Van bướm: Các loại, vật liệu và lợi ích về hiệu suất

Van bướm là một loại cơ cấu điều khiển quay một phần tư vòng được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng chất lỏng trong hệ thống đường ống. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên một đĩa quay nằm ngay trong đường dẫn dòng chảy. Đĩa này được điều khiển bởi một bộ truyền động bên ngoài, được nối thông qua một trục. Khi đĩa tự căn chỉnh song song với dòng chảy, nó sẽ chặn hoàn toàn dòng chảy của chất lỏng. Ngược lại, khi nó được đặt vuông góc, chất lỏng có thể chảy tự do. Cần xoay đĩa 90 độ để mở hoặc đóng van.

 

Tương tự như van bi và van nút, van bướm là loại van xoay một phần tư vòng. Các thiết bị này có cấu tạo và nguyên lý hoạt động đơn giản, được thiết kế nhỏ gọn để lắp vừa giữa hai mặt bích ống. Chúng có thể được vận hành bằng tay hoặc tự động bằng hệ thống điều khiển tích hợp vào hệ thống điều khiển quá trình của đường ống. Mặc dù lý tưởng cho các ứng dụng đóng/mở đơn giản, chức năng điều khiển lưu lượng của chúng có phần hạn chế.

Van bướm có nhiều mẫu mã và cấu hình khác nhau, được chế tạo để chịu được các phạm vi nhiệt độ, áp suất và lưu lượng khác nhau. Mỗi loại van được thiết kế chính xác để đáp ứng nhu cầu riêng biệt của các hệ thống đường ống quản lý cả dòng chảy chất lỏng và khí.

Các bộ phận của van bướm là gì?

Các bộ phận chính của van bướm bao gồm:

 

• Thân van: Được làm từ vật liệu bền chắc và cứng cáp, thân van bao bọc và bảo vệ đĩa van cùng các bộ phận bên trong khác của van bướm. Nó kết nối van với hệ thống đường ống và với cơ cấu vận hành bên ngoài điều khiển đĩa van. Thân van bướm được thiết kế để có độ bền và khả năng chịu lực cao, đảm bảo tính toàn vẹn của toàn bộ cụm van công nghiệp trong các môi trường khắc nghiệt như nhà máy hóa chất, nhà máy xử lý nước, các cơ sở dầu khí và hệ thống HVAC.
• Đĩa van: Đĩa van cho phép, điều chỉnh và ngăn chặn dòng chảy của chất lỏng (bao gồm chất lỏng, khí và bùn) trong đường ống. Dòng chảy được kiểm soát bởi chuyển động quay của đĩa, hoạt động như cơ chế đóng kín bên trong van. Tốc độ dòng chảy đầu ra phụ thuộc vào mức độ mở của đĩa, khiến đĩa trở thành một yếu tố điều tiết quan trọng trong các ứng dụng kiểm soát dòng chảy.

  Khi đĩa van vuông góc với tiết diện dòng chảy, chất lỏng sẽ bị chặn hoàn toàn không thể đi qua van. Ngược lại, xoay đĩa van cho phép chất lỏng chảy qua khoảng không giữa đế van và đĩa. Xoay đĩa 90° từ vị trí đóng cho phép mở hoặc đóng hoàn toàn van, trong khi đặt đĩa ở các góc trung gian giúp điều tiết và kiểm soát lưu lượng hiệu quả. Nhờ thiết kế hiệu quả, đĩa van bướm thường được so sánh với bi trong van bi hoặc nút trong van nút, và được sử dụng phổ biến trong các quy trình cách ly và điều khiển trong nhiều ngành công nghiệp.

• Trục van: Trục van là một trục nối đĩa van với cơ cấu vận hành bên ngoài (như cần gạt, hộp số hoặc bộ truyền động). Nó được làm kín bằng vòng đệm O-ring và bạc lót để ngăn rò rỉ chất lỏng và đảm bảo độ tin cậy của van. Trục van có thể được cấu tạo dưới dạng trục liền khối hoặc trục hai mảnh (trục tách rời). Vị trí đặt trục van và kết nối của nó với đĩa van thay đổi tùy thuộc vào loại van bướm, chẳng hạn như van đồng tâm, van lệch kép (hiệu suất cao) hoặc van lệch ba (van có gioăng momen xoắn). Độ bền của trục van rất cần thiết để duy trì tuổi thọ hoạt động, đặc biệt là trong các ứng dụng van công nghiệp có chu kỳ hoạt động cao.
• Vòng đệm van: Vòng đệm van của van bướm đồng tâm tiêu chuẩn là một vòng tạo ra lớp bịt kín giữa mép đĩa van và thân van khi ở vị trí đóng. Tác dụng làm kín này ngăn chặn sự rò rỉ chất lỏng qua van bướm, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu đóng kín hoàn toàn (như trong hệ thống nước uống và các ứng dụng vệ sinh). Vòng đệm phải được làm bằng vật liệu có hệ số ma sát thấp do chuyển động trượt của đĩa van trong quá trình hoạt động.

  Van bướm có thể được phân loại thành van mềm hoặc van kim loại. Van mềm – được làm từ vật liệu đàn hồi hoặc nhựa nhiệt dẻo như EPDM, PTFE hoặc NBR – thường được sử dụng cho các ứng dụng ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn, đảm bảo đóng kín hoàn toàn. Van kim loại, thường được làm từ thép không gỉ hoặc các hợp kim khác, được thiết kế cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc môi trường mài mòn, mang lại tuổi thọ cao hơn mặc dù đôi khi phải đánh đổi bằng khả năng rò rỉ tối thiểu. Việc lựa chọn vật liệu van ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tương thích về nhiệt độ, áp suất và hóa chất của van bướm.

