Cách Chọn Actuator Cho Van

Van thiết bị truyền động là một loại van điều khiển, và có nhiều tùy chọn có sẵn để đáp ứng yêu cầu tự động hóa toàn bộ và cá nhân. Trong khi đơn giản trong khái niệm bao gồm một hộp với một đầu vào, đầu ra, và một cơ chế để vận hành đóng mở, thì với thiết bị van điều khiển chúng ta có thể điều khiển thiết bị đóng mở phần trăm theo ý muốn. Và bởi vì thiết bị truyền động vẫn đóng một vai trò quan trọng hơn trong hiệu suất tổng thể của van trong vòng điều khiển, đó là một quyết định mà các kỹ sư không nên coi nhẹ.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về hai loại hoạt động van chính, loại thiết bị truyền động van, chức năng truyền động van quan trọng, thông tin định cỡ van và các cân nhắc chính trong việc lựa chọn bộ truyền động van phù hợp. Sử dụng các liên kết bên dưới để điều hướng đến một phần cụ thể:

 

• Nguyên tắc hoạt động của van
• Các loại Van Thiết bị truyền động
• Chức năng quan trọng Van Actuator

 

Nguyên tắc hoạt động của van

Có hàng chục loại van điều khiển. Tuy nhiên, từ quan điểm của một thiết bị truyền động van, có hai loại hoạt động van chính. Hiểu cách van hoạt động là bước đầu tiên trong việc lựa chọn thiết bị truyền động thích hợp.

 

Rotary (Quarter-Turn) Hoạt động – Điều này bao gồm van, van bi, và van bướm. Bộ giảm chấn theo quý cũng sẽ rơi vào loại này. Các loại van này thường dễ dàng hơn để vừa với bộ truyền động thích hợp vì thao tác này tương đối đơn giản, đòi hỏi quay 90 độ ở mô-men xoắn thích hợp.

Hoạt động nhiều lần – Nhóm van này có thể tăng thân không xoay hoặc thân quay không tăng và yêu cầu nhiều vòng quay để di chuyển phần tử đóng van từ vị trí mở đến vị trí đóng. Một số ví dụ về các loại van được tìm thấy trong nhóm này bao gồm van cầu, cổng dao, van cổng, cửa cống và các loại van khác.

 

Các loại Van Thiết bị truyền động

Cũng giống như có nhiều loại van, có một số loại thiết bị truyền động van cụ thể. Tuy nhiên, hầu hết, rơi vào một vài loại phổ biến, dựa trên loại công suất được áp dụng và loại chuyển động cần thiết:

 

