Cấu tạo, phân loại, ứng dụng van trong hệ thống đường ống dẫn khí

VALVE
Valve là một thiết bị cơ khí được sử dụng để điều khiển lưu lượng và áp suất của lưu chất trong hệ thống công nghệ. Valve có các chức năng chính sau:
– Đóng – Mở dòng chảy
– Điều tiết lưu lượng
– Chống chảy ngược
– Điều chỉnh hoặc giảm áp trong đường ống.

Valve có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ như phân loại theo chức năng, phân loại theo phương thức vận hành, phân loại theo chuyển động cơ học, phân loại theo rating…
Cấu tạo Valve
Valves thường được cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:
– Valve Body
– Valve Bonnet
– Valve Trim
– Valve Disk
– Valve Seat(s)
– Valve Stem
– Valve Packing
– Valve Actuator

Valve Body
Thân Valve là thành phần chính của Valve, là bộ phận liên kết các bộ phận khác của Valve. Nó nhận đầu vào, đầu ra của piping thông qua các mối liên kết butt welded, socket welded, threaded hoặc flanged.
Thân valves có thể được chế tạo bằng phương pháp đúc hay rèn theo nhiều hình dạng khác nhau tùy theo từng loại valve.
Valve Bonnet
Valve Bonnet là thành phần chính thứ hai của valve, được sử dụng để che phần hở trên thân valve. Bonnet cũng được chế tạo theo nhiều loại khác nhau, có loại chỉ đảm nhận chức năng đơn giản là làm nắp đậy cho valve, những loại khác còn có chức năng support cho các bộ phận bên trong valve như: stem, disk và actuator.
Bonnet cũng được chế tạo theo phương pháp đúc hay rèn với vật liệu tương tự như thân valve và được liên kết với thân vavle bằng các mối ghép threaded, bolded hoặc welded.

Valve Trim
Các bộ phận bên trong valve được gọi chung là valve trim. Trim bao gồm: disk, seat, stem và sleeves được sử dụng để dẫn hướng cho stem.
Disk Disk
Là thành phần chính thứ ba của valve, nó cho phép điều tiết hoặc ngưng dòng chảy qua valve. Khi valve ở vị trí đóng, toàn bộ áp suất của hệ thống tác động lên disk, do đó disk là thành phần chịu áp suất. Disk thường được rèn, trong một số trường hợp nó được gia cứng bề mặt. Hầu hết các valve được đặt tên theo thiết kế của disk. Ví dụ trong trường hợp Plug hoặc Ball Valve, disk được gọi tên tương ứng là Plug hoặc Ball.
Seat
Một Valve có thể có nhiều Seat, trong trường hợp globe hoặc swing-check valve thường có một seat, có hình dạng đóng kín Disk để dừng dòng chảy. Trong trường hợp Gate valve, có hai seats, một ở phía upstream và một ở phía downstream.
Để việc ngưng dòng chảy của disk được tốt, thì yêu cầu bề mặt seat phải được gia công tinh. Trong một số thiết kế, trong thân valve được gia công luôn bề mặt seat. Các trường hợp thiết kế khác, forged seal rings được bắt ren hoặc hàn vào thân valve. Để tăng khả năng chống mài mòn, bề mặt của seat hoặc seal rings thường được tăng cứng.
Stem
Stem là bộ phận liên kết giữa handwheel hoặc actuator và disk. Stem cung cấp chuyển động cần thiết tới đĩa để đóng mở valve.
Stem thường được rèn và được liên kết với Disk bằng mối nối ren hoặc hàn. Để ngăn chặn sự rò rỉ, yêu cầu phần stem trong khu vực seal cần được gia công tinh.
Có 5 loại Valve Stem:

• Rising Stem with Outside Screw and Yoke.
• Rising Stem with Inside Screw.
• Nonrising Stem with Inside Screw.
• Sliding Stem.

Valve Packing
Packing được sử dụng để bịt kín khe hở giữa Stem và Bonnet. Paking thường được làm bằng vật liệu dạng sợi hay các hợp chất khác như: Teflon.
Valve packing phải được nén hợp lý để ngăn chặn sự rò rỉ lưu chất và làm hỏng đến stem. Nếu packing quá lỏng nó sẽ gây hiện tượng rò rỉ và gây mất an toàn. Nếu packing quá chật, nó sẽ gây cản trở chuyển động và có thể làm hỏng stem.
Ball Valves
Ball valve là loại valve sử dụng chuyển động xoay của disk để đóng mở dòng chảy. Để mở valve, xoay tay valve một góc 900, lúc này ball sẽ xoay quanh một điểm đến ví trí sao cho lỗ trên ball trùng với phương của dòng chảy. Để đóng valve ta xoay tay valve một góc 900 theo chiều ngược lại, lúc này ball sẽ quay quanh một điểm đến vị trí mà lỗ trên ball vuông góc với phương dòng chảy.
Ưu điểm của Ball Valves:

• Đóng mở nhanh.
• Đóng valve với moment nhỏ.
• Kích thước của Valves nhỏ hơn hầu hết các loại Valve khác.

Nhược điểm của Ball Valves: Có đặc tính tiết lưu kém. Trong ứng dụng vận chuyển lưu chất có dạng slurry, một số hạt có thể mắc lại ở khoảng trống trong thân và là tác nhân gây nên hiện tượng mài mòn, rò rỉ hoặc làm hỏng valve.
Gate Valves.
Gate valve là loại valve chuyển động tịnh tiến, thường được sử dụng để đóng hoặc mở dòng chảy hoàn toàn. Xoay tay valve theo chiều ngược chiều kim đồng hồ để nâng disk lên, xoay tay valve cùng chiều kim đồng hồ để hạ disk xuống. Khi valve ở vị trí mở cho phép lưu chất qua valve theo đường thẳng

Ưu điểm:

• Chế tạo đơn giản và vững chắc.
• Khả năng cách ly dòng chảy tốt.
• Hiện tượng giảm áp qua valve thấp.
• Rẻ hơn các loại valve khác.

