1. Khái niệm – Van bi điều khiển điện là gì?

Van bi điều khiển điện (tên tiếng Anh: Electric Actuator Ball Valve) còn gọi là van bi điện, là loại van bi được tự động đóng hoặc mở bằng mô-tơ điện. Thay vì vận hành tay quay thủ công, van được điều khiển thông qua tín hiệu điện (thường là 4-20mA, 0-10V hoặc ON/OFF), van có thể điều chỉnh độ mở của bi van để kiểm soát lưu lượng, áp suất hoặc nhiệt độ của chất lỏng hay khí trong hệ thống.

Với khả năng điều khiển tự động qua động cơ điện, van bi điều khiển điện không chỉ nâng cao hiệu quả vận hành mà còn đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy cao trong các ứng dụng đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối

2. Cấu tạo của van bi điện

Để tạo ra một thiết bị van bi điện hoàn chỉnh, đạt yêu cầu vận hành ổn định, thì cần có các bộ phận sau đây:

• Thân van (Body):
  • Là bộ phận nằm ở bên ngoài nhằm chứa đựng, bảo vệ, cố định các bộ phận khác bên trong van.
  • Được chế tạo từ nhiều loại vật liệu như inox, gang, đồng, thép…
  • Có nhiều thiết kế như van bi 1 mảnh, van bi 2 mảnh, van bi 3 mảnh…
• Bi van (Ball):
  • Nằm giữa thân van, tiếp xúc trực tiếp với áp lực từ dòng chảy của lưu chất nên được chế tạo bằng các loại vật liệu bền bỉ như inox, thép…
  • Hình dạng là một viên bi kim loại rỗng được đục lỗ xuyên tâm, kết nối với trục van, có thể nhận lực từ trục van và quay để thực hiện nhiệm vụ đóng/mở hay điều tiết dòng chảy.
• Trục van (Stem/Shaft):
  • Nằm giữa bi van và bộ điều khiển điện nhằm thực hiện chức năng nhận lực và truyền động.
  • Được sản xuất bằng các loại vật liệu cứng, có khả năng chống chịu tốt như inox, thép…
  • Hoạt động ổn định trong các môi trường có điều kiện khắc nghiệt như áp suất và nhiệt độ cao.
• Gioăng làm kín (Seal):
  • Được sản xuất bằng các loại vật liệu đàn hồi tốt như Teflon, NBR, PTFE…
  • Lắp đặt giữa các mặt bích và giữa bi van với thân van để tạo độ kín tuyệt đối, không làm rò rỉ lưu chất.
• Bộ phận truyền động điện (Electric Actuator):
  • Bao gồm các bộ phận như vỏ thiết bị, mạch điện tử, mô-tơ, công tắc giám sát, công tắc hành trình, tụ điện, bánh răng truyền lực…
  • Có chức năng chuyển hóa năng lượng điện thành cơ năng để vận hành van.
  • Dòng điện được sử dụng là 24V, 110V, 220V, 380V…
  • Có 2 kiểu đóng mở chính là ON/OFF hoặc tuyến tính.

3. Nguyên lý hoạt động của van bi điều khiển bằng điện.

Van bi điều khiển điện cũng có nguyên lý hoạt động tương tự như các loại van bi thông thường khác, nghĩa là dựa vào việc chuyển động và thay đổi các góc quay của bi van mà thực hiện nhiệm vụ đóng, mở van. Chỉ khác một điều là thiết bị này được vận hành bằng nguồn năng lượng điện.

Khi ta cấp nguồn điện, mô tơ bắt đầu quay, thông qua hệ thống bánh răng, nó truyền lực mô men tới trục quay, làm bi van ở giữa quay theo, từ đó ta có thể đóng/mở hay điều tiết dòng chảy qua van. Tùy theo góc độ đóng mở lớn nhỏ của van mà lưu lượng đi qua van nhiều hay ít để thực hiện nhiệm vụ điều tiết.
Khi muốn đóng van, ta cũng cung cấp một nguồn điện tương tự, lúc này cả quá trình sẽ hoạt động theo chiều ngược lại và đưa van về vị trí đóng ban đầu.

Cả quá trình này đều được thực hiện tự động thông qua bộ điều khiển từ xa, thường có một công tắc hành trình, giám sát quá trình đóng/mở của van.

4. Phân loại van bi điều khiển điện.

4.1 Dựa theo chức năng điều khiển. 

• Van bi điều khiển điện ON/OFF:
  Van chỉ có hai trạng thái mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Điều khiển bằng tín hiệu điện đơn giản (thường là 220V hoặc 24V). Phù hợp cho hệ thống không cần điều tiết dòng chảy.
• Van Bi Điều Khiển Điện Tuyến Tính (Modulating):
  Có thể điều chỉnh góc mở theo tín hiệu điều khiển (4–20mA, 0–10V). Có khả năng điều chỉnh độ mở của bi van một cách chính xác và mượt mà, từ đó kiểm soát dòng chảy chi tiết hơn.

