Van nói chung (hay còn gọi là Valve) là những thiết bị có chức năng kiểm soát dòng chảy của chất lưu trong hệ thống đường ống, chúng được thiết kế với nhiều chủng loại khác nhau (van bi, van cầu, van bướm, van cổng,…). Với mỗi loại lại có thêm nhiều biến thể khác nhau về cách thức lắp đặt, vật liệu chế tạo, phương pháp điều khiển,…

Trong bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ so sánh hai phương pháp điều khiển của van, cụ thể ở đây là so sánh van điều khiển bằng điện với van điều khiển bằng khí nén.

Khái quát về van điều khiển điện

Van điều khiển bằng điện là những thiết bị sử dụng năng lượng điện để, điều khiển các trạng thái làm việc của van bao gồm:

Đóng: Ở trạng thái đóng lưu chất bị giữ lại, không thể di chuyển qua thân van.
Mở: Ở trạng thái mở lưu chất trong hệ thống có thể di chuyển qua thân van.
Điều chỉnh lưu lượng: Van sẽ mở một phần tiết diện, để kiểm soát được lượng chất lưu đi qua van tính trên một đơn vị thời gian.

Van điều khiển bằng điện là sự kết hợp giữa hai bộ phận bao gồm:

Thân van: Bộ phận trực tiếp thực hiện việc đóng mở dòng chảy, thông qua việc thay đổi tiết diện mở của thân van.
Thiết bị truyền động điện: Bộ phận tiêu thụ năng lượng điện, để tạo ra những chuyển động phù hợp vận hành van.

Sự kết hợp giữa các loại thiết bị truyền động và các loại thân van khác nhau, ta có các loại van điều khiển điện như:

Van bi điều khiển bằng điện.
Van cầu điều khiển bằng điện.
Van cổng điều khiển bằng điện.
Van bướm điều khiển bằng điện,…

Năng lượng điện sử dụng để vận hành van, có nhiều tùy chọn nguồn điện: AC 220V – 50Hz, AC 380V – 50Hz, DC 24V, DC 12V,…

Điện năng được cung cấp cho thiết bị truyền động điện của van (electric valve actuator), được dẫn đến động cơ điện để tạo ra chuyển động quay, thông qua bộ truyền bánh răng chuyển động quay, do động cơ điện sinh ra được biến đổi phù hợp với cho việc vận hành van.

Tìm hiểu thêm tại: Van điều khiển bằng điện.

Khái quát về van điều khiển khí nén

Van điều khiển khí nén là thiết bị được kết hợp giữa bộ phận thân van và thiết bị truyền động vận hành bằng khí nén:

Thân van: Bộ phận thân của van vận hành bằng khí nén, cũng giống như van vận hành bằng điện.
Thiết bị truyền động khí nén (pneumatic actuator): Bộ phận sử dụng năng lượng từ khí nén có áp suất cao, để dẫn động cho thân van.

Tương tự như van điều khiển bằng điện, khi ta kết hợp bộ truyền động khí nén với những loại thân van khác nhau, sẽ nhận lại những loại van khác nhau.

Khí nén sử dụng để vận hành van, được tạo ra từ máy nén khí sau đó được tích trữ trong bình tích áp. Mức áp suất phù hợp để vận hành các thiết bị van điều khiển bằng khí nén thường dao động từ 3 bar đến 8 bar.

Tìm hiểu thêm tại: Van điều khiển bằng khí nén.

Đặc điểm chung của van điều khiển bằng khí nén và van điều khiển bằng điện

Trước khi đi vào so sánh van điều khiển điều khiển bằng khí nén với van điều khiển bằng điện, hãy cùng mình tìm hiểu về đặc điểm chung của hai phương pháp điều khiển van này.

Khả năng điều khiển từ xa: Mặc dù sử dụng hai loại thiết bị truyền động khác nhau, tuy nhiên cả van điều khiển bằng khí nén và van điều khiển bằng điện, đều có khả năng vận hành thiết bị từ xa, bằng cách kiểm soát việc cấp điện hoặc cấp khí cho thiết bị truyền động.

Khả năng làm việc tự động: Không dừng lại ở việc điều khiển từ xa, những thiết bị này có thể làm việc hoàn toàn tự động, nếu được lắp đặt kết hợp với các loại cảm biến, tùy thuộc vào mỗi hệ thống và, mục đích sử dụng van chúng ta sẽ có cách thức lắp đặt khác nhau. Tín hiệu gửi về từ cảm biến được sử dụng như tín hiệu, điều khiển của van.

Phản hồi tín hiệu: Trên bộ truyền động điện được thiết kế sẵn các đầu đấu dây, phản hồi tín hiệu về trạng thái làm việc của van. Đối với bộ truyền động bằng khí nén, ta sử dụng thêm thiết bị limit switch box, lắp đồng trục với bộ truyền động, sau đó đấu nối các dây truyền tín hiệu phản hồi trạng thái làm việc.

Đặc điểm chung của van điều khiển bằng khí nén và van điều khiển bằng điện.

So sánh van điều khiển bằng điện với van điều khiển bằng khí nén

Do van điều khiển bằng điện (gọi tắt là van điện) và van điều khiển bằng khí nén (gọi tắt là van khí nén), đều có khả năng điều khiển từ xa, nên trong nhiều trường hợp chúng thường là lựa chọn thay thế lẫn cho nhau. Tuy nhiên để có thể khai thác những thiết bị này, một cách hiệu quả nhất, ta cũng nên so sánh van điều khiển bằng điện với van điều khiển bằng khí nén, để đánh giá những điểm mạnh và những hạn chế giữa chúng.

