Van bi điện và van bi khí nén – Cách chúng hoạt động


Trong các hệ thống tự động hóa, van bi thường được kết hợp với bộ truyền động khí nén hoặc bộ truyền động điện để tự động hóa và điều khiển từ xa. Tùy thuộc vào ứng dụng, nhu cầu sử dụng bộ truyền động khí nén so với thiết bị điện có thể có lợi thế hơn hoặc ngược lại. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ so sánh hai tùy chọn giữa van bi điệnvan bi khí nén.

Giới thiệu về van bi

Van bi là một dòng van xoay góc một phần tư để thực hiện quá trình đóng mở van (quarter-turn valve). Van sử dụng một quả bóng được đục lỗ xuyên qua. Kích thước của lỗ tương đương với kích thước của đường ống. Khi phần rỗng nằm trùng với đường ống, nó cho phép lưu chất được lưu thông qua, van mở. Khi bi van quay 1 góc 90 độ, phần lỗ rỗng nằm lệch ra khỏi đường ống. Lúc này nó chặn hoàn toàn dòng lưu chất đi qua, van đóng hoàn toàn.

Van bi có cấu tạo bao gồm thân van, trục van và bi van. Trục van sẽ kết nối với một tay gạt để điều khiển bi vay. Khi ta gạt tay cầm, trục van quay dẫn đến bi van quay theo. Tuy nhiên, thân van cũng có thể được kết nối với bộ truyền động bằng khí nén hoặc điện để mở hoặc đóng van bi tự động.

Giới thiệu về bộ truyền động

Thiết bị truyền động là một thiết bị sử dụng để điều khiển van từ xa, hoàn toàn tự động mà ko cần sự can thiệp của con người trực tiếp vào van. Bộ truyền động sử dụng trong van bi là dạng truyền động quay 1/4. Thay vì cần gạt thủ công, bạn có thể gắn bộ truyền động trên van để điều khiển từ xa. Thiết bị truyền động sử dụng nguồn năng lượng 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 trong nguồn năng lượng này, làm cho các thiết kế khác nhau, mỗi thiết kế đều có lợi thế và bất lợi khác nhau cho các ứng dụng nhất định (thảo luận dưới đây). 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 sử dụng áp lực khí nén tạo thành momen xoắn cần thiết để hoạt động van. Hầu hết các bộ truyền động khí nén dạng quay có một pít-tông và cơ cấu bánh răng truyền động để tạo ra mô-men xoắn. Một cổng đầu vào trên bộ truyền động đưa khí nén vào bộ truyền động. Khí nén di chuyển piston một cách tuyến tính, được gắn vào giá đỡ. Giá đỡ được kết nối với bánh răng thông qua các bánh răng, do đó, chuyển đổi chuyển động tuyến tính sang quay. Các bánh răng đồng thời chuyển chuyển động này đến thân van, như đã thảo luận sẽ biến bóng của van thành mở hoặc đóng.

bộ truyền động van bi khí nén

Bộ truyền động bằng điện

Bộ truyền động điện chuyển đổi năng lượng điện thành momen xoắn. Bộ truyền động điện có cấu tạo chính gồm 1 motor điện, bộ hộp số giảm tốc và công tắc hành trình cùng bảng mạch. Khi cung cấp nguồn điện vào bảng mạch rồi truyền đến motor khiên motor quay. Trục quay của motor sẽ truyền động đến bộ hộp số giảm tốc. Tác dụng của bộ hộp số này là giảm tốc độ quay và tăng momen xoắn lên nhiều lần. Momen này sẽ truyền đến trục của van bi giúp van hoạt động.

