July 1, 2025
Tóm tắt: Là một thiết bị điều khiển tự động hóa công nghiệp quan trọng, van điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như ngành công nghiệp hóa học, dầu mỏ, điện, luyện kim v.v.Nó sử dụng không khí nén như là nguồn năng lượng, kết hợp với thiết bị định vị van điện và thiết bị điều khiển, để thực hiện kiểm soát chính xác các thông số quy trình như lưu lượng trung bình và áp suất trong đường ống.chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết cấu trúc, nguyên tắc hoạt động, đặc điểm ứng dụng, tình trạng lỗi, giải quyết lỗi và tầm quan trọng của nó trong sản xuất công nghiệp van điều khiển khí nén.
I. cấu trúc và thành phần của van điều khiển khí nén
Van điều khiển khí nén chủ yếu bao gồm các bộ phận sau:
1. máy điều khiển khí: đây là thành phần cốt lõi của van điều chỉnh khí, chịu trách nhiệm nhận tín hiệu từ hệ thống điều khiển (chẳng hạn như PLC) và chuyển đổi chúng thành hành động cơ học.Máy điều khiển khí nén thường bao gồm khẩu phần khí nénCác thành phần của dây chuyền, động cơ và thân van.
2. điều chỉnh thân van: bao gồm cuộn van, ghế van và thân van chính nó.họ kiểm soát dòng chảy và áp suất của môi trường thông qua sự thay đổi vị trí tương đối.
3. định vị van: được sử dụng để cải thiện độ chính xác của điều khiển van. Định vị theo tín hiệu phản hồi dịch chuyển thân van để đảm bảo độ chính xác và ổn định của hoạt động van.
4. phụ kiện: chẳng hạn như van giảm áp suất lọc, van điện tử, thiết bị điều khiển bằng tay, v.v., được sử dụng để hỗ trợ hoạt động bình thường của hệ thống.
II. nguyên tắc hoạt động của van điều khiển khí
Quá trình hoạt động của van điều khiển khí nén có thể được chia thành các bước sau:
Nhận và chuyển đổi tín hiệu: van điều khiển khí thông qua hệ thống điều khiển (chẳng hạn như PLC) để nhận tín hiệu điện hoặc tín hiệu tương tự,các tín hiệu này được chuyển đổi thành tín hiệu khí nén thông qua thiết bị định vị van điện hoặc chuyển đổiVí dụ, một tín hiệu dòng 4-20mA thông thường có thể được chuyển đổi thành tín hiệu khí nén 0,02-0,1MPa thông qua thiết bị định vị van.Chuyển đổi này cho phép động cơ điều khiển khí nén thực hiện các hành động tương ứng theo những thay đổi trong tín hiệu đầu vào.
2. Hoạt động của bộ điều khiển
Khi tín hiệu khí nén đi vào bộ điều khiển màng mỏng khí nén, không khí nén đẩy màng mở rộng, từ đó đẩy bộ điều khiển và thân van,làm cho cuộn được di dời và thay đổi mở vanCụ thể:
- Khi tín hiệu áp suất không khí tăng lên, thanh đẩy di chuyển lên, thúc đẩy ống van và cuộn lên, và van mở rộng;
- Khi tín hiệu áp suất không khí giảm, thanh đẩy di chuyển xuống, đẩy thân van và cuộn xuống, van đóng nhỏ.
3. Vai trò của vị trí van
The valve positioner adjusts the action of the pneumatic actuator in real time according to the displacement feedback signal of the valve stem to ensure that the opening of the valve is consistent with the input signalKhi tín hiệu phản hồi được cân bằng với tín hiệu đầu vào, van ngừng di chuyển, do đó đảm bảo độ chính xác và ổn định của quy định.
Máy định vị hoạt động tích cực: Khi tín hiệu đầu vào tăng, áp suất không khí ra khỏi đầu khẩu phần tăng, do đó, mở van tăng.
Máy định vị tác dụng ngược: khi tín hiệu đầu vào tăng, áp suất không khí đầu ra đến đầu khẩu phần giảm, do đó, cửa van giảm.
Việc lựa chọn vị trí nên phù hợp với các yêu cầu cụ thể của bộ điều khiển và van điều chỉnh để đảm bảo sự ổn định và đáng tin cậy của hệ thống.
