Van điều khiển khí nén là gì? Phân loại và ứng dụng của nó

Hôm nay, bạn hãy cùng chúng tôi khám phá thêm 1 loại van thông dụng nữa nhé. Đó là van điều khiển khí nén. Chúng có rất nhiều loại và mỗi loại sẽ phù hợp với 1 hệ thống và công việc khác nhau. 

Van điều khiển khí nén là gì?

Van điều khiển khí nén thực chất là van đóng mở khí nén. Có tích hợp với bộ truyền động bằng khí nén. Bộ này làm nhiệm vụ chuyển lực khí nén thành lực cơ học để đóng mở van và điều chỉnh lưu lượng khí. Van ngày càng được lắp đặt nhiều với mục đích. Xây dựng một hệ thống vận hành tự động hóa, an toàn, chính xác và tiết kiệm chi phí, nhân công.

Van điều khiển này 2 loại đó là đóng mở on/off. Và đóng mở tuyến tính với nhiều van như: Van dao, van bi, van cầu, van màng.

Hình dáng của van sẽ phụ thuộc vào hình dáng bộ điều khiển và hình dáng của thân. Mỗi hãng sản xuất khác nhau thì thiết kế van, màu sắc, kiểu dáng và giá thành cũng không giống nhau.Van có kích thước càng lớn thì trọng lượng càng nặng.

Trong đời sống và sản xuất thì van bi, van bướm được sử dụng nhiều hơn. Tuy nhiên đối với các hệ thống đặc biệt thì người ta dùng van cổng, van màng, van dao.

Cấu tạo van điều khiển khí nén

Đối với 1 van điều khiển bằng khí nén thông thường sẽ có 3 bộ phận chính đó là thân van và bộ truyền động.

Thân van

Thân của van bi, van cổng, van cầu, van bướm, van màng sẽ khác nhau theo thiết kế của mỗi loại. Tuy nhiên, tất cả đều được làm từ những vật liệu tốt nhất như: Inox, thép, đồng, gang… Bởi vì nó sẽ giúp van có thể hoạt động ổn định, chịu nhiệt và áp tốt. Chống ăn mòn cũng như oxi hóa khi làm việc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Bộ truyền động bằng khí nén (Pneumatic actuator)

Hiện nay, người ta phân chia bộ truyền động khí nén làm các loại:

Bộ truyền động bằng khí nén đơn tịnh tiến

Nó làm trục van sẽ chuyển động dạng tịnh tiến hoặc dạng xoay. Nó sử dụng áp lực của dòng khí nén được cung cấp. Để tác động lên bộ phận truyền động. Áp lực này sẽ phải lớn hơn lực của lò xo và tạo lực piston tịnh tiến kéo theo trục van di chuyển và van mở. Ngừng cấp khí thì áp lực biến mất, lực lò xo làm piston. Cũng như trục về vị trí cũ và van đóng lại. Bộ truyền động đơn thường dùng cho van màng, van cổng, van cầu.

Bộ truyền động bằng khí nén đơn xoay

Bên trong bộ truyền động chia làm buồng trong có bánh răng và piston và buồng ngoài có lò xo. Tương tự như loại trên nhưng chuyển động của piston là xoay.

Nó chuyên dùng cho van bi, van bướm

+ Bộ truyền động bằng khí nén kép

Khí nén từ nguồn khi cấp cho bộ truyền động sẽ đi vào cả buồng trong và buồng ngoài.

Các bộ phận khác

Bên cạnh 3 bộ phận chính thì tùy theo loại van điều khiển bằng khí nén mà sẽ có thêm những chi tiết, bộ phận phụ như:

Bộ phận chỉ báo đóng mở – Điều khiển ON/OFF

Nếu như van gạt tay, van xoay vô lăng thì dựa vào góc xoay của vô lăng. Tay gạt mà con người biết được tình trạng làm việc của van. Còn đối với van on/off thì cần có 1 bộ phận.

Bộ phận chỉ báo đóng mở sẽ xuất hiện ở các van khí nén điều khiển on/off. Do van này chỉ vận hành theo hình thức mở . Hoặc đóng hoàn toàn nên bộ chỉ báo đóng mở sẽ cung cấp thông tin trạng thái hiện tại của van là đóng hay mở.

Công tắc giới hạn (Limit swith box) – Điều khiển ON/OFF

Chi tiết công tắc giới hạn dùng để hiển thị chính xác trạng thái của van đóng hoặc mở. Và gửi tín hiệu trạng thái này về phòng điều khiển. Lúc này, van hoặc bộ chia khí sẽ truyền dẫn khí đến bên đóng. Hoặc bên mở để van đóng/ mở theo ý muốn của người dùng.

