August 14, 2025
Trong các hệ thống phức tạp của sản xuất công nghiệp hiện đại, các van điều khiển được công nhận rộng rãi là bộ truyền động chính để đạt được tự động hóa quy trình và duy trì sự ổn định của quá trình. Các van này điều chỉnh chính xác các thông số quá trình quan trọng như tốc độ dòng chảy, áp suất, nhiệt độ và mức chất lỏng của chất lỏng (bao gồm khí, hơi nước, nước hoặc hỗn hợp hóa học khác nhau), đảm bảo rằng các quy trình sản xuất hoạt động trơn tru trong các thông số được xác định trước.
Định vị van, Là các phụ kiện không thể thiếu cho các van điều khiển, đóng vai trò của bộ não trên toàn bộ vòng lặp điều khiển tự động. Chức năng cốt lõi của chúng là nhận tín hiệu lệnh từ hệ thống điều khiển và so sánh chúng trong thời gian thực với vị trí thực tế của thân van hoặc trục van. Khi phát hiện bất kỳ độ lệch nào, người định vị nhanh chóng điều chỉnh áp suất không khí hoặc tín hiệu điện được cung cấp cho bộ truyền động van để đảm bảo vị trí van đáp ứng chính xác các yêu cầu của hệ thống điều khiển. Quá trình này khắc phục một cách hiệu quả các vấn đề phi tuyến như ma sát, độ trễ và vùng chết có thể gặp phải các van có thể gặp phải trong quá trình hoạt động, do đó đạt được kiểm soát chính xác và phản ứng nhanh chóng của van.
Từ sự kiểm soát truyền thống của người Viking đến tối ưu hóa hiện đại, chức năng của người định vị van đang trải qua sự tiến hóa đáng kể. Ban đầu, người định vị chủ yếu được xem là công cụ để đảm bảo phản ứng của van chính xác đối với các tín hiệu kiểm soát, giải quyết các khuyết tật cơ học vốn có đối với các van, như ma sát đóng gói và hiện tượng độ trễ. Tuy nhiên, với sự gia tăng của ngành công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh, vai trò của người định vị đã vượt xa phạm vi kiểm soát vị trí van đơn giản. Hiện tại chúng được coi là tài sản thông minh của người Viking có khả năng cung cấp dữ liệu chẩn đoán thời gian thực phong phú và tiến hành phân tích bảo trì dự đoán, do đó giảm hiệu quả thời gian chết không có kế hoạch, tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng, cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm và cuối cùng tăng cường hiệu quả hoạt động và lợi nhuận của toàn bộ nhà máy.
Chuyển đổi chức năng này là kết quả không thể tránh khỏi của một số tiến bộ công nghệ tiên tiến. Ví dụ, việc áp dụng các công nghệ phản hồi vị trí không tiếp xúc như các cảm biến hiệu ứng Hall đã cải thiện đáng kể độ chính xác và độ tin cậy của phép đo vị trí trong khi giảm hao mòn cơ học. Ngoài ra, việc tích hợp các bộ vi xử lý tích hợp và thuật toán điều khiển nâng cao đã ban cho các định vị với khả năng xử lý dữ liệu mạnh mẽ. Hơn nữa, việc áp dụng rộng rãi các giao thức truyền thông kỹ thuật số như HART, Foundation Fieldbus và Profibus cho phép người định vị tham gia vào trao đổi dữ liệu tốc độ cao, hai chiều với các hệ thống điều khiển. Các công nghệ này hoạt động song song để đảm bảo rằng các van không chỉ có thể được kiểm soát chính xác mà còn tích cực báo cáo về tình trạng sức khỏe của chính họ và thậm chí là dự đoán các thất bại tiềm năng.
Do đó, việc lựa chọn các định vị van không còn chỉ đơn thuần là đáp ứng các yêu cầu kiểm soát dòng chảy cơ bản mà đã phát triển thành một khoản đầu tư chiến lược vào hiệu quả, độ tin cậy và an toàn chung của quy trình sản xuất. Người định vị thông minh có thể chuyển đổi các van điều khiển từ các thiết bị thụ động thực hiện các lệnh thành những người tham gia tích cực trong việc tối ưu hóa quy trình và các nhà cung cấp dữ liệu quan trọng, đặt nền tảng vững chắc cho chuyển đổi kỹ thuật số của một công ty.
