Nhà/Tin tức/Van điều khiển là gì? Van điều khiển hoạt động như thế nào?
Van điều khiển là gì? Van điều khiển hoạt động như thế nào?
July 31, 2025
Van điều khiển hoạt động như thế nào?
Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, việc kiểm soát chính xác dòng chảy của chất lỏng (như khí, hơi nước, nước hoặc hỗn hợp hóa chất), áp suất, nhiệt độ và mức chất lỏng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả sản xuất, chất lượng sản phẩm, an toàn vận hành và bảo vệ môi trường. Là “phần tử điều khiển cuối cùng” trong hệ thống tự động hóa công nghiệp, van điều khiển đóng vai trò trung tâm trong chuỗi điều khiển phức tạp và chính xác này. Chúng không chỉ là các thiết bị bật/tắt đơn giản mà còn phản ứng với tín hiệu từ bộ điều khiển bằng cách thay đổi kích thước của đường dẫn dòng chảy, từ đó đạt được sự điều chỉnh trực tiếp và chính xác các biến số quy trình. Hiệu suất của van điều khiển tác động trực tiếp đến hiệu quả kinh tế, an toàn và tác động môi trường của các quy trình công nghiệp, khiến chúng trở thành một khoản đầu tư chiến lược thay vì chỉ là mua sắm thiết bị đơn giản.
Xiangjing, với tư cách là một trong những nhà cung cấp van điều khiển và bộ định vị van lớn nhất Trung Quốc, cam kết cung cấp các giải pháp van điều khiển chất lượng cao để giúp các ngành công nghiệp đạt được khả năng kiểm soát chất lỏng hiệu quả, an toàn và thông minh. Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cập trang web chính thức của chúng tôi: www.shgongboshi.com.
Các thành phần cơ bản của van điều khiển
Van điều khiển không phải là một thành phần đơn lẻ mà là một hệ thống tích hợp bao gồm nhiều thành phần chính xác hoạt động song song. Các thành phần cốt lõi của nó bao gồm thân van, bộ phận bên trong van, bộ truyền động và bộ định vị van, cùng với các phụ kiện khác nhau như bộ chuyển đổi, bộ điều chỉnh áp suất cấp khí, bộ vận hành thủ công, bộ giảm chấn hoặc công tắc giới hạn.
Thân van: Đường dẫn chất lỏng và thành phần chịu áp suất
Thân van là thành phần cấu trúc chính của van điều khiển và thiết kế của nó xác định đường dẫn dòng chảy của chất lỏng bên trong van. Nó đóng vai trò là một bình chịu áp lực với các cổng vào và ra, qua đó chất lỏng chảy qua các cổng và lỗ hoặc lỗ bên trong thân van. Các chức năng chính của thân van là chịu áp lực chất lỏng và cung cấp hỗ trợ và môi trường kín cho các bộ phận bên trong van. Ngoài ra, cấu trúc thân van gián tiếp ảnh hưởng đến đặc tính điều chỉnh dòng chảy, vì điện trở dòng chảy của chất lỏng và đặc tính giảm áp suất có liên quan chặt chẽ đến thiết kế của các đường dẫn bên trong thân van.
Bộ phận bên trong van: Các thành phần tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng, các thành phần cốt lõi để điều chỉnh dòng chảy
Bộ phận bên trong van là các bộ phận của van điều khiển tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng được kiểm soát và là các thành phần cốt lõi để đạt được khả năng điều chỉnh dòng chảy. Chúng thường bao gồm một đế van, đĩa van (hoặc nút van) và trục van. Bộ phận bên trong van kiểm soát chính xác lượng chất lỏng đi qua bằng cách thay đổi vị trí tương đối và khe hở của chúng với đế van. Ví dụ, khi đĩa van hoặc nút van được nâng lên hoặc xoay, diện tích kênh dòng chảy thay đổi tương ứng, từ đó điều chỉnh dòng chảy của chất lỏng. Hình dạng hình học và lựa chọn vật liệu của bộ phận bên trong van có tác động quyết định đến đặc tính dòng chảy, khả năng chống mài mòn, khả năng chống ăn mòn và hiệu suất bịt kín của chúng.
