Khái niệm và ưu nhược điểm của van bướm

Van bướm (Butterfly Valve) là một trong những loại van công nghiệp đa năng và phổ biến nhất được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Với cấu trúc đơn giản, khả năng điều khiển lưu chất linh hoạt và hoạt động ổn định, van bướm trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho các nhà sản xuất, kỹ sư quản lý và đơn vị thi công hệ thống đường ống công nghiệp.

Định Nghĩa Và Khái Quát Về Van Bướm​

Van bướm hay còn được gọi là "Butterfly Valve" trong tiếng Anh là một loại van dạng cửa được gắn và kết nối với hệ thống đường ống công nghiệp. Nhiệm vụ chính của van bướm là để điều khiển, điều chỉnh và kiểm soát lưu lượng dòng chảy của chất lỏng, hơi khí hay chất rắn lưu thông bên trong đường ống.

Van bướm có cấu tạo gồm một cánh kép bằng kim loại hình bướm được gắn lắp trên một trục, khi xoay quanh trục này ở các góc độ khác nhau thì cánh bướm sẽ đóng hay mở hoàn toàn hoặc điều chỉnh đường kính đường ống để cho phép lưu chất đi qua hay ngăn chặn dòng chảy theo nhu cầu.

Bên cạnh cánh bướm, các bộ phận chính khác của van bướm gồm có:

• Thân van: Được đúc bằng các vật liệu kim loại hoặc phi kim như gang, thép, inox, nhựa... Thân van giữ vai trò làm khung giữ các chi tiết của van và gắn kết vào đường ống qua mặt bích, vai lỗ hoặc kết nối hàn.
• Bộ phận truyền động: Gồm các linh kiện để truyền động cơ khí làm xoay cánh bướm như bánh răng, hộp số... Bộ phận này có thể là tay quay (vân tay), tay gạt cơ khí hoặc liên kết với hệ thống điều khiển bằng động cơ khí nén, động cơ điện.
• Gioăng làm kín: Là chi tiết đệm làm bằng cao su, teflon có nhiệm vụ ngăn ngừa rò rỉ giữa cánh bướm và thân van.

Với cấu trúc tương đối đơn giản này, van bướm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau khi có nhu cầu điều khiển, ngăn chặn hoàn toàn hoặc mở toàn bộ đường ống để dòng chảy có thể đi qua.

Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Van Bướm​

Như đã nói ở trên, van bướm có cấu tạo tương đối đơn giản với 4 bộ phận chính gồm:

1. Thân van bướm

Thân van bướm được đúc nguyên khối từ các vật liệu như gang, thép carbon, thép không gỉ, nhựa,... Thân van có chức năng làm khung nắm giữ các chi tiết bên trong van và gắn kết van vào hệ thống đường ống thông qua các kiểu lắp đặt sau:

• Mặt bích: Van có thân với mặt bích để kết nối với các đường ống cùng tiêu chuẩn mặt bích.
• Wafer: Thân van có lỗ lắp xuyên qua và kẹp giữa hai đường ống thẳng
• Lug: Có các lỗ gắn lug để lắp với ống qua bulong
• Đầu tai: Một số loại van có các chân gắn trực tiếp vào ống

Lưu ý, thiết kế của thân van cũng cần đảm bảo đủ không gian cho cánh bướm xoay đóng mở tự do và kín khít với gioăng làm kín.

1. Cánh van (Đĩa bướm)

Cánh van hay còn gọi là đĩa bướm là chi tiết quan trọng nhất của van bướm. Nó được chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau phụ thuộc vào môi trường ứng dụng và điều kiện làm việc như: gang, gang dẻo, thép carbon, thép không gỉ, nhôm, nhựa tổng hợp...

Cánh van có hình dạng bán nguyệt hoặc hình bướm, được gắn vào trục xoay để có thể quay đóng/mở hoàn toàn hoặc các góc độ xác định để mở hẹp đường ống tạo ra khả năng điều chỉnh lưu lượng. Cánh van luôn luôn có đường kính lớn hơn đường kính đường ống chính để khi mở ra thì không có cản trở nào cho dòng chảy.

