Van bướm điều khiển khí nén là gì?

Van bướm khí nén là dòng van điều khiển tự động, thân van dạng van bướm, thiết bị điều khiển là bộ truyền động bằng khí nén (Pneumatic actuator). Sử dụng khí nén để vận hành cơ chế mở và đóng. Khí nén sẽ được cung cấp vào một actuator (bộ truyền động) gắn trên van, đẩy cánh bướm quay đến vị trí mong muốn. Actuator khí nén có thể là loại dùng piston hoặc loại dùng màng, và có thể được điều khiển từ xa thông qua các tín hiệu điều khiển tự động

Van bướm điều khiển khí nén có thời gian đóng mở nhanh, bộ khí nén có hai kiểu tác động là tác động đơn và tác động kép nên van được sử dụng nhiều trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp, dân dụng, các hệ thống thủy điện, nhiệt điện, cấp thoát nước,…

Thiết kế chung của van bướm điều khiển khí nén

Van bao gồm các bộ phận chính sau:

Van bướm (butterfly valve) + Thiết bị truyền động bằng khí nén (Pneumatic actuator) = Van bướm điều khiển khí nén (Butterlfy valve with pneumatic actuator)

Bộ phận van bướm (butterfly valve)

Là bộ phận kết nối trực tiếp với đường ống và tiếp xúc lưu chất, có nhiệm vụ cho dòng lưu chất đi qua hoàn toán hoặc định lượng cụ thể theo các góc từ 0 – 90 độ, với các góc mở phần trăm 10%, 20%, 30% đến 100%.

Cấu tạo van bướm có các bộ phận chính: thân van bướm, đĩa van, trục van, gioăng làm kín và các bộ phận cần thiết khác.

Bộ truyền động bằng khí nén

Bộ truyền động bằng khí nén cho van có 2 loại tác động đơn và tác động kép:

• Tác động đơn là loại không có lò xo, sử dụng áp suất của khí nén cho cả hai chu chình đóng và mở van

• Tác động kép là loại có lò xo, áp suất khí nén chỉ thực hiện 1 chu trình đóng hoặc mở van, chu trình còn lại được thực hiện bởi lực đàn hồi của lò xo.

Ngoài hai bộ phận chính ở trên thì van bướm khí nén còn có các thiết bị tùy chọn khác đi kèm giúp van hoạt động chính xác và tăng tuổi thọ cho thiết bị.

• Van điện từ khí nén: có nhiệm vụ cung cấp và phân phối khí nén cho bộ truyền động hoạt động chính xác, mức điện áp sử dụng 24V. 220V, 110V.

• Công tắc giới hạn (limit swith box): là một thiết bị cơ điện được liên kết cơ học với công tắc điện. Thiết bị này có nhiệm vụ thông báo trạng thái đóng/mở của van bằng tín hiệu điện truyền về hệ thống điều khiển trung tâm.

• Bộ tuyến tính (Positioner): có nhiệm vụ phân phối lượng khí nén đi vào bộ truyền động sao cho cánh van đóng/mở 1 góc như mong muốn (hoạt động tuyến tính). Thiết bị này được điều khiển bởi tín hiệu điện 4-24mA hoặc 0~10v, cho các góc mở khác nhau từ đó có thể điều chỉnh được lượng lưu chất chảy qua van.

Nguyên lý hoạt động của van bướm khí nén

Van bướm điều khiển khí nén tác động đơn (Spring return)

Trong bộ truyền động bằng khí nén có 3 buồng để cấp và xả khí nén chúng ta đặt tên cho 3 buồng này là A, B, C

Hoạt động của van bướm điều khiển khí nén tác động đơn có thể chia làm hai giai đoạn đóng và mở. Hệ truyền động gồm: Hệ bánh răng, trục truyền động nằm trên bộ điều khiển và ty – đĩa van bướm. Trục truyền động và ty van bướm được gắn cố định.

• Mở van: Khi thân van bướm đang trong trạng thái đóng, khí nén được đưa vào bộ điều khiển theo cửa Open. Khi đó, khí nén đi vào khoang A (ở giữa), áp suất tại đây tăng lên sẽ đẩy 2 piston sang 2 bên làm nén lò xo ở hai khoang B, C và khiến trục truyền động xoay nhờ kết cấu bánh răng. Từ đó, lực xoay này được truyền động đến ty van và đĩa van bướm, khiến chung xoay 1 góc 90 độ. Như vậy van bướm đã được mở ra. Khi van bướm đã được mở ra, chúng ta vẫn cần tiếp tục cung cấp khí nén vào để duy trì trạng thái mở này.

