Pourquoi les machines industrielles utilisent-elles des pneumatiques plutôt que des électriques ?

Pourquoi les machines industrielles utilisent-elles la pneumatique plutôt que l’électrique ?

 

Les solutions pneumatiques présentent des avantages particuliers par rapport aux solutions électriques en termes de densité de puissance, de fiabilité, d'hygiène, de résistance aux explosions et à l'humidité. Dans certaines situations industrielles spécifiques, les solutions pneumatiques seront moins chères, plus fiables ou plus sûres que les solutions électriques.

 

① Le contrôle est très pratique (le gaz est compressible, le pneumatique est trop mou et difficile à contrôler ; la pression hydraulique est correcte) ;

 

② Les fils sont plus pratiques et permettent de gagner de la place-que les tuyaux, et il n'est pas nécessaire d'envisager de les sceller ;

 

③ Le système de contrôle est généralement plus simple et présente des avantages en termes de coûts. Par exemple, les actionneurs de commutation multi-électriques- peuvent être directement contrôlés par un API, tandis que l'alimentation pneumatique doit d'abord utiliser un API pour contrôler plusieurs électrovannes (c'est-à-dire des îlots de vannes), puis les électrovannes contrôlent les actionneurs, créant ainsi un niveau de contrôle supplémentaire. Le système est complexe et coûteux.

 

 

 

Dans de nombreux projets industriels auxquels j'ai participé, les avantages de la pneumatique sont les suivants :

 

1. Haute densité de puissance, léger et compact.

 

Pour un même poids et une même taille de système, la puissance que les systèmes pneumatiques et hydrauliques peuvent transmettre est généralement supérieure à celle des systèmes électriques. Cela est principalement dû au fait que les actionneurs fluides tels que les vérins et les vérins hydrauliques ont des structures simples et des charges d'entraînement principalement directes-. Cependant, les moteurs de même puissance ont une grande masse d'aimants et de fils de cuivre, et la dissipation thermique doit être prise en compte. Généralement, il doit y avoir un espace supplémentaire entre le moteur et la charge. Le volume et le poids d'un réducteur sont généralement plus grands que ceux d'un actionneur gaz-liquide de même puissance.

 

2. Simple, fiable et durable.

 

La raison principale est celle mentionnée en 1. Généralement, le mécanisme de transmission des systèmes pneumatiques est plus simple que celui des systèmes électriques. En plus d'être compact et léger comme mentionné au point 1, il apporte également un autre avantage : moins de points de défaillance potentiels et une plus grande fiabilité du système.

 

De plus, la transmission fluide s’accompagne également d’une compétence innée : la protection contre les surcharges. Les outils pneumatiques n'endommageront généralement pas les outils, mais les tournevis électriques et les perceuses électriques grilleront le moteur s'ils sont bloqués pendant une longue période ; Les équipements d'actionnement pneumatiques et hydrauliques sont également très résistants aux chocs mécaniques, tels qu'un freinage brusque. Ou si vous heurtez quelque chose, le système d'actionnement est rarement endommagé, mais le système d'entraînement électrique entraîné par le moteur et le réducteur risque très probablement d'endommager les engrenages.

 

La fonction de protection contre les surcharges du système de transmission de fluide provient de deux aspects : 1. Le fluide est naturellement flexible et élastique, et le système a des capacités tampons naturelles ; 2. Le circuit fluidique est généralement conçu avec des composants de protection des fluides tels que des soupapes de surpression, qui prendront automatiquement des mesures de protection pour maintenir automatiquement la sortie maximale du système.

 

La compétence innée de protection contre les surcharges améliore encore la fiabilité du système. C’est la principale raison pour laquelle les équipements pneumatiques et hydrauliques sont généralement plus solides et plus durables que les équipements électriques.

 

 

3. La santé relève principalement des domaines de l’alimentation et de la médecine.

 

Les moteurs ne répondent généralement pas aux exigences de santé et de sécurité de qualité alimentaire et pharmaceutique : diverses peintures isolantes, adhésifs et alliages de terres rares. Il existe également divers équipements électriques de support, fils, commandes électroniques, connecteurs ; supportant les équipements de transmission mécanique, les réducteurs et les composants de transmission. En plus des divers matériaux impliqués dans les appareils électriques qui sentent toxiques, les diverses graisses lubrifiantes, joints et adhésifs utilisés dans les machines ne répondent pas aux normes de sécurité alimentaire et pharmaceutique.

