Hãy hỏi bất kỳ kỹ sư bảo trì nào đã mở một van điều khiển bị hỏng và điều đầu tiên họ chỉ vào là thân van - vỏ kim loại giữ toàn bộ cụm lại với nhau. Bản năng đó là đúng. Thân van là ranh giới áp suất, là điểm neo kết cấu và là bộ phận đắt tiền nhất để sửa chữa hoặc thay thế. Nếu thất bại, dòng dừng lại. Nếu nó được chọn không chính xác ngay từ đầu, thì việc nâng cấp bộ truyền động hoặc thay thế ghế ngồi sẽ không thể bù đắp được.
Trước khi đi xa hơn, hãy làm rõ nhanh chóng. Thuật ngữ "thân van" có nghĩa khác nhau trong các ngành công nghiệp khác nhau. Trong sửa chữa hộp số ô tô, nó có nghĩa là khối điều khiển thủy lực bên trong hộp số tự động. Trong xử lý chất lỏng công nghiệp, nó có nghĩa là vỏ chịu áp suất chính của van: bộ phận kết nối với đường ống và chứa bộ phận đóng. Bài viết này nói về ý nghĩa công nghiệp - ý nghĩa chi phối các quy tắc đường ống, chứng chỉ vật liệu và kiểm tra an toàn nhà máy.
Thân van thực sự làm được những gì
Kết luận đầu tiên: thân van tồn tại để chứa áp suất một cách an toàn, định hướng đường dẫn dòng chảy, mang các kết nối cuối và hỗ trợ bộ phận đóng bên trong cùng với giao diện dẫn động của nó. Mọi bộ phận van khác đều hoạt động bên trong hoặc xung quanh lớp vỏ này.
- Ngăn chặn áp suất: độ dày thành và vật liệu cùng nhau xác định mức áp suất-nhiệt độ của van.
- Định tuyến dòng chảy: hình dạng khoang thân xác định hệ số dòng chảy và do đó giảm áp suất qua van.
- Giao diện ống: các kết nối mặt bích, ren, hàn, vấu, wafer hoặc kẹp buộc thân máy vào đường ống.
- Hỗ trợ và dẫn động trang trí: thân xe đặt các bộ phận trang trí và mang nắp ca-pô hoặc đệm gắn để vận hành bằng tay, khí nén hoặc điện.
Bởi vì phần thân là bộ phận nặng nhất và có tuổi thọ cao nhất của van nên các quyết định về vật liệu và thiết kế được đưa ra ở đây thực sự là những quyết định trọn đời. Thay thế thân van có nghĩa là thay thế toàn bộ van và thường kèm theo thời gian ngừng hoạt động của đường dây.
Vật liệu thân van: Bắt đầu với dịch vụ, không phải giá cả
Bắt đầu với phương tiện xử lý chứ không phải giá trên danh mục. Thân máy được làm từ vật liệu không phù hợp cuối cùng sẽ bị rò rỉ, làm nhiễm bẩn sản phẩm hoặc vỡ dưới áp lực nhiệt hoặc hóa học. Mỗi họ vật liệu có một vùng ứng dụng rõ ràng và nằm trong vùng đó là toàn bộ trò chơi.
Thép cacbon và thép không gỉ
Đối với nước, không khí, hơi nước, dầu và hầu hết các hydrocacbon, thép cacbon đúc - điển hình là WCB - là vật liệu chính. Nó cung cấp phạm vi nhiệt độ rộng, độ bền tốt và hiệu suất có thể dự đoán được với chi phí vừa phải. Thân bằng thép không gỉ, thường tương đương CF8 hoặc CF8M của 304 và 316, tăng thêm khả năng chống ăn mòn cho môi trường hóa học, quy trình thực phẩm và dược phẩm cũng như môi trường biển.
Sự khác biệt hiếm khi nằm ở giá mua. Đó là về chi phí ăn mòn trong suốt vòng đời của thiết bị: rỗ trong clorua, tấn công giữa các hạt sau khi hàn hoặc ô nhiễm sản phẩm trong dây chuyền vệ sinh. Khi quá trình diễn ra phức tạp, thân bằng thép không gỉ có mặt bích với khả năng chống ăn mòn phù hợp là cơ sở an toàn.
Van bi mặt bích hai chiều bằng tay với bao bì PTFE Van bi mặt bích này có thiết kế chắc chắn, ít khí thải với thân chống nổ và lớp đệm bằng PTFE. Nó phù hợp với các quy trình tích cực trong đó khả năng chống ăn mòn và chi phí vòng đời là vấn đề quan trọng, như đã thảo luận trong phần so sánh xung quanh thép cacbon và thép không gỉ. Xem sản phẩm → Nếu bạn đang cân thép carbon so với thép không gỉ, thì các câu hỏi quan trọng cũng giống như những câu hỏi được đề cập trong hướng dẫn của chúng tôi về van chặn bằng thép carbon và thép không gỉ: nồng độ clorua, nhiệt độ tối đa và tối thiểu cũng như tần suất mở đường dây để kiểm tra.
