Van bướm có phù hợp với môi trường bùn hoặc mài mòn không?

Hướng dẫn toàn diện, thực tế

Xử lý bùn hoặc phương tiện mài mòn là một thách thức kỹ thuật thường xuyên trong các ngành công nghiệp như khai thác mỏ, chế biến khoáng sản, xử lý nước thải, sản xuất hóa chất và sản xuất điện. Chất bùn—hỗn hợp các chất rắn lơ lửng trong chất lỏng—gây áp lực cơ học và hóa học đáng kể lên thiết bị kiểm soát dòng chảy. Do đó, việc chọn đúng van là rất quan trọng để giảm thiểu hao mòn, tránh tắt máy ngoài kế hoạch và đảm bảo an toàn vận hành.

Trong số nhiều loại van hiện có, van bướm được công nhận rộng rãi nhờ thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí và dễ vận hành. Nhưng là van bướm thực sự thích hợp để xử lý bùn hoặc vật liệu mài mòn? Câu trả lời có nhiều sắc thái. Trong những điều kiện nhất định, van bướm có thể hoạt động hiệu quả nhưng tính phù hợp phụ thuộc nhiều vào thiết kế ứng dụng, vật liệu van, thông số vận hành và phương pháp bảo trì.

Hiểu thách thức về bùn

Bùn rất khác nhau về thành phần. Một số loại mỏng, chứa các hạt mịn ở nồng độ thấp, trong khi một số khác dày, có độ mài mòn cao và có khả năng ăn mòn bề mặt kim loại trong thời gian ngắn. Những thách thức mà bùn đặt ra bao gồm:

• mài mòn : Các hạt rắn cạo, mài mòn hoặc làm mòn bề mặt van, đặc biệt là mặt ngồi và đĩa.
• Xói mòn-ăn mòn : Sự kết hợp giữa mài mòn cơ học và ăn mòn hóa học dẫn đến hao mòn vật liệu nhanh hơn.
• Tắc nghẽn hoặc tích tụ : Chất bùn có độ nhớt cao có thể bám vào các bộ phận của van, cản trở việc bịt kín và vận hành.
• Những cú sốc áp lực : Chuyển động của bùn có thể hỗn loạn, tạo ra sự dao động áp suất gây căng thẳng cho các bộ phận của van.
• Khó niêm phong : Chất rắn bám giữa các bề mặt bịt kín có thể ngăn chặn việc ngắt điện hoặc gây hư hỏng chỗ ngồi.

Bất kỳ van nào trong dịch vụ bùn đều phải đối mặt với những vấn đề này và đây là điểm khởi đầu để đánh giá van bướm.

Van bướm hoạt động như thế nào và điều đó có ý nghĩa gì đối với bùn

Van bướm sử dụng đĩa quay để đóng hoặc mở dòng chảy trong đường ống. Khi đĩa quay song song với dòng chảy thì van mở; khi quay vuông góc thì nó ngừng chảy. Các thành phần chính bên trong bao gồm:

• Đĩa
• Ghế (đàn hồi hoặc kim loại)
• Thân/trục
• Thân hình

Trong dịch vụ bùn, đĩa và đế là những bộ phận dễ bị mài mòn nhất.

Ưu điểm chính của van bướm:

• Kích thước nhỏ gọn và trọng lượng thấp so với van cổng hoặc van bi
• Chi phí thấp hơn, đặc biệt ở đường kính lớn hơn
• Mô-men xoắn hoạt động thấp
• Truyền động một phần tư nhanh chóng
• Tốt cho việc điều tiết trong một số thiết kế

Những hạn chế chính trong môi trường mài mòn:

• Đĩa vẫn nằm trong đường dẫn dòng chảy ngay cả khi mở hoàn toàn, khiến đĩa bị mài mòn liên tục
• Ghế đàn hồi có thể xuống cấp nhanh chóng trong dịch vụ mài mòn
• Các hạt có thể bám quanh mép đĩa, ảnh hưởng đến độ kín
• Một số thiết kế gặp phải sự nhiễu loạn cao xung quanh đĩa, làm tăng sự xói mòn

Những đặc điểm này giúp giải thích tại sao van bướm có thể phù hợp trong một số ứng dụng bùn nhưng không phù hợp với các ứng dụng khác.

