Phụ kiện van khí nén là nhóm thiết bị gắn quanh bộ truyền động để cấp khí, báo vị trí, điều tiết góc mở và bảo vệ actuator khỏi nước, bụi. Bộ tối thiểu gồm van điện từ, bộ lọc – điều áp, dây hơi kèm cút nối. Công tắc hành trình, bộ định vị và giảm thanh được thêm tùy yêu cầu điều khiển.
Các phụ kiện này dùng chung cho van bi và van bướm điều khiển khí nén vì cùng lắp lên bộ truyền động quay 90° theo chuẩn mặt bích ISO 5211 và chuẩn NAMUR VDI/VDE 3845. Bài này nêu chức năng, thông số cần chọn và lỗi hay gặp của từng phụ kiện van khí nén, để đặt hàng một lần đủ bộ.
Vị trí của phụ kiện van khí nén trong cả hệ thống
Một cụm van khí nén gồm ba lớp: thân van, bộ truyền động và phụ kiện điều khiển. Phần thân và actuator được trình bày ở bài cấu tạo van bướm khí nén. Phụ kiện van khí nén là lớp còn lại, quyết định van được điều khiển từ xa ra sao và có báo trạng thái về tủ điện hay không.
Đường đi của khí và tín hiệu như sau: bộ lọc – điều áp làm sạch và hạ khí về áp làm việc, van điện từ đổi hướng khí vào đúng buồng của actuator, actuator quay trục van, công tắc hành trình hoặc bộ định vị báo vị trí thực về PLC. Thiếu một phụ kiện van khí nén trong chuỗi này thì van vẫn có thể chạy, nhưng khó kiểm soát hoặc giảm tuổi thọ.
Các dòng van và cách chọn theo từng kiểu có ở bài các dòng van điều khiển khí nén. Phần dưới đi sâu vào từng phụ kiện van khí nén.
Các phụ kiện van khí nén cần chọn và thông số quan trọng
1. Van điện từ khí nén
Van điện từ nhận tín hiệu điện để đổi đường khí cấp cho actuator. Van điện từ kiểu NAMUR lắp thẳng lên mặt cổng khí của actuator nên không cần ống nối trung gian. Chi tiết về dòng sản phẩm xem tại danh mục van điện từ khí nén (sản phẩm).
Trong các phụ kiện van khí nén, van điện từ được chọn theo kiểu tác động của actuator:
- Actuator tác động đơn (có lò xo hồi): dùng van 3/2, một cổng cấp khí, một cổng làm việc, một cổng xả. Mất điện, khí trong buồng xả ra và lò xo đưa van về vị trí an toàn.
- Actuator tác động kép: dùng van 5/2 để cấp khí luân phiên vào hai buồng. Nếu cần giữ vị trí khi mất điện, chọn 5/2 hai cuộn (xung) thay vì một cuộn.
- Điện áp cuộn hút: phổ biến 24 VDC cho tủ PLC và 220 VAC cho tủ điện đơn giản. Cuộn 24 VDC an toàn hơn khi đi dây ngoài trời.
- Cấp bảo vệ: thường IP65 cho ngoài trời. Vùng có khí hoặc bụi dễ nổ cần loại có chứng nhận chống cháy nổ, xem thêm về chỉ thị ATEX; hiểu cách đọc chỉ số IP giúp tránh chọn thừa hoặc thiếu mức bảo vệ.
Lỗi hay gặp: nhầm 3/2 với 5/2 khiến actuator kép chỉ chạy một chiều; cuộn nóng quá mức hoặc cháy do cấp sai điện áp hay lõi bị kẹt; cổng xả bị bít làm van đóng chậm. Nguyên lý chung của van điện từ là cuộn dây tạo lực hút kéo lõi sắt để mở hoặc đóng lỗ dẫn khí. Van điện từ cho actuator thường là kiểu trợ động (pilot), lỗ dẫn hướng rất nhỏ nên dễ bị bụi và nước trong khí làm kẹt.
2. Công tắc hành trình (limit switch box)
Công tắc hành trình là phụ kiện van khí nén báo van đang mở hay đóng bằng hai tiếp điểm gắn với trục actuator. Thân hộp có chỉ thị vị trí nhìn thấy từ xa, giúp người vận hành biết trạng thái van khi van đặt ở vị trí khó quan sát.
Có hai nhóm: loại cơ khí dùng micro-switch, đơn giản và rẻ; loại cảm biến tiệm cận không có tiếp điểm cơ nên ít mòn, hợp nơi rung hoặc đóng mở nhiều. Thông số cần chọn gồm điện áp tiếp điểm, số tiếp điểm (thường 2 tín hiệu mở và đóng), cấp bảo vệ và kiểu lắp NAMUR.
Lỗi hay gặp là cam chỉnh lệch nên PLC báo “đã đóng” khi đĩa chưa tới vị trí cuối; ốc siết cáp lỏng khiến nước vào hộp. Sau khi chỉnh hành trình, luôn xác nhận bằng cách quan sát đĩa van thực tế, đừng dựa riêng vào đèn báo.
3. Bộ định vị (positioner)
Trong nhóm phụ kiện van khí nén, bộ định vị biến van ON/OFF thành van điều tiết: nó so sánh tín hiệu lệnh 4–20 mA với góc quay thực của trục, rồi cấp hoặc xả khí cho actuator đến khi hai giá trị trùng nhau. Nhờ vậy van giữ được góc mở bất kể áp khí hay mô-men van thay đổi nhẹ.
Ứng dụng điển hình là điều chỉnh lưu lượng, áp hoặc nhiệt độ trong vòng điều khiển kín. Các cấu hình có positioner được gom ở nhóm van bướm khí nén tuyến tính (có positioner). Model YT1000 là bộ định vị điện – khí nén loại analog (cam cơ khí) thông dụng; dòng số có thêm màn hình, tự dò hành trình và chẩn đoán (tham khảo theo catalogue hãng).
Điểm cần lưu ý: positioner tiêu thụ một lượng khí nhỏ liên tục, nên khí phải khô và sạch hơn so với van ON/OFF. Với van bướm, nên điều tiết trong khoảng góc mở 20–70° (tham khảo); dưới khoảng 20°, dòng qua khe hẹp có vận tốc cao, gây rung và mòn gioăng.
4. Giảm thanh khí nén
Giảm thanh lắp ở cổng xả của van điện từ để giảm tiếng xì khi khí thoát ra ngoài và chặn bụi từ môi trường lọt ngược vào đường khí. Loại bằng đồng thiêu kết hoặc nhựa xốp đều phổ biến.
Trong các phụ kiện van khí nén, giảm thanh dễ bị bỏ qua nhất. Lỗi hay gặp: giảm thanh bị bụi hoặc dầu bít kín, khí xả ra chậm và van đóng mở chậm hơn bình thường. Khi van đột nhiên chậm hẳn mà áp khí vẫn đủ, nên kiểm tra giảm thanh trước vì thay mới rẻ và nhanh.
5. Bộ lọc – điều áp (FR)
Khí nén từ máy nén luôn mang hơi nước (ngưng thành nước khi nguội), hạt bụi và thường có hơi dầu nếu máy nén có dầu. Nước làm trôi mỡ bôi trơn và gây gỉ lò xo, bụi làm mòn gioăng piston. Bộ lọc – điều áp là phụ kiện van khí nén bảo vệ cả cụm: bộ lọc giữ lại tạp chất; bộ điều áp hạ về áp làm việc ổn định để tốc độ đóng mở không đổi theo dao động mạng khí.
- Cấp lọc: thường 5–40 µm; khi có positioner thường chọn 5 µm hoặc theo yêu cầu khí cấp ghi trong catalogue positioner. Cốc lọc có van xả nước tự động hoặc bằng tay.
- Áp đặt: thường 4–6 bar theo bảng mô-men của actuator. Không đặt vượt áp tối đa ghi trên actuator, phổ biến là 8 bar (tham khảo).
- Kích thước ren cần khớp lưu lượng của van điện từ, tránh nút thắt làm sụt áp khi nhiều van chạy cùng lúc.
Hai thiết bị này nên coi là phụ kiện van khí nén bắt buộc và có thể mua rời hoặc liền bộ. Tham khảo thêm bộ lọc khí nén và van điều áp khí nén để biết cấu tạo và cách đặt áp. Ở đường khí dài, nên có thêm bộ tách nước hoặc máy sấy phía trước.
6. Dây hơi và cút nối nhanh
Trong nhóm phụ kiện van khí nén, dây hơi PU đường kính ngoài 6 mm hoặc 8 mm là loại thông dụng cho actuator cỡ nhỏ và vừa. Dây thành dày chịu áp tốt hơn nhưng khó uốn; dây thành mỏng dễ gập và nứt tại điểm gập. Cần tránh xoắn dây và đi sát vật nóng, vì PU mềm ra khi gần nguồn nhiệt.
