Giáo trình Vận hành van (Nghề: Vận hành thiết bị khai thác dầu khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

Giáo trình Vận hành van (Nghề: Vận hành thiết bị khai thác dầu khí - Trình độ: Trung cấp) cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Khái quát chung về van; Vận hành và bảo dưỡng van. Mời các bạn cùng tham khảo!

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ



GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: VẬN HÀNH VAN NGHỀ: VẬN HÀNH THIẾT BỊ KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 192/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020

của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020

(Lưu hành nội bộ)

LỜI GIỚI THIỆU

Để phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên cũng như việc học tập của học sinh trong khoa Dầu khí, chúng tôi đã tham khảo nhiều tài liệu của các tác giả trong và ngoài nước biên soạn nên giáo trình “Vận hành van”

Giáo trình được dùng cho các giáo viên trong khoa làm tài liệu chính thức giảng dạy cho học sinh nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí Nội dung giáo trình đề cập một cách hệ thống các kiến thức cơ bản nhất về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và giúp học sinh thao tác thành thạo trong vận hành bảo dưỡng các loại van và các phụ kiện của chúng Cụ thể bao gồm các bài sau:

• Bài 1: Khái quát chung về van

• Bài 2: Vận hành và bảo dưỡng van

Xin chân thành cảm ơn các giáo viên Khoa dầu khí của trường Cao đẳng Dầu khí đã giúp đỡ tôi hoàn thành giáo trình này

Trân trọng cảm ơn./

Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2020

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Ks Bùi Đức Sơn

2 Ks Phạm Thế Anh

3 ThS Hoàng Trọng Quang

MỤC LỤC

BÀI 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VAN 14

1.1.KHÁINIỆMVÀVAITRÒCỦAVAN 15

1.2.PHÂNLOẠIVÀKÝHIỆUVAN 15

BÀI 2 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG VAN 19

2.1.CẤUTẠOVÀ NGUYÊNLÝ HOẠTĐỘNGCỦAVAN 20

2.1.1 Van cổng 20

2.1.2 Van cầu 30

2.1.3 Van chốt 36

2.1.4 Van bi 38

2.1.5 Van bướm 43

2.1.6 Van màng 44

2.1.7 Van một chiều 45

2.1.8 Van điều khiển 48

2.1.9 Van an toàn 55

2.2 THỰC TẬP VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG VAN 57

2.2.1 Vận hành cơ khí 59

2.2.2 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa và vận hành van cổng 62

2.2.3 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van cầu 68

2.2.4 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van chốt 71

2.2.5 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van bi 74

2.2.6 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van bướm 77

2.2.7 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van một chiều 79

2.2.8 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van điều khiển 83

2.2.9 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van an toàn 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

