Van điện từ 2 chiều: ký hiệu 2/2, so sánh với 3/2 và 5/2

Van điện từ 2 chiều là cách gọi thị trường cho van 2/2: thân van có 2 cửa (1 cửa vào, 1 cửa ra) và 2 vị trí (đóng hoặc mở). Chữ «2 chiều» chỉ số cửa, không có nghĩa dòng lưu chất chảy được theo cả hai hướng. Đây là kiểu van điện từ đơn giản nhất: cấp điện thì đổi trạng thái, ngắt điện thì lò xo đưa về vị trí ban đầu.

Bài này làm rõ cách đọc ký hiệu 2/2 của van điện từ 2 chiều, so sánh với van 3/2 và 5/2 trong bảng phân loại van điện từ, nêu các ứng dụng điển hình và quy trình chọn van theo lưu chất, kích thước, áp suất, điện áp. Mọi số liệu nhiệt độ, áp suất mang tính tham khảo, cần đối chiếu catalogue của từng hãng trước khi đặt hàng.

Van điện từ 2 chiều là gì và ký hiệu 2/2 đọc thế nào

Ký hiệu van theo tiêu chuẩn khí nén và thủy lực viết dạng «số cửa / số vị trí». Với van 2/2, số đầu tiên là 2 cửa nối ống, số thứ hai là 2 vị trí làm việc. Vị trí thứ nhất cho dòng đi qua, vị trí thứ hai chặn dòng. Vì chỉ có hai trạng thái nên van 2/2 chỉ làm nhiệm vụ đóng/mở (on/off), không chia dòng và không đảo hướng.

Tên gọi «2 chiều» xuất phát từ thói quen đếm «hai đầu ống» của thợ lắp đặt, để phân biệt với van điện từ 3 ngã có thêm một cửa thứ ba. Về kỹ thuật, nên dùng cách gọi van 2/2 hoặc van 2 cửa để tránh hiểu nhầm với dòng chảy hai hướng.

Ba điểm dễ hiểu sai về «2 chiều»

• Không phải dòng chảy hai hướng: phần lớn van điện từ 2 chiều có mũi tên chiều dòng đúc trên thân. Lắp ngược có thể gây rò hoặc van không đóng kín (giải thích ở phần sau).
• Không phải van đảo chiều: van 2/2 không chuyển dòng sang đường khác. Việc đó thuộc về van 3/2, 5/2.
• Không phải van điều chỉnh lưu lượng: van chỉ có hai vị trí, mở hết hoặc đóng hết. Muốn điều chỉnh lưu lượng phải dùng van tiết lưu hoặc van điều khiển tỷ lệ.

Cấu tạo và nguyên lý của van điện từ 2 chiều

Một van điện từ 2 chiều gồm thân van có hai cửa, đế van (seat), phần đóng kín (đĩa, màng hoặc piston), lõi từ (plunger), lò xo hồi và cuộn coil bao ngoài ống dẫn lõi. Khi coil có điện, từ trường hút lõi từ lên. Khi mất điện, lò xo ép lõi trở lại và đóng hoặc mở lỗ van tùy kiểu van.

Trạng thái khi mất điện quyết định nhóm van. Loại thường đóng (NC) đóng khi mất điện, phổ biến nhất vì an toàn cho đường cấp nước, nhiên liệu, gas. Loại thường mở (NO) mở khi mất điện và phải cấp điện liên tục để giữ đóng. Cách chọn giữa hai nhóm này được phân tích chi tiết trong bài về thường đóng (NC) hay thường mở (NO).

Ba kiểu tác động của van điện từ 2 chiều

Cùng là van 2/2 nhưng cách mở lỗ van khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp đến dải áp suất làm việc. Phần phân tích đầy đủ nằm trong bài về van tác động gián tiếp và trực tiếp. Dưới đây là bản tóm tắt cho van 2 cửa.

Van gián tiếp cần chênh áp vì lực nâng màng đến từ chính lưu chất. Khi coil mở lỗ pilot, áp phía trên màng xả ra cửa ra nhanh hơn lượng bù qua lỗ cân bằng (bleed hole), màng bị đẩy lên bởi áp phía dưới. Nếu chênh áp quá thấp, lực nâng không đủ, van mở không hết hoặc không mở.

Dòng chảy của van điện từ 2 chiều: lắp ngược có sao không?

Với van điện từ 2 chiều gián tiếp, chiều dòng là điều kiện bắt buộc. Áp phía cửa vào vừa giữ màng đóng kín vừa cấp lưu chất cho lỗ cân bằng. Khi áp đặt ngược từ cửa ra, màng bị nâng khỏi đế dù coil không có điện, van rò hoặc không đóng được. Vì vậy phải lắp đúng mũi tên trên thân.

