Tổng Quan Về Van Bướm
April 21, 2023
Từ https://www.valvemagazine.com/
Ưu điểm chính của việc chọn van bướm là giảm không gian và trọng lượng cho hệ thống so với các tùy chọn khác như van bi, van một chiều, van cầu hoặc van cổng.
MITCHELL ANDERSON
HALEY FERNER
Van bướm có thể được lắp ráp bằng tay cầm, bánh răng bằng tay, dẫn động bằng khí nén hoặc thủy lực.Cấu hình van bao gồm một thân và đĩa quay 90° từ mở sang đóng theo chiều kim đồng hồ.Van bướm phổ biến trong nhiều ứng dụng vì chúng tiết kiệm chi phí để bảo trì, vận hành nhanh và nhẹ so với các loại van khác.Hầu hết các van bướm đều sử dụng cùng một cấu hình cơ bản, với thân, thân, đĩa, đế và phớt thân;tuy nhiên, các bộ phận khác có thể khác nhau giữa các loại van bướm khác nhau, chẳng hạn như đế đàn hồi, lớp lót, độ lệch đơn, độ lệch kép (thường được gọi là hiệu suất cao) và độ lệch ba.Các loại này được phân biệt bởi hình dạng của đĩa, thân, chỗ ngồi và chất liệu của thiết kế chỗ ngồi.
Ưu điểm chính của việc chọn van bướm là giảm không gian và trọng lượng cho hệ thống so với các tùy chọn khác như van bi, van một chiều, van cầu hoặc van cổng.So với van cổng thì việc lắp đặt van bướm ít khó khăn hơn từ kích thước, trọng lượng và so với van bi thì chi phí thay thế, sửa chữa thường ít hơn.Van bướm bị hạn chế dựa trên ứng dụng của chúng vì chúng có một cổng bị tắc, vì một phần của đĩa luôn đối mặt với dòng chảy ngay cả khi mở hoàn toàn và chúng thường không được sử dụng trong các ứng dụng bùn nặng vì cổng dao hoặc van bi dịch vụ nghiêm trọng được ưu tiên.Van bướm cũng là sản phẩm linh hoạt có thể được sử dụng trong cả dịch vụ cách ly và điều khiển/điều chỉnh ánh sáng.
GHÉP LÒNG ĐỒNG TÂM
Van ngồi đàn hồi đồng tâm với đường ống, vì đĩa được giữ ở giữa van.Loại van này có vị trí ngồi, với sự can thiệp liên tục giữa đĩa và ghế.Xếp hạng thường ở áp suất làm việc lạnh (CWP) thay vì xếp hạng lớp nhưng phù hợp giữa các mặt bích ASME Class 125 và Class 150.Van ngồi đàn hồi thường được thiết kế dưới xếp hạng cấp áp suất ASME, do đó tiết kiệm chi phí hơn cho các ứng dụng áp suất thấp.Vòng đệm gốc bao gồm vòng đệm chính (đế phẳng đến trục đĩa), đệm thứ cấp (đường kính thân lớn hơn lỗ trên đế) và đệm cấp ba (phớt thân trên).
Các vật liệu cơ thể điển hình bao gồm gang dẻo, gang, thép carbon, nhôm, thép không gỉ và đồng nhôm.Vật liệu ghế điển hình bao gồm EPDM, Buna-N, PTFE, cao su tự nhiên, v.v.Van bướm ngồi đàn hồi chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng cách ly và kiểm soát bao gồm HVAC, hóa chất và hóa dầu, thực phẩm và đồ uống, sản xuất điện, nước và nước thải, dầu khí, khai thác mỏ và xử lý hàng khô.Chúng được chọn dựa trên khả năng tương thích với phương tiện chạy qua đường ống và điều kiện dòng chảy.
