Cách hoạt động của thiết bị truyền động điện

Bộ truyền động van một phần tư quay bằng điện là các thiết bị cơ điện được sử dụng để điều khiển từ xa các van một phần tư, chẳng hạn như van bi và van bướm . So với các đối tác khí nén và thủy lực của chúng, bộ truyền động van điện cung cấp một phương pháp điều khiển van tiết kiệm năng lượng, sạch sẽ và yên tĩnh hơn. Chúng có thể được mua cùng với van dưới dạng một gói hoặc dưới dạng một bộ phận riêng biệt và được thêm vào van một phần tư vòng quay hiện có.

Thiết kế bộ truyền động van điện

Thiết bị truyền động điện cho van một phần tư là một loại thiết bị truyền động van cơ giới quay. Bộ truyền động quay điện chuyển đổi năng lượng điện thành lực quay, vì vậy bộ truyền động điện quay một phần tư chỉ có thể quay 90 độ. Động cơ điện tạo ra mô-men xoắn, mô-men xoắn này được truyền để xoay van thông qua một ổ đĩa đầu ra. Các tùy chọn điện áp động cơ là AC (dòng điện xoay chiều), DC (dòng điện một chiều) hoặc chúng có thể hoạt động trên một trong hai. Động cơ được đặt trong một vỏ chắc chắn, nhỏ gọn cũng chứa các thành phần khác của bộ truyền động như bánh răng, công tắc hành trình, hệ thống dây điện, v.v. Toàn bộ cụm được kết nối với van thông qua giao diện kết nối tương thích, chẳng hạn như tiêu chuẩn ISO 5211.

Mô-men xoắn của bộ điều khiển

Van một phần tư yêu cầu xoay 90° để mở hoặc đóng hoàn toàn. Để xoay van, cần có mô-men xoắn (tương đương với lực quay của lực tuyến tính). Bộ truyền động điện tạo ra mô-men xoắn này và truyền nó đến trục đầu ra của nó, sau đó trục này được nối với thân hoặc trục của van. Đến lượt nó, điều này làm quay quả cầu hoặc đĩa của van và mở hoặc đóng lỗ để cho phép dòng chảy qua hoặc chặn dòng chảy. Lượng mô-men xoắn được tạo ra bởi một bộ truyền động phụ thuộc vào công suất động cơ và bánh răng của nó. Công suất (mô-men xoắn) của động cơ là một thông số kỹ thuật quan trọng đối với bộ truyền động vì nó cần phải cao hơn mô-men xoắn yêu cầu của van để đảm bảo nó có thể đóng mở van. Thông thường, mô-men xoắn ngắt được chỉ định là mô-men xoắn cần thiết của van vì đây là mô-men xoắn cao nhất cần thiết để xoay van.

Khi một van điều khiển điện ở vị trí mở hoặc đóng, mô-men xoắn cần thiết để “thoát khỏi một trong hai vị trí này được gọi là mô-men xoắn ngắt. Nói cách khác, đây là lượng mô-men xoắn cần thiết để khiến van ban đầu di chuyển từ vị trí nghỉ. Nói chung, mô-men xoắn ngắt cao hơn mô-men xoắn chạy. Ví dụ, mô-men xoắn ngắt của van bi thông thường cao hơn khoảng 30% so với mô-men xoắn chạy của nó. Mô-men xoắn ngắt cao hơn do nó ở vị trí tĩnh, phương tiện có thể tích tụ trong khoang bi và/hoặc phương tiện có thể làm trầy xước đế van gây ra sự gia tăng ma sát, v.v. Một bộ truyền động van quay một phần tư phù hợp sẽ tạo ra một mô-men xoắn cao hơn mô-men xoắn của van.

