Điều chỉnh van an toàn là việc đặt lại lực nén lò xo bằng vít điều chỉnh, sao cho van mở đúng áp suất đặt và đóng lại ở áp suất đóng đã quy định (chênh lệch này gọi là blowdown). Áp suất đặt thường được chỉnh và niêm phong trên bàn thử có đồng hồ chuẩn. Tại hiện trường chỉ kiểm tra, xác nhận áp mở, hoặc chỉnh tại chỗ bằng thiết bị hỗ trợ theo quy trình của hãng. Van an toàn chỉnh sai thì hoặc mở quá sớm gây rò rỉ và mất môi chất, hoặc mở quá muộn khi thiết bị đã quá áp.
Bài này nêu các thông số cần có trước khi điều chỉnh van an toàn, điều kiện bàn thử, các bước chỉnh vít lò xo và vành điều chỉnh blowdown, thử pop, niêm phong, thời điểm phải thay lò xo và những điều cần giữ an toàn khi thao tác. Phần vị trí và hướng lắp nằm ở bài lắp đặt van an toàn.
Nguyên lý điều chỉnh van an toàn
Đĩa van được lò xo ép xuống bệ với lực F. Van mở khi lực do áp suất tác dụng lên đĩa (áp suất nhân diện tích bệ) bằng F. Nghĩa là áp suất đặt tỷ lệ với lực nén lò xo. Khi điều chỉnh van an toàn, siết vít (thường theo chiều kim đồng hồ) nén lò xo thêm, áp suất đặt tăng. Nới vít, áp suất đặt giảm.
Mỗi lò xo chỉ làm việc trong một dải áp suất do hãng ghi trong bảng. Chỉnh ra ngoài dải này làm lò xo bị nén sát vòng hoặc quá lỏng, độ cứng không còn ổn định, nên phải đổi sang lò xo khác. Chi tiết trình bày ở mục thay lò xo bên dưới.
Thông số cần có trước khi điều chỉnh van an toàn
Trước khi điều chỉnh van an toàn, cần có đủ các thông số sau. Định nghĩa đầy đủ của từng đại lượng xem tại bài về áp suất đặt và CDTP.
| Thông số | Ý nghĩa | Lưu ý |
|---|---|---|
| Áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP) | Áp tối đa thiết bị được phép chịu | Áp đặt không vượt MAWP (một van đơn) |
| Áp suất đặt (set pressure) | Áp tại đó van bắt đầu mở | Ghi trên nhãn van |
| CDTP | Áp đặt khi thử ở bàn, nhiệt độ môi trường, không áp ngược | Đã bù nhiệt độ và áp suất ngược vận hành |
| Blowdown | Chênh giữa áp mở và áp đóng, tính theo phần trăm áp đặt | Hơi, khí thường khoảng 4–10% (tham khảo API 520, catalogue hãng); nồi hơi ASME Section I khoảng 2–4% (tham khảo) |
| Quá áp (overpressure) | Phần áp vượt áp đặt khi van xả đủ lưu lượng | Thường 10% hoặc 3 psi, lấy giá trị lớn hơn (một van, Section VIII) (tham khảo) |
| Dải lò xo | Khoảng áp mà một lò xo chỉnh được | Theo bảng của hãng |
Áp làm việc và áp đặt khi điều chỉnh van an toàn: chênh ít nhất 10%
Lý do chính là độ kín bệ. Khi áp làm việc vượt khoảng 90% áp đặt, lực ép dư của lò xo lên bệ còn rất nhỏ, van dễ rò mồi (simmer); độ kín bệ theo API 527 cũng chỉ được thử ở 90% áp đặt. Lý do thứ hai là blowdown: van đặt 10 bar, blowdown 7% đóng lại ở khoảng 9,3 bar, nên áp làm việc 9,5 bar thì sau khi xả van không đóng lại được. Với van có blowdown 8–10%, áp làm việc nên thấp hơn nữa hoặc chỉnh vành để rút ngắn blowdown. Quy tắc phổ biến là áp làm việc không quá khoảng 90% áp đặt với van lò xo (tham khảo).
