Van điều khiển? Các loại van điều khiển mà bạn phải biết

Van điều khiển là loại van cơ cấu cơ khí được sử dụng trong nhiều quy trình để kiểm soát lưu lượng, áp suất hoặc các biến số khác. Chúng thường xuất hiện trên các dây chuyền xử lý tự động hoá trong nhà máy, xí nghiệp…

Loại van được sử dụng sẽ phụ thuộc vào kích thước của đường ống, áp suất tổng thể mà hệ thống hoạt động, loại lưu chất, điều kiện quy trình và các yếu tố khác. Ngoài ra còn có sự cân bằng giữa chi phí của van điều khiển và chi phí liên quan đến việc kiểm soát hệ thống.

Van điều khiển

Van điều khiển là một thiết bị có khả năng điều chỉnh ở các mức độ khác nhau giữa lưu lượng và công suất để đáp ứng tín hiệu từ thiết bị điều khiển bên ngoài. Van điều khiển, thường được gọi là “phần tử chấp hành”, là một phần quan trọng của bất kỳ hệ thống điều khiển khép kín nào, vì nó thực hiện công việc vật lý và là phần tử ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý.

Van điều khiển là gì
Van điều khiển là gì

Van điều khiển tiếng Anh là gì

Van điều khiển trong tiếng Anh được gọi với thuật ngữ “Control Valve”. Là thiết bị đầu cuối trong hệ thống điều khiển tự động hoá hoàn chỉnh.

Cấu tạo van điều khiển

Bất kể loại nào, tất cả các van đều có các bộ phận cơ bản sau: thân van, bộ truyền động và bộ định vị. Các bộ phận cụ thể như sau:

Thân van

Nó tương tự như một loại bình áp suất thông hai đầu. Chất lỏng kiểm soát được phép chảy qua thân van.

Trim van

Bên cạnh phần thân, phần trim van là một phần của van tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng. Nó bao gồm cơ cấu trục, đĩa, nút và thân.

Cấu tạo van điều khiển
Cấu tạo van điều khiển

Bộ truyền động

Nó bao gồm các phương thức đóng bằng điện hoặc khí nén để cung cấp lực cần thiết để vận hành van điều khiển.

Ca-bô

Nó là giá đỡ cho bộ định vị và bộ truyền động và thân van. Là bộ phận giúp tránh bất kỳ rò rỉ nào.

Nguyên lý hoạt động van điều khiển

Cơ cấu chấp hành là bộ phận được kết nối với van thông qua thân van. Chúng cung cấp lực cần thiết để di chuyển van.

Như chúng ta đã nói trước đó, bộ truyền động có thể được điều khiển bằng điện, khí nén hoặc thủy lực. Phổ biến nhất và đáng tin cậy nhất là “van điều khiển khí nén”.

Van điều khiển nhận tín hiệu từ bộ điều khiển như PLC hoặc DCS để hoạt động. Bộ điều khiển so sánh tốc độ dòng chảy thực tế với giá trị điểm đặt của dòng chảy mong muốn. Bộ điều khiển sẽ tạo ra một lệnh kích hoạt van điều khiển di chuyển van để đưa tốc độ dòng chảy đến giá trị điểm đặt.

Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hai loại van điều khiển phổ biến nhất trên thị trường, đó là:

Van điều khiển kích hoạt bằng khí nén

Thiết bị truyền động khí nén hoạt động trực tiếp và sử dụng tín hiệu khí từ thiết bị điều khiển bên ngoài để tạo ra hành động điều khiển điều tiết lưu lượng qua van.

Nguyên lý van điều khiển
Nguyên lý van điều khiển

Khí nén đi vào actuator thông qua một cổng trên cùng và được phân phối trên toàn bộ diện tích của màng ngăn của thiết bị truyền động. Màng ép xuống tấm màng ngăn và cụm lò xo, sau đó sẽ đẩy trục xuống đóng cửa van. Bộ truyền động này sẽ di chuyển đến vị trí đầu ra trong trường hợp tín hiệu khí nén bị lỗi.