Bộ truyền động: Cung cấp lực truyền động cho hoạt động của van
Bộ truyền động là “cơ bắp” của van điều khiển, chịu trách nhiệm chuyển đổi các tín hiệu trừu tượng từ hệ thống điều khiển thành lực cơ học để dẫn động các bộ phận bên trong van chuyển động vật lý. Khi nhận được tín hiệu điều khiển, nó sẽ dẫn động van tương ứng để đạt được vị trí mở hoàn toàn, đóng hoàn toàn hoặc bất kỳ vị trí trung gian nào, từ đó thực hiện việc điều khiển tiết lưu chính xác dòng chảy của chất lỏng.
Bộ truyền động có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên nguồn năng lượng và chế độ chuyển động của chúng:
Phân loại theo chế độ chuyển động:
Bộ truyền động tuyến tính: Tạo ra chuyển động đẩy-kéo tuyến tính, phù hợp với các van yêu cầu trục van di chuyển lên và xuống, chẳng hạn như van cầu, van cổng và van màng.
Bộ truyền động quay: Tạo ra chuyển động quay, phù hợp với các van yêu cầu đĩa van hoặc bi xoay, chẳng hạn như van bi, van bướm và van nút.
Van điều khiển khí nén Fisher
Phân loại theo nguồn năng lượng:
Bộ truyền động khí nén:
Nguyên tắc hoạt động: Sử dụng khí nén hoặc khí làm nguồn năng lượng, áp dụng áp suất không khí lên màng hoặc pít-tông để tạo ra chuyển động tuyến tính hoặc quay. Áp suất không khí có thể tác động luân phiên lên cả hai mặt của pít-tông để đạt được chuyển động hai chiều (tác động kép) hoặc chỉ tác động lên một mặt với lò xo cung cấp lực hồi vị (tác động đơn). Chuyển động quay thường đạt được thông qua cơ chế bánh răng và bánh răng.
Ưu điểm:
Tốc độ phản hồi nhanh: Thông thường đạt 50–500 mm/s, nhanh hơn so với hệ thống thủy lực hoặc điện.
An toàn nội tại: Không phụ thuộc vào điện và không tạo ra tia lửa, khiến nó rất phù hợp với môi trường nguy hiểm dễ cháy và nổ.
Cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ, dễ lắp đặt và bảo trì: Thông thường chi phí thấp hơn.
Dễ dàng điều chỉnh lực đầu ra và tốc độ vận hành.
Độ tin cậy cao và tuổi thọ dài.
Có thể lưu trữ năng lượng, cho phép cung cấp khí tập trung và giải phóng năng lượng nhanh chóng để đạt được phản ứng tốc độ cao.
Khả năng thích ứng mạnh mẽ với tải trọng va đập và quá tải.
Có thể được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao.
Nhược điểm:
Lực đầu ra hạn chế: So với bộ truyền động thủy lực, lực đầu ra của chúng thường nhỏ hơn.
Độ chính xác tương đối thấp: Do tính nén được của không khí, tốc độ vận hành của xi-lanh dễ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi tải trọng và độ ổn định tốc độ thấp của nó kém hơn so với xi-lanh thủy lực.
Yêu cầu hệ thống cung cấp khí nén: Điều này bao gồm chi phí bổ sung cho máy nén và đường ống.
Sự cố máy nén có thể khiến tất cả các bộ truyền động khí nén bị trục trặc: Tuy nhiên, rủi ro này có thể được giảm thiểu bằng hệ thống máy nén dự phòng.
Chu kỳ nhanh có thể gây ra hiện tượng búa nước.
Hiệu suất dễ bị ảnh hưởng bởi nước và nhiệt độ khắc nghiệt.
Ứng dụng điển hình: Được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát quy trình, hóa chất, thực phẩm và đồ uống, xử lý nước thải, điện, khai thác mỏ và các ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân, nơi yêu cầu chuyển động nhanh và hiệu suất chống cháy nổ.
Bộ truyền động điện:
Nguyên tắc hoạt động: Được dẫn động bởi động cơ điện, chuyển động quay của động cơ được chuyển đổi thành chuyển động tuyến tính hoặc quay thông qua các cơ chế truyền động như vít, bánh răng hoặc dây đai để dẫn động van. Động cơ bước hoặc động cơ servo thường được sử dụng để đạt được khả năng điều khiển độ chính xác cao.
