So sánh van bi khí nén và van bi điện

Pneumatic ball valvesElectric ball valves

Van bi có thể được kết hợp với bộ truyền động khí nén (van bi khí nén) hoặc bộ truyền động điện (van bi điện) để tự động hóa và/hoặc để điều khiển từ xa. Tùy thuộc vào ứng dụng, việc tự động hóa bằng bộ truyền động khí nén so với bộ truyền động bằng điện có thể thuận lợi hơn hoặc ngược lại. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ so sánh hai tùy chọn. Hình 1 cho thấy một ví dụ về sự kết hợp van bi khí nén và điện.

Tổng quan về van bi

Một mặt cắt van bi thủ công hiển thị các thành phần van biHình 2: Mặt cắt van bi thủ công hiển thị các bộ phận của van bi

Van bi là van một phần tư vòng điều khiển dòng chảy của môi chất bằng cách có một quả bóng rỗng xoay, như thể hiện trong Hình 2. Hình này cho thấy các thành phần chính của van bi thủ công ở chế độ xem mặt cắt. Khi phần rỗng của quả bóng phù hợp với dòng chảy (đường ống hoặc vòi), van sẽ mở và chất lỏng có thể chảy qua. Van đóng lại khi phần rắn của quả bóng phù hợp với dòng chảy, điều này được thực hiện bằng cách xoay 90 độ (do đó có tên là van quay một phần tư) của quả bóng.

Cũng có thể định vị van giữa mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn, điều này cho phép bạn điều chỉnh dòng chảy chính xác hơn. Van bi điển hình có hai cổng, một cho đầu vào và một cho đầu ra. Tuy nhiên, ba cổng (L hoặc T) cũng có sẵn và tùy thuộc vào cách lắp ráp và lắp đặt van sẽ xác định cách xoay 90 độ của quả bóng hướng dòng phương tiện. Van bi bốn cổng là có thể nhưng hiếm.

Van bi có thân van, được gắn vào quả bóng và điều khiển chuyển động quay của nó. Trong Hình 2, thân van được kết nối với một tay cầm bằng tay để khởi động van. Tuy nhiên, thân van cũng có thể được kết nối với bộ truyền động quay bằng khí nén hoặc điện để quay thân van để mở và/hoặc đóng van bi tự động và/hoặc từ xa.

Tổng quan về thiết bị truyền động

Hình 3: Một van bi khí nén inoxHình 3: Một van bi khí nén inox

Thiết bị truyền động van là một thiết bị được sử dụng để điều khiển van từ xa. Nếu nó điều khiển van quay một phần tư, thì bộ truyền động được gọi là bộ truyền động quay một phần tư. Thay vì sử dụng cần gạt thủ công, bạn có thể gắn bộ truyền động trên van để tự động và/hoặc điều khiển van từ xa. Bộ truyền động sử dụng nguồn điện để tạo ra mô-men xoắn cần thiết để vận hành (xoay) van bi. Đối với hầu hết các bộ truyền động, nguồn năng lượng là khí nén, điện hoặc thủy lực (không được thảo luận trong bài viết này). Sự khác biệt về nguồn năng lượng này tạo nên các thiết kế khác nhau, mỗi thiết kế đều có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau đối với các ứng dụng nhất định (được thảo luận bên dưới). Ngoài thành phần tạo mô-men xoắn, bộ truyền động có thể có các tính năng khác như chỉ báo vị trí và ghi đè thủ công.

Bộ truyền động khí nén

Bộ truyền động khí nén điều khiển van bi bằng cách chuyển đổi năng lượng khí nén thành chuyển động cơ học. Một chuyển động cơ học quay được yêu cầu trong một van bi để xoay 90 độ. Van bi truyền động khí nén có thể là tác động đơn hoặc tác động kép. Bộ truyền động khí nén tác động đơn sử dụng một đầu vào khí nén duy nhất để xoay van và một lò xo để đưa van trở lại vị trí bình thường. Một bộ truyền động khí nén tác động kép có hai đầu vào khí nén để làm quay van và đưa van về vị trí ban đầu.

Nguyên lý hoạt động

Hình 4: Cơ cấu thanh răng và thanh răng. (A) Bánh răng, (B) Thanh răngHình 4: Cơ cấu thanh răng và thanh răng.

