Cách điều chỉnh hoạt động của van bi: đóng mở, điều tiết và chỉnh bộ truyền động

Van bi đóng mở bằng cách xoay viên bi một góc 90°: lỗ bi nằm song song với đường ống thì van mở hoàn toàn, nằm vuông góc thì van đóng. Điều chỉnh van bi thực chất là điều chỉnh góc xoay này – bằng tay gạt, tay quay, bộ điều khiển điện hoặc bộ điều khiển khí nén. Bài viết hướng dẫn cách nhận biết trạng thái van, có nên mở hé để giảm lưu lượng hay không, cách chỉnh hành trình từng loại bộ điều khiển và cách xử lý khi van đóng không kín.

Tóm tắt nhanh: van bi thông thường nên dùng ở hai trạng thái mở hết hoặc đóng hết. Nếu cần điều tiết lưu lượng thường xuyên, hãy chọn van bi bi chữ V (V-port) với bộ điều khiển tuyến tính, hoặc dùng loại van chuyên điều tiết như van cầu.

Van bi hoạt động như thế nào?

Bên trong thân van là một viên bi được khoét lỗ xuyên tâm, gắn với trục van. Khi trục quay, viên bi quay theo trong khoảng 0–90° (gọi là van quay 1/4 vòng):

• 0° – đóng: lỗ bi vuông góc với dòng chảy, mặt bi ép kín vào gioăng làm kín (seat), chặn hoàn toàn lưu chất.
• 90° – mở hoàn toàn: lỗ bi trùng với hướng dòng chảy. Với van bi lỗ to (full port), đường kính lỗ bằng đường kính ống nên tổn thất áp gần như không đáng kể.
• Giữa 0° và 90° – mở một phần: chỉ một phần lỗ bi thông với đường ống, lưu lượng giảm nhưng không tỷ lệ đều theo góc mở.

Cách nhận biết van bi đang đóng hay mở

• Van tay gạt: tay gạt song song với đường ống là van mở, vuông góc với đường ống là van đóng.
• Đầu trục van: hầu hết van bi có rãnh hoặc mặt vát trên đầu trục chỉ đúng hướng lỗ bi. Khi tháo tay gạt hoặc bộ truyền động, hãy nhìn vào rãnh này thay vì đoán.
• Van tay quay, van điện, van khí nén: xem kim hoặc mặt chỉ báo vị trí trên hộp số/bộ truyền động (thường ghi OPEN/CLOSE hoặc ON/OFF).

Van bi có điều tiết lưu lượng được không?

Có, nhưng hạn chế. Chức năng chính của van bi là đóng ngắt: van đóng rất kín, kể cả khi chênh áp lớn, và mở nhanh chỉ với 1/4 vòng. Còn khi dùng để điều tiết, van bi tiêu chuẩn có ba nhược điểm:

1. Khó chỉnh chính xác: ở vài chục độ đầu tiên lưu lượng thay đổi ít, sau đó tăng rất nhanh, nên một thay đổi nhỏ của tay gạt cũng làm lưu lượng nhảy lớn.
2. Mòn gioăng làm kín: khi mở hé, lưu chất đi qua khe hẹp với vận tốc cao, xói mòn mép gioăng PTFE. Hậu quả là sau một thời gian van đóng không còn kín.
3. Ồn và rung: mở hé với chênh áp lớn dễ gây tiếng rít, rung đường ống; với nước có thể xảy ra hiện tượng xâm thực (cavitation).

Nếu hệ thống cần điều tiết lưu lượng, có thể chọn:

• Van bi bi chữ V (V-port): lỗ bi hình chữ V giúp lưu lượng tăng đều hơn theo góc mở, chịu được vận hành ở vị trí trung gian tốt hơn bi tròn.
• Bộ điều khiển tuyến tính: van bi điện hoặc khí nén nhận tín hiệu 4–20 mA / 0–10 V để giữ van ở đúng góc mở mong muốn.
• Loại van khác: van cầu điều tiết chính xác hơn ở đường ống nhỏ; van bướm phù hợp hơn ở đường ống lớn.

4 cách điều chỉnh hoạt động của van bi

Van bi được điều khiển qua bộ phận gắn trên đầu trục. Mỗi loại có cách vận hành và cách chỉnh riêng.

