Van cổng nêm: Hướng dẫn kỹ thuật dành cho kỹ sư và bộ phận mua sắm

1. Van cổng nêm đàn hồi là gì?

Van cổng nêm đàn hồi là một thành viên tiên tiến của...van cổng nêmVan cổng nêm cứng truyền thống thuộc cùng một dòng sản phẩm. Đặc điểm cốt lõi của nó là đĩa van được phủ hoàn toàn hoặc được làm liền khối bằng vật liệu đàn hồi (thường là cao su EPDM) thay vì thiết kế làm kín hoàn toàn bằng kim loại truyền thống. Cấu trúc này nhằm mục đích cung cấp khả năng làm kín hai chiều đáng tin cậy đồng thời tránh được các vấn đề thường gặp như kẹt và vận hành mô-men xoắn cao ở các van cổng nêm cứng thông thường.

Khác với các van cổng nêm truyền thống có gioăng kim loại, cánh van của van cổng nêm đàn hồi thường có thân bằng gang dẻo với lớp phủ cao su EPDM được lưu hóa hoàn toàn, đáp ứng các tiêu chuẩn phê duyệt nước uống. Khi đóng, lớp cao su đàn hồi tạo tiếp xúc đàn hồi với gioăng thân van, thay vì tiếp xúc cứng nhắc giữa kim loại với kim loại. Từ những năm 1980, van cổng nêm đàn hồi đã trở thành lựa chọn phổ biến trong các mạng lưới xử lý và phân phối nước, đặc biệt là đối với các kích thước lên đến DN600. Ngày nay, các nhà sản xuất hàng đầu đã mở rộng phạm vi lên đến DN1000 hoặc thậm chí DN1200.

Ý nghĩa đối với việc mua sắm: Van cổng nêm đàn hồi mang lại những ưu điểm vượt trội trong cấp nước, thoát nước và xử lý nước thải. Bề mặt làm kín bằng cao su có khả năng chống mài mòn hiệu quả do các hạt vật chất trong môi trường, và chúng không yêu cầu mài bóng chính xác cao đối với các bề mặt làm kín bằng kim loại, do đó giảm chi phí sản xuất và bảo trì.

2. Van cổng nêm hoạt động như thế nào?

Van cổng nêm là một loại van nhiều vòng quay: trục van điều khiển cánh van thông qua chuyển động quay có ren. Cánh van di chuyển vuông góc với hướng dòng chảy.

Trình tự vận hành:

1.Kết thúcKhi tay quay hoặc bộ truyền động được xoay theo chiều kim đồng hồ, trục sẽ di chuyển van xuống dưới. Hai mặt làm kín của van hình nêm được thiết kế với mặt trên dày hơn và mặt dưới mỏng hơn. Khi van đi xuống vào các rãnh trong thân van, các bề mặt hình nêm tạo ra lực ép giữa các rãnh. Lực này chuyển đổi lực tác động theo trục thành áp suất làm kín hướng tâm, do đó đạt được khả năng đóng kín tuyệt đối. Đây là loại van làm kín bằng lực ép – lực làm kín chủ yếu đến từ tác động bên ngoài, không phải từ áp suất đường ống.

2.Khai mạcTrục van quay theo hướng ngược lại, nâng van cổng ra khỏi đế van và mở hoàn toàn đường dẫn dòng chảy. Khi mở hoàn toàn, van cổng cung cấp một đường dẫn dòng chảy thẳng, không bị cản trở với lực cản chất lỏng rất thấp, và cho phép các thiết bị làm sạch đường ống (pig) đi qua.

3.Đặc tính hoạt độngVì trục van cần quay nhiều vòng để hoàn thành toàn bộ hành trình, nên van cổng mở và đóng chậm. Đặc điểm vốn có này cũng giúp ngăn ngừa hiện tượng búa nước.

Lưu ý quan trọngVan cổng nêm được thiết kế để hoạt động ở trạng thái mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Chúng không nên được sử dụng như van điều tiết. Van cổng mở một phần sẽ chịu tác động ăn mòn và va đập của chất lỏng, có thể làm hỏng các bề mặt làm kín và gây ra rung động và tiếng ồn.

3. Phân loại van cổng nêm

Van cổng nêm có thể được phân loại theo một số tiêu chí:

3.1 Cấu tạo bằng đĩa cổng

Trong số đó, thiết kế nêm linh hoạt kết hợp những ưu điểm của cả đĩa cứng và đĩa kép, và hiện là xu hướng chủ đạo cho van cổng nêm có đường kính trung bình đến lớn.

3.2 Cấu hình theo thân

• Thân nâng (vít và càng ngoài)– Trục van di chuyển lên xuống trong quá trình hoạt động, giúp trực quan xác định vị trí của van.

•Thân van không nâng (vít bên trong)– Trục xoay không chuyển động dọc theo trục; đai ốc trục di chuyển lên/xuống. Thích hợp cho các ứng dụng có chiều cao lắp đặt hạn chế.