Cút nối nhanh giúp lắp và tháo dây không cần dụng cụ. Chọn đúng ren (thường G1/4 hoặc G1/8 theo cổng khí) và đúng đường kính dây; dùng sai cỡ gây rò khí nhỏ khó phát hiện bằng tai.
Các sản phẩm liên quan: dây hơi khí nén và cút nối nhanh PU. Khi nhiều van đặt gần nhau, có thể gom các van đảo chiều thành cụm trong tủ điều khiển thay vì gắn tại từng van; đổi lại ống khí dài hơn nên van đáp ứng chậm hơn.
7. Van tiết lưu và tay quay khẩn cấp
Van tiết lưu một chiều gắn trước cổng xả để chỉnh tốc độ đóng mở. Với van bướm, đóng quá nhanh trên đường ống dài gây búa nước, nên tiết lưu theo kiểu hạn chế dòng xả để kéo thời gian đóng lên vài giây.
Tay quay khẩn cấp (hộp số có cơ cấu ngắt) cho phép vận hành van bằng tay khi mất khí hoặc mất điện, nhất là với actuator tác động kép không có lò xo hồi. Trên van điện từ cũng có núm vận hành tay, nhưng chỉ đổi đường khí chứ không thay được tay quay khi hết khí.
Bộ phụ kiện van khí nén tối thiểu theo ứng dụng
Bảng dưới gợi ý bộ phụ kiện van khí nén tối thiểu theo từng tình huống. Giá trị mang tính tham khảo, cần đối chiếu với yêu cầu thực tế của dự án.
| Ứng dụng | Actuator | Bộ phụ kiện tối thiểu |
|---|---|---|
| Đóng mở ON/OFF, có PLC | Tác động đơn hoặc kép | Van điện từ 3/2 hoặc 5/2, công tắc hành trình, bộ lọc – điều áp, giảm thanh |
| Điều tiết lưu lượng, áp | Tác động kép hoặc đơn | Bộ định vị 4–20 mA, bộ lọc – điều áp 5 µm, dây hơi và cút nối |
| Ngắt khẩn cấp | Tác động đơn | Van điện từ 3/2, công tắc hành trình, bộ lọc – điều áp |
| Vùng cháy nổ | Tùy yêu cầu | Van điện từ và công tắc có chứng nhận Ex, cáp và ốc siết đúng chuẩn |
| Đường ống dài, dễ búa nước | Tác động đơn hoặc kép | Van tiết lưu ở cổng xả, giảm thanh, bộ lọc – điều áp |
Thứ tự lắp các phụ kiện van khí nén từ nguồn khí là: bộ tách nước và lọc, điều áp, van điện từ, tiết lưu, actuator. Quy trình đầy đủ, gồm cả việc đấu điện và chỉnh hành trình, được mô tả ở bài hướng dẫn lắp đặt. Khi van có biểu hiện bất thường, bảng chẩn đoán ở bài lỗi thường gặp giúp khoanh vùng nguyên nhân nhanh hơn. Cách chọn cỡ actuator theo mô-men xem tại chọn bộ truyền động khí nén.
Lỗi chọn sai phụ kiện van khí nén và cách kiểm tra
Phần lớn sự cố của cụm van khí nén không nằm ở thân van mà ở phụ kiện van khí nén chọn sai chuẩn hoặc sai thông số. Bảng dưới gom các lỗi hay gặp theo triệu chứng, cơ chế gây ra và cách kiểm tra.
| Triệu chứng | Nguyên nhân thường gặp | Cách kiểm tra |
|---|---|---|
| Van chỉ chạy một chiều | Dùng van điện từ 3/2 cho actuator tác động kép | Đối chiếu kiểu actuator với số cổng của van điện từ |
| Van đóng mở chậm dù đủ áp | Giảm thanh bị bít hoặc tiết lưu chỉnh quá kín | Tháo giảm thanh, mở tiết lưu thử rồi đo lại thời gian hành trình |
| Cuộn van điện từ nóng, cháy | Cấp sai điện áp cuộn hút hoặc lõi bị kẹt | Đo điện áp tại cuộn, kiểm tra lõi có trượt tự do không |
| PLC báo đóng nhưng đĩa chưa tới cuối | Cam của công tắc hành trình chỉnh lệch | Quan sát đĩa thực tế, chỉnh lại cam rồi siết chặt |
| Positioner dao động quanh điểm đặt | Khí cấp có nước hoặc dầu, lọc quá thô | Xả cốc lọc, thay lõi lọc đúng cấp lọc theo catalogue |
Nguyên tắc chung khi rà soát phụ kiện van khí nén là đi theo đường khí: từ bộ lọc – điều áp, qua van điện từ, tiết lưu, giảm thanh rồi đến actuator. Lỗi nằm ở đâu thì áp khí bắt đầu sụt hoặc tốc độ bắt đầu chậm ở đó, nên đặt đồng hồ áp hoặc đo thời gian hành trình ở từng điểm sẽ khoanh vùng nhanh hơn việc thay thử từng món.
