Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo 7 tiêu chí kỹ thuật gồm: kiểu tác động của bộ truyền động, chức năng điều khiển, kiểu đĩa van, vật liệu thân và đĩa, kiểu nối với đường ống, ngành ứng dụng và mức độ thông minh của phụ kiện. Mỗi tiêu chí trả lời một câu hỏi chọn van khác nhau, nên cần xét lần lượt thay vì chỉ nhìn tên loại.
Bài phân loại van bướm điều khiển khí nén này đi qua từng tiêu chí, nêu khi nào chọn loại nào và vì sao, rồi tổng hợp thành bảng ở cuối. Khái niệm nền nằm ở bài van bướm điều khiển khí nén là gì, còn tên gọi các bộ phận được giải thích ở bài cấu tạo.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo kiểu tác động
Theo kiểu tác động có hai loại: tác động kép (double acting) và tác động đơn hồi lò xo (single acting, spring return). Tác động kép dùng khí cho cả hai chiều, mất khí thì van đứng nguyên. Tác động đơn có lò xo đưa van về vị trí thường đóng hoặc thường mở khi mất khí hay mất điện.
Trong phân loại van bướm điều khiển khí nén, chọn tác động kép khi không cần vị trí an toàn, vì bộ truyền động nhỏ và rẻ hơn. Chọn tác động đơn khi sự cố mất khí không được để van ở trạng thái bất kỳ, ví dụ van ngắt cấp hơi, nhiên liệu hoặc nước chữa cháy. Cơ chế lò xo, mô-men đầu và cuối hành trình, cách chọn theo tình huống nằm trong bài tác động đơn và tác động kép.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo chức năng điều khiển
Theo chức năng, van chia thành ON/OFF và tuyến tính (điều tiết). Van ON/OFF chỉ nhận lệnh rời rạc, đĩa ở hai vị trí đóng hoặc mở. Cấu hình tối thiểu gồm van điện từ và hộp công tắc hành trình báo trạng thái về PLC. Đây là dạng phổ biến nhất, dùng cho đóng cấp nước, xả đáy, chuyển tuyến, xem mẫu tại nhóm van bướm khí nén ON/OFF.
Van tuyến tính có bộ định vị nhận tín hiệu 4–20 mA để giữ đĩa ở góc bất kỳ trong dải 0–100%. Lưu lượng qua van bướm không tỷ lệ tuyến tính với góc mở: dưới khoảng 20°, khe hở hẹp làm dòng có vận tốc cao, dễ rung và mòn gioăng; trên khoảng 70°, lưu lượng gần như không tăng thêm.
Vì vậy vùng điều tiết ổn định thường chỉ khoảng 20–70° góc mở (tham khảo). Cấu hình này xem ở nhóm van bướm khí nén tuyến tính.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo kiểu đĩa van
Kiểu đĩa là tiêu chí phân loại van bướm điều khiển khí nén quyết định áp suất, nhiệt độ và độ kín van chịu được. Ba loại chính: đồng tâm, lệch tâm kép (double offset, còn gọi hiệu năng cao) và lệch tâm ba (triple offset). Khác biệt nằm ở vị trí trục và cách đĩa tiếp xúc gioăng khi đóng.
| Kiểu đĩa | Cơ chế tiếp xúc gioăng | Áp và nhiệt độ | Độ kín | Hợp với |
|---|---|---|---|---|
| Đồng tâm | Trục nằm giữa đĩa, đĩa luôn chạm gioăng cao su khi quay | Áp và nhiệt độ vừa phải, giới hạn theo gioăng mềm | Kín tốt ở áp thấp đến trung bình | Nước, khí không ăn mòn, HVAC |
| Lệch tâm kép | Trục lệch khỏi tâm đĩa và đường gioăng nên đĩa rời gioăng ngay khi mở | Áp và nhiệt độ cao hơn, tùy gioăng | Kín tốt, gioăng ít mòn | Nước nóng, hơi nhẹ, hóa chất nhẹ |
| Lệch tâm ba | Thêm góc nghiêng mặt côn, đĩa chỉ chạm gioăng kim loại ở điểm cuối | Áp và nhiệt độ cao nhất trong ba loại | Kín cao khi đóng, gioăng kim loại | Hơi nóng, dầu nhiệt, đường ống quan trọng |
Đĩa đồng tâm đơn giản và rẻ nhưng gioăng ma sát với đĩa suốt hành trình, nên mô-men lớn hơn và gioăng mòn dần. Hai kiểu lệch tâm giảm hoặc loại bỏ ma sát đó, đổi lại giá cao hơn. Nếu cần so sánh chi tiết kèm bảng chọn, đọc bài đồng tâm, lệch tâm.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo vật liệu thân và đĩa
Vật liệu quyết định môi chất mà van chịu được và tuổi thọ của đĩa, phần tiếp xúc trực tiếp với dòng chảy. Gioăng chọn riêng theo môi chất. Hướng dẫn chọn đầy đủ ở bài chọn vật liệu van bướm.