• Thiết bị truyền động bằng khí nén và thủy lực (dạng lỏng) – vòng tứ kết – Các loại thiết bị truyền động này linh hoạt và có thể được sử dụng khi không có sẵn năng lượng điện hoặc trong các ứng dụng đơn giản và độ tin cậy được ưu tiên. Họ cũng có một loạt các khả năng, từ các thiết bị truyền động nhỏ hơn cung cấp một vài inch mô-men xoắn cho các thiết bị truyền động lớn nhất, có thể cung cấp một triệu pound mô-men xoắn trở lên. Hầu hết các bộ truyền động khí nén và thủy lực đều sử dụng một xy lanh kết hợp với một số cơ chế chuyển động tuyến tính được tạo ra trong xy lanh thành chuyển động tứ quý cần thiết cho hoạt động của van. Thêm một mùa xuân đối lập cho phép tích cực đóng cửa trong trường hợp khẩn cấp.
• Thiết bị truyền động bằng khí nén và thủy lực (năng lượng chất lỏng) – đa vòng – Khi đầu ra nhiều đầu rẽ được yêu cầu để vận hành van kiểu tuyến tính, chẳng hạn như van cổng hoặc van cầu, thiết bị truyền động điện là một giải pháp phổ biến. Trong khi thiết bị truyền động điện thường được sử dụng cho các loại van, thiết bị truyền động khí nén và thủy lực là lựa chọn khả thi cho các ứng dụng trong đó điện không có sẵn.
• Thiết bị truyền động điện – nhiều lượt – Các loại van này là một trong những loại van phổ biến nhất và đáng tin cậy nhất. Họ có thể nhanh chóng vận hành một số loại van lớn nhất, và chúng được trang bị động cơ điện đơn hoặc ba pha kết hợp các bánh răng cấp độ và động cơ. Sau đó, các bánh răng và trục kéo lái một hạt gốc, mà tham gia vào thân của van để mở hoặc đóng nó. Chúng thường bao gồm một cơ chế suy giảm và một bánh xe tay cho phép vận hành thủ công trong trường hợp mất điện.
• Thiết bị truyền động điện – quý-turn – Tương tự như thiết kế cho bộ truyền động điện nhiều lần, sự khác biệt chính là phần tử cuối cùng được định vị trong một góc phần tư cung cấp 90 độ quay. Các loại thiết bị truyền động này nhỏ gọn và thường được sử dụng trong các van nhỏ hơn, và vì chúng có yêu cầu công suất thấp hơn, chúng có thể được cấu hình bằng nguồn cấp điện khẩn cấp (chẳng hạn như pin) cho hoạt động không an toàn.
• Thiết bị truyền động bằng tay – Thiết bị truyền động bằng tay sử dụng cần gạt, bánh xe và / hoặc bánh răng để tạo điều kiện di chuyển. Thiết bị truyền động bằng tay khác với thiết bị truyền động tự động, vì thiết bị truyền động tự động có nguồn điện bên ngoài cung cấp lực và chuyển động cần thiết để vận hành van tự động hoặc từ xa. Đối với nhiều van, hoạt động thủ công không phải là một lựa chọn, bởi vì ứng dụng bao gồm các van trong đường ống từ xa hoặc do lực lượng tuyệt đối cần thiết cho hoạt động. Ngoài ra, thiết bị truyền động thủ công không phải là giải pháp thiết thực cho các van nằm trong môi trường độc hại hoặc thù địch và chúng không hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu đề phòng an toàn cho phép tắt ngay lập tức.

 

• Thiết bị truyền động khí nén và thủy lực được mô tả với nhau và hoạt động tương tự; tuy nhiên, chúng hơi khác nhau về cách di chuyển hình trụ. Thiết bị truyền động thủy lực di chuyển hình trụ bằng chất lỏng không thể nén từ máy bơm, trong khi các thiết bị truyền động khí nén di chuyển xy lanh bằng khí nén. Thiết bị truyền động khí nén không thực tế đối với các thiết bị lớn đòi hỏi xi-lanh lỗ khoan lớn do tiêu thụ khí nén.

 

• Thiết bị truyền động thủy lực, mặt khác, có thể có chi phí cao hơn trên một đơn vị so với thiết bị truyền động khí nén và điện. Chúng cũng có xu hướng rò rỉ chất lỏng, và chúng đòi hỏi nhiều bộ phận đồng hành bao gồm động cơ, máy bơm, van xả, bình chứa chất lỏng, bộ trao đổi nhiệt và thiết bị giảm tiếng ồn.

 

• Thiết bị truyền động van cũng có thể được phân loại là thiết bị truyền động màng, bộ truyền động hành động trực tiếp và thiết bị truyền động hành động ngược, thiết bị truyền động màng hành động trực tiếp, thiết bị truyền động đa pha có thể đảo ngược và bộ truyền động piston, mặc dù cũng có các loại khác.