• Cơ chế hoạt động: Cơ chế hoạt động bên ngoài của van bướm điều khiển dòng chảy chất lỏng qua van, cho phép điều khiển đóng/mở hoặc điều tiết chính xác. Van có thể được vận hành bằng cách xoay thủ công (qua cần gạt hoặc tay quay) hoặc bằng cơ cấu tự động để tự động hóa quy trình và điều khiển van từ xa.

  Vận hành bằng tay bao gồm việc tác dụng mô-men xoắn lên cần gạt hoặc tay quay nối với trục van, điều chỉnh van ở vị trí đóng hoàn toàn, mở hoàn toàn hoặc mở một phần để điều tiết môi chất. Các van bướm lớn hơn hoặc những van cần vận hành thường xuyên được trang bị bộ truyền động bánh răng hoặc cơ cấu bánh răng xích để tăng mô-men xoắn và giúp vận hành van dễ dàng hơn. Đối với các hệ thống hoạt động liên tục hoặc ở vị trí xa, van bướm sử dụng bộ truyền động – có thể là điện (điện cơ), khí nén (sử dụng khí nén để di chuyển piston hoặc màng ngăn) hoặc thủy lực (vận hành bằng áp suất chất lỏng). Hệ thống truyền động tiên tiến cũng hỗ trợ điều khiển quy trình mạng trong tự động hóa công nghiệp và hệ thống quản lý tòa nhà, tăng hiệu quả và giảm yêu cầu can thiệp thủ công.

• Thiết kế lệch tâm ba chiều: Thiết kế lệch tâm ba chiều kết hợp ba độ lệch riêng biệt bên trong van, mỗi độ lệch được đặt ở vị trí chiến lược để tạo ra một cấu hình làm kín hình nón lệch tâm và một hình nón vuông góc. Kỹ thuật này cho phép đóng kín hoàn toàn và giảm đáng kể sự mài mòn trong quá trình vận hành, làm cho van bướm lệch tâm ba chiều trở nên lý tưởng cho các ứng dụng dịch vụ quan trọng—bao gồm hơi nước, khí áp suất cao hoặc hóa chất ăn mòn—nơi mà sự không rò rỉ và tuổi thọ cao là rất quan trọng. Thiết kế van bướm lệch tâm ba chiều là lựa chọn ưu tiên cho việc cách ly hai chiều hiệu suất cao trong các hệ thống quy trình phức tạp.
  

  

• Ống lót hoặc bạc đạn: Chất lượng và loại ống lót hoặc bạc đạn ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và độ tin cậy hoạt động của van bướm. Ống lót cấp công nghiệp được thiết kế để chống ăn mòn, tấn công hóa học và mài mòn, được sử dụng để đảm bảo trục quay trơn tru, điều khiển chính xác và giảm thiểu ma sát trong các chu kỳ vận hành. Trong các môi trường khắc nghiệt như chế biến hóa dầu, xử lý nước và nước thải, dịch vụ clo, sản xuất bột giấy và giấy, và mạ điện, các loại bạc đạn tiên tiến thường tự bôi trơn để cải thiện độ bền và giảm yêu cầu bảo trì. Việc lựa chọn vật liệu—ví dụ: PTFE, đồng thau hoặc polyme tổng hợp—càng làm tăng hiệu suất và độ tin cậy của van.

Các tính năng chính bổ sung

• Các loại kết nối đầu cuối: Van bướm có nhiều loại kết nối đầu cuối khác nhau—bao gồm kiểu wafer, kiểu tai, kiểu mặt bích và kiểu hàn đối đầu—quyết định cách lắp đặt van trong đường ống và ảnh hưởng đến khả năng tương thích với các thiết bị liền kề. Việc lựa chọn kết nối đầu cuối rất quan trọng để đáp ứng các tiêu chuẩn ngành và đảm bảo lắp đặt không bị rò rỉ.
• Thông số áp suất và nhiệt độ: Mỗi van bướm được đánh giá theo phạm vi áp suất (tiêu chuẩn ANSI, PN hoặc JIS) và nhiệt độ cụ thể. Việc lựa chọn thông số phù hợp đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy của van trong điều kiện vận hành. Đối với các ứng dụng hiệu suất cao hoặc quy trình quan trọng, luôn luôn kiểm tra thông số của van với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
• Tiêu chuẩn và chứng nhận ngành: Các nhà sản xuất van bướm hàng đầu tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như API 609, ISO 5752, MSS SP-67 và NSF/ANSI 61, đảm bảo chất lượng, an toàn và phù hợp để sử dụng trong nước uống, chế biến thực phẩm và các ngành công nghiệp được quản lý khác.

 

Khi lựa chọn, chỉ định hoặc thay thế van bướm, cần xem xét không chỉ các bộ phận bên trong mà còn cả vật liệu cấu tạo, yêu cầu về hiệu suất, loại kết nối đầu cuối và sự tuân thủ các tiêu chuẩn liên quan. Những yếu tố này sẽ giúp đảm bảo hiệu suất tối ưu, tuổi thọ và sự phù hợp cho ứng dụng xử lý chất lỏng công nghiệp hoặc thương mại của bạn.

Các loại van bướm khác nhau là gì?