 

En raison des limites de la science des matériaux, les systèmes électromécaniques existants sont par nature difficiles à garantir une sécurité de qualité alimentaire ou même pharmaceutique s'ils doivent répondre aux exigences de performance : les matériaux toxiques sont difficiles à contourner. Si vous devez le faire, vous ne pouvez compter que sur l'étanchéité : scellez tous les équipements qui ne peuvent pas être fabriqués avec des matériaux sûrs et utilisez des matériaux de qualité alimentaire et pharmaceutique-pour les parties exposées.

 

Cependant, ce type de lignes de production fonctionne en continu, et de nombreuses lignes de production fonctionnent même en continu pendant 24 heures. Ces joints peuvent-ils résister à une utilisation à une telle-intensité tout en respectant la sécurité alimentaire et pharmaceutique ? Par exemple, le joint d'arbre d'un moteur effectuant des dizaines de milliers de rotations doit non seulement avoir de bonnes performances, être très fiable et être capable de résister à un fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7, mais les matériaux utilisés dans l'ensemble du système d'étanchéité doivent également être de qualité alimentaire et pharmaceutique. Il est très difficile de répondre aux exigences en matière de qualité alimentaire et pharmaceutique, et même si cela peut être atteint, cela reste très coûteux.

 

Les machines pneumatiques utilisent généralement de l'acier inoxydable ou un alliage d'aluminium, plusieurs bagues d'étanchéité et plusieurs tuyaux en plastique. Peu de types de matériaux sont nécessaires et les exigences électriques telles que l’isolation et le magnétisme ne sont pas prises en compte. Les exigences mécaniques pour les joints dues à une action intermittente ne sont pas si grandes. Il est dur en termes de matériaux et il est plus facile pour l’ensemble du système de répondre aux exigences de santé et de sécurité des aliments et des médicaments. C’est actuellement la solution la plus mature.

 

De plus, il ne brûlera pas à cause d'une surcharge, ce qui élimine également un énorme risque pour la santé et la sécurité. Le matériau lui-même répond aux normes de santé et de sécurité. Même si quelque chose se brise, si des scories tombent dans le produit ou si des fuites de gaz se produisent, il existe une forte probabilité qu'il n'y ait pas d'accidents de qualité et de sécurité dus à une contamination. C’est ce qu’on appelle la sécurité intrinsèque. Par conséquent, il est plus facile et moins coûteux d’obtenir une sécurité de qualité alimentaire et pharmaceutique avec des systèmes pneumatiques qu’avec des systèmes électriques. Les composants pneumatiques sont donc largement utilisés dans les lignes de production de ces deux industries.

 

 

4. Antidéflagrant-.

 

De nombreux équipements électriques ont théoriquement la possibilité de produire des étincelles pendant leur utilisation, comme le branchement, le débranchement et le desserrage de connecteurs, diverses bobines génèrent une force contre-électromotrice et les condensateurs des circuits imprimés peuvent soudainement exploser. Il serait très dangereux qu'un incendie se produise dans un environnement inflammable et explosif, comme une raffinerie de pétrole ou une mine de charbon. Par conséquent, l'équipement électrique utilisé dans de telles occasions a un niveau technique appelé « niveau antidéflagrant -. L'équipement électrique qui répond aux exigences de ce niveau doit être spécialement conçu pour garantir que chaque lien électrique ne produira pas d'étincelles, ou pour garantir que même s'il est scellé et isolé, l'allumage est également isolé de l'environnement explosif. Il faut beaucoup de main d’œuvre et de ressources matérielles pour réaliser ces conceptions et réussir ces niveaux de certification de test. Par conséquent, les équipements électriques dotés de niveaux antidéflagrants sont généralement beaucoup plus chers que les équipements électriques ordinaires ayant les mêmes spécifications, et peuvent même être plusieurs fois pires.

 

Tant que le gaz contenu dans l'équipement pneumatique est correctement purifié, que les gaz inflammables ne sont pas mélangés et qu'il n'y a pas de collision directe de métaux, il n'y a pratiquement aucune possibilité d'étincelles. Il en va de même pour les équipements hydrauliques. Par conséquent, dans les situations avec des exigences antidéflagrantes-, l'utilisation de gaz ou de pression hydraulique comme énergie et le placement des pompes, des électrovannes et autres équipements électriques qui entraînent les actionneurs dans une salle de pompage éloignée et isolée de l'environnement explosif peuvent éviter l'utilisation d'équipements antidéflagrants coûteux-. Équipement électrique, atteignant ainsi l'objectif de réduire les coûts du système.

