Van bướm

Van bướm (butterfly valve) là van đóng ngắt và tiết lưu kiểu quay 1/4 vòng: một đĩa tròn xoay quanh trục từ 0° đến 90° để chặn hoặc mở dòng lưu chất trong đường ống. Van nước Việt Nam cung cấp van bướm tay gạt, tay quay, khí nén và điện với thân gang, inox, nhôm, nhựa; kết nối wafer, lug và mặt bích; của các hãng Kitz, Tomoe, Toyo, Shinyi, Wooken, EM-Flow, ARV, AUT, Arita, Samwoo. Nội dung dưới đây giải thích cấu tạo, cách đọc thông số và cách chọn vật liệu gioăng theo từng loại lưu chất để bạn chọn đúng van ngay từ đầu.

Van bướm là gì?

Van bướm là van công nghiệp dùng đĩa van (cánh bướm) đặt giữa dòng chảy để đóng, mở hoặc điều chỉnh lưu lượng. Tên gọi xuất phát từ hình dạng đĩa van đời đầu: một đĩa tròn có gân trục ở giữa, nhìn giống thân và hai cánh bướm. Tên tiếng Anh là butterfly valve.

So với van cổng hay van cầu cùng kích thước, van bướm ngắn hơn nhiều theo chiều dọc ống, nhẹ hơn 3–5 lần và chỉ cần quay 90° để đóng mở hoàn toàn. Vì vậy van bướm được dùng phổ biến ở đường ống cỡ lớn từ DN50 trở lên: cấp thoát nước, xử lý nước thải, HVAC, PCCC, hóa chất, thực phẩm và silo chứa hạt, bột.

Cấu tạo van bướm

Một van bướm hoàn chỉnh gồm hai phần: thân van (phần tiếp xúc lưu chất) và bộ truyền động (phần tạo lực quay trục).

Thân van

Thân van là vỏ chịu áp, giữ đĩa van và gioăng. Vật liệu thân quyết định van chịu được áp suất, nhiệt độ và môi trường bên ngoài đến mức nào:

• Gang cầu (FCD450, GGG40/GGG50): graphite trong gang cầu kết tinh dạng hạt cầu nên vật liệu có độ giãn dài khoảng 10%, chịu va đập và búa nước tốt hơn hẳn gang xám (graphite dạng phiến dễ tạo vết nứt). Thân thường sơn epoxy tĩnh điện để chống gỉ. Dùng cho nước sạch, nước thải, PCCC.
• Nhôm đúc: nhẹ, gia công chính xác, phổ biến ở các dòng van Nhật như Kitz, Toyo, Tomoe cho HVAC và cấp nước tòa nhà. Không dùng cho môi trường kiềm mạnh vì lớp oxit nhôm bị hòa tan khi pH cao.
• Inox CF8 (304) và CF8M (316): dùng cho hóa chất, thực phẩm, nước biển. CF8M có thêm 2–3% molypden, giúp chống ăn mòn rỗ trong môi trường chứa ion clorua (nước biển, nước clo hóa) tốt hơn CF8.
• Thép đúc WCB: chịu áp và nhiệt cao hơn gang, dùng cho hơi, dầu, khí ở áp lực lớn.
• Nhựa uPVC, CPVC, PVDF: không bị ăn mòn điện hóa nên phù hợp axit, kiềm, nước muối ở nhiệt độ thấp; giới hạn áp suất và nhiệt độ thấp hơn van kim loại.

Đĩa van (cánh van)

Đĩa van nằm trong dòng chảy nên chịu ăn mòn và mài mòn trực tiếp. Vật liệu thường gặp: inox 304/316, gang cầu mạ niken hoặc bọc nylon, đồng nhôm (aluminium bronze) cho nước biển, và đĩa bọc PTFE cho hóa chất. Khi lưu chất có tính ăn mòn, cần kiểm tra vật liệu đĩa trước, vì thân van thường được gioăng bao kín và không tiếp xúc lưu chất.

Trục van

Trục truyền mô-men từ bộ truyền động xuống đĩa van, thường bằng inox 410, 420 hoặc 304/316. Van cỡ nhỏ dùng trục liền; van cỡ lớn dùng trục hai đoạn để giảm cản dòng. Đầu trục được làm kín bằng O-ring để lưu chất không rò ra ngoài.

Gioăng làm kín (seat)

Gioăng là chi tiết quyết định van có kín hay không và chịu được lưu chất nào. Chọn sai gioăng là nguyên nhân phổ biến nhất khiến van bướm rò rỉ sau vài tháng sử dụng.

Vật liệu gioăng	Nhiệt độ làm việc (tham khảo)	Phù hợp	Không phù hợp
EPDM	-20 đến 120°C	Nước sạch, nước nóng, nước thải, axit và kiềm loãng	Dầu khoáng, xăng, dung môi hydrocarbon
NBR (cao su nitrile)	-10 đến 80°C	Dầu, nhiên liệu, khí nén có hơi dầu	Ozone, xeton, nước nóng trên 80°C
FKM (Viton)	-15 đến 200°C	Axit mạnh, dầu nóng, hydrocarbon thơm	Hơi nước, xeton, amin
PTFE (Teflon)	-20 đến 180°C	Gần như mọi hóa chất, kể cả axit đặc và dung môi	Lưu chất có hạt mài mòn mạnh

Lý do của sự khác biệt nằm ở cấu trúc phân tử. EPDM là cao su không phân cực nên bền với nước và hơi ẩm, nhưng hấp thụ dầu (cũng không phân cực) và trương nở. NBR chứa nhóm nitrile phân cực nên đẩy dầu, vì vậy được dùng cho đường dầu. FKM và PTFE có liên kết carbon–flo thuộc nhóm liên kết bền nhất trong hóa hữu cơ, nên hầu hết axit và dung môi không phá vỡ được. Đổi lại, PTFE cứng hơn cao su, cần mô-men đóng lớn hơn và có hiện tượng chảy nguội khi bị ép lâu, nên van gioăng PTFE thường phải chọn bộ truyền động lớn hơn một cấp.

Nguyên lý hoạt động của van bướm

Khi trục quay, đĩa van xoay theo. Ở góc 0°, mép đĩa ép vào toàn bộ chu vi gioăng và van đóng kín. Ở góc 90°, đĩa song song với dòng chảy và van mở hoàn toàn; lúc này đĩa vẫn nằm giữa dòng nên van bướm luôn có tổn thất áp nhỏ, khác với van bi hay van cổng mở toàn phần.

Van bướm có thể dùng để tiết lưu. Vùng điều chỉnh hiệu quả nằm trong khoảng 20° đến 70°. Mở dưới khoảng 15–20°, khe hở giữa đĩa và gioăng rất hẹp, vận tốc dòng tăng cao gây xâm thực (cavitation) và mài mòn gioăng; mở trên 70°, lưu lượng gần như không đổi nên việc điều chỉnh không còn tác dụng.

Phân loại van bướm theo cách vận hành

Đây là tiêu chí chọn đầu tiên, vì nó quyết định chi phí, tốc độ đóng mở và khả năng tự động hóa của hệ thống.

Van bướm tay gạt

Tay gạt gắn trực tiếp lên đầu trục, có bản chia nấc (thường 10 nấc) để khóa đĩa ở các góc mở khác nhau. Ưu điểm là rẻ, đóng mở nhanh, nhìn tay gạt biết ngay trạng thái van. Giới hạn là lực tay: van tay gạt thường dùng đến DN200. Với đường ống áp lực, gạt đóng quá nhanh có thể gây búa nước. Khi cần thao tác tay nhanh ở đường ống cỡ nhỏ và vừa, bạn có thể xem các mẫu van cánh bướm tay gạt theo từng hãng và vật liệu.

