Van bướm bù đắp đôi: Hướng dẫn thiết kế, vật liệu và lựa chọn

Cách thức hoạt động của thiết kế offset đôi

Van bướm đồng tâm tiêu chuẩn giữ cho trục của nó chạy thẳng qua tâm đĩa. Mỗi mức độ quay đều kéo đĩa qua ghế, tạo ra ma sát liên tục từ lúc van bắt đầu mở cho đến khi đóng hoàn toàn. Trải qua hàng nghìn chu kỳ, lực ma sát đó làm giảm chất lượng mặt tựa, tăng mô-men xoắn vận hành và rút ngắn tuổi thọ của van.

Thiết kế lệch tâm kép - còn được gọi là thiết kế lệch tâm kép - giải quyết vấn đề này bằng hai sự dịch chuyển hình học có chủ ý. Sự bù đắp đầu tiên di chuyển trục trục phía sau mặt phẳng bịt kín của đĩa, do đó đĩa sẽ nhấc ra khỏi chỗ ngồi ngay khi bắt đầu mở. Phần bù thứ hai đặt trục cách xa đường tâm ống, truyền tác động quay giống như cam tới đĩa khi nó quay.

Hiệu ứng kết hợp rất đơn giản: tiếp xúc giữa đĩa và mặt ngồi chỉ xảy ra trong 10° đóng cuối cùng và 10° mở đầu tiên. Đối với hành trình 80° còn lại, đĩa di chuyển tự do mà không hề chạm vào ghế. Độ mòn của mặt ngồi giảm đáng kể, mô-men xoắn vận hành giảm và van xử lý nhiều chu kỳ hơn đáng kể trước khi cần bảo trì so với giải pháp thay thế đồng tâm.

Các thành phần chính và kiểu dáng cơ thể

Mọi van bướm bù đắp kép đều có chung kiến trúc cốt lõi: thân van, đĩa quay, trục nối đĩa với người vận hành, đệm kín và vòng bi trên và dưới hỗ trợ thân van khi chịu tải. Điều khác biệt — và điều quan trọng nhất khi lắp đặt — là kiểu dáng thân máy.

kiểu wafer van là lựa chọn nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí nhất. Thân van không có mặt bích tích hợp; nó dựa vào các mặt bích ống ở hai bên để giữ nó cố định thông qua các bu lông dài xuyên hoàn toàn qua cụm lắp ráp. Van wafer không thể được sử dụng ở các vị trí cụt hoặc cuối dòng vì việc tháo một mặt bích ống sẽ khiến đĩa không được hỗ trợ. Để biết thêm về sự cân bằng giữa các kiểu dáng cơ thể, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi về so sánh kiểu lắp wafer và vấu .

kiểu lug van có các ren chèn được đúc vào thân van khớp với kiểu bu lông mặt bích ống. Mỗi mặt bích bắt vít trực tiếp vào các vấu một cách độc lập, có nghĩa là một bên của đường ống có thể bị ngắt kết nối trong khi van vẫn được điều áp ở bên kia. Kiểu dáng thân xe này rất cần thiết khi yêu cầu thiết kế phải thực hiện dịch vụ cuối cùng hoặc loại bỏ thiết bị hạ nguồn.

mặt bích đôi van mang mặt bích tích hợp trên cả hai mặt của cơ thể. Chúng nặng hơn và đắt hơn so với kiểu wafer hoặc lug, nhưng chúng là lựa chọn tiêu chuẩn cho đường ống có đường kính lớn - điển hình là DN400 trở lên - nơi mà tải trọng đường ống, lực áp suất và các yêu cầu về độ cứng lâu dài làm cho khối lượng tăng thêm trở nên đáng giá.

