Van cầu điều khiển bằng khí nén là thiết bị quan trọng trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Tại sao nó lại quan trọng? Cùng Van Hơi Nóng tìm hiểu chi tiết cấu tạo van cầu điều khiển bằng khí nén và nguyên lý hoạt động trong bài viết sau để hiểu rõ vì sao sản phẩm này được tin dùng và đánh giá cao về độ bền cũng như hiệu quả vận hành.
Tổng quan về van cầu điều khiển bằng khí nén
Van cầu điều khiển bằng khí nén là loại van sử dụng khí nén để đóng/mở và điều tiết dòng chảy của hơi nóng, chất lỏng hoặc khí trong các hệ thống đường ống. Van hoạt động nhờ bộ truyền động khí nén (pneumatic actuator) kết hợp với thân van cầu, cho khả năng kiểm soát lưu lượng một cách chính xác và ổn định.
Hiện tại van cầu điều khiển khí nén được sản xuất với 2 dạng chính là tác động đơn và tác động kép. Tùy vào nhu cầu sử dụng của các hệ thống mà van có thể điều khiển các góc đóng mở theo đúng quy trình.
Tại sao cần hiểu cấu tạo van cầu điều khiển khí nén và cách vận hành?
Việc hiểu cấu tạo và nguyên lý vận hành của van cầu điều khiển khí nén là rất quan trọng trong quá trình thiết kế, vận hành, bảo trì và sửa chữa hệ thống khí nén, tự động hóa công nghiệp bởi:
- Hiểu được cấu tạo van cầu điều khiển khí nén giúp bạn xác định chính xác loại van cầu cần sử dụng, phù hợp với hệ thống của bạn.
- Hiểu rõ nguyên lý van cầu khí nén giúp bạn biết cách điều chỉnh tín hiệu và nguồn cấp sao cho hiệu quả nhất để tối ưu hiệu suất và thời gian sử dụng van. Đồng thời, việc hiểu rõ nguyên lý sẽ giúp cho việc lập trình và kiểm soát an toàn hơn, giảm thiểu nguy cơ mất áp, vỡ đường ống do vận hành sai cách.
- Nắm rõ chi tiết cấu tạo và cách vận hành giúp bạn nhanh chóng phát hiện sự cố và tìm ra nguyên nhân gây hư hỏng, từ đó khắc phục chính xác, giảm thiểu thời gian dừng hệ thống và nguy cơ hư hỏng các thiết bị khác.
Chi tiết cấu tạo van cầu điều khiển bằng khí nén
Van cầu điều khiển khí nén có 2 bộ phận chính là: van cơ và bộ điều khiển khí nén. Dưới đây là thông tin chi tiết của từng bộ phận.
Bộ phận van cơ học
Trong cấu tạo van cầu điều khiển bằng khí nén, van cơ là bộ phận đảm nhiệm chức năng trực tiếp đóng/mở và điều tiết dòng chảy lưu chất. Bộ phận này có cấu tạo tương tự như van cầu thông thường, gồm các chi tiết như:
- Thân van (Body): Là lớp vỏ bên ngoài, được làm bằng gang, thép hoặc inox, có độ bền cao, chịu được áp suất và nhiệt độ lớn. Bộ phận này thường được thiết kế chữ ngã (dạng cong), giúp kiểm soát hướng dòng chảy hiệu quả. Với những hệ thống lắp van nằm ngang, chất lỏng có thể đọng lại trong thân van gây tắc nghẽn – lúc này người ta thường chọn loại van cầu góc hoặc van xiên để hạn chế tình trạng đọng chất.
- Đĩa van (Plug/Disc): Bộ phận trực tiếp đóng mở và điều tiết dòng chảy, thường được làm từ inox để chống ăn mòn. Khi có tín hiệu điều khiển, đĩa van nâng lên để mở hoặc hạ xuống để đóng. Từ đó giúp kiểm soát dòng chảy tối ưu.
- Ghế van: Vị trí mà đĩa van tì lên khi đóng lại, đảm bảo độ kín khít, không bị rò rỉ lưu chất ra ngoài. Bộ phận này thường được gia công kỹ lưỡng để đảm bảo độ kín cao.
- Trục van (Stem): Nối đĩa van với bộ truyền động khí nén, giúp truyền lực để nâng/hạ đĩa van theo tín hiệu điều khiển.
Bộ điều khiển khí nén
Trong cấu tạo van cầu điều khiển bằng khí nén, bộ điều khiển khí nén chính là bộ phận quan trọng nhất, đảm nhiệm vai trò tiếp nhận tín hiệu điều khiển và tạo lực tác động lên trục van, giúp điều tiết hoạt động đóng/mở của đĩa van. Khác với van bi hay van bướm sử dụng chuyển động quay, van cầu sử dụng chuyển động tịnh tiến với hai cơ cấu truyền động là piston và màng ngăn. Cụ thể:
Bộ truyền động kiểu piston
Kiểu này hoạt động giống như xi lanh khí nén. Khi khí nén được cấp vào, piston bên trong chuyển động lên, xuống, kéo theo trục van di chuyển để mở hoặc đóng van. Bộ truyền động khí nén Piston hiện được thiết kế với hai dạng, là:
- Kiểu tác động đơn: Khí nén chỉ được dùng để thực hiện một trong hai hành trình (mở hoặc đóng), hành trình còn lại hoạt động nhờ vào lực đàn hồi của lò xo tích hợp sẵn.
- Kiểu tác động kép: Khác với tác động đơn, ở kiểu tác động khép khí nén sẽ được sử dụng để thực hiện cả hai hành trình đóng và mở. Trong bộ truyền động tác động kép sẽ không có lò xo, nên van chỉ đóng mở khi có áp khí nén từ 2 đầu.