Nhược điểm:

• Không thể đóng mở nhanh.
• Không phù hợp cho việc điều tiết lưu lượng.
• Gây ra hiện tượng rung động khi mở,việc sửa chữa như mài khó thực hiện

Globe valves.
Globe valves là loại valve chuyển động tịnh tiến, được sử dụng để đóng, mở hoặc tiết lưu dòng chảy.
Globe valve được vận hành trên nguyên lý cơ bản là chuyển động vuông góc của disk so với seat. Chúng thường được sử dụng trong hệ thống yêu cầu khả năng tiết lưu tốt, rò rỉ qua seat thấp.

Ưu điểm:

• Có khả năng đóng tốt.
• Điều tiết lưu lượng tốt.
• Mở nhanh hơn so với gate valves

Nhược điểm:

• Giảm áp nhiều hơn so với Gate valves.
• Đối với valves có kích thước lớn yêu cầu phải có actuator lớn để vận hành.

Check Valves
Check valve được sử dụng để ngăn hiện tượng chảy ngược của lưu chất. Nó thuộc loại valve tự hành, áp suất của dòng lưu chất qua valve sẽ mở valve, ngược lại nếu dòng lưu chất chảy ngược sẽ đóng valve.
Vận hành valve sẽ khác nhau tùy thuộc vào cơ cấu của mỗi loại Check Valve. Check valves gồm các loại thông dụng sau: swing, lift (piston and ball), butterfly, stop and tiltingdisk.
Swing Check Valves

Swing Check Valves được minh họa trên hình 1.48. Loại valve này cho phép mở toàn bộ, thông suốt dòng chảy và tự động đóng khi áp suất giảm. Van sẽ đóng hoàn toàn khi lưu lượng bằng 0 và ngăn dòng chảy ngược. Hiện tượng chảy rối và giảm áp trong valve rất thấp.
Lift Check Valves

Lift check valves thường được sử dụng trong các hệ thống đường ống có sử dụng Globe valves để điều khiển dòng chảy.
Lift check valve phù hợp cho việc lắp đặt trên các tuyến ống dẫn hơi nước, khí, gas, nước… có áp suất cao, vận tốc dòng chảy lớn. Chúng có thể được lắp theo phương thẳng đứng hoặc nằm ngang với phương dòng chảy hướng lên trên.

Butterfly Check Valves

Butterfly Check Valves có sự sắp xếp seating tương tự như sự sắp xếp seating của Butterfly Valves. Đặc tính dòng chảy qua loại Valve này cũng tương tự như đặc tính dòng chảy qua Butterfly Valve. Do đó, Butterfly Check Valve được dung khá phổ biến trong các hệ thống ống có sử dụng Butterfly Valve.
Butterfly check valves có thể được lắp đặt trong các hệ thống ống thẳng đứng hoặc nằm ngang với chiều dòng chảy đi lên hoặc đi xuống.
Plug Valves
Plug Valves là loại valve sử dụng chuyển động xoay của disk để đóng mở dòng chảy. Disk valve có hình dạng giống như Plug. Việc đóng mở dòng chảy bằng cách quay tay valve một góc 900. Nếu tay valve nằm dọc theo phương của pipe thì valve ở vị trí mở hoàn toàn, còn nếu xoay tay valve 900 từ vị trí mở thì valve sẽ ở trạng thái đóng hoàn toàn. Plug valves được sử dụng trong các hệ thống ống dẫn không khí, gas, hơi, khí thiên nhiên, dầu. Chúng có thể được ứng dụng trong các hệ thống ống có lưu chất dạng slurry.

Ưu điểm:

– Đóng, mở nhanh.
– Kích thước thường nhỏ hơn các loại Valve khác.

Nhược điểm:

• Yêu cầu lực lớn để quay tay valve, do lực ma sát cao.
• Đối với các tuyến ống có NPS ≥ 4” yêu cầu phải có thêm actuator.
• Ít được sử dụng trong mục đích tiết lưu dòng chảy.

 

Butterfly Valves
Butterfly Valves là loại valve sử dụng chuyển động xoay của disk để đóng, mở hoặc tiết lưu dòng chảy. Butterfly valves được vận hành dễ dàng và nhanh chóng bằng cách quay handle một góc 90 để đóng mở valve. Đối với Butterfly valves có kích thước lớn thường sử dụng handwheel thông qua hộp bánh răng để cung cấp chuyển động đóng mở disk.

Ưu điểm:

• Thiết kế nhỏ gọn, ít chiếm không gian hơn các loại valve khác.
• Khối lượng nhẹ.
• Đóng mở valve nhanh.
• Có thể được chế tạo với kích thước rất lớn.
• Tổn thất áp suất thấp
• Chi phí bảo trì thấp.

Nhược điểm:

• Ứng dụng trong điều tiết lưu lượng được giới hạn với sự chênh áp thấp.
• Sự chuyển vị của đĩa không được điều khiển và bị ảnh hưởng của hiện tượng chảy rối.

Needle Valves

 

Needle Valves thường được sử dụng để điều chỉnh tinh lưu lượng của dòng chảy. Nó thường được sử dụng như những bộ phận của các loại valve khác, các valve phức tạp hơn.
Ví dụ chúng được sử dụng trong một số loại Reducing Valve.
Needle valve cũng được sử dụng trong một số thành phần của hệ thống điều khiển quá trình đốt cháy tự động nơi yêu cầu lưu lượng được điều chỉnh chính xác.