Van bướm tay quay

Vô lăng truyền lực qua hộp số trục vít – bánh vít. Hộp số nhân mô-men lên nhiều lần nên một người vẫn vận hành được van DN300 đến DN600 trở lên; cơ cấu trục vít tự hãm nên đĩa giữ nguyên vị trí mà không cần chốt khóa. Tốc độ đóng chậm giúp hạn chế búa nước, và đồng hồ chỉ góc trên hộp số cho phép chỉnh độ mở chính xác. Đường ống từ DN250 trở lên hoặc tuyến cần tiết lưu thủ công nên dùng van bướm tay quay.

Van bướm khí nén

Bộ truyền động khí nén dùng áp lực khí 4–7 bar đẩy piston, biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay 90°. Thời gian đóng mở chỉ khoảng 1–3 giây. Có hai kiểu:

• Tác động kép (double acting): cấp khí để mở và cấp khí để đóng. Mất khí thì van giữ nguyên vị trí.
• Tác động đơn (single acting, lò xo hồi): cấp khí để mở, lò xo tự đóng khi mất khí hoặc mất điện van điện từ. Dùng cho các vị trí cần an toàn khi sự cố (fail-safe).

Phụ kiện đi kèm gồm van điện từ 5/2 (hoặc 3/2 cho tác động đơn), hộp công tắc hành trình báo trạng thái và bộ định vị (positioner) nếu cần điều khiển tuyến tính 4–20 mA. Nhà máy đã có sẵn hệ khí nén nên ưu tiên dòng này; bạn có thể tham khảo các loại van bướm khí nén chính hãng tại Van nước Việt Nam.

Van bướm điện

Bộ truyền động điện gồm động cơ, hộp số và công tắc giới hạn hành trình, nguồn phổ biến 220VAC, 24VDC hoặc 380VAC, vỏ đạt IP67 cho lắp ngoài trời. Thời gian đóng mở 15–60 giây tùy cỡ. Có hai dạng:

• On/off: chỉ đóng hoặc mở hoàn toàn theo tín hiệu tiếp điểm.
• Tuyến tính (modulating): nhận tín hiệu 4–20 mA hoặc 0–10 V để mở theo tỷ lệ và phản hồi vị trí về PLC/SCADA.

Van điện không cần máy nén khí, đi dây đơn giản, phù hợp trạm bơm, hệ thống xử lý nước và các vị trí xa nguồn khí. Mất điện thì van đứng yên ở vị trí hiện tại; bộ truyền động có tay quay cứu hộ để thao tác thủ công. Để xem các mẫu theo nguồn điện và tín hiệu điều khiển, tham khảo danh mục van cánh bướm điều khiển điện.

Phân loại theo kiểu kết nối với đường ống

Van bướm wafer (kẹp)

Thân van mỏng, không có tai, được kẹp giữa hai mặt bích bằng bu lông xuyên suốt. Đây là kiểu nhẹ và rẻ nhất. Hạn chế: khi tháo một phía ống, van không còn được giữ, nên không dùng làm van cuối tuyến.

Van bướm tai bích (lug)

Thân có các tai ren tương ứng với lỗ bu lông bích. Mỗi bên bích được bắt bu lông riêng vào tai van, nên có thể tháo đường ống phía hạ lưu để bảo trì trong khi phía thượng lưu vẫn có áp. Dùng làm van cuối tuyến hoặc van cách ly thiết bị.

Van bướm mặt bích (double flanged)

Thân có hai mặt bích liền, lắp chắc chắn, phù hợp đường ống cỡ lớn từ DN300 trở lên, đường ống có rung động hoặc lắp đặt ngoài trời trong hệ thống cấp nước.

Van bướm đồng tâm và van bướm lệch tâm

• Đồng tâm (concentric): trục đi qua tâm đĩa và tâm thân. Đĩa luôn cọ vào gioăng cao su khi đóng mở. Dùng cho nước, khí, hóa chất nhẹ, áp suất đến PN16, nhiệt độ theo giới hạn gioăng. Phần lớn van tay gạt, tay quay thông dụng thuộc loại này.
• Lệch tâm kép (double offset): trục lệch khỏi mặt phẳng làm kín và lệch khỏi đường tâm ống. Khi mở, đĩa nhấc khỏi gioăng sau vài độ quay đầu, giảm ma sát và mài mòn. Gioăng thường là PTFE hoặc RPTFE, dùng cho áp lực và nhiệt độ cao hơn.
• Lệch tâm ba (triple offset): thêm độ lệch góc của mặt côn làm kín, cho phép làm kín kim loại – kim loại. Dùng cho hơi nước, dầu nóng, khí đốt, nhiệt độ trên 200°C.