1. Van bi tay gạt

Van bi tay gạt là loại đơn giản và phổ biến nhất, dùng nhiều ở kích thước nhỏ và trung bình. Người vận hành gạt tay gạt 90° đến khi chạm chốt chặn là van đóng hoặc mở hết.

• Gạt dứt khoát đến chốt chặn, không dừng ở giữa nếu không có mục đích điều tiết.
• Với đường ống nước dài hoặc áp cao, đóng chậm ở đoạn cuối để hạn chế búa nước.
• Cần giữ van ở một vị trí cố định (khóa van an toàn, khóa ở góc mở nhất định) thì dùng tay gạt có lỗ khóa hoặc tay gạt có nấc định vị.
• Không nối dài tay gạt bằng ống thép để “lấy lực”: van quá nặng là dấu hiệu cần kiểm tra cặn bẩn, gioăng hoặc chuyển sang tay quay.

Tay gạt bị gãy, lỏng hoặc lắp sai hướng có thể thay thế dễ dàng – xem thêm các loại tay gạt van bi và cách thay thế.

2. Van bi tay quay (hộp số)

Van bi tay quay dùng vô lăng kèm hộp số bánh răng giảm tốc. Người vận hành quay nhiều vòng vô lăng để trục van xoay được 90°, nhờ vậy lực tay nhỏ hơn nhiều so với tay gạt. Loại này thường dùng cho van kích thước lớn hoặc áp suất cao, nơi tay gạt quá nặng.

• Theo dõi kim chỉ báo trên hộp số, quay đến khi vô lăng dừng lại; không dùng cờ lê, đòn bẩy để cố quay thêm.
• Hộp số có hai vít chặn hành trình (vị trí đóng và vị trí mở). Nếu van đóng không kín hoặc mở không hết, nới đai ốc khóa, vặn vít chặn từng chút đến khi lỗ bi đúng vị trí 0° hoặc 90° rồi khóa lại.
• Hộp số tốc độ chậm nên phù hợp với vị trí cần đóng từ từ để tránh búa nước.

3. Van bi điều khiển điện

Van bi điện dùng động cơ điện và hộp giảm tốc để xoay trục van. Thời gian đóng mở tính bằng giây đến vài chục giây, chậm hơn khí nén nhưng chính sự chậm này giúp giảm búa nước. Có hai kiểu điều khiển:

• ON/OFF: cấp điện vào dây mở thì van mở hết, cấp vào dây đóng thì van đóng hết. Dùng cho đóng ngắt tự động theo rơ le, timer, PLC, cảm biến mực nước…
• Tuyến tính (điều tiết): nhận tín hiệu 4–20 mA hoặc 0–10 V và giữ van ở góc mở tương ứng, có tín hiệu phản hồi vị trí về tủ điều khiển.

Cách chỉnh: vị trí dừng của van điện do công tắc hành trình (cam) bên trong bộ điều khiển quyết định, phía sau còn có vít chặn cơ khí để bảo vệ. Khi van dừng sai vị trí, ngắt điện, mở nắp, xoay cam đóng/mở đến đúng điểm rồi chạy thử. Khi mất điện, dùng tay quay khẩn cấp hoặc chìa lục giác đi kèm để đóng mở bằng tay (một số dòng phải gạt cần chuyển chế độ tay trước).

Đấu dây và lắp đặt đúng kỹ thuật xem tại hướng dẫn lắp đặt van bi điện. Nếu đang phân vân giữa van bi điện và van điện từ, xem sự khác biệt của van bi điện và van điện từ.

4. Van bi điều khiển khí nén

Van bi khí nén dùng khí nén đẩy piston trong bộ truyền động để xoay trục. Đây là kiểu đóng ngắt nhanh nhất (thường chỉ khoảng 1–2 giây với van nhỏ), phù hợp với dây chuyền tự động có tần suất đóng mở cao và môi trường dễ cháy nổ. Khí nén thường được cấp qua một van điện từ gắn trên bộ truyền động.