4. Điều chỉnh lưu lượng và áp suất trung bình
Áp suất trước van được thay đổi thành áp suất sau van thông qua hiệu ứng throttling của cuộn van và ghế van.
- Điều chỉnh áp suất: P2 được đưa vào buồng màng trên thông qua đường ống dẫn và hoạt động trên đĩa trên cùng, lực kết quả được cân bằng với lực phản ứng của lò xo,xác định vị trí tương đối của cuộn và ghế, do đó kiểm soát áp suất sau van. khi P2 tăng, lực trên đĩa trên tăng, vượt qua lực của lò xo, đóng cuộn, giảm khu vực dòng chảy,làm tăng sức đề kháng dòng chảy, và P2 giảm cho đến khi nó đạt được giá trị đặt.
- Điều chỉnh dòng chảy: Bằng cách thay đổi vị trí tương đối của cuộn và ghế, khu vực dòng chảy của môi trường được điều chỉnh, do đó kiểm soát dòng chảy.van được mở; khi cần thiết để giảm dòng chảy, van được đóng.
5Phản hồi và quy định.
Trong toàn bộ quá trình điều chỉnh, van mở thay đổi, tay cầm phản hồi sẽ cung cấp cho vị trí một tín hiệu phản hồi thời gian thực.Các vị trí điều chỉnh theo tín hiệu phản hồi này để đảm bảo độ chính xác và ổn định của các hoạt động vanKhi tín hiệu phản hồi được cân bằng với tín hiệu đầu vào, van ngừng di chuyển và duy trì mức độ mở hiện tại.
6. Hình thức hoạt động của động cơ khí
Hành động tích cực: Khi áp suất không khí đầu vào của bộ điều khiển khí nén tăng lên, bộ điều khiển di chuyển xuống, được gọi là hành động tích cực.
Hành động ngược: Khi áp suất không khí đầu vào của bộ điều khiển khí nén tăng lên, thanh đẩy di chuyển lên, được gọi là hành động ngược.
7. Loading phía trước và ngược của cơ chế điều chỉnh
Van tải tích cực: Khi cuộn di chuyển xuống, diện tích cắt ngang của dòng chảy giữa cuộn và chỗ ngồi van giảm.
Van tải ngược: Khi cuộn di chuyển xuống, diện tích cắt ngang lưu thông tăng lên.
8. hình thức hoạt động động cơ điều khiển khí
Không khí để mở (Air to Open, A.O.): khi áp suất tín hiệu tăng, van dần mở; khi không có tín hiệu, van đóng.
Không khí để đóng, AC: Khi áp suất tín hiệu tăng lên, van dần đóng; khi không có tín hiệu, van mở hoàn toàn.
III. đặc điểm ứng dụng của van điều khiển khí nén.
Van điều khiển khí nén có những lợi thế quan trọng sau đây, làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động hóa công nghiệp:
1. Điều khiển đơn giản: hoạt động và bảo trì van điều khiển khí nén tương đối đơn giản, không cần các mạch điện tử phức tạp, giảm tỷ lệ thất bại và chi phí bảo trì.
2. phản ứng nhanh: do tốc độ phản ứng nhanh của sức mạnh khí nén,van điều khiển khí nén có thể được hoàn thành trong một khoảng thời gian ngắn từ khi nhận được hướng dẫn để thực hiện toàn bộ quy trình hành động, cải thiện tốc độ phản hồi của hệ thống.
3. An toàn nội tại: van điều khiển khí nén không dựa vào động cơ điện, để tránh nguy cơ phát tia điện, đặc biệt là cho các nơi dễ cháy và nổ.
4Khả năng thích nghi mạnh mẽ: van điều khiển khí nén có thể điều chỉnh khí, hơi nước, chất lỏng và các phương tiện khác, phù hợp với các điều kiện làm việc khác nhau.
5. Thời gian sử dụng dài: cấu trúc của van điều khiển khí nén được thiết kế hợp lý, lựa chọn vật liệu là tuyệt vời, với độ bền cao và độ tin cậy,và có thể hoạt động ổn định trong một thời gian dài.