LÒNG POLYMER ĐỒNG TÂM
Van bướm lót cũng đồng tâm với đường ống và được thiết kế để sử dụng với môi trường hóa chất khắc nghiệt: Các sản phẩm lót polymer này mang lại tuổi thọ cao hơn trong môi trường có hàm lượng axit cao hơn.Các tùy chọn bao gồm van lót PTFE và lót PFA, cả hai đều được sử dụng trong ngành hóa dầu, thực phẩm và đồ uống với phương tiện ăn mòn.Một trong những điểm khác biệt chính giữa các lớp lót là trong các nguyên mẫu động cơ hơi nước, lớp lót PFA vẫn linh hoạt trái ngược với lớp lót PTFE theo thời gian dựa trên cách chúng được sản xuất.PFA được nấu chảy và liên kết hóa học trong khi PTFE được thiêu kết.Quá trình nóng chảy và liên kết hóa học tạo ra vật liệu dày đặc hơn và giảm thiểu các túi khí, dẫn đến tính linh hoạt và khả năng ngắt chặt khi sử dụng lâu dài cho các ứng dụng hóa học khắc nghiệt hơn.Van bướm lót PTFE thường được sử dụng trong các ứng dụng nước, nước muối, bột giấy và axit yếu.Vật liệu đĩa cũng có thể thay đổi tùy theo ứng dụng, giữa thép không gỉ hoặc thép không gỉ có lớp lót bằng PTFE, PFA và UHMWPE (polyetylen có trọng lượng phân tử cực cao).
HIỆU SUẤT CAO
Van bướm hiệu suất cao (còn gọi là bù kép) có hai độ lệch: Độ lệch đầu tiên của thân lệch khỏi tâm hoặc phía sau mặt tựa của đĩa, tiếp theo là độ lệch thứ hai, làm dịch chuyển thân ra khỏi đường tâm của đường ống.Độ lệch kép này tạo ra hành động camming, di chuyển đĩa ra khỏi đế thay vì ngang qua nó, giảm cọ xát giữa đĩa và đế như đã thấy trong các van lệch tâm và đơn.
Độ lệch kép thường được sử dụng cho các ứng dụng cách ly và điều khiển, cũng như các ứng dụng có chu kỳ cao hơn khi so sánh với thiết kế đồng tâm.Hầu hết các ứng dụng được thực hiện cho nhiệt độ và áp suất cao hơn so với van có chỗ ngồi đàn hồi.Các ghế được thiết kế để cung cấp phản lực (ứng suất tiếp xúc) cho đĩa khi ở vị trí đóng.Ứng suất tiếp xúc này tạo ra sự bịt kín với mép đĩa.Những thiết kế này có thể phụ thuộc vào áp suất, trong khi những thiết kế khác sử dụng khả năng chống nhiễu được cung cấp bởi bộ tiếp năng lượng cho ghế cho phạm vi áp suất đó.Vật liệu cơ thể phổ biến bao gồm thép carbon, thép không gỉ và nhôm đồng.Các vật liệu ghế phổ biến bao gồm PTFE, PTFE gia cố, TFM, UHMWPE và Inconel.
Các thiết kế ghế bổ sung cho ứng dụng cụ thể cũng có thể bao gồm ghế hoàn toàn bằng kim loại và an toàn chống cháy (cả ghế mềm và ghế kim loại).Thiết kế chỗ ngồi bằng kim loại có thể chịu được khả năng nhiệt độ cao hơn lên đến 900°F trong các ứng dụng bẩn, mài mòn và các ứng dụng kiểm soát với dịch vụ nóng và bẩn.Thiết kế chỗ ngồi an toàn chống cháy được sử dụng trong các dịch vụ có nguy cơ hỏa hoạn, sử dụng vật liệu ngồi mềm để cách ly trong khi vẫn cung cấp lớp đệm dự phòng kim loại-kim loại liên tục cho đĩa trong trường hợp hỏa hoạn.Mục đích của thiết kế van trong các ứng dụng này là cung cấp sự cách ly để ngăn ngọn lửa cấp vào.
Thiết kế bù đắp kép có thể được cấu hình cho các ứng dụng đông lạnh;chúng thường được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng khí công nghiệp như argon, heli, hydro, nitơ và oxy.Việc lựa chọn vật liệu dựa trên dịch vụ, tập trung vào độ bền và độ bền va đập của vật liệu ranh giới áp suất ở nhiệt độ xử lý.Các tiêu chuẩn cho các ứng dụng này bao gồm các thông số kỹ thuật vật liệu nghiêm ngặt cùng với các yêu cầu làm sạch để đảm bảo an toàn và hoạt động của các van trong khi sử dụng.