Vật liệu, tùy chọn chỗ ngồi và xếp hạng áp suất

Van bướm bù đắp kép trải rộng trên phạm vi vật liệu và áp suất rộng hơn so với các van bướm đồng tâm của chúng. Vật liệu thân thường bao gồm thép cacbon (WCB), sắt dẻo và các loại thép không gỉ như CF8 và CF8M, với thép hợp kim và hợp kim gốc niken có sẵn cho dịch vụ ăn mòn hoặc nhiệt độ cao. Thân thường được sản xuất từ ​​​​thép không gỉ 17-4 PH hoặc Inconel, mang lại độ bền kéo cần thiết để chống lại tải trọng mô-men xoắn tạo ra trong các ứng dụng áp suất cao.

Lựa chọn chỗ ngồi là lúc thiết kế bù đắp kép mang lại tính linh hoạt cao nhất. Ba loại bao gồm phần lớn các ứng dụng:

• Ghế mềm đàn hồi (EPDM, NBR, Viton) cung cấp khả năng ngắt kín bong bóng ở nhiệt độ môi trường xung quanh và vừa phải. EPDM là lựa chọn tiêu chuẩn cho dịch vụ nước và phi dầu mỏ; Viton xử lý hydrocarbon và môi trường hóa học khắc nghiệt.
• Ghế PTFE và gia cố bằng PTFE mở rộng khả năng tương thích hóa học hơn nữa và hỗ trợ nhiệt độ dịch vụ lên tới khoảng 200°C, khiến chúng trở nên phổ biến trong đường ống dược phẩm, chế biến thực phẩm và hóa chất.
• Ghế kim loại — thường là thép không gỉ 316 hoặc mặt Stellite — được chọn cho dịch vụ hơi nước, khí nhiệt độ cao và các ứng dụng an toàn cháy nổ. Van bù đắp kép có mặt tựa bằng kim loại đáp ứng các yêu cầu an toàn cháy nổ API 607, cung cấp lớp đệm kín thứ cấp giữa kim loại với kim loại nếu mặt tựa mềm bị tổn hại.

Phạm vi áp suất từ ​​ANSI Class 150 đến Class 600, tương ứng với áp suất làm việc ở nhiệt độ lạnh từ khoảng 20 bar đến 100 bar tùy thuộc vào vật liệu cơ thể và nhiệt độ. Thiết kế chủ đạo và tiêu chuẩn kích thước cho van bướm bù đôi là API 609, thông số kỹ thuật của Viện Dầu khí Hoa Kỳ bao gồm thiết kế van bướm, kích thước mặt đối mặt và xếp hạng áp suất-nhiệt độ . Các van phù hợp với API 609 Loại B có hình dạng đĩa lệch tâm và đĩa lệch tâm xác định loại bù đắp kép. Đối với các dự án cơ sở hạ tầng nước, các tiêu chuẩn liên quan còn bao gồm AWWA C504. Xem hướng dẫn chi tiết của chúng tôi để Tiêu chuẩn van bướm AWWA và hướng dẫn định cỡ cho các ứng dụng hệ thống nước.

Bù đắp kép so với bù đắp đồng tâm và bù đắp ba: So sánh trực tiếp

Ba hình dạng van bướm phục vụ các dải hiệu suất riêng biệt. Việc hiểu được điểm dừng của từng câu trả lời đúng sẽ làm cho việc xác định thông số trở nên đơn giản.

Bài học rút ra thực tế: khi van đồng tâm không thể đáp ứng yêu cầu về áp suất hoặc nhiệt độ và van bù ba sẽ được thiết kế quá mức và vượt quá ngân sách cho các điều kiện sử dụng, thì bù kép là câu trả lời đúng. Nó chiếm vị trí trung gian rộng rãi mà hầu hết các đường ống công nghiệp thực sự hoạt động.

Nơi sử dụng van bướm bù đắp đôi

Sự kết hợp giữa khả năng chịu áp suất từ trung bình đến cao, các tùy chọn ghế linh hoạt và mô-men xoắn vận hành thấp hơn đã khiến van trở thành thông số kỹ thuật tiêu chuẩn trong một số ngành công nghiệp.