Ưu điểm:
Độ chính xác cao và định vị lặp lại: Cung cấp khả năng định vị van cực kỳ chính xác và lặp lại, khiến nó trở nên lý tưởng cho các tác vụ tự động.
Dễ dàng lập trình và tích hợp: Kết nối liền mạch với hệ thống điều khiển kỹ thuật số và có thể được lập trình để đạt được các mẫu chuyển động phức tạp.
Hiệu quả năng lượng cao: Thông thường tiêu thụ ít năng lượng hơn so với bộ truyền động thủy lực hoặc khí nén trong các ứng dụng tải tĩnh.
Yêu cầu bảo trì thấp: Do có ít bộ phận hơn và không liên quan đến hệ thống chất lỏng, yêu cầu bảo trì là cực kỳ thấp.
Hoạt động êm ái.
Không bị ảnh hưởng bởi sự dao động của điện áp và tần số cung cấp.
Tốc độ quay có thể điều chỉnh.
Nhược điểm:
Chi phí cao hơn: Thông thường đắt hơn bộ truyền động khí nén.
Tốc độ tương đối chậm: Đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu lực đẩy cao.
Phụ thuộc vào nguồn điện: Yêu cầu nguồn điện dự phòng hoặc cơ chế hồi vị bằng lò xo trong trường hợp mất điện để đảm bảo an toàn.
Không phù hợp với môi trường dễ nổ: Trừ khi được thiết kế đặc biệt để chống cháy nổ.
Thiết kế phức tạp, yêu cầu kiến thức chuyên môn để lắp đặt và bảo trì.
Ứng dụng điển hình: Được sử dụng rộng rãi trong phát điện, xử lý nước, dược phẩm, cánh tay robot, băng tải, dây chuyền lắp ráp tự động, máy móc nông nghiệp, hệ thống thông gió và chiếu sáng, cũng như thiết bị xử lý vật liệu và làm sạch, nơi yêu cầu kiểm soát chính xác và mức độ tích hợp tự động hóa cao.
Bộ truyền động thủy lực:
Nguyên tắc hoạt động: Sử dụng chất lỏng chịu áp lực (thường là dầu thủy lực) làm nguồn năng lượng để chuyển đổi áp suất chất lỏng thành chuyển động cơ học. Tính không nén được của dầu thủy lực đảm bảo định vị van ổn định và đáng tin cậy, với pít-tông thay vì màng thường được sử dụng để tạo ra lực đẩy mạnh mẽ.
Ưu điểm:
Lực/mô-men xoắn đầu ra cao: Có khả năng tạo ra lực cơ học đáng kể, phù hợp để vận hành các van lớn, hạng nặng hoặc áp suất cao, với lực đầu ra vượt xa so với bộ truyền động khí nén.
Định vị độ chính xác cao: Do tính không nén được của dầu thủy lực, nó cho phép định vị van ổn định và có độ chính xác cao.
Tốc độ phản hồi nhanh: Thích hợp cho việc tắt khẩn cấp (ESD) và các ứng dụng van yêu cầu hành động nhanh chóng.
Bền và chắc chắn, với yêu cầu bảo trì tương đối thấp và tuổi thọ dài.
Có thể thực hiện các cơ chế bảo vệ lỗi.
Nhược điểm:
Hệ thống phức tạp với chi phí cao hơn: Yêu cầu một hệ thống bơm thủy lực chuyên dụng, khiến việc lắp đặt và thiết kế hệ thống trở nên phức tạp hơn.
Nguy cơ rò rỉ chất lỏng: Cần bảo trì thường xuyên để ngăn chặn rò rỉ dầu thủy lực.
Không phù hợp với tất cả các môi trường: Một số thiết kế nhất định có thể có những hạn chế.
Ứng dụng điển hình: Chủ yếu được sử dụng trong đường ống dẫn dầu và khí đốt, nhà máy điện, ngành công nghiệp dầu khí và khí đốt tự nhiên, đập và nhà máy thủy điện—các ứng dụng công nghiệp nặng yêu cầu lực cao, mô-men xoắn cao và phản ứng nhanh.
