Một van nhà máy điện kiểm soát dòng hơi nước, nước làm mát và nhiên liệu giúp duy trì hoạt động sản xuất điện. Nếu chỉ định sai, bạn sẽ phải đối mặt với hư hỏng thiết bị, thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch và trong trường hợp xấu nhất là ngừng hoạt động toàn bộ cơ sở.
Điểm khác biệt của van nhà máy điện
Sản xuất điện là một trong số ít môi trường mà việc chỉ định van sai không chỉ làm giảm hiệu quả. Nó còn phá hủy thiết bị, tạo ra các mối nguy hiểm về an toàn và buộc phải ngừng hoạt động với chi phí mỗi ngày cao hơn cả giá trị của chiếc van.
Hầu hết các nhóm mua sắm tập trung vào định mức áp suất và cấp vật liệu. Điều họ bỏ qua là tính năng ghế sau (back-seat) được tích hợp trong hầu hết các van cổng và van cầu. Khi mở hoàn toàn, thân van tựa vào một bề mặt phụ bên trong nắp van, cách ly áp suất hệ thống khỏi bộ phận làm kín. Sự hao mòn và rò rỉ bên ngoài ngừng phát triển trong quá trình vận hành bình thường. Đây là tiêu chuẩn trong thiết kế van trong nhiều thập kỷ nhưng vẫn hiếm khi xuất hiện trong danh sách kiểm tra thông số kỹ thuật.
Tổng quan các loại van nhà máy điện
| Loại van | Chức năng chính | Ứng dụng điển hình |
| Van cửa | Sự cách ly | Đường hơi nước áp suất cao |
| Van cầu | Tiết lưu và điều chỉnh | Nước cấp, đường vòng tuabin |
| Van kiểm tra | Ngăn ngừa dòng chảy ngược | Bảo vệ bơm và tuabin |
| Van bướm | Kiểm soát dòng chảy | Nước làm mát, đường ống đường kính lớn |
| Van bi | Sự cách ly | Đường ống quy trình nhiệt độ cao |
Van cổng
Các van cổng là thành phần cách ly tiêu chuẩn trong các đường ống hơi nước và nước áp suất cao. Lỗ thông thẳng của nó giữ cho sự sụt áp thấp khi mở hoàn toàn, và quy tắc vận hành rất đơn giản: mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Nếu tiết lưu, đĩa van sẽ bị ăn mòn nhanh chóng.
Nắp bu lông so với nắp kín áp lực
Dưới ANSI Class 600, van cổng nắp bu lông có thể xử lý công việc. Trên 500 PSI, áp suất bên trong làm lỏng các chốt theo thời gian, và các đường rò rỉ phát triển. Van cổng kiểu niêm phong áp suất được chế tạo cho dải đó. Niêm phong của chúng siết chặt khi áp suất bên trong tăng lên, đây là điều mà các ứng dụng hơi nước siêu tới hạn yêu cầu.
Liên kết nhiệt
Nếu van cổng đóng khi đường ống còn nóng và sau đó nguội đi ở vị trí đó, sự co rút của kim loại sẽ khóa cổng vào đĩa van. Các thiết kế niêm phong áp suất hiện đại đã tính đến điều này, nhưng nó vẫn khiến các đội bảo trì bất ngờ trên các hệ thống cũ và thiết bị kế thừa.
Lỏng bu lông
Trong các thiết kế nắp bu lông, chu trình nhiệt lặp đi lặp lại khiến các chốt mất lực kẹp theo thời gian. Nắp van bắt đầu rò rỉ rất lâu trước kỳ kiểm tra định kỳ tiếp theo. Các thiết kế niêm phong áp suất xử lý vấn đề này tốt hơn vì lực niêm phong đến từ áp suất bên trong chứ không phải lực căng của bu lông.
Đệm kín áp lực
Các miếng đệm mạ bạc trong van niêm phong áp suất cần được chú ý đặc biệt trong quá trình chuyển tiếp nhiệt. Một miếng đệm bị nghiền nát trong quá trình thay đổi nhiệt độ nhanh chóng là một điểm hỏng hóc phổ biến mà các lịch trình bảo trì tiêu chuẩn hiếm khi tính đến.
Để tìm hiểu sâu hơn về cách cấp áp suất ảnh hưởng đến việc lựa chọn van cổng và những gì cần xác nhận trước khi chỉ định, phân tích này về các loại và cấu tạo van cổng công nghiệp đáng đọc trước.
van cầu
Van cầu điều chỉnh dòng chảy thay vì chỉ đơn thuần là chặn nó. Hình dạng đĩa van tạo ra một đường dẫn dòng chảy cho phép kiểm soát chính xác tốc độ dòng chảy, đây là điều mà việc điều tiết nước cấp, đường ống bypass tuabin và đường ống thoát nước thực sự cần.
Nắp bu lông so với nắp kín áp lực
Van cầu nắp bu lông xử lý hầu hết các dịch vụ tiết lưu. Trên 500 PSI, chu trình nhiệt làm suy giảm niêm phong nắp bu lông theo thời gian, và một thiết kế niêm phong áp suất trở nên cần thiết.
Yêu cầu về lớp phủ cứng
Van cầu trong nhiệm vụ tiết lưu áp suất cao cần đĩa van và vòng đệm được làm cứng bề mặt. Sự tiếp xúc lặp đi lặp lại làm mòn các vật liệu mềm hơn nhanh hơn hầu hết các thông số kỹ thuật dự đoán, và đến khi sự mài mòn xuất hiện trong một cuộc kiểm tra, thiệt hại thường đã đáng kể.
Các yếu tố cần xem xét về dòng chảy
Van cầu tạo ra sự sụt áp cao hơn van cổng. Đối với các ứng dụng tốc độ dòng chảy cao, sự đánh đổi đó cần được cân nhắc cẩn thận. Sử dụng van cầu ở nơi van cổng có thể làm được việc sẽ gây tốn kém hiệu quả, tích lũy trong suốt vòng đời hoạt động của nhà máy.
Một vài điều cần xác nhận khi chọn van cầu:
- Xác minh vật liệu vòng đệm và đĩa van so với nhiệt độ hoạt động và loại chất lỏng trước khi hoàn thiện
- Đối với dịch vụ áp suất cao, xác nhận rằng lớp phủ cứng mặt sau được bao gồm trong thông số kỹ thuật
- Tính đến số vòng quay cần thiết để mở và đóng, vì điều này ảnh hưởng đến kích thước bộ truyền động và thời gian phản hồi
kiểm tra van
Van một chiều ngăn chặn dòng chảy ngược và bảo vệ máy bơm và tuabin khỏi hư hỏng do dòng chảy ngược. Trong một nhà máy chu trình hỗn hợp chạy các chu trình khởi động-dừng thường xuyên, chúng liên tục phản ứng với các thay đổi dòng chảy và hấp thụ nhiều ứng suất vận hành hơn bất kỳ loại van nào khác trong hệ thống.
Van một chiều cánh lật và van một chiều đĩa nghiêng
Van một chiều kiểu cánh xoay bao gồm hầu hết các ứng dụng nhà máy nhiệt điện than và chu trình hỗn hợp. Thiết kế đĩa nghiêng bịt kín chặt hơn và yêu cầu ít bảo trì hơn trong suốt vòng đời sử dụng của chúng vì cơ chế vận hành dễ dàng bảo dưỡng.
Van một chiều dạng vòi phun
Van một chiều kiểu vòi phun đóng ngay khi vận tốc dòng chảy giảm thay vì chờ dòng chảy ngược bắt đầu. Tốc độ phản ứng đó là điều giúp ngăn chặn sự kiện áp suất trở thành sự cố búa nước, đặc biệt trên các đường bảo vệ bơm cấp nước lò hơi.
Van kiểm tra tấm kép
Được hỗ trợ bằng lò xo và nhẹ hơn so với thiết kế cánh xoay, van một chiều kiểu đĩa đôi đảm nhận vai trò phản ứng nhanh tương tự khi không gian đường ống bị hạn chế. Chúng cũng hiệu quả về chi phí hơn hầu hết các thiết kế van một chiều khác trong suốt một chu trình bảo trì đầy đủ.
Những điều cần xác nhận trước khi lựa chọn
Van một chiều chịu nhiều hư hỏng hơn bất kỳ loại nào khác trong hệ thống, và các hỏng hóc ở đây cũng có xu hướng ảnh hưởng đến các thiết bị xung quanh:
- Xác nhận các bề mặt ghế cứng và ổ trục chống ăn mòn cho nhiệm vụ bảo vệ chống dòng chảy ngược
- Chỉ định các chốt bản lề đường kính lớn nơi chuyển động của môi chất tạo ra tải trọng cơ học đáng kể
- Tính đến rủi ro búa nước trong đường ống trước khi quyết định loại thiết kế
Van bướm
Van bướm đã trải qua nhiều năm được coi là lựa chọn áp suất thấp. Các thiết kế hiệu suất cao đã thay đổi đáng kể điều đó.
Van lệch tâm kép hiệu suất cao
Thiết kế lệch tâm kép bịt kín chặt hơn và bền hơn so với các phiên bản lệch tâm đơn trước đây. Ít ma sát ghế hơn có nghĩa là tuổi thọ sử dụng lâu hơn và hiệu suất tốt hơn trong các ứng dụng mà van bướm tiêu chuẩn sẽ không chịu được.
bù ba
Van bướm lệch tâm ba hiện xử lý dịch vụ áp suất cao, nhiệt độ cao mà trước đây yêu cầu van cổng. Độ lệch tâm thứ ba loại bỏ hoàn toàn ma sát khỏi chu trình mở và đóng, tạo ra khả năng đóng ngắt hai chiều kín khí với tuổi thọ sử dụng cạnh tranh với các loại van nặng hơn nhiều.
Van đồng tâm đệm đàn hồi
Đối với công việc áp suất thấp hơn, van bướm đồng tâm có ghế đàn hồi là lựa chọn thực tế. Chúng dễ dàng lắp đặt và bảo trì, và ở đường kính lớn, nhẹ hơn đáng kể và ít tốn kém hơn so với các van cổng tương đương.
Khả năng tương thích bộ truyền động
Các thiết kế hiệu suất cao và lệch tâm ba lần yêu cầu mô-men xoắn lớn hơn so với tiêu chuẩn van bướm. Đặc biệt, trong các dự án nâng cấp, việc xác nhận khả năng tương thích của bộ truyền động trước khi đặt hàng sẽ ngăn ngừa tình trạng đóng không hoàn toàn và thân van bị cắt đứt sau này:
- Kiểm tra yêu cầu mô-men xoắn của van so với định mức của bộ truyền động hiện có trước khi chỉ định
- Đối với các ứng dụng có động cơ, hãy xác nhận vòng điều khiển tương thích với đặc tính phản hồi của van
- Các thiết kế lệch tâm ba lần trong dịch vụ áp suất cao có thể yêu cầu bộ truyền động bánh răng thay vì bộ truyền động gắn trực tiếp
van bi
Ở những nơi nhiệt độ vượt quá 1.000°F, van bi kim loại chịu được trong khi các thiết kế đệm mềm bị hỏng. Phớt kim loại-kim loại không biến dạng dưới nhiệt độ hoặc áp suất, và hoạt động quay một phần tư vòng giúp truyền động nhanh chóng và đáng tin cậy. Nếu một phớt bị hỏng, thiết kế đệm kim loại hạn chế sự thoát môi chất theo cách mà đệm mềm bị xuống cấp không thể làm được.
Chi phí thực sự của các thông số kỹ thuật không đầy đủ
Hầu hết các sự cố van trong nhà máy điện không đến từ việc chọn sai loại van. Chúng đến từ các thông số kỹ thuật không đầy đủ cho loại van phù hợp, và việc thay thế van nhà máy điện lẽ ra có thể tránh được thường là cách các nhóm tìm ra nơi quy trình của họ bị gián đoạn.
Một ví dụ điển hình là hiện tượng xâm thực. Các bong bóng hơi sụp đổ bên trong van cấp nước làm rỗ bề mặt kim loại đủ nhanh để phá hủy bộ phận điều chỉnh tiêu chuẩn chỉ trong vài ngày.
Bộ phận điều chỉnh chống xâm thực đa cấp, như dòng Fisher Cavitrol hoặc Masoneilan ST, giảm áp suất dần dần qua thân van thay vì tất cả cùng một lúc. Chất lỏng duy trì trên áp suất hơi của nó trong suốt quá trình. Nó tốn kém hơn ban đầu nhưng sẽ tự hoàn vốn trong năm đầu tiên hoạt động.
Cấp độ rò rỉ là một khoảng trống riêng biệt nhưng cũng phổ biến không kém. API 598 và FCI 70-2 định nghĩa các cấp từ I đến VI, với các hệ thống áp suất cao quan trọng yêu cầu tối thiểu cấp V hoặc VI.
Khi điều này bị bỏ qua, hiện tượng ăn mòn do dòng chảy (wire drawing) bắt đầu. Một đường dẫn dòng chảy mỏng làm xói mòn hình dạng đệm van dần dần, và đến khi nó xuất hiện trong một cuộc kiểm tra, đệm van thường đã không thể sửa chữa được.
Tác động tài chính còn lớn hơn cả việc sửa chữa. Một van bypass bị rò rỉ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất nhiệt của nhà máy, và việc mất đi dù chỉ một phần nhỏ hơi nước qua một van duy nhất cũng có thể lên tới hàng trăm nghìn đô la tổn thất sản lượng mỗi năm.
Tìm nguồn cung ứng cho các ứng dụng áp suất cao và nhiệt độ cực thấp
Các lựa chọn từ danh mục tiêu chuẩn không đáp ứng đủ trong một số ứng dụng nhất định. Các kỹ sư làm việc dựa trên tài liệu PDF của nhà máy điện chu trình hỗn hợp thường tham chiếu các tiêu chuẩn vật liệu và áp suất cụ thể mà các nhà phân phối chung không thể hỗ trợ. Biết nơi cung cấp quan trọng không kém việc biết phải chỉ định gì.
Van LNG
Các nhà máy kết nối với các trạm cung cấp khí đốt cần van được đánh giá cho dịch vụ đông lạnh xuống đến -162°C. Thép carbon tiêu chuẩn mất độ dẻo ở những nhiệt độ đó và hỏng hóc mà không có cảnh báo. Nắp van kéo dài giữ bộ phận làm kín tránh xa vùng lạnh, và các vật liệu như thép không gỉ 316 được chỉ định vì chúng giữ được độ bền ở những nơi hợp kim tiêu chuẩn không thể.
Nhà phân phối van HP
Đối với các hệ thống áp suất cao, việc tìm nguồn cung cấp thông qua các nhà phân phối van áp suất cao có đầy đủ tài liệu luyện kim và chứng nhận áp suất ASME không phải là một chi tiết có thể bỏ qua. Phần cứng cần có dữ liệu thử nghiệm có thể truy xuất nguồn gốc, chứ không chỉ là một bảng dữ liệu sản phẩm.
Van Baker Hughes
Trong điều kiện dịch vụ khắc nghiệt, các sản phẩm của Valves Baker Hughes, đặc biệt là dòng Masoneilan và Consolidated, là một trong số ít lựa chọn có hồ sơ theo dõi đã được chứng minh trong các ứng dụng tuần hoàn bơm cấp lò hơi và van an toàn nơi bộ phận điều chỉnh tiêu chuẩn bị hỏng trong vòng vài tuần.
Van Mason
Đối với các nhà máy cũ hơn mà kích thước trong danh mục không khớp với đường ống hiện có, các nhà sản xuất như Mason Valve cung cấp các tùy chỉnh về bộ phận bên trong (trim) và khoảng cách mặt đối mặt (face-to-face) giúp việc thay thế mục tiêu có thể thực hiện được mà không cần thiết kế lại đường ống.
Để tìm hiểu kỹ hơn về các tiêu chuẩn xây dựng và yêu cầu vật liệu cho dịch vụ áp suất cao, tổng quan của chúng tôi về những gì thông số kỹ thuật van áp suất cao thực sự yêu cầu bao gồm những kiến thức đáng biết trước khi bạn hoàn tất bất cứ điều gì.
Trước khi bạn chỉ định
Chọn đúng loại van chỉ là một phần của công việc. Một vài điều đáng xác nhận trước khi bất kỳ đơn hàng nào được thực hiện:
- Ghép vật liệu thân van với nhiệt độ hoạt động và loại chất lỏng, với thép carbon cho hầu hết các dịch vụ hơi nước và thép hợp kim hoặc thép không gỉ cho các ứng dụng ăn mòn hoặc đông lạnh
- Sử dụng thiết kế nắp van kiểu gioăng áp suất (pressure seal bonnet) cho bất kỳ ứng dụng nào trên 500 PSI
- Chỉ định cấp độ rò rỉ theo API 598 hoặc FCI 70-2 thay vì chấp nhận một tuyên bố đóng ngắt chung chung
- Xác nhận yêu cầu mô-men xoắn của bộ truyền động khớp với thiết bị hiện có tại chỗ trước khi đặt hàng
- Kiểm tra xem van có hỗ trợ bảo trì tại chỗ (in-line maintenance) hay cần phải cắt ra khỏi đường ống, vì điều đó có tác động trực tiếp đến thời gian ngừng hoạt động
- Đảm bảo gioăng làm kín van đáp ứng các tiêu chuẩn rò rỉ thấp để tuân thủ quy định về khí thải thất thoát, vì các quy định môi trường liên quan đến vấn đề này đang được thắt chặt và không còn là tùy chọn ở hầu hết các khu vực pháp lý
- Không chỉ chọn dựa trên giá mua, vì chi phí ban đầu thấp nhất hiếm khi là chi phí thấp nhất trong suốt thời gian bảo trì năm năm
Để có cái nhìn rộng hơn về cách các loại van nhà máy điện này hoạt động trong các quy trình phát điện khác nhau, hãy đọc những hiểu biết của chúng tôi về lựa chọn và ứng dụng van công nghiệp trong môi trường nhà máy điện.
Lập đúng thông số kỹ thuật ngay từ đầu
Tùy chỉnh van hoàn hảo cho dự án của bạn! Nhận báo giá và khám phá các tùy chọn tùy chỉnh của chúng tôi.
Van là một thành phần nhỏ trong một hệ thống lớn. Các quyết định được đưa ra ở giai đoạn đặc tả kỹ thuật sẽ quyết định liệu hệ thống đó có hoạt động đáng tin cậy trong một thập kỷ hay khiến đội ngũ bảo trì của bạn phải chạy theo các sự cố giữa các lần ngừng hoạt động. Thông số kỹ thuật đúng, nguồn cung cấp đúng và phương pháp lắp đặt đúng là những gì phân biệt một nhà máy hoạt động tốt với một nhà máy không.
