Lỗi van điều khiển khí nén thường rơi vào 10 nhóm: van không chạy, chạy chậm hoặc giật, không đóng kín, rò khí ở actuator, xả khí liên tục ở van điện từ, công tắc hành trình báo sai, tự trôi vị trí, tác động đơn không hồi về, đóng quá nhanh gây búa nước, và nước hoặc băng trong actuator. Nhiều ca ngoài hiện trường có nguyên nhân từ khí cấp (áp thấp, có nước), nên kiểm tra khí trước khi tháo bất cứ thứ gì.
Bài về lỗi van điều khiển khí nén này đưa ra quy trình chẩn đoán 4 bước, bảng 10 lỗi kèm cách kiểm tra, giải thích cơ chế của các lỗi chính và lịch bảo trì. Tên các bộ phận được dùng theo bài van điều khiển khí nén tổng quan; nếu chưa quen cấu trúc bên trong actuator, đọc thêm bài cấu tạo trước.
An toàn lao động khi xử lý lỗi van điều khiển khí nén
Mọi thao tác xử lý lỗi van điều khiển khí nén ở bên trong đều phải bắt đầu bằng việc cô lập năng lượng. Ba nguồn năng lượng tồn dư thường bị bỏ sót là khí nén trong actuator, lò xo bị nén và áp suất môi chất trong đường ống.
- Khóa van chặn khí đầu nguồn, xả hết khí trong đường ống và trong buồng actuator, đồng hồ phải về 0 bar trước khi tháo ống hoặc nắp.
- Ngắt và khóa nguồn điện (lockout/tagout) cho van điện từ và công tắc hành trình trước khi mở hộp đấu dây.
- Actuator tác động đơn có lò xo luôn mang năng lượng. Không tháo nắp đầu khi chưa nhả lò xo đúng quy trình của hãng, vì nắp có thể bật ra với lực lớn.
- Xả áp môi chất trong đường ống và đảm bảo van không bất ngờ chuyển động khi tay hoặc dụng cụ đang ở gần trục, đĩa van.
Quy trình chẩn đoán lỗi van điều khiển khí nén theo 4 bước
Hệ van khí nén có chuỗi: khí cấp, tín hiệu điện, van điện từ, actuator, thân van. Lỗi ở mắt xích nào cũng làm van không chạy đúng, nên kiểm tra theo đúng thứ tự từ đầu nguồn, ít tốn công nhất đi trước.
- Khí cấp: đọc đồng hồ ngay tại cổng van khi van đang chạy, không đọc ở máy nén. Áp tụt sâu khi van đang chạy là dấu hiệu ống nhỏ hoặc lưu lượng không đủ. Xả thử cốc lọc xem có nước không.
- Điện: đo điện áp tại cuộn coil khi có lệnh. Thiếu điện áp thì lỗi nằm ở dây, rơ-le hoặc đầu ra PLC, chưa cần động đến van.
- Van điện từ: bấm nút thử bằng tay (manual override) trên thân van điện từ. Nếu actuator chạy khi bấm tay nhưng không chạy khi có điện thì lỗi ở coil hoặc phần điện. Nếu bấm tay vẫn không chạy thì khí không tới được actuator, hoặc actuator và thân van bị kẹt; chuyển sang bước 4.
- Actuator và thân van: sau khi cô lập an toàn, tháo actuator khỏi thân van hoặc tháo khớp nối, rồi thử riêng từng phần. Actuator chạy trơn khi không tải mà thân van xoay tay nặng thì lỗi ở van. Ngược lại, thân van xoay nhẹ mà actuator vẫn yếu thì lỗi ở actuator hoặc khí.