Thông số kỹ thuật cần kiểm tra khi chọn van bướm

1. Kích thước DN: theo đường kính danh nghĩa của ống (DN50 tương đương ống phi 60, DN100 tương đương phi 114, DN150 tương đương phi 168).
2. Áp suất danh nghĩa: PN10, PN16 hoặc JIS 10K. Áp suất làm việc thực tế nên thấp hơn áp danh nghĩa, và cần tính thêm áp đột biến do búa nước.
3. Tiêu chuẩn mặt bích: JIS B2220, BS EN 1092 (PN10/PN16) hoặc ANSI B16.5 Class 150. Lỗ bích van và bích ống phải cùng tiêu chuẩn; một số van wafer có lỗ định vị đa tiêu chuẩn.
4. Nhiệt độ lưu chất: đối chiếu với giới hạn của gioăng ở bảng trên, không chỉ với vật liệu thân.
5. Tính chất lưu chất: pH, có dầu không, có hạt rắn không, có ion clorua không. Từ đó chọn vật liệu đĩa và gioăng.
6. Kiểu vận hành và tín hiệu: tay, khí nén hay điện; on/off hay tuyến tính; điện áp và cấp bảo vệ IP của bộ truyền động.

Ưu điểm và hạn chế của van bướm

Ưu điểm

• Chiều dài lắp đặt ngắn, trọng lượng nhẹ, giảm tải lên giá đỡ đường ống.
• Chi phí thấp hơn van cổng và van bi cùng cỡ, chênh lệch càng lớn khi DN tăng.
• Đóng mở 1/4 vòng, dễ lắp bộ truyền động để tự động hóa.
• Gioăng thay được, chi phí bảo trì thấp.

Hạn chế

• Đĩa luôn nằm trong dòng chảy nên gây tổn thất áp và cản trở việc thông ống bằng thoi (pigging).
• Van đồng tâm gioăng cao su bị giới hạn bởi nhiệt độ của gioăng, không dùng cho hơi nước.
• Lưu chất nhiều xơ sợi hoặc cặn cứng có thể bám quanh đĩa và trục, làm van đóng không kín.

Lưu ý lắp đặt và bảo trì van bướm

• Để đĩa ở vị trí hơi mở (khoảng 10°) khi đưa van vào giữa hai bích, tránh mép đĩa làm rách gioăng; siết bu lông chéo đều tay.
• Van gioăng cao su có mép gioăng đóng vai trò gioăng bích, không lắp thêm gioăng bích rời.
• Kiểm tra đĩa khi mở 90° không chạm vào thành ống, van kế bên hoặc cánh van một chiều, nhất là với ống nhựa và ống có lót trong.
• Giữ khoảng cách tối thiểu khoảng 6 lần đường kính ống từ đầu ra bơm hoặc co nối đến van để dòng chảy ổn định, tránh đĩa rung.
• Với lưu chất có cặn, lắp trục van nằm ngang để cặn không đọng ở ổ trục dưới.
• Van ít thao tác nên đóng mở thử 1–3 tháng một lần để gioăng không dính vào đĩa. Kiểm tra rò rỉ đầu trục, độ kín và tình trạng sơn thân van định kỳ 6–12 tháng.

Ứng dụng của van bướm

• Cấp nước sạch, trạm bơm, bể chứa và mạng phân phối nước đô thị.
• Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
• Hệ thống HVAC: nước lạnh chiller, tháp giải nhiệt.
• Phòng cháy chữa cháy (dòng van có công tắc giám sát).
• Hóa chất, mạ, dệt nhuộm (van inox, van nhựa, đĩa bọc PTFE).
• Thực phẩm, đồ uống, dược phẩm (van bướm vi sinh inox 316L kết nối clamp).
• Silo, trạm trộn chứa xi măng, cám, ngũ cốc (van bướm silo).

Thương hiệu van bướm Van nước Việt Nam phân phối

Van nước Việt Nam phân phối van bướm của 10 thương hiệu từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và Malaysia. Mỗi trang thương hiệu liệt kê model, vật liệu, cấp áp và nguồn thông số (catalogue hãng hoặc nhà phân phối).

Van bướm Nhật Bản

Nhóm hàng Nhật Bản có các dòng van bướm Kitz (thân nhôm, gang cầu, inox; có bản lệch tâm kép 10UB, 16UB), van cánh bướm Tomoe (700Z thân nhôm, 700G thân gang cầu, 846T/847T lót PTFE) và các dòng van bướm Toyo (10ALM-N, 550, 562).

Van bướm Hàn Quốc

Nhóm hàng Hàn Quốc có van bướm Samwoo (đồng tâm dòng CL, lệch tâm kép dòng HP tới 25 bar, WWF cấp thoát nước) và van bướm Wooken nhập khẩu từ Hàn Quốc (KCBL, KCBG thân gang; KSBL, KSBG thân inox; cấp 10K).

Van bướm Đài Loan

Nhóm hàng Đài Loan có van bướm Shinyi nhập khẩu từ Đài Loan (WBLS, WBGS kiểu wafer, FBGS hai mặt bích) và các dòng van bướm EM-FLOW (chủ yếu bản lắp sẵn bộ điện hoặc bộ khí nén, thân gang, inox, nhựa).

Van bướm Malaysia

Nhóm hàng Malaysia có van bướm ARV nhập khẩu từ Malaysia (ABF600 tay gạt và tay quay), butterfly valve AUT (3110H tay gạt, 3120H tay quay) và van bướm Arita nhập khẩu từ Malaysia (CBV-L-UF, CBV-G-UF thân gang; ARV-WT112U thân inox).

Van bướm tín hiệu cho hệ PCCC

Hệ chữa cháy cần báo trạng thái van về tủ trung tâm dùng van có hộp công tắc giám sát vị trí, như van bướm tín hiệu điện ARV (ABFS650) hoặc van bướm tín hiệu điện AUT (3300H). Loại này vẫn đóng mở bằng tay quay; công tắc chỉ báo vị trí đóng hoặc mở về tủ, không có mô tơ. Công trình yêu cầu chứng nhận UL/FM cần kiểm tra hồ sơ của từng model trước khi đặt hàng.

Câu hỏi thường gặp về van bướm

Van bướm có dùng cho hơi nóng được không?

Van đồng tâm gioăng EPDM thì không, vì hơi bão hòa ở 4–6 bar đã vượt 150°C. Với hơi nước cần van bướm lệch tâm ba làm kín kim loại hoặc chuyển sang van cầu.

Van bướm và van bi, nên chọn loại nào?

Từ DN100 trở xuống, van bi kín hơn và tổn thất áp thấp hơn. Từ DN100 trở lên, van bướm nhẹ hơn và rẻ hơn rõ rệt, nên được ưu tiên cho nước và khí áp thấp.

Vì sao van bướm mới lắp đã bị rò?

Ba nguyên nhân thường gặp: lắp thêm gioăng bích làm lệch đĩa và gioăng, siết bu lông không đều, hoặc đĩa bị chạm vào thành ống khi mở làm hỏng mép gioăng.

Mua van bướm tại Van nước Việt Nam

Van nước Việt Nam nhập khẩu và phân phối van bướm từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Malaysia và Trung Quốc. Khi gửi yêu cầu báo giá, bạn cung cấp các thông tin: DN, áp suất làm việc, lưu chất và nhiệt độ, tiêu chuẩn mặt bích, kiểu vận hành. Kỹ thuật viên sẽ đối chiếu và đề xuất vật liệu đĩa, gioăng và bộ truyền động phù hợp.

Địa chỉ Hà Nội: Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội