Van điều khiển SOMAS – Control Valve cho quá trình tự động hóa công nghiệp

Van điều khiển SOMAS – Control Valve được sử dụng tại những vị trí mà dòng lưu chất không thể chỉ được xử lý theo hai trạng thái mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Trong dây chuyền tự động, van phải liên tục thay đổi độ mở để giữ lưu lượng, áp suất, nhiệt độ hoặc một thông số công nghệ ở mức mà hệ thống yêu cầu.

SOMAS phát triển control valve theo hai nền tảng chính là Ball Segment Valve và Butterfly Valve. Danh mục hiện tại của hãng có các dòng như KVT, KVTW, KVTF, MTV, VSS, VSSF và VSSL cùng nhiều biến thể kích thước, kiểu kết nối và cấp áp suất khác nhau.

Điểm đáng chú ý của Van điều khiển SOMAS là hãng không chỉ tập trung vào thân van. SOMAS còn có actuator khí nén, valve positioner, solenoid valve, limit switch và các phụ kiện khí nén để tạo thành một cụm control valve hoàn chỉnh.

Một thay đổi nhỏ của tín hiệu cũng phải tạo ra thay đổi thực trên van

Trong hệ thống điều khiển tự động, PLC hoặc DCS liên tục so sánh giá trị đo được với giá trị cài đặt. Khi có sai lệch, hệ thống gửi tín hiệu đến positioner của Van điều khiển SOMAS. Positioner điều chỉnh lượng khí cấp cho actuator, sau đó actuator xoay trục van đến vị trí mới.

Điểm quan trọng nằm ở chỗ chuyển động này phải chính xác. Nếu trục van có độ rơ lớn, tín hiệu điều khiển thay đổi nhưng phần tử tiết lưu có thể chưa dịch chuyển tương ứng. Khi đó hệ thống dễ xảy ra tình trạng điều chỉnh qua lại quanh điểm cài đặt.

Trên dòng ball segment valve, SOMAS sử dụng cơ cấu trục được thiết kế cho truyền mô-men và hạn chế backlash. Hãng mô tả đặc tính này giúp van đạt khả năng điều khiển chính xác hơn trong quá trình thay đổi vị trí.

Đây là chi tiết đặc biệt quan trọng ở những van thường xuyên vận hành tại góc mở trung gian thay vì chỉ đóng hoặc mở hết hành trình.

Control Valve SOMAS không nhất thiết phải có cùng DN với đường ống

Một sai lầm thường gặp khi lựa chọn van điều khiển là mặc định đường ống DN100 thì control valve cũng phải DN100. Trong thực tế, kích thước Van điều khiển SOMAS cần được tính từ lưu lượng yêu cầu và chênh áp qua van.

Ball Segment Valve của SOMAS được hãng phát triển với khả năng lưu lượng cao. Điều này cho phép trong một số điều kiện sử dụng van nhỏ hơn kích thước đường ống nhưng vẫn đáp ứng lưu lượng cần thiết.

Một van quá lớn thường phải vận hành trong phạm vi góc mở rất nhỏ. Khi đó chỉ một chuyển động nhỏ của actuator cũng có thể làm lưu lượng thay đổi nhiều hơn mong muốn. Ngược lại, van quá nhỏ sẽ tạo tổn thất áp suất lớn và phải thường xuyên hoạt động gần trạng thái mở hoàn toàn.

Vì vậy, đối với Van điều khiển SOMAS – Control Valve, DN chỉ là một phần của bài toán. Lưu lượng thiết kế, ΔP, đặc tính môi chất và phạm vi điều chỉnh mới là các dữ liệu cần được xem xét đồng thời.

KVT đưa Ball Segment Valve vào những vòng điều khiển cần phản ứng nhanh

Dòng SOMAS KVT sử dụng ball segment làm phần tử kiểm soát dòng chảy. Thay vì một quả cầu đầy đủ như ball valve thông thường, van sử dụng một phần hình cầu có hình học phù hợp với nhiệm vụ điều tiết.

KVT dạng wafer được lắp giữa hai mặt bích đường ống. Với một số phiên bản nhỏ, SOMAS công bố cấp áp suất lên tới PN40/Class 300. Thiết kế wafer có chiều dài lắp đặt ngắn, khối lượng thấp và chiếm ít không gian trên tuyến ống.

Khi ball segment quay, tiết diện dòng chảy thay đổi tương ứng với vị trí trục. Cấu trúc này tạo khả năng lưu lượng lớn nhưng vẫn duy trì đặc tính phù hợp cho điều khiển.

Trong hệ thống tự động hóa, KVT có thể kết hợp actuator và positioner để thay đổi góc mở liên tục theo tín hiệu từ bộ điều khiển. Đây là cấu hình phù hợp cho các đường nước quá trình, chất lỏng công nghiệp và nhiều loại môi chất có tạp chất.

