Khi đặt mua van màng khí nén, câu hỏi bắt buộc không phải kích thước hay vật liệu mà là: thường đóng, thường mở hay tác động kép? Ba kiểu dùng chung thân van và tấm màng, chỉ khác bộ truyền động phía trên, nhưng chính điểm khác đó quyết định van nằm ở đâu khi nhà máy mất khí nén hoặc mất điện. Chọn sai, đường cấp hóa chất có thể vẫn mở lúc dừng khẩn cấp, hoặc nước làm mát bị chặn đúng lúc cần nhất.
Bài viết giải thích nguyên lý từng kiểu, trạng thái fail-safe, cách chọn theo yêu cầu quy trình, cách đọc ký hiệu trên catalogue và các phụ kiện đi kèm. Nếu chưa quen cấu tạo thân van và màng chắn, hãy đọc trước phần tổng quan van màng nhựa.
Bộ truyền động khí nén trên van màng hoạt động thế nào?
Van màng đóng khi màng bị ép xuống gờ chặn và mở khi màng được nhấc lên. Trên van khí nén, lực này đến từ buồng khí phía trên: khí nén đẩy piston hoặc màng truyền động, qua trục xuống bộ ép màng.
Ba kiểu khác nhau ở câu hỏi: lực nào giữ van khi không cấp khí? Kiểu có lò xo hồi vị gọi là tác động đơn (single acting); kiểu không lò xo, dùng khí cho cả hai chiều, gọi là tác động kép (double acting).
Van màng khí nén thường đóng (NC): lò xo đóng, khí mở
Lò xo luôn đẩy bộ ép màng xuống, giữ van đóng. Cấp khí vào buồng truyền động, lực khí thắng lò xo, nhấc màng lên và van mở. Xả khí, lò xo đẩy màng xuống và van đóng lại.
- Tên gọi khác: NC (Normally Closed), FC (Fail Close), ATO (Air To Open), “spring to close”.
- Khi mất khí: van tự đóng.
Đây là kiểu phổ biến nhất trên các đường mà dòng chảy ngoài ý muốn là rủi ro chính: cấp axit, kiềm, chất oxy hóa, định lượng hóa chất vào bể phản ứng.
Van màng khí nén thường mở (NO): lò xo mở, khí đóng
Bố trí lò xo đảo ngược: lò xo giữ màng nhấc lên, van mở. Muốn đóng, cấp khí đẩy màng xuống gờ chặn; xả khí, van mở trở lại.
- Tên gọi khác: NO (Normally Open), FO (Fail Open), ATC hoặc “Air To Shut”.
- Khi mất khí: van tự mở.
Van NO hợp với những đường mà dừng dòng chảy mới là nguy hiểm: nước làm mát, xả áp bảo vệ, tuần hoàn bảo vệ bơm. Lưu ý van NO phải được cấp khí liên tục suốt thời gian đóng; áp khí tụt hoặc đường khí rò có thể làm van hé mở.
Van màng khí nén tác động kép: không lò xo, khí đóng và khí mở
Van tác động kép (DA, Asahi gọi là “Air-to-Air”) có hai cổng khí. Cấp khí cổng này, xả cổng kia thì van mở; đảo lại thì van đóng. Không có lò xo nên toàn bộ lực khí dùng cho việc đóng, mở.
Nhược điểm quan trọng nhất: không có vị trí an toàn xác định. Tài liệu Georg Fischer cho dòng DIASTAR ghi rõ kiểu tác động kép không có vị trí cơ bản khi không có khí điều khiển. Mất khí, van có thể nằm yên ở vị trí cuối, cũng có thể dịch chuyển do áp lực lưu chất hoặc rò khí giữa hai buồng. Nếu quy trình cần vị trí an toàn mà vẫn muốn dùng tác động kép, phải bổ sung giải pháp phía cấp khí (ví dụ bình tích khí dự phòng) do kỹ sư thiết kế tính toán.
Trạng thái fail-safe khi mất khí, mất điện
Cần xét hai nguồn năng lượng riêng: khí nén cho bộ truyền động và điện cho cuộn coil van điện từ. Hai sự cố này không phải lúc nào cũng cho cùng một kết quả.
| Cấu hình | Mất khí nén | Mất điện van điện từ |
|---|---|---|
| NC + van điện từ 3/2 thường đóng | Đóng | Đóng (van điện từ ngắt khí, xả buồng) |
| NO + van điện từ 3/2 thường đóng | Mở | Mở |
| DA + van điện từ 5/2 một coil, hồi lò xo | Không xác định | Về vị trí do cách đấu quy định |
| DA + van điện từ 5/2 hai coil | Không xác định | Giữ trạng thái cuối |
Đây là các cấu hình phổ biến; kết quả thực tế còn phụ thuộc cách nối cổng. Khi nghiệm thu, nên thử cả hai tình huống: ngắt khí tổng và ngắt điện coil, rồi quan sát bộ chỉ thị vị trí.