Thời gian đáp ứng

Thời gian đáp ứng là thời gian cần thiết để bộ truyền động xoay van hoàn toàn 90 độ (nghĩa là mở hoặc đóng hoàn toàn van sau khi có lệnh). Giống như mô-men xoắn, tốc độ của bộ truyền động có liên quan đến bánh răng và sức mạnh của động cơ. Mô-men xoắn và tốc độ của bộ truyền động có liên quan trực tiếp vì mô-men xoắn tỷ lệ nghịch với tốc độ. Mối quan hệ này bị ảnh hưởng bởi sự sắp xếp bánh răng. Đối với công suất động cơ bộ truyền động nhất định, tỷ số truyền cao hơn sẽ tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn và thời gian đáp ứng chậm hơn so với tỷ số truyền thấp hơn. Do đó, nếu thời gian đáp ứng là một đặc điểm kỹ thuật quan trọng của ứng dụng thì nó cần được xem xét cùng với yêu cầu đặc điểm mô-men xoắn.

Phương pháp điều khiển

Bộ truyền động van điện thông thường có điều khiển 2 điểm (thường được gọi là bật/tắt) hoặc điều khiển 3 điểm, nhưng cả hai đều có 3 dây. Xem phần dây điện của chúng tôi để biết thêm thông tin.

Điện áp sử dụng

Thiết bị truyền động điện có thể được cấp nguồn DC hoặc AC. Chúng thường có các mức điện áp sau: 12, 24 và 48V đối với dòng điện một chiều và 24, 48, 120, 130, 240V đối với dòng điện xoay chiều.

 

Các bộ truyền động vòng một phần tư có giao diện kết nối kết nối chúng với một van. Điều này bao gồm một ổ đĩa đầu ra, một hình vuông trục hoặc thân để kết nối đầu van và một mặt bích để bắt vít bộ truyền động vào van. Thiết kế và kích thước của giao diện kết nối này có thể dành riêng cho thương hiệu hoặc được tiêu chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn như ISO 5211. Ví dụ về bộ truyền động quay một phần tư với giao diện kết nối dành riêng cho thương hiệu là bộ truyền động van bi sê-ri AW1 bằng bộ điều khiển chất lỏng JP. Các van này tương thích với các van BW2 và BW3 của bộ điều khiển chất lỏng JP . Dòng thiết bị truyền động vòng quay một phần tư AGmặt khác, có giao diện kết nối tiêu chuẩn ISO 5211 và tương thích với tất cả các van có mặt bích ISO 5211. Hình 2 bên dưới thể hiện loại mặt bích theo tiêu chuẩn ISO 5211. Bất kể thương hiệu nào, các van và bộ truyền động khác nhau có thể được hoán đổi cho nhau miễn là chúng tuân theo cùng một tiêu chuẩn ISO 5211. Theo tiêu chuẩn ISO 5211, có nhiều loại mặt bích khác nhau tùy theo mô-men xoắn mặt bích tối đa, kích thước và số lượng vít, bu lông hoặc đinh tán.

Tính năng thiết bị truyền động van điện

chỉ số vị trí

 

Các chỉ báo vị trí cho biết vị trí, mở hoặc đóng, của bộ truyền động tại một thời điểm nhất định. Có các chỉ báo trực quan, chẳng hạn như trong Hình 3, nhưng cũng có các hệ thống phản hồi vị trí bằng điện để gửi vị trí đó trở lại hệ thống của bạn (tức là bộ điều khiển). Các chỉ báo vị trí có hai tùy chọn chuyển đổi cơ bản; công tắc cơ và công tắc tiệm cận (không tiếp xúc). Công tắc giới hạn cơ học được kích hoạt bằng các cam bên trong trên trục truyền động đầu ra. Công tắc cơ cũng có thể là công tắc giới hạn. Công tắc lân cận được kích hoạt bởi các cảm biến phát hiện vị trí van. Các chỉ báo vị trí có thể chỉ hiển thị các vị trí bật và tắt cơ bản hoặc cũng có khả năng chỉ báo mở một phần hoặc đóng một phần.

ghi đè thủ công

Ghi đè thủ công là một tính năng an toàn có trong hầu hết các bộ truyền động. Nó thường là một tay quay cơ khí hoặc tay cầm. Bánh xe này cho phép bạn đóng hoặc mở van một cách cơ học trong trường hợp mất điện hoặc bất kỳ trường hợp khẩn cấp nào khác.

