Giới thiệu về van cầu

Van cầu

Van cầu là loại van chuyển động tuyến tính và được thiết kế chủ yếu để dừng, khởi động và điều chỉnh dòng chảy. Đĩa của van cầu có thể được loại bỏ hoàn toàn khỏi đường dẫn lưu lượng hoặc nó có thể đóng hoàn toàn đường dẫn lưu lượng.

Van cầu thông thường có thể được sử dụng cho các dịch vụ cách ly và điều tiết. Mặc dù các van này có mức giảm áp suất cao hơn một chút so với van thẳng (ví dụ: cổng, phích cắm, quả cầu, v.v.), chúng có thể được sử dụng khi áp suất giảm qua van không phải là yếu tố kiểm soát.

Do toàn bộ áp suất hệ thống tác dụng lên đĩa được truyền tới thân van nên giới hạn kích thước thực tế cho các van này là NPS 12 (DN 300). Van cầu lớn hơn NPS 12 (DN 300) là một ngoại lệ chứ không phải là quy luật. Các van lớn hơn sẽ yêu cầu tác dụng một lực rất lớn lên thân van để mở hoặc đóng van dưới áp suất. Van cầu có kích thước lên tới NPS 48 (DN 1200) đã được sản xuất và sử dụng.

Van cầu được sử dụng rộng rãi để kiểm soát dòng chảy. Phạm vi kiểm soát dòng chảy, giảm áp suất và công suất phải được xem xét trong thiết kế van để tránh hỏng hóc sớm và đảm bảo dịch vụ thỏa đáng. Các van phải chịu dịch vụ điều chỉnh áp suất chênh lệch cao yêu cầu viền van được thiết kế đặc biệt.

Nói chung, áp suất chênh lệch tối đa trên đĩa van không được vượt quá 20% áp suất ngược dòng tối đa hoặc 200 psi (1380 kPa), tùy theo giá trị nào nhỏ hơn. Các van có viền đặc biệt có thể được thiết kế cho các ứng dụng vượt quá giới hạn áp suất chênh lệch này.

Van cầu thép đúc cho ngành dầu khí

Thiết kế thân van cầu

Có ba thiết kế thân chính cho van Quả cầu, đó là: Mẫu Tee hoặc thân chữ Z, Mẫu góc và Mẫu Wye hoặc thân chữ Y.

Thiết kế van cầu kiểu Teelà loại cơ thể phổ biến nhất, có cơ hoành hình chữ Z. Cài đặt nằm ngang của ghế cho phép thân và đĩa di chuyển vuông góc với đường ngang. Thiết kế này có hệ số dòng chảy thấp nhất và độ giảm áp suất cao hơn. Chúng được sử dụng trong các dịch vụ điều tiết nghiêm trọng, chẳng hạn như trong các đường dẫn xung quanh van điều khiển. Van cầu kiểu chữ T cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng mà việc giảm áp suất không phải là vấn đề đáng lo ngại và cần phải điều tiết.

 

 

Thiết kế van cầu kiểu góclà một sửa đổi của van Quả cầu kiểu Tee cơ bản. Các đầu của van cầu này nằm ở một góc 90 độ và dòng chất lỏng xảy ra chỉ với một góc 90 độ. Chúng có hệ số dòng chảy thấp hơn một chút so với van cầu kiểu wye. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng có chu kỳ dòng chảy dao động vì khả năng xử lý hiệu ứng trượt của loại dòng chảy này.

 

 

Thiết kế van cầu Wye Pattern, là giải pháp thay thế cho việc giảm áp suất cao vốn có trong van cầu. Chỗ ngồi và thân được đặt nghiêng một góc khoảng 45 độ, điều này mang lại đường dẫn dòng chảy thẳng hơn khi mở hoàn toàn và mang lại ít lực cản dòng chảy nhất. Chúng có thể bị nứt mở trong thời gian dài mà không bị xói mòn nghiêm trọng. Chúng được sử dụng rộng rãi để điều tiết trong các hoạt động theo mùa hoặc khởi động. Chúng có thể được xuyên qua để loại bỏ các mảnh vụn khi sử dụng trong các đường cống thường đóng.

Van đĩa và ghế và thân của van cầu

Đĩa:Các thiết kế đĩa phổ biến nhất cho van cầu là: đĩa bi, đĩa tổng hợp và đĩa cắm. Thiết kế đĩa bi được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Nó có khả năng điều tiết dòng chảy, nhưng về nguyên tắc nó được áp dụng để dừng và bắt đầu dòng chảy.

Thiết kế đĩa tổng hợp sử dụng vòng chèn cứng, phi kim loại trên đĩa, đảm bảo đóng chặt hơn.

Thiết kế đĩa cắm cung cấp khả năng điều tiết tốt hơn so với thiết kế bóng hoặc bố cục. Chúng có nhiều kiểu dáng khác nhau và tất cả đều dài và thuôn nhọn.