4.2 Dựa theo vật liệu chế tác.

• Van Bi Inox Điều Khiển Điện: 
  Thường là inox 304, inox 316 – loại vật liệu cao cấp, đươc biết đến với khả năng chống ăn mòn ưu việt, cũng như khả năng chịu lực, chịu nhiệt cực tốt, được sử dụng trong các môi trường khắc nghiệt như hóa chất, thực phẩm, dược phẩm. Có giá thành cao hơn các loại vật liệu khác.

  

• Van Bi Nhựa Điều Khiển Điện: 
  Thường là nhựa PVC, UPVC, CPVC,… khối lượng nhẹ, có khả năng chống ăn mòn tốt, dùng cho nước, axit có độ ăn mòn vừa phải. Thường được ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp có môi trường không quá khắc nghiệt, như nước, khí hoặc hơi.

  

• Van Bi Đồng Điều Khiển Điện:
  Vật liệu có tính dẻo, dễ chế tạo thành các chi tiết nhỏ, phù hợp với các ứng dụng trong ngành cấp thoát nước sinh hoạt và dân dụng.

  

• Van Bi Gang Điều Khiển Điện:
  Là loại vật liệu phổ biến, khá bền, hoạt động mạnh mẽ trong nhiều điều kiện môi trường, giá thành cũng tương đối rẻ, thích hợp sử dụng trong nhiều lĩnh vực.

  

Hình ảnh hai kiểu kết nối van bi điện phổ biến

4.3 Dựa theo kiểu kết nối.

• Kết nối ren (Thread):
  Thích hợp cho các hệ thống đường ống nhỏ và dễ dàng lắp đặt.
  Các đầu của van sẽ được thiết kế các vòng ren, nhiệm vụ của người lắp đặt là chỉ cần vặn siết các vòng ren của van vào các vòng ren của đường ống sao cho thật chắc chắn.
• Kết nối mặt bích (Flanged):
  Phổ biến nhất và được ưa chuộng nhất cho các đường ống có kích thước lớn hơn DN50, theo nhiều tiêu chuẩn như DIN, JIS, ANSI, BS… hay đường ống thường xuyên chịu áp suất cao. 
  Kiểu kết nối này khá dễ tháp lắp, nên thích hợp với các đường ống cần thường xuyên vệ sinh, bảo trì. 

4.4 Dựa theo hướng dòng chảy. 

• Van bi 2 ngã (Two-way Ball Valve): 
  Là loại van được thiết kế gồm 2 đầu, 1 đầu để lưu chất đi vào, một đầu để lưu chất đi ra, có chức năng kết nối và vận chuyển lưu chất theo một chiều thẳng.
• Van bi 3 ngã (Three-way Ball Valve): 
  Là loại van bi được thiết kế với 3 đầu thông nhau, cho phép lưu chất rẽ hướng trong quá trình vận chuyển, được lắp đặt và kết nối các đường ống tại vị trí ngã 3.
  Có hai dạng chính: kiểu chữ “T” (trộn dòng chảy) và kiểu chữ “L” (chuyển hướng dòng chảy).
• Van bi 4 cổng (Four-way Ball Valve): 
  Thường dùng cho các ứng dụng phức tạp cần điều tiết nhiều hướng

5. Ưu điểm và nhược điểm của van bi điều khiển bằng điện. 

5.1 Ưu điểm.

• Tự động hóa hoàn toàn: 
  Dễ tích hợp với PLC, tủ điện, SCADA – phù hợp cho nhà máy, hệ thống thông minh
• Điều khiển chính xác: 
  Có thể điều tiết tuyến tính (modulating) theo tín hiệu 4–20mA, 0–10V. Độ chính xác cao hơn van khí nén.
• Không cần hệ thống khí nén: 
  Tiện lợi cho nơi không có sẵn máy nén khí, chỉ cần nguồn điện (24V, 220V, 380V…).
• Vận hành êm ái: 
  Không gây tiếng ồn lớn như van khí nén, thích hợp trong môi trường yêu cầu yên tĩnh.
• Duy trì trạng thái lâu dài: 
  Van có thể giữ nguyên trạng thái mở hoặc đóng mà không cần tiêu thụ điện liên tục (tùy loại).
• Lắp đặt và vận hành đơn giản: 
  Không cần thêm van điện từ, bộ lọc khí, ống hơi như van khí nén.

