Actuator – Bộ truyền động van là gì? – DrGauges

Actuator – Bộ truyền động là bộ phần truyền chuyển động dùng để đóng/mở van. Đối với van tay, Actuator là tay quay hoặc cần gạt được vận hành bởi con người. Đối với van tự động, Bộ truyền động là cơ cấu sử dụng năng lượng khí nén, thuỷ lực hoặc năng lượng điện dùng để đóng/mở van.

Bài viết này sẽ viết về Actuator dùng cho van điều khiển tự động.

1. Actuator – Bộ truyền động van là gì?

Thiết bị truyền động là một bộ phận của van điều khiển, nhận nguồn năng lượng từ bên ngoài: năng lượng khí nén, thuỷ lực hoặc điện, thông qua tín hiệu điều khiển nhận được để cung cấp lực và chuyển động để di chuyển van theo hướng đóng hoặc mở.

Actuator hoạt động bằng khí nén là loại phổ biến nhất được sử dụng, nhưng bộ truyền động bằng điện, thủy lực và bằng tay cũng được sử dụng rộng rãi.

2. Các loại Actuator

2.1. Bộ truyền động khí nén

2.1.1. Bộ truyền động khí nén dạng màng

Bộ truyền động màng ngăn hoạt động bằng khí nén sử dụng nguồn cung cấp không khí từ bộ điều khiển, bộ định vị (Positioner) hoặc các nguồn khác.

Diaphragm pneumatic actuator của Hãng Emerson Fisher

Hình trên là bộ truyền động khí nén lắp đặt trên van cầu cho chuyển động thẳng, lắp đặt trên van bi cho chuyển động quay.

Các kiểu tác động của bộ truyền động dạng màng:

• Tác động thuận, trong đó áp suất khí nén tăng lên sẽ đẩy màng ngăn xuống và kéo dài trục bộ truyền động;
• Tác động nghịch, trong đó áp suất khí nén tăng lên đẩy màng ngăn lên và thu lại trục bộ truyền động;
• Tác động thuận-nghịch: trong đó bộ truyền động có thể được lắp ráp để tác động trực tiếp hoặc ngược lại;
• Bộ phận tác động thuận cho van quay: trong đó áp suất không khí tăng lên đẩy xuống màng ngăn, tùy thuộc vào hướng của cần dẫn động trên trục van, có thể mở hoặc đóng van

Dạng màng cung cấp hiệu suất tuyến tính và tăng hành trình trục van.

Thiết bị truyền động màng đơn giản, đáng tin cậy và kinh tế.

2.1.2. Bộ truyền động piston

Bộ truyền động piston được vận hành bằng khí nén sử dụng không khí nhà máy có áp suất cao lên đến 150 psig (10,3 bar), thường loại bỏ sự cần thiết của bộ điều chỉnh áp suất cung cấp.

Bộ truyền động Piston của Hãng Emerson Fisher

Bộ truyền động piston cung cấp đầu ra lực đẩy tối đa và tốc độ hành trình piston nhanh.

Bộ truyền động piston tác động kép để tạo lực tối đa theo cả hai hướng, hoặc lò xo hồi vị để cung cấp hoạt động fail-open hoặc fail-closed.

Có thể kết hợp nhiều phụ kiện khác nhau để định vị piston tác động kép trong trường hợp áp suất cung cấp bị ngắt, bao gồm “pneumatic trip valves “và “lock-up systems”

Các phiên bản khác để điều khiển quay bao gồm một Sliding seal đầu dưới của xi lanh. Điều này cho phép trục thiết bị truyền động di chuyển theo phương ngang, cũng như lên và xuống mà không làm rò rỉ áp suất xi lanh. Tính năng này cho phép kết nối trực tiếp trục thiết bị truyền động với tay quay thiết bị truyền động được gắn trên trục van quay, do đó loại bỏ một khớp hoặc nguồn chuyển động bị mất.

2.1.3. Bộ truyền động thanh răng và bánh răng (Rack-and-Pinion Actuators)

Thiết kế thanh và bánh răng cung cấp một giải pháp nhỏ gọn và kinh tế cho van quay. Do phản ứng dữ dội (Backlash) , chúng thường được sử dụng cho các ứng dụng ON/OFF hoặc nơi mà sự thay đổi của quy trình không phải là mối quan tâm.