Cơ chế phổ biến nhất cho bộ truyền động khí nén cho van bi là cơ cấu thanh răng và bánh răng . Bộ phận này bao gồm thanh răng (bánh răng thẳng) và bánh răng (bánh răng tròn) (hình 4). Giá đỡ được gắn vào một pít-tông được đẩy bằng khí nén để đạt được chuyển động tuyến tính. Chuyển động tuyến tính này được chuyển thành chuyển động tròn nhờ bánh răng cưa. Bánh răng truyền động thân van bi để mở và đóng các vị trí.

Để điều khiển bộ truyền động khí nén cho van bi, khí nén được điều chỉnh bởi các van điện từ. Các tín hiệu điện từ bộ điều khiển cung cấp năng lượng cho van điện từ đến các vị trí mở hoặc đóng cho phép khí nén chảy qua cả hai bên pít-tông của bộ truyền động khí nén. Pít-tông đẩy thanh răng làm quay bánh răng nối với thân van bi.

Thiết bị truyền động điện

Electric ball valvesHình 5: Một van bi điện bằng đồng thau

Bộ truyền động điện chuyển đổi năng lượng điện thành lực quay bằng cách sử dụng động cơ điện để xoay van bi qua 90 độ. Chúng tiết kiệm năng lượng, sạch sẽ và là phương pháp điều khiển van yên tĩnh. Động cơ điện có thể được cấp nguồn bằng dòng điện xoay chiều (AC) hoặc dòng điện một chiều (DC). Nó 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.

Nguyên lý hoạt động

Động cơ điện tạo ra một mô-men xoắn, mô-men xoắn này được truyền bởi một trục nối với thân van. Điều này xoay van bi. Để đạt được mô-men xoắn cần thiết, một hệ thống các bánh răng được kết nối với trục của động cơ điện. Công suất mô-men xoắn là một thông số kỹ thuật quan trọng để lựa chọn một bộ truyền động. Nó phải cao hơn mô-men xoắn cần thiết (mô-men xoắn ngắt) để xoay van bi theo một tỷ lệ phần trăm nhất định thường được chỉ định bởi nhà sản xuất van bi. Mô-men xoắn ngắt là mô-men xoắn tối thiểu cần thiết để xoay van bi thường ở vị trí tĩnh đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn.

Tốc độ hoạt động (thời gian đáp ứng) của bộ truyền động điện tỷ lệ nghịch với mô-men xoắn của bộ truyền động. Hệ thống bánh răng xác định mối quan hệ giữa tốc độ và mô-men xoắn. Tỷ số truyền cao hơn sẽ tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn nhưng thời gian đáp ứng thấp hơn.

Bộ truyền động điện có thể được cấp nguồn từ dòng điện một chiều 12, 24 và 48V và dòng điện xoay chiều 24, 48, 120, 130 và 240V. Công tắc hành trình được lắp đặt để ngắt dòng điện đến động cơ khi đóng và mở hoàn toàn. Động cơ điện có thể được sử dụng để thực hiện điều khiển biến điệu. Điều này được sử dụng để định vị chính xác van tại bất kỳ điểm nào giữa vị trí mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn (tức là từ 0° đến 90°). Điều này rất hữu ích để điều chỉnh tốc độ dòng chảy qua van. Một bảng mạch định vị (PCB) được lắp đặt trong bộ truyền động điện để điều chỉnh động cơ điện. Để tìm hiểu thêm về điều chế, hãy đọc bài viết về van điều chế của chúng tôi .

Kết hợp một thiết bị truyền động và một van bi

Mặc dù bộ truyền động và van bi là các thành phần riêng biệt nhưng chúng thường được sử dụng cùng nhau. Do đó, sẽ thuận tiện hơn nếu lấy chúng dưới dạng gói để đảm bảo sự phù hợp. Kết hợp bộ truyền động với van bi sẽ cho bạn một van bi tự động có thể được điều khiển từ xa. Bộ truyền động và van bi có giao diện kết nối để kết nối chúng. Giao diện kết nối bao gồm một trục hoặc thân để nối bi van và một mặt bích để bắt vít bộ truyền động vào van. Giao diện này có thể dành riêng cho thương hiệu hoặc được tiêu chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn như ISO 5211. Bạn có thể gắn bộ truyền động dành riêng cho thương hiệu trên một van tương thích dành riêng cho thương hiệu. Mặt khác, các van bi và bộ truyền động khác nhau có thể được hoán đổi cho nhau miễn là chúng tuân theo cùng một tiêu chuẩn, chẳng hạn như tiêu chuẩn ISO 5211.

So sánh giữa van bi khí nén và điện

Sau đây là một số tính năng so sánh của van bi khí nén và điện:

1) Tốc độ quay

Tốc độ quay là tốc độ mà quả bóng của van bi được kích hoạt thực hiện một vòng quay hoàn chỉnh (90 độ). Thông thường đối với các đơn vị cùng kích thước, tốc độ quay của van bi điện thấp hơn so với van bi khí nén.

2) Tuổi thọ

Tuổi thọ của thiết bị là thời gian mà thiết bị có đầy đủ chức năng và hoạt động. Van bi khí nén có ít thành phần hơn và dễ bảo trì hơn; do đó chúng có tuổi thọ dài hơn so với các đối tác điện của chúng. Thiết bị truyền động điện có một số bộ phận cần bảo trì, như cuộn dây điện, trình điều khiển điện tử, thiết bị truyền động cơ học, v.v.

3) Độ chính xác

Độ chính xác, hoặc điều chế, dành cho các thiết bị dừng ở điểm mở một phần (tức là mở 20 độ) để điều chỉnh dòng chảy chính xác hơn. Cả bộ truyền động khí nén và điện đều hoạt động chính xác, nhưng van bi cơ giới có mức độ chính xác cao hơn. Van bi điện có khả năng đóng mở ở mức độ rất chính xác. Thiết bị truyền động khí nén thực hiện điều chế bằng cách kiểm soát áp suất không khí tại cổng đầu vào. Rò rỉ hoặc dao động áp suất có thể dễ dàng ảnh hưởng đến vị trí của van. Mặt khác, các bộ truyền động điện sử dụng các tín hiệu điều khiển điện chính xác để thực hiện điều khiển. Thông tin bổ sung có thể được tìm thấy trong bài viết van bướm và bóng điều biến điện của chúng tôi .

4) Tiêu thụ năng lượng

Tiêu thụ năng lượng là năng lượng cần thiết của bộ truyền động để xoay van. So sánh, mức tiêu thụ năng lượng của van bi vận hành bằng điện ít hơn so với van bi điều khiển bằng khí nén. Trong các thiết bị truyền động khí nén, toàn bộ hệ thống nén khí (máy nén, bộ lọc, chất bôi trơn, nguồn, v.v.) chiếm mức tiêu thụ năng lượng cao.

5) Không an toàn

Đây là một tính năng an toàn được thiết kế để tự động mở hoặc đóng van trong trường hợp mất điện. Việc trang bị cơ chế an toàn không an toàn trên van bi khí nén thường dễ dàng và rẻ hơn so với van bi được truyền động bằng động cơ. Bộ truyền động tác động bằng khí nén rất phổ biến và sử dụng lò xo để quay trở lại vị trí cơ bản và lý tưởng như một giải pháp không an toàn. Bộ truyền động điện với cơ chế an toàn có thể hoạt động bằng pin hoặc lò xo và thường đắt hơn giải pháp khí nén.

6) Chi phí

Giá thành của van bi khí nén thường thấp hơn so với van điện do thiết kế bộ truyền động ít phức tạp hơn. Tuy nhiên, điều này không tính đến chi phí của các thành phần của hệ thống khí nén, chẳng hạn như máy nén, chuẩn bị không khí, đường ống, v.v. Khi không có hệ thống khí nén nào gần van, thường thì cơ cấu truyền động bằng điện sẽ được ưu tiên hơn. Hoạt động của van khí nén về lâu dài sẽ tốn kém hơn do tiêu thụ năng lượng cao hơn và tổn thất năng lượng do tạo ra khí nén.

7) Phản hồi vị trí

Các chỉ báo vị trí cho biết vị trí của bộ truyền động tại bất kỳ thời điểm nào. Chúng thường được đặt trên đỉnh bộ truyền động để có khả năng hiển thị cao. Hầu hết các bộ truyền động khí nén có thể được trang bị một công tắc giới hạn ở phía trên để phản hồi điện. Nhiều bộ truyền động điện có công tắc giới hạn bên trong để phản hồi vị trí. Tuy nhiên, các bộ truyền động cơ bản hơn không có tính năng này.

8) Phạm vi kích thước/mô-men xoắn

Mô-men xoắn là lực quay mà van bi cần để quay. Thiết bị truyền động khí nén cung cấp mô-men xoắn trên mỗi đơn vị kích thước cao hơn nhiều so với thiết bị truyền động điện. Do đó, đối với các ứng dụng yêu cầu van lớn hoặc mô-men xoắn cao, điển hình là van bi khí nén là một lựa chọn tốt hơn.

9) Điều kiện nguy hiểm

Van bi điện phải được chứng nhận NEMA/ATEX trước khi nó có thể hoạt động trong điều kiện nguy hiểm. Tuy nhiên, bộ truyền động khí nén được phổ biến rộng rãi hơn với chứng nhận ATEX. Ngoài ra, chúng không tạo ra cũng như không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ. Không giống như các đối tác điện của chúng, bộ truyền động khí nén không nhạy cảm với môi trường ẩm ướt, chúng cũng không bị quá nóng.

Bảng so sánh van bi khí nén và điện

Bảng so sánh này dành cho van bi khí nén và van điện có cùng kích thước và mang tính chất so sánh chung. Sẽ có những ứng dụng đặc biệt và/hoặc một số thiết kế nhất định mà sự so sánh này không chính xác. Các thuộc tính cũng có thể được sử dụng làm tiêu chí lựa chọn.

Loại van bi khí nén van bi điện
tốc độ quay Điển hình là nhanh hơn. Thường chậm hơn.
Tuổi thọ Ít thành phần hơn và dễ bảo trì hơn, dẫn đến tuổi thọ cao hơn. Nhiều thành phần phức tạp, bị ảnh hưởng nhiều hơn do mài mòn, khiến việc bảo trì trở nên khó khăn hơn và điển hình là tuổi thọ giảm.
Độ chính xác Rò rỉ và dao động áp suất có thể gây ra các vấn đề về độ chính xác. Tín hiệu điện chính xác dẫn đến định vị van chính xác.
Tiêu thụ năng lượng Hệ thống nén khí tiêu tốn rất nhiều năng lượng để đưa không khí đến bộ truyền động. Chỉ cần sử dụng điện, có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với một hệ thống khí nén hoàn chỉnh.
Trị giá Chi phí ban đầu thấp hơn, nhưng chi phí vận hành cao hơn. Chi phí ban đầu cao hơn, nhưng chi phí vận hành thấp hơn.
không an toàn Dễ dàng hơn và rẻ hơn để có. Phức tạp hơn để có.
Phạm vi kích thước/mô-men xoắn Có tỷ lệ mô-men xoắn trên kích thước cao hơn. Có tỷ lệ mô-men xoắn trên kích thước thấp hơn.
Điều kiện nguy hiểm Phù hợp hơn với môi trường khắc nghiệt, các phiên bản có sẵn cho môi trường NEMA/ATEX. Yêu cầu chứng chỉ NEMA/ATEX cho môi trường nguy hiểm.
điều kiện hoạt động Có thể hoạt động trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao Có thể hoạt động trong điều kiện áp suất và nhiệt độ vừa phải
khả năng bảo trì Cơ chế đơn giản và dễ bảo trì Một cơ chế phức tạp đòi hỏi một chuyên gia kỹ thuật
nhiễu điện từ không có xáo trộn Có thể gặp nhiễu tín hiệu
Điều chế điều khiển Không thể được sử dụng để điều chế lưu lượng Với PCB, nó có thể được sử dụng để điều chế dòng chảy
Cân nặng Nhẹ Nặng hơn nhiều

Ví dụ ứng dụng cho van bi khí nén hoặc điện

  • Môi trường sản xuất : Trong môi trường sản xuất ẩm và thô thường có sẵn khí nén. Trong các cơ sở lắp đặt vận hành nhiều van bi và/hoặc van bướm lớn (ví dụ lớn hơn DN 50), bộ truyền động khí nén thường được chọn vì mô-men xoắn cao, độ bền và chi phí vật liệu thấp hơn.
  • Ứng dụng di động : Một rô-bốt di chuyển xung quanh có nhiều khả năng sử dụng năng lượng điện hơn khí nén, xét đến tính di động mà van bi điện sẽ cho phép.
  • Bộ trao đổi nhiệt : Nếu mất điện, hệ thống vẫn yêu cầu nước lạnh để làm mát lượng nước nóng còn lại để tránh quá nóng. Trong ứng dụng này, van bi khí nén tốt hơn.

Bạn đã biết sự khác nhau giữa van cổng và van bi chưa cùng tìm hiểu: So sánh van cổng và van bi

5/5 - (1 bình chọn)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Liên hệ ngay

Liên hệ
"