Lựa chọn van bướm điều khiển khí nén đúng nghĩa là chốt tám thông số theo thứ tự: môi chất và nhiệt độ, kích thước, vật liệu, kiểu đĩa, kiểu nối, chế độ điều khiển, bộ truyền động, rồi phụ kiện.
Sai một bước đầu thì các bước sau chỉ chữa cháy được, vì mọi quyết định khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén đều phụ thuộc vào dữ liệu của bước trước. Phần dưới đây đi qua từng bước, giải thích lý do kỹ thuật và kết thúc bằng một phiếu thông số để gửi nhà cung cấp.
Nếu chưa nắm khái niệm, đọc trước bài van bướm điều khiển khí nén là gì. Bài hướng dẫn lựa chọn van bướm điều khiển khí nén này chỉ tóm tắt từng chủ đề, phần phân tích sâu nằm ở các bài được dẫn link.
Quy trình lựa chọn van bướm điều khiển khí nén gồm 8 bước
Thứ tự các bước không tùy ý, và đây là cách lựa chọn van bướm điều khiển khí nén ít phải sửa lại nhất. Môi chất quyết định vật liệu, vật liệu và áp suất quyết định kiểu đĩa, kiểu đĩa cùng đường kính quyết định mô-men, và mô-men quyết định cỡ bộ truyền động. Đi ngược thứ tự này thường dẫn đến van chọn xong lại phải đổi gioăng hoặc đổi actuator.
Bước 1: Môi chất, nhiệt độ và áp suất làm việc
Ghi đủ bốn dữ liệu: tên môi chất (nước sạch, nước thải, khí, hóa chất, bột khô, thực phẩm), dải nhiệt độ thấp nhất và cao nhất, áp suất làm việc thường xuyên, áp suất tối đa kể cả xung áp khi khởi động bơm. Môi chất có hạt rắn mài mòn đĩa và gioăng, nên cần nói rõ trong phiếu thông số. Khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén cho bùn, nước thải hay bột khô, thông tin về hạt rắn quan trọng ngang với nhiệt độ.
Áp suất danh định PN của van không được thấp hơn áp suất tối đa của đường ống (đã tính giảm áp cho phép theo nhiệt độ). Van bướm đồng tâm phổ biến ở PN10 và PN16 (tham khảo); cao hơn mức này thường phải chuyển sang kiểu đĩa lệch tâm.
Bước 2: Kích thước DN và lưu lượng
Khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén, DN của van thường bằng DN đường ống, vì van bướm có đĩa nằm trong dòng chảy nên giảm cỡ van chỉ làm tăng tổn thất áp mà không giảm đáng kể giá thành. Với van dùng để điều tiết, cần kiểm tra hệ số lưu lượng để biết van mở bao nhiêu độ thì đạt lưu lượng yêu cầu. Xem cách đọc trong bài hệ số Cv van bướm.
Bảng đối chiếu DN với inch và kích thước lắp đặt có trong bài kích thước van bướm DN – inch.
Bước 3: Vật liệu thân, đĩa và gioăng
Đây là bước hay sai nhất vì cùng một van có thể dùng được với nước nhưng hỏng sau vài tuần với dung môi. Khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén, cần chọn riêng ba bộ phận tiếp xúc môi chất: thân, đĩa và gioăng. Tổng quan nằm trong bài chọn vật liệu van bướm, còn bảng tương thích từng hóa chất nằm trong bảng độ bền hóa học vật liệu.
Thân gang hoặc gang cầu dùng cho nước, khí nén, môi chất không ăn mòn. Inox 304 dùng cho thực phẩm và hóa chất nhẹ. Inox 316 chứa molypden, nguyên tố giúp lớp màng thụ động oxit crom bền hơn trước ion clorua, nên 316 được dùng cho nước muối, nước lợ và môi trường có clorua nồng độ vừa phải, nơi 304 dễ bị ăn mòn rỗ; với nước biển cần đối chiếu catalogue vì 316 vẫn có thể bị ăn mòn khe.
Thân nhựa (PVC, CPVC, PP, PVDF) không gỉ nên phù hợp axit, kiềm loãng, nhưng chịu nhiệt và áp thấp hơn kim loại.