 

Chức năng quan trọng Van Actuator

Tất cả các bộ truyền động van phải thực hiện một số chức năng bao gồm:

 

• Di chuyển thành viên đóng van đến vị trí thích hợp. Một thành viên đóng cửa thường là một ổ cắm, đĩa hoặc bóng, và một thiết bị truyền động phải có đủ lực để di chuyển nó ngay cả trong các điều kiện khó khăn hoặc không mong muốn. Ngoài ra, nó phải được trang bị các điều khiển cần thiết để điều khiển nó.
• Giữ thành viên đóng van ở vị trí. Khi ở vị trí mong muốn, thiết bị truyền động của van phải có thể giữ đúng vị trí. Trong một số ứng dụng, chẳng hạn như các ứng dụng điều chỉnh, điều này đòi hỏi một lò xo mạnh mẽ hoặc sức mạnh chất lỏng hoặc độ cứng cơ học để giữ cho các thành viên đóng cửa an toàn tại chỗ.
• Ngồi van với đủ mô-men xoắn để đáp ứng thông số kỹ thuật tắt mong muốn. Một số loại van có thể yêu cầu các phụ kiện đặc biệt cho kích thước thiết bị truyền động để duy trì mô-men xoắn đủ để duy trì vị trí đóng.
• Có một chế độ fail. Một chế độ fail cần phải xảy ra trong trường hợp lỗi hệ thống. Tùy thuộc vào ứng dụng, chế độ lỗi có thể là, được đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn.
• Có giá trị quay thích hợp. Một số van yêu cầu một số lượng quay nhất định, thường là 90 hoặc 180 độ. Van nhiều cổng thường đòi hỏi hơn 90 độ quay, và thiết bị truyền động điện thường được ưa thích cho các ứng dụng đòi hỏi phải quay lớn hơn 180 độ, vì chúng không bị hạn chế về luân chuyển máy móc.
• Cung cấp tốc độ vận hành phù hợp. Tốc độ chu kỳ của thiết bị truyền động có thể được điều chỉnh với các phần tử mạch điều khiển, nhưng tốc độ chu trình nhỏ hơn một nửa thời gian chu trình truyền động điển hình yêu cầu lựa chọn van cẩn thận. Thiết bị truyền động khí nén được chuẩn bị đặc biệt có thể được yêu cầu cho tốc độ chu kỳ cao mà không làm hỏng các bộ phận van.

 

Cân nhắc trong việc lựa chọn một thiết bị truyền động van

Bây giờ chúng tôi đã đề cập đến các loại van và van truyền động cơ bản, cũng như các bộ truyền động van chức năng chính phải thực hiện, có một số cân nhắc quan trọng cần cân nhắc khi chọn thiết bị truyền động thích hợp cho ứng dụng của bạn. Có nhiều yếu tố cần xem xét, từ yếu tố sử dụng, đến kích thước, yêu cầu áp lực cung cấp, độ an toàn và độ tin cậy, cân nhắc chi phí và hơn thế nữa.

 

Các yếu tố sử dụng

Các yếu tố sử dụng là một cân nhắc quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị truyền động van phù hợp. Những yếu tố này bao gồm:

 

