Hướng dẫn lựa chọn van bi điều khiển bằng khí nén: Nguyên lý hoạt động, kích thước bộ truyền động và ứng dụng ESDV

1. Nguyên lý hoạt động và cơ cấu truyền động của bộ chấp hành

A van bi điều khiển bằng khí nénbao gồm mộtvan bi xoay một phần tư vòngthân hình
kết đôi với mộtbộ truyền động khí nénBộ truyền động chuyển đổi không khí nén từ nhà máy (thường là...)
(4,0–8,0 bar / 60–115 PSI) chuyển thành mô-men xoắn cơ học, đẩy thân van và bi van quay một góc 90°.
Để nhanh chóng mở hoặc đóng đường dẫn dòng chảy.

1.1 Các loại bộ truyền động khí nén

• Bộ truyền động bánh răng và thanh răngĐặc điểm nổi bật là hệ thống gồm hai piston đối xứng với các thanh răng ăn khớp với một bánh răng trung tâm.
  Ưu điểm bao gồm kích thước nhỏ gọn, mô-men xoắn đầu ra tuyến tính, hiệu suất cơ học cao và phản hồi nhanh.
  Thích hợp nhất cho các van có đường kính nhỏ đến trung bình (½” đến 12″).
• Bộ truyền động Scotch YokeSử dụng cơ cấu càng chữ U tạo ra đường cong mô-men xoắn phi tuyến tính —
  Đảm bảo mô-men xoắn cực đại ở cả vị trí mở van và vị trí đóng van.
  Điều này khiến chúng trở thành sự lựa chọn tối ưu chovan bi gắn trục có đường kính lớn
  (DN150 đến DN600+ / Loại 150 đến Loại 2500).

1.2 So sánh giữa cơ cấu tác động kép và cơ cấu hồi lò xo (tác động đơn)

Việc lựa chọn chế độ hoạt động chính xác của bộ truyền động có tác động trực tiếp đến an toàn quy trình trong trường hợp nguồn cung cấp khí bị gián đoạn:

2. Cấu tạo thân van và gioăng làm kín hiệu suất cao

Độ tin cậy lâu dài của van bi khí nén không chỉ phụ thuộc vào bộ truyền động mà còn phụ thuộc vào...
Thiết kế thân van và lựa chọn vật liệu gioăng van. Cần xem xét nhiệt độ và áp suất hoạt động,
cần xem xét tính ăn mòn và hàm lượng hạt khi lựa chọn vật liệu.

2.1 Cấu hình thân van

• Thiết kế quả cầu nổiThích hợp cho các ứng dụng DN15–DN100, Cấp 150–300.
  Áp suất phía thượng nguồn đẩy viên bi vào vị trí tiếp xúc phía hạ nguồn để tạo độ kín. Đơn giản và tiết kiệm chi phí.
• Thiết kế bi gắn trục: Cần thiết cho các ứng dụng áp suất cao/đường kính lớn, DN50–DN600, Loại 150–2500.
  Quả cầu được cố định bằng một thân trên và ổ trục xoay phía dưới, giúp giảm mô-men xoắn khi vận hành lên đến 50%.
  và bảo vệ các bề mặt niêm phong—lý tưởng cho chu trình tự động thường xuyên.
• Đóng gói hàng sống: Vòng đệm than chì dẻo được tăng cường bằng lò xo Belleville duy trì
  tải trọng xuyên tâm ổn định, bù đắp cho chu kỳ nhiệt và đáp ứngAPI 641Và
  ISO 15848-1tiêu chuẩn khí thải thất thoát.

2.2 So sánh các chất liệu ghế ngồi

Đối với các điều kiện vận hành khắc nghiệt liên quan đến nhiệt độ cao, áp suất chênh lệch cao hoặc môi chất chứa chất rắn,
van bi trục quay có gioăng kim loạiViệc sử dụng lớp phủ phun nhiệt HVOF được khuyến nghị mạnh mẽ.

3. Phụ kiện hệ thống điều khiển và ngắt khẩn cấp ESDV

Trong các ngành công nghiệp hóa dầu, vận chuyển khí đốt và sản xuất điện, van bi khí nén thường được sử dụng.
được chỉ định làVan ngắt khẩn cấp (ESDV)hoặc EIV (Van cách ly khẩn cấp).
Đây là các yếu tố kiểm soát cuối cùng bên trongHệ thống thiết bị an toàn (SIS), Ở đâu
Tốc độ phản hồi và độ tin cậy ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn nhà máy.

Dành cho các ứng dụng ESDV tốc độ cao yêu cầu đóng kín hoàn toàn hành trình.0,5–1,0 giây,
các thành phần bổ sung nhưvan xả nhanhVàvan điều khiển lưu lượng cao
Cần phải xác định rõ các thông số này để giảm thiểu thời gian xả khí của bộ truyền động.

4. Tính toán mô-men xoắn và tiêu chuẩn thiết kế cho bộ truyền động

Bước quan trọng nhất trong việc lựa chọn bộ truyền động khí nén làkhớp mô-men xoắn.
Kích thước van quá nhỏ gây ra hiện tượng van bị kẹt hoặc đóng không hoàn toàn; kích thước van quá lớn làm tăng chi phí và diện tích lắp đặt.
và có thể gây áp lực quá mức lên thân van.

4.1 Công thức tính kích thước bộ truyền động

Chọncao nhấtGiá trị tham chiếu giữa ba thành phần mô-men xoắn này là:

• Mô-men xoắn đột phá: Mômen xoắn cực đại cần thiết để bắt đầu quay từ vị trí tĩnh.
• Mô-men xoắn vận hành: Mô-men xoắn cần thiết để duy trì chuyển động quay trong suốt hành trình.
• Mô-men xoắn ghế: Mô-men xoắn cần thiết để siết chặt viên bi vào đế ở vị trí đóng.