Ý tưởng cơ bản đằng sau các van bi nổi có từ hàng nghìn năm trước, bắt nguồn từ những nguyên lý nổi của người Hy Lạp cổ đại mà Archimedes đã khám phá ra. Khi mực nước bắt đầu dâng lên trong một bể chứa hoặc hồ chứa, quả cầu nổi kín khí nhỏ bên trong cũng di chuyển lên theo mặt chất lỏng. Một cần gạt được nối với quả cầu này sẽ từ từ hạ xuống vị trí đóng khi quả cầu nổi lên cao hơn. Đến một thời điểm nào đó, khi đạt đến mức nước mục tiêu đã thiết lập, toàn bộ hệ thống tự động ngắt hoàn toàn, ngăn không cho thêm nước chảy vào. Thật sự rất ấn tượng khi những hệ thống cơ học này có thể tự điều chỉnh một cách hoàn toàn độc lập mà không cần bất kỳ điện năng nào. Hầu hết các mẫu mã đều duy trì độ chính xác khá tốt, dao động trong khoảng cộng trừ 5 phần trăm so với mức mong muốn, điều này đã được nhóm tác giả Báo cáo Cơ sở Hạ tầng Nước mới nhất xác nhận vào năm ngoái.
Hệ thống bao gồm bốn bộ phận quan trọng:
Thiết kế của từng bộ phận ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy. Các vật liệu chống ăn mòn như thép không gỉ giúp kéo dài tuổi thọ lên 15–20 năm trong các ứng dụng đô thị, đảm bảo hoạt động lâu dài ngay cả trong môi trường khắc nghiệt.
Hình dạng cong của phao hình cầu thực tế giúp nó tiếp xúc tốt hơn với bề mặt nước, điều này hỗ trợ duy trì độ nổi ổn định ngay cả khi điều kiện nước trở nên xáo động. Các mẫu mới được trang bị các điểm xoay điều chỉnh được dọc theo cánh tay đòn, cho phép kỹ thuật viên hiệu chỉnh các điểm ngắt một cách khá chính xác, có thể sai lệch khoảng 2 centimet. Những thiết kế cơ khí này nổi bật so với van màng vì chúng không sử dụng các bộ phận cao su dễ bị mài mòn theo thời gian. Điều này giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn nhiều ở những nơi có lượng cặn lắng lơ lửng cao, như các hồ chứa tưới tiêu lớn mà chúng ta thường thấy trên các trang trại khắp đất nước.
Điều khiển mức nước trong van bi phao hoạt động dựa trên nguyên lý nổi đơn giản. Khi mực nước hạ xuống, phao cũng tụt xuống theo, làm mở van để nước tiếp tục chảy vào. Ngược lại, khi mực nước dâng lên, phao cũng được nâng lên cho đến khi chạm điểm ngắt. Điều khiến những chiếc van này thực sự đáng tin cậy là chúng vẫn hoạt động ngay cả khi không có điện. Hầu hết các bồn chứa được trang bị chúng sẽ không bị tràn, thực tế là khoảng 9 trên 10 hệ thống lắp đặt không gặp vấn đề gì theo nghiên cứu của Hiệp hội Nước Mỹ (AWWA) vào năm 2022. Và trong những lúc mất điện hiếm hoi đó? Các hệ thống cảm biến thường sẽ ngừng hoạt động hoàn toàn, nhưng van bi phao vẫn tiếp tục làm việc bình thường.
Van hiện đại được trang bị tay đòn điều chỉnh và phao có trọng lượng, cho phép thiết lập mức nước trong phạm vi ±1,5 cm độ chính xác. Các đơn vị vận hành đô thị ở khu vực dễ bị hạn hán sử dụng các điều chỉnh này để tối ưu hóa dung tích chứa tương ứng với nhu cầu theo mùa, tiết kiệm thêm 15–20% lượng nước hàng năm so với hệ thống mức cố định.
Một thành phố ở vùng Trung Tây Hoa Kỳ đã giảm 73% chu kỳ bật/tắt bơm sau khi nâng cấp 12 bể chứa bằng van phao chống ăn mòn. Điều này giúp tiết kiệm 18.000 USD hàng năm cho chi phí năng lượng trong khi vẫn duy trì nguồn cung cấp liên tục trong điều kiện hạn hán kỷ lục năm 2023.