Công tắc giới hạn

Công tắc giới hạn là một thành phần cơ điện của bộ truyền động. Chúng bao gồm một cam của công tắc giới hạn đóng và một cam của công tắc giới hạn mở. Khi bộ truyền động di chuyển một van đến vị trí mở hoặc đóng, cam công tắc tương ứng sẽ di chuyển. Khi đạt đến vị trí kết thúc, cam công tắc tương ứng sẽ cắt điện. Do đó ngăn chặn chuyển động hơn nữa và cung cấp chỗ ngồi hạn chế. Hạn chế chỗ ngồi là việc giữ van ở vị trí cuối mong muốn. Trong một số bộ truyền động nhất định, các cam của công tắc giới hạn có thể điều chỉnh được. Điều này cho phép bạn đặt một vị trí, chẳng hạn như mở 75%, làm vị trí kết thúc. Cam công tắc giới hạn có thể được tích hợp vào các chỉ báo vị trí như một liên kết cơ khí giữa van và bộ truyền động.

chu kỳ nhiệm vụ

Chu kỳ nhiệm vụ chỉ định thời gian sử dụng của một bộ truyền động giữa các chu kỳ. Việc mở và đóng van tạo thành một chu kỳ. Chu kỳ làm việc là tỷ lệ giữa thời gian đúng giờ và thời gian không hoạt động, được biểu thị bằng phần trăm. Nó được tính bằng công thức dưới đây. Một ví dụ là nếu bộ truyền động mất 10 giây để mở, 20 giây để đóng, sau đó 30 giây để nghỉ sau khi mở và đóng, chu kỳ làm việc sẽ là (10 20 / 10 20 30) × 100 = 50% .

(thời gian mở thời gian đóng) / (thời gian mở thời gian đóng nghỉ) × 100 = chu kỳ làm việc

Fail-safe – an toàn

Fail-safe là một tính năng an toàn quan trọng trong một số bộ truyền động van tự động. Bộ phận an toàn dự phòng được thiết kế để đóng hoặc mở van bất cứ khi nào mất điện. Một hệ thống như vậy yêu cầu một dạng lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như cơ chế lò xo hoặc pin. Thông thường, cơ chế không an toàn sẽ đóng van. Trong cơ cấu lò xo, một lò xo chịu tải sẽ tự động đóng van khi mất điện. Đối với hệ thống ắc quy dự phòng, thường được gọi là ắc quy an toàn trở lại (BSR), ắc quy cung cấp năng lượng cho bộ truyền động để đóng nó. Tùy thuộc vào kích thước pin và bộ truyền động, thời gian sạc và tổng số vòng sẽ khác nhau. Để dự phòng thêm, một số bộ truyền động sẽ có cả hai phiên bản không an toàn được tích hợp vào thiết kế. Như đã đề cập, hầu hết các hoạt động không an toàn sẽ đóng van, nhưng một số ứng dụng nhất định yêu cầu van mở khi mất điện. Một ví dụ về ứng dụng như vậy là dòng nước lạnh đi vào bộ trao đổi nhiệt. Điều này là do nước lạnh sẽ được yêu cầu để làm mát chất lỏng ấm còn lại, để tránh quá nóng.

