Giáo trình VAN CƠNG NGHIỆP Biên soạn: KS Nguyễn Thanh Sơn Giáo trình Van cơng nghiệp NỘI DUNG VAN CỬA (GATE VALVES): VAN ĐIỀU TIẾT (GLOBE VALVES): 11 VAN NÚT (PLUG VALVES): 18 VAN BI (BALL VALVES): 22 VAN BƯỚM (BUTTERFLY VALVES): 24 VAN MÀNG (DIAPHRAGM VALVES): 27 VAN MỘT CHIỀU (CHECK VALVES): 29 VAN AN TOÀN: 34 VẬN HÀNH VAN: 35 10 QUY TRÌNH VẬN HÀNH (OPERATING PROCEDURES): 37 11 VAN ĐIỀU KHIỂN (CONTROL VALVES): 42 12 XỬ LÝ SỰ CỐ: 55 2/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Van thiết bị khí dùng cơng nghiệp đường ống để điều chỉnh dịng chảy lưu chất Giáo trình van công nghiệp giúp bạn hiểu nguyên lý cấu tạo phạm vi ứng dụng loại Van dùng cơng nghiệp Các vị trí vận hành van  Khi van đóng hồn tồn khơng có dịng chảy vật chất qua  Nếu van mở phần có phần dòng chảy qua, van vị trí gọi vị trí điều tiết lưu lượng dịng chảy  Khi van mở hồn tồn ta có dịng chảy qua van cực đại VAN CỬA (GATE VALVES) Là loại van sử dụng rộng rãi cơng nghiệp Van cửa đóng dịng chảy chúng chắn ngang qua tồn dịng chảy Khi van mở hồn tồn cửa chúng khơng nằm dòng chảy vật chất Lúc độ cản trở dịng chảy van nhỏ có nghĩa sụt áp hay lượng vật chất qua van hạn chế mức nhỏ 3/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Các phần tử liên kết van Loại van liên kết với đường ống mặt bích hai đầu Van đường ống nối với bulơng Gioăng đệm chèn vào hai mặt bích van đường ống để nối có độ kín cao Ngồi cịn có dạng nối khác đường ống thân van Các phương pháp bao gồm: Mối nối lắp ghép ren, nối then chốt, nối phương pháp hàn gối đầu 4/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Trong nắp van phía có khoảng khơng để kéo cửa van lên mở van Có nhiều dạng nối nắp van thân van để hình thành nên mối lắp ghép kín Chúng dạng lắp ghép mặt bích, cách lắp ghép ren, hay mối lắp ghép ren có hàn đường mép Cần van (stem) 5/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Cửa van gắn với cần van Phía nắp van có nắp bịt kín, nắp có chức làm kín khơng cho vật chất rị rỉ ngồi Nắp làm kín nhồi vật liệu bít kín Đầu phía cần van nối với tay quay Trong hình vẽ loại nối ren Khi vặn tay quay cần van chuyển động lên xuống để đóng hay mở van Nên gọi loại van có cần chuyển động Khi quan sát vị trí cần van ta nhận biết van vị trí đóng hay mở 6/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Hình lọai van có cần chuyển động khác Nắp van tạo ren phía Phần ren nắp van cần van ăn khớp với Đầu cần van nối với tay quay mối nối không chuyển động Khi cần van chuyển động lên hay xuống tay quay cửa van chuyển động theo 7/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Dưới loại van khác có mối lắp ghép ren phía Ở loại có mối lắp ghép ren cửa van cần van Đầu cần van gắn chặt với tay quay Thiết kế cửa van: Cửa van phần dùng để điều chỉnh dòng chảy Khi cửa van chuyển động xuống chúng chặn đứng dịng chảy tạo nên độ kín hai vịng tiếp xúc Khi cửa van chuyển động lên xuống sinh lực ma sát cửa van hai vịng tiếp xúc gây mài mòn phần tiếp xúc Mặt khác dịng chảy vật chất ln có xu hướng mài mòn phần tiếp xúc với Khi