Gioăng làm kín chọn theo cấu trúc hóa học của cao su. Thông tin chi tiết hơn ở bài gioăng làm kín.
| Vật liệu gioăng | Phù hợp | Hạn chế | Lý do cơ chế |
|---|---|---|---|
| EPDM | Nước, nước nóng, hơi áp thấp (tùy cấp EPDM), kiềm, axit loãng | Trương nở trong dầu khoáng, nhiên liệu | Cao su không phân cực nên bị hydrocarbon không phân cực làm trương |
| NBR | Dầu, mỡ, nhiên liệu, khí nén có dầu | Kém chịu ozone, hơi nước nóng | Nhóm nitrile phân cực nên ít bị dầu không phân cực làm trương |
| FKM (Viton) | Dầu nóng, nhiều dung môi hydrocarbon, nhiều loại axit | Kém với hơi nước nóng, xeton, kiềm mạnh | Liên kết C–F bền, hàm lượng flo cao |
| PTFE | Gần như mọi hóa chất công nghiệp | Cứng, mô-men đóng lớn, có hiện tượng chảy nguội | Lớp flo bao quanh mạch carbon, trơ hóa học |
Bước 4: Kiểu đĩa và cấp kín
Van bướm đồng tâm có gioăng đàn hồi lót trong thân, đĩa ép vào gioăng nên kín tốt với nước và khí áp thấp.
Van lệch tâm kép (double offset) giảm ma sát giữa đĩa và gioăng khi quay, hợp áp và nhiệt cao hơn. Với môi chất áp cao hoặc nhiệt cao, việc lựa chọn van bướm điều khiển khí nén thường chuyển từ đĩa đồng tâm sang đĩa lệch tâm. Van lệch tâm ba (triple offset) dùng gioăng kim loại, chịu nhiệt rất cao nhưng mô-men lớn và chi phí cao.
Khi cần kín tuyệt đối, ghi rõ tiêu chuẩn thử kín muốn áp dụng (ví dụ API 598 hoặc ISO 5208) thay vì chỉ ghi “kín”. Mức rò cho phép quyết định kiểu gioăng và kiểu đĩa.
Bước 5: Kiểu nối với đường ống
Wafer kẹp giữa hai mặt bích nên gọn, nhẹ, rẻ, nhưng khi tháo mặt bích phía sau thì van mất giữ. Lug có tai ren để bắt bu lông từng phía, cho phép tháo ống một phía trong khi van vẫn chặn phía còn lại (theo áp cho phép của hãng).
Mặt bích hai đầu phù hợp DN lớn và áp cao. Clamp vi sinh dùng cho thực phẩm, dược. Chuẩn mặt bích (DIN, ANSI, JIS) phải trùng chuẩn mặt bích đường ống. Đây là chi tiết nhỏ nhưng nếu bỏ sót khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén thì lỗ bu lông không khớp và phải đổi bích hoặc đổi van.
Bước 6: Điều khiển ON/OFF hay điều tiết
ON/OFF chỉ cần van điện từ và công tắc hành trình báo mở, đóng. Điều tiết cần thêm bộ định vị nhận tín hiệu 4–20 mA. Van bướm điều tiết kém hiệu quả ở góc mở nhỏ (dưới khoảng 20°, tham khảo) vì dòng qua khe hẹp có vận tốc cao, gây rung, mòn gioăng và khó giữ góc ổn định; trên khoảng 70°, lưu lượng gần như không tăng thêm. Vùng làm việc nên nằm trong khoảng góc mở 20–70°.
Bước 7: Tác động đơn hay kép và cỡ bộ truyền động
Tác động đơn có lò xo đưa van về vị trí an toàn khi mất khí hoặc mất điện, tác động kép cần khí cho cả hai chiều. Khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén, hãy chọn theo tình huống sự cố mà quy trình yêu cầu. Phân tích chi tiết ở bài tác động đơn và tác động kép.
Cỡ actuator tính từ mô-men xoắn của van cộng hệ số an toàn, đối chiếu với bảng mô-men của actuator tại áp khí thấp nhất thực tế. Mô-men xoắn là đại lượng quyết định cỡ actuator trong mọi trường hợp lựa chọn van bướm điều khiển khí nén. Quy trình đầy đủ nằm trong bài chọn bộ truyền động khí nén. Đừng chọn cỡ actuator theo DN.
Bước 8: Phụ kiện, điện áp và cấp bảo vệ
Khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén, bộ phụ kiện tối thiểu gồm van điện từ (3/2 cho tác động đơn, 5/2 cho tác động kép), công tắc hành trình và bộ lọc điều áp. Cần xác định điện áp coil (thường 24 VDC hoặc 220 VAC), cấp bảo vệ IP65 hoặc IP67 cho nơi ẩm, và chứng nhận chống cháy nổ nếu lắp trong vùng có khí hoặc bụi dễ cháy. Chi tiết nằm trong bài phụ kiện.