• Tác động kép: khí vào cổng này để mở, vào cổng kia để đóng. Mất khí thì van giữ nguyên vị trí.
• Tác động đơn (có lò xo hồi): khí nén để mở (hoặc đóng), lò xo đưa van về vị trí an toàn khi mất khí – chọn thường đóng hoặc thường mở theo yêu cầu an toàn của hệ thống.

Cách chỉnh:

• Áp suất khí cấp: giữ trong dải ghi trên bộ truyền động (thường khoảng 4–7 bar). Áp thấp làm van đóng không kín hoặc không mở hết.
• Tốc độ đóng mở: lắp van tiết lưu (hoặc bộ tiêu âm có chỉnh) ở cổng xả của van điện từ, vặn vào để đóng mở chậm lại nếu đường ống bị búa nước.
• Hành trình: hai vít chỉnh ở hai đầu bộ truyền động cho phép tinh chỉnh vị trí dừng vài độ, dùng khi van đóng chưa thật kín hoặc mở chưa hết.
• Điều tiết: cần lắp thêm bộ định vị (positioner) nhận tín hiệu 4–20 mA.

Khi chọn bộ điều khiển điện hoặc khí nén, mô men xoắn của bộ truyền động phải lớn hơn mô men xoắn cần để xoay van, thường dư khoảng 25–50% để bù cho cặn bẩn và gioăng bị cứng theo thời gian. Xem cách tính tại cách tính mô men xoắn của van bi.

So sánh nhanh các cách điều khiển van bi

Cách chỉnh khi van bi đóng không kín hoặc mở không hết

1. Cô lập và xả áp: đóng van chặn phía trước và sau, xả hết áp trong đoạn ống; với van điện thì ngắt điện, van khí nén thì ngắt khí.
2. Kiểm tra vị trí thực của bi: nhìn rãnh trên đầu trục van so với hướng đường ống, không chỉ dựa vào tay gạt hay mặt chỉ báo.
3. Kiểm tra khớp nối trục: tay gạt, hộp số hoặc khớp nối bộ truyền động phải lắp đúng chiều, không bị trượt hay lệch một góc.
4. Chỉnh điểm dừng: vít chặn hộp số, cam công tắc hành trình (van điện) hoặc vít hành trình (van khí nén) cho đến khi bi đúng 0° và 90°.
5. Chạy thử: đóng mở vài lần, cấp áp trở lại và kiểm tra rò rỉ qua van cũng như ở cổ trục.

Nếu đã chỉnh đúng vị trí mà van vẫn rò, nhiều khả năng gioăng làm kín đã mòn hoặc bi bị trầy xước – cần thay gioăng hoặc thay van. Tham khảo thêm gioăng van bi. Với van mới lắp mà đóng không kín, hãy kiểm tra lại các bước lắp đặt van bi như hướng dòng chảy, độ đồng trục và lực siết bulông.

Lỗi thường gặp khi vận hành van bi

• Van nặng hoặc kẹt: do cặn bẩn, đóng cặn vôi hoặc van để nguyên một vị trí quá lâu. Nên đóng mở van định kỳ, với hệ thống nhiều cặn nên lắp Y lọc phía trước.
• Rò rỉ ở cổ trục: siết nhẹ đai ốc ép gioăng trục, mỗi lần một ít; nếu vẫn rò thì thay gioăng trục.
• Đóng không kín sau một thời gian dùng: thường do vận hành mở hé lâu ngày làm mòn gioăng làm kín.
• Búa nước khi đóng: đóng chậm lại – dùng tay quay, van điện hoặc chỉnh van tiết lưu của van khí nén.

Chi tiết từng lỗi và cách khắc phục xem tại các lỗi thường gặp của van bi.

Câu hỏi thường gặp

Chọn van bi phù hợp với cách vận hành

Viva cung cấp đủ các dòng van bi tay gạt, tay quay, điều khiển điện và khí nén, bằng inox, đồng, gang, nhựa, có CO/CQ. Gửi cho chúng tôi kích thước đường ống, lưu chất, áp suất, nhiệt độ và yêu cầu đóng ngắt hay điều tiết, kỹ thuật viên sẽ tư vấn loại van và bộ điều khiển phù hợp. Nếu cần chọn loại van và bộ điều khiển phù hợp, đội kỹ thuật Viva sẵn sàng tư vấn theo thông số thực tế.