Van cầu (globe valve ) là gì? Cấu tạo và ứng dụng của van cầu

Van cầu công nghiệp là một loại van được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp để kiểm soát luồng chất lỏng hoặc khí trong hệ thống đường ống. Chúng có thiết kế đặc biệt với một bi cầu (hay còn gọi là bi van) có khả năng quay trong ống để mở hoặc đóng luồng chất lỏng hoặc khí. Dưới đây là một số thông tin quan trọng về van cầu công nghiệp :van cầu là gì? Thiết kế cơ bản , cơ cấu hoạt động và ứng dụng

I. Van cầu là gì ?

Van cầu (thường được gọi là “globe valve” trong tiếng Anh) là một loại van công nghiệp được thiết kế để kiểm soát và điều tiết luồng chất lỏng hoặc khí trong hệ thống đường ống. Tên gọi “van cầu” xuất phát từ hình dạng của bi van bên trong, mà có hình cầu hoặc bi cầu.

Van cầu thường được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như xử lý nước, dầu khí, công nghiệp hóa chất, thực phẩm và nhiều ứng dụng công nghiệp khác nơi cần kiểm soát luồng chất lỏng hoặc khí một cách hiệu quả và đáng tin cậy.

II. Cấu tạo van cầu (globe valve )

Van cầu (globe valve) là một loại van được thiết kế đơn giản, với một cấu trúc cơ bản bao gồm các thành phần sau:

Bi cầu (Ball):

Đây là thành phần chính của van và tạo ra chặn luồng chất lỏng hoặc khí. Bi cầu có hình dạng cầu hoặc bi cầu, và nó thường được làm bằng vật liệu chất lượng cao như thép không gỉ, đồng, gang hoặc các vật liệu khác tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể. Bi cầu này có một lỗ bên trong cho phép luồng chất đi qua khi bi van được quay mở và chặn luồng khi bi van được quay đóng.

Hộp van (Valve Body):

Hộp van là bộ khung hoặc hộp chứa bi cầu và cơ cấu hoạt động của van. Nó có hai đầu nối đường ống để kết nối với hệ thống. Một đầu nối thường được gọi là đầu vào hoặc đầu ra, trong khi đầu nối còn lại thường được gọi là đầu ra hoặc đầu vào, tùy thuộc vào cách lắp đặt. Hộp van thường được làm bằng các vật liệu chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao.

Cơ cấu hoạt động (Actuator):

Cơ cấu hoạt động là phần của van cầu cho phép điều khiển bi cầu để mở hoặc đóng luồng chất. Cơ cấu hoạt động có thể là tay cầm (manual), bánh răng (gear-operated), động cơ điện (electric actuator), hoặc nhiều loại cơ cấu hoạt động khác tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể. Bằng cách quay cơ cấu hoạt động, bi cầu được xoay để kiểm soát luồng chất.

Ranh giới bi (Ball Seats):

Ranh giới bi là các bề mặt dẫn hướng trên bi cầu và hộp van, giúp đảm bảo độ kín khít hoàn hảo khi bi cầu được đóng lại. Các ranh giới bi thường làm bằng vật liệu chịu nhiệt và chống mài mòn để tăng độ bền và đảm bảo kín khít.

Như vậy, cấu tạo của van rất đơn giản và hiệu quả, cho phép kiểm soát và điều tiết luồng chất lỏng hoặc khí trong các hệ thống đường ống công nghiệp một cách chính xác và đáng tin cậy.

https://www.youtube.com/watch?v=GSEIpwf5FBI

III. Phân loại van cầu (globe valve )

Van cầu có thể được phân loại dựa trên nhiều yếu tố, bao gồm thiết kế, cách hoạt động, kết nối và ứng dụng. Dưới đây là một số phân loại chính :

1. Phân loại theo thiết kế:

Van một chiều (One-way globe valve): Có một bi cầu và chỉ cho phép luồng chất chảy qua theo một hướng.
Van hai chiều (Two-way globe valve): Có một bi cầu và cho phép luồng chất chảy qua cả hai hướng, từ đầu vào đến đầu ra và ngược lại.
Van ba chiều (Three-way globe valve): Có một bi cầu có thể chuyển luồng chất từ một đường đầu vào sang hai đường đầu ra hoặc ngược lại.

2.Phân loại theo cách hoạt động:

Van hoạt động bằng tay (Manual globe valve): Cơ cấu hoạt động bằng tay cầm để quay bi cầu.
Van hoạt động bằng động cơ (Motorized globe valve): Sử dụng động cơ điện để điều khiển bi cầu.
Van hoạt động tự động (Automated globe valve): Kết hợp động cơ và hệ thống điều khiển tự động để kiểm soát bi cầu.

3.Phân loại theo kết nối:

Van cầu ren (Threaded ball valve): Có đầu ren để kết nối với đường ống bằng vít.
Van cầu hàn (Welded ball valve): Được hàn trực tiếp vào đường ống.
Van cầu bích (Flanged ball valve): Có bích ở đầu nối để gắn với đường ống bằng bốn hoặc nhiều ốc vít.

4. Phân loại theo ứng dụng:

Van cầu công nghiệp (Industrial ball valve): Sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, như xử lý nước, dầu khí, hóa chất và công nghiệp luyện kim.
Van cầu địa phương (Residential ball valve): Sử dụng trong các ứng dụng dân dụng, như trong gia đình hoặc các tòa nhà cư dân.

5. Phân loại theo vật liệu chế tạo:

Van cầu thép không gỉ (Stainless steel ball valve): Có bi cầu và hộp van làm từ thép không gỉ, chống ăn mòn.
Van cầu đồng (Brass ball valve): Có bi cầu và hộp van làm từ đồng, thường sử dụng trong ứng dụng nước và dầu khí.
Những loại van cầu này có tính năng và ứng dụng riêng biệt, giúp phù hợp với nhiều loại hệ thống và quy trình khác nhau trong công nghiệp và dân dụng. Khi lựa chọn van cầu, quan trọng để xác định yêu cầu cụ thể của ứng dụng để có thể chọn loại van cầu phù hợp.

IV. Ưu & nhược điểm khi sử dụng van cầu

Sử dụng van cầu (ball valve) có nhiều ưu điểm và nhược điểm cần xem xét khi chọn loại van này cho ứng dụng cụ thể. Dưới đây là các ưu điểm và nhược điểm của van cầu:

1. Ưu điểm:

Kín khít tốt: Van cầu có cấu trúc đơn giản với bi cầu làm kín khít, giúp ngăn ngừa rò rỉ và chảy ra ngoài khi van đóng lại.

Khả năng kiểm soát chính xác: Van cầu cho phép kiểm soát luồng chất lỏng hoặc khí một cách chính xác, đặc biệt trong các ứng dụng cần độ điều tiết cao.

Áp lực cao: Van cầu có khả năng chịu áp lực cao, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng với áp lực làm việc lớn.

Chịu nhiệt tốt: Van cầu có khả năng chịu nhiệt độ cao, đặc biệt khi sử dụng với bi cầu và ranh giới bi làm từ thép không rỉ.

Tuổi thọ cao: Với cấu tạo đơn giản và các vật liệu chất lượng cao, van cầu thường có tuổi thọ dài và độ bền cao.

Tính linh hoạt trong lắp đặt: Van cầu có nhiều loại kết nối khác nhau, bao gồm ren, hàn, và bích, cho phép tích hợp dễ dàng vào các hệ thống đường ống khác nhau.

2. Nhược điểm:

Thời gian mở và đóng chậm hơn: So với một số loại van khác như van cửa, van cầu mở và đóng chậm hơn do cần xoay bi cầu từ 0 độ đến 90 độ để thay đổi luồng chất.

Khả năng điều tiết hạn chế: Mặc dù có khả năng kiểm soát chính xác, van cầu không phải lựa chọn tốt cho các ứng dụng cần điều tiết liên tục.

Khó kiểm tra trạng thái: Trong tình huống đóng hoặc mở van, không thể dễ dàng kiểm tra trạng thái của bi cầu bên trong.

Hạn chế trong ứng dụng chất lỏng đặc: Van cầu không phù hợp cho các ứng dụng chất lỏng đặc hoặc bùn, do có thể gây tắc nghẽn và hỏng van.

