Van cầu

Van cầu là gì ?

Van cầu có tên gọi tiếng anh là Globe Valve là loại van được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy đi qua đường ống. Van cầu có một số tên gọi khác nhau như: van hơi chữ ngã, van yên ngựa. Van chuyển động tuyến tính có thể sử dụng để điều tiết lưu lượng dòng chảy một các hiệu quả nhất. Mặc dù lưu lượng đi qua van bị giảm áp suất nhiều hơn so với van bi, van cổng và van bướm nhưng chúng vẫn được sử dụng nhiều trong các ứng dụng điều chỉnh lưu lượng.

Van cầu được đặt tên theo đúng với hình dạng cấu tạo với hau nửa cơ thể được ngăn cách bởi một vách ngăn bên trong. Van được thiết kế với một trục di chuyển lên xuống để điều chỉnh dòng chảy bên trong van, một đĩa (bóng, con dấu hoặc phích cắm) và đế tì, thường được vặn vào thân van. Ghế được thiết kế trong mặt phẳng song song hoặc nghiêng theo dòng của dòng chảy. Những loại van điều chỉnh này được sử dụng phổ biến nhất để điều tiết van, mở hoặc đóng dòng chảy trong một hệ thống.

Van cầu được ứng dụng rộng rộng rãi cho rất nhiều các môi trường hoạt động như: nước, khí, hơi nóng, xăng dầu…Van đã dạng về kích cỡ nhưng với việc thiết kế đĩa van dạng nút trai nên van có giới hạn về kích cỡ hoạt động với áp lực giới hạn. Trong thực tế van thường sử dụng tới kích cỡ DN400 nhưng nếu theo nhu cầu của các hệ thống có thể lựa chọn đặt thiết kế kĩ thuật van lên tới DN1200.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van

Cấu tạo của van cầu

Theo thiết kế kĩ thuật để có một van cầu hoạt động trên mọi áp lực với độ ổn định, cho hiệu quả tốt thì van là sử kết hợp tổng thể của: thân van, nắp van, đĩa van, trục van, các gioăng làm kín. Chúng ta tìm hiểu chi tiết về từng bộ phận:

Phần thân van (body)

Thân van được chế tạo đúc nguyên khối từ chất liệu: gang, inox, đồng…là nơi tiếp xúc trực tiếp và chịu áp lực của dòng lư chất. Đây cũng là một lớp vỏ bao bọc, chứa và bảo vệ các chi tiết khác của van giúp chúng vận hành trong điều kiện tốt nhất.

Thân thường được thiết kế với 2 cổng sử dụng để điều hướng, lưu thông và phân chia dòng chảy.Van được sử dụng trong các môi trường chất lỏng, khí, hơi nóng, khí gas, xăng dầu…các môi trường có tính ăn mòn, oxy hóa cao. Thân van có khả năng chịu nhiệt, chịu áp lực cao.

Phần nắp van (bonnet)

Câu hỏi: Tại sao phải thiết kế nắp van?

Để trả lời cho cấu hỏi trên chúng ta nên sâu chuỗi các chi tiết, bộ phận. Muốn lắp đặt được các chi tiết vào bên trong thân van cần có khoảng trống để đưa các chi tiết nằm vào đúng vị trí. Vậy cần có nắp van để có thể làm được việc này.

Lúc này nắp van là bộ phần được đặt, ghép đôi với thân ở phí trên, liên kết bằng các bulong hoặc đai ốc. Chế tạo cùng với chất liệu của van tạo độ chắc chắn và cố định bền bỉ trong quá trình hoạt động. Nắp van sử dụng giúp ngăn chặn việc trào ngược của dòng chất ra bên ngoài.

Đĩa van (valve plug)

Là chi tiết quan trọng trực tiếp thực hiện đóng ngắt dòng chảy, với thiết kế theo nhiều hình dạng khác nhau. Đĩa van được chế tạo bằng chất liệu có độ cứng cao như: inox, các hợp kim có khả năng chống ăn mòn, chống oxy hóa và chịu được áp lực cao. Đĩa được gắn với trục, kết nối với vô lăng quay tạo thành một cơ chế nâng hạ thực hiện việc đóng mở điều tiết lưu lượng.

Các kiểu thiết kế đĩa van:

Trục van

Là một chi tiết được chế tạo từ inox hoặc thép không rỉ, một đầu được gắn với đĩa van, đầu kia được tiện ren gắn với vô lăng chuyển động giúp truyền lực tác dụng đóng mở van một cách linh hoạt. Trục van có độ chịu lực cao, hoạt động bền bỉ với cơ chế nâng lên hạ xuống đóng mở đĩa van. Ở phần tiếp giáp giữa trục và nắp van có các lớp gioăng làm kín để tránh sự rò rỉ lưu chất ra bên ngoài.

Lớp gioăng làm kín

Là chi tiết chống rò rỉ của van, lớp gioăng thường được lắp đặt tại phần tiếp giáp giữa nắp van với thân van, giữa trục van với nắp van, giữa đĩa van với phần ghế đệm. Với chất liệu cao su tổng hợp, EPDM, PTFE có khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn tốt giúp van hoạt động ổn định trong mọi điều kiện chất. Thông thường lớp gioăng luôn được thay thế theo định kỳ giúp van có độ kín và độ ổn định cao giúp hiệu năng làm việc tốt nhất.

Nguyên lý hoạt động của van

Van cầu là một dạng van cơ hoạt động nhờ sự điều khiển đóng mở bằng vô lăng quay hoặc bộ điều khiển điện, bộ điều khiển khí nén. Khi thực hiện xoay vô lăng theo chiều kim đồng hồ, cac vòng ren của trục sẽ ăn khớp với tay quay dần dần kéo trục van lên cao. Khi đó đĩa van và trục van cùng đi lên tạo ra khoảng trống để dòng lưu chất đi qua. Quay vô lăng tới vị trí đĩa van nhấc hoàn toàn ra khỏi ghế van lúc này van ở trạng thái mở hoàn toàn.

Ngược lại, khi quay với chiều ngược kim đồng hồ, đĩa van và trục van được hạ dần xuống, lúc này áp lực dòng chảy sẽ đè mạnh lên đĩa van nên vòng quay sẽ cần lực tác dụng mạnh hơn. Siết chặt các vòng quay lưu lượng chất đi qua sẽ giảm dần cho đến khi đĩa van đặt kín xuống phần ghế, van sẽ đóng hoàn toàn.

Thông số kĩ thuật chung của van cầu

• • Kích cỡ của van: DN15 – DN1200
• • Chất liệu chế tạo: Gang, inox, thép, đồng
• • Trục và đĩa van: inox, thép không rỉ, các hợp kim
• • Kiểu kết nối: Lắp ren hoặc lắp bích
• • Cách thức vận hành: tay quay, điều khiển điện, điều khiển khí nén
• • Tiêu chuẩn mặt bích: JIS, BS, ANSI, DIN
• • Nhiệt độ làm việc: – 20⁰C ~ 450⁰C
• • Áp lực làm việc của van: PN16, PN25
• • Môi trường hoạt động: Nước, hơi, khí, xăng dầu, hóa chất.
• • Xuất xứ: Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc, Malaysia
• • Tình trạng hàng: có sẵn
• • Bảo hành: 12 tháng

Ưu nhược điểm của van cầu

Mỗi một loại van được sản sinh ra nhằm phục vụ nhu cầu làm việc của con người nhưng không gì là hoàn hảo cả. Chúng đều có nhưng lợi thế vượt trội và hạn chế so với các dòng van khác. Sau đây là nhưng ưu thế và điểm yếu của van cầu:

Ưu điểm của van

• • Cách thức vận hành dễ dàng với khả năng đóng mở lưu thông dòng chảy tốt.
• • Van cầu có một cơ chế đóng mở với hành trình ngắn, tiếp kiệm được lực tác động lên trục quay hơn so với dòng van cổng.
• • Van có khả năng điều tiết lưu lượng hoàn hảo giúp người vận hành có thể kiểm soát được dòng lưu chất đi qua van một cách thuận tiện nhất.
• • Thiết kế với các chi tiết có thể tháo rời nên việc bảo trì, sửa chữa và thay thế hết sức dễ dàng.
• • Trong quá trình hoạt động, ma sát tạo ra giữa dòng chảy và đĩa van, ghế thấp nên ít bị hao mòn.
• • Có thể hoạt động trong môi trường áp suất cao, nhiệt độ cao.
• • Van cầu được ứng dụng rất tốt cho hệ thống hơi nóng do thiết kế với độ kín cao, chịu nhiệt và áp lớn. Là sản phẩm lý tưởng cho các hệ thống lò hơi, máy sấy…

Nhược điểm của van cầu

Ngoài những lợi thế kế trên thì van cầu cũng có những yếu điểm cần khắc phục là:

• • Khi hoạt động yêu cầu áp lực tác động phải đủ mạnh hoặc bộ truyền động phải lớn để vận hành van (lớn hơn so với van cổng)
• • Giá thành chi trả để mua và lắp đặt van cao hơn so với các loại van khác cùng chức năng.
• • Dòng lưu chất đi qua van bị giảm áp suất cao hơn nhiều so với van cổng
• • Thiết kế với nhiều chi tiết phức tạp nên cân nặng lớn của van cũng là một vấn đề so với các loại van khác.
• • Van không thích hợp sử dụng cho các dòng lưu chất dạng hạt, độ nhớt thấp vì sẽ bị mắc kẹt tại vị trí ghế van, cản trở quá trình lưu thông.

Những ứng dụng phổ biến của van cầu

• • Van được sử dụng đóng mở dòng cho các hệ thống nước làm mát nơi mà dòng chảy cần được điều tiết lưu lượng.
• • Sử dụng trong các hệ thống lọc hóa dầu, khai thác vận chuyển dầu nhiên liệu, các lĩnh vực cần có độ điều tiết về lưu lượng một cách chính xác đảm bảo an toàn nhất.
• • Sử dụng trong các đường ống vận chuyển là khí gas, hơi nóng của các khu công nghiệp sản xuất, các nhà máy nhiệt điện.
• • Dùng trong các hệ thống dầu bôi trơn của những cỗ máy vận hành quy mô lớn.
• • Dùng trong các hệ thống thông hơi, cống thoát nước với độ làm việc ổn định, an toàn cao.
• • Van được ứng dụng trong các hệ thống cấp thoát nước, sản xuất thực phẩm, hóa chất, hệ thống thoát khí ngưng tụ và trích xuất dòng chất.

Các loại van cầu đang có mặt trên thị trường

Để đáp ứng được nhu cầu làm việc và thiết kế của các hệ thống đường ống nhiều loại van cầu với chất liệu khác nhau, kiểu dáng khác nhau, cấu tạo khác nhau được sản xuất. Dưới đây là những loại van cầu đang được công ty cung cấp:

Phân loại van theo chất liệu chế tạo

Mỗi chất liệu sẽ phù hợp làm việc với môi trường chất, điều kiện môi trường nhất định nên chúng ta hãy là những người sử dụng thông thái lựa chọn ra những dòng van cầu phù hợp nhất cho hệ thống.

Van cầu gang

Van cầu gang là dòng van được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống công nghiệp, sử dụng cho các dòng lưu chất nước, xăng dầu, hệ thống hơi nóng. Với đa dạng về kích cỡ từ DN50 – DN1200 van phù hợp lắp đặt cho mọi hệ thống đường ống. Hiện nay chúng tôi đang cung cấp các dòng van cầu gang đến từ các nước như: Đài Loan, Trung Quốc, Malaysia, Hàn Quốc.

Thông số kĩ thuật của van

• • Kính cỡ : DN50 – DN1200
• • Chất liệu chế tạo: gang cầu, gang xám, gang dẻo
• • Kiểu kết nối: lắp bích
• • Gioăng làm kín: EPDM, Teflon
• • Tiêu chuẩn mặt bích: JIS10K, 20K, BS
• • Nhiệt độ làm việc: max 350⁰ C
• • Áp lực làm việc: PN16, PN25
• • Phạm vi sử dụng : Nước, gas, dầu, hơi , khí
• • Xuất xứ: Đài Loan, Malaysia
• • Bảo hành 12 tháng

Van cầu inox

Van cầu inox được chế tạo từ chất kiệu inox 201, 304, 316 có khả năng chống ăn mòn, chống oxy hóa cao. Làm việc được với dòng lưu chất là hóa chất, dung dịch muối, nước biển, các dung môi hóa học. Ngoài ra van còn sử dụng được trong môi trường nhiệt độ âm, với độ làm việc ổn định cho năng suất công việc cao.

Thông số kĩ thuật của van

• • Kính cỡ : DN50 – DN800
• • Chất liệu chế tạo: Inox 201, 304, 316
• • Kiểu kết nối: lắp ren hoặc lắp bích
• • Gioăng làm kín: EPDM, Teflon
• • Tiêu chuẩn mặt bích: JIS10K, 20K, BS
• • Nhiệt độ làm việc: -20⁰C – 200⁰ C
• • Áp lực làm việc: PN10, PN16, PN25
• • Phạm vi sử dụng : Nước, gas, dầu, hơi , khí
• • Xuất xứ: Đài Loan, Malaysia, Nhật Bản
• • Bảo hành 12 tháng

Van cầu đồng

Van cầu đồng phổ biến trong các hệ thống đường ống có kích thước vừa và nhỏ từ DN8 – DN100. Sử dụng trong các hệ thống lò hơi, hệ thống áp lực cao, hệ thống đường ống nước. Điều tiết dòng lưu chất rất tốt.

Thông số kĩ thuật của van

• • Kích cỡ van: DN8 – DN100
• • Vật liệu chế tạo: Đồng thau
• • Gioăng làm kín: Cao su tổng hợp, PTFE
• • Kiểu kết nối: lắp ren
• • Áp lực làm việc: PN10, PN16
• • Nhiệt độ làm việc: 0 ~150 độ C
• • Môi trường làm việc: Nước, khí, hơi
• • Xuất xứ: Đài Loan, Hàn Quốc, Nhật, Italya, Việt Nam
• • Thời gian bảo hành: 12 tháng
• • Tình trạng hàng: Có sẵn

Van cầu thép

Van cầu thép dùng cho hệ xăng, dầu, hơi nóng, dầu nóng, gioăng làm kín của van thép có thể bằng BELLOW. Giá thành van thép cũng khá là cao. Van thường có các kích thước từ nhỏ đến lớn như: DN15 – DN500.

Thông số kĩ thuật của van

• Kính cỡ : DN15 – DN500
• Chất liệu chế tạo: thép đúc tiêu chuẩn
• Kiểu kết nối: lắp ren, lắp bích hoặc hàn kín
• Gioăng làm kín: EPDM, Teflon
• Tiêu chuẩn mặt bích: JIS10K, ANSI – 150LB, 300LB
• Nhiệt độ làm việc: -20⁰C – 300⁰ C
• Áp lực làm việc: PN10, PN16, PN25
• Phạm vi sử dụng : Nước, gas, dầu, hơi nóng , khí
• Xuất xứ: Đài Loan, Malaysia, Nhật Bản
• Bảo hành 12 tháng

Van cầu nhựa

Đây là dòng sản phẩm chuyên dụng dùng cho các loại công việc liên quan đến hóa chất. Do được chế tạo từ chất liệu nhựa PVC, uPVC, cPVC có khả năng chống ăn mòn, chống oxy hóa, thích hợp với dòng chất là axit, bazo, dung dịch hóa chất nồng độ cao. Dòng van này rất hiếm và cũng được sử dụng rất ít trên thị trường.

Phân loại theo thiết kế, cấu tạo van

Van cầu hiện nay có 4 dạng thiết kế cơ bản nhất là: dạng góc, dạng chữ ngã, dạng chữ , dạng bầu

Dạng chữ ngã (Tee)

Đây là dạng phổ biến thông dụng nhất được sản xuất hiện nay. Khi làm việc trục van và đĩa van được kéo di chuyển theo phương thẳng đứng, vuông góc với dòng chảy. Với dạng chế tạo này sẽ giúp van làm việc tốt với dòng chảy áp lực cao, tránh được tình trạng giảm áp, khả năng điều tiết dòng chảy tốt nhất.

Dạng chữ Y (Wye)

Thiết kế dạng chữ Y giúp chúng ta giải quyết vấn để giảm áp suất của van cầu, nó làm giảm sức cản của dòng chảy đến mức tối thiểu. Trục và đĩa van được đặt một góc 45⁰ so với thân van, điều này tạo ra đường chảy thẳng hơn khi mở van hoàn toàn giúp giảm độ ma sát của dòng chảy đối với ghế, đĩa van tránh được tình trạng xói mòn.

Dạng góc (Angle)

Được thiết kế thân van cầu theo kiểu vuông là một sửa đổi của van cầu tiêu chuẩn. Với dạng van góc này van có thể cho phép dòng chảy chuyển hưởng. Đĩa van và trục van được nằm vuông góc 90 độ, dòng chảy lưu thông theo góc 90 độ duy nhất. Lợi thế của dòng van này là cho dòng chảy với áp suất thấp hơn. Sử dụng trong các ứng dụng có chu kỳ dòng chảy chuyển hường trong hệ thống với hiệu ứng trượt cao.

Với cấu tạo  mô hình góc có khả năng chống chảy giảm đáng kể so với thiết kế mẫu tiêu chuẩn. Thứ hai, thiết kế mô hình góc làm giảm số lượng khớp nối ống và tiết kiệm một khuỷu tay ống.

Dạng bầu

Van có cấu tạo giống dạng van cầu chữ ngã, theo thiết kế dạng này được sử dụng cho các đường ống có kích cỡ nhỏ và vừa. Thuận tiện cho quá trình lắp đặt và sử dụng van.

Phân loại theo kiểu kết nối

Chúng ta có 3 loại kết kết thường gặp là: lắp ren, lắp bích, hàn ống. Các kiểu kết nối này giúp chúng ta có thể đa dạng về sự lựa chọn thuận tiện cho việc sử dụng.

Van cầu dạng lắp ren

Với kiểu lắp ren này van thường có kích thước nhỏ từ DN15 – DN50 với khả năng sử dụng trong phạm vi áp suất thấp van sẽ hoạt động tốt nhất. Dạng lắp ren này rất đa dạng về chất liệu có thể là đồng, inox và nhựa phù hợp với rất nhiều các môi trường chất khác nhau.

Van cầu dạng lắp bích

Dòng lắp bích thường thiết kế sử dụng cho các hệ thống công nghiệp, các đường ống có kích cỡ lớn từ DN50 trở lên. Việc đường ống lớn sử dụng lắp ren sẽ khó khăn và không hoạt động được. Van dạng lắp bích có thể chịu được áp lực cao, chống chịu ăn mòn, với đĩa và trực van thiết kế chắc chắn chống chịu được áp suất làm việc và nhiệt độ tốt. Ngoài ra dạng lắp bích kết hợp với lớp gioăng làm kín tạo ra độ kín tuyệt đối khi làm việc tránh việc rò rỉ của lưu chất ra bên ngoài. Mặt bích của van cũng tuân theo nhiều tiêu chuẩn của hiện nay là ANSI, JIS, BS.

Van cầu dạng hàn kín

Đối với dạng hàn thường sử dụng cho các đường ống có kích thước nhỏ nhưng áp lực làm việc lại lớn từ 40 bar. Khi kết nối thường hàn cố định thân van với đường ống giúp van có độ ổn định, độ kín tuyệt đối tránh khỏi việc rò rỉ, nổ vỡ tại chỗ kết nối. Van cầu dạng hàn thường được chế tạp bằng chất liệu thép rèn, có khả năng chịu áp suất và nhiệt độ rất cao. Dùng chủ yếu cho các hệ thống khí nén, lò hơi áp lực.