Van điều khiển kích hoạt bằng điện

Thiết bị truyền động điện là thiết bị điều khiển động cơ sử dụng tín hiệu điện đầu vào để tạo ra chuyển động quay của trục động cơ. Chuyển động quay này được chuyển thành chuyển động thẳng bởi bộ liên kết, dẫn động thân van và trục van để điều biến dòng chảy. Trong trường hợp mất tín hiệu điện, các bộ truyền động này có thể báo hỏng ở vị trí đầu ra, đầu vào…

Các loại van thường gặp

Có khá nhiều loại van công nghiệp được ứng dụng trong van điều khiển trên thị trường, chúng bao gồm:

Van bướm

Bộ phận đóng của van bướm là một đĩa tròn hoặc cánh gạt với trục quay của nó vuông góc với hướng dòng chảy trong đường ống. Giống như van bi, van bướm cho phép dòng chảy thẳng ở vị trí mở và ngắt dòng chảy khi bi quay 90 độ. Bởi vì van bướm giảm áp suất thấp nên chúng thường được tìm thấy trong các ứng dụng ngắt dòng chảy.

Van bướm điều khiển
Van bướm điều khiển

Không giống như van bi, van bướm thường không được sử dụng cho các ứng dụng điều tiết dòng chảy. Ưu điểm của van bướm so với van bi là độ nhỏ gọn tương đối của nó.

Van cầu

Van cầu được đặt tên như vậy vì khoang hình cầu của chúng xung quanh khu vực chân van. Bộ phận đóng của van cầu là một nút có đáy phẳng hoặc lồi được hạ xuống một bệ nằm ngang phù hợp nằm ở trung tâm của van. Nâng cao nút mở van, cho phép chất lỏng chảy.

Van cầu có đặc điểm tiết lưu tốt nhưng do đường dẫn dòng chảy không thẳng nên có độ sụt áp tương đối cao qua van. Van cầu được sử dụng trong các ứng dụng điều tiết và đóng ngắt ở nơi có thể chấp nhận được mức giảm áp suất này. Ba thiết kế thân chính cho van cầu là thân Z, thân Y và góc.

Van bi

Bộ phận đóng của van bi có hình dạng giống như một quả bóng với một cổng cho dòng chất lỏng. Van bi cho phép dòng chảy thẳng ở vị trí mở và ngắt dòng chảy khi quả cầu quay 90 độ.

Actuator hãng I-Tork
Actuator hãng I-Tork

Do cơ chế truyền động theo góc 1/4 và van bi giảm áp suất thấp thường được tìm thấy trong các ứng dụng ngắt dòng chảy. Tùy thuộc vào cấu hình cổng lưu lượng cụ thể của bi, chúng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng điều tiết lưu lượng.

Van cổng

Bộ phận đóng của van cổng là một mặt phẳng, đĩa thẳng đứng hoặc cửa trượt xuống qua van để chặn dòng chảy. Van cổng được thiết kế để hoạt động ở vị trí mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn và do đó chỉ được tìm thấy trong các ứng dụng ngắt dòng chảy.

Khi mở hoàn toàn, đĩa được loại bỏ hoàn toàn khỏi dòng chảy. Điều này hầu như không có lực cản đối với dòng chảy khi van mở hoàn toàn, do đó van cổng hoạt động với sự sụt giảm áp suất nhỏ qua van. Van cổng có đặc điểm điều tiết dòng chảy rất kém và không được sử dụng cho mục đích tiết lưu.

Van màng

Bộ phận đóng của van màng là một bề mặt linh hoạt (màng ngăn) bị biến dạng. Ưu điểm chính của van màng là loại bỏ phốt ở thân. Van màng được sử dụng chủ yếu để đóng cửa bùn, chất lỏng ăn mòn hoặc nhớt nhưng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng điều tiết dòng chảy.