Bộ truyền động van bi điện

Sự kết hợp giữa bộ truyền động và van bi

Kết hợp van bi và bộ truyền động điện hoặc khí nén ta được bộ van bi điện và van bi khí nén. Sự kết hợp này tạo thành một dòng van điều khiển từ xa và hoàn toàn tự động. Thiết bị truyền động và van bi có giao diện để kết nối lại với nhau. Giao diện kết nối bao gồm một trục, hoặc thân, để kết nối bóng van và mặt bích để bắt vít bộ truyền động với van. Giao diện này có thể là đặc trưng của thương hiệu hoặc được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn, chẳng hạn như ISO 5211. Bạn có thể gắn bộ truyền động dành riêng cho thương hiệu trên một van bi của thương hiệu khác. Mặt khác, các van bi và bộ truyền động khác nhau có thể được thay thế miễn là chúng tuân theo cùng một tiêu chuẩn, như tiêu chuẩn ISO 5211.

van bi điện và van bi khí nén

So sánh giữa van bi điện và van bi khí nén

Thời gian đóng mở

Thời gian để bi van quay một góc 90 độ gọi là thời gian đóng mở. Với cùng một kích cỡ van tương ứng thì van bi điện có tốc độ đóng mở chậm hơn nhiều so với van bi khí nén. Do van bi điện phải chuyển đổi tốc độ quay của motor thành momen xoắn. Van bi khí nén thì chuyển đổi trực tiếp áp lực khí nén thành momen xoắn.

Tuổi thọ

Van bi khí nén nói chung hay bộ truyền động khí nén nói riêng thường có tuổi thọ lâu dài hơn so với van bi điện. Do bộ truyền động khí nén có cấu tạo đơn giản hơn rất nhiều và dễ bảo trì, do đó nó có tuổi thọ lâu dài hơn. Thiết bị truyền động điện có một số bộ phận cần bảo trì, như cuộn dây điện, trình điều khiển điện tử, bộ truyền động cơ học, v.v.

Độ chính xác

Độ chính xác dùng cho các van điều khiển tuyến tính. Tức là khi chúng ta cần mở van đến một góc bất kỳ (0° đến 90°), từ đó điều chỉnh được tỉ lệ lượng lưu chất đi qua van. Cả hai bộ truyền động khí nén và điện đều hoạt động chính xác, nhưng van bi điện có mức độ chính xác cao hơn rất nhiều. 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. Thiết bị truyền động điện, mặt khác, sử dụng tín hiệu điều khiển điện chính xác để thực hiện điều khiển.

Mức tiêu thụ năng lượng

Là mức năng lượng cần thiết để duy trì hoạt động của van. Mức tiêu thụ năng lượng của van bi vận hành bằng điện ít hơn van bi được kích hoạt bằng khí nén. Trong các bộ truyền động khí nén, toàn bộ hệ thống nén khí (máy nén, bộ lọc, dầu bôi trơn, điện, v.v.) chiếm mức tiêu thụ năng lượng cao.

Fail – Safe

Đây là tính năng an toàn được thiết kế để đóng van khi mất năng lượng. Cơ chế này được thiết kế trên van bi khí nén dễ dàng hơn và giá thành cũng rẻ hơn so với dòng van bi điện. Các dòng bộ truyền động khí nén sử dụng lò xo để trả về vị trí ban đầu khi mất nguồn khí. Đối với dòng động cơ điện thì hoạt động bằng pin hoặc lò xo và có giá thành cao hơn rất nhiều.

Chi phí tổng thể

Giá thành của van bi khí nén thường rẻ hơn rất nhiều so với van bi điện cùng kích cỡ. Tuy nhiên, điều này không tính đến chi phí của các thành phần của hệ thống khí nén, chẳng hạn như máy nén khí, chuẩn bị không khí, đường ống, vv Khi không có hệ thống khí nén gần van, thông thường nên sử dụng dạng van điện. Hoạt động của van khí nén đắt hơn trong thời gian dài do tiêu thụ năng lượng cao hơn và tổn thất năng lượng là kết quả của việc tạo ra khí nén.

Kích thước / momen xoắn

Mô-men xoắn là lực quay để có thể hoạt động van bị. Bộ truyền động khí nén cung cấp mô-men xoắn trên mỗi đơn vị kích thước cao hơn nhiều so với bộ truyền động điện. Do đó, đối với các ứng dụng cần van lớn hoặc mô-men xoắn cao, thông thường van bi khí nén là lựa chọn tốt hơn.


0986.117.127