Chi phí đầu tư

Nếu so sánh trên cùng một loại van có cùng kích thước, van điều khiển khiển bằng điện có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn. Điều này do thiết bị truyền động, có cấu tạo phức tạp gồm nhiều chi tiết cầu thành hơn, nó là sự kết hợp giữa các chi tiết cơ khí, một số bộ phận điện và các linh kiện điện tử.

Trong khi đó bộ truyền động bằng khí nén, có cấu tạo rất đơn giản hoàn toàn được kết hợp từ các chi tiết cơ khí, do đó giá thành bộ truyền động khí nén có thể chỉnh bằng ½ hoặc ⅓ so với bộ truyền động điện.

Chi phí vận hành

Van điều khiển bằng khí nén có chi phí vận hành cao hơn, so với van điều khiển bằng điện.

Do bộ truyền động điện trực tiếp biến đổi điện năng thành cơ năng, thông qua hoạt động của động cơ điện.

Đối với thiết bị truyền động bằng khí nén, để vận hành van cần sử dụng năng lượng là khí nén. Khí nén được tạo ra bằng cách sử dụng điện hút không khí từ ngoài môi trường, sau đó nén lại, dự trữ bên trong bình tích áp. Khí nén sau đó được dẫn đến các thiết bị sử dụng khí nén, thông qua đường ống, điều này tiềm ẩn nguy cơ rò rỉ, sự sụt áp trên đường dây.

Trong quá trình làm việc khi áp suất giảm xuống máy nén khí, sẽ được khởi động, nên lượng điện năng tiêu hao cho van điều khiển bằng khí nén, tính ra sẽ nhiều hơn van điều khiển bằng điện. Từ đó làm cho chi phí vận hành thiết bị cao hơn.

Độ bền

Van điều khiển bằng khí nén có độ bền cao hơn so với van điều khiển bằng điện, vì thiết bị truyền động bằng khí nén, được cấu thành hoàn toàn từ các bộ phận chi tiết cơ khí, số lượng chi tiết cấu thành ít hơn hầu hết tất cả những bộ phận chính được chế tạo từ hợp kim nhôm hoặc thép cacbon.

Thiết bị truyền động điện có cấu tạo phức tạp hơn, nó bao gồm cả chi tiết cơ khí, thiết bi điện, linh kiện điện tử, đặc biệt linh kiện điện tử là bộ phận đặc biệt dễ hư hỏng.

Thích nghi với hệ thống

Như bạn đã biết van điện sử dụng điện năng để vận hành van, và van khí nén thì sử dụng khí nén. Ở thời điểm hiện mức độ phổ biến của hệ thống khí nén, kém hơn so với hệ thống điện rất nhiều. Từ đó van điều khiển bằng điện có khả năng thích nghi với nhiều hệ thống hơn.

Thời gian tác động đóng mở

Xuất phát từ nguyên lý hoạt động của bộ truyền động khí nén, thiết bị này trực tiếp sử dụng áp suất của khí nén tác động lên piston hoặc màng để tạo ra chuyển động, nên thời gian đóng mở rất nhanh thường chỉ mất 2 đến 3 giây, để thực hiện xong một chu trình đóng, mở.

Trong khi đó thiết bị truyền động điện, tạo ra chuyển động quay thông qua động cơ điện, chuyển động này sau đó được truyền đi qua bộ truyền bánh răng, để tăng momen xoắn lên nhiều lần, đồng thời tốc độ quay cũng bị giảm đi nhiều lần. Tùy vào từng loại van cụ thể nhưng với nhiều thiết bị van điều khiển bằng điện, chúng thường có thường có thời gian đóng mở từ 10 giây, 25 giây, 30 giây,…

Thích nghi với nhiệt độ và cường độ làm việc

Van khí nén được đánh giá cao hơn về khả năng làm việc, trong điều kiện nhiệt độ cao và tần suất đóng mở nhiều, do chúng có cấu tạo và nguyên lý hoạt động đơn giản hơn, thời gian thực hiện hết một chu kỳ đóng mở cũng nhanh hơn.

Đối với van điện nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng xấu đến độ bền của động cơ điện, và các loại linh kiện điện tử bên trong. Ngoài ra với thời gian thực hiện hết một chu trình đóng mở dài hơn, nếu van làm việc ở cường độ cao sẽ dễ phát sinh hư hỏng hơn.

Kết luận

Van điều khiển bằng điện và van điều khiển bằng khí nén, là 2 dòng van có khả năng tự động hóa cao, chúng đang có xu hướng được sử dụng ngày một phổ biến hơn tại Việt Nam.

Mặc dù đều được sử dụng với mục đích, kiểm soát dòng chảy bên trong các hệ thống đường ống.

Tuy nhiên do cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau, nên giữa chúng có những đặc điểm riêng biệt.

Trong bài viết này mình đã so sánh van giữa van điều khiển bằng khí nén với van điều khiển bằng điện, trên nhiều phương diện khác nhau. Tổng kết lại mỗi loại đều có những ưu và hạn chế riêng, chúng ta cần cân nhắc để lựa chọn, được loại van phù hợp với điều kiện làm việc của hệ thống.