Van tỷ lệ áp suất

Van tỷ lệ áp suất là một trong những thành phần quan trọng nhất trong các hệ thống thủy lực điều khiển hiện đại. Nhờ khả năng điều chỉnh áp suất liên tục, chính xác theo tín hiệu điện, loại van này giúp hệ thống vận hành êm hơn, ổn định hơn và đặc biệt phù hợp cho máy móc yêu cầu độ chính xác cao như máy CNC, máy ép nhựa, máy dập, robot thủy lực, cơ cấu servo…

1. Van tỷ lệ áp suất là gì?

Van tỷ lệ áp suất (Tiếng anh là Proportional pressure control valve) là loại van cho phép điều chỉnh áp suất dầu thủy lực theo tín hiệu điện đầu vào, một cách tuyến tính và liên tục.

Khác với van áp suất thông thường chỉ “đóng – mở”, van tỷ lệ có khả năng điều chỉnh áp ở nhiều mức khác nhau và có thể thay đổi áp tức thời theo lệnh điều khiển, giúp duy trì áp suất ổn định ngay cả khi tải biến động. 

Ngoài ra, van còn được tích hợp với PLC, bộ điều khiển, hệ servo để tạo lực chính xác. Nhờ vậy, van tỷ lệ áp suất trở thành giải pháp không thể thiếu trong các dây chuyền công nghiệp hiện đại.

2. Cấu tạo

Một van tỷ lệ áp suất tiêu chuẩn thường gồm các bộ phận chính sau:

- Cuộn coil điều khiển: Đây là một trong những phần quan trọng nhất của van, có chức năng nhận tín hiệu dòng điện điều khiển từ bộ điều khiển PLC/driver. Khi có dòng điện tác động làm  tăng/giảm lực điện từ thay đổi để điều khiển vị trí con trượt hoặc lò xo. 

Khi cuộn coil hỏng hoặc yếu, có thể tháo ra thay mới sẽ giúp van hoạt động như bình thường.

- Van pilot: Đây là van nhỏ điều khiển van chính, giúp điều khiển áp suất lớn với lực nhỏ, tăng độ chính xác.

- Thân van: Phần thân van được gia công chắc chắn bằng thép, thường chịu áp suất từ 70 – 350 bar tùy loại.

- Lò xo chỉnh áp: Lò xo giúp tạo lực đối kháng với lực điện từ và quyết định mức phản hồi áp suất đầu ra.

- Bộ phận cảm biến: Một số van tỷ lệ cao cấp có tích hợp cảm biến áp để phản hồi về bộ điều khiển, tạo thành van áp suất servo với độ chính xác cực cao.

3. Nguyên lý hoạt động

Van hoạt động dựa trên sự biến thiên của lực điện từ:

PLC hoặc bộ điều khiển gửi tín hiệu dòng điện (0–10V, 4–20mA, hoặc PWM) vào cuộn coil. Cuộn coil tạo lực điện từ tác động lên con trượt hoặc lò xo, làm di chuyển vị trí của con trượt, đẩy cửa tiết lưu mở ra nhiều hoặc ít. Áp suất dầu đầu ra thay đổi theo tỷ lệ với tín hiệu điện.

Nhờ tính “tỷ lệ”, người vận hành có thể điều chỉnh áp suất từ 0 đến mức tối đa một cách mượt mà, không gây giật hoặc sốc thủy lực.

4. Các loại van tỷ lệ áp suất phổ biến

Dưới đây là các loại van tỷ lệ áp suất thông dụng nhất trong công nghiệp hiện nay.

4.1. Van tỷ lệ giảm áp

Van tỷ lệ giảm áp có chức năng giảm áp từ nguồn xuống mức thấp hơn theo điều khiển, và thường dùng trong mạch pilot, mạch điều khiển cần áp nhỏ. Loại van này có độ ổn định cao, chống rung, chống sốc.

4.2. Van tỷ lệ giới hạn áp

Đây là dòng van có chức năng giới hạn áp suất tối đa của hệ thống tránh vượt ngưỡng, bảo vệ thiết bị khỏi tình trạng quá áp. Khi áp suất tăng vượt ngưỡng cài đặt, van mở từ từ cho dầu xả về thùng và giữ áp ổn định.

4.3. Van tỷ lệ áp suất bù lưu lượng

Đây là loại van có bộ bù áp đảm bảo lưu lượng ổn định khi tải thay đổi. Loại van này thường được ứng dụng trong máy CNC, máy ép nhựa, các hệ thống yêu cầu độ chính xác về lực.

