Bộ điều khiển tuyến tính là gì?


Trong nhiều hệ thống công nghiệp, ta cần đến khả năng điều chỉnh lưu lượng lưu chất đi qua van. Trong các hệ thống điều khiển khí nén như van bi khí nén hoặc van bướm khí nén thì việc điều tiết phải thông qua một thiết bị đi gắn ngoài. Thiết bị này được gọi là bộ điều khiển tuyến tính khí nén (Pneumatic positioner).

Ở bài viết trước, chúng tôi đã giới thiệu đến các bạn một thiết bị đó là limit switch box. Bài viết hôm nay chúng ta sẽ tiếp tục đi tìm hiểu một thiết bị quan trọng khác đó là bộ điều khiển khí nén tuyến tính.

Giới thiệu về bộ điều khiển tuyến tính – Pneumatic positioner là gì?

Bộ điều khiển tuyến tính hay Pneumatic positioner là thiết bi phụ kiện lắp đặt kèm bộ truyền động khí nén (Pneumatic actuator). Tác dụng của bộ điều khiển tuyến tính đó là điều tiết luồng khí nén trước khi vào bộ truyền động. Từ đó điều khiển được hành trình của pit tông trong bộ truyền động, điều này này điều khiển được góc mở của van cơ được vận hành bởi bộ truyền động. Bộ điều khiển tuyến tính kết hợp với bộ truyền động khí nén để tạo thành hệ van điều khiển khí nén tuyến tính. Các dòng van này sử dụng trong các ứng dụng cần điều tiết lưu lượng một cách chính xác.

Bộ điều tiết có chức năng xác đinh vị trí hiện tại của van và điều tiết lượng khí nén để chuyển van về vị trí mong muốn. Bộ điều tiết này nhận tín hiệu điều khiển 4~20 mhA hoặc tín hiệu analog 0~10V để điều khiển. Áp lực khí nén sẽ tương đương với áp lực khí nén của bộ truyền động là 3~8 bar.

Trong các hệ thống cần điều tiết lưu chất từ đó điều chỉnh được các thông số như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng thì bộ điều khiển tuyến tính là thiết bị không thể thiếu. Thiết bị được sử dụng nhiều trong các hệ thống của các nhà máy sản xuất, nhà máy chế biến, khai thác và cả trong các đường ống dẫn truyền chất. Nó giúp điều tiết lưu lượng chất với mức độ chính xác cao mà mọi phương pháp thủ công hay mắt thường không thể làm được.

bộ điều khiển khí nén

Thông số kỹ thuật của bộ điều khiển khí nén tuyến tính

  • Điện áp sử dụng: 24V, 220V
  • Tín hiệu vào (Input): 0 – 10V hoặc 4 – 20mA
  • Tín hiệu ra (Output): 0 – 10V hoặc 4 – 20mA (Option)
  • Trợ kháng: 250 ± 15 Ω
  • Áp lực khí nén: 1 ~ 8 kgf/cm2
  • Chân kết nối khí nén : NPT 1/4″
  • Chân kết nối đồng hồ áp: NPT 1/8″
  • Tiêu chuẩn kháng nước: IP67
  • Nhiệt độ môi trường: -20 ~ 80 Độ C
  • Độ tuyến tính: ± 1% F.S
  • Độ trễ: ± 1% F.S
  • Độ nhạy: ± 0,2% F.S
  • Tiêu thụ khí nén: 3LPM
  • Lưu lượng: 80LPM
  • Vật liệu: Thép không gỉ

Ứng dụng của bộ điều khiển khí nén tuyến tính

  • Cho phép điều tiết lưu lượng chất đi qua van với độ chính xác cao, theo định mức tùy chỉnh.
  • Đồng hồ đo áp suất có khả năng hiển thị giá trị áp suất đầu vào giúp người vận hành có thể dễ dàng tăng chỉnh dòng khí nén một cách chính xác nhất.
  • Khi cung cấp nguồn điện áp vào bảng mạch điện tử lúc này cảm biến nhiệt, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng sẽ được điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu sử dụng.
  • Giá trị lưu lượng qua van được hiển thị ngay trên màn hình của Positioner hoặc đưa ra tín hiệu xung thông qua PLC đến phòng điều hành, máy tính giúp chúng ta có thể nắm bắt được trạng thái của van.
  • Thiết bị có thể được điều khiển từ xa thông qua việc kết hợp, lắp đặt kèm theo các loại van điện từ khí nén. Giúp cho hệ thống vận hành tự động, theo dây truyền và có thể đồng bộ hóa.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển tuyến tính khí nén

Cấu tạo

Cấu tạo của bộ điều khiển tuyến tính khí nén khá phức tạp. Nó bao gồm nhiều linh kiện cơ học kết hợp với bảng mạch điện tử. Quý vị có thể tham khảo hình ảnh ở bên dưới để xem một số chi tiết chính của bộ điều khiển.

