Lựa chọn cơ cấu chấp hành van khí nén và trạng thái an toàn

Van khí nén điều hướng quyết định khí nén có thể đi theo hướng nào. Phương thức tác động quyết định cách van thay đổi trạng thái. Bộ tác động bằng tay, cơ khí, điều khiển bằng khí nén và điện từ có thể điều khiển các cấu hình con trượt hoặc nút van tương tự.

Việc lựa chọn đúng bắt đầu từ đường dẫn dòng chảy cần thiết. Kỹ sư phải xác định các cổng, vị trí, trạng thái thường, cách hồi vị, nhu cầu lưu lượng và trạng thái an toàn sau khi mất năng lượng.

Đọc chức năng van trước tiên

Van 2/2 có hai cổng và hai vị trí. Van này khởi động hoặc dừng một đường dẫn dòng chảy. Van 3/2 thường điều khiển một xi lanh tác động đơn hoặc điều khiển van khác. Van 5/2 luân phiên các đường cấp áp và xả cho xi lanh tác động kép.

Van 5/3 có thêm một vị trí trung tâm. Vị trí trung tâm này có thể khóa các cổng, xả các cổng của cơ cấu chấp hành hoặc cấp áp theo một cấu hình xác định. Hãy kiểm tra ký hiệu và dữ liệu của nhà sản xuất. Chỉ số lượng cổng không cho biết cách hoạt động ở vị trí trung tâm.

Vận hành bằng tay và cơ khí

Nút nhấn, cần gạt, bàn đạp và tay xoay cho phép con người điều khiển trực tiếp. Bộ tác động dạng con lăn và pít-tông cho phép chuyển động của máy làm dịch chuyển van. Các tùy chọn này hoạt động mà không cần lệnh điện và có thể đơn giản hóa việc thiết lập tại chỗ hoặc các chức năng dự phòng.

Điều khiển bằng tay không tự động khiến mạch trở nên an toàn. Van có cơ cấu giữ vị trí có thể duy trì vị trí cuối cùng sau khi nhả. Van hồi bằng lò xo sẽ trở về khi lực được loại bỏ. Lựa chọn này làm thay đổi cách máy khởi động lại sau khi áp suất được khôi phục.

Bộ tác động cơ khí cần được căn chỉnh và có hành trình chính xác. Hành trình vượt mức có thể làm hỏng van hoặc giá lắp. Tải ngang có thể gây chuyển mạch chập chờn. Tấm chắn phải ngăn thao tác ngoài ý muốn nhưng vẫn cho phép tiếp cận có chủ đích.

Tác động trực tiếp và tác động gián tiếp

Van tác động trực tiếp sử dụng lực đầu vào để di chuyển phần tử dòng chảy chính. Cách này phù hợp với lưu lượng nhỏ hơn. Van tác động gián tiếp sử dụng một tầng điều khiển nhỏ hơn để di chuyển tầng chính lớn hơn.

Tác động gián tiếp làm giảm lực điện hoặc cơ khí cần thiết tại bộ tác động. Tuy nhiên, nhiều thiết kế yêu cầu áp suất điều khiển tối thiểu. Van tác động gián tiếp có thể không chuyển trạng thái ở áp suất cấp thấp, ngay cả khi cuộn dây điện từ đã được cấp điện.

Nguồn cấp khí điều khiển bên ngoài tách áp suất điều khiển khỏi áp suất làm việc. Điều này hữu ích trong các ứng dụng chân không, mạch áp suất thấp hoặc áp suất chính không ổn định. Tuy nhiên, nó cũng bổ sung ống dẫn, cổng và các điểm có thể hỏng, tất cả đều phải được thể hiện trên bản vẽ.

Điều khiển điện từ từ PLC

Cuộn dây điện từ chuyển dòng điện thành chuyển động cơ khí. Cuộn dây có thể vận hành trực tiếp van chính hoặc tác động lên một tầng điều khiển gián tiếp. Hãy xác nhận điện áp cuộn dây, dòng điện, định mức chu kỳ làm việc, đầu nối, mạch dập xung và cấp bảo vệ môi trường.

Đầu ra PLC phải phù hợp với tải của cuộn dây. Hãy kiểm tra dòng điện ổn định và đặc tính dòng khởi động. Sử dụng rơ-le trung gian khi công suất đầu ra, chính sách cách ly hoặc quy trình bảo trì yêu cầu. Phần cứng liên quan có sẵn trong bộ sưu tập Rơ-le công nghiệp.

Mạch dập xung giới hạn điện áp sinh ra khi cuộn dây một chiều bị ngắt điện. Đi-ốt tạo khả năng dập xung mạnh nhưng có thể làm chậm quá trình nhả. Các bộ dập xung khác có thể nhả nhanh hơn nhưng cho phép xung quá độ cao hơn. Cực tính rất quan trọng khi đầu nối có chứa đi-ốt hoặc đèn báo.