BÙA BA LẦN
Van bù ba chia sẻ khái niệm bù thứ nhất và thứ hai với van bướm hiệu suất cao và bao gồm một bù thứ ba bổ sung, với bề mặt tựa sử dụng bề mặt hình nón nghiêng.Độ lệch thứ ba này cho phép phần tử bịt kín (vòng bịt kín) chỉ tiếp xúc với bề mặt tựa trong phần cuối cùng
mức độ đóng (và ngay lập tức nhả ra khỏi đế van khi mở) dẫn đến không có sự cọ xát giữa các bộ phận bịt kín.Loại van này được đặt theo mô-men xoắn, nghĩa là mô-men xoắn được áp dụng để tải các bộ phận làm kín và cung cấp hiệu suất ngắt.Vòng đệm có thể là các lớp kim loại và than chì nhiều lớp hoặc một tấm kim loại rắn, cả hai đều có thể thay thế tại hiện trường.Ghế van có thể được bắt vít vào (có thể thay thế tại hiện trường) hoặc tích hợp với thân van.Van bù ba vốn đã an toàn cháy nổ và có thể áp dụng cho các loại áp suất từ Loại 150 đến Loại 1500. Thiết kế này có thể được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -320°F đến 1.500°F ở các cấu hình khác nhau do kết cấu kim loại với kim loại niêm phong.
Các vật liệu thân phổ biến bao gồm thép carbon, thép không gỉ và đồng nhôm trong khi vật liệu ghế phổ biến bao gồm thép không gỉ 316 mặt cứng, đồng nhôm niken, Stellite và thép không gỉ song công.Các vật liệu làm kín phổ biến bao gồm các lớp kim loại không gỉ song công, Monel, XM-19 hoặc Inconel nhiều lớp bằng than chì hoặc PTFE, và các tùy chọn kim loại rắn bao gồm thép không gỉ song công, Inconel hoặc XM-19.Các ứng dụng chính của van bù ba bao gồm phân phối hơi nước, hóa dầu, trang trại xe tăng, thiết bị đầu cuối và chuyển mạch.
Van bù ba được cấu hình cho dịch vụ đông lạnh, cho phép nhiệt độ thấp tới -420°F;nó được sử dụng trong dịch vụ LNG, hydro lỏng và oxy lỏng, v.v.Các nắp ca-pô mở rộng giữ cho thân cây không bị nhiệt độ quá lạnh.
Các thiết kế nhiệt độ cao hơn, lên đến 1.500°F, sử dụng vòng đệm chắc chắn và nắp ca-pô để tản nhiệt truyền đến bao bì và bộ truyền động.Thiết kế này chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng tua-bin, muối nóng chảy và không khí nóng.
CÁC LOẠI KẾT NỐI KẾT THÚC
Van bướm có nhiều tùy chọn cho các loại kết nối cuối, bao gồm wafer (không có mặt bích), vấu, mặt bích đôi và đầu mông.Một số tùy chọn cho phép dễ bảo trì, một số phù hợp với dịch vụ cuối cùng và một số thiết kế có ý nghĩa giảm trọng lượng và chi phí so với nhau.
- Van wafer được thiết kế để lắp đặt giữa các mặt bích, với kích thước mặt đối mặt ngắn so với đường kính đường ống.Các van này không thể được sử dụng cho dịch vụ ngõ cụt, cần có thêm van cách ly khi ngừng hoạt động để bảo trì.Các tùy chọn wafer nhẹ hơn và rẻ hơn kiểu vấu và thường được sử dụng trong các ứng dụng áp suất thấp hơn.
- Van vấu được thiết kế để bắt vít vào một hoặc cả hai mặt bích bằng cách sử dụng ốc vít luồn vào phần nhô ra của vấu trên thân van, với kích thước mặt đối mặt ngắn so với đường kính đường ống.Các van này cũng có thể được sử dụng trong dịch vụ ngõ cụt tùy thuộc vào thiết kế ghế nhưng có thể bị giảm chất lượng và có thể nặng hơn kiểu wafer.
- Van mặt bích kép được thiết kế với các mặt bích ở cả hai đầu của thân van để cố định van vào các mặt bích ăn khớp trên đường ống bằng bu lông hoặc đinh tán và đai ốc.Chúng có thể được sử dụng trong dịch vụ cụt;tuy nhiên, một số loại van có thể bị giảm xếp hạng.
- Van đầu mông được thiết kế với các góc xiên (chuẩn bị mối hàn) trên mỗi mặt để phù hợp với độ dày và góc xiên trên đường ống.Hai đầu được tiếp giáp với đường ống và được hàn, được sử dụng trong các ứng dụng mà việc tháo dỡ không phổ biến hoặc đường dẫn rò rỉ tiềm ẩn giữa các bu-lông mặt bích là mối lo ngại.