Cơ quan chống ăn mòn và vệ sinh
Khi môi trường là axit mạnh, chất ăn da hoặc dung môi thì ngay cả thép không gỉ cũng không đủ. Thân được lót bằng PTFE bảo vệ lớp vỏ kim loại bằng cách cách ly hoàn toàn khỏi quá trình xử lý. Đây là những điều phổ biến trong các dây chuyền vận chuyển, định lượng và tẩy hóa chất, nơi rò rỉ sẽ là một sự kiện an toàn. Đối với dịch vụ nhẹ hơn, thân PVC cung cấp giải pháp thay thế phi kim loại với chi phí thấp ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn.
Đối với các mạch định lượng hóa chất tự động, van bi có mặt bích lót bằng khí nén PTFE giữ cho môi trường có tính ăn mòn tránh xa kim loại cơ thể trong khi vẫn cung cấp khả năng ngắt chặt mà vòng điều khiển yêu cầu.
Van bi mặt bích lót Fluorine khí nén với lớp lót thân PTFE Van bi dẫn động bằng khí nén này có thân được lót hoàn toàn bằng PTFE giúp cách ly môi trường axit và kiềm có hại, với khả năng chịu nhiệt độ lên tới 180°C. Nó phù hợp với các mạch định lượng hóa chất tự động cần ngắt chặt chẽ và bảo vệ chống ăn mòn. Xem sản phẩm → Vật liệu chống mài mòn cho bùn và bột
Bùn, quặng cô đặc, tro và bột khô làm mòn các vật thể tiêu chuẩn từ bên trong. Kiểu hư hỏng ít rõ ràng hơn so với ăn mòn: xói mòn đường dẫn dòng chảy làm lỗ khoan mở rộng, phá hủy khu vực chỗ ngồi và cuối cùng làm thủng tường. Đối với dịch vụ này, thân máy cứng có lớp lót gốm hoặc bề mặt bên trong cứng là tiêu chuẩn chứ không phải là ngoại lệ.
Thân được lót bằng gốm xử lý bùn hạt rắn có tuổi thọ cao hơn đáng kể so với khoang kim loại tiêu chuẩn. Sự đánh đổi là độ giòn dưới tác động cơ học, vì vậy thiết kế đường ống phải tránh hiện tượng búa nước và chu kỳ nhiệt nghiêm trọng. Dữ liệu thực địa từ các thân máy được lót gốm trong dịch vụ bùn hạt rắn cho thấy rằng chi phí thân máy cao hơn sẽ thu được nhờ ít lần ngừng hoạt động hơn; các trường hợp tương tự được ghi lại trong bài viết kỹ thuật của chúng tôi về van lót gốm dành cho dây chuyền bùn hạt rắn.
| Chất liệu | Lớp điển hình | Điểm mạnh | Dịch vụ điển hình |
|---|---|---|---|
| Thép cacbon | WCB | Sức mạnh, phạm vi nhiệt độ rộng | Nước, hơi nước, dầu, gas |
| Thép không gỉ | CF8 / CF8M | Khả năng chống ăn mòn, khả năng làm sạch | Hóa chất, thực phẩm, dược phẩm |
| Kim loại lót PTFE | Vỏ thép, lớp lót PTFE | Khả năng tương thích hóa học rộng | Axit mạnh, dung môi |
| PVC | uPVC / CPVC | Chi phí thấp, phi kim loại | Hóa chất nhẹ, xử lý nước |
| lót gốm | Lớp lót Alumina hoặc zirconia | Khả năng chống mài mòn cực cao | Bùn, quặng, tro, bột |
Kiểu dáng cơ thể và kết nối cuối thay đổi kế hoạch bảo trì của bạn
Kiểu dáng thân xe là một quyết định bảo trì cũng như một quyết định về đường ống. Phần thân có mặt bích có thể được tháo chốt để sử dụng. Thân hàn trở thành một bộ phận cố định của đường ống. Thân có ren phù hợp với các dây chuyền thiết bị nhỏ. Thân tấm wafer trượt giữa hai mặt bích và thân vấu có thêm các chi tiết chèn ren để cách ly một bên.
Thân wafer và Lug
Thân van bướm kiểu wafer nhỏ gọn và là lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất cho các dây chuyền kích thước lớn. Chúng dựa vào hai mặt bích đối xứng để giữ chúng đúng vị trí, do đó việc lắp đặt diễn ra nhanh chóng nhưng việc tháo dỡ đòi hỏi phải giảm áp suất ở cả hai bên. Thân loại vấu có thêm các miếng chèn ren tại các lỗ bu lông, cho phép tháo van trong khi một bên của dây vẫn tiếp tục hoạt động.
Đối với các dây chuyền tiện ích và quy trình cần cách ly tự động nhỏ gọn, van bướm wafer khí nén có thân được gia công phù hợp là giải pháp tiêu chuẩn.
Van bướm wafer khí nén với vật liệu niêm phong tùy chọn Van bướm wafer nhỏ gọn này cung cấp bộ truyền động khí nén tự phát triển và ghế mềm hoặc cứng có thể thay thế được, với vật liệu bịt kín được chọn cho nhiệt độ khắc nghiệt. Đó là lý tưởng cho các dây chuyền tiện ích và quy trình cần cách ly tự động với diện tích tối thiểu. Xem sản phẩm → Thân mặt bích
Thân mặt bích thống trị các loại van bi, cầu, van cổng từ DN15 đến DN600 trở lên. Chúng cho phép tháo rời nhiều lần, chấp nhận các miếng đệm và bu lông tiêu chuẩn, đồng thời đơn giản hóa việc căn chỉnh bộ truyền động với đường ống. Hình phạt về chi phí là trọng lượng và dấu chân, nhưng lợi ích bảo trì thường xứng đáng.
Thân ren và kẹp
Thân ren thường gặp trên các van bi và van kim có lỗ khoan nhỏ trong hệ thống lấy mẫu và không khí của dụng cụ. Hai rủi ro đáng được chú ý: hiện tượng mòn ren bằng thép không gỉ và nhu cầu sử dụng chất bịt kín được đánh giá theo nhiệt độ quy trình.
Thân kẹp (vệ sinh) được sử dụng trong các dây chuyền thực phẩm, đồ uống và dược phẩm sinh học trong đó van phải được mở để làm sạch và khử trùng giữa các mẻ. Thân bình được thiết kế bề mặt nhẵn, không có chân chết nên thoát nước hoàn toàn và chống lại sự phát triển của vi khuẩn.
Rủi ro chất lượng tiềm ẩn bên trong quá trình đúc
Đây là điều không ai nói với bạn ở giai đoạn báo giá: chất lượng đúc là nơi ẩn giấu việc cắt giảm chi phí. Thân van có thể vượt qua quá trình kiểm tra trực quan và vẫn có độ xốp co ngót, tạp chất hoặc các phần thành mỏng bị hỏng sau một vài chu kỳ nhiệt. Khi xảy ra lỗi, nó không được bảo hành về mặt thẩm mỹ.
Đối với bất kỳ van nào sẽ được hàn vào đường quan trọng hoặc vận hành ở áp suất cao, hãy nhấn mạnh vào các kiểm tra này trước khi nghiệm thu:
- Thử nghiệm thủy tĩnh và áp suất khí nén, nếu có, theo tiêu chuẩn liên quan.
- Giấy chứng nhận vật liệu có số nhiệt có thể theo dõi được, không chỉ là nhãn "không gỉ" chung chung.
- Xác minh độ dày của thành bằng máy đo siêu âm, đặc biệt là ở khu vực cổ và chỗ ngồi.
- Nhận dạng vật liệu tích cực (PMI) cho thân hợp kim, xác nhận cấp độ thực tế.
- Kiểm tra bề mặt và chụp ảnh bức xạ đối với vật đúc trong điều kiện áp suất cao hoặc theo chu kỳ.
Số phút bổ sung dành cho việc xác minh phần thân là không đáng kể so với chi phí xả đường dây, loại bỏ độ trễ, cắt van và hàn lại thiết bị thay thế.
Thiết kế thân van cho tự động hóa
Một van tự động không chỉ là một thân có một xi lanh được bắt vít ở trên. Hình dạng thân máy phải được gia công để mang tải của bộ truyền động mà không bị biến dạng, đặc biệt đối với các bộ truyền động khí nén tạo ra lực đẩy cao. Các miếng đệm gắn ISO 5211, thân và rãnh then có kích thước chính xác cũng như vòng đệm nắp ca-pô thích hợp là những yếu tố biến vật đúc tốt thành một van tự động đáng tin cậy.
Để truyền động bằng điện, thân máy cũng cần có mặt bích đủ cứng và mặt phẳng lắp đặt ổn định để mô-men xoắn của động cơ không làm mỏi kết nối thân máy qua hàng nghìn chu kỳ. Đây là lý do tại sao các nhà cung cấp coi thân máy và bộ truyền động là một hệ thống chứ không phải là hai hạng mục trong danh mục. Việc đúc tương tự hoạt động cho van thủ công không nhất thiết phải được chấp nhận đối với dịch vụ tự động.
Quy tắc cuối cùng rất đơn giản: chỉ định vật liệu thân van từ quy trình, chọn kiểu dáng thân van từ kế hoạch bảo trì và yêu cầu các chứng chỉ trước khi van đi vào dây chuyền. Giá của thân van được lựa chọn phù hợp là rất nhỏ so với chi phí dừng nhà máy để thay thế nó. Bắt đầu từ đó và phần còn lại của van sẽ trở thành lựa chọn kỹ thuật thông thường.