Van bướm điều khiển khí nén Hãng Bray

2.2. Bộ truyền động điện

Thiết kế bộ truyền động điện (electrical actuator) sử dụng một động cơ điện và một số dạng giảm bánh răng để di chuyển nút van (Valve Plug). Trong khi các thiết bị truyền động điện trước đây chỉ giới hạn ở hoạt động bật / tắt, một số bộ truyền động hiện có khả năng điều khiển liên tục.

Auma electric actuator

Việc sử dụng động cơ không chổi than trong bộ truyền động điện có thể làm giảm hoặc loại bỏ tình trạng cháy động cơ liên quan đến việc bật và tắt động cơ nhanh chóng.

Những ưu điểm của thiết bị truyền động điện bao gồm:

• Không cần nguồn khí hoặc chất lỏng có áp suất
• Hữu ích khi nhiệt độ thấp có thể gây ra đóng băng ngưng tụ trong đường cấp khí
• Có khả năng tạo ra một lượng mô-men xoắn rất lớn
• Có khả năng tạo ra tốc độ hoạt động nhất quán và có thể điều chỉnh
• Cáp điện dễ dàng hơn so với đường ống để định tuyến đến thiết bị truyền động

Những nhược điểm của thiết bị truyền động điện bao gồm:

• Đắt hơn và phức tạp hơn các loại thiết bị truyền động khác
• Tốc độ vận hành so sánh chậm hơn
• Dễ bị mất điện
• Nguy cơ hỏa hoạn tiềm ẩn

Ứng dụng bộ truyền động điện

Giá mua ban đầu vẫn có xu hướng duy trì trên mức giá của thiết bị truyền động bằng khí nén. Việc sử dụng chủ yếu của bộ truyền động điện là ở những nơi không có sẵn khí nén điều khiển (instruments air) hoặc nơi tồn tại không đủ số lượng van để phù hợp với chi phí của hệ thống máy nén.

Bộ truyền động điện Rotok lắp trên van cổng

Khi một nhà được đặt ở nơi có khí hậu đủ lạnh, bất kỳ độ ẩm nào bị mắc kẹt trong dây chuyền điều khiển khí nén có thể bị đóng băng, làm mất quyền kiểm soát của van đó. Trong những điều kiện như vậy, nhiều cơ sở sẽ dựa vào thiết bị truyền động động cơ điện để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.

Bộ truyền động điện Auma lắp đặt tại khu vực nhiệt độ khắc nghiệt

2.3. Bộ truyền động thuỷ lực

Bộ truyền động thủy lực sử dụng chất lỏng có áp suất để điều khiển chuyển động của van. Chất lỏng thủy lực được sử dụng là nước hoặc dầu và được đưa vào một hoặc cả hai mặt của piston để gây ra chuyển động.

Bộ truyền động thuỷ lực Emerson Bettis

Những ưu điểm của thiết bị truyền động thủy lực bao gồm:

• Mạnh mẽ hơn thiết bị truyền động khí nén có cùng kích thước
• Kiểm soát chính xác vị trí van
• Có khả năng chuyển đổi áp suất đầu vào nhỏ thành áp suất đầu ra lớn
• Tính không nén của chất lỏng, có nghĩa là rất ít năng lượng bị mất trong quá trình hoạt động

Những nhược điểm của bộ truyền động thủy lực bao gồm:

• Yêu cầu bơm thủy lực bên ngoài
• Hiệu quả có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ
• Đắt hơn và phức tạp hơn thiết bị truyền động khí nén
• Có thể bị rò rỉ, gây ra nguy cơ hỏa hoạn tiềm ẩn

Ứng dụng bộ truyền động thuỷ lực

Bộ truyền động thủy lực thường được sử dụng để vận hành các van dừng và điều khiển chính cho đường ống tuabin hơi cao áp. Khả năng vận hành van của bộ truyền động chống lại hơi nước áp suất cao, cũng như khả năng đóng van nhanh chóng khi mất dầu điều khiển, làm cho bộ truyền động thủy lực rất thích hợp cho nhiệm vụ này.

Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết cùng chuyên mục: