Có những loại van điều khiển nào?

1. Định nghĩa và vai trò của van điều khiển

Van điều khiển là thành phần cuối cùng trong hệ thống tự động hóa, dùng để điều chỉnh lưu lượng, áp suất, nhiệt độ hoặc mức chất lỏng theo tín hiệu từ bộ điều khiển. Chúng hoạt động nhờ cơ cấu truyền động và bộ định vị giúp thay đổi kích thước tiết diện chảy nhằm đạt giá trị mong muốn trong quá trình vận hành.

2. Phân loại van điều khiển

2.1 Theo chuyển động phần đóng mở

• Van tuyến tính (linear motion)

• Van xoay (rotary motion)

2.2 Theo cơ cấu hành động

• Air to Open (ATO): cấp khí để mở, mất khí sẽ đóng

• Air to Close (ATC): cấp khí để đóng, mất khí sẽ mở

2.3 Theo số ghế van

• Van đơn ghế (single-seated): chỉ một đĩa, đóng hoàn toàn được

• Van đôi ghế (double-seated): hai đĩa cân lực, lực đóng mở nhỏ hơn nhưng không thể đóng kín tuyệt đối

2.4 Theo đặc tính dòng chảy

• Tuyến tính (Linear)

• Tỷ lệ phần trăm bằng nhau (Equal percentage)

• Mở nhanh (Quick opening) Đây là đặc tính nội tại (inherent) của van, khi lắp đặt sẽ cho đặc tính hiệu dụng (effective) khác nhau tùy hệ thống đường ống và áp suất đầu-cuối van.

3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Một van điều khiển điển hình gồm: thân van, phần trim (đĩa, ghế, trục), bộ truyền động (actuator), bộ định vị (positioner) và bộ cấp khí hoặc điện. Khi nhận tín hiệu điều khiển, bộ định vị sẽ điều chỉnh áp suất khí hoặc tín hiệu motor, khiến cơ cấu truyền động di chuyển trục van, thay đổi tiết diện chảy và điều chỉnh lưu lượng.

4. Các bộ truyền động phổ biến

Van điều khiển thường sử dụng ba loại bộ truyền động chính:

Chọn bộ truyền động dựa vào lực cần thiết, tốc độ đóng mở và môi trường vận hành.

5. Đặc tính dòng chảy (Flow Characteristics)

Đặc tính dòng chảy mô tả mối quan hệ giữa lưu lượng và độ mở van.

• Inherent characteristic: lý thuyết, không tính áp suất hệ thống

• Effective characteristic: thực tế khi lắp đường ống

Ba kiểu phổ biến: tuyến tính, tỷ lệ phần trăm bằng nhau, mở nhanh. Các đặc tính này quyết định độ ổn định và khả năng điều tiết của van trong từng ứng dụng cụ thể.

6. Chi tiết các loại van điều khiển

6.1 Van cầu (Globe valve)

Van cầu điều chỉnh bằng đĩa hoặc plug di chuyển song song trục dòng chảy, mang lại khả năng điều tiết tốt nhưng tổn thất áp suất cao do đường đi không thẳng.

6.2 Van cổng (Gate valve)

Van cổng dùng gate trượt lên/xuống để đóng mở hoàn toàn. Chỉ dùng cho on-off, khi mở hết gần như không cản trở dòng chảy và áp suất rơi rất thấp.

6.3 Van bi điều khiển (Control Ball valve)

Van bi có lỗ khoan qua bi, đóng/mở bằng góc quay 90°. Thiết kế đơn giản, áp suất rơi thấp, phù hợp on-off và điều tiết nhẹ trong hệ thống hóa chất hoặc khí nén.

6.4 Van bướm (Butterfly valve)

Van bướm sử dụng đĩa tròn xoay quanh trục vuông góc với dòng chảy. Nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, đáp ứng nhanh nhưng không dùng tốt cho điều tiết tinh vi do rò áp lớn khi bán mở.

6.5 Van màng (Diaphragm valve)

Van màng đóng mở nhờ màng đàn hồi ép vào ghế van. Không có phốt trục nên kín tốt với môi chất ăn mòn, bùn đặc, slurries nhưng giới hạn áp suất và nhiệt độ tương đối thấp.

6.6 Van kẹp (Pinch valve)

Toàn bộ thân van được lót ống mềm, đóng nhờ cơ cấu ép ống lại. Dòng chảy xuyên suốt, tổn thất rất thấp, thích hợp với bùn, sệt và các hạt rắn lẫn trong chất lỏng.

6.7 Van kim (Needle valve)

Van kim có trục van hình kim, dùng cho lưu lượng rất nhỏ cần điều tiết chính xác. Thông thường dùng trong phòng thí nghiệm, hệ thống mẫu khí và dầu áp suất thấp.

6.8 Van nút (Plug valve)

Van nút có trục đặc hình nón hoặc trụ xoay 90° để điều tiết. Thiết kế đơn giản, ít mòn, phù hợp môi chất ăn mòn và nhiệt độ cao nhưng độ chính xác không bằng van cầu hoặc van kim.

6.9 Các loại đặc biệt và cải tiến

• Van ba ngã (Three-way valve) điều hướng dòng đi hai nhánh

• Van điều áp (Pressure control valve) điều chỉnh áp suất đầu ra

• Van an toàn (Safety valve) xả quá áp tự động

• Van cryogenic, van stainless steel cho nhiệt độ cực thấp

7. Tiêu chí lựa chọn van điều khiển

Khi chọn van cần xem xét: lưu lượng tối đa, áp suất làm việc, nhiệt độ, độ ăn mòn của môi chất, đặc tính điều khiển (flow characteristic), mức độ kín khít (tightness class) và bảo trì. Chọn đúng loại thân van, trim và bộ truyền động đảm bảo hiệu suất và độ bền tối ưu cho từng ứng dụng cụ thể.

8. Biểu tượng van trên P&ID

Trên bản vẽ P&ID, mỗi loại van điều khiển được ký hiệu khác nhau để dễ nhận biết và bố trí như sau:

• Van cầu: vòng tròn có mũi tên chéo

• Van cổng: hình chữ nhật thắt eo

• Van bi: vòng tròn có hình viên bi bên trong

Sử dụng ký hiệu tiêu chuẩn ISO hoặc ANSI giúp đồng bộ hóa tài liệu và tránh nhầm lẫn khi vận hành, bảo trì.

9. Xu hướng và ứng dụng tương lai

Các hệ thống tự động hóa hiện nay đang ứng dụng van điều khiển thông minh khả năng tự chẩn đoán và kết nối IIoT. Việc tích hợp Digital Twin cho phép mô phỏng, tối ưu hóa điều khiển van dựa trên dữ liệu thời gian thực, giảm thời gian dừng máy và nâng cao hiệu quả vận hành.

Van điều khiển là mắt xích quan trọng để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và an toàn. Việc hiểu rõ từng loại, đặc tính dòng chảy và cơ cấu truyền động giúp kỹ sư dễ dàng tư vấn, thiết kế và vận hành hệ thống đạt hiệu suất cao nhất.

Mua Van điều khiển tốt nhất ở đâu? Bạn có thể lựa chọn mua chúng từ QTE Technologies. Chúng tôi, một nhà cung cấp MRO toàn cầu, phục vụ khách hàng tại hơn 180 quốc gia. Chúng tôi thành lập năm 2010 cung cấp hơn 1 triệu sản phẩm cho mọi ngành công nghiệp và khoa học kỹ thuật. Ngoài ra, bạn có thể liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào thông qua hỗ trợ trò chuyện 24×7, điện thoại, WhatsApp hoặc email. Khám phá những gì khách hàng có giá trị của chúng tôi nói về dịch vụ của chúng tôi trên trang đánh giá chuyên dụng của chúng tôi.

Tác giả bài viết: Ban biên tập của QTE Technologies (có nền tảng vững chắc về cả kỹ thuật và sáng tác - tích lũy hơn 15 năm kinh nghiệm).