Tóm lại, van cầu là một lựa chọn tốt cho nhiều ứng dụng nhưng cũng có nhược điểm cần xem xét. Việc chọn loại van phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và yếu tố như áp lực, nhiệt độ, và tính năng kiểm soát.

V .Thông số kỹ thuật của van cầu

Thông số kỹ thuật của một van cầu (ball valve) có thể thay đổi tùy theo loại van, kích thước, áp lực làm việc, nhiệt độ làm việc, và ứng dụng cụ thể. Dưới đây là một số thông số kỹ thuật quan trọng mà bạn thường sẽ thấy khi xem xét và lựa chọn van cầu:

Kích thước (Size): Kích thước được xác định bằng đường kính của bi cầu hoặc đường kính của đầu nối. Chúng có thể có kích thước từ một inch đến nhiều feet.

Áp lực làm việc (Pressure Rating): Thông số này cho biết áp lực tối đa mà van  có thể hoạt động một cách an toàn. Áp lực làm việc thường được đo bằng psi (pound per square inch) hoặc bar.

Nhiệt độ làm việc (Temperature Rating): Nhiệt độ làm việc tối đa và tối thiểu mà van có thể chịu được mà không làm hỏng các thành phần quan trọng như bi cầu, ranh giới bi, và vật liệu của van.

Vật liệu chế tạo (Material): Vật liệu của bi cầu, hộp van, và các thành phần khác của van . Vật liệu có thể là thép không gỉ (stainless steel), đồng (brass), gang (cast iron), kim loại chống ăn mòn, và nhiều vật liệu khác tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng.

Loại kết nối (Connection Type): Van  có thể có đầu nối ren (threaded), hàn (welded), bích (flanged), hoặc các loại kết nối khác. Loại kết nối phụ thuộc vào cách bạn muốn gắn van vào đường ống.

Loại bi (Ball Type): Một số van có bi cầu đầy đủ (full port), cho phép luồng chất chảy qua mà không bị hạn chế, trong khi một số khác có bi cầu giới hạn (reduced port), làm giảm diện tích tiết diện.

Cơ cấu hoạt động (Actuator Type): Loại cơ cấu hoạt động, bao gồm cơ cấu bằng tay, bánh răng (gear-operated), động cơ điện (electric actuator), hoặc tự động hóa điều khiển.

Loại van (Valve Type): Bên cạnh van cầu thông thường, còn có các loại khác như van cầu ba chiều (three-way ball valve) và van cầu địa phương (residential ball valve).

Tiêu chuẩn (Standards): Các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế mà van cầu tuân theo, như API, ANSI, DIN, JIS, ISO, và nhiều tiêu chuẩn khác.

Thông số kỹ thuật này quan trọng để đảm bảo rằng van cầu sẽ hoạt động hiệu quả và an toàn trong ứng dụng cụ thể của bạn. Việc lựa chọn van cầu phù hợp với yêu cầu của hệ thống và quy trình là một phần quan trọng trong thiết kế và xây dựng hệ thống đường ống công nghiệp.

VI. Ứng dụng của van

Van cầu (ball valve) có nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp và môi trường khác nhau nhờ vào tính linh hoạt, độ bền và khả năng kiểm soát luồng chất lỏng hoặc khí một cách hiệu quả. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến c:

Xử lý nước: Van cầu thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước để kiểm soát luồng nước trong quy trình xử lý, bơm nước, và phân phối nước. Các ứng dụng bao gồm xử lý nước thải, xử lý nước uống và quản lý nguồn nước.

Dầu và khí đốt: Van thường được sử dụng trong ngành dầu khí để kiểm soát luồng dầu và khí đốt trong quy trình khoan, sản xuất, vận chuyển, và lưu trữ.

Hóa chất: Trong ngành công nghiệp hóa chất, van cầu được sử dụng để kiểm soát luồng hóa chất trong quá trình sản xuất và xử lý.

Luyện kim: Van  được sử dụng trong các nhà máy luyện kim để kiểm soát luồng chất lỏng trong các quy trình như nấu luyện và đúc.

Năng lượng: Van  cũng được sử dụng trong các nhà máy điện, nhà máy nhiệt điện, và các ứng dụng liên quan đến nguồn năng lượng để kiểm soát luồng chất làm việc như hơi nước và khí.