Chọn NC, NO hay tác động kép theo yêu cầu an toàn quy trình
Câu hỏi cốt lõi: nếu mọi thứ dừng lại, van này nên ở vị trí nào để ít gây hại nhất?
Đường cấp hóa chất vào bể
Thường chọn NC: mất khí hay dừng khẩn cấp thì việc cấp hóa chất phải dừng ngay, tránh tràn bể, quá liều hoặc phản ứng ngoài kiểm soát. Các bể xử lý trong dây chuyền bán dẫn và mạ điện là ví dụ điển hình.
Đường xả
Phụ thuộc thứ đang chứa trong bồn. Xả đáy bồn hóa chất hoặc bồn sản phẩm thường chọn NC, vì van tự mở khi mất khí nghĩa là xả mất cả bồn. Ngược lại, đường xả áp bảo vệ, nơi chặn dòng mới gây nguy hiểm, có thể cần NO.
Đường nước làm mát
Thường chọn NO: mất khí nén không được kéo theo mất nước làm mát cho bộ trao đổi nhiệt, bể mạ hay máy móc.
Đóng/mở theo mẻ, không yêu cầu vị trí an toàn
Có thể dùng tác động kép, ví dụ van chuyển hướng giữa hai bồn hoặc van cấp nước rửa theo chu kỳ, nơi cả hai trạng thái đều chấp nhận được khi hệ thống dừng.
Với hệ thống có đánh giá rủi ro chính thức (HAZOP, SIL), vị trí fail-safe phải lấy theo hồ sơ thiết kế. Nếu còn phân vân giữa vận hành tay và tự động, xem bài nên chọn van màng tay quay hay khí nén.
Bảng so sánh van màng khí nén NC, NO và tác động kép
| Tiêu chí | Thường đóng (NC) | Thường mở (NO) | Tác động kép (DA) |
|---|---|---|---|
| Lò xo hồi vị | Có, đẩy đóng | Có, kéo mở | Không |
| Cấp khí để | Mở van | Đóng van | Đóng và mở (2 cổng) |
| Khi mất khí | Đóng | Mở | Không xác định |
| Ký hiệu thường gặp | NC, FC, ATO | NO, FO, ATC, Air To Shut | DA, Air-to-Air |
| Van điện từ thường dùng | 3/2 | 3/2 | 5/2 |
| Ứng dụng điển hình | Cấp hóa chất, xả đáy bồn | Nước làm mát, xả áp | Đóng/mở theo mẻ |
Cách đọc ký hiệu trên catalogue và bộ truyền động
- Theo vị trí khi không có khí: NC/NO, FC/FO. Georg Fischer dùng FC, FO, DA cho dòng DIASTAR.
- Theo tác dụng của khí: ATO (Air To Open) tương đương thường đóng; ATC/Air To Shut tương đương thường mở. Nhầm “Air To Open” thành “thường mở” là lỗi đặt hàng phổ biến nhất.
- Theo cơ cấu: Asahi ghi “Air-to-Spring” cho kiểu có lò xo và “Air-to-Air” cho tác động kép. Gặp “Air-to-Spring”, cần xem thêm mã hàng hoặc bản vẽ để biết lò xo đẩy đóng hay đẩy mở.
- Cổng khí: kiểu có lò xo thường dùng một cổng cấp; kiểu tác động kép có hai cổng. Bản vẽ Asahi Type-14 đánh dấu cổng (a), (b) và quy định cổng nào cấp, cổng nào xả cho từng trạng thái.
- Áp suất khí điều khiển: mỗi dòng van có dải riêng, có thể khác nhau giữa NC, NO, DA. Ví dụ datasheet Asahi Type-14 (1/2″–2″) ghi khuyến nghị 60 psi, tối đa 90 psi. Không lấy thông số hãng này áp cho hãng khác.
Khi gửi yêu cầu báo giá, nên ghi đủ: vật liệu thân, vật liệu màng, kích thước, kiểu kết nối, kiểu tác động, điện áp van điện từ và nhu cầu tín hiệu phản hồi vị trí.