Điều kiện bàn thử trước khi điều chỉnh van an toàn
Điều chỉnh van an toàn trên bàn thử cho kết quả ổn định hơn chỉnh tại chỗ, vì ta kiểm soát được tốc độ tăng áp, môi chất và nhiệt độ. Van cần được tháo ra, làm sạch và kiểm tra bệ, đĩa, lò xo trước khi lên bàn thử.
- Đồng hồ chuẩn: có chứng nhận hiệu chuẩn còn hạn, thang đo sao cho áp đặt nằm ở khoảng giữa thang, độ chính xác cao hơn đồng hồ của hệ thống.
- Môi chất thử: hơi cho van hơi (van nồi hơi theo ASME Section I phải chỉnh áp đặt bằng hơi; thử bằng khí chỉ dùng khi hãng có hệ số quy đổi), khí nén hoặc nitơ cho van khí, nước cho van chất lỏng. Môi chất khác loại làm áp mở lệch, nên phải quy đổi theo hướng dẫn của hãng.
- Nguồn áp ổn định: tăng áp từ từ, có van điều chỉnh mịn, có bình đệm đủ lớn để áp tăng không đột ngột.
- CDTP: tính sẵn từ áp đặt vận hành, nhiệt độ và áp ngược.
- Hồ sơ: số van, áp đặt yêu cầu, nhiệt độ, áp ngược và người thực hiện.
Tính CDTP khi điều chỉnh van an toàn
CDTP (áp đặt khi thử nguội) là áp ta phải chỉnh trên bàn thử để van mở đúng áp đặt khi vận hành. Hai yếu tố làm CDTP khác áp đặt: nhiệt độ và áp ngược. Ở nhiệt độ cao, lò xo mềm đi, van mở sớm hơn, nên bàn thử phải chỉnh cao hơn. Với van thường có áp ngược cố định ở cửa ra, áp ngược cộng thêm vào lực giữ đĩa nên CDTP bằng áp đặt trừ áp ngược. Van cân bằng bằng ống xếp không cần bù áp ngược.
Ví dụ: van thường đặt 10 bar, áp ngược cố định 1,5 bar, nhiệt độ môi trường thử. CDTP = 10 − 1,5 = 8,5 bar. Hệ số bù nhiệt độ lấy theo bảng của hãng, không tự ước lượng.
Các bước điều chỉnh van an toàn: 8 bước
Trình tự điều chỉnh van an toàn dưới đây áp dụng cho van lò xo thông thường. Mỗi hãng có đặc điểm riêng về vị trí đai ốc khóa và vành điều chỉnh, nên đối chiếu tài liệu của hãng.
- Trước khi điều chỉnh van an toàn, kiểm tra van: nhãn, kẹp chì cũ, bệ, đĩa, lò xo, vít điều chỉnh. Ghi lại vị trí vít ban đầu (số vòng hoặc vạch đánh dấu).
- Lắp van lên bàn thử, đóng kín cửa ra, nối đồng hồ chuẩn và nguồn áp.
- Tháo nắp chụp, nới đai ốc khóa trên vít điều chỉnh.
- Tăng áp tới khoảng 90% CDTP, kiểm tra rò rỉ ở bệ trước khi tiếp tục.
- Tiếp tục tăng áp rất chậm tới khi van mở. Nếu van mở dưới CDTP, siết vít để tăng lực lò xo. Nếu đạt CDTP mà van chưa mở, nới vít.
- Sau mỗi lần chỉnh, giảm áp để van đóng hẳn, rồi tăng áp thử lại. Nên chỉnh nhỏ từng lần, không vặn mạnh một lần.
- Khi áp mở đạt CDTP trong dung sai, lặp lại ít nhất hai lần liên tiếp cho kết quả nằm trong dung sai (xem phần thử pop).
- Siết đai ốc khóa, kiểm tra lại áp mở, gắn nắp chụp và niêm phong.
Không siết vít để chữa rò rỉ. Rò rỉ khi áp làm việc thấp hơn áp đặt thường do bệ hoặc đĩa hư, siết vít chỉ đẩy áp đặt lên cao, tức là thêm nguy cơ quá áp mà không hết rò rỉ. Nguyên nhân và cách xử lý khác nằm trong bài về lỗi van an toàn.
