Van cầu là loại van phổ biến và đa năng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Việc lựa chọn đúng loại van cầu có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả và độ an toàn của hệ thống. Để tìm ra van cầu phù hợp với nhu cầu của bạn, cần xem xét một số yếu tố quan trọng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chia sẻ những mẹo và lưu ý cần thiết để giúp bạn chọn lựa van cầu thích hợp cho ứng dụng cụ thể của bạn.
Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn van cầu
Áp suất làm việc:
Điều quan trọng đầu tiên cần xem xét là phạm vi áp suất của quy trình. Phạm vi áp suất của cụm van cầu công nghiệp được đo bằng mức độ van mở. Van cầu có phạm vi từ 550-6500 PSI. Nếu quy trình hoạt động ở áp suất cao hơn các phạm vi này, hãy chọn van có định mức áp suất cao hơn. Nếu quy trình hoạt động ở áp suất thấp hơn các phạm vi này, hãy chọn van có định mức áp suất thấp hơn.
Nhiệt độ làm việc
Hãy xem xét các biến động nhiệt độ có thể khiến vật liệu bịt kín giãn nở và co lại. Ngoài ra, các thành phần kim loại có thể mất độ bền ở nhiệt độ cao hơn, làm giảm mức áp suất.
Lưu chất
Xem xét loại chất lỏng mà van sẽ xử lý (chất lỏng, khí hoặc hơi nước) và các đặc tính của nó, cũng như các tính năng như độ nhớt và tính ăn mòn. Chọn vật liệu và thành phần làm kín tương thích với chất lỏng để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và ngăn ngừa hư hỏng cho van.
Kích thước
Yếu tố quan trọng nhất cần cân nhắc khi lựa chọn van cầu công nghiệp là kích thước và công suất của quy trình hoặc hệ thống. Tốt nhất là nên chọn van có kích thước phù hợp với ứng dụng. Van cầu có kích thước từ 1″ đến 2″, tương ứng với đường kính bên trong của ống mà quy trình được kết nối. Điều quan trọng nữa là phải cân nhắc đến kích thước của thiết bị mà quy trình được kết nối. Chọn van lớn hơn nếu ứng dụng liên quan đến khối lượng thiết bị lớn. Tuy nhiên, đối với ứng dụng nhỏ, hãy chọn van nhỏ hơn.
Ứng dụng cụ thể:
Ngành công nghiệp dầu khí:
Van cầu là thiết bị quan trọng để kiểm soát dòng chảy của khí thiên nhiên, dầu thô và sản phẩm khác, đặc biệt ở khu vực thượng nguồn, nơi áp suất và nhiệt độ rất cao. Chúng giúp giảm áp lực chất lỏng và bảo vệ thiết bị hạ nguồn an toàn. Thiết kế mạnh mẽ giúp van cầu duy trì tính toàn vẹn của hệ thống, đặc biệt trong môi trường ăn mòn như dưới biển.
Ngành công nghiệp hóa chất:
Trong ngành hóa chất, van cầu được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của dung môi, axit và kiềm. Dù không ở áp suất cao, các chất này có thể rất ăn mòn. Van cầu với thiết kế chắc chắn và khả năng điều tiết tốt giúp ngăn ngừa rò rỉ và đảm bảo đo lường chính xác các hóa chất trong nhiều quy trình.
Ngành công nghiệp năng lượng:
Van cầu hiệu quả trong việc kiểm soát hơi nước và nước trong tua bin, nồi hơi và thiết bị phát điện. Chúng giúp đo lường hệ thống nước làm mát và ít bị ảnh hưởng bởi các cú sốc và rung động, phù hợp cho các ứng dụng này.
Ngành thực phẩm và đồ uống:
Với thiết kế dễ vệ sinh, van cầu giúp ngăn ngừa tích tụ hạt, đảm bảo vệ sinh trong sản xuất thực phẩm và đồ uống, cũng như trong ngành dược phẩm.