Phụ kiện đi kèm van màng khí nén
Van điện từ 3/2 và 5/2
Chuyển tín hiệu điện từ PLC thành tín hiệu khí. “3/2” là 3 cổng, 2 vị trí (cấp, ra bộ truyền động, xả), dùng cho van NC hoặc NO. “5/2” là 5 cổng, 2 vị trí, cấp khí luân phiên cho hai buồng, dùng cho van tác động kép. Bản thân van điện từ cũng có loại thường đóng, thường mở, nên trạng thái cuối của hệ thống là kết quả của cả hai lựa chọn. Asahi Type-14 có mặt lắp chuẩn NAMUR để gắn van điện từ trực tiếp.
Bộ chỉ thị vị trí
Thanh chỉ thị trên đỉnh bộ truyền động cho biết van đang đóng hay mở. Vì thân van che kín màng, đây là cách kiểm tra nhanh nhất ngoài hiện trường.
Hộp công tắc giới hạn
Gửi tín hiệu về PLC xác nhận van đã đóng hẳn hoặc mở hẳn. Nên có với van NC trên đường hóa chất, để hệ thống biết van thực sự đã đóng chứ không chỉ “đã ra lệnh đóng”.
Bộ giới hạn hành trình
Cơ cấu chỉnh được để giới hạn hành trình trục; trên Asahi Type-14, chi tiết này giúp tránh ép màng quá mức. Ép màng quá mạnh là một nguyên nhân khiến màng nhanh hỏng, được phân tích trong bài các lỗi thường gặp khi sử dụng van màng khí nén.
Ngoài ra, tùy dòng van còn có bộ định vị (positioner) 4–20 mA cho ứng dụng điều tiết, cơ cấu vận hành tay khẩn cấp cho kiểu có lò xo, và bộ lọc khí đầu vào vì hãng thường yêu cầu khí điều khiển sạch.
Van màng khí nén V-ON theo vật liệu thân
V-ON cung cấp van màng nhựa điều khiển khí nén với nhiều vật liệu thân:
- van màng khí nén uPVC cho nước, nước thải và nhiều dung dịch hóa chất ở nhiệt độ thường;
- van màng khí nén PPH khi cần chịu nhiệt tốt hơn uPVC;
- van màng khí nén PVDF cho hóa chất mạnh và yêu cầu độ tinh khiết cao.
Van màng khí nén tại V-ON có đủ ba kiểu: thường đóng (NC), thường mở (NO) và tác động kép. Khi đặt hàng, hãy ghi rõ kiểu tác động, áp khí điều khiển sẵn có tại nhà máy (van V-ON cần 4–8 bar). Van điện từ đi kèm dùng điện áp 220VAC. Nếu yêu cầu chưa ghi kiểu tác động, V-ON sẽ hỏi lại để chốt đúng trạng thái an toàn khi mất khí trước khi báo giá, không tự chọn thay khách.
Cần báo giá van màng khí nén đúng kiểu tác động? Gửi V-ON thông tin lưu chất, kích thước, kiểu kết nối và vị trí an toàn mong muốn khi mất khí; đội kỹ thuật sẽ tư vấn cấu hình NC, NO hoặc tác động kép cùng phụ kiện và gửi báo giá. Hotline/Zalo: 0346.223.238 · Email: vanongnhua.com@gmail.com
Câu hỏi thường gặp
Van thường đóng có đổi thành thường mở được không?
Tùy hãng. Có dòng đổi được bằng cách thay hoặc đảo bộ truyền động, có dòng phải đặt đúng mã từ đầu. Không tự tháo bộ truyền động có lò xo nén khi chưa có hướng dẫn của nhà sản xuất. Với van màng khí nén V-ON đang bán, kiểu tác động cố định theo mã đặt hàng, không đổi được từ NC sang NO sau khi mua, vì vậy cần chốt đúng kiểu ngay từ đầu.
“Air To Open” là thường đóng hay thường mở?
Thường đóng: van cần khí để mở, nên không có khí thì van đóng.
Van tác động kép có giữ nguyên vị trí khi mất khí không?
Không được bảo đảm. Cần vị trí an toàn thì nên chọn kiểu có lò xo.
Van thường đóng dùng van điện từ 3/2 hay 5/2?
Thông thường là 3/2, vì bộ truyền động chỉ cần một đường cấp – xả. Van điện từ 5/2 dành cho van tác động kép.
Van NO rò lưu chất khi đang đóng là do đâu?
Thường do áp khí không đủ hoặc rò đường khí, khiến lực khí không thắng được lò xo và áp lực lưu chất.