6. tiết kiệm năng lượng và hiệu quả cao: thông qua kiểm soát chính xác dòng chảy và áp suất phương tiện, van điều khiển khí nén có thể tiết kiệm năng lượng hiệu quả và cải thiện hiệu quả sản xuất.
IV. cảnh ứng dụng điển hình
Van điều chỉnh khí nén được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dịp sau:
1. ngành công nghiệp hóa học: được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy và áp suất của vật liệu trong lò phản ứng hóa học, để đảm bảo sự ổn định và an toàn của các điều kiện phản ứng.
2. ngành công nghiệp dầu mỏ: được sử dụng trong giếng dầu, nhà máy lọc dầu và các nơi khác để điều chỉnh dòng chảy và áp suất trong đường ống dẫn dầu và khí đốt,để đảm bảo sự an toàn và ổn định của quá trình sản xuất.
3. ngành công nghiệp điện: được sử dụng trong hệ thống cung cấp nước nồi hơi và hệ thống điều chỉnh hơi của nhà máy điện nhiệt để đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hoạt động nồi hơi.
4. ngành công nghiệp luyện kim: được sử dụng trong lò cao, máy chuyển đổi và các thiết bị khác hệ thống nước làm mát, hệ thống điều chỉnh khí, vv, để đảm bảo sự an toàn và ổn định của quá trình sản xuất.
5Công nghiệp dược phẩm: Nó được sử dụng cho tất cả các loại vật liệu vận chuyển và điều chỉnh trong quá trình sản xuất dược phẩm,để đảm bảo độ chính xác và tiêu chuẩn vệ sinh của quy trình sản xuất.
V. tình trạng lỗi của van điều chỉnh
Theo hình thức hoạt động, van khí nén thường được chia thành mở khí và đóng khí.trong nguồn không khí cắt, van ở vị trí đóng là an toàn hơn hoặc vị trí mở là an toàn hơn.
Ventil loại không khí để mở (Không khí để mở) trong đầu âm thanh tăng áp suất không khí, van để mở hướng tăng hành động, khi áp suất không khí đầu vào đạt đến giới hạn trên,van ở trạng thái mở hoàn toànNgược lại, khi áp suất không khí giảm, van hoạt động theo hướng đóng, và khi không có không khí vào, van hoàn toàn đóng.van loại không khí mở đôi khi được gọi là không đóng (Không đóng), FC).
Không khí để đóng (không khí để đóng) van hoạt động theo hướng ngược lại với không khí để mở. áp suất không khí tăng, van để đóng hướng hành động; áp suất không khí giảm hoặc không có đầu vào,van để mở hướng hoặc trạng thái mở hoàn toànDo đó, nó đôi khi được gọi là lỗi để mở kiểu (Thất bại để mở, FO).
Các van điều khiển có thể gặp phải các lỗi khác nhau trong quá trình hoạt động, đặc biệt là trong trường hợp gián đoạn nguồn không khí hoặc tín hiệu điện.van điều khiển thường được thiết kế với các phương pháp xử lý lỗi khác nhau:
1. FC (Không thể đóng): van tự động đóng khi nguồn khí hoặc tín hiệu điện bị mất.như van điều khiển trên đường ống dẫn khí đốt nhiên liệu.
2. FO (Không mở được): van tự động mở khi nguồn khí hoặc tín hiệu điện bị mất.van thông gió khẩn cấp.
3. FL (Thất bại ở vị trí cuối cùng): Khi nguồn không khí hoặc tín hiệu điện bị mất, van vẫn ở vị trí hiện tại.Thích hợp cho các ứng dụng mà không yêu cầu phản ứng ngay lập tức với lỗi.
4. FLC (Thất bại ở vị trí cuối cùng với xu hướng đóng cửa): Khi nguồn không khí hoặc tín hiệu điện bị mất, van giữ vị trí nhưng có xu hướng đóng lại và cuối cùng đóng lại.Thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi phải đóng chậm trong trường hợp lỗi.
5. FLO (Không đạt đến vị trí cuối cùng với xu hướng mở, giữ vị trí ban đầu và có xu hướng mở): khi nguồn khí hoặc tín hiệu điện bị mất, van giữ vị trí nhưng có xu hướng mở,và cuối cùng mở- Thích hợp cho các kịch bản ứng dụng đòi hỏi mở chậm trong trường hợp bị hỏng.
