Van Pinch và Van cổng dao: Hướng dẫn lựa chọn

Sự lựa chọn giữa một van kẹp và một van cổng dao bật lên một câu hỏi thực tế duy nhất: liệu ứng dụng ưu tiên việc ngắt không rò rỉ, kín bọt đối với bùn mài mòn hay một điểm cách ly nhỏ gọn, hiệu quả về mặt chi phí đối với bùn và chất rắn có thể chịu được sự rò rỉ nhỏ. Đối với bùn có các hạt thô, sắc nhọn có đường kính trên 1/8 inch, van nhúm có ống bọc đàn hồi toàn cổng mang lại tuổi thọ gấp khoảng ba đến năm lần so với van cổng dao có đế kim loại. Tuy nhiên, van cổng dao vẫn là tiêu chuẩn khi không gian chật hẹp, chi phí vốn ban đầu phải được giảm thiểu và chất lỏng xử lý mang theo chất rắn dạng sợi có thể làm rách ống bọc linh hoạt.

Nguyên tắc hoạt động và cơ chế đóng

Van nhúm cách ly dòng chảy bằng cách nén cơ học một ống bọc đàn hồi đàn hồi cho đến khi hai thành bên trong gặp nhau và tạo thành một vòng bịt kín. Cơ cấu đóng có thể là thanh kẹp một bên đơn giản, cơ cấu kẹp kép ép từ cả hai bên hoặc cơ cấu đóng đồng tâm được dẫn động bằng khí nén giúp thu gọn ống tay áo một cách đồng đều. Bản thân ống bọc là bộ phận duy nhất tiếp xúc với chất lỏng xử lý, loại bỏ nhu cầu làm sạch khoang thân xe hoặc xả chỗ ngồi. Cấu hình toàn cổng của ống bọc khớp chính xác với đường kính bên trong của ống khi mở, mang lại hệ số giảm áp (Cv) giống hệt với ống thẳng.

Van cổng dao truyền động một lưỡi thép vát, thường là thép không gỉ với cạnh trước được làm cứng, xuyên qua một bệ đàn hồi hoặc trực tiếp qua bề mặt kim loại với kim loại vào hộp nhồi ở dưới cùng của thân. Lưỡi cắt xuyên qua các chất rắn lơ lửng và bó sợi trong hành trình đóng. Không giống như cổng nêm dựa vào nêm cơ học để bịt kín, cổng dao phụ thuộc vào chênh lệch áp suất trên đĩa để đẩy nó vào mặt ghế phía hạ lưu, khiến nó trở thành van bịt kín một chiều theo thiết kế.

Ranh giới ứng dụng được xác định bởi chất lỏng xử lý

Kích thước, hình dạng và độ cứng hạt rắn của bùn quyết định loại van nào tồn tại. Tay áo van nhúm được sản xuất từ ​​​​cao su tự nhiên, EPDM, Nitrile hoặc chlorobutyl, với độ cứng bờ từ 40A đến 65A máy đo độ cứng. Khi một hạt góc cạnh, sắc nhọn bị mắc kẹt trên bề mặt ống bọc khi van đóng lại, chất đàn hồi sẽ biến dạng xung quanh hạt và vẫn đạt được hiệu suất Con dấu kín bong bóng 100% ở áp suất lên tới 300 psi trong các van có đường kính nhỏ. Ngược lại, van cổng dao sẽ giữ các hạt bám vào bệ kim loại, ngăn chặn việc đóng hoàn toàn và tạo ra đường rò rỉ dai dẳng. Trong các dây chuyền khai thác chất thải nơi các hạt silica đo độ cứng Mohs 7, cổng dao có đế bằng kim loại thường yêu cầu thay thế đế mỗi lần. 20.000 đến 50.000 chu kỳ , trong khi ống bọc van nhúm trong cùng một dịch vụ đạt tới 100.000 đến 250.000 chu kỳ .

Nhiệt độ là yếu tố hạn chế của van nhúm. Tay áo đàn hồi xuống cấp nhanh chóng ở trên 120°C (250°F) và nhiệt độ hoạt động liên tục tối đa đối với các hợp chất fluoroelastomer hiệu suất cao hiếm khi vượt quá 150°C. Van cổng dao có mặt tựa bằng kim loại và lớp đệm bằng than chì hoặc PTFE hoạt động đáng tin cậy ở 540°C (1000°F) và mộtbove, making them the default choice for fly ash handling, flue gas desulfurization slurry at elevated temperature, and asphalt batch plants.