Bộ truyền động piston có lực đẩy lớn và hành trình dài, nên thường được dùng trong các hệ thống yêu cầu kiểm soát chính xác hoặc áp suất cao.
Bộ truyền động kiểu màng ngăn
Đây là loại truyền động tác động đơn, gồm hai phần chính là màng ngăn và lò xo. Khi khí nén được cấp vào, màng ngăn sẽ chuyển động làm di chuyển trục van. Khi khí ngừng cấp, lò xo sẽ đẩy màng trở về vị trí ban đầu.
So với kiểu Piston, bộ truyền động này có lực đẩy và hành trình ngắn hơn. Tuy nhiên, nhờ có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ bảo trì nên vẫn được sử dụng rộng rãi.
Bộ định vị van (Positione)
Đây là thiết bị được lắp bổ sung vào trục tuyền động nhầm theo dõi vị trí van và định vị đĩa van. Nó đóng vai trò “bộ não điều hướng” – khi nhận tín hiệu khí nén, positioner sẽ điều chỉnh lượng khí cấp vào bộ truyền động để mở hoặc đóng van đúng góc độ mong muốn. Dưới đây là những lợi ích khi lắp thêm thiết bị này cho bộ truyền động:
- Tăng độ chính xác khi vận hành van cầu khí nén
- Đảm bảo van vận hành ổn định, không rung giật
- Phù hợp với các hệ thống yêu cầu điều tiết lưu lượng tinh vi
Nguyên lý hoạt động của van cầu điều khiển bằng khí nén
Van cầu điều khiển bằng khí nén hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng áp lực khí nén tác động lên bộ truyền động, từ đó làm dịch chuyển trục van, điều chỉnh vị trí của đĩa van để mở, đóng hoặc điều tiết lưu lượng dòng chảy. Cách thức hoạt động cụ thể như sau:
- Nhận tín hiệu điều khiển: Hệ thống điều khiển (thường là PLC hoặc bộ điều khiển tự động) sẽ gửi tín hiệu analog (dạng 4-20mA hoặc 0-10V,..) đến bộ định vị van được gắn trên bộ truyền động khí nén.
- Kích hoạt dòng khí nén: Dựa theo tín hiệu nhận được, van điện từ khí nén sẽ cấp khí nén vào buồng khí trong bộ truyền động. Nếu là bộ truyền động tác động đơn, khí nén sẽ đẩy trục van di chuyển theo một hướng và lò xo hồi vị sẽ kéo ngược lại khi ngừng cấp khí. Nếu là bộ truyền động tác động kép, khí nén sẽ được cấp ở cả hai đầu để thực hiện đóng/mở theo yêu cầu.
Di chuyển trục van và đĩa van: Khi khí nén được cấp sẽ làm di chuyển piston hoặc màng ngăn trong bộ truyền động, kéo theo đĩa van di chuyển lên hoặc xuống. Khi đĩa van nâng lên khỏi ghế van → dòng lưu chất được mở. Khi đĩa van hạ xuống chạm ghế van → dòng lưu chất bị chặn. Với van cầu điều khiển khí nén dạng tuyến tính, đĩa van có thể dừng ở nhiều vị trí giữa mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn để điều chỉnh lưu lượng. - Hồi tiếp và hiệu chỉnh: Cứ sau mỗi chu trình đóng/ mở, bộ định vị van sẽ so sánh vị trí thực tế của đĩa van với tín hiệu điều khiển, từ đó tự động hiệu chỉnh lượng khí cấp vào để đảm bảo van hoạt động đúng theo yêu cầu.
Van cầu điều khiển bằng khí nén có gì đặc biệt?
Giống như các thiết bị điều khiển khác trong hệ thống công nghiệp, van cầu điều khiển bằng khí nén cũng có những ưu, nhược điểm riêng. Cụ thể:
Với đặc điểm cấu tạo van cầu điều khiển bằng khí nén và cách vận hành nêu trên, thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống công nghiệp nhờ sở hữu những ưu điểm nổi bật sau:
- Có thể vận hành tự động và điều khiển từ xa thông qua bộ điều khiển khí nén, qua đó giúp tiết kiệm nhân lực và thời gian vận hành.
- Đóng/mở van với độ chính xác cao, đặc biệt là khi dùng với bộ định vị van.
- Thời gian đáp ứng nhanh, phù hợp với các quy trình yêu cầu khắt khe.
- Hoạt động tốt trong môi trường nguy hiểm và những vị trí không dùng được điện.
Tuy nhiên, khi sử dụng van cầu khí nén vẫn tồn tại một số hạn chế mà bạn có thể cân nhắc như:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao.
- Yêu cầu lắp đặt chính xác.
- Cần hệ thống khí nén ổn định.
- Bảo trì bộ điều khiển khí nén định kỳ để tránh kẹt/hỏng.
Trên đây là toàn bộ thông tin chi tiết cấu tạo van cầu điều khiển bằng khí nén và nguyên lý hoạt động cùng những đặc điểm nổi bật của thiết bị. Hy vọng bài viết Vanhoinongvn chia sẻ giúp bạn hiểu hơn về cấu tạo, cách vận hành của van cầu khí nén, từ đó lựa chọn được sản phẩm phù hợp và vận hành thiết bị an toàn, hiệu quả.
Nếu bạn còn băn khoăn, hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 0978 021 499 để được hỗ trợ nhanh nhất. Với hơn 15 năm trong ngành cung cấp các thiết bị van hơi nóng, chúng tôi có thể giúp bạn giải đáp các thắc mắc về các sản phẩm cho ngành hơi.
Tìm hiểu thêm: Tín hiệu Analog sử dụng trong dòng van điều khiển tuyến tính
Ngày cập nhật: 09:59 - 17/06/2025
