Van Bi Điều Khiển Khí Nén Tuyến Tính 4-20mA Là Gì?
Van bi điều khiển khí nén tuyến tính 4-20mA là một loại van công nghiệp sử dụng bộ truyền động (actuator) khí nén để vận hành van bi, cho phép điều chỉnh lưu lượng dòng chảy một cách tuyến tính (từ từ, tỷ lệ) thay vì chỉ đóng/mở hoàn toàn (ON/OFF).
Điểm đặc biệt làm nên tên gọi của nó chính là khả năng nhận tín hiệu điều khiển 4-20mA từ bộ điều khiển trung tâm (PLC, DCS, PID Controller). Tín hiệu này sẽ quyết định góc mở của van, từ đó kiểm soát chính xác lưu lượng chất lỏng hoặc khí đi qua.
Cấu tạo chính của van bao gồm:
Thân van bi: Chứa quả bi có lỗ khoan, là bộ phận trực tiếp điều tiết dòng chảy.
Bộ truyền động khí nén tuyến tính (Pneumatic Linear Actuator): Biến đổi năng lượng khí nén thành chuyển động quay để xoay trục van.
Bộ định vị điện-khí nén (I/P Positioner): Đây là "bộ não" của van, có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu điện 4-20mA và chuyển đổi nó thành một áp suất khí nén tỷ lệ (thường 3-15 psi hoặc 0.2-1.0 bar) để điều khiển bộ truyền động.
Nguyên Lý Hoạt Động Của Van Bi Điều Khiển Khí Nén 4-20mA
Nguyên lý hoạt động của van có thể được tóm tắt qua 4 bước đơn giản:
Tiếp nhận tín hiệu: Bộ điều khiển trung tâm (ví dụ: PLC) gửi một tín hiệu điện 4-20mA đến bộ định vị (I/P positioner) gắn trên van.
Chuyển đổi tín hiệu: Bộ định vị đọc giá trị dòng điện và chuyển đổi nó thành một áp suất khí nén tương ứng. Ví dụ:
4mA → Áp suất khí nén thấp nhất (van đóng hoàn toàn hoặc mở tối thiểu).
12mA → Áp suất khí nén trung bình (van mở 50%).
20mA → Áp suất khí nén cao nhất (van mở hoàn toàn).
Kích hoạt truyền động: Áp suất khí nén này tác động lên bộ truyền động khí nén, đẩy piston hoặc màng ngăn để xoay trục van.
Điều tiết dòng chảy: Trục van xoay làm quay quả bi bên trong thân van, thay đổi góc mở và từ đó điều chỉnh lưu lượng dòng chảy một cách chính xác theo ý muốn.
Tại Sao Nên Sử Dụng Van Bi Điều Khiển Tuyến Tính 4-20mA?
Sự kết hợp giữa khí nén, tuyến tính và tín hiệu 4-20mA mang lại những lợi ích vượt trội:
Độ Chính Xác Cao: Khả năng điều khiển van ở bất kỳ vị trí nào từ 0-100% cho phép kiểm soát lưu lượng, áp suất, nhiệt độ một cách cực kỳ chính xác.
Khả Năng Tích Hợp Tuyệt Vời: Tín hiệu 4-20mA là chuẩn công nghiệp, dễ dàng kết nối với các hệ thống điều khiển tự động hóa như PLC, SCADA, tạo thành một vòng điều khiển kín.
An Toàn và Đáng Tin Cậy: Tín hiệu 4-20mA ít bị nhiễu, và tiêu chuẩn 4mA tương ứng với trạng thái "0" giúp hệ thống dễ dàng phát hiện lỗi đứt dây (khi dòng điện = 0mA).
Tốc Độ Phản Hồi Nhanh: Hệ thống khí nén có thời gian đáp ứng nhanh, phù hợp với các ứng dụng cần điều chỉnh liên tục.
Bền Bỉ và An Toàn: Sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng nên rất an toàn trong các môi trường dễ cháy nổ.
Ứng Dụng Thực Tế Của Van Bi Khí Nén Tuyến Tính 4-20mA
Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp:
Xử lý nước & nước thải: Điều khiển tỷ lệ hóa chất, pH, lưu lượng nước.
Hóa chất & Dầu khí: Trộn các loại dung dịch, kiểm soát áp suất và nhiệt độ trong đường ống.
Thực phẩm & Đồ uống: Điều tiết chính xác các thành nguyên liệu trong quy trình pha chế.
Dược phẩm: Kiểm soát nghiêm ngặt lưu lượng và áp suất trong các hệ thống đường ống vô trùng.
Hệ thống HVAC: Điều khiển lưu lượng nước nóng/lạnh để duy trì nhiệt độ phòng ổn định.
Hướng Dẫn Lựa Chọn Van Bi Điều Khiển Khí Nén 4-20mA
Khi chọn mua van, bạn cần lưu ý các thông số kỹ thuật sau:
Kích thước van (DN): Phù hợp với đường ống hiện có.
Vật liệu chế tạo: (Thân van: Inox, Gang, Nhựa; Bi: Inox 304, 316) tùy thuộc vào môi trường làm việc (ăn mòn, nhiệt độ cao).
Áp suất làm việc (PN): Áp suất tối đa mà van có thể chịu được.
Áp suất khí nén điều khiển: Thường là 4-7 bar.
Tín hiệu điều khiển: Đảm bảo là 4-20mA.
Hành trình van (Góc quay): Thường là 90° hoặc 180°.
Lưu lượng (Cv): Khả năng van cho chất lỏng đi qua.
Tiêu chuẩn kết nối: Mặt bích, ren trong,...
Kết luận:
Van bi điều khiển khí nén tuyến tính 4-20mA là một giải pháp tối ưu cho mọi bài toán điều khiển tỷ lệ trong công nghiệp. Với ưu điểm về độ chính xác, độ tin cậy và khả năng tích hợp cao, nó xứng đáng là sự lựa chọn hàng đầu cho các kỹ sư nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và tự động hóa hệ thống. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về thiết bị công nghiệp thông minh này.
https://vankimphat.com/van-bi-dieu-khien-khi-nen-tuyen-tinh