3.3 Bằng phương pháp kích hoạt

Vận hành bằng tay, bằng điện, bằng khí nén, bằng thủy lực, v.v.

3.4 Theo loại kết nối

Có gờ, hàn đối đầu, kiểu tấm mỏng, v.v.

4. Sự khác biệt giữa van cổng nêm và van cổng song song

Van cổng về cơ bản được chia thành loại hình nêm và loại song song dựa trên hình dạng cánh van. Những điểm khác biệt chính giữa chúng là:

Hướng dẫn lựa chọnChọn van cổng nêm khi yêu cầu độ tin cậy cao và khả năng làm kín hai chiều. Đối với hơi nước quá nhiệt, nước cấp nồi hơi hoặc các ứng dụng khác có chu kỳ nhiệt thường xuyên, van cổng song song tránh được hiện tượng kẹt do nhiệt và có thể là lựa chọn tốt hơn.

5. Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng cho van cổng nêm

Việc thiết kế, sản xuất và thử nghiệm van cổng nêm phải tuân thủ một loạt các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt. Các tiêu chuẩn này đảm bảo chất lượng, khả năng thay thế và an toàn. Các tiêu chuẩn chính trong nước và quốc tế được tóm tắt dưới đây để các nhân viên kỹ thuật và mua sắm tham khảo trong quá trình lựa chọn và nghiệm thu.

5.1 Tiêu chuẩn Quốc gia (GB) và Tiêu chuẩn Công nghiệp (JB) của Trung Quốc

Đối với thị trường nội địa,Van cổng nêmThông thường tuân theo các tiêu chuẩn này:

Trước đây, tiêu chuẩn JB/T 1739‑1992 (“Các yếu tố cấu trúc của van – Khoảng cách giữa các đế van và kích thước góc nêm cho van cổng nêm”) đề cập cụ thể đến góc nêm, nhưng tiêu chuẩn này đã bị bãi bỏ vào năm 2005. Ngày nay, việc lựa chọn góc nêm dựa trên thực tiễn thiết kế của từng nhà sản xuất và điều kiện vận hành thực tế.

5.2 Tiêu chuẩn quốc tế (API, ASME, AWWA, v.v.)

Đối với các dự án xuất khẩu hoặc thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ, các tiêu chuẩn sau đây thường được áp dụng:

5.3 Tiêu chuẩn chuyên dụng cho van cổng nêm đàn hồi (Ngành công nghiệp nước)

Đối với hệ thống cấp nước và thoát nước, Hiệp hội Công trình Nước Hoa Kỳ (AWWA) đã phát triển một loạt tài liệu chuyên dụng:

•ANSI/AWWA C509– Tiêu chuẩn dành cho van cổng có gioăng đàn hồi (3 inch trở lên, áp suất lên đến 250 psig). Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu đối với lớp phủ đàn hồi (độ bám dính theo ASTM D429), gioăng trục, khả năng đóng kín hai chiều, v.v.

•ANSI/AWWA C515– Tiêu chuẩn dành cho van cổng hình nêm đàn hồi bằng gang dẻo đường kính lớn (thường từ 4 inch trở lên), với các yêu cầu nghiêm ngặt về độ dày thành và vật liệu.

•AWWA C111/A21.11– Tiêu chuẩn cho các mối nối gioăng cao su (cơ khí và kiểu ấn), áp dụng cho các kết nối đầu cơ khí.

5.4 Các tiêu chuẩn liên quan khác

5.5 Các điểm chính về mua sắm và nghiệm thu

Khi lựa chọn và chấp nhận van cổng nêm, nhân viên thu mua cần kiểm tra các khía cạnh tuân thủ tiêu chuẩn sau:

1.Xác nhận tiêu chuẩn thiết kế– Hãy đảm bảo van được thiết kế theo đúng tiêu chuẩn (ví dụ: GB/T 12234, API 600 hoặc AWWA C509) phù hợp với mục đích sử dụng.

2.Kích thước trực diện– Kiểm tra xem chiều dài van có tuân thủ tiêu chuẩn GB/T 12221 hoặc ASME B16.10 hay không để đảm bảo khả năng thay thế tại chỗ.

3.Khả năng tương thích mặt bích– Xác nhận rằng tiêu chuẩn mặt bích (JB/T 79, GB/T 9113, ASME B16.5, v.v.) phù hợp với hệ thống đường ống.

4.Đánh giá báo cáo thử nghiệm– Yêu cầu báo cáo thử nghiệm tại nhà máy theo tiêu chuẩn JB/T 9092 hoặc API 598, bao gồm kết quả thử nghiệm độ bền vỏ, độ kín lưng ghế và độ kín đáy ghế.

5.Giấy chứng nhận vật liệu– Đối với van cổng nêm đàn hồi, cần có chứng nhận vật liệu phủ EPDM và báo cáo thử nghiệm độ bám dính.

6.Kiểm tra đánh dấu– Kiểm tra xem ký hiệu trên thân van có đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn GB/T 12220 hay không (nhà sản xuất, kích thước, vật liệu, cấp áp suất, v.v.).

6. Góc nêm của van cổng nêm là bao nhiêu?

Góc nêm là một trong những thông số thiết kế quan trọng nhất đối với van cổng nêm, ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của việc làm kín, mô-men xoắn vận hành và khả năng thích ứng với nhiệt độ.

6.1 Các giá trị góc nêm thông dụng

Góc giữa mỗi mặt tiếp xúc và đường tâm thẳng đứng (tức là góc nêm) thường được chọn từ các giá trị tiêu chuẩn sau:

•2°52′
•3°30′
•5° (phổ biến nhất)
•8°
•10°

Trong số đó, góc nêm 5° là được sử dụng rộng rãi nhất. Van cổng song song có thể được coi là trường hợp đặc biệt với góc nêm 0°.

6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn góc nêm

Góc nêm chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ hoạt động của môi chất:

•Nhiệt độ càng cao, góc càng phải lớn – điều này giúp giảm nguy cơ kẹt nhiệt do sự giãn nở nhiệt của cổng.

•Đối với môi trường có nhiệt độ thấp, người ta thường chọn góc nhỏ như 2°52′.

•Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ cao, góc lớn hơn (5°, 8° hoặc thậm chí 10°) được ưu tiên sử dụng.

6.3 Nguyên tắc thiết kế của góc nêm

Góc nêm không phải là ngẫu nhiên. Hình dạng nêm được thiết kế để tạo ra áp suất làm kín cơ học bổ sung khi van đóng lại. Góc nhỏ hơn tạo ra lực làm kín hướng tâm lớn hơn với cùng một hành trình dọc trục, mang lại khả năng đóng kín đáng tin cậy hơn, nhưng đòi hỏi độ chính xác gia công cao hơn và dễ bị kẹt do nhiệt. Ngược lại, góc lớn hơn cho phép hoạt động trơn tru hơn và ít nguy cơ bị kẹt hơn, nhưng cần hành trình đóng dài hơn để tạo ra cùng một lực làm kín.

Như đã đề cập trước đó, tiêu chuẩn chuyên ngành JB/T 1739‑1992 đã bị bãi bỏ vào năm 2005. Hiện nay, việc lựa chọn góc nêm dựa trên quy tắc thiết kế của từng nhà sản xuất và điều kiện sử dụng cụ thể.

7. Những điểm đáng quan tâm khác dành cho các chuyên gia kỹ thuật và mua sắm

7.1 Các thông số kỹ thuật điển hình của van cổng nêm đàn hồi

•Xếp hạng áp suấtCác giá trị phổ biến là PN16 (16 bar), 200 psi (13,8 bar) CWP, 300 psi (20,7 bar), v.v.

•Phạm vi nhiệt độCác loại có gioăng cao su thường chỉ chịu được nhiệt độ từ -10°C đến +130°C; các loại có gioăng kim loại có thể chịu được nhiệt độ cao hơn.

•Phạm vi kích thướcTừ DN50 đến DN1000+.

•Vật liệu thân xeGang, gang dẻo, v.v.

•Vật liệu bịt kínCao su EPDM (loại dùng cho nước uống).

7.2 Những ưu điểm chính của van cổng nêm đàn hồi

•không hai chiều- Cơ chế ngăn rò rỉ - Miếng đệm cao su đàn hồi tạo ra lớp bịt kín hoàn toàn, không cho bọt khí lọt vào.

•Mô-men xoắn vận hành thấp– Ma sát giữa cao su và kim loại thấp hơn nhiều so với ma sát giữa kim loại với kim loại.

•Không bị dính– Miếng chêm đàn hồi có thể biến dạng nhẹ, vì vậy nó không bị kẹt vào ghế như miếng chêm cứng.

•Tuổi thọ sử dụng lâu dài– Vật liệu đàn hồi giúp giảm mài mòn trên các bề mặt làm kín.

7.3 Các khuyến nghị về mua sắm

1. Phù hợp với điều kiện dịch vụ– Chọn góc nêm phù hợp dựa trên nhiệt độ môi trường; đối với các ứng dụng nhiệt độ cao, hãy xem xét thiết kế nêm linh hoạt hoặc cổng song song.

2. Tuân thủ tiêu chuẩn– Xác nhận rằng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn liên quan như EN 1074, BS 5163, AWWA C550, v.v.

3. Chống ăn mòn– Kiểm tra lớp phủ bên trong và bên ngoài (ví dụ: bột epoxy liên kết nhiệt – FBE).

4. Loại truyền động– Chọn loại trục nâng/không nâng, bộ truyền động bằng tay/điện/khí nén theo yêu cầu của công trình.

Van cổng nêmVan cách ly là một trong những loại van được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống đường ống. Việc lựa chọn van cách ly liên quan đến nhiều yếu tố kỹ thuật, bao gồm thiết kế gioăng, góc nêm, khả năng tương thích vật liệu và tuân thủ tiêu chuẩn. Chúng tôi hy vọng bài viết này sẽ cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho cả các kỹ sư và chuyên gia mua sắm trong việc lựa chọn dự án và quyết định mua hàng.