Van bi điều khiển khí nén là thiết bị quan trọng trong các hệ thống công nghiệp, đảm nhận vai trò điều tiết và kiểm soát dòng chảy của khí nén. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van bi điều khiển bằng khí nén, giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thức vận hành và ứng dụng của chúng trong thực tế.
I. Cấu tạo của van bi điều khiển khí nén
-
Phần van cơ
Phần van cơ là bộ phận chính của van bi điều khiển khí nén, bao gồm thân van, bi van, trục xoay và gioăng kín. Thân van thường được chế tạo từ gang, thép không gỉ hoặc hợp kim chịu áp lực cao. Bi van là phần then chốt, có hình cầu với lỗ xuyên tâm và được gắn chặt với trục xoay. Gioăng kín giúp ngăn ngừa rò rỉ khí nén và bảo vệ các bộ phận bên trong.
Tùy theo yêu cầu sử dụng, van bi điều khiển khí nén có thể được thiết kế với cấu trúc 2 thân hoặc 3 thân, 2 ngả hoặc 3 ngả. Van bi 2 thân có cấu tạo đơn giản hơn, trong khi van bi 3 thân cho phép bảo trì dễ dàng mà không cần tháo toàn bộ van ra khỏi đường ống.
-
Bộ dẫn động khí nén
Bộ dẫn động khí nén là phần điều khiển van bi, gồm có xylanh khí nén, các van điện từ, bộ điều khiển và các cảm biến. Xylanh khí nén là bộ phận chuyển đổi năng lượng của khí nén thành chuyển động tuyến tính hoặc quay của trục van. Van điện từ đóng vai trò điều khiển dòng khí nén vào và ra khỏi xylanh.
Bộ dẫn động khí nén thường được sản xuất theo tiêu chuẩn IP68, đảm bảo khả năng chống cháy nổ, chống bám bụi và chịu được điều kiện làm việc khắc nghiệt ngoài trời.
Xem thêm: https://www.congnghiepdainam.com.vn/van-cong-nghiep
II. Nguyên lý hoạt động của van bi điều khiển khí nén
-
Vận hành bằng tác động kép
Khi van điện từ được kích hoạt, khí nén sẽ được nạp vào xylanh và đẩy pittong di chuyển. Chuyển động này được truyền qua hệ thống bánh răng và tạo lực mô-men xoắn khiến trục xoay của van bi quay một góc 90°, chuyển bi van từ trạng thái đóng sang mở hoặc ngược lại.
Để đóng van bi, van điện từ sẽ xả khí nén ra khỏi xylanh. Dưới tác dụng của lò xo, pittong trở về vị trí ban đầu, đồng thời kéo bi van quay ngược lại 90° về trạng thái đóng. Nhờ vậy, dòng khí nén được kiểm soát chính xác bởi sự vận hành của bộ dẫn động.
-
Vận hành bằng tác động đơn
Trong trường hợp van bi sử dụng bộ dẫn động tác động đơn, chỉ có một van điện từ đóng mở khí trực tiếp tác động lên xylanh và pittong. Khi van điện từ mở, khí nén đi vào xylanh đẩy pittong chuyển động qua hệ thống truyền động, tạo lực mô-men xoắn làm trục và bi van quay 90° sang vị trí mở.
Để đưa bi van về trạng thái đóng, van điện từ sẽ ngắt nguồn cấp khí nén. Nhờ tác dụng của lò xo, pittong và các bộ phận liên kết sẽ trở về vị trí ban đầu, kéo bi van quay ngược 90° khép kín dòng khí.
III. Ưu điểm của van bi điều khiển khí nén
-
Vận hành nhanh và chính xác
Van bi điều khiển khí nén có tốc độ đáp ứng nhanh nhờ sự vận hành của bộ dẫn động khí nén. Thời gian chuyển trạng thái đóng/mở van chỉ trong khoảng vài giây, giúp kiểm soát dòng khí nén một cách chính xác và kịp thời. Điều này đặc biệt quan trọng trong các quy trình công nghiệp đòi hỏi sự phản ứng nhanh và độ tin cậy cao.
-
Lực đóng mở lớn
Bộ dẫn động khí nén tạo ra lực đóng mở mạnh mẽ cho van bi. Áp lực khí nén tác động lên pittong với diện tích bề mặt lớn, sinh ra lực đủ mạnh để xoay trục và bi van trong điều kiện làm việc cao áp. Nhờ đó, van bi điều khiển khí nén có thể sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi lực đóng mở lớn như đường ống công nghiệp, hệ thống nhiệt - điện, dầu khí,...