Bộ truyền động điện-thủy lực: Các bộ truyền động này kết hợp những ưu điểm của động cơ điện và bộ nguồn thủy lực, mang lại lực đầu ra cao của hệ thống thủy lực đồng thời đạt được độ chính xác của điều khiển điện. Chúng đặc biệt phù hợp với các vị trí từ xa yêu cầu kiểm soát vị trí van chính xác.
Bảng sau so sánh các loại bộ truyền động khác nhau:
Loại
Nguồn năng lượng
Loại chuyển động
Ưu điểm
Nhược điểm
Ứng dụng điển hình
Khí nén
Khí nén/khí
Tuyến tính/Quay
Tốc độ vận hành nhanh, tiết kiệm chi phí, an toàn nội tại (không có điện, giảm thiểu tia lửa), có thể hoạt động trong trường hợp mất điện, thiết kế đơn giản
Lực/công suất hạn chế (không dùng cho tải nặng), tuổi thọ ngắn hơn so với thủy lực, dễ bị ảnh hưởng bởi nước/nhiệt độ khắc nghiệt, yêu cầu cung cấp và bảo trì khí nén
Kiểm soát quy trình, ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm & đồ uống, môi trường nguy hiểm
Thủy lực
Chất lỏng chịu áp lực (dầu/nước)
Tuyến tính/Quay
Đầu ra lực/mô-men xoắn cao, điều khiển độ chính xác cao, hiệu quả năng lượng cao, phù hợp với van hạng nặng/lớn, thời gian chu kỳ nhanh
Chi phí ban đầu cao hơn, lắp đặt và thiết kế hệ thống phức tạp hơn, yêu cầu hệ thống bơm thủy lực, dễ bị rò rỉ chất lỏng, nhu cầu bảo trì cao
Đường ống dẫn khí tự nhiên, nhà máy điện, ngành công nghiệp dầu khí, trạm thủy điện, máy móc công nghiệp
Điện
Điện (động cơ)
Tuyến tính/Quay
Kiểm soát chính xác, có thể lập trình, sạch (không phát thải/rò rỉ), hoạt động êm ái, dễ dàng tích hợp với hệ thống tự động hóa, mô-men xoắn cao, tốc độ ổn định, khả năng điều khiển từ xa
Dễ bị mất điện, thường nặng hơn, chi phí cao hơn (đặc biệt đối với các mẫu lớn), có thể phức tạp, không phù hợp với môi trường nguy hiểm/dễ nổ trừ khi được thiết kế đặc biệt
Phát điện, xử lý nước, ngành dược phẩm, các ứng dụng yêu cầu kiểm soát chính xác và tự động hóa, tích hợp IoT
Điện-Thủy lực
Điện + Chất lỏng thủy lực
Tuyến tính/Quay
Kết hợp lực cao của thủy lực với khả năng điều khiển chính xác của điện
Chi phí cao, phức tạp
Các vị trí từ xa yêu cầu điều khiển hạng nặng chính xác
Bộ định vị van: Đảm bảo định vị van chính xác
Bộ định vị van đóng vai trò là “bộ não” quan trọng cho phép van điều khiển đạt được độ chính xác, khả năng phản hồi và độ ổn định cao. Nó đóng một vai trò không thể thiếu trong các cụm van điều khiển, đặc biệt khi van yêu cầu điều khiển tiết lưu.
Bộ định vị van Emerson Fisher
Chức năng và tầm quan trọng của bộ định vị van
Chức năng cốt lõi của bộ định vị van là đảm bảo rằng vị trí thực tế của trục van hoặc trục van khớp chính xác với tín hiệu lệnh do hệ thống điều khiển phát ra. Bằng cách liên tục theo dõi vị trí thực tế của van và thực hiện các điều chỉnh, nó khắc phục hiệu quả những hạn chế cơ học vốn có trong van, chẳng hạn như ma sát từ bao bì trục van, độ trễ của bộ truyền động và các lực không cân bằng do chất lỏng tác dụng lên nút van.
