Thiết bị truyền động van khí nén: Cách chúng hoạt động, loại và hướng dẫn lựa chọn

MỘTthiết bị truyền động van khí nénchuyển đổi khí nén thành lực cơ học để mở, đóng hoặc điều tiết van công nghiệp - không có động cơ, không có bánh xe bằng tay, chỉ có áp suất không khí tác động lên pít-tông, màng ngăn hoặc cánh gạt. Đó là lý do hệ thống điều khiển quy trình có thể tắt đường dây trong một phần nghìn giây mà không có ai đứng cạnh và đó là lựa chọn tự động hóa mặc định ở bất kỳ nơi nào không thể chấp nhận được rủi ro tia lửa từ thiết bị điện.

Thiết bị truyền động van khí nén là gì

Khi khí nén đi vào bộ truyền động, nó tác động lên một piston, màng ngăn hoặc cánh gạt bên trong, chuyển áp suất không khí đó thành chuyển động tuyến tính (đối với van cầu, van cổng hoặc van cắm) hoặc chuyển động quay (đối với van bi hoặc van bướm). Cơ chế hồi xuân tích hợp sẵn là một tính năng an toàn phổ biến: nó điều khiển van trở lại vị trí xác định ngay khi áp suất không khí bị mất, đó chính xác là lý do tại sao bộ truyền động khí nén xuất hiện thường xuyên trong các hệ thống tắt khẩn cấp.

Năm loại thiết bị truyền động phổ biến

Cơ cấu truyền động màng ngăn và piston điều khiển chuyển động tuyến tính (lên xuống); bộ truyền động thanh răng, cánh gạt và ách scotch điều khiển chuyển động quay một phần tư vòng. Như một hướng dẫn sơ bộ về các con số trong thế giới thực: dòng thiết bị truyền động quay một phần tư của một nhà sản xuất đánh giá các đơn vị tác động kép từ 195 đến 28.500 in.lbs mô-men xoắn và các đơn vị hồi xuân từ 50 đến 16.500 in.lbs ở áp suất cung cấp 80 psig, với phạm vi nhiệt độ -30°F đến 300°F và tốc độ vận hành từ 0,3 đến 6 giây tùy thuộc vào kiểu máy — hữu ích khi bạn biết phạm vi sẽ thấy trên biểu dữ liệu thực chứ không phải thông số kỹ thuật được cho là áp dụng cho mọi bộ truyền động.

Bộ truyền động được chuyển đổi như thế nào: Van điều khiển hướng

Bản thân bộ truyền động không quyết định thời điểm di chuyển - một van điều khiển hướng khí nén riêng biệt dẫn khí nén đến và đi từ nó, và chúng được phân loại theo ba chiều: số lượng cổng (2 chiều, 3 chiều hoặc 4 chiều), trạng thái nghỉ (thường mở hoặc thường đóng khi mất điện) và liệu cơ chế bù lò xo có đưa nó về vị trí ban đầu hay không. Bộ truyền động tác động đơn (lò xo hồi vị) thường được dẫn động bằng van điều khiển 3 chiều - tạo áp suất cho một bên, sau đó thông hơi và để lò xo bên trong của bộ truyền động đẩy nó trở lại. Bộ truyền động tác động kép cần có van điều khiển 4 chiều (hoặc 5 chiều), vì không khí phải được dẫn chủ động đến các mặt thay thế của piston hoặc màng ngăn để điều khiển cả hai đều mở và đóng.

Điều này khác với van điều khiển bằng khí nén như thế nào

Thật dễ dàng để kết hợp hai thuật ngữ này. MỘT van điều khiển khí nén là cụm lắp ráp hoàn chỉnh - thân van cộng với bộ truyền động cộng với bất kỳ bộ định vị nào - và các câu hỏi xung quanh nó có xu hướng mang tính thương mại (nhà sản xuất nào, chứng nhận nào, thời gian thực hiện). MỘT thiết bị truyền động van khí nén cụ thể là thành phần truyền động và các câu hỏi ở đây mang tính cơ học: loại bộ truyền động nào phù hợp với van và chu kỳ làm việc, tác động đơn hay tác động kép, mô-men xoắn thực sự cần thiết là bao nhiêu. Cả hai chủ đề đều quan trọng nhưng chúng trả lời các câu hỏi khác nhau — xem hướng dẫn đồng hành của chúng tôi dành cho khía cạnh lựa chọn nhà cung cấp hoặchướng dẫn chính về bộ truyền động van để biết cách so sánh các bộ truyền động khí nén với các tùy chọn điện, thủy lực và thủ công.

