Van trong đường ống: Phân loại các loại van

Trong hệ thống máy móc, dây chuyền sản xuất công nghiệp ở nước ta hiện nay, không thể thiếu van, thiết bị khí nén, thủy lực,…. Chúng ta có thể bắt gặp bất kỳ một loại van công nghiệp nào trên đường ống, chắc không ít khách hàng vẫn còn thắc mắc về thiết bị này. Loại van nào thông dụng, chức năng, cấu tạo, ưu và nhược điểm cụ thể từng van. Bài viết này sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn về van cũng như van được phân loại như thế nào.

Van là gì?

Van là một bộ phận cơ học được sử dụng trong hệ thống đường ống để khởi động, ngừng, trộn, điều khiển hoặc điều chỉnh lưu lượng hoặc áp suất của chất lỏng bằng cách thay đổi lối đi thông qua đường ống. Van là một bộ phận chủ yếu của bất kỳ hệ thống đường ống nào chuyên chở chất lỏng, hơi, bùn, khí và hỗn hợp của chất lỏng và pha khí của các môi trường lưu lượng khác nhau. Van là thành phần đường ống bền vững đắt tiền nhất trong nhà máy. Chúng có thể chiếm tới 20% đến 30% tổng chi phí hạng mục đường ống cho một quy trình nhà máy. Kích thước của van được quyết định bởi kích thước của các đầu của nó được kết nối với hệ thống đường ống.

Các loại van phổ biến có thể vận hành tự động hoặc bằng tay hoặc có bộ truyền động. Bộ truyền động của van có thể chạy bằng điện, khí nén hoặc thủy lực hoặc kết hợp để vận hành van. Van được làm bằng kim loại và phi kim loại phụ thuộc vào ứng dụng.

Hình 1: Van trong hệ thống đường ống của Nhà máy vận hành

Phân loại các loại van

Các loại van phổ biến được sử dụng trong hệ thống đường ống được phân loại dựa trên các giá trị khác nhau như:

• Các loại van dựa trên chức năng hoạt động
• Các loại van dựa trên kiểu kết nối cuối van
• Các loại van dựa trên vật liệu cấu tạo van
• Các loại van dựa trên vận hành bộ truyền động
•  Các loại van dựa trên sự chuyển động cơ học của bộ phận đóng
• Các loại van dựa trên định mức áp suất- nhiệt độ
• Các loại van theo kích thước cửa van

Các loại van dựa trên chức năng hoạt động

Phân loại các loại van dựa trên chức năng hoạt động được thể hiện trong hình 2.

Hình 2: Các loại van dựa trên chức năng hoạt động

Chức năng chính của van là:

• Để khởi động hoặc ngừng một lưu lượng dòng chảy
• Để tăng hoặc giảm một lưu lượng dòng chảy
• Để điều khiển lưu lượng dòng chảy
• Để ngăn chặn dòng chảy ngược
• Để giảm bớt một hệ thống đường ống ở một áp suất nhất định để đảm bảo an toàn hệ thống
• Để điều chỉnh tiết lưu

Các loại van dựa trên kiểu kết nối cuối van

Dựa trên kết nối cuối với đường ống hoặc đầu phun thiết bị, van có thể được phân loại như dưới đây:

• Kết nối cuối mặt bích( thông thường van 2 inch và lớn hơn)
• Kết nối cuối hàn nối đầu( hàn ráp nối)( Class 900 và cao hơn)
• Kết nối cuối ren dạng vít( kích thước 1.5 inch và nhỏ hơn)
• Kết nối cuối hàn lồng( kích thước 2 inch và nhỏ hơn)
• Loại Wafer- kiểu kết nối các thiết bị đường ống nói chung theo dạng kẹp, tức là đặt thiết bị vào giữa 2 đầu đường ống có trang bị mặt bích rồi siết chặt lại

Các loại van dựa trên vật liệu cấu tạo

Dựa trên vật liệu cấu tạo, các loại van có sẵn là:

• Thép cacbon
• Thép hợp kim
• Gang( xám) đúc
• Đồng thiếc
• Thép không gỉ
•  Gang dẻo
• Gang dẻo mạ Niken
• Nhôm
• Đồng
•  Đồng thau
• Đồng đỏ pha Silic
• Đồng hợp kim nhôm
• Van bọc lót
• Hợp kim Monel
• Hợp kim Stalit
• Hợp kim Hastelloy
• Đồng thau đỏ
• Thủy tinh
• Thép tinh luyện
• Phi kim loại như PP, PVC