CÁC LOẠI TỰ ĐỘNG HÓA
Nhiều loại bộ truyền động có thể điều khiển các đặc tính đóng mở của van bướm.Bộ truyền động cung cấp mô-men xoắn cần thiết để mở và đóng van đúng cách trong quá trình sử dụng.Các loại thiết bị truyền động sau đây được ghép nối với van bướm:
- Vận hành van thủ công là hình thức vận hành đơn giản nhất.Nó sử dụng một bánh xe hoặc đòn bẩy để điều khiển vị trí của thân và đĩa.Người vận hành thủ công cũng rất rẻ và thường được sử dụng với các van có kích thước nhỏ hơn có yêu cầu mô-men xoắn thấp hơn.Chúng đặc biệt phù hợp trong các ứng dụng không có nguồn điện để vận hành van.Tốc độ của người vận hành thủ công hơi chậm, vì vậy chúng sẽ không được sử dụng trong các ứng dụng tắt khẩn cấp.
- Bộ truyền động van điện chứa một hộp số có thể điều chỉnh tốc độ động cơ, tăng hoặc giảm mô-men xoắn.Các bộ truyền động điện dễ bảo trì, lắp đặt tương đối đơn giản và khá yên tĩnh trong quá trình vận hành.Vị trí của van dựa trên đầu vào tín hiệu điện áp hoặc dòng điện và có thể chứa các công tắc giới hạn dừng bộ truyền động khi đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn.Thiết bị truyền động điện được sử dụng ở nơi có nguồn điện ổn định.
- Bộ truyền động giá đỡ và bánh răng chứa lò xo trong buồng hoạt động từ lối vào và lối ra của khí nén.Các loại thiết bị truyền động khí nén này có thể là tác động đơn hoặc kép, được thiết kế nhỏ gọn, tương đối rẻ và nhẹ.Chúng có thời gian phản ứng nhanh hơn, cho phép sử dụng chúng trong các dịch vụ điều tiết;họ cần một nguồn cung cấp khí nén bên ngoài.
- Bộ truyền động ách Scotch có thể được vận hành bằng khí nén hoặc bằng chất lỏng thủy lực.Chúng bao gồm một tay quay và pít-tông trong một hình trụ rỗng.Áp suất được tác dụng lên một bên và lực tạo ra sẽ di chuyển pít-tông theo tuyến tính để xoay thân và đĩa.Các bộ truyền động này có thể được thiết kế với các mô-đun để dễ bảo trì bằng cách chỉ cần tháo một phần của bộ truyền động thay vì toàn bộ cụm.Yoke scotch lớn hơn và tốn kém hơn so với giá đỡ và bánh răng, nhưng đầu ra tạo ra mô-men xoắn cao hơn nhiều cho các van có kích thước lớn hơn.Ách scotch cũng có thể được ghép nối với các phụ kiện điều khiển để sử dụng trong các ứng dụng tác động nhanh hoặc đóng êm.
- Bộ truyền động van thủy lực sử dụng lực thủy lực do chất lỏng cung cấp để điều khiển vị trí của đĩa và thân van.Chúng có sẵn ở dạng đơn hoặc kép.Tác động đơn hoạt động do không có áp suất chất lỏng, giữ cho van ở vị trí đóng;khi áp suất tăng lên, chất lỏng sẽ đẩy pít-tông về phía van để mở.Loại tác động kép chứa một bơm thủy lực làm thay đổi hướng của chất lỏng để mở và đóng van.Các bộ truyền động này được sử dụng cho các van rất lớn hoặc nặng yêu cầu mô-men xoắn lớn để vận hành;chúng cũng có thể được sử dụng với solenoids để kiểm soát vị trí tốt hơn.
TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VAN BƯỚM
Van bướm có nhiều tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế quy định các tiêu chí thiết kế, chẳng hạn như độ dày của thành, chiều dài mặt đối mặt, kiểu lắp, khoan mặt bích, phát thải tạm thời, v.v.Dưới đây là một số tiêu chuẩn chung cho nhiều loại thiết kế van bướm.
Tiêu chuẩn chung cho thiết kế van
Van bướm cung cấp một đề xuất giá trị duy nhất dựa trên trọng lượng, dấu chân và hiệu quả chi phí của chúng.Họ cung cấp nhiều tùy chọn từ vật liệu chỗ ngồi, thiết kế đệm kín, phạm vi xếp hạng nhiệt độ và áp suất.Van bướm cung cấp một trong những thị trường van lớn nhất sau van bi và van cổng.Chúng tiếp tục phát triển dựa trên tính linh hoạt của tự động hóa, mô-men xoắn thấp hơn và hiệu suất khí thải nhất thời được cải thiện so với van tuyến tính.