Thân gang
Gang xám rẻ, dễ đúc nhưng giòn; gang cầu có graphit dạng cầu nên dẻo dai và chịu va đập tốt hơn. Thân gang là lựa chọn mặc định cho nước sạch, nước thải, khí nén và HVAC. Gang dễ gỉ khi tiếp xúc nước có clorua hoặc axit nên thường được sơn epoxy. Đĩa thường là gang cầu mạ niken hoặc inox để chống ăn mòn.
Thân thép
Thép carbon chịu áp và nhiệt cao hơn gang, ít giòn khi chịu va đập hoặc dao động áp, nên dùng cho hơi, dầu và đường ống áp cao. Thép carbon vẫn bị ăn mòn trong nước và hóa chất, vì vậy thường đi cùng đĩa và trục inox, hoặc lớp phủ bên trong.
Thân inox
Inox 304 và 316 chứa crom tạo màng oxit bảo vệ nên không gỉ trong nước và nhiều hóa chất loãng. Inox 316 có thêm molypden nên chống ăn mòn rỗ do clorua tốt hơn 304, phù hợp nước lợ, nước muối và chất tẩy rửa chứa clo ở nồng độ vừa phải; với nước biển cần đối chiếu catalogue vì 316 vẫn có thể bị ăn mòn khe.
Thực phẩm, dược phẩm và hóa chất thường dùng inox vì bề mặt dễ làm sạch và không nhiễm vào sản phẩm.
Thân nhựa
UPVC, CPVC, PP và PVDF là polymer trơ, không bị axit, kiềm loãng hay muối ăn mòn như kim loại. Đổi lại, nhựa chịu nhiệt và áp thấp hơn, giòn hơn khi lạnh hoặc va đập và giãn nở nhiệt nhiều. Dùng cho xử lý nước, mạ, hóa chất ăn mòn ở nhiệt độ vừa. Cần xem giới hạn nhiệt riêng của từng loại nhựa trong catalogue.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo kiểu nối
Trong phân loại van bướm điều khiển khí nén, kiểu nối ảnh hưởng đến chi phí, cách tháo lắp và khả năng chịu tải từ đường ống. Bốn kiểu hay gặp:
- Wafer: thân vòng mỏng, kẹp giữa hai mặt bích ống bằng bu lông xuyên suốt. Gọn, nhẹ, rẻ nhất. Phải canh tâm khi lắp và không dùng làm đầu cuối đường ống.
- Lug: có tai ren quanh thân, bắt bu lông riêng mỗi phía. Cho phép tháo ống một phía trong khi van vẫn chặn phía còn lại, và dùng được ở đầu cuối đường ống với áp giới hạn theo catalogue.
- Mặt bích: hai mặt bích liền thân, chịu tải ống và áp tốt, nặng và đắt hơn. Thường dùng cho DN lớn.
- Clamp vi sinh: nối nhanh bằng kẹp, bề mặt nhẵn, dễ vệ sinh CIP. Dùng cho thực phẩm, đồ uống, dược phẩm.
Cách chọn giữa wafer, lug và mặt bích theo cỡ ống, áp và cách bảo trì được tách riêng trong bài wafer, lug, mặt bích.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo ứng dụng
Theo ngành, có thể gom thành ba nhóm lớn, mỗi nhóm có yêu cầu riêng về vật liệu và bề mặt:
- Vi sinh (thực phẩm, đồ uống, dược): thân và đĩa inox 316L hoặc 304 đánh bóng, gioăng EPDM hoặc silicone đạt chuẩn tiếp xúc thực phẩm, nối clamp, không có khe chết đọng sản phẩm.
- Hóa chất: chọn vật liệu theo từng hóa chất cụ thể, thân nhựa hoặc inox, gioăng PTFE hoặc FKM tùy môi chất. Tên hóa chất và nồng độ phải xác định trước khi chọn.