Phiếu thông số để gửi báo giá
Gửi đủ các dòng dưới đây thì người tư vấn chọn được van ngay lần đầu, không phải hỏi lại. Dòng nào chưa biết thì ghi “chưa rõ” thay vì đoán.
| Hạng mục | Cần ghi |
|---|---|
| Môi chất | Tên, nồng độ, có hạt rắn hay không |
| Nhiệt độ | Thấp nhất, thường xuyên, cao nhất |
| Áp suất | Làm việc, tối đa, chênh áp khi đóng |
| Kích thước | DN hoặc inch, chuẩn mặt bích |
| Vật liệu | Thân, đĩa, gioăng |
| Kiểu nối | Wafer, lug, bích, clamp |
| Điều khiển | ON/OFF hoặc tuyến tính, tín hiệu 4–20 mA nếu có |
| Actuator | Tác động đơn hay kép, vị trí an toàn khi mất khí |
| Khí cấp | Áp thấp nhất tại van, nguồn khí có sấy hay không |
| Điện và môi trường | Điện áp coil, IP, vùng Ex, nhiệt độ môi trường |
Phiếu này cũng là đầu vào để lựa chọn van bướm điều khiển khí nén theo cấu hình có sẵn. Hàng có sẵn theo cấu hình phổ biến được trình bày ở bài kho hàng có sẵn, còn mức giá tham khảo xem tại bảng giá van bướm khí nén.
Ví dụ lựa chọn van bướm điều khiển khí nén cho đường nước thải
Ví dụ sau áp dụng đủ tám bước. Toàn bộ số liệu dưới đây là giả định để minh họa cách ra quyết định, không phải thông số của một dự án thật.
Giả định: đường nước thải nhà máy thực phẩm DN150, nhiệt độ tối đa 40 °C, áp suất làm việc 3 bar, tối đa 4 bar, có cặn mịn và dầu mỡ lẫn. Van ON/OFF đóng cắt vài lần mỗi ngày, điều khiển từ PLC, cần tín hiệu mở và đóng phản hồi. Khí nén nhà máy 6 bar tại tủ, nhưng áp thấp nhất tại van chỉ khoảng 4,5 bar.
- Môi chất và nhiệt độ: nước thải có dầu mỡ, 40 °C. Gioăng EPDM sẽ bị dầu làm trương nên chọn NBR.
- DN150 theo đường ống, PN10 là đủ cho 4 bar.
- Thân gang cầu, đĩa inox 304 vì đĩa nằm trực tiếp trong dòng nước thải, đĩa gang dễ bị ăn mòn. Nếu nước thải chứa muối hoặc chất tẩy rửa gốc clo thì đổi sang đĩa inox 316.
- Đĩa đồng tâm, gioăng đàn hồi, kín tốt ở 4 bar.
- Kiểu wafer vì lắp giữa hai mặt bích có sẵn.
- ON/OFF, không cần bộ định vị.
- Tác động kép vì nhà máy chấp nhận van giữ vị trí khi mất khí; hoặc tác động đơn nếu quy trình yêu cầu đóng khi mất khí. Cỡ actuator lấy mô-men van từ catalogue hãng, nhân hệ số an toàn rồi đối chiếu bảng mô-men ở 4,5 bar.
- Van điện từ 5/2 cho tác động kép, 24 VDC, IP65, hai công tắc hành trình, bộ lọc điều áp đặt không vượt áp thấp nhất tại van (khoảng 4,5 bar) để mô-men và tốc độ ổn định đúng như đã tính.
Ví dụ lựa chọn van bướm điều khiển khí nén này cho thấy cùng một dự án có thể đổi vật liệu gioăng chỉ vì có dầu mỡ lẫn, và áp khí tại van mới là con số dùng để chọn actuator chứ không phải áp trên đồng hồ máy nén.
Hai bảng trên giúp rà nhanh trước khi gọi tư vấn. Mọi kết quả lựa chọn van bướm điều khiển khí nén nên được đối chiếu lại với catalogue của hãng, vì giới hạn nhiệt độ và áp suất của từng dòng van có thể khác con số tham khảo ở đây.