Các loại van dựa trên vận hành cơ cấu truyền động

Dựa trên kiểu vận hành, van công nghiệp được phân loại như hình 3:

Hình 3: Các loại van dựa trên kiểu vận hành

Kiểu vận hành là một thiết bị hỗ trợ mở hoặc đóng van. Các kiểu vận hành khác nhau có sẵn trong van công nghiệp là:

• Tay gạt: Nó được sử dụng để truyền động cần van của một van bướm nhỏ, van bi và van cắm. Vận hành xiết, vặn được sử dụng cho van cắm nhỏ
• Tay quay điều khiển: Đối với phần lớn các van nhỏ hơn phổ biến, Tay quay( hình 5) là phương tiện phổ biến nhất để quay cần van. Các tay quay thông thường có thể được thay thế bằng cách sử dụng búa đập hoặc tay quay tác động khi cần vận hành dễ dàng hơn
• Xích: Nó được sử dụng ở những nơi không thể với tới tay quay được. Cần van được gắn với bánh xích hoặc xiết( đối với van vận hành bằng cần gạt) và vòng của xích được đưa vào trong 1 mét so với sàn làm việc
• Van vận hành bánh răng: bộ điều khiển bánh răng được sử dụng để giảm momen vận hành. Nó bao gồm một bộ truyền động bánh răng vận hành bằng tay truyền động cần van trong trường hợp kiểu vận hành bằng tay. Một quy tắc thí nghiệm để xem xét kiểu vận hành bánh răng là:▪ Van 350 mm NB và lớn hơn lên đến 300#,▪ Van 200 mm NB và lớn hơn lên đến 600#,▪ Van 150 mm NB và lớn hơn lên đến 1500#3 và▪ Van 100 mm NB và lớn hơn cho định mức cao hơn
• Khí nén và Thủy lực: Những tình huống có khả năng xảy ra hơi dễ cháy thì sử dụng bộ điều khiển bằng khí nén hoặc thủy lực. Chúng có các dạng sau:▪  Xylanh với piston tác động kép được truyền động bằng không khí, dầu hoặc chất lỏng khác, thường tác động trực tiếp lên cần van▪  Động cơ khí nén, tác động lên cần van thông qua bánh răng. Các loại động cơ này thường là loại piston và xylanh hướng tâm▪  Một cánh quạt tác động kép với chuyển động quay hạn chế trong vỏ hình quạt, tác động trực tiếp lên cần van
• Động cơ điện giảm tốc- Động cơ bánh răng: đối với các van lớn ổ các vị trí xa, động cơ điện giảm tốc được sử dụng để di chuyển lên cần van
• Solenoid( cuộn dây, nam châm điện): Chúng có thể được sử dụng cho van một chiều tác dụng nhanh và van bật/ tắt trong các ứng dụng thiết bị dụng cụ đo hạng nhẹ

Các loại van dựa trên chuyển động cơ học của bộ phận đóng

Các bộ phận đóng của van thể hiện các loại chuyển động cơ học khác nhau trong suốt quá trình vận hành. Theo đó, các van được phân nhóm như sau:

Van chuyển động dọc trục

Các van trong đó bộ phận đóng chuyển động theo đường thẳng để cho phép, kiểm soát, điều chỉnh, dừng hoặc tiết lưu dòng chảy được gọi là van chuyển động dọc trục. Các van cổng, van cầu, van màng, van Pinch( van kẹp) và van một chiều hơi là các van chuyển động dọc trục. Van dọc trục có hai loại: cần van nhô dài (quay nhiều vòng) và hướng trục. Trong cả hai loại van, vật cản dòng chảy di chuyển dọc trục nhưng có sự khác biệt lớn về cấu tạo và hoạt động.

Trong trường hợp cần van quay nhiều vòng, vật cản được di chuyển bằng cách quay của một thanh ren có gờ(cần van) gắn với vật cản. Các ví dụ điển hình của van quay nhiều vòng là van cầu, van cổng, van kẹp, van kim và van màng thường được sử dụng cho các ứng dụng điều khiển lưu lượng dòng chảy.

Mặt khác, van trục sử dụng lực điện từ hoặc khí nén để di chuyển vật cản dòng chảy dọc theo trục. Van đồng trục, van góc( van chữ Y), v.v. là những ví dụ về loại van này thường hoạt động nhanh và chỉ được sử dụng cho các ứng dụng quy trình bật / tắt.

