Bộ truyền động BERNARD – Thiết bị điều khiển van điện trong hệ thống công nghiệp

Bộ truyền động BERNARD là thiết bị tạo chuyển động cơ học để đóng, mở hoặc điều chỉnh vị trí của van công nghiệp và cửa gió. Sản phẩm được phát triển bởi BERNARD CONTROLS, hãng chuyên về bộ truyền động điện và hệ thống điều khiển van với hơn 80 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tự động hóa van.

Bộ truyền động điện BERNARD nhận tín hiệu điều khiển từ tủ điện, PLC hoặc hệ thống DCS rồi chuyển năng lượng điện thành mô-men xoắn tại trục van. Nhờ đó, van có thể vận hành từ xa, kiểm soát chính xác trạng thái đóng mở và tham gia trực tiếp vào quá trình tự động hóa dây chuyền.

Chức năng chính của bộ truyền động BERNARD

Nhiệm vụ quan trọng nhất của bộ truyền động BERNARD là tạo lực hoặc mô-men cần thiết để dịch chuyển cơ cấu van đến vị trí yêu cầu. Tùy loại van, thiết bị có thể thực hiện chuyển động quay 90 độ, quay nhiều vòng hoặc điều chỉnh liên tục theo tín hiệu điều khiển.

Trong chế độ đóng mở, thiết bị truyền động BERNARD đưa van từ trạng thái đóng hoàn toàn sang mở hoàn toàn và ngược lại. Kiểu vận hành này thường được sử dụng cho van cách ly đường ống, van cấp nước, van khí, van hơi hoặc các van công nghệ chỉ yêu cầu hai trạng thái làm việc.

Đối với hệ thống cần kiểm soát lưu lượng hoặc áp suất, bộ truyền động có thể điều chỉnh vị trí van theo từng mức thay vì chỉ đóng hoặc mở hoàn toàn. Một số dòng BERNARD được thiết kế cho chế độ định vị và điều tiết, phù hợp với các quá trình cần thay đổi lưu lượng thường xuyên.

BERNARD sử dụng các cơ cấu truyền động có khả năng tự hãm trên nhiều dòng thiết bị. Đặc tính này giúp duy trì vị trí của van khi động cơ ngừng hoạt động và hạn chế việc van tự dịch chuyển do áp lực của môi chất.

Cảm biến vị trí và hệ thống giới hạn hành trình theo dõi liên tục góc quay hoặc số vòng của bộ truyền động. Khi van đạt đến vị trí cài đặt, bộ điều khiển sẽ dừng động cơ để tránh tác động quá mức lên trục van hoặc cơ cấu làm kín.

Bộ truyền động BERNARD cho van quay 1/4 vòng

Van bướm, van bi và một số loại cửa gió chỉ cần quay khoảng 90 độ từ vị trí đóng sang mở. Đối với nhóm ứng dụng này, BERNARD phát triển các bộ truyền động quay 1/4 vòng có kết cấu gọn và mô-men đầu ra tương đối lớn.

Dòng AQ BERNARD được thiết kế cho van và cửa gió trong điều kiện vận hành công nghiệp thông thường. Dải AQ có mô-men từ 50 đến 10.000 Nm, trong đó cấu hình lắp trực tiếp có thể đạt tới 1.000 Nm. Thiết bị hỗ trợ chế độ đóng mở, định vị và điều tiết, đồng thời có phiên bản điều khiển LOGIC tích hợp.

Đối với van nhỏ hơn, dòng AQL có dải mô-men khoảng 15–70 Nm và phù hợp với các van quay 1/4 vòng kích thước nhỏ. Thiết bị có thể sử dụng cơ cấu điều khiển điện cơ hoặc bộ định vị nhận tín hiệu 4–20 mA.

Bộ truyền động BERNARD cho van công nghiệp tải nặng

Trong nhà máy điện, xử lý nước, dầu khí hoặc các hệ thống đường ống lớn, van thường yêu cầu mô-men cao và khả năng chịu môi trường khắc nghiệt hơn. Dòng SQ BERNARD được thiết kế cho các ứng dụng quay 1/4 vòng thuộc nhóm tải nặng.

SQ có dải mô-men từ khoảng 45 đến 10.000 Nm, trong đó cấu hình tiêu chuẩn lắp trực tiếp đạt tới 800 Nm. Khi kết hợp hộp số, hệ thống có thể đáp ứng mức mô-men cao hơn đáng kể.

