Trong lĩnh vực kiểm soát chất lỏng công nghiệp,van bướmđóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết, định hướng và cô lập dòng chảy của chất lỏng, khí và bùn trong đường ống. Van bướm bích là một loại kết nối, với bích tích hợp ở cả hai đầu thân van, cho phép kết nối bu lông chắc chắn với bích ống.
Cơ chế quay một phần tư vòng của mộtvan bướm mặt bíchphân biệt nó với các van tuyến tính như van cửa hoặc van cầu, mang lại lợi thế về tốc độ và hiệu quả về không gian.
Bài viết này sẽ đi sâu vào chi tiết về van bướm mặt bích, bao gồm thiết kế, loại, vật liệu, ứng dụng, ưu điểm và nhược điểm, lắp đặt, bảo trì, so sánh với các loại van khác và xu hướng trong tương lai.
1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động
Van bướm bích là van chuyển động xoay 90 độ, đặc trưng bởi một đĩa điều khiển dòng chảy chất lỏng thông qua chuyển động xoay của thân van. Thân van có bích ở cả hai đầu để kết nối trực tiếp với đường ống bằng bu lông. Van bướm bích có bích nổi hoặc phẳng với lỗ bu lông, mang lại kết nối chắc chắn và ổn định hơn, phù hợp cho các ứng dụng áp suất thấp, trung bình và cao, cũng như đường kính nhỏ, trung bình và lớn.
Nguyên lý hoạt động đơn giản và hiệu quả. Van bao gồm thân van, đĩa van, trục van, đế van và bộ truyền động. Khi tay cầm hoặc bánh răng được vận hành, hoặc trục van được xoay bằng bộ truyền động tự động, đĩa van sẽ quay từ vị trí song song với đường dẫn dòng chảy (hoàn toàn mở) sang vị trí vuông góc (hoàn toàn đóng). Ở vị trí mở, đĩa van được căn chỉnh với trục đường ống, giảm thiểu lực cản dòng chảy và tổn thất áp suất. Khi đóng, đĩa van sẽ được bịt kín bằng đế van bên trong thân van.
Cơ chế này cho phép van hoạt động nhanh chóng, thường chỉ cần xoay 90 độ, nhanh hơn van nhiều vòng. Van bướm bích có thể xử lý dòng chảy hai chiều và thường được trang bị đế đàn hồi hoặc đế kim loại để đảm bảo đóng kín. Thiết kế của chúng đặc biệt phù hợp cho các hệ thống yêu cầu chuyển mạch thường xuyên hoặc nơi có không gian hạn chế.
2. Thành phần
Các thành phần chính bao gồm:
- Thân van: Vỏ ngoài, thường có cấu trúc hai mặt bích, cung cấp các kết nối cấu trúc và chứa các thành phần bên trong. Thép cacbon được sử dụng cho mục đích chung, thép không gỉ chống ăn mòn, đồng niken-nhôm cho môi trường biển và thép hợp kim cho điều kiện khắc nghiệt.
- Đĩa van:Bộ phận xoay, có sẵn ở cả thiết kế dạng ống và dạng phẳng, giúp điều khiển dòng chảy. Đĩa có thể được căn giữa hoặc lệch để nâng cao hiệu suất. Chất liệu: thép không gỉ, đồng nhôm, hoặc phủ nylon để tăng khả năng chống mài mòn.
- Thân cây: Trục nối đĩa van với bộ truyền động truyền lực quay. Thép không gỉ hoặc hợp kim cường độ cao chịu được mô-men xoắn.
Thường sử dụng trục xuyên tâm hoặc thân hai mảnh, được trang bị gioăng để ngăn rò rỉ.
- Ghế: Bề mặt bịt kín được làm bằng vật liệu đàn hồi như EPDM hoặc PTFE. EPDM (-20°F đến 250°F), BUNA-N (0°F đến 200°F), Viton (-10°F đến 400°F), hoặc PTFE (-100°F đến 450°F) được sử dụng cho các miếng đệm mềm; vật liệu kim loại như thép không gỉ hoặc Inconel được sử dụng cho các miếng đệm cứng chịu nhiệt độ cao.
- Bộ truyền động: Vận hành thủ công (tay cầm, bánh răng) hoặc bằng năng lượng (khí nén, điện).
- Đóng gói và gioăng: Đảm bảo độ kín khít giữa các bộ phận và tại các kết nối mặt bích.
Các thành phần này hoạt động cùng nhau để cung cấp khả năng kiểm soát lưu lượng đáng tin cậy.
3. Các loại van bướm mặt bích
Van bướm mặt bích có thể được phân loại như sau dựa trên cách căn chỉnh đĩa, phương pháp truyền động và loại thân van.
3.1 Căn chỉnh
- Đồng tâm (độ lệch bằng 0): Thân van kéo dài qua tâm đĩa và có đế đàn hồi. Van này phù hợp cho các ứng dụng áp suất thấp với nhiệt độ lên đến 250°C.°F.