Với van điện từ 2 chiều trực tiếp, lực đóng chủ yếu do lò xo ép đĩa lên đế nên một số model chịu được áp ngược nhỏ. Một số hãng có dòng van 2/2 ghi rõ «chảy hai chiều» (bidirectional) trong catalogue, thường dùng cho bơm, chân không hoặc đường có áp đảo chiều. Đó là thiết kế riêng, không áp dụng cho toàn bộ van 2/2.

• Kiểm tra mũi tên (flow) hoặc ký hiệu IN/OUT trên thân trước khi lắp.
• Đường ống có thể bị áp ngược (bơm dừng, bồn cao hơn van): chọn van có ghi chịu áp ngược hoặc lắp thêm van một chiều.
• Khi cần dòng đảo hướng cho xi lanh, dùng van 3/2 hoặc 5/2 thay vì cố lắp ngược van 2/2.

So sánh van điện từ 2 chiều với van 3/2 và 5/2

Số cửa quyết định chức năng. Van điện từ 2 chiều chỉ cho phép hoặc chặn dòng. Van 3/2 thêm cửa xả, dùng cấp khí cho xi lanh tác động đơn rồi xả về khí quyển. Van 5/2 có hai cửa làm việc, điều khiển xi lanh tác động kép. Nhóm van đảo hướng khí nén được trình bày riêng trong bài về van đảo chiều khí nén.

Với khí nén, van điện từ 2 chiều thường dùng làm van ngắt (cấp khí, xả đáy bình, xả nước ngưng). Phần tổng quan các dòng nhóm này nằm trong trang van điện từ khí nén. Cách gọi «van điện từ khí nén 2 chiều» ở nhiều trang bán hàng thực chất là gom chung van 2/2, 3/2 và 5/2, nên cần hỏi lại số cửa/số vị trí khi đặt mua.

Ứng dụng của van điện từ 2 chiều

Do chỉ đóng/mở hoàn toàn và phản ứng nhanh, van điện từ 2 chiều phù hợp những chỗ cần cắt dòng tự động theo tín hiệu cảm biến, PLC hoặc bộ hẹn giờ. Bảng dưới gợi ý vật liệu thường dùng theo từng nhóm ứng dụng (tham khảo, đối chiếu catalogue hãng).

Với hơi bão hòa, nên chọn van piston hoặc van màng chịu hơi, gioăng PTFE hoặc EPDM, coil Class H (180 °C là nhiệt độ tối đa của hệ cách điện, không phải nhiệt độ lưu chất). Van màng NBR chỉ chịu khoảng +80 °C (tham khảo) nên không dùng cho hơi.

Các loại van điện từ 2 chiều theo điện áp coil

Điện áp coil của van điện từ 2 chiều quyết định nguồn cấp và mức an toàn điện. Cùng một thân van có thể thay coil 12V DC, 24V DC/AC hoặc 220V AC. Dung sai điện áp cho phép thường ±10 % so với định mức, vượt mức này coil dễ nóng hoặc van không hút đủ lực.

Van điện từ 2 chiều điện áp 12V DC

Dùng cho thiết bị chạy bằng ắc quy, xe chuyên dụng, hệ thống năng lượng mặt trời, máy bơm mini. Dòng điện lớn hơn khi điện áp thấp, nên dây cấp nguồn phải đủ tiết diện để tránh sụt áp làm coil hút yếu. Sụt áp quá ±10 % có thể khiến van mở không hết.

Van điện từ 2 chiều điện áp 24V

Phổ biến trong tủ điều khiển PLC và hệ thống tự động vì điện áp thấp, an toàn khi chạm tay và dễ lấy từ nguồn 24V DC công nghiệp. Coil 24V DC không có dòng khởi động cao như coil AC nên ít sinh nhiệt đột biến và hoạt động êm. So sánh chi tiết coil AC và DC nằm trong bài riêng về cuộn dây của chuyên mục.

Van điện từ 2 chiều điện áp 220V AC

Điện lưới 220V AC có sẵn tại mọi cơ sở nên van 220V được dùng nhiều trong dân dụng và công nghiệp nhẹ. Thân van có thể bằng đồng, gang, thép, inox hoặc nhựa (PA, PVC, PVDF), cấu hình NC hoặc NO, tác động trực tiếp, gián tiếp hoặc bán trực tiếp. Coil AC có dòng khởi động lớn hơn dòng giữ khoảng 2–5 lần (tham khảo) vì khe hở từ lớn lúc đầu khiến cảm kháng thấp.

Van 110V và 380V AC ít gặp; nếu cần phải xác nhận mã coil với hãng. Nên bỏ qua loại coil không ghi rõ AC hay DC trên nhãn, vì cấp nhầm dạng điện gây cháy coil.

