Van điều khiển khí nén được xem là một sự cải tiến làm thay đổi cả ngành điều khiển với các ưu điểm trội so với van tay hoạt động bằng thủ công. Các hệ thống hoạt động không chỉ mượt mà, nhanh chóng, chính xác hơn rất nhiều so với việc sử dụng van tay truyền thống. Các hệ thống điều khiển cần duy trì nhiệt độ, áp suất, lưu lượng chính xác và ổn định thì van điều khiển là một thành phần không thể thiếu cùng với các loại cảm biến và bộ điều khiển và PLC. Vậy bạn có biết van điều khiển là gì chưa? Cùng tìm hiểu nhé.
Van điều khiển khí nén là gì?
Van điều khiển khí nén hoạt động đúng với tên gọi là nó là van điều khiển bằng khí nén bởi nó dẫn động hoàn toàn khí nén thông tín hiệu điều khiển bằng điện. Van điều khiển khí được chia làm 3 phần riêng biệt độc lậ nhau nhưng lại có mối quan hệ khăn khít với nhau. Cả ba thành phần này đều không thể thiếu trong một van điều khiển khí nén. Để hiểu rõ hơn chúng ta cùng xem cấu tạo của van điều khiển nhé.
Actuator hay còn gọi là bầu khí nén
Actuator là bộ phận nắm giữ sức mạnh của van điều khiển, nó được lắp với thân van thông qua 2 trục định vị hai bên đối xứng nhau. Bên trong actuator là các lò xo và một màng van
Kích thước của bầu khí nén lớn hay nhỏ phụ thuộc vào áp suất đi qua van. Điều quan trọng khi chọn actuator chính là áp suất đóng van phải thắng áp suất đi qua van điều khiển.
Body hay còn gọi là thân van
Phần thân van là thành phần tiếp xúc trực tiếp với môi chất đi qua van. Các môi chất thường dùng : nước, hơi nóng, dầu nóng, khí hydro, khí Nitơ, khí Gas, dung dịch cà phê, dung dịch sữa … Tuỳ theo loại môi chất đi qua qua van mà chúng ta chọn loại vật liệu body can khác nhau cho phù hợp. Chẳng hạn vật liệu Gang thì dùng cho nước, hơi nóng, nước trong hệ thống chiller. Còn vật liệu inox sẽ được dùng cho môi trường thực phẩm như sữa, cà phê và các loại dung dịch khác.
Đối với van điều khiển thì phần lớn đều kết nối dạng mặt bích theo tiêu chuẩn DIN ( Châu Âu ), ANSI ( Mỹ ) hoặc JIS ( Nhật ). Đa phần các loại van sử dụng trong công nghiệp sẽ dùng chuẩn DIN nhưng các bạn cần lưu ý trước khi đặt hàng để phù hợp với hệ sinh thái mặt bích trong nhà máy và đường ống đang sử dụng.
Positioner hay còn gọi là bộ điều khiển khí nén
Positioner hay còn gọi là bộ điều khiển khí nén làm nhiệm vụ cực kỳ quan trọng là nhận tín hiệu để điều khiển van đóng – mở một cách nhip nhàng.
Khí nén và tín hiệu điều khiển dạng 4-20mA sẽ được đưa vào bộ điều khiển khí nén ( Positioner ) này. Áp suất cấp vào Positioner thường lớn hơn khá nhiều so với áp suất đầu ra, thông thường áp suất đầu vào max 6 bar và áp suất dầu ra có thể giao động 0,2…2.8bar tương ứng với tín hiệu 4-20mA.
Áp suất đầu ra phải đủ lớn để thắng lực lò so sao cho van đóng mở một cách nhẹ nhàng nhưng lại chính xác.
Chúng ta thường thấy rằng Positioner thường do các hãng nổi tiếng sản xuất : Siemes, foxboro-eckardt, Schneider, Samson…Các hãng van thường kết hợp với các hãng này để tạo thành một van điều khiển khí nén hoàn chỉnh.
Ứng dụng van điều khiển khí nén
Điều khiển lưu lượng
Một trong những ứng dụng được sử dụng phổ biến nhất trong các nhà máy sản xuất chính là việc dùng van điều khiển để điều khiển lưu lượng hay nói chính xác hơn là để tính thể tích nước, chất lỏng đi qua van trước khi vào hệ thống phối trộn.