Phân tích so sánh giữa các số liệu hiệu suất quan trọng

Lựa chọn vật liệu tay áo cho van nhúm

Ống bọc van nhúm đồng thời là bộ phận đóng, ranh giới áp suất và bề mặt mài mòn. Lựa chọn vật liệu là một chức năng của tính ăn mòn hóa học của chất lỏng, nồng độ chất rắn và nhiệt độ vận hành. Cao su tự nhiên nguyên chất mang lại khả năng đàn hồi và độ bền xé cao nhất, lý tưởng cho Bùn khoáng có độ pH trung tính với kích thước hạt lên tới 2 inch . Ống bọc EPDM xử lý axit loãng và chất ăn da ở nhiệt độ 120°C, đồng thời chống lại sự suy thoái ozon và tia cực tím khi lắp đặt ngoài trời. Ống bọc nitrile chống lại chất lỏng gốc hydrocarbon, khiến chúng thích hợp cho chất thải cát dầu nơi hàm lượng bitum có thể vượt quá 5%. Ống bọc clorobutyl kết hợp khả năng kháng hóa chất với độ thấm khí thấp, được chỉ định cho bùn tẩy trắng clo dioxide trong nhà máy bột giấy.

Hỏng ống bọc hiếm khi nghiêm trọng vì phần thân bên ngoài chứa áp lực ngay cả khi phần thân bên trong bị tách ra. Dạng hư hỏng có thể quan sát được là rò rỉ lỗ kim xuyên qua lớp gia cố, lỗ này ngày càng mở rộng. Người vận hành nhà máy có thể lên lịch ngừng hoạt động theo kế hoạch để thay thế ống bọc khi rò rỉ đạt đến mức không thể chấp nhận được, điển hình là 5 đến 10 gallon mỗi giờ cho đường 6 inch .

Cấu hình ghế cổng dao và tính toàn vẹn của bao bì

Gót chân Achilles của van cổng dao là khoang thân bên dưới lưỡi dao. Các hạt rắn tích tụ trong vùng chết này, nén lại theo từng chu kỳ cho đến khi lưỡi dao không còn có thể ngồi hoàn toàn. Các biện pháp giảm thiểu thiết kế bao gồm sàn thân dốc hướng chất rắn về phía cửa thoát, cổng thanh lọc được khoan và chạm vào đáy thân để xả nước định kỳ hoặc thiết kế không có nắp ca-pô trong đó lưỡi dao rút hoàn toàn ra khỏi dòng chảy, kéo theo vật liệu tích lũy vào khu vực đóng gói. Thiết kế cuối cùng này, được gọi là cổng dao hai chiều có thân kín, là tiêu chuẩn cho Bùn thải sơ cấp của nước thải có nồng độ giẻ và sạn trên 3% .

Tuyến đóng gói là nguồn phát thải nhất thời chính. Van cổng dao lướt qua bùn mài mòn sẽ tạo ra sạn trên bề mặt lưỡi dao, sau đó mài mòn các vòng đệm trong mỗi chu kỳ. Lớp đệm bằng PTFE hoặc than chì hoạt động, được cung cấp năng lượng bằng lò xo đĩa duy trì lực tuyến không đổi, kéo dài tuổi thọ của lớp đệm bằng cách hệ số từ hai đến ba so với các bộ phận theo tuyến bắt vít đơn giản . Ngay cả với tải trực tiếp, van cổng dao trong dịch vụ bùn nghiêm trọng yêu cầu điều chỉnh hoặc thay thế đệm kín sau mỗi 10.000 chu kỳ, so với việc không cần bảo trì đệm kín đối với van kẹp không có đệm kín động.

Cấu trúc chi phí và tính kinh tế tổng thể của vòng đời

Việc so sánh giá mua rất đơn giản nhưng sẽ gây hiểu lầm nếu xem xét riêng lẻ. Một van cổng dao bằng thép carbon 6 inch thủ công có giá khoảng $400 đến $700 , trong khi van kẹp tương đương với cơ chế kẹp thủ công có giá thành $800 đến $1,500 . Cổng dao rõ ràng rẻ hơn vào ngày đầu tiên. Tuy nhiên, tổng chi phí tính toán quyền sở hữu phải bao gồm nhân công bảo trì theo kế hoạch, bộ ghế hoặc ống bọc ghế thay thế và thời gian ngừng sản xuất.

Đối với một nhà máy chế biến khoáng sản hoạt động 24/7 với dây chuyền chất thải 6 inch, van cổng dao yêu cầu thay mặt tựa 8 tháng một lần và thay toàn bộ van sau 24 tháng, mang lại tổng chi phí trong ba năm xấp xỉ 3.200 USD bao gồm các bộ phận và hai lần ngừng hoạt động theo lịch trình . Van nhúm yêu cầu thay ống bọc một lần sau 18 tháng mà không cần bảo trì thân máy trong tổng thời gian ba năm. 2.100 USD bao gồm một lần ngừng hoạt động ngắn hơn . Điểm giao nhau nơi van nhúm trở nên chiếm ưu thế về mặt kinh tế xảy ra ở khoảng 14 đến 18 tháng sử dụng liên tục trong hầu hết các ứng dụng mài mòn. Ngoại lệ là dịch vụ nước sạch hoặc nước thải được sàng lọc, trong đó van cổng dao có đế đàn hồi sẽ hoạt động mà không cần bảo trì trong một thập kỷ và chi phí ban đầu cao hơn của van nhúm sẽ không bao giờ được phục hồi.

Định hướng lắp đặt và hạn chế tích hợp đường ống

Van nhúm có tính đối xứng trục và có thể được lắp đặt theo bất kỳ hướng nào mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Lực đóng mở của ống tay áo không phụ thuộc vào trọng lực. Tính linh hoạt này cho phép lắp đặt dòng chảy theo chiều ngang, chiều dọc và dòng chảy xuống theo chiều dọc, mặc dù việc lắp đặt theo chiều dọc với dòng chảy hướng lên qua van thường đóng có thể gặp hiệu ứng búa nước nếu việc đóng ống bọc quá nhanh so với cột bùn dày đặc. Thời gian đóng cửa được kiểm soát 1,5 đến 2 giây trên mỗi inch đường kính van giảm thiểu sự tăng áp lực.

Van cổng dao được lắp đặt tốt nhất với thân thẳng đứng và lưỡi dao di chuyển theo chiều ngang trên trục ống. Việc lắp đặt cổng dao với thân nằm ngang bên dưới đường tâm ống sẽ đặt hộp nhồi ở điểm thấp nhất, đảm bảo rằng chất rắn lắng xuống vòng đệm và đẩy nhanh quá trình rò rỉ thân. Hướng thân nằm ngang phía trên ống có thể được chấp nhận nhưng cần có giá đỡ ách để ngăn lưỡi dao bị lệch do trọng lượng đúc hẫng. Kích thước mặt đối mặt siêu ngắn là lợi thế mang tính quyết định khi trang bị thêm vào giá đỡ ống hiện có, nơi mà việc tháo đoạn ống 24 inch về mặt cấu trúc là không thể, nhưng có thể cắt khoảng cách 6 inch và van cổng dao trượt vào mà không cần sửa đổi đường ống ở mức tối thiểu.

Chiến lược kích hoạt để vận hành từ xa đáng tin cậy

Cả hai loại van đều được cung cấp với tay quay bằng tay, xi lanh khí nén, bộ điều khiển động cơ điện và bộ truyền động thủy lực. Việc lựa chọn dẫn động được điều khiển bởi các tiện ích sẵn có và yêu cầu về tốc độ đóng cửa. Van kẹp khí nén sử dụng khí nén để thu gọn ống bọc trực tiếp thông qua thân áo khoác tích hợp giúp loại bỏ hoàn toàn cơ chế kẹp cơ học. Các van nhúm "vận hành bằng không khí" này đóng lại bằng cách áp dụng 20 đến 30 psi trên áp suất dòng vào không gian hình khuyên giữa ống bọc và phần thân bên ngoài, mang lại khả năng nén 360 độ đồng đều và tuổi thọ ống bọc tối đa. Thiết kế này là tiêu chuẩn trong các ứng dụng chu kỳ cao vượt quá 50.000 hoạt động mỗi năm.

Hoạt động của van cổng dao phải vượt qua ba lực riêng biệt: lực cắt cần thiết để cắt xuyên qua cột bùn, ma sát trượt của lưỡi dao với các mặt ghế và ma sát đóng gói trên chu vi lưỡi dao. Van cổng dao 12 inch đóng lại trước áp suất dòng 50 psi trong khi cắt xuyên qua chất rắn lắng có thể cần Lực đẩy tuyến tính 2.500 đến 4.000 pound . Việc chỉ định một xi lanh khí nén có kích thước nhỏ bị dừng giữa hành trình là một lỗi vận hành phổ biến. Đường kính xi lanh phải được chọn dựa trên chênh lệch áp suất tối đa và tải chất rắn trong trường hợp xấu nhất, chứ không phải mô-men xoắn phá hủy nước sạch được công bố trong danh mục của nhà sản xuất.