Đặc tính của van một cuộn dây và hai cuộn dây

Van một cuộn dây thường sử dụng cơ cấu hồi bằng lò xo. Khi ngắt điện, van sẽ được đẩy về vị trí thường đã xác định. Điều này có thể tạo ra trạng thái dễ dự đoán khi mất điện, nhưng vị trí thường phải phù hợp với đánh giá rủi ro của quy trình.

Van hai cuộn dây thường có khả năng giữ trạng thái. Một xung cấp cho một cuộn dây sẽ dịch chuyển con trượt, và van có thể duy trì vị trí đó sau khi tín hiệu biến mất. PLC không được đồng thời cấp điện cho hai cuộn dây đối nghịch, trừ khi nhà sản xuất cho phép.

Trạng thái được lưu giữ có thể khiến đội bảo trì bất ngờ. Sau khi nguồn điều khiển được bật tắt, vị trí thực tế của con trượt có thể không khớp với bộ nhớ lệnh của PLC. Logic khởi động phải thiết lập và xác minh một trạng thái xác định trước khi chuyển động tự động bắt đầu.

Lưu lượng, áp suất và xả đều quan trọng

Hãy chọn kích thước van để đạt tốc độ cơ cấu chấp hành cần thiết ở áp suất thực tế. Đầu nối nhỏ, ống dài, bộ giảm thanh và các hạn chế trên cụm van có thể chi phối độ sụt áp. Giá trị lưu lượng trong catalogue phải đi kèm điều kiện thử nghiệm cụ thể và không thể thay thế phép tính mạch.

Áp suất ngược ở đường xả có thể làm xi lanh chuyển động chậm hoặc ngăn không cho xi lanh hồi hoàn toàn. Bộ giảm thanh bị nhiễm bẩn tạo ra các hạn chế khó nhận biết. Bộ điều chỉnh lưu lượng kiểu tiết lưu đường ra thường giúp tốc độ xi lanh ổn định, nhưng cách bố trí phù hợp phụ thuộc vào hướng tải và đặc tính chuyển động.

Chất lượng khí ảnh hưởng đến ma sát của con trượt, phớt và các đường dẫn điều khiển. Hãy tuân thủ hướng dẫn lọc và bôi trơn của nhà sản xuất van. Việc bổ sung dầu vào hệ thống không bôi trơn có thể tạo ra sự phụ thuộc lâu dài vào công tác bảo trì.

Xác định trạng thái an toàn

Việc ngắt đầu ra điện không nhất thiết loại bỏ năng lượng khí nén. Xi lanh, bình chứa và các đường ống bị khóa có thể vẫn còn áp suất. Trọng lực và lực bên ngoài có thể làm cơ cấu chấp hành chuyển động sau khi xả khí.

Đánh giá rủi ro phải xác định việc cách ly, xả áp, giám sát và ngăn khởi động ngoài ý muốn. Van điều hướng thông thường không phải là thiết bị cách ly đạt chuẩn an toàn nếu không có tài liệu và kiến trúc hỗ trợ.

Chạy thử bằng các phép kiểm tra có thể quan sát

Kiểm tra ký hiệu van, nhãn cổng, dữ liệu cuộn dây, đường ống và hướng lắp cụm van trước khi cấp áp. Bắt đầu ở áp suất giảm nếu quy trình cho phép. Chỉ sử dụng cơ cấu điều khiển bằng tay theo một quy trình được kiểm soát.

Ra lệnh cho từng trạng thái và xác nhận phản hồi của con trượt, hướng chuyển động của cơ cấu chấp hành, cảm biến cuối hành trình và đường xả. Đo áp suất gần cơ cấu chấp hành trong khi chuyển động. Đồng hồ áp suất cấp hoạt động bình thường có thể che giấu một hạn chế nghiêm trọng ở phía sau.

Kiểm tra tình trạng mất điện, mất áp suất điều khiển và khôi phục khí. Xác nhận máy không khởi động lại ngoài ý muốn. Ghi lại thời gian chuyển mạch bình thường và dòng điện cuộn dây để phục vụ việc xử lý sự cố sau này.

Xử lý sự cố theo đường truyền năng lượng

Nếu đèn báo cuộn dây sáng nhưng van không chuyển trạng thái, hãy đo điện áp tại cuộn dây khi đang có tải. Sau đó kiểm tra áp suất điều khiển, hoạt động của cơ cấu điều khiển bằng tay và tình trạng nhiễm bẩn. Tiếng tách không chứng minh rằng con trượt chính đã di chuyển.

Nếu van chuyển trạng thái nhưng cơ cấu chấp hành bị dừng, hãy kiểm tra áp suất, hạn chế ở đường xả, đường ống và tải cơ khí. Nếu hướng chuyển động sai, hãy đối chiếu đường ống thực tế với ký hiệu van trước khi thay đổi logic PLC.

Festo mô tả van điều hướng là các thiết bị dùng để mở, chặn hoặc chuyển hướng đường dẫn khí nén. Tổng quan về van điều hướng của hãng phân biệt chức năng van với phương thức tác động. Có thể xem các thiết bị phản hồi liên quan trong bộ sưu tập Bộ định vị van.