4.4. Van tỷ lệ áp suất pilot

Loại van này cần có một van pilot nhỏ để điều khiển van chính và thường dùng cho hệ thống công suất lớn, áp cao, tải nặng. Van này có giá khá cao nhưng có độ chính xác điều khiển cao

4.5. Van tỷ lệ áp suất dạng cartridge

Van tỷ lệ áp suất dạng cartridge có thiết kế nhỏ gọn hơn rất nhiều so với các dòng van truyền thống, và được lắp trực tiếp trên manifold. Với cùng thông số làm việc, van cartridge nhỏ gọn sẽ giúp tối ưu không gian và giảm rò rỉ, chi phí rẻ hơn và dễ dàng thay mới, vệ sinh, sửa chữa hơn.

4.6. Van tỷ lệ áp suất tích hợp

Loại van này thường được tích hợp trong van phân phối hoặc cụm điều khiển. Một module có thể vừa phân phối hướng vừa điều áp, và thường gặp trong máy ép tự động, dây chuyền servo thủy lực.

5. Ưu – nhược điểm

Ưu điểm

• Điều khiển áp suất mượt, chính xác, tuyến tính.
• Tương thích PLC, điều khiển từ xa, tự động hóa.
• Giảm sốc thủy lực, hạn chế rung lắc hệ thống.
• Tăng độ bền và tuổi thọ của bơm, xy lanh, đường ống.
• Tối ưu năng lượng, giảm chi phí vận hành.

Nhược điểm

• Giá cao hơn van cơ.
• Yêu cầu nguồn điều khiển và driver phù hợp.
• Cần dầu sạch và bảo dưỡng đúng cách.
• Khi cuộn coil hoặc pilot hỏng hệ thống mất chính xác.

6. Ứng dụng trong các hệ thống thủy lực

Van tỷ lệ áp suất được dùng trong hầu hết hệ thống đòi hỏi lực chính xác hoặc thay đổi liên tục, bao gồm:

• Máy ép nhựa, máy ép thủy lực
• Máy chấn CNC, máy uốn
• Hệ thống servo – proportional
• Robot thủy lực, xy lanh tầm chính xác cao
• Máy đùn, máy cán kim loại
• Máy dập tốc độ cao
• Trạm nguồn điều khiển tải biến thiên
• Cẩu nâng, thiết bị cơ giới yêu cầu điều khiển lực tinh chỉnh

Nhờ độ ổn định và phản hồi nhanh, van tỷ lệ áp suất trở thành “chuẩn bắt buộc” trong các dây chuyền tự động hóa hiện đại.

8. Lưu ý vệ sinh và bảo dưỡng

Van tỷ lệ áp suất có giá thành khá cao, và chỉ cần một lỗi nhỏ cũng có thể làm giảm độ chính xác của toàn bộ hệ thống. Vì vậy, van cần được kiểm tra, vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ. Một số điều mọi người cần lưu ý khi bảo dưỡng van như sau: 

• Hệ thống luôn yêu cầu phải có lọc dầu với mức lọc từ 3-5 micron (dưới 10 micron) để đảm bảo dầu đã được làm sạch trước khi đi vào hệ thống bơm, van.
• Kiểm tra coil định kỳ: xem coil có nóng bất thường hoặc ăn dòng cao. Nếu có bất thường, hãy thay coil mới.
• Kiểm tra tín hiệu điện: dây tín hiệu đứt khiến van mất điều khiển.
• Kiểm tra pilot và lò xo: khi hệ thống tụt áp, dao động áp thất thường.
• Thay dầu và lọc định kỳ: khoảng 1000–2000 giờ hoạt động.
• Thay gioăng phớt định kỳ 6 tháng - 1 năm để đảm bảo độ kín và tránh bị ăn mòn

Nhờ khả năng điều áp chính xác, phản hồi nhanh và tương thích PLC, van tỷ lệ áp suất giúp máy móc vận hành ổn định, giảm tiêu hao năng lượng. Dù giá thành cao hơn so với van cơ, nhưng hiệu quả mang lại vượt trội, đặc biệt trong các hệ thống đòi hỏi tính chính xác và ổn định cao. Nếu bạn đang cần tìm loại van này, hãy liên hệ đến Nam Hải để đội ngũ kỹ sư tư vấn dòng van phù hợp cho hệ thống của bạn nhé.