Báo cáo này nhằm mục đích cung cấp cho độc giả một hướng dẫn toàn diện và chuyên sâu để chọn người định vị van. Báo cáo sẽ tiến hành phân tích chuyên sâu về các thương hiệu nổi tiếng quốc tế như Fisher, Masoneilan, Flowserve, Samson và NELE, chi tiết các tính năng sản phẩm tương ứng của họ, lợi thế công nghệ cốt lõi, chiến lược giá cả và các lĩnh vực ứng dụng chuyên dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Báo cáo trước tiên sẽ bắt đầu với các nguyên tắc làm việc cơ bản và các loại định vị van chính, phân tích những ưu điểm và nhược điểm của các loại định vị khác nhau và các kịch bản áp dụng của chúng. Sau đó, báo cáo sẽ đi sâu vào các yếu tố chính cần xem xét khi chọn định vị van, bao gồm các yêu cầu về hiệu suất và chính xác, các cân nhắc về môi trường hoạt động và an toàn, tương thích và tích hợp với các hệ thống kiểm soát và phân tích lợi ích chi phí. Sau khi tiến hành phân tích toàn diện các thương hiệu nổi tiếng quốc tế khác nhau, báo cáo sẽ cung cấp các chiến lược lựa chọn cụ thể để hướng dẫn độc giả đưa ra quyết định thương hiệu và mô hình phù hợp nhất dựa trên các yêu cầu quy trình, môi trường vận hành và hạn chế ngân sách của họ. Cuối cùng, báo cáo sẽ giới thiệu Công ty Xiangjing và những đóng góp của nó cho ngành công nghiệp van.
Một định vị van là một thiết bị điều khiển chuyển động chính xác có chức năng lõi là đảm bảo rằng bộ truyền động của van điều khiển có thể định vị chính xác thân van hoặc trục van vào điểm đặt theo yêu cầu của hệ thống điều khiển. Nó liên tục nhận các tín hiệu lệnh (nghĩa là các điểm đặt) từ hệ thống điều khiển và so sánh chúng trong thời gian thực và có độ chính xác cao với vị trí thực tế của thân van hoặc trục van (tức là tín hiệu phản hồi). Khi bất kỳ độ lệch nào được phát hiện giữa hai người, người định vị sẽ ngay lập tức điều chỉnh áp suất không khí hoặc tín hiệu điện được cung cấp cho bộ truyền động van cho đến khi van đạt đến vị trí mong muốn chính xác.
Chức năng cốt lõi này của người định vị được thiết kế để khắc phục các yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến định vị chính xác của van. Những yếu tố này bao gồm ma sát gây ra bởi đóng gói thân van, độ trễ vốn có trong bộ truyền động và các lực không cân bằng được tạo ra bởi phích cắm van dưới áp suất chất lỏng. Bằng cách tích cực bù cho các nhiễu này, người định vị đảm bảo rằng van điều khiển có thể phản ứng chính xác, chính xác và nhanh chóng đáp ứng với các tín hiệu kiểm soát, do đó duy trì các tham số quá trình ổn định. Về mặt cài đặt vật lý, người định vị thường được gắn một cách khéo léo trên ách hoặc vỏ trên cùng của bộ truyền động. Nó kết nối với thân van hoặc trục van thông qua các liên kết cơ học hoặc các cảm biến không tiếp xúc nâng cao hơn, cho phép thu nhận thời gian thực của phản hồi vị trí chính xác từ van.
Trong các nhà máy hiện đại, nơi các mạng gồm hàng trăm hoặc hàng ngàn vòng điều khiển phức tạp được triển khai, các van điều khiển đóng vai trò là yếu tố kiểm soát cuối cùng điều chỉnh các biến quá trình quan trọng như dòng chảy chất lỏng, áp suất, mức độ và nhiệt độ. Các vòng điều khiển này được thiết kế để đảm bảo rằng tất cả các biến quy trình quan trọng vẫn nằm trong phạm vi hoạt động cần thiết, do đó đảm bảo chất lượng sản phẩm và sự ổn định của quy trình.
Các định vị van giảm đáng kể sự thay đổi của quá trình, cải thiện chất lượng sản phẩm và đảm bảo sự ổn định của hệ thống khi đối mặt với các nhiễu bên trong và bên ngoài (như thay đổi tải) bằng cách cung cấp kiểm soát vị trí van chính xác. Về cơ bản, nó hoạt động như một hệ thống điều khiển nhúng của người dùng, sử dụng tín hiệu đầu ra từ bộ điều khiển quy trình chính làm điểm đặt của nó và điều chỉnh chính xác áp suất của bộ truyền động dựa trên phản hồi vị trí thực tế của van. Cấu trúc hệ thống điều khiển xếp tầng này cho phép van đạt được các phản ứng chính xác và nhanh chóng hơn, do đó nâng cao hiệu suất của toàn bộ vòng điều khiển.
Người định vị van đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết các thách thức kiểm soát của Mile Mile cuối cùng trong kiểm soát quá trình. Mặc dù bộ điều khiển phát hành tín hiệu, bản thân bộ truyền động van có thể có các vấn đề cố hữu như phi tuyến, ma sát và vùng chết, dẫn đến sai lệch giữa vị trí van thực tế và vị trí mong muốn của bộ điều khiển. Hiện tượng này ảnh hưởng đến độ chính xác kiểm soát và ổn định hệ thống. Người định vị thu hẹp khoảng cách này giữa bộ điều khiển và bộ truyền động van thông qua phản hồi thời gian thực và cơ chế điều chỉnh cục bộ nội bộ của nó, đảm bảo rằng các tín hiệu điều khiển được chuyển đổi chính xác thành các hoạt động vật lý của van. Điều này giống như một hệ thống servo chính xác, dịch các lệnh điều khiển cấp macro sang thực thi chính xác cấp vi mô.
