Thông tin về van công nghiệp – Phần 2

Thông tin về van công nghiệp – Phần 1

Media là thuật ngữ được sử dụng để mô tả vật liệu sẽ đi qua hệ thống bơm. Media đóng một vai trò quan trọng khi chọn vật liệu cho thân và đĩa van cũng như loại và tốc độ của bộ truyền động. Có nhiều loại vật liệu khác nhau có thể có trong hệ thống van; bao gồm:

Khí: Van cho các hệ thống khí phải kín chặt để giảm thiểu tỷ lệ rò rỉ theo yêu cầu ở nhiệt độ và áp suất vận hành định mức.

• Không khí – được sử dụng để mô tả tất cả không khí không chịu áp lực
• Không khí nén – được sử dụng để mô tả không khí có áp suất và có thể nổ
• Khí tự nhiên tinh khiết, khí tự nhiên có mùi, khí đặc biệt hoặc ăn mòn
• Khí dầu lỏng
• Hơi nước

Chất lỏng: Van cho các hệ thống chất lỏng yêu cầu các con dấu chặt để ngăn ngừa rò rỉ.

• Nước (nóng hoặc lạnh, sạch hoặc bẩn, nước ngọt hoặc nước mặn)
• Xăng (nhiên liệu diesel)
• Dầu thủy lực
• Chất lỏng có độ nhớt cao hoặc dính

Chất rắn: Van cho các vật liệu rắn phải bền và có ít bộ phận để ngăn chặn tắc nghẽn.

• Bùn – Bùn là một dung dịch có các hạt lơ lửng. Đối với loại media này, van phải có khả năng hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khắc nghiệt.
• Bột

Lưu lượng

Van có thể được sử dụng để dừng và khởi động cũng như điều chỉnh hoặc kiểm soát lưu lượng hoặc chuyển động của một media qua hệ thống. Các thuộc tính lưu lượng đã cho và mong muốn có thể được sử dụng khi chọn van.

Biến số cho các phép tính lưu lượng

Chênh lệch Áp Suất

Chênh lệch áp suất là sự thay đổi áp suất giữa đầu vào và đầu ra của hệ thống. Công thức như sau:

ΔP = G (q/F_pC_v)²

Nếu chênh lệch áp suất quá cao, một van lớn hơn hoặc một van có Cv cao hơn có thể được sử dụng để giảm áp suất.

Hệ Số Lưu Lượng

Hệ số lưu lượng của van là số lượng gallon Mỹ mỗi phút của nước 60°F sẽ chảy qua một van ở một độ mở nhất định với chênh lệch áp suất 1 psi qua van. Hệ số này được sử dụng để xác định kích thước van tốt nhất cho phép van truyền lưu lượng mong muốn, trong khi cung cấp kiểm soát ổn định của chất lỏng trong quy trình. Nó có thể được sử dụng để so sánh khả năng lưu lượng của các van có kích thước, loại và nhà sản xuất khác nhau. Hệ số lưu lượng khác nhau cho khí, chất lỏng và hơi nước và cũng phụ thuộc vào chênh lệch áp suất qua van. Hệ số Cv được tính sẽ áp dụng cho cả mở hoặc đóng tùy thuộc vào chức năng.

• Đối với không khí và khí: Media có thể nén – Mật độ của khí thay đổi với sự thay đổi áp suất và do đó lưu lượng cũng thay đổi. Áp suất thấp được định nghĩa là P2 > P1/2 và áp suất cao được định nghĩa là P1 > P2/2.
  • Áp suất thấp: Cv = q / (16.05) √(P12 – P22) / G * T
  • Áp suất cao: Cv = q / (13.61) √(1) / G * T
• Đối với chất lỏng: Media không nén – Lưu lượng chỉ phụ thuộc vào sự khác biệt giữa áp suất đầu vào và đầu ra vì vậy tốc độ vẫn giữ nguyên miễn là sự thay đổi áp suất vẫn không thay đổi.
  • Cv = q / Fp √(G / ΔP)
• Đối với hơi nước: Media có thể nén – Mật độ của hơi nước thay đổi với sự thay đổi áp suất. Có một áp suất chênh lệch quan trọng (choked) và không quan trọng. Áp suất quan trọng được định nghĩa là sự chênh lệch áp suất giảm 58% hoặc nhiều hơn từ đầu vào đến đầu ra.
  • Áp suất chênh lệch quan trọng: Cv = m / 1.61 pi
  • Áp suất chênh lệch không quan trọng: m / (2.1 (pi + po))

