Van bi điều khiển là gì? Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết

Van bi điều khiển là gì? Đây là một loại van công nghiệp được thiết kế dựa trên cấu tạo của van bi truyền thống nhưng được tích hợp thêm bộ truyền động điện hoặc khí nén, giúp van có khả năng đóng mở và điều tiết dòng chảy hoàn toàn tự động. Nhờ đó, van bi điều khiển mang đến độ chính xác cao, khả năng vận hành ổn định và giảm thiểu sự can thiệp thủ công của con người. 

Với ưu điểm nổi bật về độ bền, khả năng chịu áp lực và nhiệt độ tốt, van bi điều khiển được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như dầu khí, hóa chất, xử lý nước, sản xuất thực phẩm và dược phẩm. 

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như các loại van bi điều khiển phổ biến để có cái nhìn toàn diện hơn về thiết bị quan trọng này.

Van bi điều khiển là gì?

Van bi điều khiển điện, còn được gọi là Electric Actuator Ball Valve trong tiếng Anh, là loại van hoạt động nhờ bộ điều khiển điện mà không cần sử dụng sức người. Van có chức năng đóng để ngăn chặn dòng lưu chất chảy qua hoặc mở để cho phép lưu chất đi qua đường ống một cách tự động.

Cấu tạo của van bi điện bao gồm hai phần chính: thân van bi và bộ điều khiển điện. Bộ điều khiển này sử dụng nguồn điện áp phổ biến như 24V, 220V hoặc 380V, chuyển đổi điện năng thành cơ năng để van có thể thực hiện quá trình đóng mở.

Van được sản xuất với nhiều kích thước khác nhau từ DN15 đến DN200, đa dạng về kiểu kết nối như ren, bích, rắc co. Van có khả năng đóng mở nhanh chóng, chính xác và đảm bảo an toàn cao, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng như IP67, IP68.

Thành phần cấu tạo của van bi điều khiển bằng điện

Van bi điều khiển điện bao gồm hai phần chính: phần thân van bi và bộ điều khiển điện.

Bộ điều khiển điện

Bộ điều khiển điện, hay còn gọi là motor điện, gồm các thành phần như: vỏ ngoài, mạch điện, tụ điện, công tắc giám sát, công tắc hành trình và bộ bánh răng truyền lực. Vỏ motor thường được làm từ hợp kim nhôm nguyên khối, được phủ lớp sơn cách điện, có khả năng chống nước và chống bụi.

Thiết bị truyền động này hoạt động với các mức điện áp phổ biến như 24V, 110V, 220V hoặc 380V, do đó có thể ứng dụng linh hoạt trong các hệ thống quy mô lớn hoặc nhỏ, phù hợp với cả môi trường công nghiệp lẫn dân dụng.

Bộ điều khiển điện là bộ phận quan trọng giúp chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng khi có nguồn điện thích hợp. Hai thương hiệu motor điện nổi tiếng hiện nay là Haitima (Đài Loan) và KosaPlus (Hàn Quốc), cung cấp hai loại điều khiển phổ biến là On/Off và tuyến tính.

Thân van bi

Thân van bi là phần chịu trách nhiệm trực tiếp điều hướng dòng chảy, gồm các bộ phận: thân van, trục van, gioăng làm kín và đĩa van.

• Thân van: Phần này thường được chế tạo từ gang, nhựa hoặc inox, có chức năng bảo vệ các chi tiết bên trong và cố định chúng, giúp van hoạt động ổn định dưới các tác động từ môi trường như nước, nhiệt độ, va đập hay oxy hóa.

Van bi được thiết kế với nhiều kiểu kết nối khác nhau như một mảnh, hai mảnh, ba mảnh và có thể nối với đường ống bằng các kiểu như rắc co, lắp bích hoặc ren. Hiện nay, Tuấn Hưng Phát phân phối các thân van bi nhập khẩu trực tiếp từ các nhà máy danh tiếng như Wonil (Hàn Quốc), Kitz (Nhật Bản), Bueno (Đài Loan)… Sản phẩm đảm bảo tiêu chuẩn quốc tế IP67, IP68 về khả năng chống nước, chống bụi, chịu va đập và nhiệt độ cao.