Không có người định vị, khi bộ điều khiển trực tiếp điều khiển bộ truyền động, do các đặc tính cơ học vốn có của bộ truyền động (chẳng hạn như ma sát từ đóng gói thân van hoặc độ trễ của bộ truyền động), van có thể không đạt được chính xác vị trí hoặc kinh nghiệm được chỉ định làm chậm đáng kể thời gian phản hồi. Người định vị, thông qua vòng phản hồi bên trong của nó và bộ khuếch đại tăng cao, tích cực và mạnh mẽ điều khiển van đến vị trí được chỉ định, ngay cả khi có các nhiễu loạn bên ngoài như lực không cân bằng do thay đổi áp suất chất lỏng. Khả năng này trực tiếp tăng cường hiệu suất và tính ổn định tổng thể của vòng điều khiển, đảm bảo rằng biến quy trình vẫn gần càng tốt với điểm đặt.
Do đó, người định vị đóng vai trò là sự đảm bảo chính xác của dặm cuối cùng trong kiểm soát quy trình. Đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu điều chỉnh điều chỉnh, nó đảm bảo kiểm soát chính xác dòng chảy chất lỏng, điều này rất quan trọng để duy trì chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng và đảm bảo an toàn cho quá trình. Bằng cách cung cấp điều khiển vị trí van chính xác cao này, người định vị cho phép toàn bộ hệ thống quy trình hoạt động ổn định và hiệu quả hơn.
Các định vị van chủ yếu được phân loại thành ba loại chính dựa trên các nguyên tắc hoạt động của chúng và các loại tín hiệu họ sử dụng: định vị khí nén, định vị điện khí nén (I/P) và người định vị kỹ thuật số (thông minh). Mỗi loại có các cơ chế vận hành, ưu điểm và nhược điểm độc đáo của nó, cũng như các kịch bản công nghiệp hiện hành.
Các định vị khí nén là loại định vị van truyền thống và lâu nhất, với hoạt động của chúng hoàn toàn phụ thuộc vào không khí nén làm môi trường để truyền tín hiệu và thực hiện công suất.
Các định vị khí nén nhận được tín hiệu đầu vào khí nén từ các thiết bị điều khiển, thường được biểu thị trong các phạm vi áp suất tiêu chuẩn như 3-15 psi (0,2-1.0 bar) hoặc 6-30 psi (0,4-2,0 bar). Hoạt động nội bộ của họ dựa trên nguyên tắc cân bằng lực, chẳng hạn như hệ thống tấm vòi/lỗ cổ điển. Khi áp suất tín hiệu đầu vào thay đổi, một loạt các đòn bẩy cơ học và ống thổi tương tác để điều chỉnh khoảng cách giữa vòi và tấm, do đó điều chỉnh áp suất không khí được cung cấp cho bộ truyền động van điều khiển. Quy định này cho phép vị trí của thân van hoặc trục van phù hợp chính xác với tín hiệu đầu vào theo cách tỷ lệ.
Thuận lợi:
Nhược điểm:
Các định vị khí nén là một loại được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hiện đại, kết hợp hiệu quả các lợi thế của truyền tín hiệu điện với các đặc tính năng lượng của bộ truyền động khí nén.
Các định vị khí nén điện nhận được tín hiệu điện từ hệ thống điều khiển, thường là tín hiệu dòng điện 4-20mA tiêu chuẩn hoặc tín hiệu điện áp DC 0-10V. Thành phần cốt lõi của chúng là bộ chuyển đổi I/P (hiện tại khí nén), chính xác chuyển đổi các tín hiệu điện nhận được thành tín hiệu áp suất khí nén theo tỷ lệ. Các tín hiệu khí nén này sau đó được truyền đến phần khí nén của người định vị, điều khiển bộ truyền động van để đạt được quy định vị trí van chính xác. Thiết kế này cho phép các định vị khí nén điện thể phục vụ như một cầu nối giữa các hệ thống điều khiển tín hiệu điện và bộ truyền động khí nén.
Thuận lợi:
Nhược điểm:
Người định vị kỹ thuật số (thông minh) đại diện cho sự phát triển mới nhất trong công nghệ định vị van. Chúng là các công cụ nâng cao dựa trên bộ vi xử lý, cung cấp độ chính xác kiểm soát chưa từng có, khả năng chẩn đoán và chức năng giao tiếp.
