Bạn đang có kế hoạch sử dụng van để điều khiển nhiệt độ, áp suất hay lưu lượng một cách chính xác mà chưa biết sử dụng loại nào. Trong bài viết này mình sẽ chi sẻ cho mọi người phần lớn các kiến thức về van điều khiển như : van điều khiển là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân biệt van điều khiển khí nén và van điều khiển bằng điện & ứng dụng của van điều khiển trong công nghiệp.
Van là gì ?
Tôi nghĩ rằng mọi người cũng đã biết van chính là một thiết bị công nghiệp được dùng để điều tiết lưu lượng nước, hơi, chất lỏng đi qua nó thông qua việc đóng mở. Khi mở 100% thì lưu lượng đi qua lớn nhất, khi van kín thì nó ngăn dòng chảy đi qua nó hoàn toàn.
Van đơn giản là như vậy. Có nhiều loại van khác nhau : van tay, van 1 chiều, van bi, van cắt, van rũ bụi, van điều khiển, van khí nén …
Trong giới hạn bài viết này tôi sẽ nói về chi tiết về van điều khiển. Cùng tìm hiểu nhé.
Van Tay
Van tay là loại van được sử dụng nhiều nhất trong tất cả các loại van trong công nghiệp. Tất cả các môi trường nước, hơi nước, khí nén, axit đều sử dụng có sử dụng van tay để đóng mở cho dòng chảy đi qua. Van tay hoạt động đúng với tên gọi của nó là hoạt động đóng mở bằng tay. Nếu không có tác động của con người thì nó luôn giữ im một vị trí.
Có 3 loại van tay thường được sử dụng nhất chính là : van cổng ( gate ) , van cầu ( globle ), van màng ( Diaphragm ) dùng trong công nghiệp. Ngoài ra chúng ta còn thấy van bi, van bướm, van cóc được dùng khá nhiều cho môi trường nước.
Van điều khiển
Sự bất tiện khi cần thay đổi góc mở van để tăng hoặc giảm lưu lượng dẩn tới sự ra đời của van điều khiển. Van điều khiển được gọi đúng với tên chức năng của nó là điều khiển mà không cần tương tác của con người mà thông qua các chương trình điều khiển đã lập trình sẵn.
Có nhiều cách để sử dụng van điều khiển:
- Điều khiển áp suất
- Điều khiển nhiệt độ
- Hay dùng van điều khiển để tăng hoặc giảm lưu lượng đi qua van
- Một số trường hợp sử dụng van điều khiển để đóng mở góc gió hay còn gọi là van điều hướng
Cấu tạo van điều khiển
Van điều khiển có 3 thành phần chính không thể tách rời nhau : actuator, body và positioner. Mỗi thành phần đều có chức năng khác nhau & đều quan trọng như nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.
Nguồn lực – Actuator
Actuator được xem là nguồn năng lượng giúp van đóng hoặc mở một cách trơn tru. Van đóng nhanh hay chậm, lực mạnh hay yếu đều do kích thước và lực của Actuator quyết định.
Có hai loại Actuator thường bắt gặp nhất : actuator điện và actuator khí nén.
Như vậy chúng ta có hai loại van điều khiển :
- Van điều khiển bẳng điện
- Van điều khiển khí nén
Actuator tương phản cho độ lớn của lực đóng mỏ cho van vì thế nó sẽ có nhiều lực đóng khác nhau trong cùng một kích thước đường ống. Khi chọn lực đóng cho van thì chúng ta cần phải chọn lực đóng sao cho lớn hơn áp suất hoạt động trên đường ống.
Cùng một actuator thì sẽ có nhiều lực đóng van cho các body khác kích thước. Body càng lớn thì lực đóng càng nhỏ.
Thân Van – Body
Bộ phận tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng được gọi là thân van hay còn gọi là body. Body van thường có kích thước bằng hoặc nhỏ hơn kích thước đường ống. Tuỳ theo loại van mà chúng ta có nhiều loại body khác nhau : van bi, van bướm, van cầu, van dao …
Như vậy chúng ta có khá nhiều loại van điều khiển :
- Van bướm điều khiển điện và van bướm điều khiển khí nén
- Van bi điều khiển điện và van bi điều khí nén
- Van cầu điều khiển điện và van cầu điều khiển bằng khí nén
- Van thuỷ lực điều khiển điện và van thuỷ lực điều khiển khí nén
Thân van được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như : gang, thép không rỉ hoặc lót PTFE … tương ứng với môi trường cần điều khiển.
Bộ phận điều khiển Positioner
Một thiết bị được xem là đầu não của van điều khiển chính là bộ điều khiển được gọi là positioner. Positioner nhận tín hiệu analog dạng 4-20mA hoặc 0-10V nhưng đa phần đều dùng analog 4-20mA. Chúng ta có hai loại van điều khiển : bằng điện và khí nén, tất nhiên posistioner cũng sẽ có hai loại tương ứng.
- Positioner điện thường được tích hợp ngay trên Actuator với một bo mạch điều khiển sự truyền động của Motor.
- Positioner khí nén là một bộ phận nhận tín hiệu 4-20mA để điều chỉnh lượng khí nén ngõ ra giúp van đóng hoặc mở.
Van là một thiết bị chấp hành nhận tín hiệu từ các thiết bị điều khiển. Positioner chính là nơi nhận tín hiệu điều khiển, một số positioner sẽ có thêm chức năng feedblack tín hiệu thực tế hành trình của van.
Khi nào dùng van điều khiển điện ?
Nếu bạn cần điều khiển nhiệt độ, áp suất, lưu lượng mà :
- Không có khí nén tại khu vực đó
- Muốn điều khiển bằng điện 24Vdc hoặc 220V
- Thời gian đáp ứng chậm nhưng độ chính cao
- Tốc độ đóng mở van không cần nhanh
- Van không thể tự đóng lại khi mất điện.
Thì van điện là một sự chọn tuyệt vời cần sự lựa chọn thay cho van khí nén. Ngoài nguồn cấp cho van là điện 24Vdc hoặc 220Vac thì tín hiệu điều khiển vẫn là 4-20mA chung cho tất cả các loại van.
Tại sao van điều khiển khí nén được sử dụng phổ biến
Loại van còn lại chính là van khí nén, một trong những loại van điều khiể được dùng nhiều nhất so với các loại van khác. Van điều khiển khí nén sẽ có những ưu điểm vượt trội hơn so với điện :
- Thời gian đáp ứng nhanh hơn rất nhiều lần, giúp van đóng mở nhanh hơn
- Độ chính xác cao và có dể dàng điều chỉnh khi cần thay đổi nhiệt độ, áp suất, lưu lượng
- Bắt buộc phải có khí nén cấp vào van, nếu mất khí nén hoặc khí nén yếu thì van không làm việc được.
- Van sẽ tự đóng lại khi mất điện hoặc khí nén đối với van thường đóng
Như vậy,
Van điều khiển đóng van trò quan trọng trong việc điều khiển hệ thống nhiệt độ, áp suất, lưu lượng. Hai loại van điều khiển thường gặp là van điều khiển điện và van điều khiển khí nén. Tương ứng với hai loại van này chúng ta lại có nhiều van khác như : van bi điều khiển, van bướm điều khiển, van cầu điều khiển khi kết hợp với actuator điện hoặc khí nén.
Bạn nên chọn một nhà cung cấp có nhiều kinh nghiệm về ngành van để có được tư vấn chính xác và hợp nhất khi chọn van điều khiển. Bởi giá thành của van điều khiển rất cao so với các thiết bị khác : cảm biến, bộ điều khiển.
Kỹ Sư Cơ Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