Van bướm là thiết bị điều khiển lưu lượng đa năng được thiết kế để cung cấp khả năng đóng ngắt và điều tiết hiệu quả và đáng tin cậy trong các hệ thống đường ống công nghiệp. Các van xoay ¼ vòng này được lựa chọn nhờ thiết kế nhỏ gọn, tổn thất áp suất thấp và hoạt động nhanh chóng. Van bướm có hai thiết kế chính: tâm đối xứng (đồng tâm) và lệch tâm. Van bướm tâm đối xứng có trục nằm ở vị trí trung tâm xuyên qua đĩa van, trong khi van bướm lệch tâm có một hoặc nhiều vị trí lệch trục, tách biệt khỏi đường tâm của đĩa để mang lại hiệu suất chuyên biệt. Van lệch tâm được chia nhỏ hơn nữa theo số lượng vị trí lệch – cấu hình lệch đơn, lệch đôi hoặc lệch ba – mang lại khả năng làm kín tốt hơn, giảm ma sát và độ bền cao hơn, khiến van bướm rất được ưa chuộng trong các ngành điều khiển quy trình, xử lý nước, dầu khí, hóa chất, HVAC và sản xuất điện.

Van bướm không lệch tâm (Van bướm có gioăng đàn hồi)

Van bướm không lệch tâm, còn được gọi là van bướm đồng tâm, có trục van chạy xuyên qua tâm của đĩa van, được định tâm chính xác giữa gioăng đàn hồi và thân van. Khi đóng, tất cả các bộ phận đều thẳng hàng đồng tâm. Đĩa van có thể xoay 360°, và ở vị trí mở, dòng chảy chất lỏng được phân chia hiệu quả sang hai bên. Một ưu điểm quan trọng là môi chất chảy không tiếp xúc với thân van bằng kim loại, vì vật liệu gioăng, thường là cao su hoặc chất đàn hồi, tạo ra một lớp chắn bảo vệ.

Các van này sử dụng gioăng mềm đàn hồi, dựa vào sự biến dạng của gioăng để đóng kín và chống rò rỉ. Tuy nhiên, chuyển động trượt của đĩa van so với gioăng tạo ra ma sát, có thể làm giảm tuổi thọ khi sử dụng thường xuyên. Các vật liệu phổ biến cho gioăng bao gồm EPDM, NBR và PTFE, làm cho van bướm không lệch tâm rất phù hợp cho các ứng dụng áp suất thấp đến trung bình (lên đến 250 psi) và phạm vi nhiệt độ vừa phải (lên đến 400°F). Điều này làm cho chúng lý tưởng cho nước uống, không khí, khí không ăn mòn và các dịch vụ hóa chất cơ bản như các van cách ly hoặc điều chỉnh tiết kiệm chi phí.

 

Van bướm lệch tâm kép (Van bướm hiệu suất cao)

Van bướm lệch tâm kép, thường được gọi là van bướm hiệu suất cao, được thiết kế với hai độ lệch trục riêng biệt so với tâm đường đế và tâm thân van. Độ lệch thứ nhất đặt trục phía sau trục đế, trong khi độ lệch thứ hai di chuyển trục ra khỏi trục thẳng đứng của ống. Cấu hình này “nâng” đế lên khỏi đĩa trong quá trình đóng mở, giảm đáng kể ma sát và mài mòn—đặc biệt là trong 10 độ đầu và 10 độ cuối của chuyển động.

Van bướm lệch tâm kép thường có gioăng mềm với lớp lót kim loại để tăng hiệu suất ở áp suất và nhiệt độ cao hơn so với các mẫu không lệch tâm. Cấu trúc chắc chắn của chúng làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng chất lỏng và khí đòi hỏi khắt khe, bao gồm các nhà máy xử lý nước, dây chuyền hóa chất, hệ thống HVAC, phòng cháy chữa cháy và các tiện ích công nghiệp. Chúng được biết đến với khả năng làm kín tốt hơn, tuổi thọ chu kỳ kéo dài và hiệu suất đáng tin cậy trong các hệ thống mà van gioăng đàn hồi tiêu chuẩn có thể không đáp ứng được.

 

Van bướm lệch tâm ba cấp

Van bướm lệch tâm ba chiều bổ sung thêm một độ lệch góc thứ ba vào trục hình nón làm kín của thân van, ngoài hai độ lệch ban đầu, tạo ra hình dạng đế hình nón vuông góc. Với thiết kế này, đế và đĩa chỉ tiếp xúc với nhau trong giây lát ở vị trí đóng, hầu như loại bỏ ma sát trong quá trình hoạt động. Điều này cho phép đóng ngắt chính xác và độ bền vượt trội trong điều kiện hoạt động khắc nghiệt.

Van bướm ba lệch tâm được chế tạo với các vòng đệm kim loại chắc chắn—thường bằng thép không gỉ hoặc hợp kim—rất hiệu quả trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng đóng kín tuyệt đối ở áp suất và nhiệt độ cao. Cấu hình này lý tưởng để điều khiển hơi nước siêu nóng, chất lỏng nhiệt độ cao, hóa chất ăn mòn và các loại khí khó xử lý thường gặp trong sản xuất điện, chế biến dầu khí, hoạt động hóa dầu, sản xuất bột giấy và giấy, và đường ống dẫn dầu ngoài khơi. Van ba lệch tâm có vòng đệm kim loại cũng an toàn chống cháy và phù hợp cho việc điều khiển quy trình quan trọng, nơi yêu cầu không rò rỉ.

 

Ngoài khả năng làm kín vượt trội và tuổi thọ cao, van bướm lệch tâm ba cấp còn thể hiện khả năng chống chịu xuất sắc với các cú sốc nhiệt và cơ học, biến động áp suất cực đoan và môi trường ăn mòn. Cấu trúc độc đáo của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên trong các ứng dụng dịch vụ khắc nghiệt và quan trọng về an toàn, đòi hỏi sự cách ly đáng tin cậy.

Van bướm cũng có thể được phân loại theo kiểu kết nối và phương pháp lắp đặt trong hệ thống đường ống:

Van bướm dạng wafer

Van bướm dạng mỏng là loại van có kích thước nhỏ gọn, được lắp đặt giữa hai mặt bích ống. Các bu lông dài xuyên suốt thân van, thân van có thể có hoặc không có lỗ mặt bích bên ngoài. Để ngăn dòng chảy ngược và rò rỉ, các vòng đệm O-ring hoặc gioăng mặt phẳng được nén chặt ở cả hai mặt của thân van, tạo ra một lớp bịt kín chắc chắn. Van bướm kiểu mỏng là một lựa chọn phổ biến và tiết kiệm chi phí cho các hệ thống yêu cầu trọng lượng nhẹ, dễ lắp đặt và chi phí đầu tư thấp hơn.

Van bướm dạng mỏng (wafer butterfly valve) tuy cung cấp khả năng đóng ngắt tuyệt vời và nhỏ gọn cho chất lỏng và khí, nhưng không được khuyến khích sử dụng cho các đường ống cụt (cuối đường ống) vì chúng không chịu được áp suất không cân bằng khi một phía bị tháo rời. Việc bảo trì đường ống hoặc thay thế linh kiện thường đòi hỏi phải dừng toàn bộ hệ thống. Loại van này thường phù hợp với các hệ thống có áp suất và nhiệt độ trung bình và không lý tưởng cho các hệ thống nhiệt độ cao, hơi nước hoặc hóa chất khắc nghiệt có thể gây giãn nở nhiệt hoặc hư hỏng gioăng van.

 

Van bướm có tai

Van bướm kiểu tai lắp đặt giữa hai mặt bích ống bằng các tai gắn ren nhô ra từ thân van. Các bu lông chuyên dụng kết nối trực tiếp từng bên, và không giống như van bướm kiểu mỏng, van kiểu tai cho phép ngắt kết nối một đoạn đường ống mà không ảnh hưởng đến phía bên kia. Khả năng “bảo trì một đầu” này làm cho chúng trở nên linh hoạt cho việc bảo trì trực tuyến và các yêu cầu cách ly điểm.

Các van kiểu tai kẹp phải chịu được tải trọng bổ sung, vì thân van đỡ đoạn ống khi được sử dụng ở cuối đường ống. Điều này làm tăng các cân nhắc kỹ thuật về độ kín của gioăng và định mức áp suất cho phép. Chúng thường được sử dụng trong hệ thống phân phối nước, cách ly quy trình và đường ống nhà máy công nghiệp, nơi yêu cầu tính linh hoạt của hệ thống và khả năng sửa chữa nhanh chóng.

 

Van bướm mặt bích kép

Van bướm hai mặt bích có các kết nối mặt bích ở cả hai phía của thân van, khớp chính xác với mặt bích đường ống bằng các bu lông và đai ốc chuyên dụng để lắp đặt chắc chắn, chống rung. Cấu trúc lắp đặt mạnh mẽ này mang lại độ bền, sự thẳng hàng và khả năng ngăn ngừa rò rỉ tối ưu—đặc biệt đối với các đường ống có đường kính lớn và các hệ thống quan trọng chịu tải trọng thường xuyên, đột biến hoặc áp suất cao. Hệ thống cấp nước đô thị, xử lý nước thải và các đường ống công nghiệp chính thường sử dụng van hai mặt bích do tính ổn định và độ an toàn cho người vận hành.

 

Van bướm hàn đối đầu

Van bướm hàn đối đầu được hàn trực tiếp vào đường ống, tạo ra mối nối kín áp suất vĩnh viễn, lý tưởng cho các môi trường hoạt động khắc nghiệt, áp suất cao hoặc nhiệt độ cao. Việc tích hợp liền mạch giúp giảm thiểu các đường rò rỉ tiềm tàng và chịu được ứng suất của đường ống, khiến chúng trở thành giải pháp được ưu tiên trong các nhà máy điện, mạng lưới truyền tải dầu khí, sản xuất hóa chất và các ứng dụng có quy định nghiêm ngặt về an toàn rò rỉ hoặc cháy nổ. Van bướm hàn đối đầu mang lại độ bền cơ học cao hơn và giảm chi phí bảo trì.

 

Van bướm kiểu lắp đặt từ trên xuống

Van bướm kiểu vào từ trên được thiết kế để đơn giản hóa việc bảo trì và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động. Cấu trúc độc đáo của chúng cho phép tháo rời nắp van, giúp tiếp cận trực tiếp trục, đĩa và đế van từ phía trên. Thiết kế này loại bỏ nhu cầu tháo rời toàn bộ đường ống khi thay thế các bộ phận bên trong, cho phép sửa chữa van, thay thế phụ tùng hoặc kiểm tra trực tuyến một cách tiết kiệm chi phí. Thiết kế kiểu vào từ trên đặc biệt có lợi trong các quy trình quan trọng hoặc môi trường dịch vụ nguy hiểm, nơi việc hoạt động liên tục là tối quan trọng.

 

Van bướm cũng được phân loại là van “không tiếp xúc với chất lỏng” hoặc “tiếp xúc với chất lỏng” tùy theo cấu tạo và mức độ tiếp xúc của các bề mặt bên trong với môi chất vận hành:

• Van bướm không tiếp xúc với chất lỏng: Van bướm không tiếp xúc với chất lỏng có thân van và trục van được cách ly với chất lỏng trong quá trình bằng một lớp lót hoặc lớp phủ bền chắc, thường được làm từ nhựa chống ăn mòn (như PTFE hoặc Teflon®) hoặc chất đàn hồi. Thiết kế này cho phép sử dụng các vật liệu van tiết kiệm chi phí ngay cả trong các ứng dụng ăn mòn hoặc mài mòn, vì lớp lót bảo vệ các bộ phận kim loại quan trọng khỏi sự tấn công hóa học, đóng cặn hoặc xói mòn.
• Van bướm tiếp xúc với chất lỏng: Van bướm tiếp xúc với chất lỏng có thân van và trục van tiếp xúc trực tiếp với môi chất chảy. Việc lựa chọn thân van bằng kim loại hoặc hợp kim phải phù hợp với các đặc tính hóa học, nhiệt độ và áp suất của ứng dụng để đảm bảo khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của van.

Tóm lại, việc hiểu rõ các loại van bướm—bao gồm thiết kế gioăng (gioăng đàn hồi, gioăng hiệu suất cao hoặc gioăng lệch ba), phương pháp lắp đặt (kiểu wafer, kiểu tai, kiểu mặt bích, kiểu hàn đối đầu, kiểu lắp đặt từ trên xuống) và các tùy chọn vật liệu (tiếp xúc với chất lỏng hoặc không tiếp xúc với chất lỏng)—là điều cơ bản để lựa chọn van phù hợp với nhu cầu điều khiển lưu lượng của bạn. Khi đánh giá các sản phẩm van bướm, cần xem xét áp suất, nhiệt độ, thành phần môi chất của chất lỏng trong quá trình, độ kín mong muốn khi đóng van, độ dễ bảo trì và sự tuân thủ các tiêu chuẩn ngành liên quan (như API, ASME hoặc ISO). Các tùy chọn tự động hóa van bướm tiên tiến, bao gồm bộ truyền động khí nén hoặc điện, có thể tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống đối với các cơ sở hạ tầng đường ống phức tạp.

Câu hỏi thường gặp

Van bướm là gì và hoạt động như thế nào?

Van bướm là thiết bị điều khiển lưu lượng kiểu xoay một phần tư vòng, sử dụng một đĩa quay bên trong đường ống để điều chỉnh lưu lượng chất lỏng. Xoay đĩa 90 độ sẽ mở hoặc đóng hoàn toàn đường dẫn.

Các bộ phận chính của van bướm là gì?

Các bộ phận chính bao gồm thân van, đĩa van, trục van, đế van hoặc vòng đệm, cơ cấu vận hành, bạc lót hoặc ổ bi, và đôi khi là thiết kế lệch tâm ba lớp để tăng cường khả năng làm kín và độ bền.

Van bướm không lệch tâm, lệch tâm kép và lệch tâm ba khác nhau như thế nào?

Van không lệch tâm (đồng tâm) dùng để đóng ngắt cơ bản bằng một trục trung tâm. Van lệch tâm kép thêm hai độ lệch trục để giảm ma sát và kéo dài tuổi thọ chu kỳ. Van lệch tâm ba sử dụng ba độ lệch, cung cấp khả năng đóng ngắt kín trong các điều kiện khắc nghiệt và quan trọng.

Van bướm có những phương pháp lắp đặt nào?

Van bướm có thể được lắp đặt bằng các kiểu kết nối như kiểu wafer, lug, mặt bích kép, hàn đối đầu hoặc kiểu lắp đặt từ trên xuống. Mỗi kiểu phù hợp với các yêu cầu khác nhau về áp suất, bảo trì và không gian trong hệ thống đường ống.

Những ngành công nghiệp nào sử dụng van bướm cho các ứng dụng chuyên biệt?

Van bướm được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế biến hóa chất, xử lý nước, dầu khí, HVAC, bột giấy và giấy, và sản xuất điện, đáp ứng các yêu cầu khác nhau về lưu lượng, áp suất và thành phần hóa chất.

Cần xem xét những yếu tố nào khi lựa chọn van bướm cho hệ thống cấp nước hoặc xử lý nước thải đô thị?

Đối với hệ thống cấp nước và xử lý nước thải đô thị, hãy chọn van có định mức áp suất và nhiệt độ phù hợp, các kiểu kết nối đầu cuối, khả năng chống ăn mòn và tuân thủ các tiêu chuẩn như NSF/ANSI 61 và API 609.

Những vật liệu nào thường được sử dụng trong chế tạo van bướm?

Thân van cần có độ bền và độ cứng cao để bảo vệ các bộ phận bên trong của van bướm. Tương tự, trục và đĩa van cũng phải có những đặc tính này để chịu được áp suất chất lỏng. Các bộ phận của van bướm có thể được chế tạo từ các vật liệu sau:

Van bướm kim loại

Thép không gỉ

Thép không gỉ là một hợp kim có hàm lượng crom cao (10,5-30%) và một lượng nhỏ niken và molypden. Nó nổi tiếng với độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn và phong hóa vượt trội. Khả năng chống ăn mòn chủ yếu là do crom, tạo thành một lớp oxit crom mỏng, bảo vệ, ngăn oxy xâm nhập vào vật liệu. Nếu bề mặt bị hư hại, lớp này có thể tái tạo nhờ oxy, do đó ngăn ngừa gỉ sét. Molypden góp phần chống lại sự ăn mòn rỗ.

Van bướm bằng thép không gỉ rất thích hợp để xử lý các chất lỏng có tính axit và ăn mòn, hoạt động ở nhiều dải áp suất và nhiệt độ khác nhau. Thép không gỉ Austenit lý tưởng cho các quy trình đông lạnh, trong khi thép không gỉ song pha được sử dụng cho áp suất cao hơn. Thép không gỉ 316 là loại thép không gỉ được ưa chuộng nhất.

