Hoạt động của van an toàn

Van an toàn hoạt động như nào?

Van an toàn là sản phẩm được thiết kế nhằm bảo vệ hệ thống khỏi tình trạng quá áp. Các van an toàn hoạt động giảm áp bằng cách xả áp suất dư khỏi hệ thống.

Các van an toàn ở trạng thái bình thường tức ở trong mức áp suất bình thường, đĩa van sẽ luôn ở trong trạng thái đóng. Khi áp suất vượt qua mức áp suất đặt, đĩa van an toàn sẽ được nâng lên để mở cửa xả, van an toàn sẽ được mở để xả áp. Khi áp suất trở về trạng thai bình thường, van an toàn sẽ đóng lại.

Các hoạt động cơ bản của van an toàn

Van an toàn để xả áp chỉ có hai hoạt động cơ bản đó là hoạt động nâng và hoạt động đặt lại:

Quá trình mở van

Khi áp suất của hệ thống tăng lên, xảy ra tình trạng quá áp, áp suất đầu vào của van an toàn tăng lên vượt quá mức áp suất đặt của van an toàn, lúc này đây, đĩa van sẽ được nâng lên rời khỏi vị trí của nó nhờ áp lực của dòng chảy.

Tuy nhiên, đĩa van càng được nâng lên thì lực nén của lò xo ở trên đĩa càng tăng lên, áp suất đặt lại sẽ càng tăng. Vì vậy, đồng nghĩa với việc áp suất phải tiếp tục tăng lên để dòng chảy có thể tiếp tục chảy qua van.

Mức áp suất tăng vượt quá mức áp suất đặt được đặt tại van an toàn được gọi là quá áp. Mức quá áp này phải nằm ở trong khoảng cho phép của van an toàn. Nó được quy định tại các tiêu chuẩn hiện hành và đối với những ứng dụng khác nhau nó sẽ được quy định khác nhau. Ví dụ: Đối với các chất lỏng có thể nén mức quá áp ở mức chấp nhận là 3% – 10%, đối với các chất lỏng thông thường là từ 10% – 25%.

Các van an toàn được thiết kế với góc độ mở khác nhau, tức là độ cao của đĩa van được nâng lên sẽ khác nhau. Phân loại dựa theo tỷ lệ mở của van an toàn, có 3 loại van an toàn chính đó là: Van an toàn mở theo tỷ lệ hoàn toàn, van an toàn mở theo tỷ lệ nhỏ, van an toàn mở theo tỷ lệ vừa.

Van an toàn mở theo tỷ lệ hoàn toàn: Với dạng van an toàn này, đĩa van sẽ được mở hoàn toàn, đĩa van được nâng đủ để vùng rèm không ảnh hưởng đến vùng xả. Với các van an toàn dạng này, công suất xả của van an toàn sẽ được xác định bằng diện tích của lỗ khoan.

Van an toàn mở theo tỷ lệ nhỏ: Van an toàn mở theo tỷ lệ nhỏ có nghĩa là đĩa van sẽ không mở hoàn toàn, tỷ lệ nâng của đĩa van thông thường bằng ¼ – 1/20 đường kính màng.

Van an toàn mở theo tỷ lệ vừa: Các van an toàn mở theo tỷ lệ vừa này, đĩa van sẽ mở ở trong khoảng tỷ lệ giữa van an toàn mở theo tỷ lệ hoàn toàn và van an toàn mở theo tỷ lệ nhỏ.

Áp suất đặt hay lực nâng của đĩa sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác, tác động khác từ bên ngoài, trong đó có tác động của áp suất ngược là mức áp suất ngược từ cổng ra của van.

Quá trình đóng van

Khi áp suất trong hệ thống trở lại trạng thái bình thường các van an toàn được yêu cầu phải đóng lại, tuy nhiên các van an toàn vẫn chưa đóng lại bởi diện tích của đĩa vẫn tiếp xúc với chất lỏng. Vì vậy, để các van an toàn đóng lại, áp suất trong hệ thống phải giảm xuống dưới mức áp suất đặt.

Áp suất đặt và áp suất đặt lại sẽ có những chênh lệch nhất định và được quy định theo tỷ lệ phần trăm. Tùy vào từng loại van an toàn và tùy vào từng ứng dụng, sự chênh lệch của áp suất đặt và áp suất đặt lại sẽ có sự khác nhau. Đối với các chất lỏng nén, tỷ lệ chênh lệch giữa áp suất đặt và áp suất đặt lại thường nhỏ hơn 10%, đối với các chất lỏng tỷ lệ chênh lệch giữa áp suất đặt và áp suất đặt lại là có thể ở mức 20%.

Các van an toàn phải được thiết kế sao cho sự chênh lệch giữa áp suất đặt và áp suất đặt lại phải nhỏ nhất để tránh gây tổn thất lưu lượng quá nhiều.

Một số các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của van an toàn

Hoạt động nâng và đặt lại của van an toàn có thể sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau. Một số các yếu tố cần phải cân nhắc đó là:

Áp suất của dòng chảy: Áp suất của dòng chảy sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của đĩa van.

Áp suất ngược: Áp suất ngược có mức áp suất ngược xả và mức áp suất ngược bổ sung, nghĩa là mức áp suất ngược sinh ra ở cổng xả của van tại vị trí van đóng và vị trí van mở. Áp suất ngược sẽ tác động đến áp suất mở của van.

Ứng dụng: Các ứng dụng khác nhau sẽ ảnh hưởng đến đặc điểm hoạt động của van an toàn.

Lắp đặt: Các van an toàn tùy vào vị trí lắp đặt, thiết kế hệ thống sẽ ảnh hưởng đến áp suất đặt, áp suất mở của van an toàn.

Thiết kế của van an toàn: Thiết kế của van an toàn cũng ảnh hưởng đến các thông số liên quan.

Xem thêm: Thuật ngữ liên quan van an toàn