Bộ truyền động điện và khí nénĐối với van đường ống: Có vẻ như hai loại bộ truyền động này khá khác nhau, và việc lựa chọn cần phải dựa trên nguồn điện có sẵn tại vị trí lắp đặt. Nhưng trên thực tế, quan điểm này là phiến diện. Bên cạnh những khác biệt chính và rõ ràng, chúng còn có một số đặc điểm độc đáo ít rõ ràng hơn.

Bộ truyền động điện và khí nén là hai cơ cấu truyền động được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống tự động hóa. Thông thường, quyết định lựa chọn bộ truyền động được đưa ra ở giai đoạn thiết kế cơ bản và sẽ được sử dụng cho đến hết vòng đời sau khi lắp đặt.

Khi lựa chọn loại nguồn điện cho bộ truyền động, người ta thường không xem xét các thông số của môi chất trong đường ống, mà chỉ chú ý đến tài liệu tham khảo nội bộ của nhà thiết kế, tình hình cung cấp điện, hoặc liệu địa điểm đó có thể cung cấp một lượng lớn khí nén hay không.

Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, người ta thường thấy một số van cần được trang bị bộ truyền động, hoặc các thông số của môi chất trong một số van sẽ thay đổi. Câu hỏi đặt ra là: Nên giữ nguyên bộ truyền động ban đầu hay thay thế bằng bộ truyền động khác để cải thiện hiệu suất?

Tuổi thọ sử dụng lâu hơn

Bài viết này sẽ giới thiệu và so sánh các đặc điểm hiệu suất chính của bộ truyền động điện và bộ truyền động khí nén.

Trong điều kiện bình thường, nhà sản xuất sẽ bảo hành 10.000 chu kỳ hoạt động cho bộ truyền động điện và 100.000 chu kỳ hoạt động cho bộ truyền động khí nén. Rõ ràng, xét về số chu kỳ hoạt động, bộ truyền động khí nén có tuổi thọ cao hơn do cấu trúc đơn giản hơn. Ngoài ra, bề mặt tiếp xúc ma sát của bộ truyền động khí nén được làm bằng chất đàn hồi hoặc polyme, và các vòng đệm O-ring và các bộ phận dẫn hướng bằng nhựa bị mòn rất dễ thay thế.

Đối với bộ truyền động điện, thường có một hộp giảm tốc từ động cơ đến trục đầu ra. Có nhiều bánh răng ăn khớp với nhau, và chúng sẽ bị mòn trong quá trình hoạt động. Điều đáng chú ý nữa là không cần thay mỡ bôi trơn trong suốt vòng đời của bộ truyền động khí nén.

Mô-men xoắn

Một trong những thông số hiệu suất quan trọng nhất của bộ truyền động van đường ống là mô-men xoắn. ​​Mô-men xoắn của bộ truyền động điện phụ thuộc vào thiết kế (thành phần không đổi) và điện áp đặt vào stato. Mô-men xoắn của bộ truyền động khí nén phụ thuộc vào thiết kế (thành phần không đổi) và áp suất của nguồn khí cung cấp cho bộ truyền động khí nén.

Nhìn chung, mô-men xoắn của bộ truyền động cần phải lớn hơn mô-men xoắn tối đa của van, hoặc lớn hơn mô-men xoắn cần thiết để di chuyển bộ phận đóng ngắt. Trong thực tế sử dụng, mô-men xoắn thực tế của van có thể lớn hơn mô-men xoắn tối đa được ghi trên nhãn hiệu của nhà sản xuất, và cũng lớn hơn mô-men xoắn tối đa của bộ truyền động. Đây chắc chắn là một trường hợp khẩn cấp.

Nếu bạn tiếp tục vận hành bộ truyền động, nó có thể gây hư hỏng cho bộ truyền động và van. Nếu mô-men xoắn của van tăng lên, động cơ sẽ dần dần tăng mô-men xoắn cho đến khi đạt đến giá trị kéo ra (giá trị giới hạn). Điều này có nghĩa là cấu trúc cơ khí bị buộc phải tạo ra và chịu được mô-men xoắn quá mức vượt quá phạm vi thiết kế.

