Клапаны Festo. Как выбрать правильное решение для ваших технологических процессов

Насколько бы современными ни были ПЛК или визуализация, качество движения в пневматике определяют клапаны: они выбирают направление потока, задают скорость цилиндров и поддерживают правильное давление. В процессах (жидкости, газы, гранулы) клапаны буквально являются «воротами» между безопасным производством и дорогостоящими простоями. Ниже представлен практический обзор ассортимента Festo, типичных ошибок и критериев выбора.

Основные типы клапанов и их функции

Клапаны управления направлением

Эти клапаны открывают, закрывают или переключают пути потока сжатого воздуха (например, 2/2, 3/2, 5/2, 5/3 и т. д.), обеспечивая движение исполнительных механизмов — цилиндров, захватов или других устройств.

Наиболее часто встречаются два решения: отдельные соленоидные клапаны или клапанные терминалы (шины из нескольких клапанов с общей системой управления).

Примеры и применение

• VUVG / VUVS — универсальные соленоидные клапаны компактного размера с широким выбором конфигураций (3/2, 5/2, 5/3). Доступны в различных размерах, например, VUVG (14 мм, 5/3) обеспечивает до ~470 л/мин, а VUVS (26,5 мм, 5/2) — до ~1000 л/мин. Практичный выбор в качестве «рабочей лошадки» для простых пневматических функций — управления цилиндрами, продувки, захватами и т. д.

• VTUG — клапанный терминал с возможностью подключения через multi-pin или полевые сети (I-Port, IO-Link и т. д.). Предназначен для применения, где требуется более одной пневматической функции, например, в многоцилиндровых станциях. Принцип терминала снижает сложность электромонтажа и улучшает порядок в шкафах управления.

• VTEM (Motion Terminal) — цифровой конфигурируемый клапанный терминал с пьезоактуаторами и встроенными датчиками. Одна физическая установка может выполнять множество функций — от классической логики 2×3/2 или 4/3 до пропорционального управления давлением и потоком. Настройки выполняются через программное обеспечение («Motion Apps»), что исключает необходимость механических переделок.

Практический совет

Если в пневматической линии повторяется одинаковая логика — например, несколько цилиндров с похожим рабочим циклом — решение на базе терминала (VTUG или VTEM) обычно окупается уже на этапе проектирования или монтажа. Это сокращает количество подключений, улучшает герметичность системы и значительно упрощает обслуживание, особенно при диагностике.

Запорные и предохранительные клапаны

Эти клапаны предназначены для прекращения подачи сжатого воздуха, его стравливания и безопасного обслуживания или запуска оборудования. Они играют важную роль как в ежедневном обслуживании, так и в соблюдении требований безопасности труда.

Примеры и применение

• HE — ручной 3/2 клапан (типа on/off), который отключает подачу воздуха и одновременно стравливает систему. Простое и надежное решение для режима обслуживания или как часть процедуры LOTO (Lockout/Tagout).

• MS-SV (плавный пуск / быстрое стравливание) — электропневматический клапан с контролируемым нарастанием давления и функцией быстрого стравливания. Соответствует высочайшим стандартам безопасности (SIL 3, PL e) и подходит для применения, где требуется сертифицированная по EN ISO 13849 или IEC 61508 цепь безопасности. Полезен как для контроля запуска оборудования, так и для предотвращения его неожиданного включения.

• HGL — обратный клапан, который в нормальном состоянии блокирует обратный поток и удерживает цилиндр в позиции. При подаче управляющего воздуха клапан открывается и обеспечивает свободный поток. Это решение особенно полезно в вертикальных подъемных узлах, где требуется надежное удержание нагрузки.

Практический совет

Если для оборудования необходимо обеспечить безопасный режим обслуживания с функцией вентиляции, очень часто используется комбинация HE + MS-SV. HE механически отключает подачу воздуха и стравливает систему, а MS-SV обеспечивает контролируемое нарастание давления и безопасное стравливание воздуха. Такая конфигурация позволяет легко выполнять требования LOTO и повышает безопасность труда.

Клапаны регулирования потока (для управления скоростью цилиндров)

Клапаны регулирования потока задают пропускную способность сжатого воздуха, тем самым напрямую влияя на скорость и динамику движения исполнительных механизмов, например, цилиндров. Точная регулировка потока обеспечивает плавность работы, предотвращает удары в конце хода и синхронизирует различные этапы движения.

Примеры и применение

• GRLA / GRLZ — односторонние регуляторы потока, работающие по принципу «meter-out» или «meter-in». Обычно устанавливаются непосредственно на цилиндре для торможения движения в одном направлении. Такие клапаны необходимы для обеспечения плавного движения, особенно если требуется точное позиционирование или снижение вибраций.

• Игольчатые клапаны и пневматические таймеры — эти компоненты используются, если необходимо создать задержки между этапами движения, выполнить синхронизацию или задать специфическую динамику, например, так называемый эффект «kick-down» (быстрый старт, медленное завершение).