Bộ định vị điều tiết khí nén (Rotary Positioner) – Điều khiển tuyến tính

Bộ định vị điều tiết khí nén chỉ có trong van khí nén điều khiển tuyến tính. Nhiệm vụ của nó là điều tiết lượng khí nén được cung cấp cho bộ truyền động. Từ đó van sẽ có nhiều góc mở khác nhau

Van điện từ – Bộ chia khí

Van điện từ sẽ thực hiện việc đóng mở cung cấp 2 nguồn khí cho bên đóng, bên mở. Van điện từ có nhiều loại: 1 đầu điện, 2 đầu điện với 4 giá trị điện áp thông dụng như: 24v, 12v, 220v, 110v.

Bộ chia khí sẽ giúp cần 1 nguồn khí duy nhất giúp cấp khí đúng mục đích. Khi cần cấp vào mở và cấp vào bên đóng. Từ đó, van  sẽ đóng mở thuận tiện và nhanh chóng hơn.

Cách hoạt động van điều khiển khí nén

Theo cách phân loại bộ truyền động khí nén thì chúng ta có nguyên lý hoạt động của từng loại như sau:

Truyền động đơn

Chuyển động tịnh tiến

Tùy theo yêu cầu làm việc mà van sẽ tự động đóng, tự động mở khi có khí nén.

Ví dụ đối với van tự động mở khi ngừng cấp khí: Khi ngắt dòng khí nén cung cấp cho bộ truyền động thì lực lò xo sẽ đẩy trục van đi lên trên. Mở đĩa van ra khỏi ghế van, dòng chất đi qua.

 

Chuyển động xoay

Khí nén lúc này chỉ cấp vào buồng trong, chính lực của khí nén sẽ đẩy piston di chuyển về 2 bên. Nhờ vào bánh răng mà trục van xoay làm van  hoạt động. Ngừng cấp khí, lực của lò xo làm piston về trạng thái ban đầu. Và van sẽ tự động đóng hoặc tự động mở.

 

Tác động kép

+ Chu trình mở van điều khiển khí nén tác động kép: Khí nén cấp vào bộ truyền động và đi vào buồng. Áp lực của khí đẩy piston dịch chuyển từ trong ra ngoài. Thông qua piston và bánh răng, trục van sẽ xoay kéo theo cánh van hoặc bi sẽ xoay theo. Khí ở buồng ngoài được đẩy ra và van mở.

+ Chu trình đóng: Khí cấp vào buồng ngoài, lực của khí làm piston đi từ ngoài vào trong. Trục van sẽ xoay làm cánh van hay bi van xoay cùng tốc độ, cùng góc. Khí buồng trong được đẩy ra, van đóng

 

Van điều khiển khí nén tuyến tính

Van điều khiển bằng khí nén tác động kép và van tuyến tính khá giống nhau về nguyên lý hoạt động. Nhưng van tuyến tính lại có thêm bộ định vị van và bộ điều tiết khí nén để ngoài chức năng đóng mở thì nó còn điều chỉnh được lưu lượng dòng chất.

Các loại van điều khiển khí nén

Người ta phân chia hàng trăm loại van điều khiển khí nén thành những nhóm van dựa trên chủng loại, hãng sản xuất…

Theo chủng loại van

Van bi 

Đặc điểm của van bi đó là sử dụng bộ chuyển động của khí nén để điều chỉnh lưu lượng của dòng chất qua van và tác động đóng mở van.

Van bi điều khiển khí nén sử dụng áp suất của dòng khí được cấp để làm piston dịch chuyển. Thông qua 1 hệ thống bánh răng, trục vít sẽ được cung cấp lực momen xoắn. Lúc này van bi sẽ quay 90 độ.

Van bướm 

Van bướm điều khiển khí nén là loại van bướm thông thường nhưng có sự kết hợp với một bộ điều khiển khí nén. Từ đó, van có thể làm việc tự động một cách chính xác. Người dùng có thể gọi là van bướm khí nén, van bướm điều khiển bằng khí nén…

Áp lực của khí nén được cung cấp từ van điện từ sẽ dẫn đến và tác động lên bộ điều khiển. Lực momen xoắn được hình thành truyền đến trục van làm trục van di chuyển van sẽ đóng mở hoặc tuyến tính theo cấu tạo từng loại.

Nếu bạn quan tâm có thể tham khảo bài viết phân tích rõ hơn của chúng tôi về van bướm nhé.

Van cầu 

Van cầu sẽ được kết nối với bộ phận điều khiển bằng khí nén để thực hiện việc đóng mở và điều chỉnh dòng chất. Van cầu điều khiển khí nén được chia thành 2 loại đó là: Điều khiển tuyến tính, on/off.

