Van điện từ KEIHIN VSPD-2040-15LN2M AC 200V – Van nitơ lỏng -196°C Nhật Bản

Van điện từ KEIHIN VSPD-2040-15LN2M AC 200V là van điện từ 2/2 thường đóng (Normally Closed), thuộc dòng VSPD-LN2M của hãng KEIHIN Nhật Bản. Thiết bị chuyên dùng để điều khiển dòng nitơ lỏng (Liquid Nitrogen – LN₂) và môi chất nhiệt độ thấp trong hệ thống công nghiệp.

Điểm đặc trưng của model VSPD-2040-15LN2M là khả năng làm việc với nitơ lỏng ở nhiệt độ -196°C, áp suất vận hành 0–1,0 MPa, kết nối ren Rc 1/2 inch và đường kính lỗ van 4 mm. Cuộn coil sử dụng nguồn AC 200V, tần số 50/60Hz.

Sản phẩm phù hợp cho hệ thống làm lạnh sâu, thiết bị cryogenic, máy cấp nitơ lỏng và các dây chuyền cần điều khiển dòng lưu chất nhiệt độ thấp bằng tín hiệu điện.

1. Điều gì khiến KEIHIN VSPD-2040-15LN2M phù hợp với môi trường -196°C?

Trong hệ thống sử dụng nitơ lỏng, van điều khiển phải đáp ứng đồng thời yêu cầu về nhiệt độ, độ kín và độ ổn định của cơ cấu đóng mở.

Ở nhiệt độ -196°C, nhiều vật liệu làm kín thông thường có thể mất tính đàn hồi. Sự co ngót nhiệt giữa các chi tiết kim loại cũng ảnh hưởng đến khe hở cơ khí và khả năng làm kín của van.

KEIHIN VSPD-2040-15LN2M được thiết kế cho môi trường nhiệt độ cực thấp, sử dụng cơ cấu van điện từ kết hợp các vật liệu kim loại và PTFE tại những vị trí chức năng khác nhau.

Cơ cấu plunger và lò xo điều khiển trạng thái đóng mở, trong khi hệ thống làm kín và kết cấu thân van được thiết kế phù hợp với ứng dụng nitơ lỏng.

Van hoạt động theo nguyên tắc thường đóng. Khi chưa cấp điện, van duy trì trạng thái đóng; khi cấp điện đúng định mức, cơ cấu điện từ tác động để mở đường lưu chất.

Thiết kế này cho phép tích hợp van vào các mạch điều khiển cấp nitơ lỏng tự động.

2. Hồ sơ kỹ thuật KEIHIN VSPD-2040-15LN2M AC 200V

Thông số	Giá trị kỹ thuật
Thương hiệu	KEIHIN
Model	VSPD-2040-15LN2M
Điện áp cuộn coil	AC 200V
Tần số	50/60Hz
Xuất xứ thương hiệu	Nhật Bản
Dòng sản phẩm	VSPD-LN2M
Tên thiết bị	Cryogenic Solenoid Valve
Kiểu van	2/2 – 2 cửa, 2 vị trí
Trạng thái	Normally Closed (NC)
Kết nối	Rc 1/2 inch
Đường kính lỗ van	4,0 mm
Áp suất vận hành	0–1,0 MPa
Áp suất quy đổi	0–10 bar
Hệ số lưu lượng	Cv 0,41
Nhiệt độ môi chất	Đến -196°C
Nhiệt độ môi trường	0–50°C
Độ ẩm môi trường	RH ≤90%
Vật liệu thân	CAC406
Cấp cách điện cuộn coil	Class H
Trọng lượng	Khoảng 1,7 kg
Chiều dài thân van	70 mm
Chiều cao H1	115 mm
Kích thước H2	17 mm

Thông số trên áp dụng cho model VSPD-2040-15LN2M theo bảng kỹ thuật của KEIHIN. Khi đặt hàng cần ghi rõ điện áp AC 200V, tránh nhầm với các phiên bản nguồn khác trong cùng dòng.

3. Phân tích cấu tạo van điện từ KEIHIN dùng cho nitơ lỏng

Thay vì chỉ sử dụng kết cấu của một van điện từ thông thường, dòng VSPD-LN2M có các bộ phận được lựa chọn theo yêu cầu vận hành trong môi trường nhiệt độ thấp.

Thân van CAC406

Thân van được chế tạo từ hợp kim đồng CAC406. Đây là bộ phận chịu áp suất và tạo đường dẫn lưu chất giữa cửa vào và cửa ra.

Kết nối ren Rc 1/2 inch cho phép lắp van vào đường ống tương ứng. Khi lắp đặt cần sử dụng vật liệu làm kín ren phù hợp với nitơ lỏng và nhiệt độ vận hành.

Plunger SUS410 kết hợp PTFE

Plunger là bộ phận chuyển động dưới tác động của lực điện từ. Kết cấu sử dụng SUS410 kết hợp PTFE, thực hiện chức năng điều khiển đóng mở đường lưu chất.

Cơ cấu này phải duy trì khả năng chuyển động trong điều kiện giãn nở nhiệt khác nhau giữa các chi tiết.

Cụm packless SUS410 và SUS304

Cụm packless sử dụng các vật liệu SUS410 và SUS304, hỗ trợ cơ cấu vận hành và làm kín của van.

Thiết kế này phục vụ yêu cầu kiểm soát lưu chất nhiệt độ thấp, nơi khả năng làm kín và độ ổn định cơ khí có vai trò quan trọng.

Đế van và vật liệu làm kín

Đế bypass sử dụng SUS304, kết hợp với các chi tiết làm kín PTFE.

Khi van đóng, cơ cấu làm kín hạn chế dòng lưu chất đi qua cửa van. Khả năng kín thực tế phải được đánh giá theo điều kiện áp suất và tiêu chuẩn kiểm tra của nhà sản xuất.

Lò xo hồi vị

Lò xo SUS304 tạo lực hồi vị cho cơ cấu plunger khi ngắt nguồn điện.

Bộ phận này giúp van trở về trạng thái đóng theo thiết kế Normally Closed.

Cuộn coil điện từ

Cuộn coil tạo từ trường khi nhận nguồn AC 200V, 50/60Hz. Lực điện từ tác động lên plunger để chuyển trạng thái van.

Nguồn điện cấp cho coil phải đúng định mức. Không sử dụng trực tiếp nguồn 220VAC cho phiên bản 200VAC khi chưa có xác nhận tương thích từ hãng.

4. Trình tự đóng mở của van KEIHIN VSPD-2040-15LN2M

Van sử dụng cơ cấu điện từ thường đóng, phù hợp với hệ thống cấp lưu chất cần ngắt dòng khi mất nguồn điều khiển.

Giai đoạn 1 – Chưa cấp điện

Cuộn coil không được kích hoạt. Lò xo giữ cơ cấu van ở trạng thái đóng, ngăn lưu chất đi qua theo điều kiện thiết kế.

Giai đoạn 2 – Cấp nguồn AC 200V

Khi cuộn coil được cấp điện, từ trường sinh ra tác động lên cơ cấu plunger. Van chuyển sang trạng thái mở, cho phép nitơ lỏng đi qua đường dẫn.

Giai đoạn 3 – Duy trì trạng thái mở

Trong thời gian được cấp điện, van duy trì trạng thái mở theo điều kiện vận hành cho phép. Lưu lượng phụ thuộc vào áp suất chênh lệch, đặc tính lưu chất và hệ số Cv của van.

Giai đoạn 4 – Ngắt nguồn điện

Khi nguồn điện bị ngắt, lực điện từ mất đi. Lò xo hồi vị đưa cơ cấu van trở lại trạng thái đóng.