Người định vị kỹ thuật số nhận được tín hiệu điện kỹ thuật số, chẳng hạn như giao thức HART, Foundation Fieldbus hoặc Profibus PA, các giao thức truyền thông kỹ thuật số được đặt chồng lên tín hiệu tương tự 4-20mA. Lõi của chúng nằm trong bộ vi xử lý tích hợp, thực hiện điều khiển vị trí van thông qua các thuật toán kỹ thuật số phức tạp, thay thế các liên kết cơ học, máy ảnh hoặc cụm vòi phun/vạt được tìm thấy trong bộ truyền động khí nén và điện truyền thống. Ngoài ra, các định vị kỹ thuật số thường sử dụng công nghệ phản hồi vị trí không tiếp xúc, không liên kết, chẳng hạn như các cảm biến hiệu ứng Hall, để đo vị trí thân van. Thiết kế này về cơ bản loại bỏ tác động của hao mòn cơ học, nới lỏng, ăn mòn và rung động đối với hiệu suất, tăng cường đáng kể độ tin cậy của sản phẩm và tuổi thọ dịch vụ.
Thuận lợi:
Điều bất lợi:
Fisher 3620J
Sự phát triển của các định vị van từ hoàn toàn bằng khí nén đến hoạt động bằng điện và sau đó đến các hệ thống thông minh kỹ thuật số phản ánh rõ ràng sự theo đuổi liên tục của độ chính xác, hiệu quả và kết nối của Hồi giáo trong lĩnh vực kiểm soát công nghiệp. Sự tiến bộ công nghệ này không phải là một mối quan hệ thay thế đơn giản mà là sự cùng tồn tại và phát triển dựa trên các yêu cầu ứng dụng khác nhau và hiệu quả chi phí.
Những người định vị khí nén hoàn toàn, với các đặc điểm chống nổ vốn có, cấu trúc đơn giản và lợi thế chi phí thấp, vẫn giữ giá trị và khả năng ứng dụng duy nhất trong các khu vực nguy hiểm nhất định trong đó các yêu cầu chính xác tương đối thấp, chẳng hạn như kiểm soát bật/tắt đơn giản hoặc ứng dụng nhạy cảm với chi phí. Chúng vẫn là một lựa chọn đáng tin cậy và kinh tế trong các môi trường mà sức mạnh không có sẵn hoặc rủi ro tia lửa cao.
Các định vị điện động đóng vai trò là cầu nối giữa các tín hiệu tương tự truyền thống và bộ truyền động khí nén, vẫn là sự lựa chọn chính trong nhiều hệ thống kiểm soát công nghiệp hiện có. Chúng kết hợp các lợi thế truyền của tín hiệu điện (như điện trở nhiễu đường dài) với các đặc tính năng lượng của bộ truyền động khí nén, làm cho chúng phù hợp với các thiết lập công nghiệp đòi hỏi phải có độ chính xác cao và tín hiệu điện. Loại này là một lựa chọn tự nhiên để nâng cấp hoặc trang bị thêm các hệ thống DCS truyền thống, vì nó tăng cường hiệu suất kiểm soát mà không thay đổi hoàn toàn kiến trúc hiện có.
Người định vị kỹ thuật số đại diện cho xu hướng tương lai trong công nghệ định vị van. Khả năng chẩn đoán và truyền thông mạnh mẽ của họ làm cho chúng trở thành một công nghệ cho phép đạt được công nghiệp 4.0 và bảo trì dự đoán. Thông qua các bộ vi xử lý tích hợp và công nghệ phản hồi không tiếp xúc, các định vị kỹ thuật số cung cấp thông tin sức khỏe độ chính xác và toàn diện đặc biệt, cho phép bảo trì dựa trên điều kiện và bảo trì dự đoán. Điều này có nghĩa là các công ty có thể lên lịch bảo trì dựa trên điều kiện hoạt động thực tế của thiết bị thay vì lịch trình cố định, do đó giảm thiểu thời gian chết và tối ưu hóa tài nguyên bảo trì.
Sự phát triển này không phải là một sự thay thế đơn giản mà là kết quả của sự hiểu biết sâu sắc về các yêu cầu ứng dụng khác nhau và sự cân bằng của hiệu quả chi phí. Những người định vị khí nén, với các đặc điểm của họ có chi phí thấp và chi phí thấp về bản chất của họ, vẫn có một thị trường trong các ứng dụng đơn giản trong đó sức mạnh không có sẵn hoặc có rủi ro cao. Các định vị khí nén, thông qua các bộ chuyển đổi I/P, giải quyết thách thức kết hợp các lợi thế của việc truyền tín hiệu điện đường dài với bộ truyền động khí nén, khiến chúng trở thành một lựa chọn tự nhiên để nâng cấp các hệ thống DCS truyền thống. Các định vị kỹ thuật số, được trang bị bộ vi xử lý và phản hồi không tiếp xúc, có khả năng chẩn đoán và chính xác được tăng cường đáng kể, cho phép bảo trì dựa trên điều kiện và bảo trì dự đoán. Việc mở rộng chức năng này biến đổi các định vị van từ các bộ truyền động đơn giản thành các thiết bị thông minh có khả năng cung cấp dữ liệu hoạt động quan trọng.