Bảo vệ quá mô-men xoắn

Để ngăn ngừa hư hỏng thiết bị trong các điều kiện nêu trên, bộ truyền động điện có thể được trang bị một số thiết bị đặc biệt. Phổ biến nhất là công tắc mô-men xoắn, có thể là cơ khí (nguyên lý hoạt động phổ biến là bánh răng trục vít di chuyển tuyến tính theo trục khi quá mô-men xoắn); hoặc cũng có thể là điện tử (nguyên lý phổ biến là đo dòng điện stato, hoặc hiệu ứng Hall). Khi mô-men xoắn vượt quá giá trị tối đa được thiết kế, công tắc mô-men xoắn có thể ngắt điện áp của stato và dừng động cơ truyền động. Đối với bộ truyền động khí nén, không cần bảo vệ quá mô-men xoắn. ​​Nếu mô-men xoắn tác dụng lên van vượt quá giới hạn quy định, các đặc tính vật lý của khí nén sẽ khiến bộ truyền động khí nén ngừng hoạt động. Không giống như bộ truyền động điện, mô-men xoắn đầu ra của bộ truyền động khí nén sẽ không vượt quá giới hạn thiết kế. Có thể coi rằng nếu van đường ống được trang bị bộ truyền động khí nén, nguy cơ hư hỏng thiết bị do mô-men xoắn vượt quá giá trị quy định sẽ được loại bỏ.

Thiết kế chống cháy nổ

Nếu trong môi trường sử dụng có chứa hàng hóa nguy hiểm, thiết bị điện có thể gây ra cháy nổ. Về mức độ bảo vệ và phương pháp bảo vệ trong môi trường nguy hiểm, bài viết này không đề cập đến do hạn chế về không gian.

Tuy nhiên, vẫn cần phải nhấn mạnh rằng thiết bị chống cháy nổ phải được sử dụng trong môi trường có các vật liệu nguy hiểm.

So với các bộ truyền động điện tiêu chuẩn công nghiệp thông thường, bộ truyền động điện chống cháy nổ cho van đường ống đắt hơn và phức tạp hơn về thiết kế. Ngay cả khi bộ truyền động khí nén được sử dụng trong môi trường nguy hiểm, cũng không có nguy cơ cháy nổ. Đối với bộ truyền động khí nén, thiết kế đặc biệt cho môi trường nguy hiểm cũng chỉ giới hạn ở các bộ định vị, van điện từ và công tắc giới hạn (Hình 1-3). Tương ứng, nếu sử dụng bộ truyền động khí nén có phụ kiện chống cháy nổ để vận hành van đường ống, chi phí sẽ thấp hơn đáng kể so với bộ truyền động điện chống cháy nổ có cùng chức năng.

Định vị

Các bộ truyền động khí nén có một trong những nhược điểm đáng kể nhất. Khi bộ truyền động đạt đến giữa hành trình, việc định vị trở nên phức tạp hơn, điều này có nghĩa là việc định vị trục van điều khiển trở nên khó khăn hơn.

Do đặc tính vật lý của không khí, độ chính xác định vị của bộ truyền động khí nén thấp hơn nhiều lần so với bộ truyền động điện. Nếu bộ truyền động điện sử dụng động cơ bước, độ chính xác định vị của nó cao hơn nhiều bậc so với bộ truyền động khí nén được trang bị bộ định vị. Loại thứ hai chỉ có thể được sử dụng cho các hệ thống không yêu cầu độ chính xác định vị hoặc độ chính xác điều khiển cao. Bộ truyền động khí nén được sử dụng trong van đường ống có đặc điểm riêng về thiết kế cấu trúc: tất cả các thành phần của hệ thống điều khiển được lắp đặt trên bề mặt ngoài của bộ truyền động, hoặc bên ngoài cấu trúc chính. Nếu cần chuyển đổi chế độ hoạt động từ tắt sang điều khiển, cần phải thay thế van điện từ bằng bộ định vị. Vì hai thành phần này được lắp đặt bên ngoài bộ truyền động khí nén và thiết kế bề mặt tiếp xúc giống nhau, nên việc tháo bộ phân phối và lắp đặt bộ định vị sẽ thuận tiện hơn. Nói cách khác, cùng một bộ truyền động khí nén có thể được sử dụng cho cả việc tắt và điều khiển bằng cách thay thế các phụ kiện tương ứng (Hình 1-2).