Giới thiệu chung về van an toàn, van nút, van cầu, van cổng

I. Tìm hiểu chung về các loại: van cổng, van cầu, van nút, van an toàn

Trong thời kì hiện nay, cùng với với sự phát triển của công nghiệp hóa hiện đại hóa thì vấn đề khoan khai thác dầu khí ngày càng phát triển, vậy chúng ta phải làm thế nào để quá trình khai thác vận chuyển dầu khí hiệu quả, an toàn hơn.

Có nhiều yếu tố quyết định đến việc này ,trong đó phải kể đến các loại van, một thiết bị không thể thiếu trong khai thác, vận chuyển dầu khí. Việc tiến hành nghiên cứu vấn đề này có ý nghĩa thiết thực nhằm tìm ra phương pháp điều chỉnh, kìm nén dòng chảy của chất lưu trong quá trình khai thác, vận chuyển dầu khí nhờ các loại van qua đó nâng cao hiệu quả khi sử dụng chúng.

II. Lịch sử hình thành và phát triển các loại van

Bằng chứng cổ về các loại van có thể truy lại thời điểm cổ của người Ai Cập vàngười Hy Lạp. Nó là vào thời của người Roman, tất cả mọi người đều công nhận như các nhà phát triển tương đối phức tạp của hệ thống ống nước.

Hệ thống ống nước của họ đã được cải tiến đủ để cung cấp nước cho các tòa nhà riêng lẻ mà họ đã phát triển, các van, khóa vòi và đó cũng là bằng chứng của người Roman đã sử dụng van an toàn ngăn chặn dòng chảy. Cơ bản triết lý vẫn như ngày hôm nay.

Cùng với sự phát triển van trở lên ngày càng phức tạp. Các loại van sử dụng trong nhiều ngành, nhiều van cổng đã nhường chỗ cho van bi.

Khái niệm về van

Van là 1 thiết bị cơ khí được dùng trong công nghiệp đường ống để điều chỉnh, phân chia lưu lượng, áp lực và nhiệt độ của lưu chất. Khi van đóng hoàn toàn thì sẽ không có dòng chảy của vật chất đi qua.

Nếu van chỉ mở 1 phần thì chỉ có 1 phần của dòng chảy đi qua. Khi van 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 qua van là cực đại.

III. Một vài loại van trong ngành công nghiệp

1. Van cổng (Gate valve)

Van cổng hay còn gọi là van cửa là một trong những loại van được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Kích cỡ của van cổng khá đa dang: van cổng DN15 đến DN500 ….. Áp suất của van cổng thường là 10k – 16k.

a) Nguyên lý hoạt động

Van cổng trượt lên và xuống trong đường ống để mở và đóng đường ống đó. Van cửa thường được dùng để mở toàn bộ hoặc đóng toàn bộ nên không phù hợp để kiểm soát áp suất và điều chỉnh hoặc tiết lưu dòng chảy vì không thể đạt được sự điều khiển chính xác.

b) Cấu tạo

Gồm các bộ phận chính:

• Đệm làm kín (packing)
• Thân van (body)
• Đế van (seat)
• Đĩa van
• Trục Van
• Tay quay
• Mặt bích.

Một số hãng sản xuất van cổng.

• van cổng rinco
• van cổng avk
• van cổng aut
• van cổng arv
• van cổng meiji
• van cổng ekoval
• van cổng tecofi …..

2. Van cầu (globe valve)

a) Định Nghĩa

Do vỏ van dạng bầu tròn nên người ta đặt tên “Van Cầu“. Việt Nam thường dùng loại van này trên các hệ ống dẫn hơi nước nên còn có tên gọi khác là van hơi hay van điều tiết. Van cầu được dùng rộng rãi cả trong việc đóng/mở cũng như khi cần điều chỉnh dòng.

b) Cấu tạo

Gồm các bộ phận chính:

• Seals: đệm làm kín
• Bonnet: nắp
• Body: thân van
• Valve plug: nút van
• Valve seat: đế van

c) Nguyên lý làm việc

Trong van cầu dòng chảy khi qua van bị chuyển hướng. Sự đổi hướng dòng chảy này tạo nên sự cuộn xoáy và áp suất của dòng chảy qua van cũng bị giảm nhiều hơn, do đó năng lượng đòi hỏi để chuyển chất lỏng qua van cũng lớn hơn.

Phần đáy của cửa van nằm song song với hướng của dòng chảy, cửa van không trượt dọc theo bề mặt của vòng làm kín, do vậy mọi tiếp xúc giữa cửa van cầu và vòng làm kín sẽ chấm dứt khi bắt đầu có dòng chảy.

Van cầu có ba phần chuyển động chính là đĩa van, ty van và đĩa xoay. Ty van nối đĩa xoay với đĩa van. Ren ngoài trên ty van khớp với ren trong tại cổ van. Vị trí tương đối giữa đĩa van và mặt đệm quyết định sự đóng mở cũng như lưu lượng dòng qua van. Dòng chảy trong thân van bị gấp khúc nhiều lần khiến cho tổn áp qua van khá cao.

Đối với van cầu thì chỉ tạo nên sự mài mòn nhỏ do lực ma sát giữa các vòng làm kín và cửa van. Do vậy trong các công việc đòi hỏi phải vận hành van một cách thường xuyên thì van cầu là loại thích ứng hơn.

Khi ở vị trí điều tiết thì toàn bộ phần cửa van nằm trong dòng chẩy do đó sự mài mòn xảy ra đồng đều hơn. Khi vòng làm kín và cửa van bị mài mòn đồng đều nhau thì sau một thời gian sử dụng lâu dài vẫn giữ được độ kín của nó.

Vì lý do này nên chúng thường được dùng trong quá trình điều tiết dòng chảy.

Trong hình vẽ mô tả van đang ở vị trí điều tiết. Khi dòng chảy từ điểm A tới điểm B thì khả năng cửa van đóng bất thình lình và tắc nghẽn khi nó ở gần với vòng làm kín.

Để có được sự vận hành ổn định, van cầu phải được lắp đặt vào hệ thống theo hướng dòng chảy vật chất đi từ phần dưới của cửa van lên.Van cầu có 3 dạng vỏ van khá thông dụng: Van góc, Van chữ Y, Van hai thân.

Van góc cho phép chuyển hướng dòng chảy từ thẳng đứng sang nằm ngang (độ xoáy của dòng chảy và sự sụt áp đi qua van ít hơn). Van chữ Y có ty van nằm nghiêng so với trục nằm ngang của cổng vào và cổng ra. Van hai thân có vỏ chia làm 2 mảnh, nối với nhau bằng bu-long.

3. Van Nút (Plug valve)

a) Cấu tạo

b) Nguyên lý hoạt động

Phần điều chỉnh dòng chảy (cửa van) của loại van này có dạng nút. Vị trí của van được điều chỉnh bằng việc vặn tay quay. Khi vặn tay quay đi một góc 90o ta sẽ có van ở vị trí đóng hoặc mở hoàn toàn.

Nếu so sánh với van cửa thì loại van này có độ đóng mở nhanh hơn.Tay quay ở đầu phía trên của cần van trong van nút chuyển động theo cùng một hướng với khe hở của cửa van. Khi tay quay nằm song song với đường ống thì van ở vị trí mở.

Khi van ở vị trí mở hoàn toàn thì dòng chảy đi qua van là đường thẳng còn khi nó ở vị trí điều tiết thì dòng chảy qua van sẽ tạo xoáy và xảy ra sự sụt áp.Van nút thường không được dùng cho mục đích điều chỉnh dòng chảy vì khi nó ở vị trí điều tiết thì cửa van sẽ bị mài mòn không đồng đều.

4. Van An Toàn (Safe valve)

a) Định nghĩa

Van an toàn là một thiết bị thủy lực dùng để điều chỉnh áp suất trong mạch thủy lực. Van an toàn thuộc nhóm thiết bị điều chỉnh áp suất đầu vào, nó bảo vệ mạch thủy lực khỏi sự tăng áp vượt giá trị định mức.

Trong quá trình làm việc van an toàn luôn ở trạng thái đóng. Khi áp suất đầu vào của van vượt giá trị định mức Van an toàn mở r cho phép một phần chất lỏng chảy qua van về thùng chứa.

b) Cấu tạo

• Cap: nắp
• Stem (spindle): thân trục quay
• A djusting screw: bulông điều chỉnh
• Bonnet: nắp
• Spring: lò xo
• Vent: lỗ thông hơi
• Disc: đĩa
• Seating surface: bề mặt đế
• Adjusting ring: vòng điều chỉnh
• Body: thân van
• Nozzle: vòi phun
  

c) Nguyên lý làm việc

Nguyên lý chung: Van an toàn là loại van thường xuyên đóng nó chỉ làm việc (tự động) và bắt buộc phải làm việc ở một áp suất tối thiểu nào đấy (áp suất cài đặt). Điều đó có nghĩa là khi áp trong hệ thống đạt đến giá trị cài đặt của van an toàn thì van an toàn sẽ tự động mở để làm giảm áp suất trong hệ thống.