-
An toàn và tin cậy
Van bi điều khiển khí nén có cấu tạo kín, các bộ phận làm kín ngăn chặn sự rò rỉ của khí nén ra môi trường bên ngoài. Bộ dẫn động được sản xuất theo tiêu chuẩn chống cháy nổ và chống bụi IP68, đảm bảo an toàn khi vận hành trong môi trường khắc nghiệt, ẩm ướt hoặc dễ gây cháy nổ.
Ngoài ra, van bi khí nén có độ tin cậy cao nhờ cấu trúc đơn giản, ít bộ phận chuyển động và được chế tạo từ vật liệu bền bỉ. Điều này giúp giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc, kéo dài tuổi thọ của van và giảm chi phí bảo trì, thay thế.
-
Điều khiển và tự động hóa dễ dàng
Van bi điều khiển khí nén tương thích với các hệ thống điều khiển tự động như PLC, DCS, van điện từ, cảm biến và các thiết bị đo lường khác. Việc tích hợp van bi vào hệ thống tự động hóa giúp điều khiển từ xa, theo dõi trạng thái hoạt động và điều chỉnh thông số vận hành một cách thuận tiện. Nhờ đó, người vận hành có thể kiểm soát tốt quá trình sản xuất, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
IV. Ứng dụng phổ biến của van bi điều khiển khí nén
-
Ngành công nghiệp nặng
Trong các nhà máy luyện kim, gang thép, xi măng,..., van bi khí nén được sử dụng để điều khiển các dòng khí nén áp suất lớn như khí nén điều khiển các xylanh thủy lực, động cơ khí nén, thiết bị truyền động, hệ thống xử lý bụi khí thải,... Khả năng chịu áp suất và nhiệt độ cao cũng như độ tin cậy của van bi khí nén rất phù hợp trong điều kiện làm việc khắc nghiệt của ngành công nghiệp nặng.
-
Lĩnh vực năng lượng
Van bi khí nén đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy nhiệt điện, thủy điện, khai thác dầu khí,... Chúng được sử dụng để kiểm soát lưu lượng hơi nước, khí đốt, dầu trong hệ thống đường ống và thiết bị. Nhờ khả năng đóng mở nhanh và khả năng chịu áp suất cao, van bi khí nén đảm bảo sự vận hành ổn định và an toàn của quy trình sản xuất điện năng.
-
Ngành hóa chất và dầu khí
Các nhà máy hóa chất, nhà máy chế biến dầu khí, trạm bơm và kho chứa sử dụng van bi khí nén để điều khiển các dòng nguyên liệu, nhiên liệu, hóa chất và khí nén phục vụ sản xuất. Yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn cháy nổ và chống rò rỉ trong môi trường hóa chất nguy hiểm được đáp ứng nhờ cấu tạo kín và chống cháy nổ của van bi khí nén.
-
Lĩnh vực xử lý nước và nước thải
Van bi điều khiển khí nén được ứng dụng trong các trạm xử lý nước, hệ thống cấp thoát nước và xử lý nước thải. Chúng đảm nhận việc kiểm soát dòng chảy của nước, hóa chất, khí trong quá trình lọc, khử trùng và xử lý. Sự vận hành ổn định và kiểm soát chính xác của van bi khí nén góp phần quan trọng vào hiệu quả của quy trình xử lý nước, đảm bảo chất lượng nguồn nước và bảo vệ môi trường.
-
Công nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống
Trong các nhà máy chế biến thực phẩm, đồ uống, sữa, bia,..., van bi khí nén được sử dụng để kiểm soát áp suất, lưu lượng và định lượng nguyên vật liệu trong dây chuyền sản xuất. Chất liệu thép không gỉ và khả năng chịu nhiệt, chịu hóa chất của van bi khí nén đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Đồng thời, sự vận hành ổn định của van bi góp phần duy trì chất lượng và độ đồng đều của sản phẩm.
V. Lời kết
Van bi điều khiển khí nén là thiết bị không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực khác nhau. Với cấu tạo gồm phần van cơ và bộ dẫn động khí nén, chúng hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng áp suất khí nén để đóng mở van một cách nhanh chóng, chính xác và tin cậy.
Sự vận hành ổn định, an toàn, độ bền cao và khả năng tương thích tốt với các hệ thống tự động hóa là những ưu điểm nổi bật của van bi khí nén. Nhờ đó, chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho việc kiểm soát dòng chảy trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ tin cậy và tính chính xác cao.
Để tận dụng tối đa hiệu quả của van bi điều khiển khí nén, việc lựa chọn sản phẩm phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể và công tác bảo trì, bảo dưỡng định kỳ là rất quan trọng. Với sự hiểu biết đầy đủ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của van bi khí nén, người sử dụng có thể vận hành chúng một cách hiệu quả, khai thác tối đa tiềm năng và nâng cao năng suất trong sản xuất công nghiệp.