Ngành xử lý nước
Van cầu là thiết bị thiết yếu trong hệ thống xử lý nước, giúp điều chỉnh lưu lượng, quản lý áp suất và ngăn chặn dòng chảy ngược. Chúng được sử dụng trong các bộ phận như lấy nước thô, phun hóa chất và trạm bơm. Với khả năng điều chỉnh chính xác, van cầu duy trì sự cân bằng trong các giai đoạn như lọc và lắng đọng.
Vật liệu chế tạo
Vật liệu thân van cầu
Thân van là cấu trúc chính của van cầu , chịu áp suất bên trong của hệ thống và phải đủ chắc chắn để chịu được môi trường vận hành. Vật liệu cho thân van được lựa chọn dựa trên các yếu tố như độ bền, khả năng chống ăn mòn:
Thép cacbon: Một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng công nghiệp do độ bền và hiệu quả về chi phí. Thép cacbon mang lại sự cân bằng tốt giữa độ bền và giá cả, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng van cầu khác nhau, nơi khả năng chống ăn mòn cực cao không phải là mối quan tâm chính. Vật liệu này phù hợp với nhiệt độ và áp suất từ trung bình đến cao, thường lên đến 800°F (427°C) và 1980 psi (136 bar), tùy thuộc vào cấp độ cụ thể.
Gang: Được sử dụng trong các ứng dụng ít đòi hỏi hơn, gang cung cấp đủ độ bền cho điều kiện áp suất và nhiệt độ thấp hơn. Chi phí thấp hơn khiến nó trở thành lựa chọn hấp dẫn cho các hệ thống mà chi phí là yếu tố quan trọng. Gang thường phù hợp với nhiệt độ lên đến 450°F (232°C) và áp suất lên đến 250 psi (17,2 bar).
Thép không gỉ: Được lựa chọn cho các môi trường mà khả năng chống ăn mòn là tối quan trọng. Thép không gỉ lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến môi trường ăn mòn hoặc trong các ngành công nghiệp như chế biến thực phẩm và dược phẩm, nơi mà độ sạch và không phản ứng là rất quan trọng. Thép không gỉ có thể xử lý nhiệt độ lên đến 1000°F (538°C) và áp suất lên đến 3000 psi (207 bar), tùy thuộc vào hợp kim.
PVC: Van cầu PVC có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, nhẹ và tiết kiệm chi phí để xử lý vật liệu ăn mòn. Tuy nhiên, chúng không phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao hoặc áp suất cao. Ngoài ra, chúng có độ bền cơ học và độ ổn định nhiệt thấp hơn so với kim loại. PVC phù hợp với nhiệt độ lên đến 140°F (60°C) và áp suất lên đến 232 psi (16 bar).
Thép rèn: Van cầu thép rèn lý tưởng cho các ứng dụng áp suất cao và nhiệt độ cao do độ bền vượt trội của chúng. Quá trình rèn tạo ra cấu trúc vật liệu đặc hơn, đồng đều hơn, mang lại các đặc tính cơ học và khả năng chống va đập và mỏi nhiệt được cải thiện. Thép rèn có khả năng chịu được nhiệt độ lên đến 1050°F (566°C) và áp suất vượt quá 6000 psi (414 bar), tùy thuộc vào cấp.
Các loại van cầu tiêu biểu tại Ecozen:
Vật liệu trục, đệm, đĩa
Vật liệu thân van: Thường được làm từ thép không gỉ, thân van phải chống ăn mòn và mài mòn, đặc biệt là khi nó liên tục chuyển động trên vật liệu đóng gói để tránh rò rỉ. Khả năng chống mài mòn và kẹt của thép không gỉ trong những điều kiện này khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng.
Vật liệu đệm: Ghế và đĩa tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng và phải được làm từ vật liệu có thể chịu được tính chất của chất lỏng, bao gồm khả năng ăn mòn và mài mòn.
PTFE (Teflon): Khả năng chống hóa chất tuyệt vời, ma sát thấp, thích hợp cho chất lỏng không mài mòn.
RTFE (PTFE gia cường): Cải thiện khả năng chống mài mòn so với PTFE nguyên chất đối với chất lỏng có tính mài mòn nhẹ.
Kim loại: Nhiều loại thép không gỉ hoặc đồng có khả năng chống mài mòn tốt và chịu được nhiệt độ cao cho các ứng dụng van cầu khắc nghiệt hơn.