ASTM American Steel Testing Material

ANSI American National Standards Institude

ASME American Society of Mechanical Engineers

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Ký hiệu van theo P&ID 16

Hình 1.2 Ký hiệu van theo isometric 17

Hình 2.1 Cấu tạo ngoài của van cầu 21

Hình 2.2 Cấu tạo trong của van cầu 21

Hình 2.3 Ống lót tay quay 22

Hình 2.4 Liên kết giữa thân van và đường ống 24

Hình 2.5 Liên kết giữa thân van và nắp van 24

Hình 2.6 Trục van liên kết ren với ống lót tay quay 25

Hình 2.7 Trục van liên kết ren với nắp van 25

Hình 2.8 Trục van liên kết ren với cổng van 26

Hình 2.9 Cổng van chế tạo liền một khối 26

Hình 2.10 Khi van mở hoàn toàn và van tiết lưu 27

Hình 2.11 Rãnh trên thân cổng van 27

Hình 2.12 Cổng van đóng hoàn toàn 27

Hình 2.13 Cổng van chế tạo rời 28

Hình 2.14 Van cổng – có cổng van chế tạo rời 29

Hình 2.15 Lực tác dụng lên cổng van khi van đóng 29

Hình 2.16 Nguyên lý làm việc của van cổng 30

Hình 2.17 Van cầu 30

Hình 2.18 Đĩa nút 31

Hình 2.19 Sự ăn mòn trên đĩa 31

Hình 2.20 Các dạng đĩa van 32

Hình 2.21 Đĩa Composit 33

Hình 2.22 Đĩa kim loại 33

Hình 2.23 Khi có hạt rắn chèn vào đĩa kim loại 34

Hình 2.24 Nguyên lý hoạt động của van cầu 34

Hình 2.25 Van cầu mở hoàn toàn 34

Hình 2.26 Trạng thái làm việc tiết lưu của van cầu 35

Hình 2.27 Sự đóng mở của van 35

Hình 2.28 Van cầu 36

Hình 2.29 Cấu tạo của van chốt 36

Hình 2.30 Nguyên lý hoạt động của van chốt 37

Hình 2.31 Chốt van và ổ đặt mài mòn không đều 37

Hình 2.32 Van chốt không cần bôi trơn 38

Hình 2.33 Van chốt nhiều hướng 38

Hình 2.34 Cấu tạo của van bi 39

Hình 2.35 Cấu tạo của van bi 40

Hình 2.36 Van bi nhiều hướng 40

Hình 2.37 Một số loại van bi 43

Hình 2.38 Cấu tạo của van bướm 43

Hình 2.39 Chốt định vị và vạch chỉ góc độ mở trên thân van bướm 44

Hình 2.40 Van màng 44

Hình 2.41 Cấu tạo của van màng 45

Hình 2.42 Cấu tạo của van một chiều 46

Hình 2.43 Nguyên lý hoạt động của van một chiều 46

Hình 2.44 Van một chiều dạng đặt 46

Hình 2.45 Cấu tạo của van một chiều 47

Hình 2.46 Cấu tạo của van một chiều đặt thẳng đứng 47

Hình 2.47 Cấu tạo của van một chiều dạng bi 48

Hình 2.48 Cấu tạo của van một chiều dạng bi 48

Hình 2.49 Cấu tạo của van điều khiển 49

Hình 2.50 Thân van đơn 49

Hình 2.51 Thân van đôi 49

Hình 2.52 Cơ cấu định vị của van 50

Hình 2.53 Cơ cấu dẫn động bằng khí nén 51

Hình 2.54 Van thường đóng 51

Hình 2.55 Van thường mở 52

Hình 2.56 Cơ cấu dẫn động bằng điện sử dụng cuộn dây 52

Hình 2.57 Sử dụng mô tơ để dẫn động 53

Hình 2.58 Cơ cấu dẫn động bằng thủy lực 54

Hình 2.59 Mở van 54

Hình 2.60 Đóng van 55

Hình 2.61 Cấu tạo của van an toàn 56

Hình 2.62 Vận hành van lớn 59

Hình 2.63 Vận hành van trên cao 59

Hình 2.64 Nối dài trục van 60

Hình 2.65 Sử dụng bánh răng để giảm lực tác dụng 60

Hình 2.66 Hiện tượng va đập thủy lực 61

Hình 2.67 Áp lực tăng giữa hai bề mặt van 61

Hình 2.68 Đường cân bằng 62

Hình 2.69 Sử dụng choòng van 62

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 1: Áp suất kiểm tra cho một số loại van 63

Bảng 2 2 Quy trình kiểm tra van cổng 66

Bảng 2 3 Tiêu chuẩn vật liệu của van cầu (Theo tiêu chuẩn ASTM) 68

Bảng 2 4 Quy trình kiểm tra van chốt 73

Bảng 2 5 Quy trình kiểm tra van bi 76

Bảng 2 6 Vật liệu của các chi tiết van bướm 77

Bảng 2 7 Quy trình kiểm tra van một chiều 82

Bảng 2 8 Quy trình kiểm tra van an toàn 84

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN

1 Tên mô đun: Vận hành van

2 Mã mô đun: KKT19MĐ50

3 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

3.1 Vị trí: là mô đun thuộc phần các môn học và mô đun chuyên ngành của chương trình

đào tạo Môn đun này được dạy trước mô đun như: Vận hành bơm, vận hành máy nén khí

và dạy sau môn học Cơ sở khai thác

3.2 Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của

van trong hệ thống đường ống, thiết bị cho HSSV

3.3 Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun bắt buộc, giúp học sinh, sinh viên thao

tác thành thạo trong vận hành van

4 Mục tiêu của mô đun:

4.1 Về kiến thức:

A1 Phân loại được các loại van: van tay, van an toàn, van điều khiển

A2 Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại van

C2 Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên quan

C3 Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không

để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị

5 Nội dung của mô đun

5.1 Chương trình khung

Mã

Số tín chỉ

Thời gian đào tạo (giờ)

Tổng

số

Trong đó

Lý thuyết

LT TH

I Các môn học chung/ đại cương 14 285 117 153 10 5

MHCB19MH01 Giáo dục chính trị 2 30 15 13 2 0 MHCB19MH03 Pháp luật 1 15 9 5 1 0 MHCB19MH05 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 0 2 MHCB19MH07 Giáo dục quốc phòng và An ninh 2 45 21 21 1 2 MHCB19MH09 Tin học 2 45 15 29 0 1 TA19MH01 Tiếng Anh 4 90 30 56 4 0

ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 2 30 23 5 2 0

CK19MH01 Vẽ kỹ thuật - 1 2 45 15 28 1 1 KTĐ19MH11 Điện kỹ thuật cơ bản 3 45 36 6 3 0 TĐH19MĐ12 Cơ sở điều khiển quá trình 2 45 14 29 1 1

KKT19MH34 Cơ sở khai thác 3 45 42 0 3 0 KKT19MĐ50 Vận hành van 3 75 14 58 1 2 KKT19MĐ51 Thiết bị hoàn thiện giếng khai

KKT19MĐ52 Vận hành Bơm 4 105 14 87 1 3 KKT19MĐ53 Vận hành máy nén 3 75 14 58 1 2 KKT19MĐ54 Vận hành thiết bị tách dầu khí 4 105 14 87 1 3 KKT19MĐ56 Hệ thống thu gom và vận chuyển

KKT19MĐ58 Vận hành hệ thống khai thác dầu

khí trên mô hình 1 5 135 14 116 1 4 KKT19MĐ60 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10

5.2 Chương trình chi tiết mô đun

Số TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

LT TH

1 Bài 1:Khái quát chung về van 2 2 0 0 0

1 Khái niệm và vai trò của van 0.5 0.5

2 Phân loại và ký hiệu van 1.5 1.5

2 Bài 2: Vận hành và bảo dưỡng van 73 12 58 1 2

1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của

van

2 Vận hành và bảo dưỡng van 60 58 2

Cộng 75 14 58 1 2

6 Điều kiện thực hiện mô đun:

6.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn

6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn

6.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,…

6.4 Các điều kiện khác: không có

7 Nội dung và phương pháp đánh giá:

7.1 Nội dung:

- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau:

+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40%

+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)

+ Điểm thi kết thúc mô đun 60%

Chuẩn đầu ra đánh giá

Số cột

Thời điểm kiểm tra

Thường xuyên Viết/ Tự luận/ A1, A2, C1 1 Sau 08 giờ

Thuyết trình Trắc nghiệm Định kỳ Viết/

Thuyết trình và Thực hành

Tự luận/

Trắc nghiệm và Thực hành

A1, A2, B1, C1, C2, C3

1 Sau 14 giờ

Kết thúc mô

đun

Viết/ Thuyết trình và Thực hành

Tự luận/

Trắc nghiệm

và Thực hành

Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ

8 Hướng dẫn thực hiện mô đun

8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Cao đẳng Dầu khí

8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun

8.2.1 Đối với người dạy

* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn

đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…

* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra

* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra

* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm

hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm

8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp Các tài liệu tham khảo sẽ được cung

cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu )

- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết Nếu người học vắng >30% số tiết

lý thuyết phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau

- Tham dự 100% các buổi học thực hành Nếu người học vắng phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau

- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một

số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn

bộ chủ đề thảo luận của nhóm

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ

- Tham dự thi kết thúc mô đun

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9 Tài liệu tham khảo:

- Tài liệu tiếng việt

[1] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành van, Lưu hành nội bộ, 2017

[2] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Tài liệu hướng dẫn thực hành van, Lưu hành nội bộ,

2017

- Tài liệu tiếng nước ngoài:

[1] Schweitzer, Philip A, Handbook of Valves, Industrial Press Inc 2005

BÀI 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VAN

❖ GIỚI THIỆU BÀI 1

Bài 1 giới thiệu về van

❖ MỤC TIÊU BÀI 1

Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:

➢ Về kiến thức:

- Phân loại được các loại van: van tay, van an toàn, van điều khiển;

- Trình bày được khái niệm, vai trò và nguyên tắc hoạt động chung của van

➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mô đun, giáo trình, tài liệu

tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: không có

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

❖ NỘI DUNG BÀI 1

1.1 KHÁI NIỆM VÀ VAI TRÒ CỦA VAN

1.1.1 Khái niệm

Van là một thiết bị cơ khí dùng để điều chỉnh dòng chuyển động của chất lỏng trong các hệ thống đường ống Chất lỏng chuyển động qua đường ống gồm : dầu, nước, hỗn hợp chất lỏng và chất khí, khí gas, các loại khí khác