• Khả năng tương thích – Nguồn điện nào có sẵn? Như đã thảo luận ở trên, thiết bị truyền động điện, theo bản chất, yêu cầu điện để hoạt động. Nếu không có nguồn điện sẵn có, thiết bị truyền động van khí nén hoặc thủy lực là lựa chọn hợp lý. Thiết bị truyền động khí nén yêu cầu cung cấp không khí từ 40 đến 120 psi. Áp lực cao hơn có thể khó xảy ra, và áp suất thấp hơn sẽ đòi hỏi một cơ hoành hoặc piston với đường kính lớn hơn để đạt được mô-men xoắn cần thiết. Thiết bị truyền động điện yêu cầu nguồn điện 110 VAC, nhưng bộ truyền động van có thể được mua với động cơ DC và AC ở các kích thước khác.
• Phạm vi nhiệt độ – Thiết bị truyền động khí nén có thể hoạt động ở nhiệt độ từ -4 đến 150 ° F (-20 đến 70 ° C), hoặc trong một số trường hợp trong khoảng từ -40 đến 250 ° F (-40 đến 121 ° C), với điều kiện con dấu, mỡ và vòng bi phù hợp được đặt đúng vị trí. Thiết bị truyền động điện có thể hoạt động ở nhiệt độ từ -40 đến 150 ° F (-40 đến 65 ° C).
• Khu vực nguy hiểm – Thiết bị truyền động khí nén thường được ưu tiên trong môi trường độc hại hoặc độc hại do tính chất chống cháy nổ của chúng, nhưng nếu thiếu khí nén hoặc thiết bị truyền động khí nén không thể đáp ứng các đặc điểm kỹ thuật vận hành khác thì có thể sử dụng thiết bị truyền động điện. Thiết bị truyền động điện được sử dụng trong môi trường nguy hiểm phải có vỏ bọc NEMA VII để bảo vệ nó khỏi bị nổ. Hướng dẫn của NEMA sẽ được thảo luận chi tiết hơn dưới đây.

Nguyên tắc NEMA

Hiệp hội các nhà sản xuất điện quốc gia (NEMA) đã thiết lập các hướng dẫn về xây dựng và lắp đặt các thiết bị truyền động van điện ở các khu vực nguy hiểm. Hướng dẫn này nêu rõ:

VII Vị trí nguy hiểm loại I (Khí nổ hoặc hơi)

Đáp ứng các yêu cầu ứng dụng của Bộ luật điện quốc gia; phù hợp với thông số kỹ thuật của Underwriters ’Laboratories, Inc. được sử dụng cho khí quyển có chứa xăng, hexan, naphta, benzen, butan, propan, axeton, benzol, hơi dung môi sơn mài, khí thiên nhiên.

Hầu hết các nhà sản xuất thiết bị truyền động van điện cung cấp các phiên bản tuân thủ NEMA VII của các sản phẩm tiêu chuẩn của họ để đáp ứng các yêu cầu đối với các ứng dụng nguy hiểm. Trong một số trường hợp, một lựa chọn hiệu quả hơn là sử dụng điều khiển điện với thiết bị truyền động van khí nén. Tuy nhiên, khi khả thi, thiết bị truyền động khí nén thường là lựa chọn an toàn hơn và thiết thực hơn.

Do sự phức tạp liên quan đến các thiết bị truyền động van kích thước phù hợp, nên các thiết bị truyền động có kích thước bằng các chuyên gia được đào tạo kỹ thuật. Đơn giản chỉ cần chọn cho một thiết bị truyền động quá khổ cũng không phải là một biện pháp bảo vệ; một thiết bị truyền động van quá khổ có thể làm hỏng thân van (trừ khi các thành phần bổ sung như van xả được sử dụng), cộng với chi tiêu lãng phí. Một thiết bị truyền động dưới kích thước đơn giản sẽ không thể vận hành van theo yêu cầu, điều đặc biệt quan trọng trong các van đóng khẩn cấp (ESDVs).

 

Áp lực cung cấp tối thiểu và tối đa là một trong những yếu tố kích thước quan trọng nhất cần xem xét. Áp lực bình thường, một số liệu thường được cung cấp, không bao giờ được sử dụng để kích thước một bộ truyền động. Thiết bị truyền động phải có khả năng phát triển mô-men xoắn đủ để vận hành van ở áp suất cung cấp tối thiểu, đảm bảo rằng nó hoạt động bình thường ngay cả khi áp suất cung cấp ở mức thấp nhất. Áp lực tối đa cũng phải được xem xét, vì điều bắt buộc là thiết bị truyền động có thể xử lý áp suất tiềm năng tối đa một cách an toàn. Bộ điều chỉnh và van xả có thể được sử dụng trong các ứng dụng trong đó thiết bị truyền động quá khổ hoặc không thể xử lý áp suất nguồn tối đa một cách an toàn.