Do đó, khi chọn một người định vị, các công ty phải cân bằng lợi ích của sự tiến bộ công nghệ (như giảm thời gian chết, chất lượng sản phẩm được cải thiện và tiêu thụ năng lượng được tối ưu hóa) so với độ phức tạp đầu tư và bảo trì ban đầu. Ví dụ, đối với các van bật/tắt không quan trọng, một người định vị khí nén đơn giản có thể đủ; Tuy nhiên, đối với các vòng điều khiển điều khiển có giá trị cao, có nguy cơ cao, đầu tư bổ sung vào một định vị thông minh kỹ thuật số là đáng giá, vì nó tăng cường đáng kể sự ổn định, an toàn và hiệu quả kinh tế của quá trình. Những người ra quyết định không nên theo đuổi công nghệ cao nhất mà tiến hành phân tích chi phí vòng đời toàn diện, có tính đến việc mua sắm ban đầu, lắp đặt, tiêu thụ năng lượng hoạt động, chi phí bảo trì, cũng như tổn thất sản xuất tiềm ẩn và rủi ro an toàn.
Bảng dưới đây cung cấp một so sánh toàn diện về các loại định vị van khác nhau để giúp người đọc hiểu rõ hơn về đặc điểm và phạm vi ứng dụng của họ:
Bảng 1: So sánh các loại định vị van
| Loại định vị | Nguyên tắc làm việc | Thuận lợi | Bất lợi | Các ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|
| Định vị khí nén | Tín hiệu khí nén thuần túy, nguyên tắc cân bằng lực, điều chỉnh áp suất nguồn không khí để điều khiển bộ truyền động | Cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, chống nổ vốn có, độ tin cậy cao, bảo trì dễ dàng | Dễ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng tải, ổn định tốc độ thấp, lực sản lượng hạn chế, truyền tín hiệu chậm, yêu cầu cao đối với chất lượng nguồn không khí | Điều khiển bật/tắt đơn giản, môi trường nguy hiểm, ứng dụng nhạy cảm với chi phí |
| Định vị điện khí thải (I/P) | Tín hiệu điện (4-20ma) được chuyển đổi thành tín hiệu khí nén thông qua bộ chuyển đổi I/P để điều khiển khí nén | Tương thích với tín hiệu điện, độ chính xác và độ phân giải cao hơn, điện trở nhiễu mạnh | Cấu trúc phức tạp, chi phí cao hơn, bộ chuyển đổi I/P có thể yêu cầu cài đặt từ xa | Hệ thống DCS/PLC truyền thống, cài đặt công nghiệp yêu cầu điều khiển tín hiệu điện và độ chính xác cao |
| Định vị kỹ thuật số (thông minh) | Bộ vi xử lý xử lý tín hiệu kỹ thuật số, phản hồi không tiếp xúc, kiểm soát thuật toán nâng cao | Độ chính xác cực kỳ cao, chẩn đoán nâng cao, kiểm soát từ xa, bảo trì thấp, tiêu thụ năng lượng thấp, tuổi thọ dài | Chi phí cao nhất, hệ thống kiểm soát phức tạp, cài đặt và bảo trì đòi hỏi kiến thức chuyên môn | Các quy trình chính xác cao, tự động hóa, thu thập dữ liệu, IoT, bảo trì dự đoán |
Fisher DPC2K
Chọn định vị van thích hợp là một quy trình ra quyết định đa chiều, có hệ thống, đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố chính, bao gồm các yêu cầu về hiệu suất, môi trường hoạt động, khả năng tương thích hệ thống và hiệu quả chi phí.
Hiệu suất của một định vị van trực tiếp xác định độ chính xác và độ ổn định của vòng điều khiển. Do đó, các yêu cầu về hiệu suất và chính xác là những cân nhắc chính trong quá trình lựa chọn.
Độ chính xác định vị đề cập đến mức độ gần giữa vị trí thực tế của van và vị trí mong muốn, trong khi độ lặp lại đề cập đến khả năng của van để đạt được cùng một vị trí mỗi lần dưới cùng một tín hiệu. Định vị chính xác và có thể lặp lại là một lợi thế cốt lõi của bộ truyền động tuyến tính điện (như một phần của hệ thống truyền động) và người định vị kỹ thuật số. Các định vị kỹ thuật số, được trang bị bộ vi xử lý tích hợp và thuật toán điều khiển nâng cao, có thể đạt được độ chính xác định vị cao hơn và tỷ lệ lỗi thấp hơn so với các định vị truyền thống. Ví dụ, các công nghệ phản hồi không tiếp xúc như cảm biến hiệu ứng Hall cho phép đo chính xác mà không cần tiếp xúc vật lý, tăng cường đáng kể độ chính xác và độ tin cậy kiểm soát tổng thể.