• Trục van: Đây là bộ phận gắn trực tiếp với bộ truyền động điện, có nhiệm vụ truyền lực để đóng mở van. Trục van cần có độ cứng chắc và khả năng chịu lực tốt, thường làm từ thép hoặc sắt nguyên khối. Thiết kế trục van gồm hai đầu: một đầu ren để kết nối với bộ điều khiển, đầu còn lại rỗng kết nối với viên bi nhằm truyền dẫn lưu chất.
• Đĩa van: Đĩa van có hình dạng viên bi rỗng, được khoan lỗ xuyên tâm nằm ở vị trí trung tâm, kết nối trực tiếp với trục van và gioăng làm kín. Đây chính là phần “khóa” van, có nhiệm vụ đóng mở hoặc điều tiết dòng chảy thông qua việc quay góc dưới 90 độ.
• Gioăng làm kín: Gioăng này liên kết các bộ phận với nhau, giúp van vận hành ổn định, ngăn không cho lưu chất rò rỉ ra ngoài và giảm tiếng ồn khi hoạt động. Để đảm bảo gioăng không bị biến dạng do ma sát, thường lựa chọn các vật liệu đàn hồi cao như Teflon hoặc cao su EPDM.

Cách thức vận hành của van bi điều khiển bằng điện

Van bi điều khiển điện hoạt động nhờ vào nguồn điện cấp vào bộ truyền động, từ đó làm xoay viên bi bên trong thân van để thực hiện chức năng đóng hoặc mở dòng chảy. Tùy theo cơ chế điều khiển, van được phân thành hai dạng vận hành cơ bản:

Van bi vận hành điện dạng ON/OFF

Loại van này cho phép cài đặt trạng thái đóng hoặc mở cố định. Khi cấp điện, động cơ bên trong bộ điều khiển sẽ quay và truyền động thông qua hệ thống bánh răng, khiến trục van quay theo.

Chuyển động quay này tác động trực tiếp lên viên bi, giúp chuyển đổi trạng thái từ đóng sang mở hoặc ngược lại. Bộ điều khiển được tích hợp công tắc hành trình, giúp tự động ngắt điện khi van hoàn tất chu trình, đảm bảo an toàn, tránh hiện tượng quá tải hoặc cháy chập, đồng thời giữ nguyên vị trí của van.

Van bi điều khiển điện vận hành tuyến tính

Ở dạng này, van có khả năng điều chỉnh góc mở theo nhu cầu cụ thể, trong khoảng từ 0 đến 90 độ. Trong suốt quá trình vận hành, bộ điều khiển tuyến tính sẽ tiếp nhận tín hiệu điện dạng 4-20mA và điều chỉnh góc mở của bi van tương ứng.

Ngoài ra, thiết bị còn được trang bị màn hình hiển thị giúp người vận hành dễ dàng giám sát và điều chỉnh mức độ mở của van một cách chính xác theo yêu cầu hệ thống.

Những loại van bi điều khiển điện đang được sử dụng phổ biến hiện nay

Van bi điều khiển điện nối ren

Van bi điện nối ren là loại được ứng dụng rộng rãi nhờ kết nối đơn giản, dễ thi công với các thiết bị hay đường ống. Người dùng chỉ cần vặn các đầu ren của van khớp với đường ống rồi siết chặt, tạo nên một hệ thống chắc chắn giúp thiết bị vận hành ổn định và hiệu quả.

Tuy nhiên, cần chú ý không siết quá chặt để tránh làm hư ren và gây rò rỉ lưu chất trong quá trình sử dụng.

Dòng van này thường có kích thước nhỏ từ DN15 đến DN50, chế tạo từ inox SUS304 hoặc SUS316, có các dạng 1 ngã, 2 ngã, 3 ngã tùy theo ứng dụng.

Với cấu tạo đơn giản, van có thể hoạt động bằng điện áp 220V hoặc 380V, chịu nhiệt lên tới 200°C, rất phù hợp cho các hệ thống công nghiệp và nhà máy sản xuất quy mô lớn.

Van bi điều khiển điện kiểu kết nối mặt bích

Đây là dòng van chuyên dụng cho các hệ thống đường ống có kích thước lớn như DN50, DN65, DN80, DN100,… Chắc chắn nhờ vào kiểu kết nối mặt bích.

Tùy vào từng tiêu chuẩn như JIS, DIN hay BS, mặt bích sẽ có độ dày và đường kính khác nhau. Khi lắp đặt, người dùng cần đảm bảo mặt bích của van khớp với đường ống, dùng bulong, ốc siết chặt để đảm bảo kín khít và an toàn vận hành.

Ưu điểm nổi bật của kiểu kết nối này là dễ dàng tháo lắp, sửa chữa mà không mất quá nhiều thời gian hay chi phí.

Van bi vi sinh điều khiển điện

Dòng van bi này được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống yêu cầu độ sạch và an toàn cao như thực phẩm, dược phẩm, vi sinh, hệ thống tự động hóa.

Van được chế tạo từ inox vi sinh 304 hoặc 316 đạt tiêu chuẩn FDA, kết hợp cùng gioăng làm kín bằng teflon hoặc EPDM cho độ đàn hồi cao, ngăn rò rỉ hiệu quả.

Sử dụng tín hiệu điều khiển từ 4 – 20mA, motor điện sẽ điều chỉnh van đóng mở từ xa, tăng độ chính xác và tối ưu hóa quy trình vận hành.

Van bi nhựa điều khiển điện

Loại van này được làm từ các chất liệu nhựa như PVC hoặc cPVC, có khả năng chống ăn mòn cao, phù hợp với môi trường hóa chất, axit, kiềm hoặc nước thải.

Van hoạt động theo nguyên lý: khi nhận tín hiệu điện, mô-tơ tạo momen xoắn xoay trục van, điều khiển bi van mở hoặc đóng theo góc 0 – 90 độ. Khi nguồn điện bị ngắt, bi van sẽ từ từ trở về trạng thái ban đầu, đóng kín dòng chảy.

Tuy không chịu được áp suất hay nhiệt độ cao như các loại van inox hay gang, nhưng van nhựa vẫn là lựa chọn tối ưu cho các môi trường ăn mòn.

Van bi inox điều khiển điện

Van bi inox sử dụng vật liệu SUS304 hoặc SUS316, mang lại khả năng chống oxy hóa, chịu nhiệt, chịu áp lực tốt và bền bỉ với thời gian.

Sản phẩm thường được nhập khẩu từ Hàn Quốc với thương hiệu như Wonil, đảm bảo chất lượng cao theo tiêu chuẩn quốc tế. Van được ứng dụng nhiều trong hệ thống cấp nước, chế biến thực phẩm, nước giải khát, hóa chất và cả ngành y tế.

Dải kích thước linh hoạt từ DN15 đến DN300, đi kèm hai kiểu kết nối phổ biến là ren và mặt bích, giúp dễ dàng lắp đặt cho mọi loại hệ thống.

Van bi gang điều khiển điện

Loại van này có phần thân làm từ gang cầu, gang xám hoặc gang dẻo,  nổi bật với khả năng chịu va đập, chịu nhiệt và độ bền cao. Cấu trúc van giúp bảo vệ tốt các bộ phận bên trong khỏi hư hại do tác động cơ học.

Van gang điện được dùng phổ biến trong ngành dầu khí, tàu thủy, hệ thống khí gas, sưởi ấm và các lĩnh vực công nghiệp nặng.

Van bi 3 ngã điều khiển điện

Van bi 3 ngã có cấu tạo đặc biệt với bi van có 3 cửa cho phép dòng lưu chất di chuyển theo hình chữ T (3 hướng) hoặc chữ L (2 hướng).

Loại van này có thể điều khiển đóng/mở hoàn toàn (on/off) hoặc điều khiển theo góc độ (tuyến tính), thích hợp cho nhiều ứng dụng phân dòng, trộn dòng hoặc chuyển hướng lưu chất.

Tùy nhu cầu thực tế, người dùng có thể lựa chọn kiểu vận hành phù hợp hoặc liên hệ kỹ thuật để được tư vấn chi tiết hơn.

Van bi KosaPlus điều khiển bằng điện (xuất xứ Hàn Quốc)

Đây là dòng sản phẩm nhập khẩu chính hãng từ Hàn Quốc, sản xuất bởi thương hiệu KosaPlus. Van vận hành dựa trên nguồn điện áp 24V, 110V, 220V hoặc 380V. Khi nhận tín hiệu, motor điện tạo ra lực momen xoắn làm quay bi van theo góc 0 – 90 độ.

Ngoài kiểu on/off, van còn có phiên bản tuyến tính giúp điều chỉnh lượng lưu chất chính xác theo từng mức độ đóng/mở khác nhau.

Van bi Haitima điều khiển điện (xuất xứ Đài Loan)

Van bi Haitima được sản xuất tại Đài Loan, có nhiều model khác nhau, khả năng kéo lớn, phù hợp cho nhiều loại van và hệ thống.

Bộ điều khiển điện Haitima có độ bền cao, đạt chuẩn IP67 chống nước, chống bụi, sử dụng hợp kim nhôm cứng cáp, đảm bảo vận hành bền bỉ và an toàn.

Đây là lựa chọn tối ưu cho các hệ thống nước sạch, xử lý nước thải, nhà máy sản xuất bia, nước ngọt, thực phẩm… với đầy đủ chứng nhận CO, CQ và chế độ bảo hành 12 tháng.

Ưu điểm và hạn chế khi sử dụng van bi điều khiển điện

Ưu điểm:

• Thân van được chế tạo từ nhiều vật liệu cao cấp như inox, nhựa, đồng…, đảm bảo độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt, kháng ăn mòn, chống oxy hóa và chịu được áp suất cao trong nhiều môi trường làm việc khác nhau.
• Hoạt động theo cơ chế tự động nhờ bộ điều khiển điện dạng ON/OFF hoặc tuyến tính, giúp tiết kiệm sức lao động so với các loại van điều khiển bằng tay như tay quay hoặc tay gạt.
• Cấu trúc van đơn giản, thiết kế hiện đại, thuận tiện cho quá trình lắp đặt, vận hành cũng như bảo trì và tháo lắp.
• Bộ truyền động điện có tính an toàn cao, đạt chuẩn chống bụi và chống nước IP67 hoặc IP68, giúp hạn chế rủi ro cháy nổ và tương thích với nhiều nguồn điện trong cả hệ thống dân dụng lẫn công nghiệp.
• Thời gian đóng/mở nhanh chóng, độ chính xác cao, cho phép người vận hành kiểm soát lưu lượng dòng chảy một cách hiệu quả theo nhu cầu sử dụng.

Hạn chế:

• Do có thêm phần điều khiển điện nên kích thước tổng thể lớn hơn, gây khó khăn hơn trong quá trình lắp đặt so với van cơ truyền thống.
• Kích thước phổ biến của van thường giới hạn trong khoảng DN15 đến DN200, khó đáp ứng cho các hệ thống cần kích thước lớn hơn.
• Tốc độ đóng mở chậm hơn so với dòng van bi điều khiển bằng khí nén.
• Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các dòng van tay hoặc các loại van điều khiển khác như van bướm điện, van điện từ.

Các lĩnh vực ứng dụng của van bi điều khiển điện.

Nhờ sở hữu nhiều đặc điểm ưu việt, van bi điều khiển điện được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt tại những vị trí lắp đặt phức tạp hoặc môi trường khắc nghiệt chứa hóa chất ăn mòn, chất oxy hóa hay khí độc. Cụ thể:

• Được lắp đặt trong hệ thống ống dẫn của các khu chung cư, khu công nghiệp, nhà máy, xưởng sản xuất…
• Ứng dụng hiệu quả trong môi trường có chứa hóa chất ăn mòn, khí độc hại như CO2, H2S, NOx…
• Phù hợp với các khu vực sản xuất có nhiệt độ cao, áp suất lớn như lò hơi, buồng sấy, hệ thống gia nhiệt…
• Sử dụng trong các hệ thống khí nén, đường ống dẫn gas, dầu, xăng, hệ thống chữa cháy tự động…
• Được triển khai rộng rãi trong dây chuyền sản xuất, chế biến thực phẩm, đồ uống, dược phẩm tại các nhà máy, xí nghiệp…

Cách chọn mua van bi điều khiển điện sao cho phù hợp

Để hệ thống vận hành ổn định, đạt hiệu quả cao và thích hợp với môi trường làm việc thực tế, việc lựa chọn van bi điều khiển điện cần được cân nhắc kỹ lưỡng về mặt kỹ thuật, vị trí lắp đặt và phương thức vận hành.

Dưới đây là những kinh nghiệm chọn mua van bi điều khiển điện được tổng hợp bởi Tuấn Hưng Phát, mời bạn cùng tham khảo:

Lựa chọn vật liệu chế tạo van

Chất liệu van đóng vai trò rất quan trọng nhằm đảm bảo quá trình vận hành mượt mà và hạn chế sự cố. Việc chọn vật liệu cần căn cứ vào đặc tính môi trường làm việc:

• Đối với nước sạch hoặc nước sinh hoạt thông thường: Đây là môi trường ít ăn mòn và không chứa tạp chất nguy hiểm, bạn có thể lựa chọn van làm từ đồng, gang hoặc inox.
• Môi trường nhiệt độ cao (hơi nóng, nước nóng): Cần sử dụng van làm bằng inox để đảm bảo độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt.
• Môi trường có hóa chất, axit hoặc kiềm: Nên ưu tiên chọn van bi nhựa vì khả năng chống ăn mòn hóa học hiệu quả.

Chọn tiêu chuẩn kỹ thuật của van

Van bi điều khiển điện được sản xuất theo nhiều tiêu chuẩn quốc tế, tùy theo nhu cầu và khu vực sử dụng, bạn có thể lựa chọn:

• Tiêu chuẩn JIS (Nhật Bản): Đảm bảo khả năng chống nước, độ kín cao, phù hợp với hệ thống ống dẫn tiêu chuẩn Nhật.
• Tiêu chuẩn BS (Anh Quốc): Được thiết lập để thống nhất các chỉ tiêu kỹ thuật như thành phần kim loại, trọng lượng, áp suất vận hành…
• Tiêu chuẩn DIN (Đức): Đại diện cho chất lượng và độ an toàn cao, quy định rõ ràng về áp suất và vật liệu sử dụng.
• Tiêu chuẩn ANSI (Hoa Kỳ): Phù hợp với các hệ thống công nghiệp cần chịu áp lực lớn và độ bền cao.

Lựa chọn bằng phương thức điều khiển

Van bi điều khiển điện được phân loại theo hai hình thức vận hành chính:

• Van điều khiển điện ON/OFF: Hoạt động đóng mở hoàn toàn ở góc 90 độ. Thường dùng trong các hệ thống cấp thoát nước, khí nén, hơi nóng…
• Van điều khiển điện tuyến tính (modulating): Có thể điều chỉnh đóng mở theo nhiều mức độ khác nhau như 10°, 30°, 60°, 90° giúp kiểm soát lưu lượng tốt hơn. Phù hợp lắp đặt trong các nhà máy chế biến thực phẩm, hóa chất, nơi cần điều tiết dòng chảy chính xác.

Lựa chọn kiểu kết nối phù hợp

Kiểu kết nối của van ảnh hưởng lớn đến việc lắp đặt và vận hành, phổ biến hiện nay có:

• Kết nối mặt bích: Theo tiêu chuẩn JIS 10K, 20K, Class 150 – 1500, BS, DIN – thích hợp cho các hệ thống có áp lực lớn.
• Kết nối ren: Dùng cho van DN15 – DN50, tiện lợi cho hệ thống đường ống nhỏ, dễ lắp đặt và bảo trì.
• Kết nối rắc co: Phù hợp với nhiều mức điện áp (24V, 220V, 380V) và tần số 50 – 60Hz, phù hợp cho hệ thống dân dụng hoặc công nghiệp nhỏ.

Khi lựa chọn van, hãy đảm bảo các tiêu chuẩn kết nối tương thích với hệ thống đường ống để giảm chi phí thi công và tránh sự cố kỹ thuật trong quá trình vận hành.

Mua van bi điều khiển điện ở đâu giá tốt?

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều đơn vị cung cấp, sản xuất van bi điều khiển điện và các loại van công nghiệp mang đến cho khách hàng nhiều lựa chọn đa dạng. 

Tuy vậy, việc tìm được một đối tác uy tín và đảm bảo chất lượng vẫn luôn là yếu tố then chốt. Trong số đó, Cao Phong là cái tên mà quý khách không nên bỏ qua.

• Website: https://caophong.com.vn
• Hotline: 028 6270 3525
• Email: contact@caophong.com.vn
• Địa chỉ: 331/41 Phan Huy Ích, Phường An Hội Tây, Thành Phố Hồ Chí Minh, Việt Nam