 

Thép cacbon

Thép cacbon là một hợp kim có hàm lượng cacbon lên đến 2,5%. Nó có các đặc tính cơ học tốt và phù hợp cho các ứng dụng không có yêu cầu chuyên biệt. Các loại thép cacbon thông dụng được sử dụng cho van bướm bao gồm ASTM A216 WCB (Welded Cast B-grade) và LCC (Low Carbon Content). Loại WCB phù hợp cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao, trong khi loại LCC thích hợp cho môi trường nhiệt độ thấp. Các van này thường được sản xuất bằng quy trình đúc khuôn cát cho cả thân và đĩa van.

Mặc dù van bướm bằng thép carbon tiết kiệm chi phí hơn so với van bướm bằng thép không gỉ, nhưng chúng không phù hợp để xử lý các chất lỏng ăn mòn.

 

Hastelloy

Hastelloy là một hợp kim được làm từ niken, crom và molypden, và là hợp kim đầu tiên được phát triển bởi Haynes International, Inc. Nó nổi tiếng với độ bền cao ở nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn, nứt vỡ, cũng như chống lại cả chất oxy hóa và chất khử. Hastelloy thích hợp để xử lý các loại axit như axit nitric, axit clohydric và axit sulfuric ở nhiệt độ vừa phải.

Van bướm Hastelloy thường được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ cao, áp suất cao và môi trường ăn mòn, bao gồm cả các ứng dụng trong chế biến dầu khí và sản xuất điện năng.

 

Thau

Đồng thau là một hợp kim gồm đồng và kẽm, nổi tiếng với độ bền, độ chắc chắn và khả năng chịu nhiệt cao. Nó được đánh giá cao nhờ khả năng chống ăn mòn và bám bẩn sinh học, cũng như các đặc tính kháng khuẩn, giúp ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và màng sinh học trên bề mặt của nó.

Van bướm bằng đồng thau thường được sử dụng trong các ứng dụng như lọc nước, xử lý nước thải, và trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Tuy nhiên, chúng không thích hợp để xử lý nước có hàm lượng clo cao, chẳng hạn như nước biển hoặc nước bể bơi, do nguy cơ khử kẽm gây ra bởi clo.

 

Hợp kim Niken

Hợp kim niken nổi tiếng với khả năng chống ăn mòn, chịu được môi trường khắc nghiệt và nhiệt độ cao tuyệt vời. Chúng thường hoạt động tốt hơn thép không gỉ trong điều kiện ăn mòn cực độ. Tuy nhiên, van bướm bằng niken thường có mật độ cao hơn và giá thành cao hơn.

 

Hợp kim Titan

Hợp kim titan có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao và được đánh giá cao về khả năng chống ăn mòn và bám bẩn sinh học. Chúng phù hợp để sử dụng trong môi trường nước biển và các ứng dụng xử lý nước do tính chất không độc hại. Mặc dù có những ưu điểm này, van bướm titan cũng khá đắt tiền.

Đồng niken nhôm

Đồng niken nhôm là một hợp kim gốc đồng bao gồm 10% nhôm, 5% niken và 5% sắt. Hợp kim này nổi bật nhờ khả năng chống ăn mòn, đặc tính kháng khuẩn và khả năng ngăn ngừa sự bám bẩn sinh học. Van bướm bằng đồng niken nhôm thường được sử dụng trong môi trường nước biển, chẳng hạn như đường ống ngoài khơi, cũng như trong các ứng dụng lọc nước và xử lý nước thải.

Van bướm bằng nhựa

Van bướm cũng có thể được chế tạo từ vật liệu nhựa cứng. Thông thường, van bướm bằng nhựa nhẹ hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với van bướm bằng kim loại. Tuy nhiên, vật liệu nhựa có điểm nóng chảy thấp hơn, điều này hạn chế nhiệt độ hoạt động tối đa của chúng.

Van bướm bằng polyvinyl clorua (PVC)

PVC là một vật liệu bền chắc và cứng cáp, thường được sử dụng trong ống dẫn, phụ kiện và van. Van bướm PVC nổi tiếng về độ bền và khả năng chống ăn mòn. Chúng phù hợp để xử lý hầu hết các loại hóa chất, mặc dù không nên sử dụng với hydrocarbon hoặc các hợp chất thơm. Van PVC hợp vệ sinh, dễ làm sạch và dễ lắp ráp, lý tưởng cho các ứng dụng trong chế biến thực phẩm và đồ uống. Chúng cũng được sử dụng trong phân phối nước, tưới tiêu, hệ thống đường ống và xử lý nước thải. Van bướm PVC có nhiệt độ hoạt động tối đa 60°C và áp suất định mức 150 psi.

Van bướm bằng polyvinyl clorua clo hóa (CPVC)

CPVC chứa nhiều clo hơn PVC và được sản xuất thông qua quá trình clo hóa gốc tự do của PVC. Sự biến đổi này cho phép CPVC chịu được nhiệt độ cao hơn, lên đến 93,3°C, và tăng cường tính linh hoạt của nó. Tuy nhiên, CPVC thường đắt hơn PVC. Van bướm CPVC thường được sử dụng trong cả hệ thống nước uống nóng và lạnh, xử lý chất lỏng công nghiệp, bể bơi, đài phun nước và các ứng dụng khác.