Van màng có thể được sử dụng trong các ứng dụng bơm với áp suất cố định trên màng. Điều này cho phép ngừng dòng chảy trong trường hợp không có động lực (máy bơm), nhưng khi một áp suất đủ được tạo ra trong đường ống để vượt qua lực tác động lên dòng chảy màng thì được phép.

Van điều khiển hệ thống
Van điều khiển hệ thống

Van khoá

Van khóa tương tự như van màng, tuy nhiên trong van khóa, toàn bộ thân van có thể linh hoạt và bộ phận đóng chốt sẽ đóng van đóng lại dòng chảy. Van khóa không có vật cản bên trong, nó có áp suất giảm rất thấp và rất thích hợp cho các ứng dụng của bùn hoặc chất lỏng có lượng lớn chất rắn lơ lửng.

Van nút

Bộ phận đóng của van nút là một nút hình trụ hoặc hình trụ côn có một cổng dòng chảy.

Giống như van bi, van nút cho phép dòng chảy thẳng ở vị trí mở và ngắt dòng chảy khi quả nút quay 90 độ. Giống như van bi, van nút được tìm thấy hầu hết trong các ứng dụng ngắt dòng chảy. Tuy nhiên, van nút có kích thước lớn hơn nhiều van bi.

Van có thể được vận hành bằng tay hoặc tự động. Tự động hóa thường được thực hiện với bộ truyền động quay cho van bướm, van cắm và van bi. Bộ truyền động tuyến tính thường được sử dụng trên van cầu.

Các dòng van điều khiển Bernard
Các dòng van điều khiển Bernard

Các van được kiểm tra tốc độ dòng chảy so với độ mở của van bằng cách sử dụng giảm áp suất không đổi để xác định đặc tính dòng chảy vốn có của van.

Chúng thường được phân loại theo tỷ lệ phần trăm bằng nhau, tuyến tính hoặc mở nhanh. Hầu hết các quy trình công nghiệp sử dụng van loại tỷ lệ phần trăm bằng nhau do quy trình thay đổi như thế nào khi lưu lượng thay đổi.

Van bướm và van bi thường là loại có tỷ lệ phần trăm bằng nhau trong khi van cầu có thể được sửa đổi để tạo ra bất kỳ đặc tính dòng chảy nào.

Tại sao sử dụng van điều khiển?

Các nhà máy chế biến bao gồm hàng trăm, thậm chí hàng nghìn vòng điều khiển được kết nối với nhau để tạo ra một sản phẩm được hoàn chỉnh.

Mỗi vòng điều khiển này được thiết kế để giữ cho một số biến số quan trọng của quá trình như áp suất, lưu lượng, mức, nhiệt độ, … nằm trong phạm vi cho phép để đảm bảo chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Để thực hiện được điều đó, ngoài các thiết bị thu thập tín hiệu biến đổi như cảm biến, và xử lý điều khiển tín hiệu như PLC, DCS, SCADA… thì van điều khiển đóng vai trò là thiết bị đầu cuối thực thi các lệnh điều khiển đó.

Ứng dụng van điều khiển

Ứng dụng van điều khiển
Ứng dụng van điều khiển

Trong ngành công nghiệp xử lý theo quy trình cho dù đó là dầu khí, lọc hóa dầu, hóa chất, hóa chất chuyên dụng, dược phẩm, năng lượng, …, để kiểm soát quá trình hoặc các tiện ích liên quan đến quá trình, cần có một số yếu tố kiểm soát. Van điều khiển được sử dụng như phần tử điều khiển cuối cùng của hầu hết các phương pháp xử lý chất lỏng.

Bài viết chia sẻ đến các bạn hiểu được thế nào là van điều khiển. Khi các bạn có nhu cầu tư vấn về các dòng van điều khiển trên, hãy liên hệ ngay với HSA nhé!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *