Trong một hệ thống thủy lực, việc kiểm soát dòng dầu không chỉ đơn giản là cho phép dầu đi từ điểm A đến điểm B. Với các cơ cấu nâng, bàn nâng, xy lanh đứng, máy ép hoặc thiết bị cần giữ tải tại một vị trí cố định, vấn đề quan trọng hơn là làm thế nào để tải không tự dịch chuyển khi bơm dừng, áp suất thay đổi hoặc đường ống xảy ra sự cố.

Đây là lý do các loại van thủy lực 1 chiều, van khóa thủy lực và các cấu hình van chống tụt thủy lực có vai trò đặc biệt trong hệ thống Hydraulic Valve.

Khác với van 1 chiều trong các hệ thống đường ống thông thường, van thủy lực làm việc trong môi trường có áp suất, lưu lượng và tải biến đổi liên tục. Vì vậy, việc lựa chọn van cần dựa trên trạng thái thực tế của cơ cấu chấp hành thay vì chỉ nhìn vào kích thước cổng kết nối.

1. Vì sao van thủy lực 1 chiều không đơn thuần là một “cánh cửa” cho dòng dầu?

Nguyên lý cơ bản của van một chiều khá dễ hiểu: dòng dầu được phép đi theo một hướng và bị hạn chế hoặc ngăn lại khi chảy ngược.

Tuy nhiên, trong hệ thống thủy lực, điều quan trọng nằm ở thời điểm van đóng, lực cần thiết để mở van và khả năng duy trì trạng thái khóa khi tải tác động ngược trở lại.

Ví dụ, một xy lanh thủy lực đang nâng tải. Khi bơm tạo áp suất, dầu đi vào buồng xy lanh và piston dịch chuyển. Khi đạt đến vị trí mong muốn, người vận hành có thể ngắt bơm.

Nếu mạch thủy lực không có giải pháp khóa phù hợp, tải trọng bên ngoài có thể tạo ra áp suất ngược lên dầu. Khi đó, piston có khả năng dịch chuyển ngược, dù bơm đã ngừng hoạt động.

Vấn đề này đặc biệt đáng chú ý đối với:

• Bàn nâng thủy lực.
• Xy lanh nâng hàng.
• Máy ép thủy lực.
• Cơ cấu giữ tải theo phương đứng.
• Thiết bị nâng hạ.
• Cơ cấu kẹp bằng thủy lực.
• Máy công nghiệp có tải trọng thay đổi.
• Các mạch cần duy trì vị trí của piston trong thời gian dài.

Do đó, khi nói đến van thủy lực 1 chiều, cần nhìn nó như một thành phần kiểm soát trạng thái dòng dầu chứ không chỉ là thiết bị ngăn dòng chảy ngược.

2. Van chống tụt thủy lực giải quyết vấn đề nào?

“Chống tụt” thường được nhắc đến khi một cơ cấu thủy lực phải giữ tải ở vị trí cố định.

Một ví dụ điển hình là xy lanh nâng theo phương thẳng đứng.

Khi piston nâng tải, trọng lượng của tải tạo ra một lực liên tục theo hướng ngược với chiều nâng. Nếu đường dầu được mở tự do về phía thùng dầu, tải có thể kéo piston đi xuống.

Trong trường hợp này, hệ thống cần một cơ chế giúp khóa hoặc hạn chế dòng dầu từ phía chịu tải.

Van chống tụt thủy lực thường được sử dụng với mục đích đó.

Tùy thiết kế mạch, van có thể được đặt trực tiếp tại cổng của xy lanh hoặc bố trí trên đường dầu gần cơ cấu chấp hành. Cách bố trí này có một ưu điểm quan trọng: nếu đường ống phía sau van gặp vấn đề, lượng dầu tại cơ cấu vẫn có thể được kiểm soát tốt hơn so với trường hợp toàn bộ khả năng khóa tải nằm ở một vị trí xa.

Tuy nhiên, không nên hiểu rằng cứ lắp một van 1 chiều bất kỳ là hệ thống sẽ trở thành hệ thống chống tụt.

Khả năng giữ tải còn phụ thuộc vào:

• Kiểu van.
• Áp suất làm việc.
• Lưu lượng.
• Tải trọng.
• Hướng lắp.
• Áp suất pilot nếu sử dụng van điều khiển pilot.
• Độ kín của van.
• Đặc tính của xy lanh.
• Độ cứng của đường ống.
• Sự biến thiên nhiệt độ của dầu.

