I. Van công nghiệp là gì? – Valve là gì?
Van công nghiệp (tiếng anh Valve) là một thiết bị cơ học sử dụng láp đặt trên hệ thống đường ống công nghiệp. Chức năng của van công nghiệp là đóng hoặc mở dòng chảy, kiểm soát tốc độ dòng chảy, chuyển hướng dòng chảy, phân chia dòng chảy, ngăn dòng chảy ngược, kiểm soát áp suất hoặc giảm áp suất.
Van công nghiệp hoạt động bằng cách đóng mở hoàn toàn, hoặc một phần dòng chảy của lưu chất. Khi van mở, lưu chất chảy theo hướng từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp.
Từ thời xa xưa cổ đại, van chỉ đơn giản là một thiết bị để đóng /mở chất lỏng (khí hoặc chất lỏng) chảy theo một hướng, nhưng được đẩy mở bởi dòng chảy theo hướng ngược lại. Van dạng này được gọi là một van một chiều, vì nó ngăn cản hoặc “kiểm soát” dòng chảy theo một hướng.
Van điều khiển điện hiện đại có thể điều chỉnh áp suất hoặc dòng chảy hạ lưu và hoạt động trên các hệ thống tự động hóa phức tạp hay người ta cũng có thể sử dụng van điều khiển khí nén do mục đích sử dụng khác nhau.
Những loại van điều khiển thì cần một bộ phần chuyển động để điều khiển hoạt động đóng mở của van đó là Động cơ điều khiển cho van (Damper actuator).
II. Lịch sử phát triển của van van công nghiệp
Từ thời cổ đại, con người đã biết cách điều tiết nước, bằng đá hoặc cành cây, thân cây.
Người Ai Cập, Hy Lạp và các nền văn hóa khác đã có thể chuyển nước từ các con sông và đài phun nước để sử dụng công cộng hoặc tưới tiêu.
Tại một số thị trấn Địa Trung Hải đã được tìm thấy các van nhỏ, tất cả chúng đều có thiết kế tương tự, chẳng hạn như ở Rabat, Djemila, Istambul, Avarches, Augusta (nơi cũng tìm thấy van bướm dạng vòi) và Naples (có phích cắm hình trụ).
Người La Mã sử dụng một van màng nguyên thủy, làm bằng da thô được đóng bằng tay trên đập, để kiểm soát lưu lượng và nhiệt độ của nước tắm trong gia đình.
Lịch sử hiện đại của ngành van ông nghiệp bắt đầu với cuộc cách mạng công nghiệp. Năm 1705 Thomas Newcomen đã phát minh ra máy hơi nước đầu tiên. Nó cần các van có thể giữ và điều chỉnh hơi ở áp suất cao.
Khi những nhà phát minh mới như James Watt tạo ra máy móc mới, họ cũng cải tiến thiết kế của van
James Robertson là người đầu tiên nộp bằng sáng chế cho van ở Mỹ vào năm 1840. Vào thời điểm đó, ông gọi van cổng này là “stop clock.”
Phần đầu của thế kỷ 20 là thời kỳ phát triển công nghiệp đáng kể. Các nhà sản xuất van đã áp dụng kỹ thuật dây chuyền lắp ráp của Henry Ford. Van được sản xuất hàng loạt.
Trong những năm 1960, cơ hội xuất khẩu ngày càng tăng và được sự quan tâm của các nhà sản xuất Van của Mỹ.
Từ năm 1960 đến 1980, rất nhiều loại van được ra đời, bao gồm các loại như van một chiều, van bướm bướm, van bi, v.v.
III. Hoạt động của van thế nào?
Van công nghiệp là một thiết bị cơ khí được dùng trong công nghiệp đường ống để điều chỉnh dòng chảy của lưu chất. Bài này giúp các bạn hiểu được nguyên lý cấu tạo và phạm vi ứng dụng của các loại van dùng trong công nghiệp.
Các vị trí vận hành của van
Khi van đóng hoàn toàn thì sẽ không có dòng chảy của vật chất đi qua.