Ghế:Ghế van cầu được tích hợp hoặc bắt vít vào thân van. Nhiều van Globe có ghế sau bên trong Bonnet. Ghế sau có tác dụng bịt kín giữa thân và nắp ca-pô, đồng thời ngăn áp suất hệ thống tạo ra tác động lên van khi van mở hoàn toàn. Ghế sau thường được ứng dụng ở van Globe.

Thân cây:Van cầu sử dụng hai phương pháp để kết nối đĩa và thân: khe chữ T và kết cấu đai ốc đĩa. Trong thiết kế khe chữ T, đĩa trượt trên thân, trong khi ở thiết kế đai ốc đĩa, đĩa được vặn vào thân.

Cấu tạo của van cầu

Van cầu thường có thân nhô lên và kích thước lớn hơn là cấu trúc vít và ách bên ngoài. Các thành phần của van cầu cũng tương tự như van cổng. Loại van này có các mặt tựa nằm trên mặt phẳng song song hoặc nghiêng theo đường dòng chảy.

Việc bảo trì van cầu tương đối dễ dàng vì đĩa và ghế có thể dễ dàng được tân trang lại hoặc thay thế. Điều này làm cho van Globe đặc biệt thích hợp cho các dịch vụ yêu cầu bảo trì van thường xuyên. Khi van được vận hành bằng tay, hành trình đĩa ngắn hơn mang lại lợi thế trong việc tiết kiệm thời gian vận hành, đặc biệt nếu van được điều chỉnh thường xuyên.

Sự khác biệt chính trong thiết kế van cầu là ở loại đĩa được sử dụng. Đĩa dạng cắm có cấu hình thon dài với bề mặt chịu lực rộng. Loại ghế này cung cấp khả năng chống lại tác động ăn mòn của dòng chất lỏng tối đa. Trong đĩa tổng hợp, đĩa có mặt phẳng được ép vào lỗ tựa như một chiếc nắp. Kiểu bố trí ghế này không phù hợp với việc điều chỉnh áp suất chênh lệch cao.

Trong van cầu bằng gang, vòng đĩa và mặt ngồi thường được làm bằng đồng. Trong van cầu thép chịu được nhiệt độ lên tới 750°F (399°C), phần trang trí thường được làm bằng thép không gỉ và do đó có khả năng chống kẹt và lõm. Các mặt tiếp xúc thường được xử lý nhiệt để đạt được các giá trị độ cứng khác nhau. Các vật liệu trang trí khác, bao gồm cả hợp kim gốc coban, cũng được sử dụng.

Bề mặt tựa được mài để đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn với bề mặt chịu lực khi đóng van. Đối với các cấp áp suất thấp hơn, việc căn chỉnh được duy trì bằng đai ốc khóa đĩa dài. Đối với áp suất cao hơn, dẫn hướng đĩa được đúc vào thân van. Đĩa quay tự do trên thân đĩa để tránh hiện tượng lõm mặt đĩa và vòng đệm. Thân chịu lực với một tấm đẩy cứng, loại bỏ hiện tượng kẹt của thân và đĩa tại điểm tiếp xúc.

Hướng dòng chảy của van cầu

Đối với các ứng dụng có nhiệt độ thấp, van cầu thường được lắp đặt sao cho áp suất ở dưới đĩa. Điều này góp phần vận hành dễ dàng và giúp bảo vệ bao bì.

Đối với các ứng dụng có dịch vụ hơi nước ở nhiệt độ cao, van cầu được lắp đặt sao cho áp suất cao hơn đĩa. Nếu không, thân đĩa sẽ co lại khi nguội và có xu hướng nhấc đĩa ra khỏi ghế.

Ưu điểm và nhược điểm của van cầu

Thuận lợi:

• Khả năng ngắt tốt
• Khả năng điều tiết từ trung bình đến tốt
• Hành trình ngắn hơn (so với van cổng)
• Có sẵn các mẫu tee, wye và góc, mỗi mẫu cung cấp những khả năng riêng biệt
• Dễ dàng gia công hoặc làm lại bề mặt ghế
• Với đĩa không gắn vào thân van, van có thể được sử dụng làm van một chiều

Nhược điểm:

• Giảm áp suất cao hơn (so với van cổng)
• Yêu cầu lực lớn hơn hoặc bộ truyền động lớn hơn để đặt van (có áp suất dưới ghế)
• Dòng chảy tiết lưu dưới ghế và dòng ngắt trên ghế

Ứng dụng điển hình của van cầu

Sau đây là một số ứng dụng điển hình của van cầu:

• Hệ thống nước làm mát cần điều tiết dòng chảy
• Hệ thống dầu nhiên liệu nơi lưu lượng được điều chỉnh và độ kín khít là rất quan trọng
• Lỗ thông hơi điểm cao và lỗ thoát nước điểm thấp khi độ kín và an toàn là những cân nhắc chính
• Hệ thống nước cấp, thức ăn hóa học, hệ thống chiết khí ngưng tụ và hệ thống thoát nước chiết
• Các lỗ thông hơi và thoát nước của nồi hơi, các lỗ thông hơi và thoát nước chính, và các lỗ thoát nước của lò sưởi
• Con dấu và cống tuabin
• Hệ thống dầu bôi trơn tuabin và các hệ thống khác