Actuator là gì? | Ecozen NPP các loại thiết bị truyền động

Actuator là gì?

Actuator hay còn gọi là thiết bị truyền động, bộ truyền động là một loại động cơ được dùng để điều khiển một cơ cấu hoặc một hệ thống. Nó được vận hành bởi nguồn năng lượng như: điện hay khí nén và biến nguồn năng lượng ấy thành động năng. Actuator là cơ cấu mà một hệ thống điều khiển tác động theo môi trường.

Vậy trong các hệ thống van công nghiệp, actuator valve là gì?

Actuator valve là gì?

Actuator valve là loại van điều khiển tự động, đây là dòng van dùng điện hay dùng khí nén để điều khiển van đóng/mở bằng tín hiệu thay cho cách vận hành bằng tay.

Actuator valve được sử dụng trong nhiều nhà máy hiện nay. Chúng được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải, nhà máy điện , nhà máy lọc dầu , khai thác và xử lý hạt nhân, nhà máy thực phẩm và các đường ống… Van điều khiển tự động đóng một phần quan trọng trong việc tự động hóa kiểm soát quá trình . Các van được tự động hóa khác nhau cả về thiết kế và kích thước.

Có hai dạng actuator valve chính đó là: Electric actuator valve và Pneumatic actuator valve. Chúng ta sẽ tìm hiểu về hai dòng van điều khiển tự động thông dụng này.

Electric actuator là gì?

Electric actuator là bộ điều khiển điện thường là dạng motor điều khiển bằng điện, sử dụng điện áp thông dụng như 24V, 240V, 380V… Khi cấp điện áp điều khiển, motor sẽ chuyển động và điều khiển các thiết bị khác theo cơ chế chuyền động.

Electric actutor valve là dòng van sử dụng thiết bị truyền động điện để điều khiển van đóng mở tự động. Van điều khiển điện sử dụng động cơ điện cung cấp mô-men xoắn để vận hành van. Chúng không gây nên tiếng ồn, không gây ô nhiễm môi trường và tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, nguồn điện phải luôn cung cấp đầy đủ.

Một số dòng van điều khiển điện thông dụng được sử dụng rộng dãi như:

• Van bi điều khiển bằng điện

• Van bướm điều khiển điện

• Van cầu điều khiển điện

Pneumatic actuator là gì?

Pneumatic actuator là bộ điều khiển khí nén dùng khí nén để tạo ra chuyền động, điều khiển các thiết bị khác. Có hai dạng điều khiển là on/off và tuyến tính. Trong đó điều khiển on/off có hai dạng chính đó là dạng: Single và double.

• Single Acting Pneumatic (bộ tác động đơn):

Khi cấp khí cho bộ tác động để điều khiển van mở, kết thúc quá trình cấp khí lò xo sẽ tự kéo thanh trượt trong bộ tác động kéo theo nó là tác động quay giúp van trở về trạng thái ban đầu là thường đóng hay thường mở. Điều này có nghĩa là trong quá trình hoạt động nếu bị mất khí cấp thì van sẽ trở về trạng thái ban đầu là thường đóng hay thường mở.

• Double acting Pneumatic (bộ tác động kép):

Trong quá trình điều khiển bộ tác động khí nén loại tác động kép, muốn cho van trở về trạng thái ban đầu, ta phải cấp khí cho bộ tác động.

Pneumatic actuator valve là dòng van sử dụng bộ điều khiển khí nén để điều khiển van đóng mở. Áp lực khí nén sử dụng để điều khiển thường nằm trong dải áp suất 2bar – 7bar.

Van khí nén chuyển đổi năng lượng hình thành bởi chân không hoặc khí nén ở áp suất cao thành chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay. Khí nén là nguồn năng lượng lý tưởng cho động cơ điều khiển động cơ, bởi vì có thể đáp ứng khởi động và dừng lại một cách nhanh chóng.

Một số dòng van điều khiển khí nén thông dụng như:

• Van bi điều khiển khí nén

• Van bướm điều khiển bằng khí nén

• Van xiên khí nén

• Van cầu điều khiển bằng khí nén

Xem thêm: Các loại Thiết bị truyền động Tại Đây

Ưu và nhược điểm

Pneumatic actuator

Ưu điểm

• Tốc độ đóng mở nhanh hơn bộ dẫn động điện

• Có thể điều chỉnh tốc độ đóng mở như mong muốn

• Có thể sử dụng trong trường hợp đóng khẩn cấp (loại 1 tác động, loại khứ hồi bằng lò xo)

• Có thể dùng cho van yêu cầu đóng mở thường xuyên

• Cấu tạo đơn giản, dễ dàng bảo dưỡng

• Công suất đầu ra có thể thay đổi bằng cách thay đổi áp suất khí cấp (chỉ cho loại tác động 2 chiều)

• Có thể dùng để mở theo góc – điều khiển lưu lượng khi kết hợp thêm vs bộ định vị (positioner)

• Có thể sử dụng trong trường hợp yêu cầu chống cháy nổ

Nhược điểm

• Phản ứng chậm hơn nếu trong trường hợp cách xa nguồn khí nén.

• Cần bộ truyền động lớn hơn để đạt được công suất cao hơn.

• Bộ dẫn động bị ảnh hưởng bởi áp suất khí và lưu lượng khí.

Chức năng chính của thiết bị truyền động

Tự động ngắt khi hết hành trình

Sau khi cung cấp nguồn năng lượng, bộ truyền động điều chỉnh van theo hướng MỞ hoặc ĐÓNG. Khi hết hành trình, quy trình ngắt được khởi động. Hai cơ chế chuyển đổi cơ bản khác nhau có thể được sử dụng. Các điều khiển tắt bộ truyền động ngay khi đạt đến điểm cuối hành trình. Điều này được gọi là chỗ ngồi giới hạn. Tuy nhiên, có các loại van mà phần tử đóng phải được di chuyển ở vị trí cuối tại một lực xác định hoặc mô-men xoắn xác định để đảm bảo rằng van kín chặt. Đây được gọi là chỗ ngồi mô-men xoắn. Các điều khiển được lập trình như để đảm bảo rằng bộ truyền động được tắt khi vượt quá giới hạn mô-men xoắn đã đặt. Vị trí kết thúc được báo hiệu bằng một công tắc giới hạn.

Chức năng an toàn

Việc chuyển đổi mô-men xoắn không chỉ được sử dụng cho chỗ mô-men xoắn ở vị trí cuối, mà còn phục vụ như bảo vệ quá tải trên toàn bộ hành trình và bảo vệ van chống lại mô-men xoắn quá mức. Nếu mô-men xoắn quá mức tác động lên phần tử đóng ở vị trí trung gian; ví dụ do vật bị kẹt, việc chuyển đổi mô-men xoắn sẽ bị ngắt khi đạt mô-men xoắn. Trong tình huống này, vị trí kết thúc không được báo hiệu bởi công tắc giới hạn. Do đó, các điều khiển có thể phân biệt giữa vấp công tắc mô-men hoạt động bình thường ở một trong các vị trí cuối và tắt ở vị trí trung gian do mô-men xoắn quá mức.

Điều khiển quá trình từ xa

Do sự phân cấp ngày càng tăng trong công nghệ tự động hóa và giới thiệu bộ vi xử lý; ngày càng có nhiều chức năng được chuyển từ DCS sang các thiết bị hiện trường. Khối lượng dữ liệu được truyền đi đã giảm đi, đặc biệt là do sự ra đời của công nghệ bus trường. Thiết bị truyền động điện có chức năng đã được mở rộng đáng kể cũng bị ảnh hưởng bởi sự phát triển này. Ví dụ đơn giản nhất là điều khiển vị trí. Bộ định vị hiện đại được trang bị khả năng tự thích ứng tức là hành vi định vị được theo dõi và tối ưu hóa liên tục thông qua các tham số của bộ điều khiển.

Trong khi đó, các bộ truyền động điện được trang bị bộ điều khiển quá trình chính thức (bộ điều khiển PID). Đặc biệt đối với các cài đặt từ xa, ví dụ như điều khiển lưu lượng đến một bể chứa trên cao, bộ truyền động có thể đảm nhận các nhiệm vụ của PLC mà nếu không thì sẽ phải cài đặt thêm.

So sánh giữa Pneumatic và Electric Actuator

Thiết bị truyền động điện (electric actuator) là thiết bị sử dụng điện (24VDC, 220VAC, 380VAC…) Trong khi đó thiết bị truyền động khí nén là bộ truyền động được vận hành bởi việc chuyển đổi áp suất khí thành lực cơ học để vận hành van.

1. Lực và Thời gian đáp ứng

Nếu bạn đang cần tìm thiết bị phục vụ cho nhu cầu đóng nhanh/ mở nhanh, mô-men lực lớn thì thiết bị điều khiển khí nén là sự lựa chọn cho bạn. Nếu xét trên cùng một size van thì thiết bị truyền động bằng khí nén đóng nhanh, mở nhanh và lực tác động lớn hơn đầu điều khiển bằng điện, và hơn nửa bằng việc điều khiển áp lực khí nén cấp vào bộ điều khiển khí nén thông qua bộ lọc, van chỉnh áp củng khiến cho việc điều khiển lực và tốc độ đóng mở van dể dàng hơn rất nhiều.

Vậy nên trong trường hợp với yêu cầu này việc chọn đầu khí nén là giải pháp hợp lý.

2. Chi phí đầu tư

Nếu vấn đề chính để bạn chọn loại phù hợp là giá cả; thì việc chọn lựa đầu điều khiển bằng khí nén là sự hợp lý vì chi phí của nó thấp hơn nhiều so với loại đầu điều khiển bằng điện.

3. Chi phí bảo trì, thay thế, sửa chữa

Với việc chọn đầu khí nén (Pneumatic actuator) vì giá đầu tư thấp thì chi phí vận hành, bảo trì, thay thế lại là điểm trừ bởi nó liên quan đến nhiều linh kiện chứ không đơn thuần xài mỗi nguồn điện như đầu điều khiển điện; ví dụ như bộ lọc khí, xi lanh, đường dẩn khí…

Hơn nửa việc cài đặt phần cứng cho đầu điều khiển bằng điện khá đơn giản, bạn chỉ việc cấp nguồn điện, đưa tín hiệu về các bộ điều khiển để vận hành trong khi với đầu điều khiển bằng khí nén phải lắp khá nhiều cấu kiện phức tạp hơn như đường dẩn khí, bộ lọc khí, công tắc áp, đồng hồ đo áp suất…

4. Phát sinh nhiệt trong quá trình vận hành

Với thiết kế ít sinh nhiệt trong quá trình vận hành nên về điểm này đầu điều khiển khí nén khá ưu việt so với đầu điều khiển điện, nếu bạn sử dụng trong môi trường dễ gây cháy nổ, môi trường hạn chế sinh nhiệt hãy lưu ý điểm này để lựa chọn nhé.

5. Khả năng chống nước và môi trường có đổ ẩm cao

Một điểm khác biệt khá quan trọng nửa là khả năng chống nước, môi trường có độ ẩm cao, đây lại là một ưu điểm nữa của bộ truyền động bằng khí so với khả năng chống nước và độ ẩm môi trường kém của bộ truyền động bằng điện. Nếu chọn đầu điều khiển bằng điện thì các bạn hãy lưu ý vấn đề này; nếu chọn loại chống nước giá thành sẽ cao hơn rất nhiều.

6. Các vấn đề, trục trặc khi vận hành

Một ưu điểm của đầu điều khiển bằng điện chính là sự ổn định, ít bị trục trặc trong quá trình vận hành ngược lại do đầu điều khiển bằng khí nén là sự lắp ghép rất nhiều thành phần với nhau nên các trục trặc thường rất hay xảy ra, và việc xử lí củng mất khá nhiều thời gian đấy nhé…

7. Mô-men xoắn

Mô-men xoắn là đại lượng cần quan tâm bởi nó là đặc trưng cho “sức mạnh” của bộ truyền động đó phù hợp với size van nào.

Xét về khía cạnh này bộ truyền động khí nén cho mô-men xoắn lớn hơn so với bộ truyền động điện.

8. Điều khiển

Với sự cải tiến nhanh về công nghệ, đầu điều khiển bằng điện có thế mạnh bằng sự điều khiển gốc đóng/mở linh hoạt hơn so với loại bằng khí nén. Đây củng là một thế mạnh cho bộ truyền động này khi nhu cầu về điều khiển ngay một tăng.

Các dòng van actuator được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống tự động hiện nay. Chúng được ứng dụng và thay thế cho nhiều hệ thống sử dụng van điện từ.

Hiện tại Ecozen đang phân phối các dòng van điều khiển của  các hãng như: Adca của Bồ Đồ Nha, Genebre, Sigeval của Tây Ban Nha và thiết bị truyền động của các hàng như: Prisma, J-J, Genebre của Tây Ban Nha. Sản phẩm được nhập khẩu trực tiếp và phân phối chính hãng, đầy đủ giấy tờ CO-CQ, catalogue. Hàng có sẵn, đủ size, giao hàng tận nơi trên toàn quốc.

Sự giống và khác nhau giữa van tự động và van tay

Van tự động

Van tay

Giống nhau

Chức năng: đóng mở van trên hệ thống

Khác nhau

Cấu tạo

 Thân van + Actuator

Van

Nguồn đóng mở van

– Nguồn điện hoặc Áp khí nén.

– Có thể đóng/mở van theo phần trăm hành trình của van (0-100% van).

Thủ công: tay gạt, tay quay

Tính thuận tiện

– Đóng mở van từ xa, thuận tiện và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

– Đóng mỡ tự động theo % cài đặt từ bộ điều khiển.

Yêu cầu người vận hành phải đóng mở tại chỗ, gặp khó khăn ở các vị trí lắp trên cao hoặc các khu vực có không gian hạn chế.

Giám sát

Có thể giám sát trạng thái van đóng mở qua tín hiệu Feedback (option).

Không có tín hiệu feedback

Sự giống và khác nhau giữa van điều khiển điện và van điều khiển khí nén

Van điều khiển điện

Van điều khiển khí nén

Giống nhau

– Đều là dòng van điều khiển đóng mở tự động:van bi, van bướm, van cầu,van cổng….

– Cấu tạo: Thân van + Actuator

– Gồm 2 loại: van điều khiển ON/OFF và van điều khiển tuyến tính (4-20mA, 0-10V)

Khác nhau

Tín hiệu đóng mở

– Nguồn điện: 220VAC 50/60Hz hoặc 24VDC tùy từng loại cụ thể.van cổng….

– Khí nén: áp khí nén nằm trong dải hoạt động của Hãng (lưu ý khí nén cấp phải sạch, khô).

Thời gian đáp ứng

Chậm hơn

Nhanh hơn