Nếu như van chỉ mở một phần thì chỉ có một phần của dòng chảy đi qua, khi ở vị trí này thì nó được gọi là đang ở vị trí điều tiết lưu lượng của dòng chảy.
Khi van mở hoàn toàn thì ta có dòng chảy đi qua là cực đại.
Về cơ bản van được chia làm 2 loại: van vận hành bằng tay (Manual Valve) và van điều khiển bằng điện, khí.. (Control Valve).
Manual valve ta có thể thấy nhiều trong các hệ thống nước sinh hoạt hàng ngày nhưng có size nhỏ.
Control Valve được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp nhất là Lọc dầu, hóa chất, nhà máy điện… Control Valve cũng có thể điều khiển bằng tay thông qua thiết bị truyền động bằng tay là tay quay. Kích cỡ của control valve có thể từ 1″ tới 40″.
Tuy nhiên đối với các loại valve có đường kính lớn thì thường phải dùng động cơ để điều khiển, vì vậy gọi là Motor Operated Valve, thông thường sẽ dùng điện 3 pha để điều khiển động cơ của van.
Về cấu tạo van thường có các phần chính là: Thân (body), phần bên trong van (trim), bộ kích hoạt van (actuator) cho control valve, và các phụ kiện khác: như Handwheel, van điện từ, E/P positioner, Air set, van giảm áp.
Việc lựa chọn các loại van cho từng ứng dụng đòi hỏi người chọn phải có một kiến thức tổng hợp về cơ khí (Mechanical), Đo lường và điều khiển (Instrumentation), Điện (Electrical), Vật liệu (Material).
Vì giá của một con van điều khiển là rất đắt chính vì vậy nếu lựa chọn không hợp lý có thể gây ra lãng phí tiền , đồng thời không đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như an toàn.
Trước đây, van chỉ là một kết cấu đơn giản như mảnh vật liệu mỏng và có khả năng cản trở dòng chảy của vật chất theo một hướng nhưng sau đó các nhà thiết kế đã dần hoàn thiện để van công nghiệp ngày một hoàn chỉnh hơn, đóng mở tốt hơn, đóng ngắt chặt và hiệu quả hơn, độ bên cũng tốt hơn rất nhiều.
Ngày nay van công nghiệp không chỉ đóng ngắt hệ thống thông thường mà nó còn có thể điều chỉnh áp suất thay đổi hướng dòng chảy hoạt động trên các hệ thống rất phức tạp – đây là loại Van điều khiển điện có hiệu suất cao.
IV. Ứng dụng của van công nghiệp
Van công nghiệp có nhiều ứng dụng, bao gồm: kiểm soát nước cho thủy lợi, công nghiệp sử dụng cho quá trình kiểm soát, sử dụng nhà ở như bật / tắt và áp lực kiểm soát gas, bàn là hơi nước và vòi nước trong nhà…. Ngay cả các sol khí có một van nhỏ được xây dựng trong. Van cũng được sử dụng trong lĩnh vực quân sự và vận chuyển.
Van được tìm thấy ở hầu hết nhà máy, hệ thống công nghiệp, bao gồm cả nước và xử lý nước thải, khai thác mỏ, sản xuất điện, chế biến dầu, khí đốt và dầu mỏ, sản xuất thực phẩm, hóa chất và nhựa sản xuất và nhiều lĩnh vực khác.
Người dân ở các nước phát triển sử dụng các van trong cuộc sống hàng ngày của họ, bao gồm cả van đường ống dẫn nước, chẳng hạn như vòi nước, van điều khiển khí gas trên bếp, van nhỏ được trang bị cho máy giặt và máy rửa bát đĩa, các thiết bị an toàn được trang bị cho hệ thống nước nóng, và van động cơ.
Trong tự nhiên có van, ví dụ như van một chiều trong tĩnh mạch kiểm soát việc lưu thông máu, và van tim kiểm soát dòng chảy của máu trong các buồng tim và duy trì hoạt động bơm chính xác.
Van có nhiều ứng dụng, bao gồm cả kiểm soát nước cho thủy lợi, sử dụng trong công nghiệp công nghiệp để kiểm soát các hệ thống, sử dụng nhà ở như bật / tắt và kiểm soát áp lực cho máy rửa bát đĩa và máy giặt và vòi nước trong nhà. Van cũng được sử dụng trong lĩnh vực quân sự và vận chuyển.
Trong các hệ nước nóng và nước lạnh người ta dùng Van Cân bằng để cân bằng các nhánh thủy lực như van cân bằng cơ và van cân bằng tự động.
Bên cạnh đó, có một loại van mà được sử dụng phổ biến trong công nghiệp đó là van dùng cho hơi nước nóng trong hệ HVAC (van điều khiển) còn trong công nghiệp nặng người ta dùng Van An Toàn hay Van xả khí. Người ta cũng thường dùng Van Cầu cho hệ hơi hay còn gọi là van cầu hơi (Van cầu yên ngựa).
Ở một số hệ dung môi hóa chất, dầu khí, xử lý chất thải người ta thường loại Van inox hay còn gọi là Van inox công nghiệp. Ngoài một số van công nghiệp kể trên, người ta thường sử dụng một số loại van khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng, ứng dụng thiết kế, hay tính toán của các kỹ sư để giảm chi phí.
Các loại van đó là: Van cổng, Van bướm, Van bi, van phao, van chân/van rọ hút, Y lọc strainer, van giảm áp…cũng là những van được dùng phổ biến trong các ứng dụng.
Van được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp, trong hầu hết các thiết bị cơ khí hàng ngày và cả trong hệ HVAC, trong hệ thống văn phòng, tòa nhà khu chung cư từ nhà ở xã hội cho tới những tòa nhà cao cấp, khu chế xuất, khu nhà máy công nghiệp, ngành công nghiệp xăng dầu, công nghệ thực phẩm…
Van công nghiệp được sử dụng trong hệ đường ống nước, đường ống dầu thô và khí đốt, các đường xử lý nước thải công nghiệp, các hệ thống ống nước hóa chất công nghiệp.
Valve cũng được dùng trong ngành công nghệ thực phẩm. Các loại van này đòi hỏi khắt khe về độ an toàn trong thực phẩm và nó có khả năng làm sạch cao để loại bỏ các chất cáu bẩn quanh van, giữ an toàn cho thực phẩm tiêu dùng.
Van còn được sử dụng trong ngành công nghiệp hàng hải – người ta gọi là Van công nghiệp hàng hải. Các loại van này dùng trong ngành công nghiệp tàu thủy, trong hệ thống đường ống của tàu thủy từ hệ thống cứu hỏa cho tới hệ thống cấp thoát nước, hệ thống vận chuyển xăng dầu…
V. Các loại van công nghiệp cơ bản thông dụng
Van cổng (Gate valve)
Van cổng (tiếng anh gate valves) là một thiết bị được lắp đặt trên đường ống có nhiệm vụ cơ bản là đóng mở lưu chất chảy qua trên môt vị trí nhất định, hoạt động bằng cách nâng hoặc hạ cánh van lên xuống như cửa sập nên cái tên van cổng bắt nguồn từ đây.
Van được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ứng dụng nhưng phổ biến nhất là trong ngành cấp thoát nước. Khi van mở hoàn toàn sẽ cho chất lỏng chảy qua hoàn toàn, không ảnh hưởng đến lưu lượng hay áp lực của đường ống.
Van cổng được sử dụng cho các ứng dụng đóng mở hoàn toàn. Chúng được lắp đặt trên đường ống dưới dạng van cách ly và không nên sử dụng làm van điều tiết lưu lượng.
Quá trình vận hành hoạt động của van cổng được thực hiện bằng cách thực hiện thao tác xoay vô lăng theo chiều kim đồng hồ để đóng hoặc ngược chiều kim đồng hồ để mở van. Để tìm hiểu kỹ hơn chúng ta xem cấu tạo.