Vật liệu đĩa: Van cầu có nhiều thiết kế đĩa khác nhau:
Đĩa loại phích cắm: Cung cấp khả năng chống xói mòn tối đa với thiết kế dài và thon, phù hợp với các ứng dụng liên quan đến xói mòn. Thép không gỉ được sử dụng rộng rãi cho đĩa loại phích cắm, cung cấp khả năng chống xói mòn tuyệt vời do độ bền và khả năng chống ăn mòn.
Đĩa compa: Có ghế phẳng để điều chỉnh vừa phải nhưng không được khuyến khích sử dụng cho các ứng dụng áp suất cao do bề mặt không khí động học. Đồng thau hoặc đồng thau tạo sự cân bằng tốt giữa chi phí và hiệu suất cho đĩa compa.
Đĩa bi (thông thường): Cung cấp diện tích tiếp xúc mỏng cho phép ngồi tốt và điều tiết vừa phải. Gốm sứ thường được sử dụng để làm đĩa bi.
Kiểu kết nối:
Van cầu có nhiều kiểu kết nối khác nhau, bao gồm kiểu ren, hàn ổ cắm và nối bích. Việc lựa chọn kiểu kết nối phải dựa trên yêu cầu ứng dụng cụ thể.
- Kết nối ren thường được sử dụng cho các van cỡ nhỏ.
- Kiểu hàn ổ cắm thường dùng cho các đường ống nhỏ, nơi chứa chất lỏng nguy hiểm hoặc có nguy cơ rò rỉ gây hại cho người xung quanh.
- Kết nối bích phù hợp cho nhiều kích cỡ van khác nhau và các điều kiện vận hành khắt khe
Cơ chế hoạt động
Van cầu có thể được vận hành thủ công, sử dụng tay quay hoặc hộp số. Tuy nhiên, trong nhiều ứng dụng, bộ truyền động đảm bảo kiểm soát van chính xác. Bộ truyền động tự động có nhiều loại, từ bộ truyền động điện đến loại thủy lực và khí nén.
Tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật vật liệu van cầu
Tiêu chuẩn ASTM và ASME: Vật liệu được sử dụng trong kết cấu van cầu phải tuân theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo chúng đáp ứng các tính chất cơ học và hóa học cần thiết để vận hành an toàn và hiệu quả. ASTM International cung cấp các thông số kỹ thuật về thành phần và tính chất vật liệu, trong khi các tiêu chuẩn ASME, đặc biệt là ASME B16.34 , nêu chi tiết ứng dụng của các vật liệu này trong thiết kế van, bao gồm cả định mức áp suất và nhiệt độ. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này đảm bảo rằng van cầu có thể chịu được các yêu cầu của các ứng dụng dự định của chúng.
Tuân thủ NACE MR0175/ISO 15156: Đối với van cầu được sử dụng trong các ứng dụng dầu khí, đặc biệt là nơi có điều kiện dịch vụ khắc nghiệt, vật liệu phải tuân thủ NACE MR0175/ISO 15156. Tiêu chuẩn này đề cập đến việc lựa chọn vật liệu chống nứt ứng suất sunfua trong môi trường ăn mòn, đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của van trong điều kiện khắc nghiệt.
Van cầu không chì: Thiết yếu để tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn về sức khỏe và môi trường trong hệ thống nước uống, van cầu không chì được làm từ vật liệu đáp ứng các quy định nghiêm ngặt về hàm lượng chì. Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) và Quỹ Vệ sinh Quốc gia (NSF), đặc biệt thông qua các tiêu chuẩn NSF/ANSI 61 và NSF/ANSI 372 , đặt ra các tiêu chí cho các thành phần hệ thống nước không chì.
Kết luận
Việc chọn đúng van cầu là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất, độ bền và độ tin cậy. Xem xét kỹ các loại vật liệu sẽ giúp bạn đưa ra quyết định tốt nhất, đặc biệt trong các ứng dụng áp suất cao. Chọn đúng vật liệu và bề mặt đệm sẽ tối ưu hóa hiệu suất và kéo dài tuổi thọ van.
Bài viết liên quan