Для клапанов серии GRLA доступны технические листы с характеристиками потока, которые помогают адаптировать поток под конкретное применение.

Практический пример

Если пневматический захват («gripper») подает деталь слишком агрессивно или «бьет» её при захвате, часто достаточно лишь минимально подрегулировать клапан GRLA на стороне выпуска («meter-out»). Это позволяет уменьшить удар без изменений в программе ПЛК и улучшить качество обработки деталей.

Клапаны регулирования давления

Эти клапаны предназначены для поддержания или ограничения давления воздуха на заданном уровне в пневматической системе. В зависимости от применения они могут быть как отдельными компонентами, так и объединенными с фильтрами, образуя компактные и эффективные модули.

Регуляторы давления позволяют оптимизировать энергопотребление, продлить срок службы компонентов и улучшить стабильность системы. Кроме того, правильно отрегулированное давление важно для повторяемости процесса и безопасности.

Примеры и применение

• LR / LRS — стандартные мембранные регуляторы давления с двумя диапазонами регулировки: 0,5…7 бар и 0,5…12 бар. Оснащены блокируемой регулировочной ручкой и двумя отверстиями для манометра, что позволяет гибко адаптировать ориентацию при монтаже.

• LFR / LFRS — комбинированные фильтры-регуляторы, которые объединяют очистку воздуха и регулировку давления в одном корпусе. Доступны в размерах Mini, Midi и Maxi, а также в металлических корпусах серии D с повышенной стойкостью к агрессивной среде и коррозии.

• LRP / LRPS — прецизионные регуляторы с особенно низким гистерезисом и высокой чувствительностью регулировки. Подходят для применения, где требуется стабильное и точное управление давлением, например, в дозировании, лабораторной пневматике или пневматически управляемых измерительных процессах.

Практический пример

Распространенная ошибка — попытка уменьшить усилие цилиндра, ограничивая поток воздуха с помощью регулятора потока. Хотя это может дать кратковременный эффект, стабильность не улучшается. Правильный подход — уменьшить рабочее давление на конкретной линии с помощью регулятора LR или LRS. Таким образом, цилиндр движется плавнее, снижается расход воздуха и риск утечек.

Клапаны для процессов и жидкостей (газы, жидкости, гранулы)

В этом разделе речь идет уже не только о классической пневматике — процессные клапаны Festo предназначены для управления различными веществами в разных агрегатных состояниях: газами, жидкостями, пастами, пенами и гранулами. Они широко применяются в охлаждении, промывке, CIP (Clean-in-Place), дозировании и смешивании в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях.

Конструкция этих клапанов адаптирована к специфическим свойствам сред — например, вязкости, содержанию частиц, температуре или агрессивности. Также учитываются параметры гигиены, очистки и эксплуатации.

Примеры и применение

• VZXA — угловой седельный клапан с пневматическим приводом и модульной конструкцией, которая облегчает обслуживание и конфигурацию. Обеспечивает высокую пропускную способность, подходит как для газов, так и для жидкостей, включая пар. Благодаря коррозионностойким материалам и отличной чистоте является популярным выбором для CIP-систем, пищевой и напитковой промышленности.

• VZBM — шаровой клапан с 2- или 3-ходовой функцией (L- или T-образное отверстие). Доступен с ручным или пневматическим четвертьоборотным приводом DFPD. Благодаря широкому диапазону DN и PN адаптируется к различным трубопроводным системам. Используется там, где требуется надежное переключение потока и минимальные потери давления.

• VZQA — так называемый «зажимной» клапан, где канал потока формируется гибкой трубкой, которая сжимается или отпускается пневматически. Идеально подходит для абразивных, содержащих частицы или густых сред — например, для суспензий гранул, пищевых смесей, фармацевтических растворов. Доступны как в исполнении NC (нормально закрытый), так и NO (нормально открытый). Преимущество — трубка легко заменяется и удобно очищается.

• VYKA — соленоидный клапан с разделением среды, где жидкость не контактирует напрямую с электромеханическими частями. Это диафрагменное разделение обеспечивает высокую химическую стойкость и пригодность для агрессивных или стерилизуемых сред. Идеально подходит для лабораторий, аналитической техники или точного микродозирования, где требуется очень точный контроль малых потоков (доступны исполнения 2/2 и 3/2).

Практические примеры из повседневной жизни

• Если в системе необходимо управлять жидкостью с твердыми частицами — например, сахарным сиропом с кристаллами или суспензиями гранул, то классические клапаны часто засоряются или изнашиваются. В таких случаях идеальным решением является зажимной клапан VZQA, так как поток перекрывается гибкой трубкой, которая не ограничивает поток частиц и легко заменяется.