Thực phẩm và đồ uống: Trong ngành thực phẩm và đồ uống, van cầu được sử dụng để kiểm soát luồng các loại chất như sữa, nước giải khát, và các chất lỏng thực phẩm khác.

Công nghiệp hạt nhân: Van cũng có ứng dụng trong ngành công nghiệp hạt nhân để kiểm soát luồng các chất lỏng trong các quy trình liên quan đến năng lượng hạt nhân.

Ứng dụng dân dụng: Van  còn được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước trong gia đình, công trình xây dựng, và trong các thiết bị như máy giặt và máy lọc nước.

Như bạn có thể thấy, van  là một phần quan trọng của nhiều ngành công nghiệp và có ứng dụng rộng rãi trong việc kiểm soát luồng chất lỏng hoặc khí trong các quy trình và hệ thống khác nhau.

VI.Các vật liệu làm van cầu

Van cầu (globe valve) có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau, và lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng cụ thể. Dưới đây là một số vật liệu phổ biến được sử dụng để sản xuất van :

Thép không gỉ (Stainless Steel): Thép không gỉ là một trong những vật liệu phổ biến nhất cho van do khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt. Các loại thép không gỉ thường được sử dụng bao gồm 304, 316, 321 và 347.

Van cầu Đồng (Brass): Van cầu đồng thường được sử dụng trong các ứng dụng nước và khí đốt. Đồng dễ gia công, chống ăn mòn tốt và có giá thành thấp hơn so với thép không gỉ.

Gang (Cast Iron): Gang thường được sử dụng trong các ứng dụng với áp lực thấp hoặc trong môi trường không ăn mòn. Van gang thường có giá thành thấp hơn so với các loại vật liệu khác.

Titanium (Titan): Titan được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền và khả năng chịu nhiệt cao, như trong ngành hàng không và công nghiệp hóa chất.

Hợp kim nickel (Nickel Alloys): Hợp kim nickel, như Inconel và Hastelloy, được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao, chịu nhiệt độ và áp lực cao, ví dụ như trong ngành dầu khí và hóa chất.

Keramit (Ceramic): Van cầu làm từ vật liệu gốm như keramit có khả năng chịu nhiệt tốt và khả năng chống ăn mòn cao. Chúng thường được sử dụng trong môi trường có chất ăn mòn mạnh.

Plastic (Plastics): Các loại nhựa, như PVC (Polyvinyl chloride) và CPVC (Chlorinated polyvinyl chloride), thường được sử dụng cho các ứng dụng dân dụng và công nghiệp nhẹ.

FRP (Fiber Reinforced Plastics): FRP là vật liệu nhựa kết hợp với sợi thủy tinh hoặc sợi cacbon để tạo ra vật liệu cứng, chịu nhiệt và chịu ăn mòn. Van FRP thường được sử dụng trong các ứng dụng hóa chất và xử lý nước.

PFA (Perfluoroalkoxy): PFA là một loại nhựa fluoropolymer có khả năng chống hóa chất và chịu nhiệt cao. Van PFA thường được sử dụng trong các ứng dụng hóa chất và hợp chất ăn mòn.

Lựa chọn vật liệu phù hợp cho van cầu rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong ứng dụng cụ thể của bạn, đặc biệt khi đối mặt với các yếu tố như áp lực, nhiệt độ, và chất ăn mòn.

VII.Khác nhau trong ứng dụng giữ van cầu thép không rỉ và van cầu đồng

Việc lựa chọn giữa van cầu bằng thép không rỉ (stainless steel) và van cầu đồng (brass) phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và môi trường làm việc. Dưới đây là sự khác biệt giữa hai loại van này trong các ứng dụng thường gặp:

Chống ăn mòn:

Van thép không rỉ: Thép không rỉ là một vật liệu chống ăn mòn rất tốt, chủ yếu do nó chứa chromium và nickel, giúp tạo màng  bề mặt bảo vệ chống ăn mòn. Do đó, van bằng thép không rỉ thích hợp cho các ứng dụng trong môi trường có chất ăn mòn như hóa chất, dầu và khí đốt.