Nguyên lý hoạt động

Tín hiệu đầu vào từ thiết bị điều khiển được kết nối đến ống thổi. Khi tín hiệu đầu vào tăng, ống thổi mở rộng và di chuyển chùm tia. Chùm tia xoay quanh trục đầu vào di chuyển flapper gần hơn
đến vòi phun. Áp suất vòi tăng và thông qua các hành động tiếp sức khí nén làm tăng áp suất đầu ra đến bộ truyền động van.

Sự gia tăng áp suất đầu ra đến bộ truyền động gây ra bộ truyền động thân để di chuyển xuống dưới. Chuyển động thân cây sau đó được đưa trở lại chùm bằng một cam. Như cam xoay, các chùm tia xoay quanh trục phản hồi di chuyển cái nắp hơi ra khỏi vòi. Các áp suất vòi giảm và giảm áp suất đầu ra đến bộ truyền động. Chuyển động gốc tiếp tục ủng hộ cái gạt ra khỏi vòi cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng.

Khi áp suất đầu vào giảm, ống thổi co lại (được hỗ trợ bởi lò xo trong phạm vi) và chùm tia xoay các trục đầu vào để di chuyển cái nắp ra khỏi vòi. Áp suất vòi giảm và rơle khí nén cho phép giải phóng áp suất vỏ màng vào khí quyển làm cho thân thiết bị truyền động di chuyển lên. Thông qua cam, chuyển động của thân cây được đưa trở lại chùm tia để định vị lại cái nắp gần với vòi phun. Khi đạt được điều kiện cân bằng, chuyển động của thân cây dừng lại và cái nắp được định vị để ngăn chặn bất kỳ giảm thêm áp lực của màng ngăn

Trong bộ định vị van tác động ngược, nguyên tắc hoạt động cơ bản tương tự ở trên được áp dụng ngoại trừ đó là đầu vào tín hiệu tăng, áp suất vỏ màng giảm. Tín hiệu đầu vào giảm làm tăng áp suất đến vỏ màng của van điều khiển.

Các dòng van kết hợp với bộ điều khiển khí nén tuyến tính

Bộ điều khiển tuyến tính được sử dụng trong hầu hết các dòng van điều khiển khí nén thông dụng trên thị trường hiện nay như van bướm khí nén, van bi khí nén, van cầu khí nén.

Van bướm điều khiển khí nén tuyến tính

Van bướm điều khiển khí nén là loại van điều khiển mở đóng tự động bởi hệ thống khí nén. Van gồm thiết bị truyền động khí nén kết hợp với van bướm. Khi bộ khí nén chuyển động quay trục nhờ áp lực khí nén đồng thời làm trục van bướm quay theo một góc từ 0 đến 90 độ, tạo cơ chế đóng mở van.

Bộ điều khiển tuyến tính được gắn ở trên đỉnh của bộ truyền động khí nén để tạo thành bộ van bướm điều khiển khí nén tuyến tính. Van bướm sẽ được điều khiển phần cánh mở theo các góc từ 0~90º, từ đó lưu lượng đi qua cũng thay đổi từ 0~100%.

Van bi điều khiển khí nén tuyến tính

Van bi điều khiển khí nén là loại van bi sử dụng khí nén để điều khiển van đóng mở một các tự động. Loại van bi khí nén điều khiển van on/off và điều khiển tuyến tính tiết lưu dòng chảy. Van bi khí nén thuộc loại van điều khiển bằng khí nén. Nó là loại van bi ( có thể 2 mảnh, 3 mảnh, 2 cửa hoặc 3 cửa – vật liệu bằng inox 304, 316 hoặc nhựa ) được điều khiển bằng lực của khí nén thông qua 1 bộ tác động khí (pneumatic actuator).

Cũng tương tự như van bướm khí nén tuyến tính. Bộ điều khiển tuyến tính được gắn ở trên đỉnh của bộ truyền động khí nén tại thành bộ van bi điều khiển khí nén tuyến tính. Bi van được điều khiển góc xoay từ 0~90°. Khí đó khoét lỗ của van sẽ được mở rộng hoặc thu hẹp, từ đó điều tiết được lưu lượng của lưu chất thông qua van.

Van cầu điều khiển khí nén tuyến tính

Van cầu điều khiển khí nén là dòng van cầu kết hợp với bộ truyền động bằng khí nén. Van chuyên sử dụng trong các ứng dụng điều tiết cần độ chính xác cao. Đặc biệt là trong các lĩnh vực cần điều khiển và khống chế nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, v.v….

Van cầu là giải pháp tối ưu cho hầu hết các ngành công nghiệp, được ứng dụng nhờ độ kín cao, chịu được áp lực mạnh mẽ và nhiệt độ lớn. Van được cấu tạo từ đa dạng các vật liệu khác nhau, sử dụng được trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Bộ điều khiển khí nén lắp đặt ở van cầu là dạng chuyển động ngang khác với chuyển động xoay ở van bi hoặc van bướm. Bộ điều khiển được gắn bên cạnh của bộ truyền động, có một tay gạt kết nối với trục của bộ truyền động.


0986.117.127