Van bướm (Butterfly valve)
Van bướm hay còn gọi là van cánh bướm (tiếng anh: Butterfly valve) Là một loại thiết bị được lắp đặt trên hệ thống đường ống, sử dụng để đóng, mở, điều tiết lưu chất. Cánh của van là đĩa tròn hoặc tấm kim loại, xoay quanh trục vuông góc với dòng chảy trong đường ống.
Tên của van được hình thành bởi đĩa van có hình dạng giống cánh bướm. Có rất nhiều chủng loại, có thể được điều khiển thủ công bằng tay hoặc điều khiển tự động bằng điện, bằng khí nén.
Khi cánh quay quanh trục, cánh ép vào gioăng nằm trong thân van. Thường được sử dụng như van điều tiết dòng chảy. Trục van quay một góc nhỏ hơn 90 độ khi van đóng mở. Chúng được ứng dụng trong các hệ thống khác nhau.
Van bi (Ball valve)
Van bi (ball valve) là một loại van sử dụng viên bi có lỗ xuyên tâm để đóng, mở điều tiết dòng chảy của lưu chất trong hệ thống của đường ống. Đĩa của van bi là một viên bi bằng kim loại hoặc nhựa được đục lỗ xuyên qua tâm. Van mở hoàn toàn khi chiều của lỗ song song với dòng chảy, và đóng hoàn toàn khi lỗ nằm vuông góc với dòng chảy.
Phía trên của trục van có lắp một bộ phận truyền động (tay gạt, vô lăng, động cơ điện, bộ chuyền động bằng khí nén), ta có thể đóng mở bằng cách vặn tay gạt theo góc 90 độ. Hiện nay loại van này có rất nhiều trên thị trường đa dạng về chất liệu mẫu mã, xuất xứ và nhãn hiệu.
Van cầu (Global valve)
Van cầu (tiếng anh : globe valve) là một loại thiết bị sử dụng để đóng, mở, điều tiết dòng chảy của lưu chất trong hệ thống đường ống, van được đặt tên theo hình dạng cấu tạo của van, nửa trên và dưới phía trong thân van được ngăn cách bởi một vách ngăn, vách ngăn có một lỗ tròn là nơi mà lưu chất chảy qua, phía trên vách ngăn có một đĩa hình nêm (côn) để đóng mở van.
Đĩa van được kết nối với một trục vít ( trục của van) và trục vít lại kết nối với tay quay vô lăng, khi quay vô lăng sẽ nâng hoặc hạ trục vít đồng thời đĩa van cũng nâng hoặc hạ xuống, đó là thao tác đóng, mở van. Chúng ta xem hình ảnh bên dưới sẽ thấy rõ hơn. Van cầu hay còn gọi là van chữ ngã, van yên ngựa hay van hơi.
Van một chiều (Check valve)
Van một chiều (Tiếng anh: Check valve) là tiết bị được lắp đặt trên đường ống với mục đích ngăn chặn dòng chảy ngược, tức là chỉ cho lưu chất đi qua mà không cho chảy ngược lại. Van 1 chiều là một trong số ít các van vận hành hoàn toàn tự động, không cần các thiết bị khác hoặc các nguồn năng lượng bên ngoài (năng lượng điện, khí nén) hỗ trợ để mở và đóng. Và thậm chí chúng cũng không cần tới nhân công để vận hành.
Van 1 chiều có nhiều loại được sử dụng cho nhiều ứng dụng và mục đích khác nhau ví dụ như van một chiều lá lật, van kiểu cánh bướm được ứng dụng cho ngành nước, van 1 chiều dạng bi, kiểu côn được lắp đặt cho hệ thống hơi nóng, van nhựa được ứng dụng trong ngành hoá chất, hồ bơi… Chúng ta cùng tìm hiểu các loại van này trong các phần của bài viết này.
Van giảm áp (Pressure reducing)
Van van toàn (Safety valve) …