6. AFL/EFC (Advanced Fail to Close)
- AFL/EFC-1: Mất không khí, van điện tử không tắt năng lượng, van giữ vị trí.
-AFL/EFC-2: Bất kể nguồn khí bị mất hay không, van điện tử bị tắt năng lượng, van ở vị trí đóng.
7. AFL/EFO (Advanced Fail to Open)
-AFL/EFO-1: Mất không khí, van điện tử không bị tắt năng lượng, van giữ vị trí.
-AFL/EFO-2: van ở vị trí mở bất kể nguồn không khí bị mất hay không.
VI.sự cố van khí và khắc phục sự cố
1, van khí không thể hoạt động
Hiện tượng lỗi: van khí không thể mở hoặc đóng.
Phân tích nguyên nhân
A, áp suất khí không đủ hoặc tắc nghẽn đường khí: công việc của van khí nén phụ thuộc vào áp suất khí ổn định. Nếu áp suất nguồn khí không đủ hoặc tắc nghẽn đường khí,sẽ dẫn đến van không thể hoạt động bình thường.
B, lỗi van điện: van điện là một phần quan trọng của hệ thống điều khiển van khí.nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của van khí.
C, lỗi thiết bị điều khiển: piston hoặc xi lanh bên trong thiết bị điều khiển bị kẹt hoặc hiện tượng rò rỉ bên trong, cũng sẽ dẫn đến van khí không thể hoạt động đúng cách.
D, tạp chất hoặc tắc nghẽn bên trong thân van: có thể có tạp chất hoặc tắc nghẽn trong thân van, ảnh hưởng đến đường dòng chảy, dẫn đến van không thể mở hoặc đóng bình thường.
Phương pháp loại bỏ
A. Kiểm tra xem áp suất nguồn khí và đường ống khí có bình thường không, nếu có bất kỳ vấn đề nào, sửa chữa kịp thời.làm sạch hoặc thay thế các bộ phận bị tắc trong mạch không khí.
B. Thay thế van điện hoặc làm sạch cuộn. thường xuyên kiểm tra tình trạng hoạt động của van điện, phát hiện kịp thời và điều trị lỗi.
C, Kiểm tra các động cơ, chẳng hạn như piston, xi lanh, v.v. để tìm thiệt hại hoặc rò rỉ bên trong, nếu bất kỳ bộ phận nào bị hư hỏng, thay thế chúng kịp thời.Thường xuyên bôi trơn các bộ phận chuyển động của thiết bị để giảm mài mòn.
D, Làm sạch bên trong thân van để đảm bảo rằng đường lưu lượng trơn tru.chú ý để duy trì sự sạch sẽ của môi trường để tránh tạp chất vào thân van.
2, van khí hoạt động chậm
Hiện tượng lỗi: tốc độ mở hoặc đóng van khí nén chậm.
Phân tích nguyên nhân
A. Ít áp suất của nguồn khí hoặc tắc nghẽn đường ống khí: Ít áp suất của nguồn khí hoặc tắc nghẽn đường ống khí sẽ dẫn đến hoạt động chậm của van khí.
B. Sự ma sát quá mức bên trong động cơ: Ma sát quá mức giữa piston và thành xi lanh bên trong động cơ, hoặc lão hóa các niêm phong, có thể dẫn đến hoạt động van khí chậm.
C. Chất tạp hoặc tắc nghẽn bên trong thân van: có thể có các tạp chất hoặc tắc nghẽn bên trong thân van, ảnh hưởng đến đường chảy trơn tru, dẫn đến hoạt động van khí chậm.
Phương pháp loại bỏ
A. Kiểm tra xem áp suất nguồn không khí và mạch không khí có bình thường hay không, nếu có bất kỳ vấn đề nào, sửa chữa kịp thời.làm sạch hoặc thay thế các bộ phận bị tắc trong mạch không khí.
B. Bôi trơn động cơ và thay thế các bộ phận bị mòn nặng.
C. Làm sạch bên trong thân van để đảm bảo rằng đường lưu lượng là trơn tru.chú ý đến việc duy trì sự sạch sẽ của môi trường để tránh các tạp chất vào thân van.