Bộ định vị sử dụng cơ chế điều khiển phản hồi vòng kín bên trong để liên tục điều chỉnh áp suất tác dụng lên bộ truyền động, từ đó “chống lại mọi lực khác tác dụng lên trục van,” đảm bảo van “hoạt động đúng cách” và “tuân theo tín hiệu điều khiển.” Khả năng điều khiển chính xác này cải thiện đáng kể hiệu suất tổng thể của hệ thống điều khiển, bao gồm:
Độ chính xác điều khiển được cải thiện: Đảm bảo rằng tốc độ dòng chảy thực tế khớp chính xác với tín hiệu điều khiển là rất quan trọng đối với các quy trình nhạy cảm với cả những sai lệch nhỏ.
Thời gian phản hồi nhanh hơn: Bằng cách tải và xả nhanh chóng, thời gian cần thiết để quá trình phản hồi của van thay đổi được giảm bớt.
Tăng cường độ ổn định của quy trình: Bù đắp cho những thay đổi trong điều kiện quy trình (chẳng hạn như dao động áp suất và thay đổi tốc độ dòng chảy) duy trì khả năng kiểm soát nhất quán, điều này rất quan trọng đối với chất lượng sản phẩm và an toàn hệ thống.
Giảm lãng phí và cải thiện an toàn: Tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm thiểu rủi ro tai nạn thông qua kiểm soát chính xác.
Kéo dài tuổi thọ van và giảm chi phí bảo trì: Giảm thiểu hao mòn bằng cách bù đắp cho những thay đổi về hiệu suất của van theo thời gian, cho phép bảo trì dự đoán.
Khuếch đại tín hiệu: Bộ định vị có thể xử lý tốc độ dòng chảy cao hơn, do đó cũng hoạt động như một bộ tăng cường âm lượng, cung cấp tốc độ trục van nhanh hơn và độ trễ thời gian ngắn hơn.
Đạt được khả năng đóng chặt: Bằng cách bão hòa đầu ra đến mức tối thiểu ở tín hiệu 0%, nút van được ép chặt vào đế, đảm bảo khả năng đóng chặt không rò rỉ đáng tin cậy.
Rất quan trọng đối với bộ truyền động pít-tông tác động kép không có lò xo và bộ truyền động điện không có khả năng cảm biến vị trí vốn có.
Nguyên tắc hoạt động của bộ định vị van: điều khiển phản hồi vòng kín
Cốt lõi của hoạt động của bộ định vị van là hệ thống điều khiển phản hồi vòng kín của nó. Nó nhận tín hiệu đầu vào (điểm đặt) từ hệ thống điều khiển trong khi đo vị trí thực tế của trục van hoặc trục van (tín hiệu phản hồi) thông qua các phương tiện cơ học hoặc điện tử. Bộ điều khiển bên trong bộ định vị so sánh sự khác biệt giữa điểm đặt và vị trí thực tế, tính toán tín hiệu lỗi và điều chỉnh tín hiệu đầu ra (thường là áp suất khí nén) được gửi đến bộ truyền động dựa trên lỗi này, từ đó dẫn động van di chuyển về vị trí mong muốn cho đến khi lỗi được loại bỏ.
Nguyên tắc hoạt động chi tiết của bộ định vị khí nén: Bộ định vị khí nén thường hoạt động dựa trên nguyên tắc cân bằng lực. Khi tín hiệu khí cụ tăng lên, nó tác động lên màng tín hiệu, dẫn động trục van được kết nối với màng tín hiệu và tấm kết nối di chuyển sang phải. Điều này mở tấm khí cấp, cho phép áp suất khí cấp vào đầu ra được kết nối với màng bộ truyền động, trong khi tấm xả vẫn đóng. Sự gia tăng áp suất bên trong bộ truyền động đẩy trục van xuống, khiến đòn bẩy bộ định vị xoay theo chiều kim đồng hồ và nén lò xo phạm vi thông qua cam. Trục van tiếp tục di chuyển cho đến khi nó đạt đến vị trí do bộ điều khiển chỉ định, tại thời điểm đó, lực nén của lò xo phạm vi cân bằng với lực do màng tín hiệu tạo ra và cả bộ giảm chấn cấp và xả đều đóng lại, dừng chuyển động của van. Ngược lại, khi tín hiệu điều khiển giảm, lực do màng tín hiệu tác dụng giảm và lực của lò xo phạm vi đẩy trục van được kết nối với bộ giảm chấn sang trái, mở bộ giảm chấn xả, giảm áp suất bộ truyền động và khiến trục van di chuyển lên trên cho đến khi một sự cân bằng lực mới được thiết lập.
