Van cầu điều khiển khí nén hoạt động thế nào?

Van cầu điều khiển khí nén được sử dụng để đóng mở và điều tiết dòng chảy tự động trong nhiều hệ thống công nghiệp. Điểm khác biệt so với van cầu tay quay là quá trình vận hành được thực hiện bằng bộ truyền động khí nén thay vì tác động trực tiếp của người vận hành.

Hiểu rõ van cầu điều khiển khí nén hoạt động thế nào sẽ giúp kỹ thuật viên lựa chọn đúng kiểu van và kiểm tra sự cố nhanh hơn khi hệ thống gặp vấn đề.

Cơ chế hoạt động của van cầu khí nén

Van hoạt động dựa trên nguồn khí nén được cấp vào bộ truyền động. Áp lực khí tạo ra lực đẩy lên piston hoặc màng khí, sau đó truyền lực xuống trục van.

Trục van chuyển động theo phương thẳng đứng. Chuyển động này làm đĩa van thay đổi khoảng cách so với seat, từ đó đóng, mở hoặc điều chỉnh lượng lưu chất đi qua.

Khi cấp khí vào actuator

Khi khí nén được cấp đủ áp suất vào bộ truyền động, piston hoặc màng khí bắt đầu dịch chuyển.

Lực sinh ra từ khí nén được truyền đến trục van. Tùy thiết kế của actuator, trục sẽ di chuyển lên trên hoặc xuống dưới.

Nếu van được thiết kế dạng thường đóng, quá trình cấp khí thường làm van chuyển từ trạng thái đóng sang mở.

Khi đĩa van nâng dần khỏi seat, tiết diện dòng chảy tăng lên và lưu lượng đi qua van cũng tăng theo.

Khi ngắt nguồn khí

Khi nguồn khí bị ngắt, trạng thái của van phụ thuộc vào thiết kế bộ truyền động.

Với actuator tác động đơn có lò xo, lực lò xo sẽ đưa trục van trở về vị trí ban đầu. Van có thể tự động đóng hoặc mở khi mất khí tùy cấu hình.

Với actuator tác động kép, quá trình đóng và mở đều cần khí nén. Khi mất nguồn khí, van có thể duy trì tại vị trí hiện tại tùy thiết kế và điều kiện hệ thống.

>>> Các loại van cầu và đặc điểm nhận biết

Van cầu khí nén đóng mở như thế nào?

Quá trình đóng mở của van diễn ra theo chuyển động tuyến tính.

Khi đĩa van ép hoàn toàn vào seat, dòng lưu chất bị chặn lại. Đây là trạng thái đóng.

Khi đĩa được nâng lên hoàn toàn, tiết diện dòng chảy đạt mức lớn nhất và van ở trạng thái mở.

Với dạng on off, van chủ yếu làm việc ở hai trạng thái đóng hoàn toàn và mở hoàn toàn.

Dạng này phù hợp với hệ thống chỉ cần cho phép hoặc ngăn dòng lưu chất đi qua.

Van cầu khí nén điều tiết lưu lượng ra sao?

Một ưu điểm quan trọng của van cầu là khả năng điều tiết.

Điều chỉnh bằng độ mở của đĩa van

Khi đĩa van chỉ mở một phần, tiết diện dòng chảy bị giới hạn. Nhờ đó lưu lượng lưu chất có thể được điều chỉnh theo yêu cầu.

Thiết kế của thân van cầu giúp quá trình thay đổi lưu lượng diễn ra ổn định hơn so với một số dòng van chỉ chuyên dùng cho đóng mở.

Điều khiển thông qua positioner

Đối với van cầu điều khiển bằng khí nén dạng tuyến tính, positioner thường được lắp cùng actuator.

Thiết bị này nhận tín hiệu điều khiển từ hệ thống PLC, DCS hoặc bộ điều khiển khác. Một trong những dạng tín hiệu thường gặp là 4–20 mA.

Positioner điều chỉnh lượng khí cấp vào actuator để đưa van đến đúng vị trí cần thiết.

Nhờ đó van có thể mở 20%, 40%, 60% hoặc các mức khác tùy yêu cầu vận hành.

Những yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của van

Hoạt động của van phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Nguồn khí cấp phải đủ sạch và đủ áp suất. Nếu áp khí quá thấp, actuator có thể không tạo đủ lực để đóng hoặc mở van hoàn toàn.

Đường khí bị tắc, rò rỉ hoặc chứa nhiều nước cũng làm tốc độ vận hành giảm.

Bên trong thân van, cặn bẩn có thể bám tại trục, đĩa hoặc seat. Khi đó van dễ bị kẹt hoặc đóng không kín.

Ngoài ra, lựa chọn actuator không đủ lực cũng khiến van hoạt động không ổn định khi áp suất đường ống cao.

Lưu ý khi vận hành van cầu khí nén

Trước khi đưa van vào hoạt động cần kiểm tra nguồn khí, đường ống và các đầu nối.

Nên sử dụng bộ lọc điều áp khí nén để hạn chế bụi, nước và duy trì áp suất ổn định.

Với hệ thống cần điều tiết, cần kiểm tra tín hiệu vào positioner và hiệu chỉnh hành trình van đúng yêu cầu.

Trong quá trình sử dụng, kỹ thuật viên nên theo dõi tốc độ đóng mở, độ kín và các dấu hiệu rò rỉ.

Van cầu khí nén hoạt động ổn định khi phần cơ khí, actuator và hệ thống khí nén được lựa chọn đồng bộ. Việc hiểu rõ cơ chế vận hành giúp quá trình lắp đặt, sử dụng và bảo trì thiết bị thuận tiện hơn.

>>> Lắp đặt van cầu mặt bích