3. “Thử lực” của van thủy lực 1 chiều nên được hiểu như thế nào?

Một thuật ngữ thường xuất hiện trong quá trình kiểm tra thiết bị là thử lực hoặc kiểm tra khả năng chịu áp.

Trong thực tế, thử lực không nên được hiểu đơn giản là “bơm áp suất thật cao để xem van có chịu được không”.

Một quy trình kiểm tra đúng phải xác định rõ:

1. Áp suất thiết kế của hệ thống.
2. Áp suất làm việc tối đa.
3. Áp suất thử.
4. Môi chất sử dụng để thử.
5. Thời gian duy trì áp suất.
6. Vị trí cần kiểm tra rò rỉ.
7. Tiêu chí chấp nhận.
8. Tình trạng của thân van, nắp van và các mối nối.

Đối với van thủy 1 chiều thử lực, điều cần quan tâm không chỉ là thân van có bị biến dạng hay không. Độ kín tại trạng thái đóng cũng rất quan trọng.

Một van có thể không bị nứt hoặc biến dạng trong quá trình thử nhưng vẫn có hiện tượng rò rỉ nội bộ khi đóng.

Đó là lý do việc kiểm tra van cần phân biệt giữa khả năng chịu áp của thân van và khả năng duy trì độ kín của cơ cấu đóng.

4. Tại sao áp suất thử không đồng nghĩa với áp suất vận hành?

Đây là một điểm dễ gây nhầm lẫn khi đọc catalogue hoặc thông số kỹ thuật của van công nghiệp.

Áp suất thử thường được sử dụng để đánh giá khả năng chịu áp trong điều kiện kiểm tra được kiểm soát. Trong khi đó, áp suất làm việc liên quan đến điều kiện vận hành liên tục của hệ thống.

Hai thông số này không nên sử dụng thay thế cho nhau.

Ví dụ, nếu một van được thử ở áp suất cao hơn áp suất vận hành thì điều đó không có nghĩa hệ thống có thể vận hành liên tục tại đúng mức áp suất thử.

Khi thiết kế hệ thống Hydraulic Valve, cần phân biệt ít nhất:

Working Pressure → áp suất làm việc

Test Pressure → áp suất thử

Maximum Allowable Pressure → áp suất cho phép tối đa, tùy theo tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất.

Việc hiểu sai các thông số này có thể dẫn đến lựa chọn van không phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.

5. Van bi thủy lực khác gì với van 1 chiều?

Van bi thủy lực cũng là một nhóm van được sử dụng trong hệ thống dầu thủy lực, nhưng nguyên lý hoạt động khác với van một chiều.

Van bi sử dụng phần tử dạng bi hoặc cấu trúc tương đương để thực hiện việc đóng/mở dòng chảy. Khi ở trạng thái mở, dòng dầu đi qua van; khi đóng, đường dòng được ngăn lại.

Điểm quan trọng là van bi thông thường được sử dụng theo logic đóng/mở chủ động, trong khi van 1 chiều hoạt động dựa trên chiều dòng chảy và chênh áp.

Vì vậy, hai loại van không nên được xem là có thể thay thế hoàn toàn cho nhau.

Trong một mạch thủy lực, van bi có thể được dùng để cô lập một nhánh đường ống trong quá trình bảo trì. Van một chiều lại có nhiệm vụ ngăn dòng dầu quay ngược.

Một số hệ thống có thể sử dụng cả hai loại van, mỗi loại đảm nhận một chức năng riêng.

6. Vì sao van chống tụt phải được tính toán theo tải thay vì chỉ chọn theo DN?

Trong nhiều hệ thống đường ống, kích thước kết nối là thông số được quan tâm đầu tiên. Nhưng đối với hệ thống thủy lực, chỉ chọn van theo kích thước cổng là chưa đủ.

Giả sử hai hệ thống cùng sử dụng đường dầu có kích thước kết nối tương đương, nhưng một hệ thống nâng tải nhỏ trong khi hệ thống còn lại nâng tải lớn. Yêu cầu đối với van chống tụt có thể hoàn toàn khác nhau.

