi já comprovada mais de
10 000 instalações em centrais elé-
tricas de todo em mundo, assegu-
rando um funcionamento econômico
de turbinas e compressores.
Conversor eletro-hidráulico I/H e válvula direcional WSR,tecnologia de atuadores para posicionar cilindros em turbocompressores
4 1 5 3 2 6 7
T A P
2
Concepção
Um conversor I/H Voith é uma vál-
vula reguladora de pressão de co-
mando elétrico, constituída por um
solenóide comandado por força e
por um componente hidráulico.
Conversores I/H
Os conversores I/H Voith Turbo convertem rapidamen-
te e com precisão um sinal de entrada de corrente de
0/4 – 20 mA em pressão de saída proporcional.
A Terminal do consumidor (saída)T Conexão do tanqueP Terminal de admissão de óleo
(entrada)1 Caixa do ímã de comando2 Tucho3 Potenciômetro4 Ajuste manual5 Conexão elétrica6 Componente hidráulico7 Pistão de comando
+24V
T P T P
X1X0A
T P
Válvula pré-ope-rada
A
Enge
nhar
ia d
e co
ntro
le d
e pr
oces
sos
Ímã de comando Controle hidráulico pré-operado
A
Para engenharia de controle de processos
FMag
is
FHydr
Sensor de posição ss
s
Vapor vivo
Sistema eletrônico de reposiciona-
mento
Vapor vivo
Vapor vivo
Válvula de vapor
w
Válvula pré-operada
Sistema mecâni-co de reposicio-
namento
UF
3
O ímã de comando aplica a força
FMag ao pistão de comando. Esse,
por sua vez, contrapõe a força hi-
dráulica FHydr gerada pela pressão
na saída A ao longo da seção trans-
versal do pistão de comando (regu-
lador de pressão).
Funcionamento
O controle de força do solenóide
gera uma força magnética de FMag
num solenóide de 24V DC. Esta for-
ça magnética é proporcional ao si-
nal de entrada de 0/4 – 20 mA (w),
sendo os limites configurados atra-
vés dos parâmetros X0 e X1. O con-
trole eletrônico, a medição do fluxo
magnético, a concepção técnica do
ímã e o controle hidráulico pré-ope-
rado formam, em conjunto, uma
unidade dinâmica funcional, prati-
camente livre de histerese.
Princípio de aplicação 1:Atuação direta de um cilindro hidráulico
Princípio de aplicação 3:Operação de uma válvula pré-operada com sistema eletrônico de reposicio-namento
Princípio de aplicação 2:Operação de uma válvula pré-operada com sistema mecânico de reposicio-namento
Concepção simples e princípio operacional consolidado
A Terminal do consumidor (saída)
T Conexão do tanqueP Terminal de admissão
de óleo (entrada)X0, X1 Parâmetros para gama
de pressões de saída (potenciômetro)
FMag Força magnéticaFHydr Força hidráulicaUHall Tensão HallU Tensãos Deslocamentoi Sensor de posição do
sinal de correntew Valor nominal para a
pressão de saída
UHALL
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.
+
-
4
Aplicação versátil graças à concepção robusta e à elevada precisão
Dados técnicos e características
nTensão de alimentação
de 24 V DCnConsumo de corrente 1,0 AnSinal de entrada 0/4 – 20 mAnTipo de proteção IP 65nPressão de entrada até 70 barnTemperatura ambiente - 20 a
+ 80 °C para o modelo standardnModelo à prova de explosão
EEx d IIC T4 disponível
Conversores I/H Voith Turbo acoplados a uma turbina a vapor de 300 MW
Tabela de seleção
Os dados específicos do sistema
têm de ser considerados quando
da escolha de um conversor I/H
adequado. Ao escolher um conver-
sor I/H, tire partido de nossos vas-
tos conhecimentos. O nosso pes-
soal do departamento de vendas
encontra-se à sua inteira disposi-
ção.