Van cổng dao 

Ưu điểm của van cổng dao điều khiển bằng khí nén đó là hạn chế tắc nghẽn các bụi, cáu cặn hay vật chất lơ lửng có trong dòng chất.

Chính vì thế mà van chuyên dụng cho các hệ thống của nhà máy sản xuất giấy, vải, xử lý nước thải, hóa chất, đồ uống, khai thác khoáng sản…

Van màng 

Van màng được điều khiển bằng nhiều bộ truyền động khác nhau: Khí nén, cơ, điện từ…nhưng phổ biến và giá thành rẻ nhất vẫn là van màng điều khiển bằng khí nén.

Một bộ van màng được cho hoàn chỉnh gồm: Van màng, bộ điều khiển khí nén, bộ định vị. Nếu khách hàng cần sử dụng cho những công việc cần đóng mở nhanh, liên tục thì van màng là 1 gợi ý khá thích hợp.

Van xiên

Vật liệu chế tạo van xiên thường là inox 304 với áp lực khí nén làm việc trung bình 4 bar đến 8 bar.

Van xiên thực chất là van cầu xiên được tích hợp với bộ truyền động khí nén dạng piston.Van có thể hoạt động trực tiếp với nguồn cấp khí hoặc thông qua 1 van điện từ.

Khi cấp khí nén vào bộ truyền động, piston bên trong sẽ dịch chuyển và kết nối với bộ phận vận hành có trong van là trục. Lúc này van sẽ mở và đóng theo thiết kế.

Van 3 ngã điều khiển bằng khí nén

Van 3 ngã điều khiển khí nén chính là van bi với 3 cửa được kết nối với bộ phận truyền động bằng khí nén để đóng mở van thay vì dùng tay hoặc điện năng.

Van 3 ngã được phân chia thành nhiều loại như: Van 3 ngã tác động đơn, van 3 ngã tác động kép, van 3 ngã tuyến tính.

Theo hãng sản xuất và xuất xứ

Nhật bản

Van điều khiển bằng khí nén do Kitz là sản phẩm được ưa chuộng tại Nhật và các nước khác trong khu vực. Sản phẩm của hãng được đánh giá cao vì độ bền bỉ và chất lượng với thông số tiêu chuẩn.

Hãng Kitz cung cấp đầy đủ các thiết bị công nghiệp trong đó có van bướm, van cầu đạt chất lượng chuẩn châu Âu, được kiểm tra nghiêm ngặt trước khi đến tay khách hàng.

Hàn Quốc

Khách hàng có nhu cầu về van đóng mở bằng khí nén có thể chọn các dòng sản phẩm khác nhau đến từ hãng Kosaplus xứ sở kim chi Hàn Quốc.

Đây chính là 2 nhà máy lớn, chuyên sản xuất các loại van cũng như thiết bị truyền động bằng khí nén hoặc điện từ. Những loại van có chất lượng cao, được kiểm duyệt chất lượng nghiêm ngặt sử dụng nhiều trong hệ thống hóa chất, xử lý nước sạch, nước thải công nghiệp.

Trụ sở chính của Kosaplus tại Hàn và có rất nhiều nhà phân phối tại các thị trường tiềm năng như: Việt Nam, Thái Lan, Indo…

Đài Loan

Đài Loan có 2 hãng Hershey và Haitima chuyên sản xuất và cung cấp các van khí nén.

+ Hershey nổi tiếng với: van bướm nhựa, van bướm khí nén, van bi, rắc co nối sóng, lọc T, lọc Y…

+ Haitima là tên tuổi lâu đời hơn khi xuất hiện trên thị trường vào năm 1984 chuyên sản xuất van các các thiết bị truyền động. Ưu điểm của các sản phẩm van do hãng này sản xuất đó là nhỏ gọn, giá thành rẻ, chịu được áp lớn và dễ dàng vận hành.

Ngoài ra, khách hàng có thể sử dụng các van đóng mở khí nén đến từ Trung Quốc với thương hiệu nổi tiếng: POV, Donjoy…

Ưu điểm 

So với nhiều loại van khác thì van điều khiển bằng khí nén được khách hàng tin dụng hơn vì thiết kế van đơn giản, nhỏ, gọn và khá nhẹ. Điều này giúp con người có thể di chuyển cũng như lắp đặt thiết bị ở nhiều vị trí, không gian khác nhau.

Giá thành của van rẻ, độ bền cao, ít xảy ra hỏng hóc nên tiết kiệm chi phí cho người dùng.

Van điều khiển khí có nhiều loại, model với kích cỡ phong phú để người dùng có thể chọn lựa. Van vận hành an toàn, bảo dưỡng đơn giản.

Thời gian đóng mở van rất nhanh, trung bình chỉ từ 2 – 10 giây. Thời gian này còn phụ thuộc nhiều vào kích thước van.