Các thông số cần xem xét gồm:

• Tải tĩnh.
• Tải động.
• Áp suất cực đại.
• Lưu lượng.
• Tốc độ chuyển động của xy lanh.
• Áp suất ngược.
• Chu kỳ hoạt động.
• Nhiệt độ dầu.
• Độ nhớt của dầu.
• Kiểu điều khiển.

Đặc biệt, tải động có thể tạo ra điều kiện khắc nghiệt hơn tải tĩnh.

Một cơ cấu nâng không chỉ chịu trọng lượng hàng hóa mà còn có thể chịu lực phát sinh khi khởi động, dừng hoặc thay đổi tốc độ.

7. Hiện tượng tụt tải có phải lúc nào cũng do van?

Không.

Đây là một điểm rất quan trọng khi xử lý sự cố.

Nếu xy lanh bị tụt, nguyên nhân có thể đến từ:

• Van bị rò rỉ nội bộ.
• Gioăng piston bị mòn.
• Gioăng ty bị hỏng.
• Đường ống có rò rỉ.
• Van điều khiển không giữ được vị trí.
• Áp suất pilot không đủ.
• Dầu bị nhiễm bẩn.
• Có khí trong hệ thống.
• Nhiệt độ dầu thay đổi làm thay đổi thể tích và độ nhớt.
• Cơ cấu cơ khí có độ rơ.

Do đó, không nên thay van ngay khi phát hiện hiện tượng tụt tải.

Một quy trình kiểm tra hợp lý cần xác định vị trí gây mất áp trước.

8. Dầu thủy lực và độ sạch ảnh hưởng đến van như thế nào?

Van thủy lực thường có khe hở làm việc nhỏ và các bề mặt tiếp xúc yêu cầu độ chính xác cao.

Nếu dầu chứa:

• Mạt kim loại.
• Cặn cao su.
• Bụi.
• Nước.
• Cặn oxy hóa.

các hạt này có thể đi vào cơ cấu van và ảnh hưởng đến khả năng đóng kín.

Trong trường hợp van 1 chiều, một hạt cặn nhỏ nằm giữa phần tử đóng và bề mặt làm kín cũng có thể tạo ra đường rò.

Vì vậy, việc lựa chọn lọc dầu và kiểm soát độ sạch của hệ thống có ý nghĩa không kém việc chọn đúng loại van.

9. Tân Thành chia sẻ góc nhìn thực tế về Hydraulic Valve

Trong quá trình tìm hiểu van công nghiệp, Công ty TNHH TM Thiết Bị Công Nghiệp Tân Thành tập trung chia sẻ các kiến thức kỹ thuật giúp người làm hệ thống hiểu rõ hơn về cách đọc thông số, lựa chọn thiết bị và phân tích nguyên nhân sự cố.

Đối với Hydraulic Valve, một trong những nguyên tắc quan trọng là không nên lựa chọn van chỉ dựa trên tên gọi như “van 1 chiều”, “van chống tụt” hay “van bi thủy lực”.

Cần đặt van vào toàn bộ mạch thủy lực để xác định chức năng thực tế của nó.

Một van có thể phù hợp với mạch này nhưng không phù hợp với mạch khác dù cùng kích thước kết nối.

10. Kết luận

Trong hệ thống Hydraulic Valve, van thủy lực 1 chiều, van chống tụt thủy lực và van bi thủy lực có những chức năng khác nhau và cần được lựa chọn dựa trên điều kiện vận hành cụ thể.

Đặc biệt đối với các cơ cấu có tải trọng treo hoặc nâng theo phương đứng, khả năng khóa tải không thể đánh giá chỉ bằng kích thước van.

Khi kiểm tra van thủy 1 chiều thử lực, cần phân biệt rõ khả năng chịu áp của thân van với khả năng giữ kín khi van đóng. Đồng thời, việc phân tích hiện tượng tụt tải phải xem xét cả van, xy lanh, đường ống, dầu thủy lực và cơ cấu điều khiển.

Đây cũng là cách tiếp cận phù hợp khi nghiên cứu các hệ thống van công nghiệp nói chung: thay vì chỉ nhìn vào tên gọi của thiết bị, hãy xác định chính xác thiết bị đang phải giải quyết vấn đề gì trong toàn bộ hệ thống.