Nguyên tắc hoạt động của bộ định vị kỹ thuật số: Bộ định vị kỹ thuật số sử dụng bộ vi xử lý để thực hiện các thuật toán điều khiển vị trí, thay vì dầm cân bằng cơ học, cam và cụm giảm chấn. Bộ vi xử lý đọc tín hiệu điều khiển, xử lý nó thông qua các thuật toán kỹ thuật số và chuyển đổi nó thành tín hiệu dòng điện truyền động được gửi đến bộ chuyển đổi I/P. Bộ chuyển đổi I/P chuyển đổi tín hiệu dòng điện thành tín hiệu áp suất khí nén, sau đó được truyền đến bộ truyền động thông qua rơ le khuếch đại khí nén. Phản hồi về vị trí van (thường thông qua các cảm biến không tiếp xúc như cảm biến hiệu ứng Hall) được gửi trở lại bộ vi xử lý. Trục van tiếp tục di chuyển cho đến khi đạt đến vị trí chính xác, tại thời điểm đó, bộ vi xử lý ổn định tín hiệu truyền động đến bộ chuyển đổi I/P, đạt được sự cân bằng chính xác.
Phân loại và đặc điểm của bộ định vị van
Dựa trên nguyên tắc hoạt động và loại tín hiệu mà chúng nhận được, bộ định vị van có thể được phân loại thành các loại sau:
Bộ định vị khí nén:
Nguyên tắc hoạt động: Nhận tín hiệu khí nén (thường là 3-15 psi hoặc 6-30 psi) và cung cấp áp suất không khí tương ứng cho bộ truyền động khí nén để đảm bảo rằng vị trí trục van hoặc trục van tỷ lệ với tín hiệu đầu vào khí nén.
Ưu điểm:
Thiết kế và cấu trúc đơn giản: Dễ sản xuất và bảo trì.
Chi phí thấp hơn: Thông thường tiết kiệm hơn so với các loại khác.
Hoạt động đáng tin cậy: Được biết đến với hiệu suất đáng tin cậy của nó.
An toàn nội tại: Không cần điện, không tạo ra tia lửa, phù hợp với môi trường dễ nổ.
Có thể cung cấp lực đẩy cao để đóng van.
Nhược điểm:
Độ chính xác và độ phân giải hạn chế: Độ chính xác thấp hơn so với các loại tiên tiến hơn.
Ứng dụng điển hình: Thích hợp cho các ứng dụng đơn giản, mạnh mẽ, trong đó cả tín hiệu điều khiển và bộ truyền động van đều là khí nén, cũng như các môi trường không có điện hoặc có nguy cơ nổ, chẳng hạn như nhà máy hóa chất hoặc nhà máy lọc dầu.
Bộ định vị điện-khí nén:
Nguyên tắc hoạt động: Chuyển đổi tín hiệu điều khiển điện (thường là 4-20 mA hoặc 0-10 VDC) thành tín hiệu đầu ra khí nén, sau đó điều khiển bộ truyền động van. Vì nhiều bộ điều khiển quy trình sử dụng tín hiệu 4-20 mA DC để điều chỉnh van điều khiển, bộ định vị điện-khí nén (còn được gọi là bộ định vị I/P hoặc cảm biến) chịu trách nhiệm chuyển đổi tín hiệu dòng điện điện tử thành tín hiệu áp suất khí nén.
Ưu điểm:
Độ chính xác và độ phân giải cao hơn: Cung cấp độ chính xác cao hơn so với bộ định vị khí nén thuần túy.
Có khả năng xử lý tín hiệu điều khiển điện: Thích hợp cho các hệ thống sử dụng tín hiệu điện để điều khiển.
Tính linh hoạt: Kết hợp độ chính xác của điều khiển điện tử với độ bền và an toàn của hoạt động khí nén.
Cải thiện độ chính xác điều khiển và thời gian phản hồi.
Nhược điểm:
Thiết kế và cấu trúc phức tạp hơn: Phức tạp hơn bộ định vị khí nén.