Hệ thống điều khiển lưu lượng bao gồm:
- Đồng hồ đo lưu lượng
- Van điều khiển khí nén
- PLC kèm màn hình HMI / bộ điều khiển PID
Hệ thống này cần có sự kết hợp giữa đồng hồ đo lưu lượng, van điều khiển và bộ điều khiển trung tâm – có thể PLC hoặc hệ thống Scadar.
Van điều khiển được đặt trước đồng hồ đo lưu lượng & nhận tín hiệu của bộ điều khiển. Đồng hồ đo lưu lượng đóng vai trò là một cảm biến lưu lượng để truyền tín hiệu về PLC. PLC lúc này đóng vai trò là bộ não trung tâm khi vừa tiếp nhận tín hiệu vừa xuất tín hiệu ra lệnh cho van điều khiển hoạt động.
Màn hình HMI hiển thị lưu lượng cần đi vào khu phối trộn đồng thời cũng là nơi tuỳ chọn thể tích nước, chất lỏng cho một mẻ sản xuất.
Van khí nén điều khiển nhiệt độ
Dùng van điều khiển khí nén để điều khiển nhiệt độ là một trong những phương án tối ưu nhất và chính xác nhất thông qua PLC hoặc bộ điều khiển PID. Hệ thống điều khiển nhiệt độ bao gồm:
- Cảm biến nhiệt độ
- Motor hoặc van xả
- Van điều khiển
- PLC kèm màn hình HMI hoặc bộ điều khiển PID
Cảm biến nhiệt độ đóng vài trò đo nhiệt độ cần phối trộn để đảm bảo nhiệt độ không quá thấp hoặc quá cao. Cảm biến nhiệt độ sẽ đưa về PLC để xử lý nhiệt độ thực tế trong khu vực trộn.
PLC được xem là đầu não khi nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ. Khi nhiệt độ quá thấp sẽ đưa tín hiệu tới van để tăng góc mở để gia nhiệt. Khi nhiệt độ gần tới điểm cài đặt thì sẽ cho van đóng lại với góc vừa phải để duy trì nhiệt độ.
Van điều khiển làm nhiệm vụ đóng mở van theo tín hiệu từ PLC truyền xuống. Tuy nhiên, để điều khiển nhiệt độ chính xác chúng ta cần chọn thông số lưu lượng đi qua van sao cho phù hợp để kịp thời đáp ứng lưu lượng chất lỏng đi qua van.
Van điều khiển áp suất
Chúng ta quá quen thuộc với van điều áp có nhiệm vụ để giảm áp suất trên đường ống và giúp lưu lượng đi qua ổn định hơn. Các van điều áp đều hoạt động bằng cơ khí và áp suất đầu ra luôn cố định sau khi đã điều chỉnh bằng tay. Trường hợp muốn điều chỉnh áp suất bất kỳ với thời gian phản hồi nhanh và đơn giản thì van điều khiển là một giải pháp tối ưu.
Van điều khiển sẽ thay thế van điều áp cơ truyền thống & dể dàng thay đổi áp suất đầu ra thông qua bộ điều khiển hoặc màn hình HMI của PLC. Để làm được điều này cần có sự kết hợp giữa cảm biến áp suất, van điều khiển và bộ điều khiển hoặc PLC.
Khác biệt với van điều áp cơ là sự linh động về áp suất đầu ra cũng như việc điều khiển từ xa trở nên đơn giản hơn rất nhiều so với van điều áp cơ truyền thống.
Như vậy, chúng ta thấy rằng van điều khiển có rất nhiều chức năng khác nhau từ điều khiển áp suất, nhiệt độ, lưu lượng và nhiều chức năng khác.
Để tối ưu hoá chức năng cũng như ứng dụng của van điều khiển một cách triệt để. Chúng ta cần nắm rõ nguyên lý cũng như cách thức hoạt động của hệ thống để tính toán và lựa chọn van sao cho phù hợp.
Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn nếu bạn cần tìm hiểu hoặc sử dụng van điều khiển trong công nghiệp.
Kỹ Sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