Tipo Pressão de entrada máxima
[bar]
Faixa de comando para a pressão
de saída [bar]
Vazão [l/min] a p = 1 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
5
Instalação e comissionamento
simples
nAparelho inspecionado e configu-
rado de fábrica (plug & play)nAs pressões de saída mínima e máxi-
ma podem ser alteradas de forma
simples, utilizando os parâmetros X0
e X1 (potenciômetros)nO óleo de lubrificação da turbina
pode ser freqüentemente utilizado
como fluido de trabalhonDependendo do modelo em ques-
tão, existem ainda placas de adap-
tação, placas de descarga e cabos
de conexão
Elevada confiabilidade
e disponibilidade
nPrincípio operacional consolidadonResistente à sujeira e com con-
cepção robusta
Vantagens para o cliente
Conversores I/H Voith Turbo para uma turbina a vapor de 3,4 MW(Foto: AG KK&K – www.agkkk.de)
Modelo à prova de explosão (esquerda) e modelo standard
Posicionamento dinâmico
e preciso da pressão de saída
nReprodutibilidade < 0,1 %nBaixa histeresenCompensação térmicanSem derivanA pressão de entrada tem de ser,
no mínimo, 0,5 bar superior
à pressão de saída máximanTempo de resposta rápido
6
4 13 3 2 6 7 85Válvula direcional WSR 3/3
A Terminal do consumidor (saída)T Conexão do tanqueP Terminal de admissão de óleo (entrada)1 Caixa do ímã de comando2 Tucho3 Potenciômetro4 Ajuste manual5 Conexão elétrica6 Componente hidráulico7 Pistão de comando8 Mola de comando
Válvula direcional WSR
Concepção
A válvula direcional Voith Turbo
WSR (posicionador do débito
de combustível) é uma válvula dire-
cional de comando elétrico, com-
posta por solenóides comandados
por força e por uma unidade hidráu-
lica 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.
As válvulas direcionais Voith Turbo WSR com posicionador integra-
do 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.
T A P
7
mando até a força de mola específi-
ca do curso FF contrabalançar a for-
ça FMag. Isto resulta num fluxo
volumétrico, cuja direção e volume
podem ser alterados e que pode
ajustar o deslocamento s de um ci-
lindro hidráulico montado externa-
mente. A posição atual é monitorada
através de um sensor de posição
e enviada para o posicionador inte-
grado na válvula direcional WSR. O
ajuste do cilindro hidráulico é efetua-
do com controle da posição.
Funcionamento
O desvio específico do sistema (va-
lor nominal w - valor real x) e o ga-
nho de controle definido KPU
ou KPD, resulta numa variável de re-
ferência UMag para o controle de for-
ça 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-
Sistema eletrônico de comando integrado para alterações dinâmicas e de elevada precisão da vazão
Válvula direcional WSR 4/3 para cilindros hidráulicos de dupla ação
Válvula direcional WSR 3/3 para cilindros hidráulicos de ação simples
X1
X0
Sensor de posição
sVálvula de comando do vapor
Vapor vivo
A+24V
T P
FMag FF
x
Enge
nhar
ia d
e co
ntro
le d
e pr
oces
sos
Enge
nhar
ia d
e co
ntro
le d
e pr
oces
sos
s Válvula de comando do vapor
Vapor vivo
Cilindro hidráulico
w
A+24V
T
FMag
x
w
P T
B
Ímã de comandoControle hidráulico
pré-operadoÍmã de comando
A, B Terminais do consumidor (saídas)
T Conexão do tanqueP 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)FMag Força magnéticaFF Força para a mola de comandoUHall Tensão HallUMag Variável de referência para
a força do solenóide FMag
U Tensãos Deslocamentoi Sensor de posição do sinal
de corrente
is
is
UF
UF
UHall
UMag FF
Controle hidráulico pré-operado
KPU
KPD
KPU
KPD
UMag
Cilindro hidráulico
Sensor de posição
UHall
+
-
+
-
X1
X0+
-
+
-
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Grandes Volumes e máxima precisão permitem uma aplicação versátilDados técnicos e características
n Tensão de alimentação 24 V DCn Consumo de corrente 1,0 An Sinal de entrada 4 – 20 mAn Display remoto 4 – 20 mAn Tipo de proteção IP 65n Pressão de entrada até 160 barnTemperatura ambiente - 20 a
+ 80 °C para o modelo standardnModelo à prova de explosão
EEx d IIC T4 disponível
Tabela de seleção para a válvula direcional WSR 4/3Tabela 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.