Chi phí cao hơn: Đắt hơn bộ định vị khí nén.
Ứng dụng điển hình: Được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp có cả cơ sở hạ tầng điện và khí nén, cũng như các quy trình yêu cầu độ chính xác cao hơn và các chiến lược điều khiển phức tạp.
Bộ định vị kỹ thuật số:
Nguyên tắc hoạt động: Sử dụng công nghệ kỹ thuật số tiên tiến, các thiết bị này sử dụng bộ vi xử lý để định vị bộ truyền động van và theo dõi và ghi lại dữ liệu. Chúng nhận tín hiệu điện (chẳng hạn như 4-20 mA hoặc các giao thức truyền thông kỹ thuật số như HART, Foundation Fieldbus, Profibus, v.v.).
Ưu điểm:
Độ chính xác và độ phân giải cao: Cung cấp khả năng kiểm soát và độ chính xác đặc biệt.
Chức năng chẩn đoán nâng cao: Phát hiện các bất thường của van và các dấu hiệu xuống cấp, thực hiện tự chẩn đoán và hỗ trợ bảo trì dự đoán để giảm chi phí bảo trì.
Khả năng tự hiệu chuẩn và giám sát từ xa: Đơn giản hóa việc thiết lập và vận hành, cho phép người dùng điều chỉnh và cấu hình cài đặt mọi lúc, mọi nơi.
Tiêu thụ không khí thấp: Tiết kiệm năng lượng hơn so với bộ định vị tương tự.
Không có hao mòn cơ học và độ trễ tối thiểu: Đặc biệt khi sử dụng công nghệ phản hồi không tiếp xúc, nó loại bỏ các vấn đề như hao mòn cơ học, lỏng lẻo, ăn mòn và hư hỏng do rung động, cải thiện đáng kể độ tin cậy và tuổi thọ.
Cấu trúc đơn giản và đáng tin cậy với tuổi thọ hoạt động dài.
Tiết kiệm chi phí: Mặc dù chi phí ban đầu cao hơn, nhưng về lâu dài, nó có thể tiết kiệm đáng kể chi phí thông qua hoạt động tối ưu hóa và giảm thời gian ngừng hoạt động.
Nhược điểm:
Chi phí cao hơn: Thông thường đắt hơn bộ truyền động khí nén và điện.
Các vấn đề về hao mòn cơ học vẫn có thể tồn tại nếu không sử dụng công nghệ phản hồi không tiếp xúc.
Ứng dụng điển hình: Thích hợp cho các ứng dụng có độ chính xác cao, tự động hóa cao, phức tạp và quan trọng, yêu cầu thu thập dữ liệu và tích hợp IoT, chẳng hạn như dầu khí, lọc dầu, điện, hóa chất, bột giấy và giấy, khoa học đời sống, thực phẩm và đồ uống, và các ngành công nghiệp khai thác mỏ.
Bảng sau so sánh các loại bộ định vị van khác nhau:
Loại
Tín hiệu đầu vào
Nguyên tắc hoạt động
Độ chính xác/Độ phân giải
Độ phức tạp
Chi phí
Các tính năng/Ưu điểm chính
Nhược điểm
Khí nén
Khí nén (ví dụ: 3-15 psi, 0,2-1,0 bar)
Cân bằng lực (vòi phun-vòi phun)
Hạn chế
Đơn giản
Thấp
Đáng tin cậy, mạnh mẽ, an toàn nội tại (không có điện, giảm thiểu tia lửa), thích hợp cho môi trường nguy hiểm
Độ chính xác/độ phân giải hạn chế, ít linh hoạt hơn, yêu cầu cung cấp khí sạch
Điện-Khí nén
Điện (ví dụ: 4-20 mA, 0-10 VDC)
Chuyển đổi tín hiệu điện thành khí nén (bộ chuyển đổi I/P), sau đó cân bằng lực
Cao hơn khí nén
Phức tạp hơn
Cao hơn khí nén
Kết hợp độ chính xác của điều khiển điện tử với độ bền của khí nén, xử lý tín hiệu điện, thời gian phản hồi nhanh hơn, có thể hoạt động như một bộ tăng cường âm