Phân loại van điện từ theo 9 tiêu chí kỹ thuật

Phân loại van điện từ giúp bạn khoanh vùng đúng loại van trước khi xem thông số chi tiết. Một van điện từ (theo định nghĩa chung của solenoid valve trên Wikipedia) được mô tả bằng khoảng chín nhóm tiêu chí: trạng thái khi mất điện, nguyên lý tác động, số cửa và số vị trí, vật liệu thân, lưu chất, điện áp cuộn dây, kiểu nối, xuất xứ và cấp áp suất hoặc an toàn cháy nổ.

Bài này đi qua từng nhóm phân loại van điện từ theo thứ tự nên xét khi chọn van, giải thích lý do kỹ thuật đứng sau mỗi nhóm và chỉ ra giới hạn của từng loại. Cuối bài có bảng tổng hợp và quy trình 6 bước để ghép các tiêu chí thành một mã van cụ thể.

Bảng tổng hợp 9 cách phân loại van điện từ

Bảng phân loại van điện từ dưới đây liệt kê các tiêu chí và giá trị thường gặp. Mỗi dòng được giải thích kỹ hơn ở các phần phía sau.

Phân loại van điện từ theo trạng thái khi mất điện

Đây là cách phân loại van điện từ cơ bản nhất vì nó quyết định hệ thống ở trạng thái nào khi nguồn điện ngắt. Có hai nhóm là thường đóng (NC) và thường mở (NO). Bài thường mở và thường đóng phân tích sâu hơn về cơ chế và cách chọn.

Van điện từ thường đóng (NC)

Khi chưa cấp điện, lò xo và áp lực lưu chất ép lõi từ hoặc màng xuống miệng van nên dòng chảy bị chặn. Cấp điện cho coil, từ trường hút lõi lên và van mở. Mất điện thì van tự đóng, nên NC là lựa chọn an toàn cho đường cấp nước, nhiên liệu và gas.

NC phù hợp khi van đóng phần lớn thời gian vì coil chỉ mang điện lúc cần mở. Nhờ vậy coil ít nóng và tuổi thọ dài hơn. Đây cũng là nhóm được chọn nhiều nhất trên thị trường.

Van điện từ thường mở (NO)

Trong phân loại van điện từ theo trạng thái, van NO có cấu tạo ngược lại: lò xo giữ van ở vị trí mở, cấp điện mới đóng. Loại này dùng khi đường ống cần lưu thông gần như liên tục, ví dụ nước làm mát máy hoặc đường xả an toàn, và chỉ đóng trong thời gian ngắn khi có lệnh.

Nếu chọn NO cho vị trí phải đóng lâu, coil sẽ mang điện liên tục, nóng lên và giảm tuổi thọ. Với coil AC, nhiệt tích tụ còn nhanh hơn do tổn hao sắt từ. Khi đó nên đổi sang NC hoặc chọn coil có cấp cách điện cao hơn.

Phân loại van điện từ theo nguyên lý tác động

Cách phân loại van điện từ này dựa vào việc lực nào nâng van lên. Ba nhóm là tác động trực tiếp, gián tiếp (servo) và bán trực tiếp. Phần so sánh chi tiết của nhóm phân loại van điện từ này nằm trong bài tác động trực tiếp và gián tiếp.

• Tác động trực tiếp: lõi từ mở lỗ van bằng lực điện từ. Van làm việc từ 0 bar, không cần chênh áp. Lỗ van nhỏ (vài mm) nên thường dùng cho cỡ ren nhỏ, phổ biến đến DN15–DN25 tùy hãng.
• Tác động gián tiếp: coil chỉ mở lỗ pilot nhỏ, chênh áp giữa hai mặt màng mới nâng màng. Cần chênh áp tối thiểu khoảng 0,2–0,5 bar (tham khảo, phổ biến 0,3 bar). Dùng cho DN lớn với coil nhỏ.
• Tác động bán trực tiếp: lõi từ nối cơ khí với màng nên vẫn mở được ở 0 bar, vừa có hỗ trợ của chênh áp khi áp cao. Cỡ trung bình, coil lớn hơn loại gián tiếp.

