I. Van bi là gì ?
Van bi (Ball valve) là một thiết bị cơ khí sử dụng góc quay nhỏ hơn hoặc bằng 90° để đóng mở, điều tiết dòng chảy của lưu chất trong hệ thống đường ống. Đĩa của van là một viên bi có chất liệu là kim loại hoặc nhựa được đục lỗ suyên qua tâm.
Van mở hoàn toàn khi chiều của lỗ song song với dòng chảy của lưu chất, và đóng hoàn toàn khi lỗ nằm vuông góc với dòng chảy của lưu chất. Tay gạt được lắp phía trên của trục van. Chúng ta có thể đóng mở van bằng cách vặn tay gạt theo góc 90°.
| Van bi tay gạt | van bi tay quay |
| van bi điện | van bi khí nén |
II. Cấu tạo và hoạt động của van bi
1. Cấu tạo cơ bản của van bi
Cấu tạo của van bi gồm các thành phần chính như sau như sau:
Thân van: thường được chế tạo từ đồng, inox, gang, thép… Là bộ phận chính để lắp ghép các thành thần chi tiết cấu thành nên van bi.
Bi van (đĩa van): có hình cầu và được đục lỗ xuyên tâm, thường được làm từ thép không gỉ có độ cứng cao và độ ăn mòn thấp. Là chi tiết chính trong việc đóng mở van. Bi được cố định bởi gioăng làm kín và trục.
Trục của van: là bộ phận kết nối và truyền lực từ tay gạt, tay quay (vô lăng), bộ phận chuyền động tới bi. Trục van được làm từ hợp kim cứng ít bị ăn mòn.
Giăng làm kín: bao gồm các giăng làm kín cho trục van, bi van các giang làm kín này được chế tạo từ teflong (PTFE) hoặc cao su chịu lực hoặc các vật liệu mềm. Có tác dụng làm kín các chi tiết cấu thành nên van
Tay gạt: là chi tiết dùng để thao tác đóng, mở van, được chế tạo bằng thép hoặc gang. Tay gạt có thể thay thế bằng hộp số và vô lăng ( tay quay) khi sử dụng van trong các đường ống có kích thước và áp suất lớn, bộ chuyền động bằng khí nén (bộ điều khiển khí nen), bộ chuyền động bằng điện ( bộ điều khiển điện) khi sử dụng trong các hệ thống tự động hóa.
Tùy thuộc vào lưu chất, áp suất, nhiệt độ và mục đích mà chúng ta lựa chọ vật liêu, thiết bị chuyền động sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng
2. Nguyên lý hoạt động của van bi
Để biết rõ về nguyên lý hoạt động và cấu tạo của van bi chúng ta xem video bên dưới.
III. Phân loại van bi theo cấu tạo
Van bi được chia ra làm nhiều loại dựa trên cấu tạo của thân van, của bi và bộ phận chuyền động.
a. Dạng Full port
Dạng này lỗ của viên bi có đường kính bằng đường kính của ống, dẫn đến lực ma sát giữa lưu chất và van là nhỏ nhất, không bị tụt áp đường ống, không ảnh hưởng đến dòng chảy. Nhưng thiết kế van lớn và đắt tiền hơn, van được sử dụng khi cần lưu lượng dòng chảy lớn nhất. Ví dụ trong trường hợp dùng áp lực cao và lưu lượng lớn để nạo vét, làm sạch đường ống.
Lợi ích của Van bi dạng Full port bao gồm:
- Hiệu suất cao: Với lỗ thông qua viên bi lớn, Van bi dạng Full port giảm tổn hao áp suất và hạn chế tối thiểu dòng chảy, đảm bảo hiệu suất cao trong hệ thống.
- Dòng chảy lớn: Với kích thước lỗ thông qua viên bi tương đương với kích thước ống, Van bi dạng Full port cho phép dòng chảy lớn qua mà không gây mất áp.
- Dễ làm sạch: Khi cần thiết, Van bi dạng Full port dễ dàng làm sạch bằng cách đẩy chất tạp vào ngoài qua viên bi lớn, giúp giảm nguy cơ tắc nghẽn và dễ dàng vệ sinh.
Ứng dụng của van bi dạng Full Port
Van bi dạng Full port thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như xử lý nước, hóa chất, dầu khí, công nghiệp thực phẩm và các ứng dụng y tế.
b. Dạng Reduced port
Dạng này lỗ của viên bi có đường kính nhỏ hơn đường kính của ống. Trường hợp này lưu lượng của dòng chảy giảm, vận tốc của dòng chảy tăng.
Khi Van bi dạng Reduced port ở trạng thái mở, viên bi trong Van bi xoay để tạo ra một lỗ thông qua viên bi nhỏ hơn đường kính của ống. Điều này gây ra hạn chế cho dòng chảy và tăng áp suất trong hệ thống. Do đó, Van bi dạng Reduced port thường được sử dụng trong các ứng dụng không yêu cầu dòng chảy lớn hoặc không quá quan trọng áp lực trên đường ống
Ưu điểm của dòng van bi dạng Reduced port
- Kích thước và trọng lượng nhỏ gọn: Với lỗ thông qua viên bi nhỏ hơn, Van bi dạng Reduced port có kích thước và trọng lượng nhỏ gọn hơn so với dạng Full port. Điều này có lợi trong việc lắp đặt và tiết kiệm không gian.
- Chi phí thấp hơn: Do có kích thước nhỏ và ít vật liệu hơn so với các kiểu van khác
- Van bi dạng Reduced port thường có giá thành thấp hơn so với dạng Full port.
Một số ứng dụng của dạng Reduced port
Van bi dạng Reduced port thường được sử dụng trong các ứng dụng như hệ thống cấp nước, hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát, và các ứng dụng công nghiệp khác mà không đòi hỏi dòng chảy lớn và áp suất cao.
c. Dạng V port
Lỗ của viên bi có hình chữ “V”. Điều này cho phép van đóng mở một cách có kiểm soát hơn và phù hợp với đặc trưng của dòng chảy tuyến tính. Có thể dùng làm van điều tiết lưu lượng nhưng độ chính xác không cao như van cân bằng, van cầu và van tiết lưu.
Khi Van bi dạng V port ở trạng thái mở, viên bi xoay để các cạnh của khe hình V tương đồng hoặc tạo thành một góc nhỏ. Điều này cho phép điều chỉnh dòng chảy bằng cách thay đổi diện tích lỗ thông qua của viên bi. Điều này có nghĩa là Van dạng V port có khả năng điều chỉnh dòng chảy chính xác hơn so với dạng Full port hoặc Reduced port.
Một số ưu điểm khi sử dụng van bi dạng V Port
- Điều chỉnh dòng chảy: Với khả năng điều chỉnh dòng chảy, Van bi dạng V port được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu kiểm soát chính xác dòng chảy, chẳng hạn như điều chỉnh dòng chảy, điều chỉnh áp suất, hoặc điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp.
- Độ bền và độ tin cậy cao: Van bi dạng V port thường được làm từ các vật liệu chịu được áp suất và ăn mòn, mang lại độ bền và độ tin cậy cao trong quá trình vận hành.
- Ứng dụng đa dạng: Van bi dạng V port được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm xử lý nước, ngành hóa chất, dầu khí, điều nhiệt và các ứng dụng công nghiệp khác.
- Hiệu suất tối ưu: Với khả năng điều chỉnh dòng chảy, Van bi dạng V port giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống, giảm tổn hao áp suất và đảm bảo hiệu suất cao.
d. Dạng Cavity filler
Là dạng van được thiết kế đặc biệt, khi van đóng hoàn toàn thì sẽ không để lại lưu chất trong lỗ của viên bi, làm giảm rủi ro hư hỏng do chất lỏng bị đóng băng và làm nứt bi. Loại này trên thị trường Việt Nam rất ít gặp.
Mục đích chính của việc sử dụng dạng Cavity filler là ngăn chặn chất lỏng hoặc khí xâm nhập vào hố của viên bi trong trường hợp bi van hỏng hoặc chưa hoàn toàn đóng kín. Khi van đóng, chất lấp hố được nén và tạo ra một lớp kín, ngăn chặn dòng chảy của chất qua hố của viên bi.
Ưu điểm của dòng van bi dạng Cavity Filler
- Đảm bảo an toàn và kiểm soát chất lỏng: Với chất lấp hố, dạng Cavity filler giúp ngăn chặn rò rỉ chất lỏng qua hố của viên bi trong trường hợp hư hỏng, đảm bảo an toàn và kiểm soát dòng chảy.
- Giảm rủi ro ô nhiễm: Van bi dạng Cavity filler giúp giảm nguy cơ ô nhiễm chất lỏng hoặc khí trong môi trường xung quanh do rò rỉ hoặc khe hở trong van.
- Ứng dụng trong các môi trường yêu cầu chặt chẽ: Van bi dạng Cavity filler thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hóa chất, dầu khí, xử lý nước, năng lượng, nơi đòi hỏi mức độ an toàn và kiểm soát cao.