Xử lý và phân phối nước là phân khúc ứng dụng đơn lẻ lớn nhất. Van bù đôi xử lý nước clo, nước thô nạp vào và dòng nước thải ở các kích cỡ từ DN100 đến DN1200. Khả năng chống lại sự xuống cấp của bệ khi đạp xe thường xuyên khiến chúng rất phù hợp với nhiệm vụ xả và cách ly bơm trong các nhà máy xử lý. Tập đoàn công nghệ Changshui Van bướm sắt dẻo được thiết kế cho ngành nước và công nghiệp giải quyết chính xác phân khúc này, kết hợp độ bền của thân sắt dẻo với mặt ngồi bằng chất đàn hồi được tối ưu hóa cho cơ sở hạ tầng nước.

Xử lý hóa chất và hóa dầu dựa vào van bù đôi trong đó chất lỏng có tính ăn mòn, dễ cháy hoặc hoạt động ở nhiệt độ cao. Thân bằng thép không gỉ với mặt tựa bằng PTFE hoặc mặt tựa bằng kim loại chống cháy xử lý các axit, dung môi và dòng hydrocarbon có thể phá hủy mặt tựa đàn hồi của van đồng tâm tiêu chuẩn trong vòng vài tháng.

Dịch vụ HVAC và xây dựng sử dụng van bù đôi trong nước lạnh, nước nóng và mạch nước ngưng tụ cho các cơ sở thương mại và công nghiệp lớn. Mô-men xoắn thấp hơn so với van đồng tâm làm giảm yêu cầu về kích thước bộ truyền động, điều này trực tiếp giúp tiết kiệm chi phí lắp đặt cho các dự án lớn.

Sản xuất và truyền tải dầu khí đường ống chỉ định van bù đôi cho hệ thống thu gom khí, xử lý nước sản xuất và phân phối khí nhiên liệu. Xếp hạng áp suất ANSI Class 300 và Class 600, kết hợp với các tùy chọn ghế an toàn chống cháy, phù hợp với các yêu cầu dịch vụ điển hình của các cơ sở thượng nguồn và trung nguồn.

Phát điện các nhà máy - cả nhiệt điện và tái tạo - sử dụng van bướm bù đắp kép trong hệ thống nước làm mát, thu hồi nước ngưng và các mạch hơi phụ trợ trong đó hiệu quả chi phí so với bù đắp gấp ba được chứng minh bằng các điều kiện vận hành vừa phải.

Khả năng tương thích và vận hành của thiết bị truyền động

Một lợi thế thực tế của thiết kế bù đắp kép là mô men xoắn và tốc độ chạy thấp hơn so với các van đồng tâm có cùng kích thước và định mức áp suất. Ít mô-men xoắn hơn sẽ chuyển trực tiếp sang các bộ truyền động nhỏ hơn — và ít tốn kém hơn.

Người vận hành đòn bẩy thủ công rất thiết thực cho các van lên đến khoảng DN150 trong dịch vụ áp suất vừa phải khi hoạt động không thường xuyên. Trên kích thước đó, yêu cầu về mô-men xoắn khiến việc vận hành đòn bẩy trở nên không thực tế đối với hầu hết người vận hành.

Người vận hành bánh răng giun mở rộng hoạt động thủ công đến các van có đường kính lớn. Hộp số bánh răng sâu điển hình giúp giảm yêu cầu mô-men xoắn đầu vào xuống mức mà một người có thể quản lý được, biến nó thành tiêu chuẩn cho các kích cỡ van giữa DN200 và DN600 trong các nhà máy xử lý và cơ sở hạ tầng nước.

Thiết bị truyền động khí nén - thiết kế thanh răng hoặc bánh răng - được lựa chọn khi yêu cầu dẫn động nhanh, vận hành từ xa hoặc định vị không an toàn. Cấu hình mô-men xoắn thấp hơn của van bù đôi có nghĩa là bộ truyền động có thể được điều chỉnh kích thước dựa trên mô-men xoắn đang chạy thay vì mô-men xoắn ngắt quãng, giảm yêu cầu về lỗ khoan xi lanh so với các lựa chọn thay thế van đồng tâm. Các biến thể hồi xuân không an toàn là tiêu chuẩn trong các hệ thống được trang bị thiết bị an toàn.

Thiết bị truyền động điện phù hợp với các ứng dụng không có dụng cụ đo không khí hoặc nơi ưu tiên định vị chính xác và phản hồi vị trí. Các bộ truyền động điện nhiều vòng và một phần hiện đại giao tiếp trực tiếp với tiêu chuẩn mặt bích trên cùng ISO 5211, tiêu chuẩn mà tất cả các van bướm bù đắp kép đều tuân thủ, đảm bảo khả năng thay thế lẫn nhau giữa các nhãn hiệu bộ truyền động.

Danh sách kiểm tra lựa chọn: Sáu câu hỏi trước khi bạn chỉ định

Việc chỉ định sai loại van bướm sẽ tốn kém chi phí sửa chữa sau khi lắp đặt. Việc xem qua sáu câu hỏi này trước khi đưa ra lựa chọn cuối cùng sẽ giúp loại bỏ các lỗi áp dụng sai phổ biến nhất.

1. Áp suất và nhiệt độ hoạt động tối đa là bao nhiêu? Nếu vượt quá giới hạn của dịch vụ ghế mềm ANSI Loại 150, hãy xác nhận xem cần có thân xe Loại 300 hay Loại 600. Đối với nhiệt độ trên 200°C, hãy chỉ định ghế kim loại.
2. Chất lỏng nào đang được xử lý? Kết hợp vật liệu ghế với chất lỏng hóa học. Sử dụng EPDM cho nước ngưng tụ và hơi nước; Viton cho hydrocarbon và nhiên liệu; PTFE cho axit, dung môi và môi trường cấp thực phẩm; ghế kim loại cho các yêu cầu về hơi nước hoặc an toàn cháy nổ.
3. Dịch vụ cuối tuyến hay cuối tuyến có được yêu cầu không? Nếu có, chỉ xác định thân kiểu vấu. Van wafer không thể hỗ trợ áp suất đường ống một cách an toàn nếu không có cả hai mặt bích.
4. Hệ thống đường ống sử dụng tiêu chuẩn mặt bích nào? Xác nhận mẫu bu lông ANSI B16.5 hoặc DIN EN 1092 trước khi đặt hàng, đặc biệt đối với các van kiểu vấu có vấu ren đặc trưng theo tiêu chuẩn.
5. Van sẽ quay vòng thường xuyên như thế nào? Các ứng dụng chu kỳ cao - hơn vài trăm hoạt động mỗi năm - được hưởng lợi từ ghế kim loại hoặc ghế được lót bằng PTFE, bền hơn ghế đàn hồi tiêu chuẩn trong dịch vụ lặp đi lặp lại.
6. Cần có giao diện thiết bị truyền động nào? Xác nhận kích thước miếng đệm lắp ISO 5211 và công suất mô-men xoắn yêu cầu so với mô-men xoắn thực tế của van ở áp suất chênh lệch tối đa, không phải số liệu mô-men xoắn danh nghĩa.

Các kỹ sư của Tập đoàn Công nghệ Changshui đã nhân đôi van bướm bù đắp trên các tùy chọn thân bằng sắt dẻo, thép cacbon và thép không gỉ, với vật liệu mặt ngồi phù hợp với nhu cầu của các ứng dụng về nước, hóa chất, công nghiệp và năng lượng. Khám phá của chúng tôi đầy đủ các loại van bướm và giải pháp van công nghiệp của chúng tôi để tìm cấu hình phù hợp với yêu cầu hệ thống của bạn.