Bảng 10 lỗi van điều khiển khí nén thường gặp và cách xử lý
| Lỗi | Nguyên nhân thường gặp | Cách kiểm tra | Xử lý |
|---|---|---|---|
| 1. Van không chạy | Mất khí, mất điện coil, van điện từ kẹt, mô-men van lớn hơn actuator | Đo áp tại cổng, đo điện áp coil, bấm tay van điện từ | Khôi phục khí hoặc điện, thay van điện từ, kiểm tra lại cỡ actuator |
| 2. Chạy chậm hoặc giật | Áp thấp, ống khí nhỏ, tiêu âm bít, mỡ bị rửa trôi | Đo áp khi van chạy, tháo tiêu âm thử, bấm giờ hành trình | Tăng áp hoặc đổi ống lớn hơn, thay tiêu âm, tra mỡ lại hoặc thay kit gioăng |
| 3. Không đóng kín | Vít chặn sai, gioăng ghế mòn, cặn kẹt, mô-men cuối hành trình thiếu | Quan sát vị trí đĩa, kiểm tra rò phía hạ lưu | Chỉnh vít chặn, súc rửa, thay gioăng hoặc nâng cỡ actuator |
| 4. Rò khí ở thân actuator | O-ring piston, O-ring trục, nắp đầu hỏng | Phun nước xà phòng quanh nắp, trục, cổng thở | Thay kit O-ring, siết lại nắp theo lực của hãng |
| 5. Xả khí liên tục ở cổng xả van điện từ | Gioăng spool mòn, bụi kẹt, hoặc khí lọt qua gioăng piston sang buồng đối diện | Tách ống khí khỏi actuator để thử riêng van điện từ, sau đó thử riêng actuator | Thay van điện từ hoặc kit gioăng piston |
| 6. Công tắc hành trình báo sai | Cam lệch, khớp nối lỏng, nước vào hộp, đấu dây ngược | So vị trí chỉ báo với tín hiệu PLC | Chỉnh lại cam, siết khớp nối, thay gioăng nắp hộp, đấu lại dây |
| 7. Tự trôi vị trí | Rò nội bộ qua piston ở actuator kép; lò xo gãy ở tác động đơn; tải môi chất đẩy đĩa | Cắt khí, quan sát van có dịch chuyển không | Thay gioăng, thay lò xo; nếu cần giữ vị trí khi mất điện, dùng van điện từ 5/2 hai coil hoặc 5/3 tâm đóng |
| 8. Tác động đơn không hồi về | Lò xo yếu hoặc gãy, cổng xả bít, đĩa kẹt cặn | Xả hết khí bằng tay, thử xoay trục bằng cờ lê | Thay lò xo theo bộ, thông cổng xả, làm sạch thân van |
| 9. Đóng quá nhanh gây búa nước | Không tiết lưu cổng xả, môi chất là nước, đường ống dài | Bấm giờ hành trình, nghe tiếng va | Lắp hoặc siết van tiết lưu để đóng chậm lại |
| 10. Nước hoặc băng trong actuator | Khí chưa sấy, nhiệt độ thấp, khí xả giãn nở làm lạnh | Mở cổng thở, xả cốc lọc, kiểm tra tiêu âm | Bổ sung sấy, tách nước, thay mỡ và gioăng đã hỏng |
Giải thích cơ chế 6 lỗi van điều khiển khí nén quan trọng
Áp thấp làm van chạy chậm hoặc không đóng kín
Đây là lỗi van điều khiển khí nén hay bị bỏ qua. Lực của piston bằng áp suất nhân diện tích, nên mô-men actuator kép tỷ lệ thuận với áp khí cấp. Giảm từ 6 bar xuống 4 bar thì mô-men còn khoảng hai phần ba.
Van vẫn chạy được lúc không tải, nhưng khi lưu lượng lớn hoặc gioăng đĩa ép chặt thì thiếu mô-men và dừng non. Ở actuator tác động đơn, lực lò xo không phụ thuộc áp, nên áp thấp làm hành trình chiều khí thiếu lực, còn chiều lò xo vẫn bình thường.
Áp tại van thường thấp hơn áp ở máy nén vì tổn thất trên ống nhỏ, đầu nối nhiều và bộ lọc bít. Cách xử lý là đo áp lúc van chạy và so với bảng mô-men của hãng. Nếu thiếu ngay cả khi áp đủ, actuator có thể đã chọn quá nhỏ so với mô-men van.
Nước trong khí làm hỏng actuator
Hơi nước trong khí nén ngưng tụ khi khí nguội trong ống, ở cổng xả hoặc ở nhiệt độ thấp. Nước lỏng vào xi lanh làm ba việc: rửa trôi mỡ bôi trơn (ma sát tăng, van giật), làm gỉ lò xo thép và gây ăn mòn, đóng cặn trên thành xi lanh nhôm, và làm gioăng nhanh xuống cấp khi rỉ sét bong ra lẫn trong mỡ.
Khi lò xo gỉ, mô-men lò xo giảm hoặc lò xo gãy, van tác động đơn không còn về vị trí an toàn.
Phòng lỗi này bằng máy sấy khí nén và bộ lọc khí nén có xả nước tự động. Khí càng bị nén thì lượng hơi nước ngưng ra càng nhiều khi nguội; khái niệm chung có trong tài liệu về khí nén.
Mất mỡ gây giật và kẹt từng đoạn
Khi mỡ bị rửa hết, hệ số ma sát giữa gioăng piston và xi lanh tăng, nhất là ma sát tĩnh lớn hơn ma sát động. Piston phải tích đủ áp mới bật ra, rồi chạy vọt và dừng lại, nên van chuyển động giật từng nấc (hiện tượng stick-slip). Nếu van có bộ định vị, góc mở sẽ dao động quanh giá trị đặt (hunting). Tra mỡ lại chỉ đủ khi gioăng còn tốt; gioăng đã xước thì thay kit.