- Độ tin cậy cao: Với chất lấp bi van, Dạng Cavity filler tăng độ tin cậy của van, giảm nguy cơ hỏng hóc và tăng tuổi thọ của hệ thống.
Một số hệ thống sử dụng dòng van này
Van bi dạng Cavity filler cung cấp một lựa chọn bảo đảm an toàn và kiểm soát dòng chảy trong các ứng dụng đòi hỏi tính tin cậy cao.
e. Dạng Trunnion
Bình thường van bi chỉ có một chốt trên (vừa là trục, vừa là chốt) ở dạng này van có thêm một chốt dưới nhằm cố định viên bi tốt hơn, Thường được dùng trong đường ống có áp xuất và kích thước lớn.
Cấu trúc của Van dạng Trunnion cho phép viên bi xoay giữa các trụ và dừng ở vị trí mở hoặc đóng. Trong khi viên bi xoay, các trụ giữ chặt viên bi và đảm bảo sự ổn định của nó. Điều này giúp tránh tình trạng viên bi bị mất cân bằng hoặc mất kiểm soát trong quá trình hoạt động.
Ưu điểm của dòng Van dạng Trunnion
- Độ tin cậy cao: Với cấu trúc trụ giữ viên bi, dạng Trunnion mang lại độ tin cậy cao và khả năng kiểm soát chính xác dòng chảy.
- Khả năng chịu áp lực cao: Do có cấu trúc vững chắc, dạng Trunnion có khả năng chịu áp lực cao và thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu áp suất lớn.
- Ứng dụng trong các dòng chảy lớn: Van bi dạng Trunnion thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu dòng chảy lớn, như trong ngành dầu khí, xử lý nước, và ngành công nghiệp năng lượng.
- Hiệu suất cao: Giúp giảm tổn hao áp suất và đảm bảo hiệu suất cao trong quá trình vận hành.
f. Dạng nhiều cửa (nhiều ngả)
Là loại van có nhiều ngả (cửa) và phục vụ cho các mục đích phân chia, đổi hướng dòng chảy, Van bi ba ngả là loại van phổ biến nhất hiện nay. Có hai loại van bi ba ngả là loại chữ “T” và loại chữ “L”. Nhìn hình dạng bên ngoài của hai loại này là như nhau, nó chỉ khác nhau ở cấu tạo bên trong bi van mà thôi. Cấu trúc của Van bi ba ngã cho phép dòng chảy đi qua một trong ba lỗ thông qua tùy thuộc vào vị trí của viên bi. Viên bi có thể xoay để kết nối các đường ống theo các cấu hình khác nhau, bao gồm đường thẳng, chuyển hướng hoặc ngắn kết hợp chúng.
Một số ưu điểm của van bi ba ngã:
- Điều khiển dòng chảy: Van bi ba ngã cho phép điều khiển dòng chảy theo các hướng khác nhau bằng cách xoay viên bi để kết nối các lỗ thông qua. Điều này hữu ích trong việc chuyển hướng dòng chảy, phân phối dòng chảy hoặc kết hợp nhiều nguồn dòng chảy.
- Đa năng và linh hoạt: Dạng van này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ xử lý chất lỏng đến xử lý khí. Cấu trúc ba đường ra cho phép kết nối các ống và thiết bị theo nhiều cấu hình và kịch bản khác nhau.
- Tiết kiệm không gian: Van có thể thay thế hai van thông thường để chuyển hướng hoặc phân phối dòng chảy. Điều này giúp tiết kiệm không gian và giảm độ phức tạp của hệ thống.
- Hiệu suất cao: Van bi ba ngã thường có hiệu suất cao và khả năng chịu áp lực tốt, đảm bảo khả năng kiểm soát dòng chảy và độ tin cậy trong quá trình vận hành.
Các hệ thống thường sử dụng van bi ba ngã:
Van bi ba ngã được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm xử lý nước, ngành dầu khí, hóa chất, và ứng dụng công nghiệp khác, nơi yêu cầu chuyển hướng dòng chảy hoặc phân phối dòng chảy một cách linh hoạt.
IV. Một số loại van bi điều khiển
a. Van bi điều khiển khí nén
Là loại van bi được lắp thêm bộ chuyền động bằng khí nén (bộ điều khiển khí nén), sử dụng khí nén để đóng mở van nên mức độ an toàn cao, thường được sử dụng cho các hệ thống gas, xăng dầu, khí đốt …
b. Van bi điều khiển điện
Van bi được lắp thêm bộ chuyền động bằng điện (bộ điều khiển điện), sử dụng mô tơ điện để đóng mở van. Được sử dụng phổ biến trên các hệ thống đường ống và hệ thống tự động hóa.