dịng chảy vật chất áp suất cao mài mòn ngày lớn Cửa van trường hợp B bị mài mòn nhiều trường hợp A Nếu cửa van vòng tiếp xúc bị mài mịn nhiều chúng khơng cịn tác dụng làm kín tồn dịng chảy vị trí đóng Vì van cửa bị mài mịn khơng đồng vị trí điều tiết nên thơng thường khơng sử dụng loại van vào mục đích điều tiết dịng chảy 8/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Cửa van có nhiều dạng điều tiết khác Loại thông dụng cửa liền chế tạo có Trong loại cửa vị trí đóng áp suất dịng chảy tác động lên mặt cửa Một dạng cửa van khác cửa gồm có hai cánh song song Loại cửa gồm có nhiều phần ghép lại với Khi đóng hai cửa chèn chặt hai kim loại 9/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Khi phía chạm điểm dừng khơng thể tiến thêm Khi cần van tiếp tục chuyển động xuống tạo lực tác dụng lên phía Lúc hai đẩy hai cánh hai phía Do loại van cửa ta có độ kín cao 10/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Vật liệu bịt kín lắp đặt theo dạng hình trịn bao quanh cần van Vật liệu bịt kín nén lại nắp khoang làm kín Mục đích việc sử dụng vật liệu làm kín để ngăn ngừa rò rỉ quanh cần van Sự rò rỉ điều chỉnh việc siết chặt nắp khoang làm kín để tăng độ nén vật liệu bịt kín Nếu rị rỉ xẩy ta phải tiến hành thay vật liệu bịt kín Ngồi van cịn bị rị rỉ vị trí khác vận hành như: Rò rỉ mối nối thân van nắp van, rò mối nối thân van đường ống Thông thuờng rò rỉ nảy việc siết chặt bu lơng mối nối mặt bích Nếu tiếp tục bị rị rỉ ta phải tiến hành thay gioăng đệm kiểm tra lại mặt bích 11 VAN ĐIỀU KHIỂN (CONTROL VALVES): 42/56 Giáo trình Van công nghiệp Là loại van tự động điều chỉnh vị trí cửa van thơng qua thiết bị điều khiển Nhiều loại van điều khiển tay lắp đặt thêm cấu dẫn động vào thân van để trở thành van điều khiển Cơ cấu dẫn động thiết bị dùng van điều khiển để dẫn động cần van ứng với tín hiệu phát từ thiết bị điều khiển 43/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Thiết bị điều khiển thiết bị tự động điều chỉnh vị trí van điều khiển Thiết bị điều khiển sử dụng lượng khơng khí nén, áp suất thủy lực hay lượng điện để truyền tín hiệu tới cấu dẫn động Cơ cấu định vị thiết bị trợ giúp cho cấu dẫn động di chuyển cần van vào vị trí Van điều khiển sử dụng vị trí địi hỏi phải có điêu khiển tự động Phần thân van loại van điều khiển tương tự van bướm, cần van chuyển động nhờ cấu dẫn động thay cho tay quay thang vị trí Cơ cấu dẫn động nhận tín hiệu điều khiển từ thiết bị điều khiển Những tín hiệu tự động làm thay đổi vị trí cửa van Các kiểu thân van Thân van điều khiển thiết kế theo kiểu có hai cửa dẫn vật chất qua Hình vẽ mơ tả loại thân có cửa Loại thường sử dụng nhiều chúng rẻ tiền, phải bảo dưỡng mức độ rị rỉ thấp Nhưng loại có nhược điểm áp suất dòng tác động vào mặt cửa van gây khó khăn cho định vị Van hai cửa có ưu điểm lưu lượng dòng chảy qua van lớn loại cửa có kích cỡ Loại van hai cửa cân áp suất tác dụng lên hai hướng việc định vị dễ dàng loại cửa Vì đặc tính nên van hai cửa phù hợp cho việc điều tiết dòng chảy 44/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Cơ cấu dẫn động khí Hình vẽ mơ tả van điều khiển có cấu dẫn động khí Trong cấu dẫn động có màng ngăn kín khí lị xo Cơ cấu dẫn động nhận khí nén hay tín hiệu từ thiết bị điều khiển Trong loại van có cấu dẫn động sử dụng khí nén để di chuyển cần van điều khiển Khơng khí nén đưa vào phía màng ngăn, áp lực khí nén đẩy màng ngăn xuống ngược lại lị xo ln có xu hướng đẩy màng ngăn lên Khi áp suất khơng khí thắng lực đẩy lên lị xo cần van bị đẩy xuống van đóng lại Loại van cịn gọi van mở khơng khí nén (Air-to-close) tăng áp suất khơng khí nén màng ngăn làm cho van đóng lại 45/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Hình vẽ mơ tả lọai van điều khiển dùng khí nén để mở van (Air-to-open) Khi tăng áp suất khơng khí màng ngăn cấu dẫn động di chuyển cần van xuống vị trí mở Một dạng thiết kế khác van điều khiển 46/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Đường dẫn khơng khí vào bố trí phía màng ngăn Kiểu thiết kế sử dụng khí nén để đóng van Điều quan trọng công nhân vận hành phải biết tăng áp suất khơng khí màng ngăn làm cho van di chuyển vị trí mở hay vị trí đóng điều có nghĩa phải biết hỏng van vị trí đóng hay mở Nếu van sử dụng khí nén để di chuyển vị trí mở tăng áp suất khơng khí cấu dẫn động làm cho van dịch chuyển vị trí mở, cịn nguồn cung cấp khí nén vào cấu dẫn động van vị trí đóng Đối với van dùng áp suất khí nén để đóng nguồn khí nén vị trí mở Cơ cấu định vị van (Valve Positioner) Đơi tín hiệu khơng khí nén từ thiết bị điều khiển không đủ để vận hành van cách nhanh chóng giữ van vị trí mong muốn Trong trường hợp này, van nối với cấu định vị để trợ giúp cho cấu dẫn động di chuyển hay giữ cần van vị trí Cơ cấu định vị giữ vai trị khuếch đại trung gian để trợ giúp cho cấu dẫn động nhận tín hiệu khí từ thiết bị điều khiển Cơ cấu dẫn động điện (Electrical Actuator) 47/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Hình vẽ mơ tả van điều khiển dòng điện Một vài cấu dẫn động sử dụng lượng điện để định vị cho van điều khiển Cơ cấu dẫn động loại van hoạt động van điện Van điện bao gồm lõi sắt trượt quận dây hình ống Khi có dịng điện qua quận dây từ trường điện thiết lập nên phía quận dây Từ trường điện kéo lõi sắt vào phía quận dây hình ống Khi ngắt dịng điện từ trường điện biến lõi sắt bị đẩy lại vị trí cũ lực lị xo Lõi sắt van điện nối với cần van Tín hiệu điện từ thiết bị điều khiển thiết lập nên từ trường điện quận dây để kéo lõi sắt lên van đóng lại Khi khơng có dịng điện qua lõi sắt bị đẩy vị trí cũ lực lị xo van mở Vì thiết kế van theo loại sử dụng đóng mở dịng chảy khơng dùng vào mục đích điều tiết Nếu muốn điều tiết dịng chảy dùng cấu dẫn động vận hành motor Motor nối với cần van qua hệ thống giảm tốc bánh Motor loại chuyển động ngược được, di chuyển van theo vị trí mong muốn Nếu van bị hỏng lý định vị lại tay quay 48/56 Giáo trình Van cơng nghiệp Cơ cấu dẫn động thủy lực (Hydraulic Actuator) Áp suất chất lỏng dùng để vận hành van Vì chất lỏng khơng giảm thể tích bị nén nên khơng thể di chuyển vị trí van nhanh khí