Van chuyển động quay

Trong van bướm, van bi, van cắm, van lệch tâm và van một chiều lá lật, bộ phận đóng van di chuyển dọc theo đường góc hoặc đường tròn. Những loại van này được gọi là van chuyển động quay vì những van này dựa vào chuyển động quay của vật cản dòng chảy. Vòng quay thường được giới hạn ở một phần tư vòng quay hoặc 90 độ.

Van quay ¼

Mặt khác, một số van chuyển động quay yêu cầu khoảng một phần tư lần quay, tức là từ 0⁰ đến 90⁰ chuyển động của cần van để chuyển động từ vị trí mở hoàn toàn sang vị trí đóng hoàn toàn hoặc ngược lại. Các van như vậy được gọi là van quay một phần tư.

Hình 4 dưới đây cho thấy các loại van phổ biến có nhiều loại chuyển động cơ học.

Hình 4: Các loại van dựa trên chuyển động cơ học

Các loại van dựa trên định mức áp suất- nhiệt độ

Dựa trên định mức áp suất- nhiệt độ, dưới đây là các loại van có sẵn trong thị trường:

• Class 150( Áp suất cho phép = 16 bar)
• Class 300( Áp suất cho phép = 40 bar)
• Class 400
• Class 600( Áp suất cho phép = 100 bar)
• Class 900( Áp suất cho phép = 160 bar)
• Class 1500( Áp suất cho phép = 250 bar) và
• Class 2500( Áp suất cho phép = 400 bar)

Tuy nhiên, van loại Class 400 được sử dụng ngẫu nhiên trong đường ống công nghiệp. Vì vậy ít phổ biến.

Các loại van theo kích thước cửa van

Cửa van là độ mở van bên trong tối đa cho dòng chảy. Theo kích thước cửa van, van có hai loại:

• Van Full Port: diện tích lỗ thân bằng với diện tích của ống
• Van Reduced Port: Chúng có ít diện tích cửa van hơn tạo ra hiệu ứng venturi để phục hồi phần trăm lớn tổn thất vận tốc đầu qua van và tạo ra kết quả là tổng áp suất giảm tương đối thấp

Các bộ phận van chính/ Bộ phận van

Có hai loại bộ phận trong một van:

• Các bộ phận duy trì áp suất( thân van, nắp Bonnet, nắp bu lông, đĩa, các bộ phận bên trong van, … và
• Các bộ phận duy trì không áp suất( chân van, cần van, Packing, ống lót xu pap, van đầu mút, điều khiển bằng tay, bộ truyền động, bulong bộ ép kín,…

Thân van( Valve Body)

Thân van là nơi chứa các bộ phận bên trong của van và là đường dẫn chất lỏng đi qua. Thân van được chế tạo bằng phương pháp đúc, rèn, chế tạo hoặc kết hợp hai hoặc nhiều phương pháp. Nhiều loại kim loại hoặc phi kim có thể được sử dụng để chế tạo thân van dựa trên kích thước và định mức áp suất-nhiệt độ và yêu cầu dịch vụ. Các đầu của thân van (Hình 5) được thiết kế để kết nối với đường ống hoặc vòi phun của thiết bị. Một số thân van được lót bằng vật liệu chống ăn mòn.

Van Bonnet hoặc Cover

Thân van được gia cố vào nắp bonnet hoặc nắp cover, một vỏ duy trì áp suất khác. Nó thường cung cấp một lối đi mở cho thân van đi qua. Nắp bonnet (Hình 5) chứa một hộp nắp bít. Các van bên trong được tiếp cận thông qua nắp bonnet hoặc nắp cover. Nó hỗ trợ cho các bộ phận bên trong van như yoke, hand-wheel, v.v … Nắp bonnet được phân loại dựa trên loại phụ kiện như Bulong, Bellow, Sealed, Screwed-on, Welded, Union, Pressure Sealed, v.v.

Hình 5. Các bộ phận chính của van

Nắp Bu lông( Cover Bolting)

Bu lông, đai ốc và long đền được gọi chung là Bu lông. Vật liệu bu lông được lựa chọn dựa trên ứng dụng phù hợp với các mã và tiêu chuẩn hiện hành.