Thiết bị truyền động bằng khí nén và điện - Cái nào phù hợp với ứng dụng của bạn

Bộ truyền động khí nén phản ứng nhanh hơn, chi phí ban đầu thấp hơn, chạy ở chu kỳ hoạt động 100% và - vì không có mạch điện tại điểm truyền động - không có rủi ro tia lửa trong các khu vực nguy hiểm được phân loại, đó là lý do tại sao chúng chiếm ưu thế trong dầu khí, xử lý hóa chất và sản xuất điện. Thiết bị truyền động điện cung cấp khả năng định vị chính xác hơn và ghi dữ liệu từ xa dễ dàng hơn nhưng thường chậm hơn, thường bị giới hạn ở chu kỳ làm việc thấp hơn và cần chứng nhận chống cháy nổ bổ sung để sử dụng trong khu vực nguy hiểm. Nếu nhà máy của bạn đã có nguồn cung cấp khí nén đáng tin cậy và ứng dụng liên quan đến việc phân loại khu vực nguy hiểm thì khí nén thường là giải pháp đơn giản và rẻ hơn.

Tiêu chí lựa chọn chính

Cung cấp không khí, loại truyền động và chu kỳ làm việc

Xác nhận áp suất nguồn cung cấp sẵn có của bạn so với phạm vi định mức của bộ truyền động (thường ở đâu đó trong dải 35–150 psig, phụ thuộc vào kiểu máy), quyết định xem ứng dụng có cần tác động đơn (hồi xuân, đối với vị trí không an toàn đã xác định) hay tác động kép (đối với các ứng dụng không có nhu cầu vốn có về vị trí không an toàn) và kiểm tra tốc độ vận hành cần thiết — thời gian phản hồi của bộ truyền động có thể dao động từ một phần giây đến vài giây tùy thuộc vào kiểu máy và kích thước van.

Chứng nhận và tiêu chuẩn lắp đặt để xác minh

Việc lắp thiết bị truyền động vào van được tiêu chuẩn hóa theo ISO 5211và nhiều bộ truyền động khí nén được chế tạo với miếng gắn điện từ tiêu chuẩn NAMUR để van điều khiển hướng có thể được gắn trực tiếp mà không cần giá đỡ tùy chỉnh — việc kiểm tra cả hai trên biểu dữ liệu là cách nhanh chóng để xác nhận bộ truyền động sẽ thực sự bắt vít vào van và các bộ phận điều khiển của bạn mà không cần bộ chuyển đổi đặc biệt.

Ngoài giao diện lắp đặt, bạn nên kiểm tra áp suất của nhà cung cấp giống như cách bạn làm với chính van: yêu cầu số chứng chỉ thực tế đằng sau bất kỳ khiếu nại ISO hoặc khu vực nguy hiểm nào (không chỉ là huy hiệu trên trang web), xác nhận rằng nó bao gồm kiểu thiết bị truyền động cụ thể chứ không phải của công ty nói chung, hỏi thời gian thực hiện đã cam kết mà họ sẽ viết bằng văn bản và hỏi cách hỗ trợ sau bán hàng hoạt động như thế nào nếu con dấu hoặc lò xo cần thay thế nhiều năm để sử dụng. Một nhà sản xuất có thể trả lời rõ ràng cả bốn câu hỏi này sẽ là một sự đặt cược dài hạn an toàn hơn nhiều so với một nhà sản xuất chỉ có thể đưa ra tuyên bố chung chung "được chứng nhận ISO".

Ứng dụng điển hình

Thiết bị truyền động van khí nén là sự lựa chọn tiêu chuẩn trong chế biến dầu khí và hóa dầu, trong đó an toàn cháy nổ và phản ứng nhanh trên van ngắt là quan trọng nhất và trong phát điện, nơi chúng điều chỉnh hơi nước, nước làm mát và xử lý không khí trên các hệ thống cần duy trì hoạt động ổn định suốt ngày đêm.

Câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt giữa bộ truyền động van khí nén và van điều khiển khí nén là gì?

Bộ truyền động chỉ là bộ phận truyền động chuyển đổi áp suất không khí thành chuyển động. Van điều khiển bằng khí nén là một bộ lắp ráp hoàn chỉnh - thân van, bộ truyền động và thường là bộ định vị - và các quyết định mua xung quanh nó liên quan nhiều đến chứng nhận của nhà cung cấp và thời gian thực hiện hơn là cơ chế của bộ truyền động.

Tác dụng đơn hoặc tác dụng kép - tôi cần cái nào?

Chọn tác động đơn (hồi xuân) khi ứng dụng cần một vị trí đảm bảo an toàn nếu mất không khí - hầu hết nhiệm vụ ngắt khẩn cấp đều rơi vào đây. Chọn tác động kép khi không có yêu cầu an toàn để đạt đến một vị trí cụ thể khi bị mất không khí và bạn muốn lực bằng nhau theo cả hai hướng, thường là cho nhiệm vụ bật/tắt hoặc điều tiết chung trong đó vị trí không an toàn không phải là một yếu tố.

Thiết bị truyền động khí nén có cần chứng nhận cho khu vực nguy hiểm không?

Thiết bị truyền động khí nén vốn có con đường dễ dàng hơn để được phê duyệt khu vực nguy hiểm so với thiết bị truyền động điện vì không có mạch điện tại điểm truyền động, nhưng chúng vẫn cần phải đáp ứng việc lắp đặt (ISO 5211) và tùy thuộc vào khu vực, ATEX hoặc các yêu cầu an toàn cháy nổ tương đương đối với cụm lắp ráp tổng thể — đừng coi chỉ "khí nén" là chứng nhận.