Cần lưu ý rằng trạng thái thường đóng không đồng nghĩa với chức năng cách ly an toàn tuyệt đối. Các ứng dụng an toàn đặc biệt phải được đánh giá theo tiêu chuẩn thiết kế hệ thống.

5. Chọn van KEIHIN theo áp suất và hệ số Cv

Một điểm dễ nhầm lẫn khi chọn van cryogenic là xem kích thước kết nối đường ống như kích thước lỗ thông lưu chất.

Đối với KEIHIN VSPD-2040-15LN2M, kích thước kết nối là Rc 1/2 inch nhưng đường kính lỗ van chỉ 4 mm.

Đây là hai thông số khác nhau.

Đường kính lỗ van và hệ số Cv ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lưu thông của môi chất.

So sánh các model KEIHIN VSPD-LN2M kết nối 1/2 inch

Model	Lỗ van	Áp suất tối đa	Cv
VSPD-2060-15LN2M	6,0 mm	0,5 MPa	0,58
VSPD-2050-15LN2M	5,0 mm	0,7 MPa	0,53
VSPD-2040-15LN2M	4,0 mm	1,0 MPa	0,41
VSPD-2030-15LN2M	3,0 mm	2,0 MPa	0,31
VSPD-2025-15LN2M	2,5 mm	3,5 MPa	0,22
VSPD-2020-15LN2M	2,0 mm	5,0 MPa	0,15

Có thể thấy khi kích thước lỗ van thay đổi, hệ số Cv và giới hạn áp suất của từng model cũng thay đổi.

Model VSPD-2040-15LN2M được lựa chọn cho cấu hình cần lỗ thông 4 mm, Cv 0,41 và áp suất vận hành không vượt 1,0 MPa.

Đối với hệ thống yêu cầu áp suất cao hơn, cần kiểm tra những model tương ứng thay vì sử dụng VSPD-2040 vượt giới hạn thiết kế.

Lưu lượng nitơ lỏng thực tế cần được xác định theo tính chất lưu chất, áp suất đầu vào, áp suất đầu ra và nguy cơ hóa hơi trong đường ống.

6. Các vị trí ứng dụng của VSPD-2040-15LN2M trong hệ thống cryogenic

Đường cấp nitơ lỏng cho thiết bị làm lạnh sâu

Van được bố trí trên nhánh cấp LN₂ để thực hiện chức năng đóng mở theo tín hiệu từ bộ điều khiển.

Khi có yêu cầu làm lạnh, hệ thống kích hoạt van để cấp nitơ lỏng. Khi đạt điều kiện điều khiển, nguồn điện được ngắt và van trở về trạng thái đóng.

Hệ thống bảo quản mẫu và thiết bị phòng thí nghiệm

Trong các thiết bị sử dụng nitơ lỏng, van điện từ có thể thực hiện chức năng cấp môi chất theo chu trình.

Việc lựa chọn phải dựa trên lưu lượng, áp suất, độ kín và yêu cầu an toàn của hệ thống.

Máy làm lạnh công nghiệp

Van KEIHIN VSPD-LN2M có thể được sử dụng trong thiết bị xử lý lạnh sâu, nơi yêu cầu đóng mở dòng lưu chất bằng tín hiệu điện.

Nguồn AC 200V cho phép kết nối với mạch điều khiển phù hợp thông qua relay hoặc bộ điều khiển công nghiệp.

Hệ thống định lượng và cấp LN₂ theo chu kỳ

Trong các hệ thống cấp nitơ lỏng theo thời gian, van thường đóng có thể thực hiện đóng mở theo chu kỳ điều khiển.

Tuy nhiên, thời gian đáp ứng, khả năng đóng cắt liên tục và tuổi thọ chu kỳ phải được xác nhận theo yêu cầu ứng dụng.

Không nên mặc định van phù hợp với mọi hệ thống định lượng chính xác nếu chưa kiểm tra lưu lượng và đặc tính đáp ứng.