Phân loại theo cách thức điều khiển van

Ngoài cách thức thủ công ra thì hiện nay trên thị trường nhằm đáp ứng nhu cầu làm việc tự động hóa van cầu được kết hợp với các bộ điều khiển điện, bộ điều khiển khí nén.

Van cầu điều khiển điện

Bằng việc sử dụng bộ điều khiển điện để vận hành giúp cho hiệu quả trong quá trình lưu thông dòng chất được thuận tiện hơn. Giúp giảm thiểu chi phí nhân công vận hành, với các hệ thống dây truyền lớn có thể thực hiện điều khiển một cách đồng loạt, tự động. Van sử dụng nguồn điện áp thông dụng là 24V, 220V, 380V, có tín hiệu phản hồi thông qua tủ PLC và phòng điều hành thực hiện đóng mở van từ xa một cách dễ dàng.

Van cầu điều khiển khí nén

Đây cũng là một dòng van từ động thực hiện việc đóng mở van bằng bộ điều khiển khí nén, cung cấp áp lực khí để xoay trục van. Dòng van này có tính an toàn cao, dễ dàng sử dụng, bảo dưỡng và thay thế. Tuổi thọ của van cũng bền bỉ, thường được sử dụng trong các hệ thống lò hơi, hệ thống lưu thông dòng chảy của các khu công nghiệp sản xuất.

Cách thức lắp đặt van cầu đúng nhất

Do tính chất hoạt động đơn hướng cho phép dòng chảy lưu thông qua theo một chiều. Cần có lực tác dụng mạnh để mở van và áp suất dòng chảy khi đi qua van luôn bi giảm nên khuyến cáo lắp đặt van theo phương nằm ngang, tay quay nằm ở vị trí có thể vận hành dễ dàng nhất.

• • Phải đảm bảo rằng hệ thống đã được đóng ngắt hoàn toàn không có dung chất tồn đọng trong đường ống, vị trí lắp đặt.
• • Trước khi lắp đặt cần loại bỏ các cặn bẩn, tạp chất xung quanh vị trí lắp đặt giúp van đạt độ kín tốt.
• • Lắp đặt nơi không gian rộng rãi, có thể vận hành van một cách dễ dàng nhất.
• • Cố định mặt bích và các lớp gioăng làm kín giữa phần đường ống và thân van, siết chặt các bulong giúp van được ép chặt vào với đường ống.
• • Khi lắp đặt xong thử phần tay quay xem có dễ dàng vận hành nó hay không, có bị mắc kẹt gì không.
• • Cho chạy thử nghiệm tăng dần áp suất dòng chất đi qua xem van có hoạt động đóng kín hay mở hoàn toàn tốt khi có dòng chất đi qua.
• • Xem van có xảy ra hiện tượng rò rỉ chất không, nếu qua các bước trên có thể đưa van vào sử dụng.

Quy trình bảo trì, bảo dưỡng van cầu

• • Không chỉ van cầu mà tất cả các loại van sau một thời gian sử dụng cần phải kiểm tra bảo trì, bảo dưỡng để xem có lỗi hay hỏng hóc gì ảnh hưởng đến quá trình làm việc.
• • Cần có lịch trình thống kê kiểm tra và bảo hành van theo định kì giúp tuổi thọ của van tăng cao.
• • Kiểm tra, chú ý các phần kết nối xem có sự hao mòn, oxy hóa hay rò rỉ xảy ra không.
• • Bôi trơn bộ phận trục, vô lăng thường xuyên để van được hoạt động trơn tru.
• • Kiểm tra, siết chặt các bulong, đai ốc, sịt dầu dưỡng hoặt bôi trơn để tránh việc rỉ sét.
• • Nếu phải thay thế hoặc tháo van ra khỏi hệ thống cần chú ý đóng ngắt dòng lưu chất hoàn toàn trước khi thực hiện, nếu không áp suất đường ống lớn sẽ làm vỡ ống, gây nguy hiểm đến người thực hiện.