Cơ cấu truyền động tự hãm giúp giữ vị trí van khi mất điện. Bộ giới hạn hành trình cơ khí giúp hạn chế hiện tượng quay quá góc, trong khi tay quay khẩn cấp cho phép người vận hành thao tác thủ công khi cần bảo trì hoặc xử lý sự cố.

Bộ truyền động nhiều vòng BERNARD

Van cổng và van cầu thường yêu cầu trục van quay nhiều vòng để dịch chuyển hoàn toàn từ vị trí đóng sang mở. Vì vậy, loại van này cần sử dụng bộ truyền động nhiều vòng BERNARD thay vì bộ truyền động quay 90 độ.

Dòng ST được thiết kế cho các van nhiều vòng trong điều kiện công nghiệp nặng. Mô-men lắp trực tiếp của dòng này nằm trong khoảng 60–2.200 Nm và có thể đạt tới 20.000 Nm trong một số cấu hình mở rộng.

BERNARD cũng phát triển dòng BT với thiết kế dạng mô-đun. Dải mô-men lắp trực tiếp của BT khoảng 30–500 Nm, đồng thời có thể mở rộng tới 32.000 Nm theo cấu hình truyền động. Hệ thống INTELLI+ được tích hợp để hỗ trợ việc thiết lập, giám sát và điều khiển bộ truyền động.

Trong nhiều quá trình công nghệ, van không chỉ đóng hoặc mở mà phải thay đổi vị trí liên tục để giữ lưu lượng, nhiệt độ hoặc áp suất tại giá trị mong muốn.

BERNARD phát triển các dòng bộ truyền động chuyên cho chế độ điều tiết liên tục như OAP, MA/MB, MAS/MBS và một số cấu hình SQXM/STXM. Các thiết bị này được thiết kế để chịu số lần vận hành cao hơn so với van đóng mở thông thường.

Khi kết nối với bộ điều khiển quá trình, tín hiệu từ cảm biến được truyền về PLC hoặc DCS. Hệ thống sau đó gửi lệnh điều chỉnh vị trí đến bộ truyền động để tăng hoặc giảm độ mở của van theo giá trị thực tế.

Bộ truyền động BERNARD tự hồi về vị trí an toàn

Một số hệ thống yêu cầu van phải tự động trở về vị trí an toàn khi mất nguồn điện. Đây là yêu cầu thường gặp đối với hệ thống khí đốt, nhiên liệu, hóa chất hoặc các đường ống liên quan đến chức năng dừng khẩn cấp.

Dòng FQ BERNARD sử dụng cơ cấu lò xo hồi để tự động mở hoặc đóng van khi nguồn điện bị gián đoạn. Dải mô-men của dòng này khoảng 40–500 Nm và có thể sử dụng trong các ứng dụng quay 1/4 vòng.

Nhờ năng lượng được tích trữ trong lò xo, quá trình đưa van về vị trí an toàn không phụ thuộc vào nguồn điện ngoài tại thời điểm xảy ra sự cố.

Bộ truyền động chống cháy nổ BERNARD

Trong khu vực có khí dễ cháy hoặc môi trường tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ, bộ truyền động phải có thiết kế phù hợp với yêu cầu bảo vệ thiết bị điện.

BERNARD có các dòng SQX dành cho van quay 1/4 vòng và STX dành cho van nhiều vòng trong môi trường yêu cầu bộ truyền động chống cháy nổ. Đây là những nhóm sản phẩm riêng trong danh mục BC PREMIUM của hãng.

Các dòng này thường được lựa chọn cho hệ thống dầu khí, hóa dầu, bồn chứa nhiên liệu, trạm xử lý khí và các khu vực có yêu cầu kiểm soát nguồn gây cháy.

Điều khiển thông minh trên bộ truyền động BERNARD

Bộ truyền động hiện đại không chỉ có động cơ và hộp số mà còn tích hợp hệ thống điện tử để theo dõi trạng thái vận hành.

Dòng AQ LOGIC hỗ trợ màn hình hiển thị, cài đặt không cần mở vỏ thiết bị và giao tiếp với các giao thức công nghiệp như Modbus RTU hoặc Profibus DPV1. Một số cấu hình còn hỗ trợ Bluetooth để thực hiện cài đặt hoặc chẩn đoán thông qua ứng dụng của BERNARD CONTROLS.

Đối với các dòng tải nặng, hệ thống INTELLI+ có thể theo dõi vị trí, mô-men, tình trạng vận hành và hỗ trợ giao tiếp với hệ thống điều khiển trung tâm. Điều này đặc biệt hữu ích tại những nhà máy có hàng chục hoặc hàng trăm van tự động.

Vai trò của bộ truyền động BERNARD trong hệ thống công nghiệp

Điều khiển đóng và mở van tự động

Vai trò cơ bản nhất của bộ truyền động BERNARD là thực hiện thao tác đóng hoặc mở van mà không cần người vận hành tác động trực tiếp tại vị trí lắp đặt. Khi nhận lệnh từ tủ điều khiển, PLC hoặc DCS, bộ truyền động tạo mô-men xoắn để dịch chuyển van từ trạng thái đóng sang mở hoặc ngược lại.

Chức năng này đặc biệt quan trọng đối với các van nằm trên đường ống lớn, vị trí trên cao, khu vực nguy hiểm hoặc những nơi người vận hành khó tiếp cận. BERNARD phân loại rõ bộ truyền động theo các chế độ đóng mở, định vị và điều tiết tùy yêu cầu của hệ thống.

Điều chỉnh vị trí van theo yêu cầu công nghệ

Trong nhiều dây chuyền, van không chỉ hoạt động ở hai trạng thái đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn. Hệ thống cần duy trì van tại các vị trí trung gian để kiểm soát lưu lượng, áp suất hoặc các thông số công nghệ khác.

Bộ truyền động BERNARD có thể nhận tín hiệu điều khiển và dịch chuyển van đến vị trí tương ứng. Với các ứng dụng điều tiết liên tục, hãng có những dòng bộ truyền động được thiết kế để thường xuyên thay đổi vị trí van trong toàn bộ hành trình làm việc.

Kiểm soát lưu lượng môi chất trong đường ống

Khi kết hợp với van điều khiển, bộ truyền động BERNARD trở thành cơ cấu chấp hành trực tiếp tác động đến lưu lượng chất lỏng, khí hoặc hơi đi qua đường ống.

Ví dụ, khi hệ thống cần giảm lưu lượng nước, PLC gửi tín hiệu yêu cầu giảm độ mở van. Bộ truyền động quay trục van đến vị trí mới, làm giảm tiết diện dòng chảy. Ngược lại, khi nhu cầu tăng, bộ truyền động mở van lớn hơn để tăng lượng môi chất đi qua.

Do đó, bộ truyền động không trực tiếp đo lưu lượng nhưng đóng vai trò thực hiện lệnh điều chỉnh do hệ thống điều khiển đưa ra.

Duy trì và kiểm soát áp suất hệ thống

Trong hệ thống hơi, khí nén, nước công nghiệp hoặc đường ống công nghệ, áp suất thường được kiểm soát bằng cách thay đổi vị trí của van.

Cảm biến áp suất gửi giá trị thực tế về bộ điều khiển. PLC hoặc DCS so sánh giá trị này với giá trị đặt rồi gửi lệnh đến bộ truyền động BERNARD. Bộ truyền động thay đổi vị trí van để tăng hoặc giảm dòng môi chất, từ đó hỗ trợ duy trì áp suất tại mức yêu cầu.

Đây là một trong những ứng dụng quan trọng của bộ truyền động điều tiết trong nhà máy điện, hệ thống nước, hóa chất và các dây chuyền xử lý công nghiệp.

Kết nối van với hệ thống PLC và DCS

Bộ truyền động BERNARD đóng vai trò cầu nối giữa thiết bị cơ khí trên đường ống và hệ thống điều khiển tự động của nhà máy.

Thay vì PLC tác động trực tiếp lên van, tín hiệu điều khiển được gửi đến bộ truyền động. Thiết bị sau đó chuyển tín hiệu điện thành chuyển động cơ học tại trục van. Các bộ điều khiển tích hợp của BERNARD còn hỗ trợ xử lý lệnh, báo trạng thái, bảo vệ thiết bị và truyền thông với hệ thống điều khiển.

Nhờ đó, người vận hành có thể quản lý nhiều van từ phòng điều khiển trung tâm mà không phải thao tác trực tiếp tại từng vị trí.

Phản hồi trạng thái và vị trí của van

Một vai trò quan trọng khác của bộ truyền động BERNARD là cung cấp thông tin về trạng thái vận hành của van.

Hệ thống có thể nhận biết van đang mở, đang đóng, đã đạt vị trí cuối hành trình hoặc đang dừng tại một vị trí trung gian. Với hệ thống điều khiển tích hợp, tín hiệu vị trí thực tế có thể được gửi trở lại bộ điều khiển để so sánh với giá trị đặt.

Thông tin phản hồi giúp phòng điều khiển xác định chính xác tình trạng của van và phát hiện trường hợp van không thực hiện đúng lệnh.

Giữ van ổn định tại vị trí yêu cầu

Sau khi van đạt vị trí yêu cầu, bộ truyền động cần đảm bảo van không tự dịch chuyển do áp suất đường ống hoặc lực tác động từ môi chất.

Một số dòng BERNARD sử dụng hệ thống truyền động có khả năng tự hãm, giúp duy trì vị trí van ngay cả khi bộ truyền động không còn được cấp điện. Dòng SQ của hãng, chẳng hạn, được thiết kế với hệ truyền động tự hãm để giữ vị trí van khi động cơ ngừng hoạt động.

Vai trò này đặc biệt cần thiết đối với van bướm, van bi và những van chịu chênh lệch áp suất lớn.

Bảo vệ van khỏi quá hành trình

Nếu bộ truyền động tiếp tục quay sau khi van đã đạt vị trí đóng hoặc mở hoàn toàn, trục van, bộ làm kín hoặc hộp số có thể chịu tải quá mức.

Bộ truyền động BERNARD sử dụng hệ thống giới hạn hành trình và cơ cấu kiểm soát mô-men để dừng chuyển động tại vị trí đã cài đặt. Một số dòng còn có giới hạn hành trình cơ khí để ngăn bộ truyền động quay vượt quá phạm vi thiết kế.

Nhờ đó, bộ truyền động không chỉ tạo chuyển động mà còn góp phần bảo vệ van và cơ cấu truyền động trong quá trình vận hành.

Đưa van về vị trí an toàn khi xảy ra sự cố

Trong những hệ thống quan trọng, van phải chuyển về một trạng thái xác định khi mất điện hoặc xảy ra sự cố.

BERNARD có các giải pháp truyền động tích hợp chức năng đưa van về vị trí an toàn. Với dòng truyền động có cơ cấu hồi, năng lượng được lưu trữ có thể đưa van về trạng thái an toàn khi nguồn điều khiển bị mất.

Tùy thiết kế của hệ thống, vị trí an toàn có thể là đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn. Chức năng này thường được sử dụng trong hệ thống nhiên liệu, hóa chất, khí, hơi và các đường ống quan trọng.

Hỗ trợ vận hành van tại chỗ và từ xa

Bộ truyền động BERNARD cho phép kết hợp hai phương thức điều khiển: điều khiển tại thiết bị và điều khiển từ phòng điều khiển.

Trong quá trình vận hành bình thường, PLC hoặc DCS có thể gửi lệnh từ xa. Khi bảo trì, kiểm tra hoặc chạy thử, kỹ thuật viên có thể sử dụng bộ điều khiển tại chỗ hoặc cơ cấu vận hành bằng tay tùy cấu hình thiết bị. Các dòng điều khiển tích hợp của BERNARD cũng hỗ trợ hiển thị trạng thái và thao tác trực tiếp tại bộ truyền động.

Hỗ trợ giám sát và chẩn đoán thiết bị

Trên các bộ truyền động BERNARD có điều khiển thông minh, thiết bị còn đảm nhiệm vai trò thu thập và cung cấp dữ liệu vận hành.

Hệ thống có thể giám sát trạng thái bộ truyền động, vị trí van, lỗi vận hành và các thông tin phục vụ bảo trì. Một số nền tảng điều khiển tích hợp của hãng hỗ trợ màn hình LCD, giao tiếp trường và chức năng chẩn đoán nhằm giúp người vận hành kiểm tra tình trạng thiết bị thuận tiện hơn.

Nhờ đó, bộ truyền động BERNARD không chỉ là thiết bị tạo chuyển động mà còn trở thành một phần của hệ thống giám sát và tự động hóa nhà máy.