Trong thế giới phức tạp của tự động hóa công nghiệp và hệ thống năng lượng chất lỏng, các van tỷ lệ thủy lực là một trong những thành phần tinh vi và thiết yếu nhất. Các thiết bị được thiết kế chính xác này thể hiện sự tiến bộ đáng kể so với các van BẬT/TẮT truyền thống, cung cấp sự kiểm soát chưa từng có đối với dòng chảy và áp suất chất lỏng thủy lực. Nhưng chính xác thì thủy lực là gìVan tỷ lệ, và tại sao nó trở nên không thể thiếu trong các ứng dụng công nghiệp hiện đại?
Một van tỷ lệ thủy lực là một thiết bị điều khiển điện, cung cấp điều khiển chính xác, thay đổi dòng chất lỏng, áp suất hoặc hướng tương ứng với tín hiệu đầu vào điện. Không giống như các van thông thường hoạt động ở các vị trí mở hoặc đóng đơn giản, các van tỷ lệ có thể đạt được bất kỳ vị trí nào giữa mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn, phản ứng trực tiếp với cường độ của tín hiệu điều khiển điện mà chúng nhận được.
Thuật ngữ "tỷ lệ" đề cập đến khả năng tạo ra đầu ra của van tỷ lệ thuận với đầu vào của nó. Khi bạn gửi tín hiệu điện 50% đến van, nó sẽ mở tới khoảng 50% công suất tối đa của nó. Mối quan hệ tỷ lệ này tạo ra một đường cong phản ứng tuyến tính làm cho các van này có thể dự đoán được và có thể kiểm soát được.
Trái tim của một van tỷ lệ thủy lực nằm trong kiến trúc bên trong tinh vi của nó. Các thành phần chính bao gồm thân van, ống chỉ hoặc poppet, điện từ tỷ lệ, cảm biến phản hồi vị trí và bộ điều khiển điện tử. Cơ thể van chứa các đoạn dòng chính và cung cấp các điểm gắn cho các thành phần khác. Bộ đệm hoặc poppet đóng vai trò là phần tử điều khiển dòng chảy, trượt trong thân van để thay đổi diện tích dòng chảy.
Điện từ tỷ lệ có lẽ là thành phần quan trọng nhất, chuyển đổi tín hiệu điện thành lực cơ học. Không giống như các solenoids tiêu chuẩn hoạt động theo kiểu nhị phân, các solenoids tỷ lệ có thể tạo ra các mức lực thay đổi tương ứng với dòng điện đầu vào. Lực biến này di chuyển các yếu tố bên trong của van để đạt được định vị chính xác.
Nhiều van tỷ lệ hiện đại kết hợp các cảm biến phản hồi vị trí, thông thường các biến áp vi phân biến tuyến tính (LVDTs) hoặc cảm biến từ tính. Các cảm biến này liên tục theo dõi vị trí thực tế của các yếu tố di chuyển của van và cung cấp phản hồi cho hệ thống điều khiển, cho phép điều khiển vòng kín để tăng độ chính xác và ổn định.
Hoạt động của van tỷ lệ thủy lực bắt đầu bằng tín hiệu điều khiển điện, thường là tín hiệu hiện tại từ 4-20 mA hoặc tín hiệu điện áp. Tín hiệu này được xử lý bởi các thiết bị điện tử bên trong của van, sau đó cung cấp năng lượng cho điện từ tỷ lệ với mức hiện tại thích hợp. Điện từ tạo ra một từ trường tạo ra lực trên các phần tử di chuyển của van, định vị chúng theo cường độ tín hiệu đầu vào.
Trong các ứng dụng điều khiển định hướng, van có thể điều khiển cả hướng và tốc độ của bộ truyền động thủy lực. Bằng cách thay đổi đầu vào điện, các toán tử có thể đạt được gia tốc, giảm tốc và kiểm soát tốc độ chính xác trơn tru. Đối với các ứng dụng điều khiển áp suất, van duy trì áp suất hệ thống ở mức tỷ lệ thuận với tín hiệu đầu vào, cung cấp quy định áp suất nhất quán bất kể biến thể dòng chảy.
Các van tỷ lệ thủy lực có một số cấu hình để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng đa dạng. Các van định hướng theo tỷ lệ điều khiển hướng và tốc độ dòng chảy của chất lỏng thủy lực, làm cho chúng lý tưởng để điều khiển xi lanh và động cơ. Các van này thường có nhiều vị trí và có thể cung cấp các chuyển đổi trơn tru giữa các hướng trong khi duy trì điều khiển dòng chảy chính xác.
Van điều khiển áp suất tỷ lệ điều chỉnh áp suất hệ thống tỷ lệ với tín hiệu đầu vào điện. Chúng bao gồm các van giảm áp, van giảm áp và van trình tự áp suất. Mỗi loại phục vụ các chức năng cụ thể trong việc duy trì áp suất hệ thống tối ưu trong các điều kiện hoạt động khác nhau.
Van điều khiển dòng theo tỷ lệ điều chỉnh tốc độ dòng chảy của chất lỏng thủy lực độc lập với các biến đổi áp suất. Các van này rất cần thiết trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ bộ truyền động nhất quán bất kể thay đổi tải hoặc dao động áp suất hệ thống.
Ưu điểm của các van tỷ lệ thủy lực so với các van bật/tắt truyền thống là đáng kể. Đầu tiên và quan trọng nhất là khả năng kiểm soát chính xác của họ. Các van truyền thống chỉ có thể mở hoặc đóng hoàn toàn, hạn chế các tùy chọn điều khiển và thường dẫn đến các chuyển động giật, không chính xác. Các van tỷ lệ cung cấp điều khiển trơn tru, liên tục có thể được tinh chỉnh để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng chính xác.
Hiệu quả năng lượng đại diện cho một lợi thế đáng kể khác. Bằng cách chỉ cung cấp dòng chảy hoặc áp lực cần thiết cho một ứng dụng nhất định, các van tỷ lệ giảm chất thải năng lượng so với các hệ thống hoạt động ở công suất tối đa và sử dụng điều tiết để giảm sản lượng. Hiệu quả này chuyển sang chi phí vận hành thấp hơn và giảm tác động môi trường.
Hiệu suất hệ thống được cải thiện đạt được thông qua công nghệ van tỷ lệ bao gồm giảm căng thẳng cơ học trên các thành phần hệ thống, hoạt động mượt mà hơn và kiểm soát quá trình nâng cao. Những lợi ích này thường dẫn đến tuổi thọ thiết bị dài hơn, giảm yêu cầu bảo trì và cải thiện chất lượng sản phẩm trong các ứng dụng sản xuất.
Các van tỷ lệ thủy lực tìm thấy các ứng dụng trên nhiều ngành công nghiệp nơi kiểm soát chính xác là điều cần thiết. Trong sản xuất, các van này kiểm soát máy ép phun, cung cấp áp lực chính xác và kiểm soát dòng chảy cho chất lượng sản phẩm phù hợp. Ngành công nghiệp ô tô phụ thuộc vào các van tỷ lệ trong thiết bị dây chuyền lắp ráp, hệ thống sơn và máy móc thử nghiệm trong đó độ chính xác và độ lặp lại là tối quan trọng.
Thiết bị xây dựng và động đất sử dụng rộng rãi các van theo tỷ lệ để kiểm soát sự bùng nổ, xô và chuyển động theo dõi. Kiểm soát mượt mà, theo tỷ lệ các van này giúp tăng cường sự thoải mái và độ chính xác của người vận hành trong khi giảm căng thẳng cơ học trên các thành phần thiết bị. Trong thủy lực di động, các van tỷ lệ cho phép các hệ thống điều khiển cần điều khiển cung cấp phản ứng trực quan, tỷ lệ cho các đầu vào của toán tử.
Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ sử dụng các van tỷ lệ trong các hệ thống điều khiển chuyến bay, vận hành thiết bị hạ cánh và thiết bị hỗ trợ mặt đất. Độ chính xác và độ tin cậy của các van này rất quan trọng đối với các ứng dụng quan trọng về an toàn trong đó sự thất bại không phải là một lựa chọn.