Danh sách kiểm tra trước khi chốt phụ kiện van khí nén
- Xác nhận kiểu actuator (đơn hay kép) rồi mới chọn loại van điện từ.
- Kiểm tra mặt NAMUR và ren cổng khí của actuator có khớp phụ kiện van khí nén định mua không.
- Chốt điện áp cuộn hút và cấp bảo vệ theo tủ điện và môi trường lắp.
- Nếu dùng positioner, xác định tín hiệu 4–20 mA và yêu cầu độ sạch của khí cấp.
- Tính lưu lượng khí cho trường hợp nhiều van chạy đồng thời để chọn cỡ ren bộ lọc – điều áp.
Đi hết năm bước này trước khi đặt hàng giúp bộ phụ kiện van khí nén lắp vào là chạy, không phải đổi trả vì lệch chuẩn.
Cách đặt hàng phụ kiện van khí nén đúng một lần
Khi cần báo giá, nên gửi đủ: loại van và kích thước, kiểu actuator (đơn hoặc kép), môi trường lắp (trong nhà, ngoài trời, vùng Ex), điện áp cuộn hút, yêu cầu tín hiệu phản hồi và áp khí thực tế tại van. Với thông tin này, người tư vấn chọn được bộ phụ kiện van khí nén khớp mặt NAMUR và cổng khí của actuator.
Nên mua phụ kiện van khí nén cùng lúc với van để tránh sai chuẩn lắp. Nếu cải tạo van đang chạy, ghi lại kiểu trục, mặt bích lắp và vị trí cổng khí trước khi đặt.
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 phụ kiện van khí nén
Phụ kiện van khí nén tối thiểu gồm những gì?
Bộ tối thiểu cho van ON/OFF gồm bộ lọc – điều áp, van điện từ phù hợp kiểu actuator (3/2 cho tác động đơn, 5/2 cho tác động kép), dây hơi và cút nối. Công tắc hành trình nên có nếu cần báo vị trí về PLC. Bộ định vị chỉ cần khi điều tiết góc mở.
Van điện từ 3/2 và 5/2 khác nhau thế nào khi chọn phụ kiện van khí nén?
Van 3/2 có ba cổng, cấp khí vào một buồng khi có điện và xả buồng đó khi mất điện, nên dùng cho actuator tác động đơn. Van 5/2 có năm cổng, cấp khí luân phiên vào hai buồng nên dùng cho actuator tác động kép. Lắp nhầm loại làm actuator chỉ chạy được một chiều.
Có cần bộ định vị cho mọi van khí nén không?
Không. Van chỉ đóng hoặc mở hoàn toàn chỉ cần van điện từ và công tắc hành trình. Bộ định vị cần khi phải giữ góc mở trung gian theo tín hiệu 4–20 mA, ví dụ điều chỉnh lưu lượng hoặc áp. Bộ định vị cũng đòi hỏi khí sạch và khô hơn.
Phụ kiện van khí nén của van bi và van bướm có dùng chung được không?
Có, nếu cùng kiểu actuator quay 90° và cùng mặt lắp NAMUR VDI/VDE 3845. Van điện từ, công tắc hành trình, bộ lọc – điều áp và dây hơi không phụ thuộc loại thân van. Chỉ cần kiểm tra kiểu trục, kích thước mặt bích và cổng khí của actuator trước khi đặt.
Khi nào cần phụ kiện chống cháy nổ?
Khi van đặt trong vùng có khí, hơi hoặc bụi có thể cháy nổ theo phân loại vùng của nhà máy. Khi đó van điện từ, công tắc hành trình và bộ định vị phải có chứng nhận Ex phù hợp, kèm cáp và ốc siết đúng chuẩn. Nên đối chiếu yêu cầu ATEX của dự án trước khi đặt hàng.