7. Bốn điểm bắt buộc kiểm tra khi lắp van nitơ lỏng KEIHIN

Vị trí lắp cuộn coil

Theo tài liệu kỹ thuật, van được khuyến nghị lắp trên đường ống nằm ngang với cuộn coil hướng lên.

Không nên tự ý lắp ngược van hoặc thay đổi hướng lắp nếu chưa xác nhận điều kiện cho phép của hãng.

Phân biệt nhiệt độ môi chất và nhiệt độ môi trường

Van cho phép môi chất ở nhiệt độ đến -196°C, nhưng nhiệt độ môi trường xung quanh cuộn coil được công bố trong khoảng 0–50°C.

Hai thông số này không được nhầm lẫn.

Nhiệt độ nitơ lỏng không đồng nghĩa với khả năng để toàn bộ cuộn coil trực tiếp tiếp xúc môi trường -196°C.

Kiểm tra nguồn cấp AC 200V

Cuộn coil phải sử dụng nguồn đúng định mức. Cần kiểm tra điện áp thực tế tại tủ điều khiển, tần số và phương án bảo vệ điện.

Nếu hệ thống sử dụng điện áp 220VAC, cần lựa chọn đúng phiên bản coil hoặc giải pháp cấp nguồn được hãng chấp thuận.

Bảo vệ hệ thống trước hiện tượng hóa hơi

Nitơ lỏng có thể hóa hơi nhanh khi nhận nhiệt từ môi trường. Sự tăng áp trong đoạn ống bị cô lập có thể gây nguy hiểm.

Hệ thống phải có giải pháp bảo vệ quá áp phù hợp, cách nhiệt, thông hơi và xả áp theo tiêu chuẩn áp dụng.

Van điện từ không thay thế chức năng của van an toàn.

Ngoài ra, khu vực sử dụng nitơ lỏng cần bảo đảm thông gió và kiểm soát nguy cơ thiếu oxy do khí nitơ thoát ra.

8. Nhận diện đúng model KEIHIN VSPD-2040-15LN2M khi mua thay thế

Đối với van điện từ nhiệt độ thấp, sai khác về kích thước lỗ van hoặc điện áp coil có thể làm thay đổi khả năng vận hành của toàn bộ hệ thống.

Thông tin đặt hàng cần ghi rõ:

Hạng mục	Yêu cầu
Brand	KEIHIN
Model	VSPD-2040-15LN2M
Voltage	AC 200V, 50/60Hz
Connection	Rc 1/2″
Orifice	Ø4,0 mm
Pressure	0–1,0 MPa
Fluid	Liquid Nitrogen
Operation	Normally Closed
Quantity	Theo yêu cầu

Khi thay van đang vận hành, nên đối chiếu thêm hình ảnh tem, vị trí cửa vào/ra, chiều dài thân và hướng lắp đặt.

Không thay thế bằng van điện từ nước hoặc khí nén thông thường chỉ vì có cùng kích thước kết nối và điện áp. Vật liệu làm kín, giới hạn nhiệt độ và kết cấu cơ khí của van cryogenic được thiết kế cho điều kiện làm việc khác biệt.

KEIHIN VSPD-2040-15LN2M AC 200V là lựa chọn chuyên dụng cho hệ thống điều khiển nitơ lỏng có áp suất trong giới hạn 10 bar. Việc lựa chọn đúng cấu hình giúp hệ thống đóng mở ổn định và hạn chế nguy cơ sử dụng sai thiết bị trong môi trường nhiệt độ cực thấp.

9. Thông tin liên hệ

CÔNG TY TNHH KỸ HOÀNG THIÊN PHÁT SERVICE

Cung cấp van điện từ KEIHIN, van điều khiển nhiệt độ thấp, van công nghiệp và thiết bị tự động hóa cho hệ thống nhà máy.

Địa chỉ: Xã Hồ Tràm, TP.HCM
Email: Sales2@hoangthienphatservice.com
Zalo: 0938.824.977 (Ms Thi)
Website: hoangthienphatservice.com