Van điện từ xả liên tục hoặc nóng bất thường
Xả khí liên tục ở cổng xả có hai nguồn: gioăng spool của van điện từ hỏng, hoặc khí lọt qua piston actuator sang buồng đối diện rồi thoát qua van điện từ. Để phân biệt, thử cấp khí riêng cho actuator. Coil nóng quá mức có thể do sai điện áp, lõi kẹt hoặc cấp điện liên tục; chi tiết ở bài van điện từ bị nóng.
Tác động đơn không về vị trí an toàn
Với van thường đóng (FC), mô-men cần để ngồi kín lớn nhất ở cuối hành trình đóng, đúng chỗ mô-men lò xo thấp nhất. Nếu cặn bám hoặc gioăng trương làm mô-men van tăng, lò xo cuối hành trình có thể không đủ thắng, van dừng non dù bình thường chạy tốt. Đây là lỗi nguy hiểm vì liên quan đến chức năng an toàn. Nguyên tắc chọn lò xo và hệ số an toàn được trình bày trong bài tác động đơn/kép.
Đóng nhanh gây búa nước và tiếng va
Actuator khí nén đóng van trong thời gian rất ngắn nếu không tiết lưu. Dòng nước đang chảy bị chặn đột ngột, động năng của dòng chuyển thành xung áp, gọi là búa nước: xung áp suất lan ngược đường ống, gây tiếng va, rung và hỏng mối nối. Siết van tiết lưu ở cổng xả để kéo dài hành trình đóng là cách xử lý trực tiếp, nên làm ngay khi lắp đặt, như hướng dẫn ở bài lắp đặt đúng.
Xác định lỗi nằm ở actuator hay thân van
Sau khi tách actuator, nếu thân van nặng thì lỗi van điều khiển khí nén nằm ở phần thân và cần xử lý riêng phần thân. Với van bướm xem lỗi van bướm (phần thân van) và cách thay thay gioăng van bướm; với van bi xem lỗi van bi. Các phụ kiện đi kèm như bộ định vị, hộp công tắc, tay quay cũng là nguồn lỗi riêng, tổng hợp trong bài phụ kiện.
Bảo trì định kỳ để giảm lỗi van điều khiển khí nén
Bảo trì theo lịch giúp giảm lỗi van điều khiển khí nén và rẻ hơn dừng máy đột xuất. Tần suất dưới đây chỉ là tham khảo; chu kỳ thay kit gioăng cần theo khuyến cáo của hãng và số chu kỳ đóng mở thực tế.
| Công việc | Tần suất (tham khảo) | Mục đích |
|---|---|---|
| Xả nước cốc lọc, kiểm tra xả tự động | Hàng tuần | Giữ nước không vào actuator |
| Kiểm tra rò khí bằng nước xà phòng | Hàng tháng | Phát hiện sớm O-ring và đầu nối hỏng |
| Đo thời gian hành trình, ghi lại | Hàng quý | Phát hiện ma sát tăng, so với số lúc nghiệm thu |
| Kiểm tra tiêu âm, làm sạch hoặc thay | Hàng quý | Tránh xả chậm, van trả về chậm |
| Kiểm tra cam, khớp nối, hộp công tắc | 6 tháng | Tránh báo vị trí sai |
| Thay kit O-ring, kiểm tra lò xo | Theo số chu kỳ hoặc khuyến cáo hãng | Phòng lỗi trước khi hỏng |
Bảng tra nhanh triệu chứng và bộ phận nghi ngờ khi gặp lỗi van điều khiển khí nén
Bảng này giúp khoanh vùng lỗi van điều khiển khí nén trong vài phút, trước khi tháo bất kỳ chi tiết nào. Đọc từ triệu chứng ở cột trái rồi kiểm tra bộ phận ở cột giữa; cách này rút ngắn thời gian tìm lỗi van điều khiển khí nén khi phải xử lý gấp.