Van bướm bằng polypropylene (PP)

Van bướm PP (Polypropylene) nổi tiếng với độ bền và khả năng chịu đựng vượt trội trong môi trường khắc nghiệt. Chúng có khả năng chống ăn mòn, bám bẩn sinh học và suy thoái do tia cực tím, do đó phù hợp để xử lý nhiều loại hóa chất và tác nhân ăn mòn. Tuy nhiên, chúng có khả năng tương thích chọn lọc với một số chất hữu cơ và dung môi nhất định. Van bướm PP thường được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản, xử lý nước và nước thải, và sản xuất hóa chất. Chúng có nhiệt độ hoạt động tối đa là 80°C.

Van bướm bằng polypropylene gia cường sợi thủy tinh (GFPP)

GFPP (Polypropylene gia cường sợi thủy tinh) là một biến thể tiên tiến của PP, được bổ sung sợi thủy tinh để tăng cường độ cứng, độ bền kéo, độ bền uốn và độ ổn định kích thước. Tương tự như các van PP tiêu chuẩn, van bướm GFPP có khả năng chống hóa chất và ăn mòn. Chúng được thiết kế cho các môi trường khắc nghiệt hơn và các ứng dụng tải nặng.

Van bướm bằng polyvinylidene fluoride (PVDF)

Van bướm PVDF (Polyvinylidene Fluoride) có trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn vượt trội. Chúng có khả năng chống mài mòn cao, thích hợp để xử lý các chất lỏng có chứa chất rắn lơ lửng. Van PVDF lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ tinh khiết cao và tương thích với hầu hết các hóa chất, bao gồm rượu, hydrocarbon và dung môi halogen hóa, do đó được sử dụng phổ biến trong sản xuất hóa chất. Chúng cũng cung cấp khả năng xử lý chất đáng tin cậy, không rò rỉ. Nhiệt độ hoạt động tối đa của van bướm PVDF là 120°C.

Van bướm Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS)

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) là một loại polymer nhiệt dẻo nổi tiếng về độ bền, độ cứng và khả năng chống va đập. Nó thường được sử dụng để chế tạo các đĩa van và tương thích với các vỏ làm từ GFPP, PP và PVC. ABS có giá thành tương đối thấp. Nhiệt độ hoạt động tối đa của ABS là 60°C.

Gioăng van bướm

Van bướm được phân loại thành hai loại chính: loại mềm và loại cứng. Khả năng chịu nhiệt của van bướm được xác định bởi vật liệu dùng cho phần đế van.

Gioăng mềm

Gioăng mềm được làm từ nhựa hoặc vật liệu đàn hồi, nổi tiếng với độ ma sát thấp và khả năng tự bôi trơn. Mặc dù thường có khả năng chịu nhiệt và áp suất thấp hơn so với ghế kim loại, nhưng chúng lại tiết kiệm chi phí hơn.

 

Polytetrafluoroethylene (PTFE)

Polytetrafluoroethylene (PTFE), thường được gọi là Teflon, là một loại fluoropolymer tổng hợp nổi bật với ma sát thấp, độ bền cao và khả năng chống chịu hóa chất và nhiệt tuyệt vời. Đặc tính không độc hại của nó làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Ghế van PTFE hoạt động hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ từ -100°F đến 450°F.

Polytetrafluoroethylene gia cường (RTFE)

Polytetrafluoroethylene gia cường (RTFE) là một dạng PTFE tiên tiến có chứa 15% sợi thủy tinh. Sự gia cường này giúp tăng cường khả năng chống mài mòn và độ bền nén của vật liệu. Tuy nhiên, RTFE không thích hợp để sử dụng với axit flohydric hoặc xút ăn da do phản ứng với thủy tinh. Vòng đệm RTFE hoạt động hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ từ -320°F đến 450°F.

Monome Thylene-Propylene Diene (EPDM)

Cao su tổng hợp Ethylene-Propylene Diene Monomer (EPDM) nổi tiếng với độ đàn hồi và khả năng chống mài mòn vượt trội. Các vòng đệm van EPDM rất thích hợp để xử lý axit, cồn và dung dịch kiềm, cũng như nước clo hóa, thuốc tẩy và axit sulfuric đậm đặc. Nó cũng có khả năng chống ozone, mặc dù không nên sử dụng với các dung môi và dầu gốc dầu mỏ. Vòng đệm EPDM được đánh giá có khả năng chịu nhiệt từ -20°F đến 230°F.

Buna-N

Cao su Buna-N, hay cao su nitrile, là một loại cao su đa năng có độ bền cao và khả năng chống mài mòn tốt. Gioăng Buna-N hiệu quả khi sử dụng với khí, nước, nhiên liệu, xăng dầu và cồn. Tuy nhiên, chúng không thích hợp để sử dụng với axeton, xeton, hiđrocacbon clo hóa, hiđrocacbon nitro hoặc ozon. Gioăng Buna-N hoạt động trong phạm vi nhiệt độ từ -35°F đến 250°F.

Viton

Viton, hay còn gọi là FKM, là một loại chất đàn hồi fluorocarbon tương thích với nhiều loại hóa chất nhưng kém hiệu quả hơn trong các ứng dụng với hơi nước và nước. Ghế Viton hoạt động tốt trong phạm vi nhiệt độ từ -20°F đến 400°F.

Cao su tổng hợp

Cao su Neoprene, hay cao su cloroprene, là một loại cao su tổng hợp có độ dẻo dai tốt và khả năng chống lại dầu mỡ, chất béo và hầu hết các hóa chất, ngoại trừ các chất oxy hóa mạnh. Nó có khả năng chống cháy và được sử dụng trong việc xử lý chất làm lạnh và trong sản xuất bột giấy và giấy. Màu đen của Neoprene khiến nó ít phù hợp hơn với nước sinh hoạt trong sản xuất giấy tẩy trắng. Ghế Neoprene hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ -35°F đến 225°F.

Gioăng đệm kim loại

Gioăng đệm van bằng kim loại được ưa chuộng trong các ứng dụng nhiệt độ cao vì chúng giữ được độ bền và độ cứng ngay cả ở nhiệt độ cao. Chúng cũng chịu được áp suất cao hơn nhờ tính chất chắc chắn so gioăng mềm.

Inconel

Inconel, một hợp kim niken-crom-molypden, nổi tiếng với các đặc tính cơ học vượt trội và khả năng chống ăn mòn, oxy hóa và đóng cặn trong điều kiện khắc nghiệt. Gioăng van bằng Inconel có thể chịu được nhiệt độ lên đến 90°F (khoảng 32°C), với các loại như Inconel 625 và 600 thường được sử dụng trong cấu tạo gioăng van bằng kim loại.

Thép không gỉ

Thép không gỉ cũng là một vật liệu hiệu quả cho goăng đệm kim loại, mang đến một lựa chọn tiết kiệm chi phí hơn so với Inconel mà vẫn đảm bảo hiệu suất cao.

 

Stellite™

Stellite là một hợp kim gốc coban không nhiễm từ, chống ăn mòn, bao gồm crom và vonfram. Hợp kim này có thể được tùy chỉnh để phù hợp với các yêu cầu ứng dụng khác nhau. Việc kết hợp Stellite vào các đế van đã tăng cường đáng kể độ bền và tuổi thọ của chúng, mang lại những cải tiến vượt trội về độ bền và hiệu suất.

Nitriding

Xử lý nhiệt bằng phương pháp nitriding là một kỹ thuật được thiết kế để làm cứng bề mặt kim loại thông qua sự khuếch tán của nitơ. Quá trình này thường được sử dụng để sản xuất các loại đế van và có thể áp dụng cho các vật liệu như thép hợp kim thấp, nhôm, molypden và titan. Quá trình nitriding, thường kéo dài vài giờ, giúp tăng cường độ cứng, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và hiệu suất ở nhiệt độ cao.

Van bướm có những ưu điểm và nhược điểm gì?

Van bướm có những ưu điểm sau:

• Van bướm có độ giảm áp thấp, điều này có lợi cho hệ thống bơm của đường ống.
• Van bướm hoạt động nhanh và có cơ chế vận hành đơn giản. Có nhiều loại hệ thống điều khiển tự động có thể được sử dụng để vận hành van bướm.
• Van bướm có kích thước nhỏ gọn hơn, cấu tạo đơn giản hơn và trọng lượng nhẹ hơn so với các loại van khác. Do đó, chúng thường chiếm ít không gian và vật liệu hơn. Điều này là do chúng được thiết kế để lắp đặt giữa hai mặt bích ống. Chúng là lựa chọn thay thế rẻ hơn cho van cầu và van cổng. Chúng cũng yêu cầu ít bảo trì hơn.
• Van bướm có thể hoạt động ở phạm vi nhiệt độ và áp suất rộng hơn so với van bi. Các vòng đệm mềm có thể được gia cố bằng vòng đệm kim loại để tăng khả năng chịu nhiệt và chống cháy, phục vụ cho các ứng dụng phòng cháy chữa cháy.
• Van bướm có thể xử lý lưu lượng chất lỏng lớn ở áp suất tương đối thấp, cũng như các chất lỏng có chứa chất rắn lơ lửng.

 

Những nhược điểm của van bướm như sau:

• Việc điều tiết lưu lượng trong van bướm chỉ giới hạn ở mức chênh lệch áp suất thấp.
• Van bướm có chức năng làm kín kém. Khả năng làm kín hiệu quả chỉ đạt được ở áp suất thấp.
• Van bướm đòi hỏi mô-men xoắn cao trong quá trình hoạt động.
• Hiện tượng xâm thực và tắc nghẽn là những mối lo ngại tiềm ẩn trong van bướm.

Phần kết luận

• Van bướm là một loại van xoay 90 độ có cấu tạo dạng đĩa quay cho phép, điều khiển và cản trở dòng chảy chất lỏng trong đường ống. Chúng được đánh giá cao nhờ kích thước nhỏ gọn, cấu tạo và cơ chế vận hành đơn giản, cũng như khả năng giảm áp suất thấp qua van.
• Các bộ phận chính của van bướm bao gồm thân van, đĩa van, trục van, đế van và cơ cấu vận hành.
• Van bướm có thể được phân loại theo số lượng lệch tâm, chia chúng thành ba loại: van bướm không lệch tâm, van bướm lệch tâm kép và van bướm lệch tâm ba.
• Van bướm có thể có thiết kế kết nối kiểu wafer, kiểu tai, kiểu mặt bích kép hoặc kiểu hàn. Kiểu wafer là thiết kế kết nối duy nhất không cho phép cách ly hoặc vận hành ở cuối đường ống.
• Thân van bướm phải được làm từ vật liệu cứng cáp và chắc chắn để bảo vệ các bộ phận bên trong.
• Các loại đế van bướm được phân loại theo loại vật liệu. Đế mềm được làm từ vật liệu đàn hồi hoặc nhựa; chúng có hệ số ma sát thấp và đặc tính tự bôi trơn. Đế kim loại khắc phục được hạn chế của đế mềm khi hoạt động ở nhiệt độ cao. Vật liệu cấu tạo của đế van giới hạn định mức nhiệt độ của van bướm.