- Nước và nước thải: thân gang đĩa inox hoặc thân inox, gioăng EPDM, nối wafer hoặc mặt bích. Nước thải có cát cần đĩa chống mài mòn và hệ số an toàn mô-men cao hơn khi chọn actuator.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo mức độ thông minh
Mức độ thông minh phụ thuộc vào phụ kiện phản hồi trên bộ truyền động, không phải thân van. Có ba mức: không phản hồi (chỉ van điện từ), phản hồi trạng thái bằng công tắc hành trình, và phản hồi vị trí liên tục bằng bộ định vị.
Bộ định vị điện – khí nén loại analog nhận 4–20 mA, cân bằng bằng cam và lò xo cơ khí, chỉnh điểm 0 và dải đo bằng vít. Bộ định vị số có vi xử lý, tự dò hành trình, lưu cấu hình, đo thời gian chạy và cảnh báo lỗi qua giao thức HART hoặc fieldbus nếu hãng hỗ trợ. Loại này đáng đầu tư cho van điều tiết hoặc van quan trọng cần chẩn đoán từ xa.
Với van ON/OFF trên đường ống thông thường, công tắc hành trình là đủ. Danh mục bộ phụ kiện theo từng mức và thông số cần chọn nằm trong bài phụ kiện (positioner, limit switch).
Lỗi chọn sai khi phân loại van bướm điều khiển khí nén
Sai sót phổ biến trong phân loại van bướm điều khiển khí nén là chọn theo một tiêu chí duy nhất, thường là kích thước hoặc giá. Bảng dưới nêu các lỗi hay gặp, cơ chế gây lỗi và hậu quả khi vận hành.
| Lỗi chọn | Cơ chế | Hậu quả |
|---|---|---|
| Tác động kép cho đường ngắt khẩn cấp | Không có lò xo nên mất khí thì đĩa đứng yên | Van không về vị trí an toàn khi sự cố |
| Van ON/OFF dùng để điều tiết | Chỉ có hai vị trí, không có phản hồi góc mở | Lưu lượng dao động, đĩa rung ở góc mở nhỏ |
| Đĩa đồng tâm cho nước nóng, hơi | Gioăng cao su bị cọ xát và nung nóng liên tục | Gioăng chai cứng, rò sớm |
| Gioăng EPDM cho môi chất có dầu khoáng | EPDM không phân cực nên trương nở trong dầu | Gioăng phồng, tăng mô-men, kẹt đĩa |
| Thân gang cho nước chứa clorua | Ion clorua phá lớp bảo vệ bề mặt, gang gỉ nhanh | Ăn mòn thân, bong lớp sơn phủ |
| Kiểu wafer đặt ở đầu cuối ống | Không có tai ren để giữ van khi tháo ống phía sau | Rò hoặc tuột van khi bảo trì |
Cách kiểm tra nhanh là đọc lại mã cấu hình theo bảy tiêu chí và hỏi lần lượt: mất khí thì van ở vị trí nào, môi chất và nồng độ là gì, nhiệt độ và áp lớn nhất bao nhiêu, ống kết thúc ở đâu. Thứ tự ưu tiên hợp lý là môi chất và nhiệt độ trước vì chúng quyết định vật liệu, gioăng và kiểu đĩa, rồi đến vị trí an toàn, sau cùng mới đến phụ kiện.
Làm đúng thứ tự này, kết quả phân loại van bướm điều khiển khí nén trở thành một mã đặt hàng rõ ràng, giảm số lần phải đổi hàng. Khi môi chất còn chưa xác định, nên chốt thông số môi chất trước rồi mới quay lại phân loại van bướm điều khiển khí nén theo từng tiêu chí còn lại.
