Butterfly Valve Là Gì? Hướng Dẫn Toàn Diện Về Van Bướm Công Nghiệp

Định Nghĩa Butterfly Valve

Butterfly valve (tiếng Việt: van bướm hoặc van cánh bướm) là một loại van công nghiệp được sử dụng để điều chỉnh hoặc cách ly dòng chảy của chất lỏng trong hệ thống đường ống. Van được gọi là “butterfly” (bướm) bởi vì cách hoạt động của đĩa trung tâm tương tự như cánh bướm mở và đóng, xoay quanh trục để kiểm soát dòng chảy.

Đây là một thành viên của họ quarter-turn valves (van xoay một phần tư vòng), có nghĩa là van có thể hoàn toàn mở hoặc đóng chỉ bằng cách xoay đĩa 90 độ.wikipedia+1

Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

Các Thành Phần Chính

Butterfly valve bao gồm các bộ phận cơ bản sau:

• Thân van (Valve Body): Được đúc từ kim loại theo yêu cầu ứng dụng cụ thể, với các lỗ bu lông thuận tiện cho việc lắp đặt

• Đĩa van (Disc): Có hình dạng giống cánh bướm, được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy thông qua cơ chế đòn bẩy

• Trục (Stem/Shaft): Đi qua trung tâm đĩa và kết nối với bộ truyền động bên ngoài

• Ghế đệm (Seat): Tạo độ kín khít giữa đĩa van và thân van

• Đòn bẩy hoặc tay quay: Đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh độ mở của đĩa van

Nguyên Lý Hoạt Động

Butterfly valve hoạt động theo nguyên tắc xoay đĩa song song hoặc vuông góc với dòng chảy:

• Khi mở: Đĩa xoay song song với dòng chảy, cho phép chất lỏng đi qua

• Khi đóng: Đĩa xoay vuông góc với dòng chảy, chặn hoàn toàn đường ống

• Điều chỉnh: Có thể mở từng phần để kiểm soát lưu lượng bằng cách thay đổi góc xoay của đĩa

Khác với ball valve, đĩa luôn nằm trong dòng chảy ngay cả khi van hoàn toàn mở, gây ra chút ít sụt áp.

Phân Loại Butterfly Valve

Theo Kiểu Offset (Độ Lệch Tâm)

Zero Offset (Concentric) Butterfly Valve

• Thiết kế: Đĩa và trục nằm ở trung tâm thân van

• Ứng dụng: Áp suất thấp và nhiệt độ thấp (đến 200 PSI, 400°F)

• Ưu điểm: Chi phí thấp, thiết kế đơn giản

• Nhược điểm: Mài mòn cao do đĩa tiếp xúc liên tục với ghế đệm

Double Offset Butterfly Valve

• Thiết kế: Trục lệch khỏi trung tâm đĩa và trung tâm thân van

• Ưu điểm: Giảm ma sát, tuổi thọ cao hơn, xử lý áp suất cao hơn (đến ANSI Class 600)

• Ứng dụng: Hệ thống áp suất và nhiệt độ trung bình

Triple Offset Butterfly Valve

• Thiết kế: Ba điểm lệch tâm tạo hình nón cho bề mặt đệm

• Ưu điểm: “Zero leakage”, không mài mòn, tuổi thọ cao nhất

• Ứng dụng: Môi trường khắc nghiệt, áp suất cao, nhiệt độ cao, chất ăn mòn

Theo Loại Actuator (Bộ Truyền Động)

Manual Butterfly Valve

• Điều khiển: Tay quay hoặc đòn bẩy

• Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp, không cần nguồn điện

• Ứng dụng: Van ít được vận hành, kích thước nhỏ

Pneumatic Butterfly Valve

• Nguồn điện: Khí nén

• Ưu điểm: Tốc độ cao, an toàn trong môi trường dễ nổ, chi phí thấp

• Nhược điểm: Cần hệ thống khí nén, độ chính xác thấp hơn

Electric Butterfly Valve

• Nguồn điện: Động cơ điện

• Ưu điểm: Điều khiển chính xác, tự động hóa, giám sát từ xa

• Nhược điểm: Chi phí cao hơn, tốc độ chậm hơn pneumatic

Vật Liệu Chế Tạo

Vật Liệu Thân Van

• Gang đúc: Rẻ nhất nhưng dễ gỉ, dùng cho hệ thống nước

• Gang cầu: Hiệu suất tương đương thép carbon, phổ biến trong hệ thống nước

• Thép đúc (WCB): Độ bền cao, chống ăn mòn, áp suất trung bình-cao

• Inox: Chống ăn mòn tuyệt vời, phù hợp môi trường khắc nghiệt

• Hợp kim nhôm: Nhẹ, chống oxy hóa, dùng trong điều kiện đặc biệt

• Nhựa: Nhẹ, chống ăn mòn mạnh, giá rẻ nhưng giới hạn áp suất

Vật Liệu Đĩa Van

• Nylon, thép đúc, inox (304, 316, 304L, 316L)

• Gang cầu mạ, UPVC, CPVC, PP

• Đồng thau nhôm (dùng trong khử muối)

Vật Liệu Ghế Đệm

• EPDM: -15°C đến 135°C, chống oxy hóa, phù hợp nước và hơi nước

• NBR: Chống dầu tuyệt vời, 0-80°C

• PTFE: -15°C đến 185°C, chống ăn mòn, không dính

• VITON: -15°C đến 200°C, ổn định hóa học cao

• Silicon: Trung tính với hầu hết chất, dùng trong thực phẩm

Ứng Dụng Trong Công Nghiệp

Các Lĩnh Vực Chính

Ứng Dụng Điển Hình

• Làm mát không khí, nước và khí

• Dịch vụ bùn và chân không

• Áp suất cao, nhiệt độ nước cao và hơi nước

• Ứng dụng khí nén

• Điều chỉnh và cách ly dòng chảy

• Ngăn dòng ngược trong một số tình huống

Ưu Điểm Và Nhược Điểm

Ưu Điểm

• Thiết kế nhỏ gọn: Nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều loại van khác

• Chi phí hiệu quả: Rẻ để sản xuất và bảo trì

• Hoạt động nhanh: Cơ chế xoay một phần tư cho phép tắt nhanh

• Khả năng dòng chảy cao: Hạn chế dòng chảy tối thiểu khi hoàn toàn mở

• Kháng chất lỏng thấp: Diện tích dòng chảy hiệu quả lớn

Nhược Điểm

• Hạn chế áp suất: Kém phù hợp cho môi trường áp suất cao

• Tiềm năng rò rỉ: Sự hiện diện của đĩa trong dòng chảy có thể dẫn đến rò rỉ

• Khó khăn với bùn: Có thể gặp khó khăn trong việc đóng kín hoàn toàn

• Nguy cơ cavitation: Dễ bị cavitation và nghẹt trong điều kiện dòng chảy nhất định

Lựa Chọn Và Lắp Đặt

Tiêu Chí Lựa Chọn

• Kích thước đường ống: Butterfly valve có sẵn trong nhiều kích thước

• Lưu lượng và loại khí: Xác định yêu cầu CFH và loại chất lỏng

• Môi trường: Trong nhà hoặc ngoài trời

• Phê duyệt cần thiết: UL hoặc các tiêu chuẩn khác

• Loại ứng dụng: Thủ công hoặc tự động

Hướng Dẫn Lắp Đặt

• Van thường được lắp đặt với trục định hướng thẳng đứng và bộ truyền động ở phía trên

• Đảm bảo căn chỉnh van đúng cách để tránh cản trở việc xoay đĩa

• Cho phép không gian đủ để đĩa di chuyển tự do khi mở và đóng

• Tuân theo hướng dẫn lắp đặt cụ thể cho loại van được sử dụng

Tiêu Chuẩn Và Chứng Nhận

Butterfly valve được thiết kế theo các tiêu chuẩn công nghiệp nghiêm ngặt:

• AWWA C504: Tiêu chuẩn thiết kế/thử nghiệm

• NSF 61, NSF 372: Chứng nhận cho ứng dụng nước uống

• ASME: Hướng dẫn chi tiết về thông số kỹ thuậT

• ISO-5211 và MSS SP-101: Tiêu chuẩn gá lắp bộ truyền động

Kết luận

Butterfly valve đã trở thành lựa chọn ưu việt trong nhiều ứng dụng công nghiệp nhờ thiết kế đơn giản, hiệu quả chi phí và khả năng vận hành đáng tin cậy. Việc hiểu rõ các loại, vật liệu và ứng dụng sẽ giúp các kỹ sư và nhà vận hành lựa chọn đúng loại van cho nhu cầu cụ thể, đảm bảo hiệu suất tối ưu và tuổi thọ cao cho hệ thống.