Van Bướm Điều Khiển Khí Nén: Cấu Tạo Và Cách Chọn

Van bướm điều khiển khí nén là lựa chọn quen thuộc khi cần đóng mở van từ xa, nhanh và lặp đi lặp lại trong hệ thống nước, khí, hóa chất nhẹ hoặc HVAC. Cụm van gồm nhiều bộ phận ghép lại, nên chọn sai một bộ phận có thể khiến cả cụm vận hành kém. Bài viết giải thích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các phụ kiện đi kèm và cách chọn van bướm điều khiển khí nén cho đúng.

Van bướm điều khiển khí nén tác động đơn

Van bướm điều khiển khí nén là gì?

Đó là cụm gồm một van bướm và một bộ truyền động khí nén (actuator) gắn trực tiếp lên trục van. Khi cấp khí nén vào actuator, piston bên trong chuyển động và làm trục van xoay khoảng 90 độ, đĩa van chuyển từ vị trí đóng sang mở hoặc ngược lại. Nhờ vậy, van có thể được điều khiển bằng tín hiệu từ xa mà không cần người thao tác tại chỗ.

Cấu tạo của cụm van bướm khí nén

Van bướm gồm thân van, đĩa van, trục và gioăng làm kín. Van có thể là loại kẹp giữa hai mặt bích (wafer), loại có tai bắt bu lông (lug) hoặc loại mặt bích hai đầu, tùy vị trí lắp.

Bộ truyền động khí nén gồm vỏ xy lanh, piston, trục xoay và cơ cấu truyền lực. Bộ truyền động có hai kiểu phổ biến, trình bày ở phần nguyên lý bên dưới.

Phụ kiện đi kèm thường gặp:

• Van điện từ: nhận tín hiệu điện để cấp hoặc xả khí cho actuator.
• Công tắc hành trình hoặc hộp báo vị trí: báo trạng thái đóng hoặc mở về hệ thống điều khiển.
• Bộ định vị (positioner): dùng khi cần điều tiết ở các vị trí trung gian theo tín hiệu điều khiển liên tục.
• Bộ lọc khí và điều áp: làm sạch khí nén và giữ áp suất cấp ổn định cho actuator.

  

Nguyên lý hoạt động

Tác động kép (double acting): khí nén được cấp vào cả hai phía của piston để mở và đóng. Khi mất khí, van dừng ở vị trí hiện tại.

Tác động đơn (single acting, hồi lò xo): khí nén chỉ cấp để đẩy van theo một chiều, chiều còn lại do lò xo trong actuator đưa về. Khi mất khí, van tự về vị trí an toàn đã định trước, có thể là đóng hoặc mở tùy cấu hình.

Việc chọn kiểu nào phụ thuộc vào yêu cầu an toàn của hệ thống: nếu cần van tự đóng hoặc tự mở khi mất khí nén thì dùng kiểu hồi lò xo.

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm:

• Đóng mở nhanh, phù hợp thao tác thường xuyên.
• Cấu tạo actuator khí nén tương đối đơn giản.
• Dễ tích hợp vào hệ thống tự động hóa.
• Phù hợp những khu vực hạn chế thiết bị điện.

Hạn chế:

• Cần có nguồn khí nén ổn định và sạch.
• Điều tiết chính xác ở độ mở trung gian đòi hỏi thêm bộ định vị, nên chi phí tăng.
• Khi so với van bi, độ kín và khả năng chịu áp của van bướm phụ thuộc vào loại gioăng và thiết kế cụ thể của từng sản phẩm.

Khi nào nên chọn van bướm điều khiển khí nén?

• Tuyến ống đường kính vừa và lớn, cần đóng mở tự động.
• Hệ thống đã có sẵn khí nén trung tâm.
• Cần đóng mở nhanh theo chu kỳ hoặc theo tín hiệu từ PLC.
• Cần chế độ an toàn khi mất khí (chọn actuator hồi lò xo).

Nếu hệ thống chưa có khí nén và chỉ cần vài điểm điều khiển, cụm van điều khiển điện có thể là phương án hợp lý hơn. Bạn có thể tham khảo bài so sánh van điều khiển điện và khí nén để cân nhắc.

Cách chọn van bướm điều khiển khí nén

1. Xác định lưu chất, nhiệt độ và áp suất làm việc để chọn vật liệu thân, đĩa và gioăng phù hợp.
2. Chọn kiểu kết nối (wafer, lug hoặc mặt bích) khớp với đường ống hiện có.
3. Chọn actuator đủ momen xoắn cho van ở điều kiện làm việc thực tế, có chừa dự phòng. Nên tham khảo bảng momen của nhà sản xuất van thay vì ước lượng.
4. Chọn kiểu tác động (kép hoặc đơn) theo yêu cầu an toàn khi mất khí.
5. Chọn phụ kiện: van điện từ đúng điện áp điều khiển, công tắc hành trình hoặc bộ định vị nếu cần phản hồi, bộ lọc khí điều áp.
6. Kiểm tra áp suất khí cấp của hệ thống có nằm trong dải làm việc của actuator hay không.
7. Đối chiếu datasheet của đúng sản phẩm về thông số, kích thước lắp ráp và tiêu chuẩn mặt bích kết nối giữa actuator và van.

   

Lưu ý lắp đặt và bảo trì

• Lắp van đúng chiều theo hướng dẫn của nhà sản xuất, và kiểm tra đĩa van không va chạm với mặt bích khi xoay.
• Dùng khí nén đã lọc nước và dầu để tránh hư hỏng gioăng piston và van điện từ.
• Kiểm tra định kỳ các đầu nối khí để phát hiện rò khí, vì rò khí làm actuator đóng mở chậm hoặc thiếu lực.
• Chạy thử đóng mở nhiều lần, quan sát tín hiệu phản hồi vị trí trước khi đưa vào vận hành chính thức.
• Kiểm tra gioăng van khi thấy rò rỉ qua van ở trạng thái đóng.

Câu hỏi thường gặp

Van bướm khí nén có điều tiết lưu lượng được không? Có thể, nếu lắp thêm bộ định vị và dùng tín hiệu điều khiển liên tục. Nếu chỉ dùng van điện từ, cụm van thường hoạt động ở hai trạng thái đóng hoặc mở.

Actuator tác động đơn và kép khác nhau chủ yếu ở đâu? Tác động đơn có lò xo đưa van về vị trí an toàn khi mất khí, tác động kép thì không. Khi cùng cỡ, thông số momen và kích thước của hai kiểu cần xem trong tài liệu từng sản phẩm.

Có thể gắn actuator khí nén cho van bướm tay gạt đang dùng không? Có thể trong nhiều trường hợp, nếu mặt bích và trục của van tương thích với actuator. Cần đối chiếu kích thước kết nối và momen cần thiết trước khi quyết định.