Lý do phân loại van điện từ có ba nhóm tác động: lực cần để mở van tăng rất nhanh khi lỗ van lớn, vì lực do áp suất tác động lên lỗ tăng theo bình phương đường kính, trong khi lực hút của coil bị giới hạn bởi kích thước và công suất. Van gián tiếp dùng chính áp suất đường ống làm lực nâng nên coil nhỏ vẫn điều khiển được ống lớn.

Phân loại van điện từ theo số cửa và số vị trí

Ký hiệu «a/b» cho biết van có a cửa nối ống và b vị trí chuyển mạch, theo cách ghi của sơ đồ ISO 1219. Ví dụ 2/2 là hai cửa, hai vị trí. Phân loại van điện từ theo số cửa là bước quan trọng khi thiết kế mạch khí nén và thủy lực.

• Van 2/2 (2 cửa, 2 vị trí): đóng hoặc mở một đường ống. Thị trường gọi là van điện từ 2 chiều. Tên này chỉ số cửa; dòng chảy vẫn theo một chiều mũi tên trên thân.
• Van 3/2 (3 cửa, 2 vị trí): cấp khí hoặc xả khí cho xi lanh tác động đơn, hoặc chuyển dòng giữa hai nhánh. Dòng sản phẩm này gọi là van điện từ 3 ngã.
• Van 5/2 và 5/3 (5 cửa, 2 hoặc 3 vị trí): đảo chiều xi lanh tác động kép. Loại 5/3 có vị trí giữa (đóng hết, xả hết hoặc cấp hết) để dừng xi lanh ở giữa hành trình.

Khi phân loại van điện từ 3/2, cùng một số cửa nhưng có loại NC (cửa cấp bị chặn khi mất điện) và loại NO. Vì thế số cửa và trạng thái là hai tiêu chí độc lập và phải ghi đủ cả hai khi đặt hàng.

Phân loại van điện từ theo vật liệu thân van

Phân loại van điện từ theo vật liệu dựa trên khả năng chống ăn mòn của lưu chất. Thông tin đầy đủ về nhóm phân loại van điện từ này có trong bài vật liệu thân và gioăng; dưới đây là phần cốt lõi.

• Đồng thau: dùng cho nước sạch, khí nén, dầu nhẹ, gas. Không dùng cho amoniac vì gây nứt ăn mòn ứng suất, cũng không dùng cho nước biển hoặc nước chứa nhiều clo vì hiện tượng khử kẽm làm thân giòn dần.
• Inox 304: dùng cho nước, hơi, thực phẩm và hóa chất nhẹ. Lớp thụ động Cr2O3 tự tái tạo khi bị xước trong môi trường có oxy nên thân chống gỉ tốt.
• Inox 316: chứa khoảng 2–3 % Mo, chống ăn mòn rỗ do ion clorua tốt hơn 304. Dùng cho nước biển, hóa chất có Cl⁻.
• Nhựa (PVC, PP, PVDF): dùng cho axit, kiềm loãng, nước có hóa chất. Giới hạn nhiệt độ và áp suất thấp hơn kim loại, theo catalogue của hãng.

Trong phân loại van điện từ, vật liệu thân chỉ là một nửa; gioăng và màng tiếp xúc trực tiếp với lưu chất còn quan trọng hơn. NBR hợp dầu và khí nén, EPDM hợp nước nóng và hơi, FKM hợp dầu nóng và nhiên liệu, PTFE trơ với gần như mọi hóa chất.

Phân loại van điện từ theo lưu chất

Khi phân loại van điện từ theo lưu chất, mỗi loại đòi hỏi một cấu hình khác nhau về gioăng, kiểu van và chứng nhận. Đây là cách phân loại van điện từ mà người mua thường tìm đầu tiên, và cũng là cách các danh mục sản phẩm được chia.

Van điện từ nước

Van điện từ nước dùng cho cấp nước, tưới, xử lý nước, rửa xe, máy giặt công nghiệp. Nước sạch ở nhiệt độ thường khá dễ tính nên thân đồng thau với gioăng NBR là đủ. Nước nóng trên khoảng 80 °C nên chuyển sang EPDM.

Đường ống nước dài và lưu tốc cao dễ phát sinh búa nước khi van đóng nhanh. Trường hợp này nên chọn van gián tiếp có thời gian đóng chậm hơn, hoặc lắp bộ giảm chấn.