Truyền năng lượng dòng chất đi xa do khí nén có độ nhớt và sự tổn thất áp suất nhỏ. Van có thể đạt được vận tốc lớn khi truyền động do trọng lượng của chi tiết điều khiển khí nén nhỏ, giãn nở của khí nén lớn.

Ứng dụng van điều khiển khí nén

Ứng dụng của van điều khiển khí nén rất phong phú, chúng tôi sẽ giới thiệu với các bạn trong 3 lĩnh vực chính:

+ Điều khiển lưu lượng: Van có thể điều khiển lưu lượng dòng khí chính xác ở từng giai đoạn. Vì thế mà nó được dùng trong các nhà máy chế biến lương thực thực phẩm, sản xuất nước giải khát, sữa, bia hay các công trình cấp thoát nước, xử lý nước thải…

+ Điều khiển nhiệt độ: Chúng ta có 1 bộ gồm van điều khiển khí nén, bộ nhận tín hiệu, bộ cảm biến nhiệt sẽ thực hiện nhiệm vụ điều khiển khí và nhiệt. Lúc này, bộ phận nhận tín hiệu từ bộ cảm biến nhiệt và truyền thông tin nhiệt độ đến van. Van sẽ ngay lập tức nhận được tín hiệu và làm việc theo đúng với việc cài đặt ban đầu. Nó được dùng trong các ngành lắp ráp linh kiện điện tử, chế biến thức ăn và đồ uống…

+ Điều khiển áp suất: Van điều khiển bằng khí nén cùng với bộ nhận tín hiệu, bộ cảm biến áp sẽ đảm nhiệm điều khiển khí và áp lực. Bộ phận nhận tín hiệu sẽ nhận tín hiệu áp từ bộ cảm biến. Sau đó truyền đến van và van sẽ làm việc theo đúng mức áp cài đặt. Van này dùng cho ngành sản xuất hóa chất, xi măng, hóa dầu, xăng dầu, gas…

Cách lựa chọn van điều khiển khí nén

Để có thể chọn được van điều khiển khí nén thích hợp thì bạn phải biết được: Kích thước của van là bao nhiêu? Dòng chất đi qua van là gì và lưu lượng ra sao?

Nhiệt độ, áp lực của đường ống dẫn mà van tiếp xúc trực tiếp là bao nhiêu? Loại van cần dùng là gì? Nên chọn loại tuyến tính hay on/off. Đối với van điều khiển bằng khí nén thì bộ truyền động rất quan trọng. Chúng ta cần:

+ Chọn bộ truyền động khí nén

Mỗi hãng sản xuất sẽ có model khác nhau tương ứng với 1 loại van và kích thước van nhất định trong các hệ thống làm việc mà người dùng có thể đọc thông tin trong các tài liệu, tờ hướng dẫn sử dụng.

+ Kiểm tra lần cuối về sự phù hợp của áp suất vận hành với model của bộ truyền động.

Những công ty chuyên phân phối các bộ truyền động có kiến thức, trình độ nên am hiểu áp lực hệ thống, áp lực van nên họ sẽ tư vấn cho người dùng thiết bị có hiệu quả cao nhưng tiết kiệm kinh tế.

Một số lưu ý khi vận hành 

Sau đây là một số lưu ý khi khách vận hành van đó là:

+ Thường xuyên kiểm tra  rò rỉ của van, đây việc rất quan trọng mà nhân viên kỹ thuật thường làm.

+ Kiểm tra áp lực khí nén được cung cấp cho van.

+ Kiểm tra áp lực của dòng lưu chất trước khi vận hành van và hệ thống thông qua đồng hồ đo áp.

Thông thường thì những hệ thống trạm nguồn, hệ thống cung cấp lưu chất sẽ có đồng hồ đi kèm. Tuy nhiên, một số hệ thống thì sẽ cắt giảm thiết bị đo để giảm giá thành.

+ Kiểm tra nhiệt độ của môi trường làm việc và nhiệt độ của dòng lưu chất. Nếu nhiệt độ quá cao, nhiệt quá thấp sẽ khiến van hỏng hoặc có thể gây mất an toàn, cháy nổ…

Đặc biệt: Không được vận hành máy nén khí khi chưa lắp xong dây dẫn, hệ thống che chắn và van điều khiển khí. Chỉ được đấu nối điện vào van thông qua cầu dao điện, không nên bỏ qua rờ le bảo vệ motor. Khi thay đổi các cài đặt trên van điều khiển bằng khí nén cần cân nhắc kỹ, không tự ý thay đổi. Không mở van điều khiển đột ngột bởi nó có thể dẫn đến sự thay đổi áp, dòng chảy.