nén Hãy xem hình vẽ cấu dẫn động thủy lực đơn giản Dòng chất lỏng dẫn vào hai khoang Giả sử dẫn vào khoang thứ Khi áp suất thủy lực di chuyển vị trí cửa van sang vị trí bên phải có nghĩa vào vị trí đóng Cịn chất lỏng dẫn vào khoang thứ hai có chuyển động ngược lại có nghĩa cửa van di chuyển phía trái van vị trí mở Van điều khiển hệ thống thủy lực thiết kế vào mục đích điều tiết thông thường van lớn dùng vào mục đích đóng mở dịng chảy địi hỏi lực lớn để đóng mở van 49/56 Giáo trình Van cơng nghiệp 50/56 Giáo trình Van cơng nghiệp 51/56 Giáo trình Van cơng nghiệp 52/56 Giáo trình Van cơng nghiệp 53/56 Giáo trình Van cơng nghiệp 54/56 Giáo trình Van cơng nghiệp 12 XỬ LÝ SỰ CỐ: Đa số cơng nhân vận hành khơng có khả sửa chữa hư hỏng van họ phải xác định nguyên nhân hư hỏng để báo cho đội sửa chữa biết Điều đòi hỏi họ phải có kỹ việc phát nguyên nhân gây hư hỏng Các hỏng hóc van vận hành tay thường dễ dàng xác định gãy tay quay, trật khớp ren Nếu cấu họat động tốt mà ta khơng thể đóng hay mở van có nghĩa hư hỏng phần van Đối với van chiều thường khơng có hư hỏng phía ngịai Do van chiều khơng ngăn dịng chảy ngược trở lại có nghĩa van hóc phía Đối với van điều khiển thường khó khăn việc xác định nguyên nhân hư hỏng Nếu van điều khiển bị hư hỏng việc phải kiểm tra tín hiệu từ thiết bị điều khiển truyền tới cấu dẫn động, tín hiệu ngun nhân gây hư hỏng thiết bị điều khiển Đơi tín hiệu từ thiết bị điều khiển tới cấu dẫn động bị rối lọan rò rỉ, tắc đường nối hai thành phần Vì ta nói van điều khiển bị hư hỏng hệ thống truyền tín hiệu Hầu hết van điều khiển có gắn phận xác định vị trí van Khi nhìn vào phận xác định vị trí van ta biết vị trí van Giả sử thiết bị điều khiển truyền tín hiệu để đóng van ta vẩn nghe thấy tiếng dòng chảy qua van, phận xác định vị trí van vị trí đóng ta biết hư hỏng xẩy phía thân van Điều xác định van bị tắc hay vòng làm kín bị mài mịi qúa nhiều Nhưng phận xác định vị trí van vị trí mở hư hỏng phận khác ví dụ cần van bị kẹt nắp khoang bịt kín nên van khơng thể đóng lại Một khả cấu dẫn động khơng việc cách hồn hảo, màng 55/56 Giáo trình Van cơng nghiệp ngăn cấu dẫn động khí bị rách hay bị thủng khơng hoạt động có thay đổi áp suất khí nén Trong cấu dẫn động điện motor việc quận dây bị cháy nguyên nhân gây hư hỏng cấu dẫn động Các trục trặc cấu dẫn động thủy lực thường chất lỏng bị rò rỉ, piston bị kẹt xilanh hay piston bị thủng Nếu van có cấu định vị để trợ giúp cho di chuyển cần van ta phải kiểm tra thiết bị Điều thực cách kiểm tra tín hiệu đầu vào đầu cấu định vị Đối với van điều khiển bị hư hỏng ta thường bắt đầu kiểm tra thiết bị điều khiển sau xuống phần phía van Tóm lại  Tất van điều khiển có cấu dẫn động nối với thân van  Cơ cấu dẫn động di chuyển cần van phù hợp với tín hiệu phát từ thiết bị điều khiển  Thiết bị trợ giúp cho cấu dẫn động di chuyển hay giữ van vị trí gọi cấu định vị  Các cấu dẫn động khí sử dụng khí nén để điều khiển van  Cơ cấu dẫn động dịng điện có hai lọai van điện motor  Các cấu dẫn động thủy lực thường sử dụng van lớn 56/56