Hệ thống định vị kỹ thuật số

Một số bộ truyền động van điện có khả năng thực hiện điều khiển điều biến, thường được gọi là DPS (hệ thống định vị kỹ thuật số). Đây là khả năng định vị chính xác van tại bất kỳ điểm nào giữa mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn (tức là từ 0° đến 90°). Điều này là cần thiết cho các ứng dụng yêu cầu sự thay đổi của tốc độ dòng chảy. Thông thường, điều chế đạt được bằng cách sử dụng hệ thống vòng điều khiển và bảng mạch định vị (PCB) được đặt trong bộ truyền động. Để tìm hiểu thêm về điều chế, hãy đọc bài viết về van điều chế của chúng tôi .

Dây điện

Phần này tìm cách giải thích các khả năng nối dây khác nhau cho bộ truyền động van điện 2 và 3 điểm vì có sự khác biệt đáng kể giữa hai loại này.

• Bộ truyền động điều khiển 2 điểm (bật/tắt) : Ba dây dành cho , – và một dây điều khiển. Để xoay van, cần cấp điện cho dây điều khiển để mở và không cấp điện để đóng hoặc ngược lại. Nếu không có nguồn điện cho toàn bộ thiết bị, van vẫn ở vị trí mới nhất. Ví dụ, dòng AW1-R của JP Fluid Control  sử dụng sơ đồ nối dây đóng/mở này.
• Bộ truyền động điều khiển 3 điểm : Ba dây dành cho – và hai dây dành cho (dây điều khiển). Do đó, hai tín hiệu điều khiển có thể mở hoặc đóng van tùy thuộc vào tín hiệu nào được cấp nguồn. Điều khiển 3 điểm cũng cung cấp khả năng dừng trung gian (mở một phần). Không bao giờ được cấp nguồn cho hai dây điều khiển cùng một lúc, nếu không sẽ xảy ra hư hỏng cho bộ truyền động. Ví dụ: dòng  AW1 của JP Fluid Control sử dụng sơ đồ nối dây 3 điểm này.

Trước khi cài đặt, hãy xác minh rằng mã bộ truyền động khớp với sơ đồ kết nối. Việc lắp đặt không đúng cách có thể làm hỏng vĩnh viễn bộ truyền động hoặc dẫn đến các tình huống nguy hiểm. Các bộ truyền động có công tắc vị trí bên trong, dẫn đến chỉ tiêu thụ năng lượng trong quá trình mở hoặc đóng.

Bộ truyền động điện 2 điểm AW1 DC

Nối dây điều khiển (màu xanh) mở van trong 6s. Khi dây điều khiển tắt, van sẽ đóng sau 6 giây. Bộ truyền động chỉ tiêu thụ năng lượng trong quá trình đóng mở.

 

Thiết bị truyền động điện 3 điểm AW1 AC

Kết nối dây điều khiển màu xanh mở van trong 16s. Kết nối dây điều khiển màu nâu sẽ đóng van trong 16s. Nếu cả hai dây điều khiển bị ngắt kết nối, van sẽ vẫn ở vị trí hiện tại. Bằng cách này, vị trí của van có thể được điều chỉnh. Không bao giờ kết nối dây điều khiển màu xanh và màu nâu cùng một lúc, vì điều này sẽ làm hỏng bộ truyền động. Bộ truyền động chỉ tiêu thụ năng lượng trong quá trình mở và đóng.

 

Thiết bị truyền động điện 2 điểm AW1 AC

Nối dây điều khiển (đen) mở van trong 16s. Khi dây điều khiển tắt, van sẽ đóng sau 16 giây. Bộ truyền động chỉ tiêu thụ năng lượng trong quá trình mở và đóng.

 

Bộ truyền động điện 3 điểm AW1 DC

Bằng cách kết nối dây điều khiển màu nâu, van sẽ đóng trong 6 giây. Nối dây đen điều khiển đảm bảo van mở trong 6s. Nếu cả hai dây điều khiển được kết nối, van sẽ vẫn ở vị trí hiện tại. Bằng cách này, vị trí của van có thể được điều chỉnh. Không bao giờ kết nối dây điều khiển màu đen và màu nâu cùng một lúc! Điều này sẽ làm hỏng bộ truyền động. Bộ truyền động chỉ tiêu thụ năng lượng trong quá trình mở và đóng.