Sai lầm hay gặp khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén
- Lựa chọn van bướm điều khiển khí nén theo thói quen: chọn gioăng EPDM cho mọi trường hợp mà không hỏi môi chất có dầu hay dung môi hay không.
- Chọn actuator theo DN thay vì theo mô-men van, dẫn đến thiếu lực khi khởi động lại sau thời gian dừng, lúc gioăng bám đĩa.
- Dùng áp khí danh định của máy nén để tính, trong khi áp thực tại van thấp hơn do tổn thất đường ống và nhiều thiết bị dùng chung.
- Bỏ qua vị trí an toàn. Van cấp hơi thường cần đóng khi mất khí, van xả chữa cháy lại cần mở.
- Dùng van bướm để điều tiết ở góc mở nhỏ, gây rung và mòn gioăng cục bộ.
- Quên hỏi chất lượng khí cấp khi lựa chọn van bướm điều khiển khí nén. Khí ẩm làm gỉ lò xo và rửa trôi mỡ trong actuator.
- So sánh theo giá mà không so cấu hình. Hai báo giá khác nhau thường do khác vật liệu gioăng, khác cỡ actuator hoặc có hay không phụ kiện.
Nếu còn phân vân giữa khí nén và điện, đọc bài khí nén hay điện. Khi đã chọn xong và nhận hàng, xem tiếp bài lắp đặt để lắp và chạy thử đúng quy trình. Nếu cần xem các biến thể theo tiêu chí kỹ thuật, bài phân loại trình bày bảy tiêu chí. Danh mục sản phẩm có tại trang danh mục van bướm khí nén.
Gửi phiếu thông số ở trên cho bộ phận kỹ thuật để được kiểm tra cấu hình trước khi đặt hàng. Việc lựa chọn van bướm điều khiển khí nén theo đủ tám bước mất vài chục phút nhưng tránh được chi phí đổi trả và dừng tuyến.
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp về lựa chọn van bướm điều khiển khí nén
Lựa chọn van bướm điều khiển khí nén nên bắt đầu từ đâu?
Bắt đầu từ môi chất, nhiệt độ và áp suất, vì ba dữ liệu này quyết định vật liệu thân, đĩa, gioăng và PN. Sau đó mới đến DN, kiểu nối và chế độ điều khiển. Cỡ bộ truyền động luôn được tính sau cùng, từ mô-men của van đã chọn, cộng hệ số an toàn và áp khí thấp nhất tại van.
Chọn gioăng EPDM hay NBR cho van bướm khí nén?
Chọn EPDM cho nước, nước nóng, hơi áp thấp, kiềm và axit loãng. Chọn NBR khi môi chất có dầu, mỡ hoặc nhiên liệu. EPDM không phân cực nên bị dầu làm trương nở, còn NBR có nhóm nitrile phân cực nên kháng dầu nhưng kém chịu ozone và nước nóng. Môi chất lẫn dung môi mạnh thì xem xét FKM hoặc PTFE.
Van bướm điều khiển khí nén dùng điều tiết được không?
Được, nếu lắp bộ định vị nhận tín hiệu 4–20 mA và vùng làm việc nằm trong khoảng góc mở 20–70° (tham khảo). Dưới khoảng 20°, dòng qua khe hẹp gây rung, khó giữ góc ổn định và mòn gioăng cục bộ. Với yêu cầu điều tiết chính xác ở lưu lượng nhỏ, nên xem xét van cầu hoặc van bi chữ V (V-port).
Cần thông tin gì để lựa chọn van bướm điều khiển khí nén và báo giá?
Cần môi chất, nhiệt độ, áp suất làm việc và tối đa, DN và chuẩn mặt bích, vật liệu thân, đĩa, gioăng, kiểu nối, ON/OFF hay tuyến tính, tác động đơn hay kép, áp khí thấp nhất tại van, điện áp coil và cấp IP. Thiếu dòng nào thì ghi chưa rõ để người tư vấn hỏi lại đúng chỗ.
Có nên chọn actuator lớn hơn một cỡ cho chắc không?
Không nên. Hệ số an toàn đã được tính trong bước chọn mô-men, thêm một cỡ nữa làm tăng khí tiêu thụ và chi phí, còn mô-men dư có thể gây xoắn hoặc gãy trục van, hỏng đĩa. Chỉ nên tăng cỡ khi có lý do rõ ràng, chẳng hạn áp khí thấp hơn dự kiến hoặc môi chất có cặn bám.