1. Bộ phận truyền động

Để đóng/mở hoặc điều chỉnh góc mở của cánh van, van bướm cần phải có một bộ phận để truyền động cho cánh van xoay quay. Các bộ phận này gồm:

• Tay quay/vô lăng: Đây là bộ phận truyền động cơ khí đơn giản kết nối trực tiếp với trục cánh van để người vận hành xoay mở/đóng van bằng tay.
• Tay gạt: Thay vì xoay, người vận hành đẩy hoặc kéo tay gạt để đóng mở van.
• Bộ khí nén hay bộ điện: Các bộ truyền động khí nén hay động cơ điện được lắp thêm để van có thể đóng/mở tự động một cách chính xác theo tín hiệu điều khiển.

Ngoài các bộ phận trên, van bướm còn có thể tích hợp thêm các cơ cấu giảm lực, hộp số truyền động, bánh răng hoặc bộ giám sát cơ khí hay tín hiệu điện tử... tùy thuộc vào yêu cầu điều khiển và hoạt động cụ thể.

1. Gioăng làm kín

Gioăng làm kín là chi tiết được chế tạo từ các vật liệu đàn hồi như cao su lưu hóa, teflon, EPDM,...để đảm bảo không xảy ra tình trạng rò rỉ lưu chất khi cánh van đóng chặt lại. Gioăng làm kín thường được gắn chịt quanh cánh van và tiếp xúc với chu vi thân van để tạo ra hiệu quả làm kín cao. Đây cũng là bộ phận cần được thay thế định kỳ theo khuyến cáo của nhà sản xuất để đảm bảo hiệu quả hoạt động cao nhất.

Với cấu trúc gồm 4 bộ phận trên, nguyên lý hoạt động của van bướm cũng tương đối đơn giản như sau:

• Khi mở van: Người vận hành thao tác xoay vô lăng (hoặc tay gạt) ngược chiều kim đồng hồ. Lúc này, cánh bướm bắt đầu quay xoay ra khỏi vị trí chặn đóng cho phép lưu chất đi qua. Góc mở càng lớn, lưu lượng qua van càng nhiều.
• Khi đóng van: Xoay vô lăng (hoặc tay gạt) cùng chiều kim đồng hồ để cánh bướm quay trở về vị trí đóng. Tại vị trí đóng, gioăng làm kín sẽ ôm sát với chằn thân van để ngăn chặn hoàn toàn dòng chảy.

Với các loại van bướm điều khiển khí nén hay điện, thao tác đóng/mở sẽ được thực hiện thông qua tín hiệu điều khiển tự động mà không cần đến can thiệp của con người.

Ưu Và Nhược Điểm Của Van Bướm​

Với cấu trúc và nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản, van bướm mang đến nhiều ưu điểm đáng kể trong vận hành cũng như một vài nhược điểm cần lưu ý.

Ưu điểm của van bướm:​

1. Khả năng điều khiển lưu lượng linh hoạt: Van bướm có thể mở hoàn toàn, đóng hoàn toàn hay mở hẹp theo nhiều góc độ khác nhau để tăng/giảm lưu lượng đi qua phù hợp với nhu cầu vận hành hệ thống đường ống.
2. Dễ lắp đặt và vận hành: Cấu tạo đơn giản với các bộ phận phẳng và lắp ghép nhanh chóng giúp việc lắp đặt van bướm trở nên dễ dàng. Các loại tay quay hay tay gạt còn giúp vận hành van rất thuận lợi bằng cách thao tác bằng tay.
3. Đóng/mở nhanh chóng: Nhờ góc quay tạo lực đòn đối trọng nên việc đóng/mở van bướm chỉ mất một thao tác xoay ngắn nhưng vẫn tạo ra quá trình đóng/mở hiệu quả, an toàn và nhanh chóng.
4. Tổn hao áp lực thấp: Khi ở trạng thái mở hoàn toàn, cánh bướm luôn đặt song song với đường dòng nên không tạo ra nhiều cản trở dòng chảy và hạn chế tổn áp lực đường ống.
5. Ứng dụng đa dạng: Van bướm có thể chế tạo từ nhiều loại chất liệu khác nhau phù hợp để sử dụng trong rất nhiều môi trường làm việc khác nhau từ nước, dầu khí, hóa chất cho đến các loại khí, chất lỏng, hỗn hợp rắn.
6. Tính năng an toàn cao: Vị trí hở hoàn toàn hay đóng hoàn toàn là hai vị trí cố định, ổn định giúp van hoạt động an toàn và ít gây hiện tượng búa nước trong đường ống.
7. Chi phí hợp lý: Với cấu trúc tương đối đơn giản, chi phí sản xuất van bướm được đánh giá là hợp lý hơn so với các loại van công nghiệp.