KVTF dành cho những vị trí cần kết nối mặt bích hoàn chỉnh

Nếu tuyến ống yêu cầu thân van dạng flanged thay vì wafer, SOMAS KVTF là một trong những dòng đáng chú ý.

Phiên bản KVTF nhỏ được hãng công bố ở cấp áp suất PN40/Class 300. SOMAS cho biết KVT/KVTF phù hợp với chất lỏng và môi chất có tạp chất; đối với môi chất không có đặc tính bôi trơn như hơi, khí và axit, hãng định hướng sử dụng phiên bản KVX/KVXF.

Điều này cho thấy việc chọn Van điều khiển SOMAS không nên chỉ dựa vào kiểu kết nối. Cùng một kích thước, môi chất khác nhau có thể dẫn đến lựa chọn cấu trúc trục, seat hoặc phiên bản van khác nhau.

KVTF cũng được SOMAS cung cấp ở kích thước lớn hơn, trong đó danh mục Control Valve hiện tại có phiên bản đến DN600.

KVTW giải quyết những vị trí thiếu khoảng trống lắp van

Trong dây chuyền đã vận hành nhiều năm, khoảng cách giữa hai mặt bích thường cố định. Việc thay control valve có chiều dài lớn hơn có thể khiến toàn bộ tuyến ống phải gia công lại.

SOMAS KVTW được thiết kế theo dạng wafer với chiều dài face-to-face ngắn. Dòng hiện tại có phạm vi đến DN250, tùy cấu hình.

SOMAS cho biết KVTW có thể sử dụng để điều tiết cũng như đóng ngắt nhiều loại môi chất trong phạm vi nhiệt độ rộng. Van cũng được thiết kế để duy trì khả năng làm kín dưới các mức chênh áp khác nhau.

Cấu hình này đặc biệt hữu ích trong các dự án retrofit, nơi kỹ sư muốn nâng cấp hệ thống điều khiển nhưng hạn chế tối đa việc thay đổi đường ống hiện hữu.

ΔP lớn là nơi một Control Valve bắt đầu chịu tải thực sự

Khi áp suất trước van và sau van chênh lệch lớn, năng lượng của lưu chất phải được tiêu tán ngay tại khu vực tiết lưu. Đây là một trong những điều kiện khắc nghiệt nhất đối với control valve.

Dòng lưu chất có tốc độ cao có thể tạo tiếng ồn, rung động và gia tăng tải cơ học lên các chi tiết bên trong van. Với chất lỏng, điều kiện áp suất không phù hợp còn có thể liên quan đến cavitation; với khí hoặc hơi, tốc độ dòng lớn có thể tạo tiếng ồn đáng kể.

SOMAS cung cấp tùy chọn LN – Low Noise Trim trên một số Ball Segment Valve KVT/KVTF để phục vụ những vị trí có chênh áp cao.

Vì vậy, khi gửi yêu cầu chọn Van điều khiển SOMAS – Control Valve, áp suất đầu vào và áp suất đầu ra nên được cung cấp riêng thay vì chỉ ghi áp suất làm việc tối đa của đường ống.

Dòng có nhiều sợi cần một hình dạng tiết lưu khác

Trong dây chuyền giấy và bột giấy, lưu chất có thể chứa lượng sợi đáng kể. Nếu hình dạng phần tử tiết lưu tạo ra vùng chết, vật liệu có khả năng tích tụ quanh van và làm thay đổi đặc tính vận hành.

SOMAS có tùy chọn KVM ball segment với V-groove cho các ứng dụng có nồng độ sợi cao trên một số dòng control valve.

Thiết kế rãnh V làm thay đổi hình dạng tiết diện khi ball segment quay, nhờ đó dòng chảy được kiểm soát theo đặc tính phù hợp hơn với điều kiện quá trình.

Việc SOMAS phát triển sâu nhóm van này cũng liên quan đến lịch sử của hãng. Các sản phẩm van của SOMAS ban đầu được phát triển cùng ngành giấy và bột giấy trước khi được mở rộng sang nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Khi đường ống lớn, Butterfly Control Valve bắt đầu thể hiện lợi thế

Ball Segment Valve không phải lựa chọn duy nhất trong danh mục Van điều khiển SOMAS. Với những tuyến ống kích thước lớn, SOMAS sử dụng nhiều dòng butterfly valve làm control valve.

Danh mục hiện hành có MTV DN80–DN500, VSS DN80–DN1200, VSSF dạng flanged và VSSL dạng lugged.

Butterfly valve có ưu thế về kết cấu gọn khi đường kính tăng. Nếu sử dụng một kiểu control valve thân lớn trên tuyến DN600 hoặc DN1000, kích thước và khối lượng cụm van có thể tăng đáng kể. Van bướm giúp giảm đáng kể vấn đề này trong nhiều ứng dụng.