Các van bi nổi cung cấp độ tin cậy vận hành lên đến 99,4% trong vòng đời 10 năm (Tạp chí Kỹ thuật Cơ khí, 2021), vượt trội hơn các loại van điện tử cần hiệu chuẩn định kỳ. Mặc dù cảm biến thông minh cho phép giám sát từ xa, 84% các nhà máy xử lý nước thải vẫn duy trì sử dụng van cơ học như biện pháp bảo vệ chính nhờ khả năng chống chịu trước sét đánh và các sự kiện xung điện từ (EMP).
Các van phao bi đóng vai trò rất quan trọng như thiết bị an toàn trong các hệ thống nước gia đình. Chúng duy trì mức nước phù hợp trong bồn cầu và các bể chứa nước trong nhà. Nguyên lý hoạt động cơ bản của những van này thực ra khá đơn giản. Khi bể đầy, quả cầu phao nổi lên và ngăn dòng nước chảy vào thêm. Điều này giúp tránh hiện tượng tràn nước khó chịu mà chúng ta thường gặp. Theo một số số liệu gần đây từ Báo cáo Hiệu quả Sử dụng Nước năm 2023, khoảng 18 phần trăm các vấn đề lãng phí nước là do các cơ chế bể chứa bị hỏng hoặc hoạt động không đúng. Vì vậy, việc duy trì các van này hoạt động tốt sẽ góp phần đáng kể vào việc tiết kiệm nước tại gia đình.
Van bi đóng ngắt hiện đã trở nên khá phổ biến trong các tòa nhà thương mại khi nói đến việc quản lý nước trong những hệ thống sưởi ấm có áp suất và các thiết bị xử lý không khí. Điều khiến chúng hữu ích đến vậy là khả năng kiểm soát dòng chảy nước một cách tương đối chính xác trong các hệ thống HVAC. Khi áp suất duy trì ổn định trong suốt các hệ thống này, các máy bơm sẽ không bị hư hại do hiện tượng cavitation và cũng không có ai lãng phí thêm năng lượng. Hầu hết các tòa văn phòng mới hiện nay thực tế đều kết nối các van này trực tiếp vào hệ thống tự động hóa của tòa nhà. Việc này cho phép các quản lý cơ sở theo dõi hiệu suất hoạt động của mọi thứ mà không cần phải kiểm tra thủ công từng bộ phận suốt cả ngày.
Van bi đóng mở bằng phao được thiết kế cho mục đích công nghiệp có khả năng chịu đựng điều kiện khắc nghiệt tại các cơ sở xử lý hóa chất và hệ thống tưới tiêu quy mô lớn trong nông nghiệp. Các loại van này đặc biệt hữu ích trong các tháp giải nhiệt, nơi chúng duy trì mức nước ổn định ngay cả khi lượng nước bay hơi hàng ngày đạt tới khoảng 3.5%. Theo dữ liệu gần đây từ Khảo sát Quản lý Nước Công nghiệp 2024, gần bốn trên năm nhà máy xử lý nước mới hiện nay tích hợp van phao chống ăn mòn để quản lý bùn cặn trong quá trình xử lý. Xu hướng này phản ánh nhận thức ngày càng cao của các nhân viên vận hành nhà máy về độ bền thiết bị và chi phí bảo trì liên quan đến các giải pháp van truyền thống.
Các chủ sở hữu của một cánh đồng lúa rộng 500 hecta nằm ngay trung tâm Thung lũng Trung tâm California đã giảm được lượng nước sử dụng khoảng 22 phần trăm kể từ khi bắt đầu sử dụng các van bi đóng ngắt tự động điều chỉnh được trong toàn bộ hệ thống tưới tiêu của họ. Các thành phố trên khắp khu vực cũng đang bắt đầu áp dụng những phương pháp tương tự để quản lý các hồ chứa nước. Điều làm nên giá trị lớn của những chiếc van cơ học này là chúng tiếp tục hoạt động ngay cả khi không có điện. Điều này trở nên đặc biệt quan trọng trong các cơn bão hay tình huống khẩn cấp khác, khi điện thường bị mất đúng vào lúc cần thiết nhất cho mục đích kiểm soát lũ lụt. Không giống như các cảm biến điện tử hiện đại đòi hỏi nguồn điện liên tục, những thiết bị cơ học đơn giản này cứ tiếp tục thực hiện nhiệm vụ của mình bất kể tình trạng lưới điện ra sao.
Độ tin cậy của van bi phao quả thực rất đặc biệt bởi chúng vô cùng đơn giản về mặt cơ học. Những van này không chứa bất kỳ thành phần điện tử nào có thể bị hư hại do độ ẩm, điều này khiến chúng rất bền bỉ trước các tác động môi trường. Thay vào đó, chúng sử dụng một phao làm từ vật liệu chống ăn mòn cùng với bộ phận khung bằng thép không gỉ, đảm bảo hoạt động ổn định qua năm tháng, thường kéo dài từ 15 đến 20 năm trước khi cần thay thế. Theo một nghiên cứu gần đây của Viện Ponemon năm 2023 về hiệu suất vật liệu, tới 87 phần trăm các hệ thống cấp nước đô thị đã lắp đặt các van bi phao này không gặp phải bất kỳ sự cố cơ học nào trong khoảng thời gian năm năm. Con số này cao hơn đáng kể so với tỷ lệ hư hỏng 34 phần trăm của các hệ thống điều khiển điện tử hiện đại. Đây quả là những con số thuyết phục khi xem xét chi phí bảo trì dài hạn.
Van bi phao không cần bất kỳ nguồn điện hay lập trình nào, vì vậy chi phí vận hành thấp hơn đáng kể so với những hệ thống tự động hóa hiện đại. Số tiền tiết kiệm cũng khá lớn, vào khoảng từ 40 đến thậm chí 50 phần trăm ít tốn kém hơn tổng thể. Về việc bảo trì, hầu hết các cơ sở thấy rằng việc kiểm tra hai lần mỗi năm và thay thế các phớt định kỳ là tất cả những gì cần thiết, với chi phí hàng năm thấp hơn hai trăm đô la. Tuy nhiên, tình hình lại hoàn toàn khác biệt với van màng. Những chiếc van này thường xuyên cần thay thế linh kiện mỗi ba tháng một lần, và mỗi lần sửa chữa thường tốn khoảng bảy trăm bốn mươi đô la, cộng trừ một chút (nghiên cứu Ponemon năm 2023). Điều này lý giải tại sao nhiều đơn vị vận hành vẫn trung thành với van bi phao bất chấp những gì một số nhà sản xuất có thể tuyên bố ngược lại.
Van bi nổi vượt trội hơn van cổng trong việc ngăn ngừa rò rỉ (hiệu suất kín 99,3% so với 92,1%) và vượt trội hơn van cầu trong việc giảm thiểu độ sụt áp (1,2 psi so với 4,5 psi). Cơ chế ngắt hoàn toàn cơ học của chúng loại bỏ các rủi ro liên quan đến lỗi phần mềm, vốn ảnh hưởng đến 23% hệ thống van thông minh hàng năm, theo các báo cáo về cơ sở hạ tầng cấp nước.
Các thiết kế hiện đại hiện nay tích hợp cảm biến nổi kết nối IoT để nâng cao hệ thống cơ học truyền thống, đạt hiệu quả sử dụng nước cao hơn 18% trong các ứng dụng tháp giải nhiệt (nghiên cứu tự động hóa van 2024). Cách tiếp cận lai này giữ lại độ tin cậy cốt lõi của cơ chế van bi nổi đồng thời bổ sung khả năng giám sát từ xa và phân tích dữ liệu.
CÔNG TY TNHH YUHUAN BOTE VALVES chuyên cung cấp các loại van công nghiệp chất lượng cao cho hệ thống dầu khí và nước. Thiết kế bền bỉ, chống ăn mòn, đảm bảo hoạt động ổn định. Được các kỹ sư trên toàn thế giới tin dùng. Yêu cầu báo giá ngay hôm nay.
CÔNG TY TNHH VAN YUHUAN BOTE, TRANG TRẠI CÔNG NGHIỆP TAISHAN, THỊ TRẤN QINGGANG, HUYỆN YUHUAN, TỈNH CHƯƠNG GIANG, TRUNG QUỐC
Bản quyền © 2025 bởi YUHUAN BOTE VALVES CO., LTD. Chính sách bảo mật
EN
Tin Tức Nổi Bật