Van điện từ hơi nóng

Van điện từ hơi nóng chịu nhiệt độ cao hơn nhiều so với van nước, thường đến khoảng 150–180 °C tùy hãng (tham khảo). Thân đồng thau hoặc inox, kiểu piston, gioăng PTFE hoặc EPDM chịu hơi, coil cấp cách điện Class H.

Không dùng van màng NBR cho hơi: cao su nitrile mềm và lão hóa nhanh ở nhiệt độ này. Hơi còn mang theo nước ngưng nên cần bẫy hơi và lọc Y phía trước để cặn không kẹt lõi.

Van điện từ khí nén

Van điện từ khí nén cấp và xả khí cho xi lanh, van bướm khí nén, van bi khí nén. Xi lanh cần được xả khí khi đổi trạng thái nên van thường dùng cấu hình 3/2 hoặc 5/2, loại có cổng xả riêng. Gioăng NBR phù hợp vì khí nén thường lẫn hơi dầu từ máy nén.

Trong phân loại van điện từ theo lưu chất, van khí nén có đặc điểm là thời gian đáp ứng rất nhanh (vài chục mili giây với loại trực tiếp) và kích thước nhỏ gọn.

Van điện từ gas và dầu

Van điện từ gas dùng cho LPG, khí thiên nhiên cấp cho lò đốt, bếp công nghiệp. Van phải là loại thường đóng, đạt độ kín theo tiêu chuẩn và đáp ứng tiêu chuẩn an toàn cho thiết bị đốt gas (ví dụ EN 161, tham khảo theo yêu cầu của dự án). Không dùng van nước thay cho van gas.

Với dầu nhẹ, dầu diesel, dùng gioăng NBR hoặc FKM. Dầu có độ nhớt cao làm van gián tiếp mở chậm vì lỗ pilot nhỏ; hãy đối chiếu giới hạn độ nhớt trong catalogue trước khi chọn.

Phân loại van điện từ theo điện áp cuộn dây

Phân loại van điện từ theo điện áp yêu cầu coil khớp nguồn điều khiển tại tủ điện. Các mức phổ biến trong phân loại van điện từ gồm 220V AC, 110V AC, 24V AC, 24V DC và 12V DC. Điện áp 220V AC và 24V DC được dùng nhiều nhất ở Việt Nam; một số hãng còn có coil 380V AC (hiếm, theo catalogue). Dung sai thường là ±10 % so với định mức.

Sự khác nhau giữa AC và DC nằm ở dòng điện. Coil AC có dòng khởi động lớn gấp 2–5 lần dòng giữ (tham khảo) vì khi lõi chưa hút, khe hở từ lớn làm cảm kháng nhỏ. Coil DC chỉ có dòng I = U/R, êm và không cần vòng chống rung. Bài điện áp cuộn dây AC hoặc DC trình bày đầy đủ phần này.

Khi hệ thống điều khiển bằng PLC ở 24V DC, nên chọn coil 24V DC để tránh phải dùng rơ le trung gian. Với tủ điện cấp trực tiếp 220V AC, coil AC không cần bộ nguồn riêng và lực hút lớn hơn ở cùng kích thước.

Phân loại van điện từ theo kiểu nối

Phân loại van điện từ theo kiểu nối phụ thuộc cỡ ống và cách thi công. Ba kiểu thường dùng là nối ren, nối bích và nối dán (cho thân nhựa).

• Nối ren: phổ biến cho DN8–DN50, gọn, lắp nhanh. Cần quấn băng tan đúng chiều ren và dùng cờ lê giữ thân van khi siết.
• Nối bích: dùng cho đường ống lớn, thường từ khoảng DN50 trở lên, hoặc nơi hay tháo van bảo trì. Chịu tải tốt hơn, chi phí cao hơn.
• Nối dán: dùng cho thân PVC trên đường ống nhựa, thi công bằng keo dán chuyên dụng. Khó tháo ra sau khi dán.

Phân loại van điện từ theo xuất xứ

Phân loại van điện từ theo xuất xứ ảnh hưởng đến giá, chất lượng gia công và thời gian cung cấp. Danh sách dưới đây giữ lại các thương hiệu mà Viva đang cung cấp theo thông tin cũ của bài; thông số cụ thể luôn theo catalogue của từng hãng.