3, Lỗ van khí nén
Hiện tượng hỏng: van khí trong trạng thái đóng vẫn có rò rỉ môi trường.
Phân tích nguyên nhân
A, hư hỏng niêm phong hoặc lão hóa: niêm phong (như O-ring, gasket) hư hỏng hoặc lão hóa, có thể dẫn đến van khí nén trong trạng thái đóng vẫn còn rò rỉ phương tiện.
B, các kết nối cơ thể van lỏng hoặc kín kém: các kết nối cơ thể van lỏng hoặc kín kém cũng có thể dẫn đến van khí nén trong trạng thái đóng vẫn còn rò rỉ phương tiện.
C. rò rỉ bên trong động cơ: rò rỉ của xi lanh hoặc piston bên trong động cơ sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất niêm phong của van khí.
Phương pháp loại bỏ
A. Thay thế các con dấu bị hư hỏng hoặc già đi.
B. Tắt chặt các kết nối thân van để đảm bảo niêm phong tốt. Trong quá trình lắp đặt, tuân thủ các quy trình hoạt động nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu suất niêm phong của các kết nối.
C, Kiểm tra bên trong của động cơ, nếu có bất kỳ sửa chữa rò rỉ hoặc thay thế các bộ phận trong thời gian thường xuyên kiểm tra hiệu suất niêm phong của động cơ để tìm và giải quyết các vấn đề rò rỉ trong thời gian.
4, Không chính xác vị trí van khí
Hiện tượng lỗi: van khí không thể đạt đến vị trí chuyển đổi được đặt trước.
Phân tích nguyên nhân
A, lỗi định vị hoặc điều chỉnh không đúng: định vị là một phần quan trọng của hệ thống điều khiển van khí.van khí không đạt đến vị trí chuyển đổi được đặt trước.
B. Không đủ hoặc không điều chỉnh đúng nhịp của động cơ điều khiển khí:Động cơ điều khiển khí không đủ hoặc không được điều chỉnh đúng cũng có thể dẫn đến van khí không đạt được vị trí chuyển đổi đã đặt trước.
Phương pháp khắc phục sự cố
A. Kiểm tra xem thiết bị định vị có bị lỗi hay không được điều chỉnh đúng cách, và thay thế hoặc điều chỉnh lại nếu cần thiết.
B. Kiểm tra xem nhịp điệu của động cơ điều khiển khí không đủ hay không được điều chỉnh đúng cách, điều chỉnh hoặc thay thế các bộ phận nếu cần thiết.Kiểm tra thường xuyên nhịp điệu của bộ điều khiển khí để đảm bảo rằng nó đáp ứng các yêu cầu thiết kế.
5, Các lỗi khác
5.1 Bắt đầu hoạt động van nhảy
Hiện tượng thất bại: sự khởi đầu của hiện tượng nhảy hành động van.
Phân tích nguyên nhân: tải trọng có thể quá lớn, cần phải tăng các thông số kỹ thuật của bộ điều khiển.
Phương pháp loại bỏ: theo tải thực tế, chọn các thông số kỹ thuật thích hợp của động cơ để đảm bảo rằng nó có thể đáp ứng các yêu cầu tải.
5.2 Nhảy vào cuối hoạt động van
Hiện tượng thất bại: hiện tượng nhảy vào cuối hoạt động van.
Phân tích nguyên nhân: hành động có thể quá nhanh, năng lượng quán tính quá lớn, nhu cầu tăng van điều khiển tốc độ hoặc bộ đệm bên ngoài.
Phương pháp loại bỏ: trong hệ thống khí nén để tăng van điều khiển tốc độ hoặc thiết bị đệm bên ngoài, giảm tốc độ hoạt động, giảm tác động của năng lượng quán tính.
5.3 Không có tín hiệu trở lại tín hiệu
Hiện tượng lỗi: không có đầu ra tín hiệu trở lại tín hiệu.
Phân tích nguyên nhân: đường dây điện tín hiệu có thể bị mạch ngắn, ngắt kết nối, cần sửa chữa đường dây điện hoặc thay thế vi mạch.
Cách khắc phục: Kiểm tra dây điện tín hiệu, sửa chữa mạch ngắn hoặc mạch bị hỏng và thay đổi micro nếu cần thiết.