Tipo Pressão de entrada máxima
[bar]
Vazão [l/min] a p = 1 bar
P ➞ A A ➞ T
WSR-C25XXX 200 17 62
WSR-C45XXX até 40 22 75
WSR-C60XXX até 40 35 150
WSR-E60XXX até 40 30 350
WSR-E80XXX até 40 50 600
WSR-K120XXX 25 600 600
Tipo Pressão de entrada máxima
[bar]
Vazão [l/min] a p = 2 bar
P ➞ A/B A/B ➞ T
WSR-D16XXX até 160 14 14
WSR-D24XXX 40 40 40
WSR-D45XXX até 40 80 80
WSR-D60XXX 40 130 130
WSR-D80XXX 40 180 180
WSR-K120XXX 25 600 600
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Controle dinâmico e de alta
precisão
nResolução < 10 µmnBaixa histeresenCompensação térmicanCorte de carga < 300 ms realizável
Elevada confiabilidade
e disponibilidade
nPrincípio operacional consolidadonResistente à sujeira e com con-
cepção robusta
Vantagens para o cliente
Válvulas direcionais Voith Turbo WSR para uma turbina a vapor de 40 MW (Foto: MAN Turbo)
Versão standard, versão opcional à prova de explosão
Instalação e comissionamento
simples
nAparelho inspecionado e configu-
rado de fábrica (plug & play)nA faixa de deslocamento e a res-
posta de controle do cilindro
de trabalho podem ser facilmente
alteradas e otimizadas com os po-
tenciômetros (X0, X1, KPU, KPD)nO óleo de lubrificação da turbina
pode ser freqüentemente utilizado
como fluido de trabalho
Para engenharia de controle de processos
is
UF
pA1
pA2
A
T P
is
is
UF
10
Enge
nhar
ia d
e co
ntro
le d
e pr
oces
sos
Tecnologia de atuadores redundantes – máxima disponibilidadeMódulo de conversores I/H = 2 conversores I/H + seleção máxima
w1
X1X0
2 ímãs de comando Controle hidráulico pré-operado
w2
x1
x2
x3
X1X0
Funcionamento
Conversão de duplo canal dos si-
nais de atuação elétricos numa
pressão hidráulica com uma sele-
ção máxima: os dois sinais do atua-
dor elétrico w1 e w2 (4 – 20 mA) pro-
venientes de um controlador de tur-
bina redundante são convertidos
separadamente por um conversor
I/H Voith consolidado numa pres-
são hidráulica proporcional pA1 e
pA2. As duas pressões atuam numa
seleção hidráulica máxima. A pres-
são maior é ativada (A). A função
hidráulica pode ser monitorada
continuamente com a ajuda de sen-
sores de pressão integrados adicio-
nalmente, em condições de funcio-
namento normais, através de uma
diminuição em rampa do valor no-
minal do controlador da turbina.
Esta variação de pressão permite
efetuar um diagnóstico a cada um
dos subsistemas durante a opera-
ção.Cada um dos conversores I/H é
equipado com um circuito de moni-
toramento eletrônico utilizado para
assegurar que, na eventualidade de
surgir uma falha, o conversor I/H re-
gula para a pressão de saída míni-
ma. A pressão de saída de um con-
versor I/H funcionando corretamen-
te é ativada. O processo continua
depois suavemente. Um aparelho
defeituoso pode ser substituído du-
rante a operação.
x1
x2
x3
Válvula de comando do vapor
Vapor vivo
s
Sensor de posição
Cilindro hidráulico
FHydrFMag
FMag
+24V
+24VFHydr
UHall
UHall
+
+
-
-
Seleção máxima
UF
UF
is
is
11
Válvula direcional WSR tandem = 2 ímãs de comando + componente hidráulico
Enge
nhar
ia d
e co
ntro
le d
e pr
oces
sos
FF
A+24V
T
FMag
w2 P
Ímã de comando 1Controle hidráulico
pré-operado
FMagw1
+24Vx1out
x2out
Funcionamento
Aos dois ímãs de comando é atribuí-
do um valor nominal distinto (w1 e
w2) e um sensor de posição separa-
do (x1in e x2in) é ligado a cada um dos
ímãs de comando. A armadura do
ímã de comando 1 movimenta o pis-
tão de comando do controle hidráu-
lico pré-operado por meio da arma-
dura do ímã de comando 2. Quando
o ímã de comando 1 está ativo, o
ímã de comando 2 está inativo, em-
bora ligado. Na eventualidade de
surgir uma falha, o ímã de coman-
do 1 é desligado e o ímã de coman-
do 2 é ativado através do valor no-
minal (w2) utilizando um tempo de
trânsito específico (“redundância a
quente”). O sistema lógico de cone-
xão 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 di-
recionais WSR tandem também se
encontram disponíveis nas versões
3/3 e 4/3.
UHall
s
A Terminal do consumidor (saída)T Conexão do tanqueP Terminal de admissão de óleo
(entrada)pA1, pA2 Pressão de saída para
conversores I/HX0, 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 magnéticaFHydr Força hidráulicaFF Força para a mola de comandoUHall Tensão HallU Tensãos Deslocamentoi Sensor de posição do sinal
de corrente
X1X0
X1
X0
x1in
x2in
Válvula de comando do vapor
Vapor vivo
Sensor de posição
Cilindro hidráulico
UHallKPDKPUKPDKPU
+
-
+
-
+
-
+
-
Ímã de comando 2
cr30
4pt,
07.
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raçõ
es.
Voith Turbo GmbH & Co. KG
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Voithstr. 1
74564 Crailsheim, Germany
Tel. +49 7951 32-470
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