Hàn Quốc

Trong phân loại van điện từ theo xuất xứ, thương hiệu TPC (Hàn Quốc) có các dòng van cho nước và hơi, với ký hiệu DW cho nước và DWS cho hơi. Hàng Hàn Quốc thường được đánh giá cao về độ hoàn thiện gia công, giá ở mức trung bình đến cao.

Đài Loan

Đài Loan có nhiều thương hiệu, trong đó có Unid và Young Choang. Dòng sản phẩm rộng, giá ở mức tầm trung, đáp ứng phần lớn nhu cầu nước, khí nén và hơi thông thường.

Italia

Thương hiệu ODE (Italia) thuộc phân khúc cao cấp, giá cao hơn hàng Hàn Quốc và Đài Loan, có đầy đủ cỡ từ nhỏ đến lớn. Chính sách bảo hành do Viva công bố tại thời điểm mua.

Trung Quốc

Hàng Trung Quốc có giá thấp nhất. Chất lượng gia công và độ đồng đều giữa các lô thay đổi theo nhà máy, nên phù hợp cho ứng dụng tải nhẹ, tần suất đóng mở thấp hoặc nơi cần thay thế nhanh với chi phí thấp.

Phân loại van điện từ theo áp suất cao và chống cháy nổ

Hai nhóm này có yêu cầu kỹ thuật riêng nên phân loại van điện từ tách chúng khỏi các nhóm phổ thông. Van điện từ áp suất cao có thân dày hơn, lõi và lò xo tính toán lại để vượt lực do áp lớn. Với lỗ van lớn, áp suất tối đa cho phép (MOPD) giảm vì lực áp lên lõi tăng theo diện tích lỗ.

Van điện từ chống cháy nổ dành cho khu vực có khí, bụi dễ cháy như kho hóa chất, trạm nhiên liệu, nhà sơn. Coil được bọc trong vỏ chịu nổ (Ex d) hoặc đúc kín (Ex m) theo ATEX/IECEx. Cấp chống cháy nổ khác hoàn toàn với cấp bảo vệ IP, nên không thể thay thế cho nhau.

Khi nào dùng van bi điện thay cho van điện từ

Trong phân loại van điện từ theo cơ cấu, van điện từ mạnh ở đóng mở nhanh, kích thước nhỏ và chi phí thấp. Từ cỡ khoảng DN50 trở lên hoặc khi lưu chất có cặn, van bi điện thường hợp lý hơn: khoang van thông suốt, ít tổn thất áp, không cần chênh áp tối thiểu. Đổi lại thời gian đóng mở dài hơn, tính bằng giây.

6 bước ghép các tiêu chí thành một mã van

Sau bước phân loại van điện từ, cách chọn van điện từ hiệu quả là đi từ yêu cầu bắt buộc đến yêu cầu phụ. Thứ tự sau áp dụng các tiêu chí phân loại van điện từ ở trên và giúp giảm sai sót khi đặt hàng.

1. Xác định lưu chất, nhiệt độ và áp suất làm việc. Chốt vật liệu thân và gioăng theo bảng ở trên.
2. Xác định trạng thái an toàn khi mất điện để chọn NC hay NO.
3. Tính chênh áp thực tế giữa cửa vào và cửa ra. Chênh áp dưới 0,3 bar hoặc áp bằng 0 thì chọn trực tiếp hoặc bán trực tiếp; chênh áp đủ thì gián tiếp cho DN lớn.
4. Chốt số cửa và số vị trí: 2/2 cho đóng ngắt, 3/2 hoặc 5/2 cho xi lanh.
5. Chọn điện áp coil theo nguồn tại tủ điện, và cấp bảo vệ IP theo vị trí lắp (IP65 là mức phổ biến).
6. Chọn kiểu nối theo cỡ ống, rồi mới so xuất xứ và giá.

Nếu bạn cần đối chiếu mã van với thông số đường ống cụ thể, có thể liên hệ Viva để được tư vấn theo bản vẽ hoặc ảnh chụp nhãn van đang dùng.

Các loại van điện từ cho nước, khí nén, hơi nóng và gas có sẵn tại danh mục van điện từ của Viva.

Van điện từ cũng là bộ phận chính trong hệ thống tưới cây tự động.

Câu hỏi thường gặp