• В свою очередь, в процессах промывки CIP (Clean-in-Place), где протекает горячая вода, пар или моющие растворы, предпочтение часто отдается клапанам серии VZXA. Они выдерживают высокие температуры, обеспечивают большой поток и соответствуют гигиеническим требованиям.

Способы управления клапанами

Серии клапанов Festo по функциям

Критерии выбора клапанов

Для выбора правильного клапана недостаточно только диаметра резьбы или типа монтажа. Важно понять, какую функцию будет выполнять клапан, какой режим работы и какие вещества будут проходить через систему. Ниже — практические критерии и их значение в реальной работе.

• 1. Функция / конфигурация каналов

  • 3/2 — подходит для односторонних цилиндров; позволяет подводить воздух для хода и выпускать его для возврата (под воздействием пружины или другой механической силы)

  • 5/2 — полное управление двусторонним цилиндром.

  • 5/3 — обеспечивает нейтральное среднее положение (закрытое, сбалансированное по давлению или выпускное), что важно в ситуациях безопасности.

  • VTEM (Motion Terminal) позволяет настраивать эти функции на программном уровне — без физических изменений.

  2. Способ управления

  • Ручной — удобен при запуске / тестировании и обслуживании.

  • Электрический (соленоиды, IO‑Link, шины) — обеспечивает быструю работу, обратную связь, диагностику.

  • Пневматические пилотируемые клапаны — идеальны для децентрализованной логики, локальных точек управления, где электропроводка ограничена, или в ситуациях, где требуется неэлектрическое удержание позиции.

  3. Поток и давление

  Убедитесь, что пропускная способность клапана (Qn) и диапазон давления соответствует требованиям системы (см. соответствующие технические листы — VUVG, GRLA и др.). Недостаточный поток может замедлить и дестабилизировать работу цилиндра Eltra Trade.

  Типичная ошибка: попытка уменьшить силу цилиндра, ограничивая поток с помощью GRLA — это приводит к неравномерным движениям. Необходимо уменьшить рабочее давление с помощью регулятора (LR/LRS), что обеспечивает равномерность и экономичность.

  4. Рабочая среда и температура

  Важно выбирать клапан в зависимости от рабочей среды:

  Среда / условия	Рекомендуемый клапан Festo
  Абразивы, твердые частицы	VZQA (зажимной клапан)
  Большой объем потока / высокая температура	VZXA (угловой седельный клапан)
  Химические / стерилизуемые жидкости	VYKA (разделенный соленоидный клапан)

  5. Требования безопасности

  Если системе требуется функция безопасности — например, вентиляция или предотвращение неожиданного запуска — необходимо выбирать сертифицированные клапаны:

  • MS‑SV — сочетает функции плавного пуска и быстрого выпуска, соответствует SIL 3 / PL e, подходит для систем, соответствующих стандартам безопасности (EN ISO 13849‑1, IEC 61508) Festo.

  ---

Два коротких примера из практики

От «единичных» к терминалу

Ранее на производственной линии с 8 цилиндрами у каждого был отдельный клапан VUVG. Переход на клапанный терминал VTUG значительно сократил количество резьбовых соединений и трубопроводов, упростил электромонтаж и управление запасными частями — достаточно одного типа клапана для всей системы.
Эти улучшения позволяют снизить сложность, повысить надежность и стандартизировать запасные части.

Гибкое изменение функций

Компания регулярно меняет формат продукции и хочет адаптировать работу цилиндра — скорость, силу и «мягкую остановку». С помощью VTEM Motion Terminal эти функции можно настроить через программное обеспечение («Motion Apps»), без замены механических компонентов или установки дополнительных клапанов. Это позволяет быстро адаптировать производство к различным задачам.

Частые ошибки и способы их устранения

• Регулировка потока на стороне подачи

  При регулировке подачи воздуха ("meter-in") часто возникает нестабильное движение цилиндров. Правильная практика — тормозить движение на стороне выпуска с помощью регулятора GRLA у цилиндра ("meter-out").

• Снижение давления с помощью клапана потока

  Это не влияет на силу цилиндра. Чтобы уменьшить рабочую силу, необходимо использовать регулятор давления (LR / LRS), а не клапан потока.

• Игнорирование требований безопасности

  Если оборудование должно соответствовать стандартам SIL или PL, необходимо использовать сертифицированные клапаны, такие как MS-SV, а не обычные 3/2 вентиляционные клапаны.

• Выбор клапана для неподходящей рабочей среды

  Выбор должен основываться на свойствах среды и температуре:

  • Абразивы, твердые частицы → VZQA
  • Большой поток или высокая температура → VZXA
  • Химически агрессивные или стерильные жидкости → VYKA

Сводная таблица клапанов

Клапаны — это «тихий», но критически важный элемент производственной цепочки — они напрямую влияют на безопасность, качество и общие эксплуатационные расходы. Если необходимо подобрать направляющий, потоковый, давленческий или процессный клапан, свяжитесь с нами — мы поможем выбрать подходящее решение и совместимые аксессуары.