Nếu Cv được tính toán quá nhỏ, van sẽ bị nhỏ và hệ thống quy trình có thể bị thiếu chất lỏng. Điều này cũng gây ra chênh lệch áp suất cao hơn qua van dẫn đến hiện tượng cavitation hoặc flashing. Nếu Cv quá cao, van sẽ quá lớn dẫn đến lãng phí tiền bạc và máy móc trở nên khó điều khiển. Một Cv lớn hơn cũng có thể là một vấn đề đối với việc điều chỉnh vì lưu lượng không thể được kiểm soát hiệu quả ở các vị trí mở. Vị trí của phần đóng dẫn đến khả năng tạo ra chênh lệch áp suất cao và tốc độ nhanh hơn gây ra cavitation, flushing hoặc xói mòn.

Đặc Tính Lưu Lượng

Đặc tính lưu lượng mô tả mối quan hệ giữa hệ số lưu lượng và hành trình của van. Nó vốn có trong thiết kế của van đã chọn. Ví dụ, khi van được mở, đặc tính lưu lượng cho phép một lượng lưu lượng nhất định đi qua van tại một phần trăm nhất định của hành trình. Điều này đặc biệt quan trọng cho việc điều khiển throttle vì nó kiểm soát lưu lượng theo cách có thể dự đoán.

Phạm Vi Điều Chỉnh (Rangeability)

Phạm vi điều chỉnh là một yếu tố rất quan trọng khi chọn loại van. Nó được định nghĩa là lưu lượng tối đa đến tối thiểu có thể được kiểm soát bởi một loại van nhất định. Đặc tính này bị ảnh hưởng bởi ba yếu tố: hình học của van, rò rỉ ghế, và độ chính xác hoặc độ cứng của bộ truyền động gần đóng van. Hình học là vốn có do thiết kế của ghế và phần đóng và rò rỉ ghế quá mức có thể gây ra sự không ổn định trong van khi nó nhấc ra khỏi ghế.

Phạm vi điều chỉnh có thể được tính toán dễ dàng dựa trên hình học và bộ truyền động của van. Nếu van không chính xác ở 5% hành trình, thì phạm vi điều chỉnh là 20:1 (100% chia cho 5%). Khi phạm vi điều chỉnh tăng, một phạm vi lưu lượng rộng hơn có thể được kiểm soát bởi van. Không nhất thiết van phải có phạm vi điều chỉnh cao nhất vì hầu hết các hệ thống không có phạm vi lưu lượng rộng như vậy. Van bi có rãnh V có phạm vi điều chỉnh cao nhất là 200:1, trong khi van globe có phạm vi điều chỉnh cao là 100:1. Phạm vi điều chỉnh cao hơn thường chỉ ra rằng độ nhạy thấp hơn khi phần đóng gần đóng và tăng khi van mở.

Lưu Lượng

Lưu lượng bị ảnh hưởng bởi đặc tính lưu lượng và chênh lệch áp suất qua van.

Kích Thước Van

Khoa học đứng sau kích thước van là xác định lưu lượng qua đường kính của van. Van có thể chứa hai lỗ có kích thước khác nhau được thiết kế để tiếp nhận chênh lệch áp suất. Đây là lý do tại sao kích thước van gần như luôn được thực hiện cho các van điều chỉnh. Tuy nhiên, kích thước cho các van mở/đóng cũng nên được xem xét.