| Triệu chứng quan sát | Bộ phận nghi ngờ trước | Phép thử nhanh |
|---|---|---|
| Van không nhúc nhích, không nghe tiếng khí | Nguồn khí, van điện từ, tín hiệu điện | Đo áp tại cổng actuator, đo điện áp coil |
| Có tiếng khí nhưng van không chạy | Trục, khớp nối, kẹt thân van | Tách actuator, xoay tay trục van |
| Chạy chậm, giật từng đoạn | Mất mỡ, áp thấp, ống nhỏ | So sánh thời gian ở 4 và 6 bar |
| Xả khí liên tục ở cổng xả | Gioăng spool hoặc gioăng piston | Cấp khí riêng cho actuator |
| Đèn báo sai so với vị trí thật | Cam, công tắc hành trình, dây tín hiệu | Xoay cam, kiểm tra công tắc bằng đồng hồ |
| Tác động đơn không tự về khi mất khí | Lò xo gỉ hoặc gãy, mô-men van tăng | Xả khí, quan sát chiều về của trục |
Ba tình huống hiện trường hay gặp lỗi van điều khiển khí nén
- Lỗi van điều khiển khí nén ở van mới lắp, chạy vài ngày rồi kẹt: nước và cặn trong ống mới lắp theo khí vào actuator. Xả sạch đường ống, lắp lọc rồi mới cấp khí vào van.
- Lỗi van điều khiển khí nén theo ca, chạy tốt buổi sáng, chậm dần buổi chiều: máy nén và đường ống tụt áp khi nhiều thiết bị cùng dùng. Đo áp tại cổng actuator lúc tải cao nhất.
- Lỗi van điều khiển khí nén dạng van đóng mà vẫn rỉ lưu chất: lỗi có thể nằm ở gioăng thân hoặc ở hành trình actuator chưa đủ 90 độ. Chỉnh vít chặn hành trình trước khi thay gioăng.
Ghi lại triệu chứng, áp khí và thời gian chạy mỗi lần xử lý. Sau vài lần ghi, bạn nhận ra lỗi van điều khiển khí nén nào lặp lại ở cùng vị trí và biết nên sửa nguồn khí hay thay bộ phận.
Sửa hay thay bộ truyền động
Với lỗi van điều khiển khí nén ở phần actuator, kit gioăng giải quyết rò khí, giật và trôi vị trí khi thân xi lanh, piston và trục còn nguyên. Lò xo thay theo bộ, không thay lẻ từng cây, vì lò xo mới và cũ chênh lực làm piston lệch và mòn không đều.
Khi xi lanh trầy sâu, răng piston hoặc bánh răng mòn, trục cong, hoặc thân ăn mòn, chi phí sửa có thể gần bằng thay mới, nên thay actuator là hợp lý hơn. Khi quyết định, nên so giá kit, giá actuator mới và thời gian dừng máy của từng phương án.
Khi cần chẩn đoán lỗi van điều khiển khí nén trên thiết bị cụ thể hoặc chọn kit gioăng, actuator thay thế, liên hệ bộ phận kinh doanh của Viva:
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 lỗi van điều khiển khí nén
Lỗi van điều khiển khí nén nào gặp nhiều nhất?
Hay gặp nhất là lỗi bắt nguồn từ khí cấp: áp thấp làm van chạy chậm, dừng non, và nước trong khí làm rửa trôi mỡ, gỉ lò xo. Tiếp theo là rò khí ở O-ring và van điện từ kẹt. Vì vậy cần đo áp tại cổng van và xả nước cốc lọc trước khi tháo actuator.
Van điều khiển khí nén chạy chậm là do đâu?
Nguyên nhân thường gặp là áp khí cấp thấp, ống khí nhỏ, tiêu âm ở cổng xả bị bít, van tiết lưu siết quá chặt hoặc mỡ trong xi lanh bị rửa trôi. Bấm giờ hành trình và đo áp lúc van chạy để phân biệt. Nếu áp đủ và tiêu âm sạch, nghi ngờ gioăng piston.
Vì sao van tác động đơn không tự về vị trí an toàn khi mất khí?
Lò xo yếu hoặc gãy do gỉ, cổng xả bị bít, hoặc mô-men thân van tăng vì cặn, gioăng trương khiến lò xo cuối hành trình không đủ thắng. Hiện tượng này liên quan đến chức năng an toàn, nên cần kiểm tra ngay, thay lò xo theo bộ và làm sạch thân van.
Có tự tháo actuator để thay kit gioăng được không?
Actuator tác động kép có thể thay kit gioăng nếu có đủ dụng cụ và bản vẽ của hãng. Actuator tác động đơn có lò xo nén, tháo nắp sai quy trình rất nguy hiểm, cần nhả lò xo đúng cách hoặc giao thợ có kinh nghiệm. Luôn xả hết khí và khóa nguồn trước.
Bao lâu cần bảo trì để hạn chế lỗi van điều khiển khí nén?
Xả nước cốc lọc hàng tuần, kiểm tra rò khí hàng tháng, đo thời gian hành trình hàng quý là mức tham khảo. Chu kỳ thay kit O-ring phụ thuộc số chu kỳ đóng mở, môi trường và khuyến cáo của hãng, nên ghi số liệu từ lúc nghiệm thu để so sánh.