Tốc độ phản hồi đề cập đến thời gian cần thiết để van đạt được vị trí mới sau khi nhận được tín hiệu điều khiển. Người định vị có thể tăng tốc đáng kể tốc độ phản ứng của van và giảm thời gian đáp ứng bằng cách cung cấp luồng không khí và áp suất cao hơn. Điều này rất quan trọng đối với các hệ thống yêu cầu điều chỉnh nhanh chóng để đáp ứng với các thay đổi quá trình, chẳng hạn như trong việc thay đổi nhanh chóng dòng chảy hoặc các vòng điều khiển áp suất. Ngoài ra, bằng cách liên tục theo dõi và điều chỉnh vị trí van, người định vị giúp duy trì sự ổn định của quá trình, triệt tiêu dao động hoặc dao động và đảm bảo rằng các biến xử lý hoạt động trơn tru gần điểm đặt.
Độ trễ đề cập đến hiện tượng mà phản ứng đầu ra của van tụt lại phía sau thay đổi đầu vào khi hướng tín hiệu đầu vào thay đổi; Deadband đề cập đến phạm vi trong đó đầu ra của van không đáp ứng với các thay đổi trong tín hiệu đầu vào. Những đặc điểm phi tuyến này làm giảm độ chính xác kiểm soát. Người định vị có thể bù đắp và loại bỏ một cách hiệu quả và loại bỏ độ trễ và băng chết do ma sát đóng gói thân van, đảm bảo rằng van phản ứng chính xác và nhạy cảm để kiểm soát tín hiệu trên toàn bộ phạm vi di chuyển của nó. Điều này là rất quan trọng để đạt được quy định có độ chính xác cao và tránh sai lệch quy trình, đặc biệt là trong các ứng dụng kiểm soát điều chỉnh yêu cầu điều chỉnh nhỏ thường xuyên.
Trong việc chọn một định vị van, có một sự cân bằng quan trọng giữa độ chính xác và chi phí. Trong khi các định vị kỹ thuật số cung cấp độ chính xác định vị đặc biệt và khả năng chẩn đoán mạnh mẽ, chi phí mua sắm ban đầu của họ thường cao hơn. Không phải tất cả các ứng dụng công nghiệp có thể đủ khả năng hoặc yêu cầu đầu tư ban đầu cao như vậy. Đối với các ứng dụng có các yêu cầu chính xác tương đối ít nghiêm ngặt nhưng độ nhạy chi phí, các định vị khí nén hoặc cơ điện có thể cung cấp hiệu quả chi phí tốt hơn. Sự lựa chọn này là một sự đánh đổi phải được xác định dựa trên các yêu cầu chính xác của quy trình cụ thể, các tổn thất tiềm năng từ thời gian chết không có kế hoạch và các ràng buộc ngân sách có sẵn.
Độ chính xác cao thường đi kèm với công nghệ cảm biến phức tạp hơn (ví dụ: các cảm biến hiệu ứng Hall không tiếp xúc), khả năng xử lý dữ liệu mạnh mẽ hơn (ví dụ, bộ vi xử lý tích hợp) và các quy trình sản xuất chính xác hơn, tất cả đều đóng góp trực tiếp vào chi phí sản xuất cao hơn. Tuy nhiên, trong một số quy trình có giá trị cao, rủi ro cao hoặc quan trọng nhất định, lợi ích của độ chính xác kiểm soát tăng cường có thể vượt xa đầu tư ban đầu. Ví dụ, trong ngành công nghiệp hóa chất tốt, kiểm soát dòng chảy chính xác có thể ngăn chặn hiệu quả các phản ứng phụ hoặc phế liệu sản phẩm tốn kém, do đó biện minh cho giá trị của những người định vị chính xác cao.
Do đó, những người ra quyết định không nên mù quáng theo đuổi công nghệ cao nhất mà tiến hành phân tích chi phí vòng đời toàn diện (LCC). Phân tích này nên xem xét tất cả các yếu tố liên quan, bao gồm chi phí mua sắm ban đầu, chi phí lắp đặt và vận hành, tiêu thụ năng lượng hoạt động hàng ngày, chi phí bảo trì, chi phí kiểm kê phụ tùng và tổn thất sản xuất tiềm ẩn và rủi ro an toàn do lỗi thiết bị. Thông qua đánh giá toàn diện này, các công ty có thể xác định đầu tư bổ sung vào độ chính xác và chức năng sẽ mang lại lợi nhuận dài hạn lớn nhất trong các kịch bản ứng dụng cụ thể.
Các vị trí van thường phải đối mặt với môi trường vận hành khắc nghiệt trong môi trường công nghiệp và hiệu suất an toàn là một yêu cầu cơ bản cho bất kỳ thiết bị công nghiệp nào. Do đó, khi chọn một định vị van, điều cần thiết là phải tiến hành đánh giá toàn diện về môi trường hoạt động và các yêu cầu an toàn.
Các định vị van phải có khả năng hoạt động ổn định lâu dài trong các môi trường công nghiệp khắc nghiệt khác nhau, bao gồm nhiệt độ khắc nghiệt (cả cao và thấp), rung động cao và môi trường với khí ăn mòn. Các nhà sản xuất đầu tư các nỗ lực R & D đáng kể để thiết kế các sản phẩm mạnh mẽ và bền bỉ. Các giải pháp phổ biến bao gồm sử dụng các thành phần điện tử được niêm phong hoàn toàn để chống lại độ ẩm và bụi, sử dụng các vật liệu chống ăn mòn (như vỏ bằng thép không gỉ) để chịu được môi trường ăn mòn và cung cấp các tùy chọn phạm vi nhiệt độ rộng (ví dụ, một số mô hình nhất định hỗ trợ nhiệt độ khắc nghiệt từ -55 ° C đến +85 ° C). Ngoài ra, một số người định vị tiên tiến có các thiết kế chống rung vượt trội, chẳng hạn như hệ thống phản hồi vị trí không tiếp xúc, không tiếp xúc của Fisher DVC6200, giúp loại bỏ hiệu quả hao mòn cơ học, dẫn đến độ tin cậy cao hơn trong môi trường rung động và ăn mòn. Phạm vi nhiệt độ rộng của Masoneilan SVI3 và các thành phần điện tử được đóng gói cũng thể hiện khả năng thích ứng của nó với môi trường khắc nghiệt.
Sự phức tạp của môi trường công nghiệp áp đặt các yêu cầu nghiêm ngặt về thiết kế định vị. Các nhà sản xuất tăng cường khả năng thích ứng môi trường thông qua các tiến bộ trong khoa học vật liệu, công nghệ đóng gói tiên tiến và tối ưu hóa cấu trúc. Môi trường khắc nghiệt có thể gây ra hao mòn, ăn mòn và thất bại của các thành phần cơ học truyền thống. Để đảm bảo độ tin cậy lâu dài, các nhà sản xuất phải phát triển các vật liệu bền hơn, bao bì kín hơn và các cấu trúc chống rung hơn. Ví dụ, các cảm biến hiệu ứng hội trường từ tính giải quyết cơ bản các vấn đề hao mòn cơ học bằng cách tránh tiếp xúc vật lý, do đó tăng cường độ tin cậy trong môi trường khắc nghiệt.
Khả năng thích ứng môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vòng đời của thiết bị và an toàn hoạt động của nhà máy. Khi chọn một người định vị, người ta không chỉ nên tập trung vào hiệu suất kiểm soát mà còn đánh giá độ tin cậy dài hạn của nó trong các môi trường hoạt động cụ thể. Mặc dù các sản phẩm có khả năng thích ứng môi trường vượt trội có thể đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng chúng có thể giảm đáng kể chi phí bảo trì và rủi ro thời gian chết không có kế hoạch do các yếu tố môi trường gây ra, do đó mang lại lợi ích tổng thể lớn hơn cho các doanh nghiệp.
Không an toàn là một đặc điểm quan trọng của các van điều khiển và bộ truyền động của chúng, đề cập đến chuyển động tự động của phần tử điều khiển dòng chảy của van sang vị trí được xác định trước khi năng lượng ổ đĩa (như không khí thiết bị hoặc nguồn điện) bị gián đoạn, do đó bảo vệ sự an toàn của quy trình và thiết bị. Các chế độ không an toàn phổ biến dựa trên các yêu cầu an toàn quá trình bao gồm:
Bảng sau đây tóm tắt các chế độ không an toàn khác nhau và mối tương quan của chúng với các đặc điểm của bộ truyền động:
Bảng 2: Các chế độ không an toàn và các đặc điểm của bộ truyền động
| Chế độ không an toàn | Sự miêu tả | Cơ chế truyền động điển hình | Kịch bản áp dụng |
|---|---|---|---|
| Thất bại (FC) | Van đóng khi mất năng lượng ổ đĩa | Bộ truyền động khí nén/thủy lực mùa xuân, bộ truyền động điện với nguồn điện dự phòng | Cắt nhiên liệu, nguồn cung cấp phản ứng dừng lại, phòng chống tràn |
| Fail-Open (FO) | Valve mở khi mất điện | Bộ truyền động khí nén/thủy lực mùa xuân, bộ truyền động điện với nguồn điện dự phòng | Cung cấp nước làm mát, thông gió khẩn cấp, duy trì dòng chảy tối thiểu |
| Fail-Hold (FL) | Van vẫn ở vị trí cuối cùng khi mất điện | Bộ truyền động khí nén/thủy lực tác động kép (không có lò xo) kết hợp với van khóa | Cần phải can thiệp thủ công để duy trì trạng thái an toàn đã biết cho đến khi sửa chữa |
Các quy định an toàn nghiêm ngặt (như IEC 61508) trực tiếp thúc đẩy nhu cầu về thiết bị có xếp hạng SIL (mức độ toàn vẹn an toàn) cao hơn. Để đáp ứng các nhu cầu này, các nhà sản xuất phải phát triển người định vị có thể duy trì vị trí an toàn trong trường hợp thất bại và thực hiện chẩn đoán trực tuyến. Nhu cầu này cũng đã thúc đẩy việc áp dụng công nghệ phản hồi không tiếp xúc, vì nó làm giảm hao mòn cơ học, do đó làm giảm nguy cơ thất bại tiềm tàng. An toàn là một nền tảng không thể thiếu trong các ứng dụng công nghiệp. Chọn người định vị tuân thủ các tiêu chuẩn và chứng nhận an toàn có liên quan không chỉ là một yêu cầu tuân thủ mà còn là trách nhiệm đối với nhân sự, thiết bị và môi trường. Đặc biệt trong các quy trình liên quan đến phương tiện truyền thông có giá trị cao hoặc nguy hiểm, hiệu suất an toàn nên được ưu tiên so với các cân nhắc về chi phí.