1.1.2 Vai trò của van

- Dùng để nối các đoạn ống lại với nhau

- Phân chia dòng chuyển động của chất lỏng trong các hệ thống đường ống

- Điều chỉnh lưu lượng của chất lỏng trong hệ thống đường ống

1.2 PHÂN LOẠI VÀ KÝ HIỆU VAN

1.2.1 Phân loại

a Theo nguyên lý hoạt động

- Chuyển động tịnh tiến lên xuống/linear valve

- Chuyển động quay/rotating valve

b Theo chức năng

- Van chặn/block/root valve

- Van tiết lưu/throttling valve

- Van an toàn/safety/relief valve

c Theo cơ cấu tác động

- Van tay/hand valve

- Van điều khiển/control valve

1.2.2 Ký hiệu van

Ký hiệu van được chia làm 2 loại:

- Theo P&ID: đọc trên bản vẽ công nghệ

Hình 1.1 Ký hiệu van theo P&ID

- Theo iso metric: đọc trên bản vẽ lắp

Hình 1.2 Ký hiệu van theo isometric

❖ TÓM TẮT BÀI 1

Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:

- Khái niệm và vai trò của van

- Phân loại và ký hiệu van

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 1

Câu hỏi 1 Ghép hợp các thuật ngữ cho sẵn với nội dung tương ứng

Câu hỏi 2 Van có những vai trò nào?

Tình huống 3 Nếu vòng làm kín giữa nắp van và thân van bằng hợp kim màu

thì van đó làm việc như thế nào?

BÀI 2 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG VAN

❖ GIỚI THIỆU BÀI 2

Bài 2 hướng dẫn về vận hành và bảo dưỡng van

- Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 2 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 2) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 2 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Xưởng thiết bị dầu khí/Phòng mô hình

khai thác dầu khí

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mô đun, giáo trình, tài liệu

tham khảo, giáo án, và các tài liệu liên quan

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2

- Nội dung:

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (Hình thức: Hỏi miệng)

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra

✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 2 điểm kiểm tra

❖ NỘI DUNG BÀI 2

2.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA VAN

Van cổng là một loại van được sử dụng phổ biến trong công nghiệp

▪ Các bulông liên kết (bold)

▪ Tay quay (handwheel)

▪ Joăng làm kín (gasket)

Hình 2.1 Cấu tạo ngoài của van cầu

❖ Cấu tạo phần trong (Error! Reference source not found.)

▪ Cổng van (gate valve)

▪ Trục van (stem)

▪ Hộp làm kín (stuffing box)

▪ Vòng làm kín (packing)

▪ Ống lót trục van (stem bushing)

Hình 2.2 Cấu tạo trong của van cầu

Hình 2.3 Ống lót tay quay

Các chi tiết trong một van cổng

❖ Sự liên kết của van

- Thân van được nối với đường ống thông qua các mặt bích nối và các bu lông liên kết Để tránh sự rò rỉ chất lỏng thì giữa hai mặt bích sẽ có một joăng làm kín (gasket)

- Để nối thân van với nắp van thì ta cũng sử dụng mặt bích nối và các bu lông liên kết và ở giữa hai mặt bích của nắp và thân ta cũng bố trí một joăng làm kín để tránh rò rỉ chất lỏng

Hình 2.4 Liên kết giữa thân van và đường ống

Hình 2.5 Liên kết giữa thân van và nắp van

❖ Kết cấu trục van

Kiểu kết cấu thường dùng như sau:

Phía trên trục van chế tạo có ren để ăn khớp với ren trong ống lót trục van khi vận hành van

- Phía dưới trục van được nối với cổng van, thường là mối ghép ngàm

- Trong trường hợp này thì tay quay và ống lót trục tạo thành một khối, khi quay tay quay thì ống lót trục van cũng quay theo làm cho ren của ống lót trục ăn khớp với ren của trục và trục có thể chuyển động lên xuống Lúc này trục van di chuyển qua hộp làm kín nằm phía trong nắp van (hình 2.6)

Hình 2.6 Trục van liên kết ren với ống lót tay quay

Một kiểu kết cấu khác của trục van, khi van di chuyển thì ren của trục lại ăn khớp với ren của nắp van Trường hợp này thì trục và tay quay tạo thành một khối, vì vậy khi

trục di chuyển thì tay quay cũng di chuyển theo (Hình 2.7)

Hình 2.7 Trục van liên kết ren với nắp van

Sau đây là một kiểu kết cấu khác của trục van với ren trong

Trường hợp này thì trục van và cổng van liên kết với nhau thông qua mối ghép ren Do đó khi vận hành van thì trục van và tay quay không di chuyển dọc trục mà cổng

van dịch chuyển lên, xuống (Hình 2.8)

Hình 2.8 Trục van liên kết ren với cổng van

❖ Kết cấu cổng van

▪ Cổng van chế tạo liền một khối

Cổng van là một phần của van dùng để điều chỉnh dòng chất lỏng chuyển động qua van Vì thế nó được gọi là một phần tử điều chỉnh dòng chất lỏng

Khi cổng van chuyển động đi xuống thì nó ngăn chặn tất cả dòng chảy và đóng kín khít với các vòng làm kín trên đế van Vì vậy khi cổng van mở hoặc đóng thì có sự

ma sát và sinh ra sự mài mòn giữa cổng van với các vòng làm kín (Hình 2.9)

Hình 2.9 Cổng van chế tạo liền một khối

So sánh các hình vẽ A và B dưới đây ta thấy: trên hình B sự mài mòn sẽ xảy ra không đều do có sự ma sát giữa chất lỏng với cổng van Khi cổng van và các vòng làm kín trên đế van bị mòn không đều thì quá trình đóng kín không hoàn toàn Vì vậy khi

vận hành van thì không nên vận hành ở vị trí tiết lưu (Hình 2.10)

Hình 2.10 Khi van mở hoàn toàn và van tiết lưu

Loại cổng van chế tạo liền một khối thì hai bên cổng van thường có xẻ rãnh để

nó có thể dể dàng di chuyển khi vận hành (Hình 2.11)

Hình 2.11 Rãnh trên thân cổng van

Khi cổng van được chế tạo liền một khối ở vị trí đóng hoàn toàn, dòng chất lỏng chỉ tác động vào một mặt của cổng van (mặt A) Nhưng khi van mở thì dòng chất lỏng

sẽ tác dụng lên mặt B của cổng van Sự tác động này của áp suất dòng chất lỏng sẽ làm cho mặt B mòn nhanh hơn Khi mặt B mài mòn tới một giới hạn nào đó thì việc đóng kín van không thể thực hiện được Vì có sự mài mòn này mà sự hoạt động của van không thường xuyên vì phải có một khoảng thời gian ngừng hoạt động để bảo dưỡng

Hình 2.12 Cổng van đóng hoàn toàn

▪ Cổng van chế tạo rời

Một kiểu kết cấu khác của cổng van là các đĩa ghép song song và cổng van hình nêm Đối với cổng van dạng này thì chúng được chế tạo thành nhiều phần rời nhau Khi van đóng thì các đĩa song song nằm giữa hai ổ đặt của van Khi nêm phía dưới của van đạt tới vị trí thấp nhất thì nó không thể di chuyển được nữa Nếu trục van tiếp tục đi xuống thì nó sẽ tác dụng một lực lên nêm phía trên và ép vào nêm phía dưới Vì nêm phía trên tác dụng một lực lên nêm phía dưới cho nên các đĩa bị đẩy ra ngoài làm cho chúng ép chặt với các ổ đặt của van Các van cổng kiểu này có thể đóng rất kín

Phía ngoài của đĩa bao giờ cũng bị mòn nhanh hơn so với phía khác bởi vì sự đóng kín sinh ra bởi tác động của nêm cho nên sự mài mòn về một phía vẫn cho phép van đóng kín hoàn toàn

Các đĩa được lắp với các nêm theo một phương pháp cho phép nó quay khi mở hoặc đóng Vì thế sự mài mòn xảy ra đều hơn

Khi mở một van dạng các đĩa song song và cổng hình nêm trước hết quay vô lăng

để giảm áp lực của nêm

Trong một số hệ thống sự biến đổi nhiệt độ và giản nở vì nhiệt của ống có thể làm biến dạng thân van sẽ gây nên một áp suất rất lớn lên cổng van Sự biến dạng này

có thể làm cho cổng van bị kẹt Do các điều kiện trên van dạng đĩa được sử dụng Mép van phía trên đi lên càng sớm càng tốt nó sẽ làm giảm áp suất của nêm vì khi áp suất này giảm thì các đĩa tự do hơn Dưới các điều kiện làm biến dạng thân van có thể xảy

ra, một van dạng đĩa song song thì dễ vận hành hơn

Hình 2.13 Cổng van chế tạo rời

Giả sử loại vật liệu có hạt thô thì phải được xử lý Bởi vì van có đĩa song song có nhiều chi tiết dễ dàng cho cổng này bị bám bẩn Vì thế van cổng có đĩa song song nên

sử dụng vật liệu sạch

Một số loại khác của cổng van là cổng solid split Cổng được chế tạo rời thành một mảnh Các mép phía ngoài của loại cổng này có tính đàn hồi Nếu thân van bị cong thì các mép phía ngoài của cổng có thể đàn hồi.

Hình 2.14 Van cổng – có cổng van chế tạo rời

Hình 2.15 Lực tác dụng lên cổng van khi van đóng

b Nguyên lý hoạt động của van cổng

Để mở van thì ta quay tay quay ngược chiều kim đồng hồ Khi đó chất lỏng sẽ bắt đầu di chuyển qua van Ở vị trí van mở hoàn toàn thì chất lỏng chuyển động qua van không có sức cản Cổng của van có tiết diện lưu thông lớn nhất Chất lỏng chuyển động qua van có phương song song với thành vách của ống và vuông góc với đuôi van Dạng chuyển động này gọi là chảy tầng

Để đóng van ta quay vô lăng cùng chiều kim đồng hồ đến vị trí thấp nhất của trục van Lúc này cổng của van sẽ ngăn dòng chuyển động của chất lỏng qua van

Van cổng chỉ làm việc ở vị trí tiết lưu khi đóng hoặc mở van

Hình 2.16 Nguyên lý làm việc của van cổng

2.1.2 Van cầu

a Cấu tạo của van cầu

❖ Cấu tạo chung

Hình 2.17 Van cầu

Cũng như van cổng, van cầu cũng có một số chi tiết chính như: tay quay, nắp

van, thân van, các bulông liên kết, các đệm làm kín, trục van, cổng van….(Hình 2.17)

❖ Kết cấu của các dạng cổng van

Cổng của van cầu có rất nhiều loại khác nhau Tuy nhiên loại được sử dụng phổ

biến nhất là dạng đĩa nút Loại này thường có dạng hình côn (Hình 2.18)

Hình 2.18 Đĩa nút

Ổ đặt của van cầu cũng có dạng hình côn để có thể ăn khớp được với cổng van Sau một thời gian làm việc thì đĩa của van sẽ bị rỗ hoặc trầy xước do các tạp chất lẫn trong chất lỏng, tuy nhiên nếu các vết rỗ và xước này không lớn lắm thì khả năng đóng

kín của van vẫn được đảm bảo khi van đóng hoàn toàn (Hình 2.19)

Hình 2.19 Sự ăn mòn trên đĩa

Có sự biến đổi về đĩa van dạng nút Tuỳ thuộc vào việc vận hành mà xác định các đặc tính làm việc của van và các đặc tính đó lại tuỳ thuộc vào nút van được sử dụng

Sau đây là một số loại van mở nhanh, sở dĩ ta gọi là van mở nhanh bởi vì toàn bộ

sự dịch chuyển của trục van cần để mở và đóng van tương đối nhỏ (Hình 2.20)

Hình 2.20 Các dạng đĩa van

Với các van mở nhanh thì thường được sử dụng ở các van đóng - mở

Các van tiết lưu sử dụng các đĩa dạng nút thường có nhiều hình dạng khác nhau

Cụ thể là gồm các dạng sau đây: đĩa van dạng lỗ chữ V, dạng equal percentage plug, dạng tuyến tính, dạng kim Với các đĩa van dạng nút này, một sự di chuyển nhỏ của cán van sẽ làm biến đổi từ từ và nhỏ về lưu lượng

Các van cầu tiết lưu thì thường đóng hoặc mở một phần, chúng được sử dụng nhiều để điều khiển chính xác dòng chảy hơn là điều khiển vận tốc Một van dùng để điều chỉnh lưu lượng nhỏ nên trang bị với đĩa van dạng nút tiết lưu

Đây là một kết cấu khác của đĩa van, đĩa này có thể được lắp đặt trong van cầu

Nó được gọi là đĩa composit (vật liệu tổng hợp) Đĩa này không chế tạo bằng kim loại

mà chế tạo bằng vật liệu mềm như cao su Khi đóng hoàn toàn thì ổ đặt tiếp xúc với

phần mềm của đĩa (Hình 2.21)

Hình 2.21 Đĩa Composit

Khi đưa đường ống vào vận hành phải xử lý các chất lỏng có chứa các hạt rắn nhỏ Các hạt rắn này có thể tích tụ lên trên ổ đặt của đĩa hoặc đĩa Trường hợp này có thể không cho đĩa đóng kín hoàn toàn Khi đĩa composit được sử dụng, các hạt mịn nhỏ được hấp thụ vào trong các phần mềm của đĩa bởi vì đĩa đàn hồi cho nên van vẫn đóng

kín (Hình 2.22)

Hình 2.22 Đĩa kim loại

Đây là một đĩa van thường được sử dụng,đĩa và ổ đặt được chế tạo bằng kim loại rắn (hình vẽ)

Giả sử có một hạt rắn làm kênh ổ đặt và đế van thì sự tiếp xúc giữa các bề mặt

cứng sẽ nghiền nát chúng thành từng hạt nhỏ (Hình 2.23)

Hình 2.23 Khi có hạt rắn chèn vào đĩa kim loại

b Nguyên lý hoạt động của van cầu

Dòng chất lỏng chuyển động qua van cổng thường là đường thẳng, còn trong van

cầu thì dòng chất lỏng sẽ đổi hướng (Hình 2.24)

Hình 2.24 Nguyên lý hoạt động của van cầu

Sự đổi hướng này của dòng chất lỏng sẽ gây nên sự chuyển động hỗn loạn (chảy rối) và kết quả làm cho sự giảm áp suất qua van cao hơn Sự giảm áp cao hơn và áp suất giảm xuống có nghĩa là đòi hỏi nhiều năng lượng để dịch chuyển chất lỏng qua một van cầu khi nó mở Các ổ đặt trong van cổng thì vuông góc với dòng chảy, còn trong van

cầu thì các ổ đặt lại song song với dòng chất lỏng qua van (Hình 2.25)

Hình 2.25 Van cầu mở hoàn toàn

Trong van cổng ma sát giữa các ổ đặt và cổng van sẽ dừng lại khi van đóng hoàn toàn Còn đĩa van cầu không trượt dọc theo bề mặt của ổ đặt vì thế tất cả sự tiếp xúc

giữa đĩa và ổ đặt dừng lại khi dòng chảy bắt đầu (Hình 2.26)

Hình 2.26 Trạng thái làm việc tiết lưu của van cầu

Khi một van cổng đóng hoặc mở có nhiều ma sát và mài mòn giữa bề mặt ổ đặt

và cổng van, nhưng sự đóng hoặc mở trong van cầu thường gây ra ít mài mòn hơn Do

đó để cần đến các van vận hành thường xuyên thì van cầu thích hợp hơn

Khi van cổng làm việc ở vị trí tiết lưu thì dòng chất lỏng sẽ gây sự mài mòn không đều ở đáy của cổng van Ở chế độ mở một phần của van cầu thì toàn bộ đĩa đều tiếp xúc với chất lỏng vì thế sự mài mòn và xói mòn hầu như đều hơn Khi ổ đặt và đĩa van mòn đều thì cũng có thể kéo dài thời gian sử dụng Bởi vì các van cầu mài mòn đều khi mở

ở nhiều vị trí khác nhau thì van tiết lưu tốt hơn

Giả sử một van cầu làm việc ở vị trí tiết lưu Khi chất lỏng chuyển động từ A đến

B thì có sự biến đổi rất ít van sẽ đóng “sầm” lại khi đĩa van gần ổ đặt (Hình 2.27)

Hình 2.27 Sự đóng mở của van

Để vận hành ổn định nhất thì một van cầu nên được lắp đặt sao cho dòng chảy đi

từ dưới đĩa lên

Van cầu thỉnh thoảng được thiết kế ở một góc nghiêng nào đó Dòng chảy qua van có góc nghiêng thì có sự đổi hướng ít hơn so với van cầu thông thường Vì thế nó

có ít sự nhiễu loạn và giảm áp khi qua loại van này (Hình 2.28)

Hình 2.28 Van cầu

Tóm lại

Vì thiết kế van cầu có sự mài mòn đều hơn so với van cổng cho nên khi cần một van có sự giảm áp nhỏ hoặc sức cản đối với dòng chảy nhỏ là cần thiết thì nên sử dụng van cổng Còn đối với mục đích là để tiết lưu dòng chất lỏng thì sử dụng van cầu phù hợp hơn

Đối với một van cổng có thiết bị đi kèm, thiết bị đó cho phép cổng van sẽ đi ra ngoài dòng chảy Còn khi một van cầu được mở hoàn toàn thì đĩa van lại không lệch ra ngoài dòng chảy Có 3 loại kết cấu đĩa van (hay còn gọi là các phần tử điều khiển dòng chảy) chủ yếu thường được sử dụng trong van cầu Đĩa van này được thiết kế cho việc tiết lưu dòng chảy hoặc vận hành ở các chế độ đóng - mở (on – off) Ở một van đĩa composit thì ổ đặt được tiếp xúc với vật liệu mềm của đĩa Những van thông thường, trong lúc đóng van thì có sự tiếp xúc giữa 2 bề mặt cứng

2.1.3 Van chốt

Cấu tạo của van chốt thể hiện ở hình sau:

Hình 2.29 Cấu tạo của van chốt

Phần tử dùng để điều khiển dòng chuyển động của chất lỏng trong kết cấu này là chốt van Chốt này được chế tạo bằng kim loại liền một khối và có 1 lỗ xuyên suốt qua

nó Lỗ đi qua chốt thường gọi là port opening Vị trí vận hành của van được quyết định bởi việc quay cần van Khi quay cần van một góc 90 độ thì van mở hoặc là đóng hoàn

toàn (Hình 2.30)

Hình 2.30 Nguyên lý hoạt động của van chốt

So với van cổng thì van chốt là loại van mở nhanh (quick - opening)

Trên trục của van này có xẻ một rãnh, nếu rãnh này song song với đường ống thì van mở Dòng chảy qua van chốt là một đường thẳng, bởi vậy khi van mở hoàn toàn thì

sự chuyển động không đều nhỏ và áp suất giảm xuống

Van chốt thường không làm việc ở vị trí tiết lưu, bởi vì khi làm việc ở vị trí này

thì nó làm cho chốt van và ổ đặt mài mòn không đều (Hình 2.31)

Hình 2.31 Chốt van và ổ đặt mài mòn không đều

Khi van chốt đóng hoàn toàn thì chốt van và thân van sẽ được đóng kín Mặc dù

sự đóng kín là cần thiết, nhưng chốt van vẫn có thể quay được Mỗi lần quay chốt van thì sự ma sát mài mòn giữa thân van và chốt van tăng lên Sự ma sát mài mòn này làm cho khe hở giữa chốt van và thân van tăng lên Nếu chốt van và thân van mài mòn rộng

ra thì nó sẽ không thể kín hoàn toàn khi đóng

Một số van chốt có thiết kế một đường dẫn dầu bôi trơn trục van Một loại dầu bôi trơn đặt biệt được đưa vào qua đường này để bôi trơn cho cho chốt và thân van Nếu dầu bôi trơn vào giữa chốt và thân van đầy đủ thì sự mài mòn của chúng sẽ giảm Lúc

này dầu bôi trơn có tác dụng ngăn ngừa sự rò rỉ (Hình 2.31)

Sau đây là một loại van chốt không cần bôi trơn Với kết cấu này của van thì không cần tới sự bôi trơn của dầu Trong kết cấu này thì chốt van có thể chuyển động lên, xuống nhờ tay quay Khi chốt van chuyển động đi lên, nó sẽ rời khỏi bề mặt tiếp xúc, do đó nó có thể quay tự do và không có ma sát mài mòn Khi chốt van chuyển động

đi xuống thì nó sẽ đóng kín với bề mặt tiếp xúc bằng kim loại (Hình 2.32)

Hình 2.32 Van chốt không cần bôi trơn

Van chốt cũng có thể được chế tạo thành nhiều cửa, chúng được gọi là van nhiều hướng Van nhiều hướng thường dùng để phân chia dòng chảy Khi vặn tay quay 1 góc

90 độ thì dòng chảy sẽ đổi hướng Với việc thay đổi hướng dòng chảy thì một van chốt nhiều cửa có thể thay thế cho nhiều van cổng, điều này tiết kiệm được chi phí và dễ dàng

hơn trong vận hành (Hình 2.33)

Hình 2.33 Van chốt nhiều hướng

2.1.4 Van bi

Van bi có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống như van chốt Tuy nhiên phần tử dùng để điều chỉnh dòng chảy trong van này là là một bi tròn Trên bi có một lỗ tròn và cho phép chất lỏng chuyển động qua nó khi van mở Bi của van được giữ chặt giữa 2 bề

mặt tiếp xúc Tay quay được lắp ở phía trên trục van.(Hình 2.34)

Hình 2.34 Cấu tạo của van bi

Khi tay quay quay một góc 90 độ thì van đóng hoặc mở Do đó van bi cũng giống như van chốt thuộc loại van mở nhanh Vì bi có độ bóng bề mặt cao cho nên nó đồng đều và nhẵn Do đó có rất ít sự mài mòn giữa bi và các bề mặt tiếp xúc khi van vận hành

Vì sự mài mòn ít cho nên nó không cần đòi hỏi phải được bôi trơn Van bi cũng tương

tự như van chốt nó cũng được xẻ rãnh trên bi Khi rãnh này song song với đường ống

thì van mở và khi rãnh này vuông góc với đường ống thì van đóng (Hình 2.35)