VI. Ưu nhược điểm của van bi
1. Ưu điểm của van bi
- Ưu điểm lớn của van bi đó là đóng mở nhanh, cấu tạo tổng thể chịu được áp lực cao, khi mở hoàn toàn không gây mấy áp và ko đổi hướng dòng chảy của lưu chất. Bền, vẫn hoạt động tốt sau nhiều chu kỳ đóng mở và sau thời gian dài không sử dụng.
- Kết nối đơn giản: Van bi có cấu trúc đơn giản với một viên bi và một cần van. Điều này làm cho việc lắp đặt và vận hành dễ dàng và thuận tiện.Nó có các kiểu kết nối vô cùng đa dạng như nối bích, nối hàn, nối ren, nối Clamp…giúp chúng ta có thể tùy biến hệ thống của mình một cách linh hoạt nhất
- Độ kín đáo cao: Khi van đóng, viên bi được nén chặt vào lỗ thông qua, tạo thành một liên kết kín đáo. Điều này ngăn chặn rò rỉ chất lỏng hoặc khí qua van, đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống.
- Ứng dụng đa dạng: Van bi có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm xử lý nước, dầu khí, hóa chất, thực phẩm và đồ uống, điều nhiệt, và nhiều ứng dụng công nghiệp khác.
- Chi phí thấp: So với các loại van khác, van bi thường có chi phí mua sắm và bảo trì thấp hơn, điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng. Giá thành của van bi thấp hơn so với các dòng van cổng, van cầu nên nó được sử dụng tương đối nhiều chỉ sau dòng van bướm mà thôi
- Khả năng chịu ăn mòn: Van bi thường được làm từ các vật liệu chịu được ăn mòn như thép không gỉ, đồng, hoặc nhựa. Điều này giúp tăng độ bền và tuổi thọ của van trong môi trường hóa chất hoặc ăn mòn.
- Dễ dàng sửa chữa và thay thế, Chịu được áp xuất lớn lên đến 1000 bar và nhiệt độ lên đến 500°C, chịu ăn mòn cao, tùy thuộc vào thiết kế, vật liệu sử dụng và nhà sản xuất. Giá thành rẻ.
2. Nhược điểm của van bi
- Van bi không điều được chỉnh lưu lượng như mong muôn giống van tiết lưu. Giữ lại một lượng một lượng chất lỏng trong lỗ khi van đón hoàn toàn và có thể làm bi bị nứt khi phần chất lỏng đó đóng băng.
- Điều khiển dòng chảy hạn chế: Van bi không phải lựa chọn tốt cho việc điều chỉnh dòng chảy chính xác. Do cấu trúc đơn giản, việc điều chỉnh mức dòng chảy của van bi không linh hoạt và mịn như một số loại van khác như van điều khiển hay van bướm hoặc van cầu.
- Hạn chế kích thước: Với các ứng dụng yêu cầu kích thước van nhỏ và khả năng vận hành trong không gian hạn chế, dòng van này có thể gặp khó khăn trong việc cung cấp các phiên bản nhỏ và nhẹ.
- Hạn chế nhiệt độ và áp suất: Van bi có giới hạn về nhiệt độ và áp suất mà nó có thể chịu đựng. Trong các ứng dụng với nhiệt độ và áp suất cực đoan, van bi có thể không phù hợp và cần phải sử dụng các loại van khác.
- Không sử dụng được trong lưu chất bẩn do bi trượt trên đệm làm kín, sau một thời gian làm việc thường xuất hiện các vết xước dạng vòng tròn bao quanh thân bi dẫn đến van đóng không kín. Dòng van này có mô men xoắn tướng đối lớn do lực ma sát giữa thân bi với giăng làm kín là khá lớn.
VII Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn van bi
- Loại cấu tạo của van bi: Xác định loại bi van bên trong cần sử dụng cho ứng dụng của bạn. Có nhiều loại như van bi dạng full port, reduced port, V port, trunnion, cavity filler và nhiều hơn nữa. Xem xét yêu cầu của hệ thống và tính chất dòng chảy để chọn loại van phù hợp.
- Kích thước: Xác định kích thước của van cần lựa chọn, bao gồm đường kính của ống và kích thước chung của van. Đảm bảo rằng kích thước của van tương thích với hệ thống ống của bạn.