5.2 Nhược điểm.

• Tốc độ đóng/mở chậm hơn: 
  Thường từ 5–15 giây/lần mở hoặc đóng (so với 1–3 giây của van khí nén).
• Dễ hỏng trong môi trường ẩm, nóng hoặc bụi bẩn: 
  Bộ truyền động điện có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao, ẩm, hoặc hóa chất nếu không có bảo vệ IP phù hợp.
• Giá thành cao hơn loại tay gạt hoặc van khí nén cùng loại: 
  Đặc biệt khi dùng van có điều khiển tuyến tính.
• Không an toàn khi mất điện: 
  Van có thể giữ nguyên trạng thái, gây nguy hiểm nếu hệ thống yêu cầu đóng mở khẩn cấp.

6. Ứng dụng của van bi điều khiển bằng điện

Ngành Cấp Thoát Nước

Van bi điều khiển điện được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cấp nước, xử lý nước thải và hệ thống cấp thoát nước sinh hoạt. Việc sử dụng van bi điều khiển điện giúp điều khiển dòng nước một cách chính xác, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng và tiết kiệm năng lượng.

Ngành Hóa Chất

Trong các hệ thống hóa chất, van bi điều khiển điện giúp điều khiển dòng chảy của các chất lỏng ăn mòn hoặc các chất có tính chất đặc biệt. Van bi inox điều khiển điện là lựa chọn lý tưởng cho các môi trường này.

Ngành Thực Phẩm và Dược Phẩm

Van bi điều khiển điện đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dòng chảy trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm, dược phẩm. Các yêu cầu về độ sạch và an toàn là rất cao, vì vậy van bi inox hoặc vật liệu không gỉ thường được ưa chuộng trong ngành này.

Ngành Dầu Khí

Trong ngành dầu khí, van bi điều khiển điện giúp kiểm soát dòng chảy của dầu, khí và hơi, đảm bảo an toàn và hiệu suất của các thiết bị trong hệ thống.

Ngành Năng Lượng

Van bi điều khiển điện được sử dụng trong các nhà máy điện để điều khiển dòng nước và hơi, đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình sản xuất năng lượng.

7. Một số lưu ý khi lựa chọn van bi điện.

• Chọn đúng kích thước van:
  Phải phù hợp với đường kính ống (DN15, DN20, DN50, DN100…).
  Không nên chọn van quá lớn hoặc nhỏ hơn đường ống – dễ gây giảm áp hoặc rò rỉ.
• Lưu chất và môi trường làm việc:
  Nước sạch / nước thải → Dùng inox hoặc nhựa PVC.
  Khí nén / khí sạch → Ưu tiên inox hoặc đồng.
  Hóa chất / ăn mòn → Dùng inox 316, nhựa UPVC, CPVC, PTFE.
  Nhiệt độ cao / hơi nóng → Dùng inox hoặc thép, tránh dùng van nhựa.
• Áp suất làm việc:
  Xác định rõ áp suất tối đa trong hệ thống.
  Van bi điện thường chịu áp từ PN10 đến PN40 (tùy loại), cần chọn đúng để tránh rò rỉ, nứt thân van.
• Kiểu điều khiển:
  ON/OFFKhi chỉ cần đóng hoặc mở hoàn toàn.
  Tuyến tính (Modulating)Khi cần điều tiết lưu lượng chính xác
• Nguồn điện sử dụng:
  Xác định nguồn có sẵn: 24VDC, 220VAC, 110VAC, 380VAC.
  Tránh dùng sai nguồn gây cháy mô-tơ hoặc hỏng điều khiển
• Tính năng an toàn khi mất điện:
  Hệ thống yêu cầu đóng/mở khẩn cấp khi mất điện → Chọn van có tính năng fail-safe (có lò xo hồi vị).
  Không yêu cầu khẩn cấp → Dùng loại giữ nguyên vị trí khi mất điện
• Thương hiệu – xuất xứ – độ tin cậy:
  Ưu tiên các hãng uy tín như Kosaplus (Hàn), Haitima (Đài Loan), Aira (Ấn Độ), Belimo (Thụy Sĩ),…
  Tránh mua hàng trôi nổi, không rõ xuất xứ dễ hỏng vặt
• Dễ dàng bảo trì – thay thế:
  Chọn loại van có phụ kiện – phụ tùng thay thế dễ tìm.
  Nên chọn loại phổ biến, dễ tháo lắp, có bản vẽ kỹ thuật rõ ràng

8. Kết luận

Van bi điều khiển điện là một giải pháp hiệu quả và chính xác trong việc điều khiển dòng chảy của chất lỏng và khí trong các hệ thống công nghiệp. Việc lựa chọn van bi phù hợp với yêu cầu hệ thống sẽ giúp tăng cường hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo sự an toàn trong vận hành.