Khi van bướm là Thích hợp cho phương tiện bùn hoặc mài mòn

Bất chấp những thách thức, van bướm có thể hoạt động tốt trong các điều kiện cụ thể. Tính phù hợp của chúng thường được cải thiện khi bùn nhẹ, van được lựa chọn cẩn thận và điều kiện vận hành được kiểm soát.

1. Độ mài mòn từ thấp đến trung bình

Nếu bùn chứa chủ yếu hạt mịn (ví dụ: nhỏ hơn ~100 micron) và các hạt này không có tính mài mòn cao, van bướm được thiết kế phù hợp có thể hoạt động thành công. Ví dụ bao gồm:

• Nước thải được xử lý bằng chất rắn lơ lửng
• Bùn hóa học với chất độn không mài mòn
• Hỗn hợp vôi trong xử lý nước (với nguyên liệu phù hợp)

Trong những trường hợp này, tốc độ mài mòn có thể quản lý được và đĩa và ghế bằng chất đàn hồi hoặc được phủ đặc biệt có thể mang lại tuổi thọ lâu dài.

2. Ứng dụng yêu cầu van lớn với chi phí thấp hơn

Van bướm tiết kiệm ở kích thước lớn (ví dụ DN 300 trở lên). Khi xử lý bùn có độ mài mòn thấp trong các đường ống lớn, chúng vẫn là lựa chọn phổ biến do kích thước nhỏ gọn và chi phí lắp đặt thấp so với van bi hoặc van dao.

3. Yêu cầu ngắt không quan trọng

Nếu van không phải cung cấp niêm phong kín bong bóng , một số hao mòn có thể được chấp nhận. Ví dụ:

• Van cách ly trong đường dây bùn áp suất thấp
• Chuyển hướng dòng chảy khi rò rỉ nhỏ có thể chấp nhận được
• Các ứng dụng có tính dự phòng được tích hợp sẵn trong hệ thống

Trong những trường hợp này, ngay cả khi ghế bị xói mòn, van vẫn có thể hoạt động bình thường.

4. Sử dụng Van bướm hiệu suất cao hoặc Van bướm chuyên dụng cho bùn

Một số van bướm được thiết kế đặc biệt cho môi trường khó khăn hơn. Các cải tiến có thể bao gồm:

• Đĩa phủ cứng (ví dụ: cacbua vonfram, cacbua crom)
• Van bướm hiệu suất cao mặt ngồi bằng kim loại
• Thiết kế full-lug hoặc double-offset làm giảm sự tiếp xúc và mài mòn của ghế
• Ghế có thể thay thế được thiết kế cho các ứng dụng mài mòn
• Xả cổng để làm sạch chất rắn trong quá trình hoạt động

Những đặc điểm thiết kế này có thể cải thiện đáng kể độ bền trong dịch vụ bùn, làm cho van bướm trở thành một lựa chọn khả thi trong môi trường mài mòn vừa phải.

5. Điều kiện vận tốc thấp hoặc vận tốc được kiểm soát

Xói mòn tăng mạnh theo vận tốc. Nếu quy trình cho phép:

• tốc độ dòng chảy thấp hơn,
• chuyển tiếp dòng chảy trơn tru, và
• nhiễu loạn tối thiểu,

van bướm có thể bị mài mòn ít hơn đáng kể.

Khi van bướm Are Không Được đề xuất cho vật liệu bùn hoặc mài mòn

Mặc dù van bướm có thể hoạt động trong một số tình huống có bùn, nhưng có nhiều trường hợp chúng không lý tưởng và thậm chí có thể hỏng sớm.

1. Bùn có tính mài mòn cao

Các ứng dụng có hạt lớn, sắc nét hoặc dày đặc là một trong những thách thức nhất:

• Bùn cát
• Chất thải khai thác
• Tro bay
• Xi măng hoặc vữa
• Bùn giàu khoáng chất

Tác động liên tục của các hạt mài mòn lên đĩa và mặt ngồi thường dẫn đến xói mòn, rò rỉ nhanh chóng và tuổi thọ van ngắn. Trong những môi trường này, các loại van chắc chắn hơn (như van cổng dao hoặc van kẹp) có xu hướng hoạt động tốt hơn.

2. Hệ thống vận tốc cao hoặc nhiễu loạn cao

Tốc độ dòng chảy cao đẩy các hạt vào bề mặt van với lực lớn hơn, đẩy nhanh quá trình xói mòn. Sự nhiễu loạn làm trầm trọng thêm vấn đề, đặc biệt là xung quanh mép trước của đĩa. Nếu vận tốc vượt quá giới hạn khuyến nghị cho dịch vụ bùn, van bướm thường không phải là lựa chọn tốt nhất.

3. Các ứng dụng yêu cầu tắt máy chặt chẽ trong khoảng thời gian sử dụng dài

Nếu hệ thống yêu cầu không rò rỉ hoặc độ tin cậy niêm phong lâu dài , van bướm trong dịch vụ mài mòn có thể gặp vấn đề:

• Ghế đàn hồi bị mòn có thể ngăn cản việc tắt hoàn toàn
• Đĩa bị hỏng hoặc bị hỏng cản trở việc niêm phong
• Các hạt nhúng có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của ghế

Trong những trường hợp này, van bi mặt kim loại hoặc van cổng dao dạng bùn thường mang lại độ tin cậy tốt hơn.

4. Ứng dụng mài mòn áp suất cao

Ngay cả van bướm hiệu suất cao cũng phải đối mặt với những thách thức trong môi trường mài mòn áp suất cao. Sự kết hợp giữa ứng suất cơ học và tác động mài mòn có thể dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng. Các loại van thay thế thường hoạt động tốt hơn van bướm trong nhiệm vụ xử lý bùn áp suất cao.

Cân nhắc về thiết kế và vật liệu cho các ứng dụng bùn

Việc lựa chọn van bướm phù hợp cho vật liệu mài mòn đòi hỏi phải đặc biệt chú ý đến vật liệu và kết cấu.

Vật liệu đĩa

• Thép không gỉ – Chống ăn mòn tốt, chống xói mòn vừa phải
• Sắt dễ uốn – Tiết kiệm nhưng ít mài mòn
• Bề mặt phủ cứng – Cacbua vonfram hoặc cacbua crom cải thiện đáng kể độ bền
• Hastelloy hoặc hợp kim tương tự – Dùng cho môi trường bùn có tính ăn mòn

Đĩa được phủ cứng thường được khuyên dùng cho các ứng dụng mài mòn.

Chất liệu ghế

• Chất đàn hồi EPDM và nitrile – Tốt cho môi trường mài mòn thấp
• Ghế PTFE – Kháng hóa chất tốt hơn, chịu mài mòn vừa phải
• Ghế kim loại – Tốt nhất cho dịch vụ nhiệt độ cao hoặc mài mòn, nhưng không kín bong bóng

Ghế thường là bộ phận dễ mòn nhất nên việc lựa chọn chất liệu là rất quan trọng.

Thiết kế van

• Van bướm bù đôi (hiệu suất cao) giảm ma sát ghế và mài mòn.
• Van bù ba cung cấp khả năng bịt kín kim loại với kim loại nhưng thường được sử dụng khi cần ngắt chặt trong dịch vụ khắc nghiệt.
• Thiết kế toàn thân hoặc đầy đủ cung cấp sức mạnh kết cấu tốt hơn cho các quy trình bùn đòi hỏi khắt khe.

Lớp phủ và lớp lót

Một số dịch vụ bùn được hưởng lợi từ:

• Đĩa phủ gốm
• Thân lót cao su
• Vòng ghế cứng