- Vật liệu: Xem xét vật liệu chế tạo của van. Vật liệu phải chịu được yêu cầu nhiệt độ, áp suất và chất lưu của ứng dụng. Thép không gỉ, đồng, thép carbon và nhựa là những vật liệu thông dụng cho van bi. Cân nhắc cả yếu tố chống ăn mòn, chống rỉ sét và độ bền của vật liệu.
- Áp suất và nhiệt độ: Xác định áp suất và nhiệt độ tối đa mà dòng van này phải chịu đựng trong quá trình hoạt động. Đảm bảo nó có khả năng chịu áp suất và nhiệt độ tương ứng với yêu cầu của ứng dụng.
- Kiểm soát dòng chảy: Đánh giá khả năng kiểm soát dòng chảy của van. Một số van có khả năng kiểm soát dòng chảy tốt hơn và cho phép điều chỉnh mức dòng chảy một cách linh hoạt hơn. Xem xét yêu cầu của ứng dụng và chọn van bi có khả năng kiểm soát dòng chảy phù hợp.
- Kết nối: Xem xét kiểu kết nối của bao gồm ren, mặt bích, mô-men xoắn(dạng điều khiển), hoặc hàn. Đảm bảo rằng kết nối của van bi tương thích với hệ thống ống và thiết bị khác trong ứng dụng của bạn.
- Tiêu chuẩn và chứng nhận: Kiểm tra xem van đáp ứng các tiêu chuẩn và chứng nhận cần thiết. Điều này đảm bảo rằng van đáp ứng các yêu cầu an toàn và chất lượng quốc tế.
- Nhà sản xuất và nhà cung cấp: Chọn van từ các nhà sản xuất và nhà cung cấp uy tín, có kinh nghiệm và cung cấp chất lượng đảm bảo. Điều này đảm bảo rằng bạn nhận được một sản phẩm chất lượng cao và dịch vụ hỗ trợ sau bán hàng tốt.
- Giá cả và chi phí bảo trì: Xem xét giá của van bi và chi phí bảo trì trong thời gian dài. So sánh các tùy chọn khác nhau và lựa chọn van có giá trị tốt nhất trong tầm giá của bạn.
VIII Lắp đặt và bảo dưỡng van bi đúng cách
∇ Khâu chuẩn bị:
- Đọc và hiểu hướng dẫn của nhà sản xuất về việc lắp đặt van bi cụ thể mà bạn đang sử dụng.
- Kiểm tra lại các bộ phận cần thiết, bao gồm van, bu lông, mặt bích, gioăng và phụ kiện liên quan.
- Xác định vị trí lắp đặt và đảm bảo rằng không có cản trở hoặc nguy hiểm gây ảnh hưởng đến quá trình lắp đặt.
- Kiểm tra kỹ lưỡng van bi trước khi lắp đặt để đảm bảo không có hỏng hóc, rỉ sét hoặc lỗi khác.
- Bảo đảm rằng van bi phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và phù hợp với môi trường làm việc.
∇ Chuẩn bị ống và hệ thống
- Làm sạch ống và loại bỏ bất kỳ cặn bẩn, cặn bẩn hoặc chất lỏng trong ống.
- Đảm bảo các khớp nối ống được lắp đặt chính xác và chắc chắn.
∇ Tiến hành lắp đặt
- Đặt van bi vào vị trí lắp đặt và đảm bảo rằng các kết nối với ống và hệ thống được thực hiện chính xác.
- Sử dụng đệm gioăng hoặc phụ kiện tương tự để tăng cường sự ổn định và giảm tải trọng trên van
- Xác định và tuân thủ hướng dẫn về mô-men xoắn cho các bu lông và ren để đảm bảo việc lắp đặt chặt chẽ và an toàn.
∇ Kiểm tra và xác nhận
- Kiểm tra lại việc lắp đặt và đảm bảo rằng van bi hoạt động một cách chính xác.
- Thử nghiệm và kiểm tra van bi để đảm bảo rằng không có rò rỉ và dòng chảy điều khiển chính xác theo yêu cầu hay không. Nếu không được chúng ta cần tiến hành thao tác lại
∇ Vận hành và bảo trì
- Đảm bảo rằng người vận hành được đào tạo về cách sử dụng và bảo trì van bi.
- Thực hiện các quy trình bảo trì định kỳ để đảm bảo van bi hoạt động ổn định và an toàn.
Như vậy chúng tôi đã trình bày xong bài viết về van bi. Đây là bài viết mang tính chất khái quát chung thông tin về dòng van bi(Ball Valve), một loại van được sử dụng nhiều trong công nghiệp hiện nay
Cảm ơn quý độc giả đã quan tâm và theo dõi bài viết này, hẹn gặp lại ở các nội dung sau.