Điều chỉnh van an toàn: chỉnh blowdown bằng vành điều chỉnh
Nhiều van an toàn kiểu họng liền (full nozzle) có vành điều chỉnh (adjusting ring, nozzle ring) quanh họng van; van nồi hơi cỡ lớn có thể có hai vành. Vành này thay đổi khe hở của buồng ép (huddling chamber), nơi dòng xả tác động lên đĩa. Khe hở khác nhau cho lực nâng đĩa khác nhau, nên cũng quyết định độ mở và áp đóng.
Chiều xoay và hiệu ứng của vành khác nhau giữa các hãng. Vì vậy không nên chỉnh theo kinh nghiệm: dùng bảng số khía vành của hãng, ghi vị trí trước khi chỉnh, và chỉ chỉnh vài khía mỗi lần.
- Blowdown quá dài: van xả lâu, áp thiết bị tụt sâu, gây mất môi chất và nhiễu quá trình. Điều chỉnh vành theo hướng dẫn hãng để rút ngắn.
- Blowdown quá ngắn: van đóng ngay khi áp vừa giảm chút ít, dễ đóng – mở liên tục, gây đập van. Nguyên nhân khác của đập van xem bài van đập.
- Chu trình mở – đóng, vùng áp mở và áp đóng được minh họa trong bài về chu trình mở – đóng của van.
Sau mỗi lần chỉnh vành, phải đo lại cả áp mở lẫn áp đóng. Hai thông số này ảnh hưởng nhau: chỉnh vành có thể làm áp mở lệch nhẹ.
Thử pop và thử độ kín sau khi điều chỉnh van an toàn
Thử pop là thử cho van mở hoàn toàn và ghi áp tại lúc mở (pop). Làm ít nhất hai lần liên tiếp (nhiều xưởng làm ba lần), theo quy trình của xưởng hoặc hãng. Các lần mở đều nằm trong dung sai và gần nhau chứng tỏ van đã chỉnh ổn định. Nếu kết quả trôi dần, nguyên nhân thường là bệ bẩn, lò xo yếu hoặc ma sát ở trục.
- Dung sai áp mở: thông dụng theo ASME Section VIII là ±2 psi với áp đặt tới 70 psig và ±3% với áp cao hơn (tham khảo). Nồi hơi theo Section I có dung sai riêng.
- Áp đóng: ghi áp tại lúc van ngồi lại, tính blowdown và so với giá trị hãng cho.
- Độ kín bệ: theo API 527, thử ở 90% áp đặt khi áp đặt trên 50 psig; từ 50 psig trở xuống thì thử ở áp thấp hơn áp đặt 5 psi (tham khảo). Với khí, đếm bọt qua ống nhúng nước theo bảng của tiêu chuẩn; hơi và chất lỏng dùng tiêu chí khác.
Thử cần tay giật sau khi điều chỉnh van an toàn
Với van an toàn tay giật, chỉ thử cần khi áp hệ thống từ khoảng 75% áp đặt trở lên: ASME yêu cầu cần nâng phải nâng được van từ mức áp này (tham khảo). Thử này không thay cho điều chỉnh van an toàn. Mục đích là xả sạch bệ, kiểm tra cần có hoạt động và van ngồi lại bình thường. Không dùng cần để giữ van mở khi chạy.
Niêm phong sau khi điều chỉnh van an toàn
Sau khi điều chỉnh van an toàn đạt áp đặt và thử pop, niêm phong ngay để không ai tự ý thay đổi. Dùng dây kẹp chì luồn qua vít khóa và nắp chụp, ép chì có dấu của đơn vị thử. Kèm theo biên bản: số van, áp đặt, CDTP, ngày thử, đồng hồ chuẩn đã dùng, người thực hiện.
Kẹp chì hỏng hoặc mất là dấu hiệu van đã bị can thiệp. Khi đó phải thử lại toàn bộ, không tin áp đặt cũ. Quy định hiện hành về kiểm định thiết bị chịu áp lực yêu cầu van phải được kiểm định, niêm phong bởi đơn vị có thẩm quyền.
Khi nào phải thay lò xo thay vì điều chỉnh van an toàn
- Áp đặt yêu cầu mới nằm ngoài dải của lò xo hiện tại. Phải đổi sang lò xo có dải phù hợp, cập nhật nhãn và hồ sơ.
- Lò xo bị nứt, gỉ rỗ, hoặc chiều dài tự do ngắn đi (biến dạng dư). Lò xo mất độ cứng làm áp mở trôi dần giữa các lần thử.
- Thử lại nhiều lần mà áp mở không giữ được, dù bệ và trục đã kiểm tra.
- Van làm việc ở nhiệt độ hoặc môi chất ăn mòn vượt thiết kế lò xo.
Khi thay lò xo, điều chỉnh van an toàn lại từ đầu và thử pop lại. Lò xo mới cần nén vài lần để ổn định nên áp mở có thể chênh nhẹ ở lần đầu.
An toàn khi điều chỉnh van an toàn
Điều chỉnh van an toàn tại chỗ trên hệ thống đang chạy có rủi ro cao: hơi nóng, áp suất, tiếng ồn và nguy cơ quên tháo gag sau khi chỉnh. Chỉ làm khi buộc phải, theo quy trình của cơ sở và có người giám sát.
- Cách ly và xả áp phần thiết bị không liên quan. Áp dụng khóa treo thẻ, tham khảo nguyên tắc lockout–tagout.
- Đứng ngoài hướng xả. Dùng kính, găng, bảo vệ tai. Hơi và nước nóng gây bỏng nặng.
- Giữ hai đồng hồ độc lập để đối chiếu, không để áp vượt giới hạn thử cho phép của thiết bị.
- Gag (dụng cụ khóa trục) chỉ để chặn van trong lúc thử thủy lực hoặc thử áp các van khác, theo hướng dẫn nhà sản xuất. Vặn tay, không dùng cờ lê siết mạnh vì bẻ cong trục.
- Tháo hết gag trước khi cấp áp trở lại. Gag quên tháo là nguyên nhân gây quá áp thực tế.
- Chỉ người được đào tạo và có thẩm quyền mới chỉnh và niêm phong.
Sau khi điều chỉnh van an toàn, kiểm tra theo lịch thử định kỳ trong bài bảo trì van an toàn. Danh mục van xem tại van an toàn; khi đặt hàng, ghi rõ áp đặt yêu cầu để van được chỉnh và niêm phong đúng thông số. Thông tin tham chiếu có trong Relief valve (Wikipedia).
Cần tư vấn van, thử và điều chỉnh van an toàn theo đúng áp đặt hệ thống, liên hệ trực tiếp tại Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội.
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Điều chỉnh van an toàn bằng cách nào?
Để điều chỉnh van an toàn, nới đai ốc khóa, vặn vít điều chỉnh để thay đổi lực nén lò xo: siết tăng áp đặt, nới giảm áp đặt. Chỉnh trên bàn thử với đồng hồ chuẩn, tăng áp chậm, thử pop ít nhất hai lần liên tiếp, rồi khóa đai ốc và niêm phong.
CDTP là gì khi điều chỉnh van an toàn?
CDTP là áp phải chỉnh trên bàn thử, ở nhiệt độ môi trường và không có áp ngược, để van mở đúng áp đặt khi vận hành. Nhiệt độ cao và áp ngược cố định làm CDTP khác áp đặt, nên phải bù theo bảng của hãng.
Blowdown của van an toàn nên là bao nhiêu?
Van hơi và khí thường khoảng 4–10% áp đặt (tham khảo API 520, catalogue hãng), van nồi hơi theo ASME Section I thường 2–4%. Blowdown quá ngắn dễ gây đập van, quá dài làm mất môi chất và áp thiết bị tụt sâu.
Khi nào phải thay lò xo thay vì điều chỉnh van an toàn?
Khi áp đặt mới nằm ngoài dải lò xo, lò xo nứt, gỉ hoặc ngắn đi, hoặc áp mở trôi giữa các lần thử. Sau khi thay phải chỉnh và thử pop lại, cập nhật nhãn và hồ sơ.
Có thể điều chỉnh van an toàn khi hệ thống đang chạy không?
Không nên. Chỉnh tại chỗ có rủi ro cao về áp và hơi nóng; áp đặt thường được chỉnh trên bàn thử. Nếu bắt buộc phải làm thì dùng quy trình có giám sát, đứng ngoài hướng xả, và chỉ dùng gag theo hướng dẫn nhà sản xuất rồi tháo hết trước khi vận hành.
Điều chỉnh van an toàn, điều chỉnh áp suất van an toàn, thiết lập áp suất van an toàn