Bảng tổng hợp phân loại van bướm điều khiển khí nén
Bảng sau gom bảy tiêu chí để tra nhanh khi phân loại van bướm điều khiển khí nén cho một dự án.
| Tiêu chí | Các loại | Điểm quyết định | Chọn khi |
|---|---|---|---|
| Kiểu tác động | Kép; đơn thường đóng; đơn thường mở | Phản ứng khi mất khí | Cần vị trí an toàn thì chọn tác động đơn |
| Chức năng | ON/OFF; tuyến tính | Có bộ định vị hay không | Điều tiết lưu lượng thì chọn tuyến tính |
| Kiểu đĩa | Đồng tâm; lệch tâm kép; lệch tâm ba | Áp, nhiệt, độ kín | Nhiệt và áp cao thì chọn lệch tâm |
| Vật liệu | Gang; thép; inox; nhựa | Khả năng kháng môi chất | Theo môi chất và nhiệt độ |
| Kiểu nối | Wafer; lug; mặt bích; clamp | Cách tháo lắp, tải ống | Theo tiêu chuẩn ống và cách bảo trì |
| Ứng dụng | Vi sinh; hóa chất; nước | Bề mặt, gioăng, chứng nhận | Theo yêu cầu ngành |
| Mức thông minh | Không phản hồi; công tắc; bộ định vị số | Loại tín hiệu phản hồi | Theo mức giám sát cần có |
Khi phân loại van bướm điều khiển khí nén xong cho một dự án, bước tiếp theo là kết hợp các tiêu chí thành một mã cấu hình: ví dụ “wafer, thân gang đĩa inox, gioăng EPDM, tác động kép, ON/OFF, van điện từ 24 VDC”. Với van bướm điều khiển khí nén, chọn sai một tiêu chí có thể phải đổi cả bộ, vì vậy nên làm đúng thứ tự trong hướng dẫn lựa chọn.
Về nguồn hàng, Viva là đại lý ủy quyền của EM-Flow (Đài Loan), xem dòng van bướm khí nén EM-Flow. Với nhu cầu dùng thương hiệu Nhật Bản, có van bướm khí nén Tomoe. Cả hai đều có thể cấu hình theo các tiêu chí ở trên. Phần cơ sở lý thuyết có trong bài viết butterfly valve của Wikipedia.
Xem đầy đủ các loại van trên kèm giá tại danh mục van bướm khí nén 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 phân loại van bướm điều khiển khí nén
Phân loại van bướm điều khiển khí nén theo kiểu tác động gồm những loại nào?
Gồm tác động kép (khí cho cả hai chiều, mất khí thì van đứng yên) và tác động đơn hồi lò xo (mất khí thì lò xo đưa van về thường đóng hoặc thường mở). Tác động kép gọn và rẻ hơn, tác động đơn cần cho van ngắt khẩn cấp hoặc đường ống cần vị trí an toàn khi sự cố.
Phân loại van bướm điều khiển khí nén ON/OFF và tuyến tính khác nhau thế nào?
Van ON/OFF chỉ có hai vị trí đóng và mở, dùng van điện từ cùng công tắc hành trình. Van tuyến tính thêm bộ định vị nhận 4–20 mA để giữ đĩa ở góc bất kỳ, dùng khi cần điều tiết lưu lượng hoặc áp. Vùng điều tiết ổn định thường nằm trong khoảng góc mở 20–70° (tham khảo).
Nên chọn đĩa đồng tâm hay lệch tâm cho van bướm khí nén?
Đĩa đồng tâm đủ cho nước, HVAC và khí không ăn mòn ở áp, nhiệt độ vừa phải, chi phí thấp. Chọn lệch tâm kép khi nhiệt độ hoặc áp cao hơn, đóng mở thường xuyên vì đĩa rời gioăng sớm nên ít mòn. Lệch tâm ba dùng gioăng kim loại cho hơi nóng và dầu nhiệt, giá cao hơn nhiều.
Vật liệu nào phù hợp nhất cho van bướm khí nén dùng hóa chất?
Phụ thuộc tên hóa chất, nồng độ và nhiệt độ, không có vật liệu dùng được cho mọi loại. Thân nhựa như PP, PVDF kháng axit và kiềm loãng tốt. Inox 316 hợp hóa chất nhẹ và dung dịch chứa clorua nồng độ thấp. Gioăng PTFE trơ nhất, FKM hợp với dầu và nhiều dung môi hydrocarbon. Luôn đối chiếu bảng kháng hóa chất của hãng.
Khi phân loại van bướm điều khiển khí nén theo kiểu nối, wafer hay lug tốt hơn?
Wafer gọn, nhẹ, giá thấp, hợp với đường ống mà việc tháo van không cần thường xuyên. Lug có tai ren bắt bu lông riêng mỗi phía nên tháo được ống một phía trong khi van vẫn chặn phía còn lại, phù hợp nơi cần bảo trì hoặc lắp ở đầu cuối ống. Kiểu nào phù hợp tùy cách bảo trì, không có loại hơn tuyệt đối.