- Độ lệch kép: Thân van được đặt lệch về phía sau đĩa và lệch tâm, giúp giảm mài mòn đế van. Van này phù hợp cho các ứng dụng áp suất trung bình và nhiệt độ lên đến 400°C.°F.
- Độ lệch ba: Góc đế côn tăng lên tạo ra lớp đệm kín kim loại-kim loại. Van này phù hợp với áp suất cao (lên đến Class 600) và nhiệt độ cao (lên đến 1200).°F) ứng dụng và đáp ứng yêu cầu không rò rỉ.
3.2 Phương pháp truyền động
Các loại cơ cấu truyền động bao gồm cơ khí, cơ khí nén, cơ điện và cơ thủy lực để đáp ứng nhiều yêu cầu vận hành khác nhau.
4. Ứng dụng trong ngành công nghiệp
Van bướm mặt bích được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:
- Xử lý nước và nước thải: Được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng trong các nhà máy xử lý và hệ thống chuyển hướng. - Xử lý hóa chất: Xử lý axit, kiềm và dung môi đòi hỏi vật liệu chống ăn mòn.
- Dầu khí: Đường ống dẫn dầu thô, khí tự nhiên và quá trình lọc dầu.
- Hệ thống HVAC: Kiểm soát luồng không khí và nước trong mạng lưới sưởi ấm và làm mát.
- Phát điện: Quản lý hơi nước, nước làm mát và nhiên liệu.
- Thực phẩm & Đồ uống: Thiết kế hợp vệ sinh để xử lý chất lỏng vô trùng.
- Dược phẩm: Kiểm soát chính xác trong môi trường vô trùng.
- Hàng hải & Bột giấy & Giấy: Dùng cho xử lý nước biển, bột giấy và hóa chất.
5. Ưu điểm và nhược điểm của van bướm mặt bích
5.1 Ưu điểm:
- Nhỏ gọn và nhẹ, giảm chi phí lắp đặt và yêu cầu về không gian.
- Hoạt động quay một phần tư vòng nhanh và phản ứng nhanh.
- Chi phí thấp hơn cho đường kính lớn hơn.
- Tổn thất áp suất thấp khi mở, tiết kiệm năng lượng và hiệu quả.
- Thích hợp cho việc chuyển mạch chất lỏng với hiệu suất bịt kín tuyệt vời.
- Dễ bảo trì và tương thích với các hệ thống tự động hóa.
5.2 Nhược điểm:
- Đĩa van chặn đường dẫn dòng chảy khi mở, dẫn đến mất một phần áp suất. - Khả năng tiết lưu hạn chế trong các ứng dụng áp suất cao, có khả năng gây ra hiện tượng sủi bọt.
- Ghế van mềm bị mòn nhanh hơn trong môi trường mài mòn.
- Đóng quá nhanh có thể gây ra hiện tượng búa nước.
- Một số thiết kế yêu cầu mô-men xoắn ban đầu cao hơn, đòi hỏi bộ truyền động mạnh hơn.
6. Cách lắp đặt van bướm
Trong quá trình lắp đặt, hãy căn chỉnh mặt bích van với mặt bích ống, đảm bảo các lỗ bu lông khớp với nhau.
Chèn miếng đệm để bịt kín.
Cố định bằng bu lông và đai ốc, siết chặt đều để tránh bị biến dạng.
Van hai mặt bích yêu cầu phải căn chỉnh cả hai bên cùng lúc; van kiểu vấu có thể được bắt bu lông từng bên một.
Kiểm tra độ chuyển động của đĩa bằng cách vặn van trước khi tăng áp.
Khi lắp theo chiều dọc, thân van phải được đặt theo chiều ngang để tránh tích tụ cặn bẩn.
Luôn tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất và tiêu chuẩn thử nghiệm như API 598.
7. Tiêu chuẩn và Quy định
Van bướm mặt bíchphải tuân thủ các tiêu chuẩn về an toàn và khả năng tương tác:
- Thiết kế: API 609, EN 593, ASME B16.34. - Thử nghiệm: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- Mặt bích: ASME B16.5, DIN, JIS.
- Chứng chỉ: CE, SIL3, API 607(an toàn phòng cháy chữa cháy).
8. So sánh với các loại van khác
So với van cửa, van bướm bích hoạt động nhanh hơn và có khả năng tiết lưu, nhưng khả năng chống dòng chảy kém hơn một chút.
So với van bi, van bi tiết kiệm hơn đối với đường kính lớn hơn, nhưng lại bị mất áp suất nhiều hơn khi mở.
Van cầu có khả năng điều tiết chính xác hơn nhưng lớn hơn và đắt hơn.
Nhìn chung, van bướm phù hợp với những ứng dụng có không gian hạn chế và chi phí cao.