• Van mở/đóng được kỳ vọng sẽ cho phép 100% lưu lượng mà không có sự giảm áp suất đáng kể. Chúng không điều chỉnh lưu lượng nên các lỗ thường có kích thước giống nhau. Nếu van quá nhỏ, lưu lượng sẽ bị hạn chế, làm mất đi mục đích của van bật/tắt. Một van lớn sẽ tốn nhiều tiền hơn vì cần phải lắp đặt các bộ tăng.
• Van điều chỉnh được kỳ vọng sẽ tạo ra một lượng lưu lượng nhất định ở các vị trí mở nhất định để tạo ra chênh lệch áp suất. Van điều chỉnh hoạt động tốt nhất khi van sử dụng toàn bộ phạm vi hành trình trong khi tạo ra đặc tính lưu lượng mong muốn và đầu ra lưu lượng tối đa.

Việc kích thước van quá lớn xảy ra thường xuyên hơn kích thước quá nhỏ vì nhà sản xuất thêm các yếu tố an toàn vào các thông số mà họ nhận được từ người sử dụng, thường là các thông số tối đa của hệ thống. Việc có một van quá lớn thì dễ quản lý hơn và an toàn hơn so với các van kích thước nhỏ.

Việc kích thước cho các van dựa trên loại. Thông tin thêm có sẵn trên các trang loại van trong bảng trên.

Việc sử dụng các bộ tăng hoặc giảm để tạo ra các cấu hình ống không chuẩn có thể được sửa chữa trong phương trình Cv. Để xác định yếu tố hình học ống, Fp, đường kính bên trong của ống là cần thiết. “d” là đường kính bên trong và “D” là đường kính bên ngoài.

Chi Phí Lắp Đặt

• Van Mở/Đóng: Một số van này được coi là một lần mua; sử dụng cho đến khi chúng hỏng và sau đó loại bỏ chúng.
• Van Điều Chỉnh (Throttle): Các van điều chỉnh có nhiều yếu tố chi phí, không bao gồm chi phí ban đầu và chi phí lắp đặt thực tế.

Chi phí lắp đặt thực tế theo thời gian bao gồm giá mua, chi phí lắp đặt và khởi động, đào tạo, bảo trì và chi phí của các phụ tùng thay thế. Độ tin cậy của van cũng có thể ảnh hưởng đến chi phí vì các van đáng tin cậy hơn sẽ không cần bảo trì nhiều như các van kém tin cậy.

Tiêu Chuẩn

• ANSI B16.34: Đề cập đến các van quy trình có đầu nối ống, hàn đầu ống, hàn ổ cắm và ren ống. Nó xác định các thông số áp suất-nhiệt độ, vật liệu, yêu cầu thiết kế và độ dày thành cho các van quy trình và không áp dụng cho các van thiết bị.
• Tiêu Chuẩn MSS: Áp dụng cho các van thép và hợp kim có kích thước ống danh nghĩa 1 inch và nhỏ hơn, với áp suất định mức 10,000 psi và thấp hơn ở 100°F.
• Tiêu Chuẩn API: API 598 định nghĩa các yêu cầu kiểm tra và thử nghiệm cho các van được mua theo tiêu chuẩn van API. Nó có thể áp dụng cho các van khác và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dầu mỏ và hóa chất.
• Tiêu Chuẩn NACE: Dành cho các van xử lý vật liệu ăn mòn.
• Tiêu Chuẩn và Mã ASME: ASME đã phát triển hai mã cho các thiết bị chịu áp lực và hệ thống ống. Vai trò của Bộ luật Nồi hơi và Thiết bị chịu áp lực và Bộ mã cho ống chịu áp lực là thúc đẩy an toàn trong thiết kế và xây dựng các hệ thống chịu áp lực và khuyến khích sự tiêu chuẩn hóa trong thiết kế, vật liệu, thiết bị và xây dựng.