Kích thước thân van: DN và «phi»

Van ren thường được gọi theo đường kính ngoài ren. Quy đổi phổ biến: phi 21 tương ứng DN15 (1/2 inch), phi 27 là DN20 (3/4 inch), phi 34 là DN25 (1 inch), phi 42 là DN32, phi 49 là DN40, phi 60 là DN50 (2 inch). Hai tên gọi chỉ cùng một cỡ ren, không phải cỡ lỗ van thực.

Cách chọn van điện từ 2 chiều theo 7 bước

Quy trình dưới đây áp dụng cho phần lớn đơn hàng van điện từ 2 chiều. Chi tiết đầy đủ các tiêu chí nằm trong hướng dẫn lựa chọn van điện từ của chuyên mục này.

1. Xác định lưu chất và nhiệt độ. Nước, khí nén, hơi, dầu, gas hay hóa chất. Nhiệt độ lưu chất quyết định gioăng: NBR đến khoảng +80 °C, EPDM đến khoảng +130 °C, FKM và PTFE đến khoảng +180 °C (tham khảo).
2. Chọn kiểu tác động theo áp suất. Áp làm việc từ 0 bar hoặc dao động sát 0: dùng trực tiếp hoặc bán trực tiếp. Chênh áp liên tục từ khoảng 0,3 bar trở lên và DN lớn: dùng gián tiếp.
3. Chọn cỡ van theo lưu lượng, không theo đường kính ống. Tính hệ số Cv hoặc Kv từ lưu lượng và tổn thất áp cho phép. Van quá nhỏ gây tổn thất áp lớn; van gián tiếp quá cỡ so với lưu lượng thực lại có chênh áp qua van thấp, màng dễ dao động hoặc mở không hết.
4. Chọn NC hay NO. Đóng phần lớn thời gian: chọn NC. Mở phần lớn thời gian hoặc cần dòng khi mất điện (làm mát): chọn NO. Van NO đóng liên tục sẽ làm coil mang điện suốt, nóng và giảm tuổi thọ.
5. Chọn điện áp coil. Theo nguồn sẵn có: 220V AC, 24V DC/AC hoặc 12V DC. Kiểm tra dung sai ±10 %.
6. Chọn vật liệu thân và gioăng. Đồng cho nước sạch, khí nén, dầu nhẹ. Inox 304/316 cho hơi, thực phẩm, nước có hóa chất. Nhựa cho axit, kiềm loãng ở nhiệt độ và áp suất thấp.
7. Chọn cấp bảo vệ coil. Phổ biến IP65. Lắp ngoài trời cần mái che hoặc hộp bảo vệ, quay đầu cáp hướng xuống.

Sai sót thường gặp nhất khi chọn van điện từ 2 chiều là chọn theo DN ống mà bỏ qua chênh áp. Với van gián tiếp DN25 lắp trên đường nước chỉ có 0,1 bar, coil vẫn hút nhưng màng không nâng, người dùng tưởng coil hỏng. Cần đo áp thực tế tại vị trí lắp trước khi chốt model.

Lắp đặt và lỗi thường gặp của van điện từ 2 chiều

Lắp van đúng chiều mũi tên, ưu tiên coil hướng thẳng lên, ống nằm ngang và có lọc Y lưới 60–100 mesh (tham khảo) phía trước. Cặn lọt vào lỗ pilot hoặc lỗ cân bằng là nguyên nhân phổ biến nhất khiến van gián tiếp không đóng kín. Các bước đầy đủ có trong bài hướng dẫn lắp đặt của chuyên mục.

• Van không mở: sai chiều, chênh áp dưới mức tối thiểu của van gián tiếp, điện áp thấp hơn định mức quá 10 %, coil đứt.
• Van không đóng kín: cặn kẹt ở đế, màng chai cứng, lỗ cân bằng bị bít, áp ngược đối với van gián tiếp.
• Coil nóng bất thường: dùng nhầm điện áp hoặc loại AC/DC, lõi kẹt không hút hết, hoặc van NO bị cấp điện thường xuyên.
• Búa nước khi đóng: lưu tốc cao trên ống dài; giảm lưu tốc, dùng van gián tiếp có đóng chậm hơn hoặc lắp bình tích áp.

Nguyên lý chung của nhóm van này được mô tả trong bài viết trên Wikipedia về solenoid valve, có thể dùng làm tài liệu đối chiếu thuật ngữ tiếng Anh.

Van điện từ 2 chiều là cấu hình mặc định cho nhu cầu cắt/cấp dòng trong đường ống. Khi cần chọn cỡ, điện áp hay vật liệu cụ thể, bạn có thể xem van điện từ 2 chiều các cỡ đang có tại Viva (Công ty CP Viva) hoặc gửi thông số để kỹ sư đối chiếu.

Câu hỏi thường gặp