Van cầu đồng: Đồng cũng có khả năng chống ăn mòn tốt, nhưng không bằng thép không rỉ. Do đó, van cầu đồng thường không được khuyến nghị cho các ứng dụng trong môi trường hóa chất mạnh hoặc khi tiếp xúc với nước biển.

Áp lực làm việc:

Van thép không rỉ: Thép không rỉ thường có khả năng chịu áp lực cao hơn so với đồng. Do đó, van cầu bằng thép không rỉ thích hợp cho các ứng dụng với áp lực làm việc cao.

Van cầu đồng: Van cầu đồng thường được sử dụng trong các ứng dụng với áp lực làm việc thấp hoặc trung bình.

Nhiệt độ làm việc:

Van thép không rỉ: Thép không rỉ có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn so với đồng, nên thường được sử dụng trong các ứng dụng với nhiệt độ làm việc cao.

Van cầu đồng: Đồng cũng chịu nhiệt độ tốt, nhưng có giới hạn so với thép không rỉ. Do đó, van cầu đồng thích hợp cho các ứng dụng với nhiệt độ làm việc thấp hoặc trung bình.

Giá thành:

Van cầu thép không rỉ: Thép không rỉ thường có giá thành cao hơn so với đồng.

Van cầu đồng: Đồng thường có giá thành thấp hơn, làm cho van cầu đồng trở thành lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng với ngân sách hạn chế.

Tóm lại, lựa chọn giữa van cầu bằng thép không rỉ và van cầu đồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như môi trường làm việc, áp lực, nhiệt độ và ngân sách. Nếu bạn cần khả năng chống ăn mòn, chịu áp lực cao và nhiệt độ cao, van cầu thép không rỉ có lợi thế. Tuy nhiên, van cầu đồng thường là sự lựa chọn hợp lý cho các ứng dụng với áp lực thấp hoặc trung bình và có ngân sách hạn chế.

 

VIII.Bảng so sánh khác nhau giữa van cầu và van bi

Dưới đây là một bảng so sánh giữa van cầu (ball valve) và van bi (gate valve) dựa trên một số yếu tố quan trọng:

Yếu Tố	Van Cầu (globe valve )	Van Bi (ball valve)
Cấu tạo	Bi cầu xoay để kiểm soát luồng chất.	Bi tấm thẳng lên xuống để kiểm soát luồng chất.
Kín khít	Kín khít tốt, ngăn rò rỉ khi đóng lại.	Kín khít tốt, ngăn rò rỉ khi đóng lại.
Tính linh hoạt	Mở và đóng nhanh hơn.	Mở và đóng chậm hơn.
Khả năng điều tiết	Có khả năng điều tiết luồng chất chính xác.	Khả năng điều tiết hạn chế.
Ứng dụng	Thường được sử dụng cho các ứng dụng cần kiểm soát chính xác, áp lực cao, và nhiệt độ cao.	Thường được sử dụng cho các ứng dụng cần kiểm soát luồng chất mà không cần thay đổi thường xuyên.
Áp lực làm việc	Thường có khả năng chịu áp lực cao.	Thường có khả năng chịu áp lực cao.
Nhiệt độ làm việc	Thường có khả năng chịu nhiệt độ cao.	Thường có khả năng chịu nhiệt độ cao.
Xem xét trạng thái	Khó kiểm tra trạng thái trong quá trình vận hành.	Dễ kiểm tra trạng thái trong quá trình vận hành.
Ứng dụng thích hợp	Dùng cho các ứng dụng cần kiểm soát chính xác và thay đổi liên tục.	Dùng cho các ứng dụng cần kiểm soát chất lỏng mà không cần thay đổi thường xuyên.

Sự lựa chọn giữa van cầu và van bi phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và các yếu tố như áp lực, nhiệt độ, tính linh hoạt, và khả năng kiểm soát. Van cầu thường được ưa chuộng trong các ứng dụng đòi hỏi điều tiết chính xác và áp lực cao, trong khi van bi thường được sử dụng trong các ứng dụng cần kiểm soát luồng chất mà không cần thay đổi thường xuyên.

 

Các bạn có thể tham khảo thêm các bài viết khác tại đây.