Dòng SOMAS VSS có thể được sử dụng cho chức năng control, on/off hoặc vận hành bằng tay đối với chất lỏng, khí và hơi. Phiên bản wafer hiện có phạm vi DN80–DN1200, PN10–25.

Metal seat giúp van tiếp tục làm việc khi nhiệt độ tăng cao

Nhiệt độ là một yếu tố rất quan trọng khi lựa chọn Control Valve SOMAS. Khi nhiệt độ tăng, giới hạn của seat mềm có thể trở thành yếu tố quyết định cấu hình van.

Trên VSS, SOMAS sử dụng thiết kế cho phép lắp seat thép không gỉ đồng nhất. Theo hãng, cấu hình seat này ít nhạy với tốc độ dòng cao và nhiệt độ cao, đồng thời duy trì khả năng làm kín trong điều kiện vận hành khó.

Dòng VSS còn có các tùy chọn PTFE seat, fire safe và cấu hình phục vụ nhiệt độ lên đến khoảng 550°C tùy phiên bản cũng như điều kiện ứng dụng.

Điều này giúp Van điều khiển SOMAS mở rộng từ hệ thống nước hoặc chất lỏng thông thường sang các đường hơi, khí nóng và nhiều quá trình nhiệt.

Actuator và positioner phải được chọn cùng với thân van

Một Van điều khiển SOMAS – Control Valve chỉ hoạt động chính xác khi actuator đủ mô-men để thắng lực tác động lên trục van trong toàn bộ điều kiện vận hành.

Nếu actuator được chọn quá nhỏ, van có thể phản ứng chậm hoặc không đạt vị trí yêu cầu khi chênh áp tăng. Nếu actuator lớn quá mức cần thiết, chi phí và kích thước cụm van sẽ tăng không cần thiết.

Positioner cũng là thành phần quan trọng. Thiết bị nhận tín hiệu điều khiển và kiểm soát vị trí thực tế của actuator. Khi kết hợp với feedback từ trục van, positioner giúp giữ van tại góc mở mà hệ thống yêu cầu.

Danh mục SOMAS hiện có actuator khí nén Type A, nhiều loại actuator khác, valve positioner, solenoid valve, limit switch và filter regulator.

Vì vậy khi thay một Van điều khiển SOMAS cũ, cần đọc cả thông tin trên thân van và các thiết bị gắn phía trên actuator. Chỉ thay đúng thân van nhưng sai actuator hoặc positioner chưa chắc tạo được cụm thiết bị tương đương.

Những series SOMAS thường xuất hiện trong hệ thống điều khiển

Với đường kính nhỏ và trung bình, các tên KVT, KVTW, KVTF, KVX và KVXF thường liên quan đến nhóm Ball Segment Control Valve. Trong đó wafer phù hợp với yêu cầu cụm van gọn, còn flanged thích hợp với hệ thống sử dụng kết nối mặt bích hoàn chỉnh.

Ở các đường ống lớn hơn, các series MTV, VSS, VSSF và VSSL trở thành những dòng đáng chú ý. Ngoài ra danh mục control valve hiện tại của SOMAS còn có SPV và SIV cho những phạm vi ứng dụng riêng.

Điều quan trọng là không nên xem model chỉ như một tên sản phẩm. Phía sau mỗi series còn có DN, PN/Class, vật liệu, seat, kiểu kết nối, actuator, positioner và nhiều tùy chọn kỹ thuật khác.

Van điều khiển SOMAS được chọn cho cả quá trình chứ không chỉ cho đường ống

Giá trị của Van điều khiển SOMAS – Control Valve nằm ở việc thiết bị trở thành phần tử cuối cùng trực tiếp tác động đến quá trình. Cảm biến có thể đo chính xác, PLC có thể tính toán nhanh nhưng nếu control valve phản ứng không đúng với tín hiệu thì toàn bộ vòng điều khiển vẫn khó đạt trạng thái ổn định.

Ball Segment Valve KVT, KVTW và KVTF đem lại khả năng điều tiết cùng thiết kế gọn cho nhiều tuyến ống nhỏ và trung bình. MTV và VSS mở rộng khả năng kiểm soát sang những đường ống có kích thước lớn. Các tùy chọn V-groove, Low Noise Trim, metal seat và nhiều cấu hình actuator cho phép Van điều khiển SOMAS thích nghi với các điều kiện lưu chất khác nhau.

Do đó, việc lựa chọn Control Valve SOMAS nên bắt đầu từ lưu lượng, chênh áp, nhiệt độ, môi chất và yêu cầu điều khiển, sau đó mới xác định DN, series, vật liệu và bộ truyền động. Đây là cách giúp van làm việc đúng vùng kiểm soát thay vì chỉ đơn giản vừa với đường ống.