1. Tuổi thọ cao và dễ bảo trì:
   Với thiết kế đơn giản chỉ gồm các bộ phận cơ khí co bản, van bướm khá bền bỉ và có tuổi thọ sử dụng cao nếu được bảo dưỡng đúng cách. Việc thay thế hay sửa chữa các bộ phận như cánh van, gioăng làm kín cũng tương đối đơn giản và tiết kiệm chi phí.
2. Lắp đặt linh hoạt:
   Van bướm có thể được lắp đặt ở nhiều hướng khác nhau trong đường ống như ngang, đứng hay nghiêng với khả năng thích nghi cao.
3. Đa dạng kích cỡ:
   Van bướm được sản xuất với phạm vi rộng từ các kích thước nhỏ 1/2 inch cho đến các van cỡ lớn 60 inch trở lên. Điều này giúp có nhiều lựa chọn kích thước phù hợp với yêu cầu thực tế của hệ thống đường ống.

Nhược điểm của van bướm:​

1. Hạn chế trong điều khiển áp lực:
   Cánh van chỉ có khả năng mở/đóng đơn giản nên van bướm không thực sự phù hợp để sử dụng điều khiển áp lực chính xác.
2. Giới hạn nhiệt độ và áp lực:
   Hầu hết các loại van bướm chỉ được thiết kế để hoạt động trong phạm vi áp lực và nhiệt độ nhất định, thường không phù hợp để sử dụng ở áp suất quá cao (trên 25 bar) hoặc môi trường nhiệt độ cực cao ( trên 450 độ C)
3. Không thích hợp cho môi trường cắn rỉ nặng:
   Đối với môi trường có tính ăn mòn cao, cánh van và bộ phận làm kín của van bướm sẽ bị hư hỏng nhanh chóng nếu không sử dụng đúng vật liệu chống ăn mòn.
4. Dung sai lưu lượng cao hơn khi mở hẹp:
   Van bướm có dung sai lưu lượng lớn hơn khi điều khiển ở những vị trí mở hẹp so với khi mở toàn phần. Do đó, việc sử dụng van bướm điều chỉnh lưu lượng một cách chính xác sẽ hạn chế hơn.
5. Không thích hợp với lưu chất có hạt cứng lớn:
   Các loại van bướm được thiết kế để sử dụng với lưu chất sạch, không có cặn bẩn, hạt rắn lớn sẽ dễ làm kẹt cánh van và làm hỏng gioăng làm kín.
6. Hao hụt năng lượng khi mở hẹp:
   Khi van bướm mở ở những góc độ hẹp, lưu chất sẽ chảy qua với lực ma sát lớn gây tổn thất áp lực và năng lượng cho hệ thống.

Tuy nhiên, để khắc phục các nhược điểm này, các nhà sản xuất đã không ngừng cải tiến thiết kế và tận dụng hết các vật liệu mới để nâng cao hiệu suất làm việc và mở rộng phạm vi ứng dụng của van bướm. Nhờ những nâng cấp này, van bướm ngày càng được ứng dụng rộng rãi hơn trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

Công ty CP Khoa học công nghiệp Đại Nam - Nhà cung cấp hàng đầu về thiết bị máy bơm công nghiệp, van công nghiệp tại Việt Nam. Sản phẩm nhập khẩu 100% từ các thương hiệu uy tín thế giới như Masflo, Zurn, đạt tiêu chuẩn quốc tế Lead Free, Wras, NFPA-20, DIN, EN. Đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp được đào tạo bởi chuyên gia nước ngoài. Khách hàng gồm các tập đoàn lớn như Samsung, Piaggio, EVN và nhiều dự án trọng điểm quốc gia. Cam kết chất lượng sản phẩm và dịch vụ tốt nhất, xứng đáng là đối tác tin cậy cho mọi công trình.

Liên hệ: Công ty CP Khoa học công nghiệp Đại Nam
Địa chỉ: P303, Tầng 3, Tòa Nhà An Bình 1, số 3 Trần Nguyên Đán, P. Định Công, Q. Hoàng Mai, Hà Nội
Điện thoại: 0982409945
Email:[email protected]