Làm thế nào để lựa chọn bộ truyền động điện phù hợp với các loại van khác nhau?

Hiểu Các Loại Chuyển Động Của Van Để Chọn Bộ Truyền Động Điện Phù Hợp

Chuyển Động Quay, Tuyến Tính Và Nhiều Vòng: Sự Khác Biệt Chính Và Cách Ghép Nối Với Van

Các bộ truyền động điện nhận tín hiệu điện và chuyển đổi chúng thành chuyển động thực tế, nhưng việc lựa chọn đúng loại chuyển động rất quan trọng đối với hoạt động của van. Các loại xoay tạo ra chuyển động khoảng 90 độ, phù hợp với các van cần một phần tư vòng như van bi hoặc van bướm. Sau đó là các bộ truyền động tuyến tính di chuyển theo đường thẳng, lý tưởng cho van cổng và van kẹp. Đối với van cầu và các van cổng lớn có trục ren, bộ truyền động nhiều vòng sẽ được sử dụng vì chúng có thể quay liên tục vượt quá 360 độ. Việc lựa chọn sai loại là một vấn đề khá phổ biến. Theo nghiên cứu từ Viện Ponemon vào năm 2023, khoảng một trong mỗi bốn sự cố van công nghiệp xảy ra do việc ghép nối sai bộ truyền động với van. Vì vậy, việc lựa chọn chính xác thực sự tạo nên sự khác biệt.

• Xoay : Thiết kế nhỏ gọn, thời gian chu kỳ nhanh (2–6 giây/90°), lý tưởng cho các ứng dụng nhẹ và tần suất hoạt động cao
• Đường thẳng : Đầu ra lực đẩy cao (lên đến 50.000 lbf), được thiết kế cho các van cửa và van màng làm việc ở áp suất cao
• Nhiều vòng : Định vị chính xác (độ lặp lại ±0,1°), cần thiết cho điều tiết lưu lượng và điều khiển tỷ lệ trong các van globe

Tại Sao Bộ Truyền Động Điện Một Phần Tư Vòng Quay Lý Tưởng Cho Van Bi Và Van Bướm

Các bộ truyền động điện xoay một phần tư vòng hoạt động tốt nhất với van bi và van bướm vì những loại van này thường cần xoay đúng 90 độ. Các bộ truyền động này được nối trực tiếp vào trục van mà không cần các bộ phận trung gian, nghĩa là có ít điểm hơn để xảy ra mài mòn hoặc cần bảo trì định kỳ. Khi được chọn kích cỡ phù hợp, chúng tạo ra đủ lực để vượt qua lực cản ban đầu khi mở một van đang đóng. Đối với van bướm trong hệ thống HVAC nói riêng, điều này rất quan trọng vì cho phép ngắt nhanh trong trường hợp khẩn cấp mà không làm van đóng sập mạnh hay bật ngược lại sau khi đóng. Nhiều mẫu hiện đại được trang bị động cơ một chiều không chổi than, tương thích tốt với pin dự phòng và Bộ chuyển nguồn tự động, nhờ đó các hệ thống quan trọng vẫn tiếp tục vận hành ngay cả khi mất điện ở nơi khác.

Tại sao Cần Bộ Truyền Động Điện Xoay Nhiều Vòng cho Van Cổng và Van Điều Tiết

Vận hành các van cổng và van cầu đòi hỏi khá nhiều chuyển động quay qua khoảng cách dài, đôi khi cần từ 500 đến thậm chí 1.000 vòng đối với những van cổng đường kính lớn. Các bộ truyền động điện được thiết kế cho nhiều vòng quay phải hoạt động mạnh để giữ áp suất ổn định trong suốt toàn bộ hành trình, đồng thời vẫn duy trì độ kín khít thiết yếu tại mọi điểm dọc theo quá trình, điều này hoàn toàn cần thiết khi làm việc với van cầu trong các ứng dụng điều tiết. Những bộ truyền động này được trang bị các bánh răng đặc biệt ngăn trục vít lệch hướng trong các công việc định vị tinh tế. Kết quả là kiểm soát dòng chảy chất lỏng tốt hơn nhiều trong các thao tác quan trọng như hệ thống định lượng hóa chất. Đạt độ chính xác trong phạm vi chỉ 2% cũng tạo ra sự khác biệt lớn về mặt tài chính, giúp các công ty tiết kiệm khoảng 740.000 đô la Mỹ mỗi năm, theo nghiên cứu được Viện Ponemon công bố năm 2023.

Xác định kích thước bộ truyền động điện một cách chính xác bằng thông số mô-men xoắn, lực đẩy và hành trình

Yêu Cầu Mô-men Xoắn cho Van Quay so với Nhu Cầu Lực Đẩy cho Van Thẳng

Việc chọn đúng kích cỡ bắt đầu bằng việc đảm bảo bộ truyền động có thể đáp ứng được các yêu cầu cơ học từ van. Đối với các van quay như van bi, van bướm và van nút, cần có mô-men xoắn được đo bằng niutơn mét hoặc pound-feet. Mô-men xoắn này phải thắng lại các lực như lực ép của gioăng làm kín, ma sát từ các con dấu và áp suất từ chất lỏng bên trong. Các van tuyến tính như van cổng, van globe và van màng hoạt động khác biệt – chúng cần lực đẩy được đo bằng niutơn hoặc pound lực để dịch chuyển phần thân van lên hoặc xuống chống lại áp suất hệ thống và lực cản từ lớp đệm kín. Khi ai đó đánh giá thấp lượng lực đẩy cần thiết, van có thể không đóng hoàn toàn dẫn đến rò rỉ. Lực mô-men không đủ sẽ gây ra phản ứng chậm hoặc đôi khi không thể đóng kín hoàn toàn. Các kỹ sư giỏi luôn cân nhắc cả tải tĩnh khi khởi động chuyển động lẫn tải động trong quá trình vận hành. Họ cũng dự trữ thêm một dung sai nhất định, thường vào khoảng 25 đến 50 phần trăm, vì các gioăng làm kín theo thời gian sẽ lão hóa và các quá trình vận hành không phải lúc nào cũng diễn ra suôn sẻ. Theo các báo cáo ngành công nghiệp gần đây, khoảng một phần ba các sự cố hệ thống van là do quyết định chọn kích cỡ không phù hợp trong quá trình lắp đặt.

Phù hợp chức năng bộ truyền động điện với yêu cầu điều khiển: Chế độ bật/tắt so với chế độ điều tiết

Khả năng tương thích tín hiệu, phản hồi vị trí và tích hợp bộ định vị cho việc điều tiết chính xác

Các bộ truyền động bật/tắt tiêu chuẩn hoạt động với các tín hiệu kỹ thuật số cơ bản, thường là 24 volt DC hoặc 120 volt AC, để di chuyển van về vị trí hoàn toàn mở hoặc đóng kín. Những bộ này không cần bất kỳ dạng giám sát vị trí hay xử lý tín hiệu đặc biệt nào. Tuy nhiên, tình hình thay đổi khi chúng ta xem xét các bộ truyền động điều tiết. Các thiết bị này cần kết nối với tín hiệu analog trong khoảng từ 4 đến 20 milliamp hoặc hoạt động với các hệ thống fieldbus kỹ thuật số như Modbus RTU hoặc Profibus DP. Kết nối này cho phép chúng nhận các giá trị cài đặt khác nhau và thực hiện điều chỉnh kiểm soát chính xác. Để đạt được kết quả chính xác, các bộ truyền động này được trang bị công nghệ cảm biến vị trí chi tiết, thường sử dụng các thiết bị như bộ mã hóa quay hoặc biến trở rất chính xác. Khả năng báo cáo này cung cấp thông tin về vị trí thực tế của van, thường nằm trong phạm vi cộng trừ một nửa phần trăm so với hành trình tối đa. Khi một bộ định vị thông minh được thêm vào, nó tạo thành hệ thống gọi là vòng kín (closed-loop). Về cơ bản, điều này có nghĩa là thiết bị liên tục kiểm tra vị trí mà nó được lệnh di chuyển tới so với vị trí thực tế của van, sau đó thực hiện các điều chỉnh động cơ cần thiết để khắc phục mọi sai lệch. Thiết lập này giúp tránh các vấn đề như dao động liên tục quanh các vị trí mục tiêu, các bước nhảy đột ngột vượt quá cài đặt mong muốn, và phản ứng không nhất quán xảy ra theo thời gian. Những vấn đề này trở nên đặc biệt nghiêm trọng trong các tình huống thay đổi nhanh như điều tiết áp suất hơi. Khi so sánh với các van bật/tắt truyền thống chỉ đơn giản được mở hoặc đóng một phần lặp đi lặp lại, các hệ thống điều tiết được thiết lập tốt có thể giảm mức tiêu thụ điện năng từ hai mươi đến ba mươi phần trăm trong các hoạt động điều khiển nhiệt độ. Ngoài ra, việc có sẵn dữ liệu vị trí làm cho việc dự đoán nhu cầu bảo trì trở nên khả thi bằng cách theo dõi thời gian thực hiện các hành trình và nhận biết các thay đổi dần dần trong định vị qua thời gian dài.

Phần Câu hỏi Thường gặp

Các loại bộ truyền động điện nào phù hợp với van bi?

Bộ truyền động điện một phần tư vòng lý tưởng cho van bi vì các loại van này thường cần xoay đúng 90 độ.

Tại sao bộ truyền động nhiều vòng hoạt động tốt nhất với van cổng và van cầu?

Bộ truyền động nhiều vòng được yêu cầu đối với van cổng và van cầu vì chúng xử lý chuyển động quay rộng rãi cần thiết để điều khiển chính xác trong các ứng dụng điều tiết.

Làm cách nào để đảm bảo bộ truyền động điện được chọn đúng kích cỡ cho van của tôi?

Việc chọn đúng kích cỡ bộ truyền động điện bao gồm việc đảm bảo nó đáp ứng các thông số mô-men xoắn hoặc lực đẩy mà van yêu cầu, tính đến cả tải tĩnh và tải động.

Ưu điểm của hệ thống điều tiết so với các van on/off truyền thống là gì?

Hệ thống điều tiết cung cấp điều chỉnh kiểm soát chính xác, giảm mức tiêu thụ điện năng tới 30% và cung cấp dữ liệu vị trí giúp dự đoán nhu cầu bảo trì.