• Đóng van: Khi ngừng cấp khí nén vào khoang chứa A, sự duy trì cân bằng mất đi. Lực giãn đàn hồi lò xo ở 2 khoang B, C lớn hơn, đẩy 2 piston tiến về chính giữa bộ điều khiển. Khí nén tại khoang A bị đẩy đi ra ngoài theo đường Output. Trục truyền động xoay ngược với quá trình mở và truyền tới ty – đĩa van bướm, khiến chúng xoay ngược với quá trình mở, sau đó trở lại trạng thái ban đầu là đóng.

Van bướm điều khiển khí nén tác động kép (Double acting)

Khí nén tác động lên pistong theo hai chiều theo nguyên lý cửa vào số 1 – số 2 tương ứng cửa vào Open và Close. Về hệ truyền động trên cơ bản cũng không khác so với van bướm điều khiển khí nén tác động đơn.

• Giai đoạn mở: Van bướm đang ở trạng thái đóng hoàn toàn. Khi cấp khí nén từ cửa sổ 1 (Open) vào khoang A khiến 2 piston bị đẩy sang 2 bên làm cho khí tồn tại trong khoang B C ở 2 đầu sẽ bị đẩy ra ngoài. Hệ bánh răng trên piston khiến truc truyền động xoay, lực tác động xoay sẽ theo hệ truyền động và khiến ty – đĩa van xoay. Như vậy van đã được mở,

• Giai đoạn đóng: Khi ngừng cấp khí nén tại cửa 1 và cấp vào cửa số 2 (close), khí nén sẽ đi vào 2 khoang B C ở 2 đầu bộ điều khiển. Áp suất khí nén tại 2 khoang này khiến 2 piston di chuyển ngược lại so với quá trính mở. Khi đó, hệ truyền động sẽ khiến ty – đĩa van bướm xoay ngược lai quá trình mở, và van được đóng lại.

Van bướm điều khiển khí nén được sử dụng thông dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Cụ thể dưới đây:

• Trong các hệ thống khí nén với nhiệm vụ đóng mở đường ống dẫn khí.

• Trong hệ thống cấp thoát nước, xử lý nước sạch, nước thải hoặc nước nóng tại các khu chung cư, các tòa nhà…

• Trong hệ thống đường ống khí gas, oxy có nhiệt độ cao, áp lực lớn.

• Trong các môi trường có tính ăn mòn như axit, kiềm, muối, hơi nước, nước biển, khí than, nước dầu…

• Trong các nhà máy chế tạo, nghiên cứu, viện kỹ thuật, viện hóa học, viện môi trường, viện thủy lợi…

• Trong hệ thống đường ống tại các nhà máy điện, dầu khí, công nghiệp hóa chất, phân bón, lọc dầu, luyện kim…

• Trong các đập thủy điện, hồ chứa, nhiệt điện, nhà máy thủy điện…

• Trong nhà máy sản xuất, chế biến thực phẩm, đồ uống: bia, rượu, mía đường, sữa, nước giải khát…

Những lưu ý khi lựa chọn van cánh bướm điều khiển khí nén

Với việc lựa chọn van bướm điều khiển khí nén có chất lượng tốt thì ta cần chú ý đến một vài thông tin sau:

• Cần lựa chọn chất liệu van phù hợp với môi trường hoạt động.

• Cần chú ý đến các thông số hoạt động của hệ thống cũng như nhiệt độ và áp lực làm việc. Nên lựa chọn mua van bướm điều khiển khí nén có thông số kỹ thuật cao hơn so với hệ thống.

• Lựa chọn kích thước và kiểu kết nối phù hợp để đảm bảo sự chắc chắn và tránh rung lắc mạnh trong quá trình hoạt động của van.

• Nên lựa chọn những thương hiệu nổi tiếng và phù hợp với kinh phí đầu tư.

• Cuối cùng là lựa chọn đơn vị cung cấp dòng van chính hãng để không ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống.