Van điện từ điều khiển tỷ lệ

Van điều khiển tỷ lệ là một van được sử dụng để kiểm soát tốc độ dòng chảy của chất lỏng bằng cách thay đổi kích thước của dòng chảy thông qua một bộ hạn chế. Tốc độ dòng chảy được điều chỉnh sau đó sẽ điều chỉnh các tham số ảnh hưởng đến quá trình trong hệ thống, chủ yếu là mức, áp suất và nhiệt độ. Các thông số nhỏ khác bao gồm: trọng lượng, độ dày, độ ẩm, mật độ, độ Ph, màu sắc và độ nhớt.

Trong van điều khiển tự động, bộ hạn chế được điều khiển bởi tín hiệu từ bộ điều khiển gọi là bộ truyền động. Van điện từ điều khiển tỷ lệ sử dụng điện từ làm bộ truyền động để định vị van biến thiên.

Van điện từ tỷ lệ tiêu chuẩn 2 chiều vận hành trực tiếp hoạt động rất giống với van điện từ vận hành trực tiếp với điểm khác biệt là van điện từ hoạt động thông qua một loạt các vị trí van trong khi van điện từ sau chỉ cung cấp hai trạng thái chuyển đổi (tức là bật/tắt), Hình 1. Trong van điện từ tỷ lệ vận hành trực tiếp, pít tông là bộ hạn chế.

Nguyên tắc hoạt động

Về nguyên tắc, có thể điều khiển pít tông theo tỷ lệ với điện áp DC thay đổi, tuy nhiên, trong thực tế, ma sát tĩnh trên các điểm dẫn hướng của pít tông làm giảm độ nhạy của van, dẫn đến hiệu ứng trễ lớn hơn (hiện tượng trong đó giá trị của thuộc tính chậm hơn so với những thay đổi trong hiệu ứng gây ra nó). Để tránh ma sát tĩnh, tín hiệu đầu vào bình thường có thể được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp điều biến độ rộng xung (PWM) bằng cách sử dụng thiết bị điện tử điều khiển đặc biệt.

Điều chế độ rộng xung (PWM) là một kỹ thuật thường được sử dụng để cho phép kiểm soát nguồn điện cung cấp cho các thiết bị điện. Giá trị trung bình của điện áp (và dòng điện) cấp cho cuộn dây điện từ được điều khiển bằng cách bật và tắt công tắc nguồn với tốc độ nhanh (Hình 2). Kiểu điều khiển này đặt pít tông vào một dao động biên độ rất nhanh nhưng yếu. Dao động đặt pít tông ở trạng thái cân bằng để duy trì lực ma sát trượt không đổi của nó. Chuyển động dao động của pít tông không ảnh hưởng đến trạng thái dòng chảy của chất lỏng.

Thời gian bật công tắc so với thời gian tắt càng lâu thì tổng công suất cung cấp cho cuộn điện từ càng cao. Thuật ngữ chu kỳ nhiệm vụ mô tả tỷ lệ giữa thời gian đúng giờ, t1, với thời lượng chu kỳ, T. Chu kỳ nhiệm vụ thấp tương ứng với công suất thấp, vì nguồn điện bị tắt trong phần lớn thời gian. Chu kỳ hoạt động được thể hiện bằng phần trăm, 100% được bật hoàn toàn.

Trong van điều khiển điện từ thường đóng, với dòng điện bằng 0 được cung cấp cho cuộn dây, lò xo sẽ ​​đẩy pít tông xuống vị trí đóng hoàn toàn, do đó van luôn ở trạng thái đóng. Áp dụng dòng điện cho cuộn dây tạo ra một từ trường để di chuyển pít tông lên so với lò xo hồi vị. Ở chu kỳ làm việc 100%, năng lượng được cung cấp đầy đủ cho cuộn điện từ và van được duy trì ở trạng thái mở. Các chu kỳ nhiệm vụ nằm trong khoảng từ 0 đến 100 phần trăm sẽ thay đổi lưu lượng của van theo tỷ lệ. Ví dụ: một chu kỳ làm việc 50% được cung cấp cho cuộn điện từ sẽ di chuyển lò xo và pít tông đến 50% phạm vi hoạt động.

Tiêu chí lựa chọn

Trong các ứng dụng dòng chảy liên tục, việc lựa chọn kích thước van phù hợp quan trọng hơn nhiều so với van bật/tắt. Với cài đặt lỗ cao, van có thể đạt được tốc độ dòng chảy đầy đủ ở một độ mở rất nhỏ (hành trình). Hành trình còn lại sau đó là vô ích, làm giảm độ phân giải và chất lượng điều khiển chung của van. Mặt khác, với kích thước lỗ quá nhỏ, van sẽ không đạt được tốc độ dòng chảy đầy đủ. Chúng tôi khuyến nghị rằng áp suất giảm qua van nên ở khoảng 30% tổng áp suất giảm trong hệ thống.

Để hoạt động điều khiển đúng và chính xác, các van điều khiển điện từ phải được cấu hình và lựa chọn theo mục đích đặc biệt của chúng. Các thông số quan trọng nhất để chọn van điều khiển điện từ là giá trị kV (tính bằng m3/h) và phạm vi áp suất của ứng dụng. Lỗ của van càng thấp hoặc cuộn dây càng mạnh thì van có thể đóng áp suất càng cao. Giá trị kV cao nhất cần thiết được tính toán dựa trên các công thức định cỡ trong Hình 3.

Dựa trên giá trị kV được tính toán và phạm vi áp suất của ứng dụng đã lên kế hoạch, có thể xác định được loại van thích hợp tương ứng và lỗ thoát yêu cầu của nó. Xin lưu ý rằng kV của van lý tưởng phải lớn hơn kV của ứng dụng khoảng 10 %.

Các tiêu chí lựa chọn khác được xem xét là áp suất vận hành tối đa, phương tiện (chất lỏng), mức tiêu thụ điện năng, khả năng tương thích của vật liệu , thời gian đáp ứng , nhiệt độ phương tiện, điện áp vận hành và kết nối cổng, v.v. Để biết thêm thông tin về các tiêu chí lựa chọn này, vui lòng tham khảo bài viết này hoặc bảng dữ liệu của nhà sản xuất cho sản phẩm cụ thể.

Để xem tổng hợp các dòng sản phẩm van điện từ bạn có thể tham khảo tại đây: Van điện từ

Các ứng dụng tiêu biểu

Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của Van điều khiển điện từ tỷ lệ.

Kiểm soát đầu đốt/ngọn lửa: Hai loại khí phải được kiểm soát trong hệ thống kiểm soát đầu đốt; cả hai đều ở một tỷ lệ mong muốn với nhau. Tỷ lệ khí đốt so với khí oxy hóa, chẳng hạn như không khí hoặc oxy, được xác định bởi ngọn lửa cần thiết cho quy trình tương ứng.

Kiểm soát mức độ bằng điều áp (Kiểm soát áp suất dòng chảy): Kiểm soát áp suất khí quyển là một loại kiểm soát mức khả thi. Thông qua hai van điều khiển điện từ, bộ điều khiển PID cung cấp đủ không khí hoặc nitơ để luôn có cùng một áp suất ép lên chất lỏng thay đổi khi áp suất chất lỏng giảm thông qua việc loại bỏ một phần chất lỏng.

Hỗn hợp nước lạnh và ấm: Cảm biến nhiệt độ Pt100 đo nhiệt độ của nước hỗn hợp. Bộ điều khiển nhiệt độ đưa nhiệt độ này đến giá trị tham chiếu đã cho bằng cách điều khiển hai van điều khiển điện từ tương ứng.

Kiểm soát nhiệt độ: Van điều khiển điện từ có thể đặt nguồn cung cấp nước lạnh cho bộ trao đổi nhiệt theo nhiệt độ nước quy trình đo được. Nếu giá trị này cao hơn giá trị tham chiếu thì cần thêm nước lạnh. Nếu nó thấp hơn giá trị tham chiếu, thì cần làm mát ít hơn. Một mạch sưởi ấm hoạt động theo cách tương tự.

Kiểm soát dòng chảy: Một van điều khiển điện từ có thể được sử dụng trực tiếp như một van điều khiển, ví dụ như để kiểm soát dòng chảy trực tiếp.
Điều khiển thiết bị truyền động (Điều khiển áp suất tĩnh): Hai van điều khiển điện từ có thể điều khiển không khí cho truyền động khí nén (van piston, xi lanh, v.v.). Bộ điều khiển PID xác định van nào trong hai van phải mở. Các thiết bị điện tử điều khiển đặt truyền động thông qua các van điều khiển điện từ sao cho giá trị quá trình tương ứng với điểm đặt đã cho.

Đầu phun/Kiểm soát áp suất: Một van điều khiển điện từ có thể kiểm soát tốc độ dòng khí đẩy. Nhiều khí đẩy hơn tạo ra lực hút lớn hơn và khoảng chân không sâu hơn trong đường hút. Bộ điều khiển đặt van theo áp suất chân không.