 

Tiêu chuẩn

Lớp bảo vệ IP (IEC 60529)

Bộ truyền động van điện có xếp hạng bảo vệ IP (bảo vệ chống xâm nhập). Xếp hạng IP chỉ định mức độ bảo vệ của bộ truyền động chống lại bụi, nước và các nguy cơ môi trường khác. Xếp hạng IP 54 của bộ truyền động van bi sê-ri AW có nghĩa là các bộ truyền động này được bảo vệ một phần khỏi bụi và có thể chống nước phun.

Loại nhiệm vụ (IEC 60034-1)

Đây là tiêu chuẩn quốc tế IEC (international electro-technical commissions) dành cho các thiết bị điện quay. Đối với bộ truyền động điện, tiêu chuẩn này chỉ định loại nhiệm vụ và chu kỳ làm việc của động cơ điện của chúng. Bộ truyền động được xếp hạng S2 30 phút có thể hoạt động liên tục trong thời gian ngắn trong 30 phút, sau đó động cơ sẽ được phép nghỉ ngơi. Nó có thể được khởi động lại sau khi nhiệt độ của nó đã trở lại nhiệt độ phòng.

ATEX

Chỉ thị ATEX chỉ định thiết bị nào có thể hoạt động an toàn trong môi trường không khí dễ cháy nổ. Chứng nhận ATEX cho bộ truyền động có nghĩa là bộ truyền động chống cháy nổ trong một môi trường cụ thể. Xem lưu đồ của chúng tôi để xác định xem bạn có cần bộ truyền động ATEX hay không hoặc nếu bạn cần hiểu thêm về nhãn ATEX của mình .

Chỉ thị điện áp thấp (LVD) 2014/35/EU

Chứng nhận LVD đảm bảo rằng các thiết bị điện áp thấp, chẳng hạn như bộ truyền động, cung cấp sự bảo vệ đầy đủ cho người sử dụng.

Tương thích điện từ (EMC) 2014/30/EU

Bộ truyền động được chứng nhận EMC không tạo ra cũng như không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ.

Vật chất

Các thành phần trên bộ truyền động được chứa trong một vỏ bọc nhỏ gọn. Các vật liệu nhà ở phổ biến nhất là nhựa và nhôm. Các ứng dụng đặc biệt có thể yêu cầu vật liệu nhà ở đặc biệt.

Ứng dụng thiết bị truyền động van điện

Bộ truyền động quay một phần tư điện được sử dụng để điều khiển từ xa van bi và van bướm. Chúng làm tăng đáng kể khả năng vận hành van một phần tư dễ dàng bằng cách cung cấp khả năng điều khiển từ xa, tự động. Chúng cũng cung cấp đủ mô-men xoắn cho các van yêu cầu mô-men xoắn cao hơn mức mà con người không thể tạo ra. Các bộ truyền động này được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp, tưới tiêu, cấp nước, định lượng chất lỏng, hệ thống sưởi ấm và vận chuyển hoặc chuyển giao chất lỏng.

Tiêu chí lựa chọn thiết bị truyền động van điện

• mô-men xoắn
• Quyền lực
• Khả năng tương thích lắp van
• Nhiệt độ
• Đánh giá IP
• yêu cầu ATEX
• không an toàn
• điều chế
• Loại nhiệm vụ và chu kỳ nhiệm vụ

Câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để dây và cài đặt thiết bị truyền động van điện?

Phương pháp lắp đặt và nối dây cho bộ truyền động điện khác nhau tùy theo kiểu máy. Tuy nhiên, bạn có thể tìm thấy hướng dẫn lắp đặt và đi dây chi tiết cho bộ truyền động sê-ri AW và AG tại đây.

Xem thêm bài viết khác: Ứng dụng van bi trong môi trường chân không