Đĩa van( Valve Disc)

Đĩa van là một trong những thành phần chính của van cho phép, điều chỉnh tiết lưu hoặc dừng dòng chảy tùy thuộc vào vị trí của nó. Vì vậy, đĩa ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng dòng chảy. Trong các loại van khác nhau, nó được gọi với các tên khác nhau. Ví dụ, đĩa được biết đến như một phích cắm trong van cắm, bi trong van bi, cổng trong van cổng. Đĩa được làm từ đúc, rèn hoặc chế tạo. Khi van ở vị trí đóng, đĩa được đặt dựa vào chân van đứng yên. Sử dụng chuyển động của cần van, đĩa (Hình 5) có thể được điều khiển để mở hoặc đóng van.

Valve Trim

Van Trim là các bộ phận bên trong có thể tháo rời và thay thế được của van. Các bộ phận này tiếp xúc với môi trường dòng chảy và được gọi chung là van trim. Ví dụ về các bộ phận như vậy là (các) chân van, đệm, đĩa, miếng đệm, thanh dẫn, ống lót và lò xo bên trong.

Lưu ý rằng, thân van, nắp bonnet, packing, v.v. ngay cả khi tiếp xúc với môi trường lưu lượng không được coi là van trim.

Chân van( Valve Seat)

Phần không chuyển động mà thân chịu được được gọi là chân van. Có thể có một hoặc nhiều chân van trong một van. Van cầu hoặc van một chiều lá lật có một chân van trong khi van cổng có hai chân van; mỗi cái ở phía dòng vào và dòng ra. Đĩa van cùng với chân van tạo thành một lớp bịt kín ngăn dòng chảy.

Cần van( Valve Stem)

Cần van cung cấp chuyển động cần thiết đến đĩa để mở hoặc đóng van. Một bên của cần van (Hình 5) được nối với tay quay van, bộ truyền động hoặc cần gạt; còn đầu kia với đĩa van. Trong van cổng hoặc van cầu, cần chuyển động thẳng của đĩa để mở hoặc đóng van, trong khi ở van cắm, van bi và van bướm, đĩa van được quay để mở hoặc đóng van. Tuy nhiên, van một chiều (ngoại lệ: van kiểm tra ngừng) không có cần van. Có bốn loại cần van:

• Cần gạt nhô dài: Tay quay có thể tăng lên cùng với cần van hoặc cần van có thể tăng lên thông qua tay quay đứng yên
• Cần gạt không nhô dài : tay quay và cần van ở cùng một vị trí cho dù van đang mở hay đóng. Trong trường hợp này, ren vít nằm bên trong Nắp bonnet và tiếp xúc với chất lỏng
• Cần van trượt: Trong sự dao động này, cần van trượt vào và ra khỏi van để mở hoặc đóng van
• Cần van quay: Trong van bi, van cắm và van bướm, cần van loại quay thường được sử dụng. Để mở hoặc đóng một van như vậy, chuyển động một phần tư của thân là đủ

Valve Stem Packing

Tùy thuộc vào ứng dụng; Stem packing thực hiện một hoặc cả hai chức năng sau:

• Ngăn chặn sự rò rỉ của lưu chất ra môi trường
• Ngăn không khí bên ngoài vào van trong các ứng dụng chân không

Stem packing được chứa trong hộp nắp bít. Các vòng Packing được bịt kín và nén bằng cách siết chặt đai ốc hoặc bu lông đệm. Nén phải đủ để đạt được một lớp bịt kín tốt.

Lớp bịt giữa cần van và nắp Bonnet

Sự bịt kín phù hợp giữa bonnet và cần van đạt được bằng:

• Sử dụng đệm lót giữa nắp bonnet và thân van được bắt vít( bu lông)
• Sử dụng ống thổi kim loại để xử lý chân không hoặc chất lỏng ăn mòn, dễ cháy cao
• Sử dụng đệm lót trong van có mặt bích để bịt kín lại các dòng đầu ra mặt bích
• Sử dụng chân van đàn hồi đóng vai trò như miếng đệm lót cho van bướm

Van Yoke và Yoke Nut

Sử dụng van Yoke thân van hoặc nắp bonnet được nối với cơ cấu truyền động cơ học. Một Yoke phải được thiết kế đủ mạnh vì nó sẽ chịu các lực, mômen và mômen quay do cơ cấu truyền động phát triển.

Đai ốc Yoke là một đai ốc có ren bên trong và được đặt ở trên cùng của Yoke mà cần van đi qua.

Như vậy bạn đã đọc đã tìm thông tin về các loại van trong hệ thống đường ống, hãy lựa chọn sản phẩm phù hợp với hệ thống đường ống của doanh nghiệp mình để mang đến hiệu quả tốt nhất.