 

De plus, pour certaines applications spéciales personnalisées, les équipements électriques-antidéflagrants-prêts à l'emploi peuvent ne pas être disponibles. Dans ce cas, l'entraînement gaz-liquide peut être la seule option.

 

 

5. Imperméable et résistant à l'humidité-.

 

Les équipements électriques utilisés dans les environnements d'automatisation industrielle sont généralement indissociables du courant continu basse tension. Tels que la commande d'électrovannes, la commande de relais, la commande de petits moteurs, sans parler du microcontrôleur lui-même. Cependant, l’électricité DC présente un gros problème : elle est sujette à la corrosion électrochimique.

 

Les circuits à courant continu exposés à des environnements humides sont sujets à cette situation : l'humidité se condense sur les conducteurs pour former des pools de solutions locaux, et les conducteurs forment une corrosion électrochimique provoquée par la tension continue. Par exemple, bien que le courant d'entraînement sur l'électrovanne soit une onde PWM, si vous le filtrez passe-bas-, vous constaterez qu'il a une composante continue importante. Dans le domaine du contrôle industriel, en plus du circuit de puissance, il n'y a pas beaucoup de courants continus stricts sur les autres circuits. La plupart d'entre eux sont des signaux de forme d'onde tels que PWM. Cependant, ces formes d'onde, en particulier celles du circuit de puissance, contiennent une composante continue importante et seront donc affectées par l'humidité. La corrosion électrochimique se produit dans l'environnement. L’endroit le plus probable où ce type de corrosion électrochimique se produit est au niveau des différents joints de fils. Par conséquent, le soudage doit être utilisé autant que possible lors du câblage des circuits CC. Enrouler directement des fils métalliques ensemble est très peu fiable. Soit il rouillera et se cassera après quelques jours, soit il provoquera un mauvais contact après un certain temps. Au contraire, le circuit AC pur présente une forte résistance à la corrosion.

 

Les équipements pneumatiques et hydrauliques ne présentent naturellement pas ce problème. En principe, il est naturellement-résistant à l'humidité :

 

① Il n'est pas chargé, il n'y a pas de problème de corrosion électrochimique de l'entraînement électrique et il n'est pas nécessaire de prendre en compte la conductivité. Tous les matériaux métalliques peuvent être en acier inoxydable-résistant à la rouille ou en alliage d'aluminium ;

 

② L'environnement interne est rempli de fluide de travail (air comprimé, huile hydraulique) et est sous pression positive, et le circuit du fluide de travail est connecté à un équipement de séchage et de déshumidification (tel qu'un séchoir à froid), de sorte que l'intérieur de la maison ne sera pas affecté par l'humidité de l'environnement extérieur. Influencé. Par conséquent, de nombreux mécanismes d’actionnement des salles de lavage automatiques sont hydrauliques, car l’eau est partout. L'industrie alimentaire est similaire, mais afin d'éviter la contamination causée par les fluides hydrauliques, des pneumatiques sont utilisés.

 

Ce n'est pas que les équipements électriques ne peuvent pas être transformés en équipements-résistants à l'humidité, mais il y a un prix à payer pour l'étanchéité : les équipements étanches sont certainement beaucoup plus chers que les équipements non-étanches. Associée aux avantages énumérés ci-dessus (tels que l'hygiène), la pneumatique peut présenter un avantage en termes de coût dans des scénarios d'application spécifiques (comme dans certains ateliers de transformation alimentaire à forte humidité-).

 

Bref, le contrôle électronique est une tendance lourde. Les solutions disponibles sur le marché sont riches et matures, et elles deviendront encore plus matures et peu coûteuses-à l'avenir. Le système pneumatique ne présente des avantages comparatifs que dans certaines occasions avec des exigences particulières. Par conséquent, tant qu'il n'y a pas d'exigences particulières telles que l'hygiène alimentaire, la résistance aux chocs, la résistance aux explosions-et à l'humidité, le système électrique doit toujours avoir la priorité lors de la conception du système.