Trong các khu vực nguy hiểm, nơi có các chất dễ cháy và nổ, chẳng hạn như trong các ngành công nghiệp dầu khí, khí đốt tự nhiên, hóa chất và dược phẩm, các định vị van phải tuân thủ các tiêu chuẩn và chứng nhận chống nổ nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn hoạt động. Các chứng nhận chống bùng nổ quốc tế phổ biến bao gồm ATEX (Liên minh châu Âu), IECEX (Ủy ban điện tử quốc tế), FM (Công ty Bảo hiểm lẫn nhau tại nhà máy), CSA (Hiệp hội Tiêu chuẩn Canada) và NEPSI (Trung tâm kiểm tra và kiểm tra chất lượng sản phẩm điện của NEPSI.
Các loại chống nổ chính bao gồm:
Ngoài ra, nhiều người định vị kỹ thuật số cung cấp chứng nhận SIL (mức độ toàn vẹn an toàn), chẳng hạn như SIL2 hoặc SIL3 có khả năng. Điều này cho thấy chúng phù hợp với các hệ thống thiết bị an toàn (SIS) và có thể đáp ứng các mức độ tin cậy cần thiết cho các chức năng an toàn cụ thể. Chọn người định vị với chứng nhận SIL thích hợp là rất quan trọng để xây dựng các hệ thống an toàn đáng tin cậy cao.
Yêu cầu an toàn trong môi trường nguy hiểm không phải là trở ngại cho sự phát triển công nghệ mà là thúc đẩy sự đổi mới ở những người định vị liên quan đến bảo vệ vụ nổ, an toàn nội tại và chứng nhận SIL. Ví dụ, một số người định vị sử dụng các nút điều khiển từ tính truyền tín hiệu hoạt động thông qua nam châm bên ngoài trên vỏ và cảm biến từ tính bên trong, cho phép hoạt động mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của con dấu của nhà ở, do đó đáp ứng các yêu cầu bảo vệ vụ nổ chống áp lực. Chứng nhận SIL yêu cầu các hệ thống phải có khả năng phát hiện lỗi và độ tin cậy cao, khiến người định vị thông minh tích hợp các chức năng tự chẩn đoán phức tạp hơn để đảm bảo phát hiện và thực hiện các biện pháp an toàn kịp thời trong trường hợp lỗi.
Các quy định an toàn nghiêm ngặt (như IEC 61508) trực tiếp thúc đẩy nhu cầu về thiết bị có xếp hạng SIL cao hơn. Để đáp ứng các yêu cầu này, các nhà sản xuất phải phát triển người định vị có thể duy trì vị trí an toàn trong trường hợp có lỗi và thực hiện chẩn đoán trực tuyến. Nhu cầu này cũng đã thúc đẩy việc áp dụng công nghệ phản hồi không tiếp xúc, vì nó làm giảm hao mòn cơ học, do đó làm giảm nguy cơ thất bại tiềm ẩn. An toàn là một nền tảng không thể thiếu trong các ứng dụng công nghiệp. Chọn người định vị tuân thủ các tiêu chuẩn và chứng nhận an toàn có liên quan không chỉ là một yêu cầu tuân thủ mà còn là trách nhiệm đối với nhân sự, thiết bị và môi trường. Đặc biệt trong các quy trình liên quan đến phương tiện truyền thông có giá trị cao hoặc nguy hiểm, hiệu suất an toàn nên được ưu tiên so với các cân nhắc về chi phí.
Đối với các định vị khí nén và điện cơ, chất lượng của nguồn cung cấp không khí là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài của chúng. Những người định vị này dựa vào không khí nén như môi trường làm việc, vì vậy nguồn cung cấp không khí phải sạch, khô và không có dầu để ngăn ngừa ô nhiễm, hao mòn và thất bại của các thành phần chính xác bên trong. Trên bình diện quốc tế, tiêu chuẩn ISO 8573-1 thường được sử dụng để đánh giá mức độ chất lượng của cung cấp không khí dụng cụ, trong đó chỉ định các yêu cầu cụ thể đối với các hạt rắn, độ ẩm và hàm lượng dầu trong không khí.
Mặc dù các vấn đề về chất lượng cung c
