Hướng dẫn bảo trì van an toàn

Bảo trì van an toàn gồm bốn lớp việc: kiểm tra bên ngoài thường xuyên, thử tay giật định kỳ, thử áp suất đặt trên bàn thử và đại tu khi cần. Đại tu theo thứ tự cô lập, xả áp, tháo, làm sạch, rà bệ đĩa, thay lò xo hoặc gioăng, thử áp đặt và độ kín, niêm phong, lập hồ sơ.

Bài này đưa ra lịch bảo trì van an toàn tham khảo và quy trình từng bước, kèm lý do của mỗi bước. Nếu cần nắm cấu tạo trước, xem bài van an toàn là gì. Mọi chu kỳ và trị số trong bài chỉ để tham khảo, phải đối chiếu hướng dẫn của nhà sản xuất và quy định hiện hành về kiểm định thiết bị chịu áp lực.

Vì sao phải bảo trì van an toàn?

Van an toàn có thể đứng yên nhiều năm rồi mới phải làm việc một lần. Trong thời gian đó, cặn bám lên bệ đĩa, lò xo mỏi, trục dẫn hướng gỉ và đĩa dính chặt vào bệ. Van hỏng kiểu này không báo trước: nó vẫn trông bình thường cho tới khi áp suất vượt mức mà van không mở. Vì vậy bảo trì van an toàn là việc bắt buộc theo lịch.

Bảo trì van an toàn cũng giữ các chỉ số vận hành như áp mở, áp đóng và độ kín. Những chỉ số này được phân tích trong bài về các yếu tố ảnh hưởng hiệu suất van an toàn. Khi bảo trì van an toàn đúng lịch, lệch áp đặt và rò rỉ được phát hiện khi còn nhỏ, chi phí sửa thấp hơn nhiều so với thay van sau sự cố.

Lịch bảo trì van an toàn tham khảo

Chu kỳ bảo trì van an toàn phụ thuộc môi chất, điều kiện làm việc và yêu cầu của cơ quan kiểm định. Bảng dưới là khung tham khảo, môi chất bẩn, ăn mòn hoặc nhiệt độ cao thì rút ngắn chu kỳ.

Một kế hoạch bảo trì van an toàn đầy đủ ghi rõ ai làm, làm gì, bao lâu một lần và ghi kết quả vào đâu. Thiếu một mục, kế hoạch sẽ không đủ để truy vết khi có sự cố.

Dấu hiệu cần bảo trì van an toàn sớm

Nên bảo trì van an toàn ngay, không chờ đến lịch, khi gặp một trong các dấu hiệu sau:

• Rỉ hơi, khí hoặc chất lỏng ở ống xả khi áp suất còn thấp hơn áp đặt.
• Mở sớm hoặc mở trễ so với áp đặt ghi trên nhãn.
• Van kêu, rung hoặc đập khi xả, xem hướng dẫn xử lý trong bài van kêu to.
• Thân hoặc nắp có vết ăn mòn, ren hỏng, niêm phong chì bị mất.
• Tay giật bị kẹt hoặc không hồi về vị trí.

Việc xác định nguyên nhân từng lỗi được trình bày riêng trong bài chẩn đoán lỗi van an toàn. Bài này chỉ tập trung vào quy trình bảo trì van an toàn sau khi đã phát hiện lỗi hoặc theo lịch.

An toàn trước khi bảo trì: cô lập, xả áp, khóa thẻ

Tháo van khỏi thiết bị còn áp là nguyên nhân gây tai nạn nặng nhất khi bảo trì van an toàn. Phải áp dụng quy trình khóa và gắn thẻ (LOTO, xem lockout-tagout) trước khi chạm vào van:

1. Dừng nguồn cấp, cô lập thiết bị khỏi các nguồn áp suất và khóa bằng khóa cá nhân, gắn thẻ ghi tên người khóa.
2. Xả hết áp suất, kiểm tra đồng hồ về không, mở van xả thử để xác nhận.
3. Để nguội nếu là hơi hoặc nước nóng. Môi chất độc hoặc dễ cháy cần tẩy rửa hoặc thổi khí trơ theo quy trình riêng.
4. Dùng găng, kính che mặt và giày bảo hộ. Không đứng trước cửa xả khi thử.
5. Nồi hơi cấm van chặn trước và sau van an toàn, bình chịu áp chỉ có khi quy định cho phép và van được khóa hoặc niêm ở vị trí mở. Vì thế thường phải dừng cả thiết bị mới tháo được van. Khóa LOTO ở đây là khóa cô lập nguồn áp khi bảo trì, không phải khóa van chặn.

Kiểm tra bên ngoài khi bảo trì van an toàn

Kiểm tra bên ngoài là việc nhẹ nhất của bảo trì van an toàn, làm được khi van đang chạy, chỉ cần nhìn và nghe từ khoảng cách an toàn. Mục tiêu là phát hiện sớm những thay đổi nhỏ:

• Rò rỉ: ở cửa ra, nắp, trục hoặc mối nối. Rò ở cửa ra cho thấy bệ đĩa đã kém kín.
• Ăn mòn và hư hỏng cơ học: rỉ trên thân, lò xo, vít chỉnh; ren hoặc bích biến dạng.
• Niêm phong: chì còn nguyên, số niêm phong khớp hồ sơ, vít chỉnh chưa bị vặn.
• Ống xả: thông thoáng, không bị tắc, đỡ cố định, có lỗ thoát nước ngưng, cửa ra hướng về nơi an toàn.
• Nhãn: áp đặt, lưu lượng, số seri còn đọc được.

Thử tay giật trong bảo trì van an toàn

Thử tay giật là hạng mục đơn giản tiếp theo. Thao tác dùng tay giật để nhấc đĩa khỏi bệ, cho dòng môi chất thổi sạch cặn. Cấu tạo và tác dụng của loại có tay giật được mô tả trong bài về van an toàn tay giật.

Chỉ thử khi áp hệ thống từ khoảng 75% áp đặt trở lên. ASME yêu cầu cần nâng phải nâng được van từ mức áp này, và hướng dẫn của hãng cũng khuyến nghị như vậy (tham khảo). Dưới ngưỡng này lực dòng chảy không đủ để quét cặn, đĩa có thể không ngồi lại đúng chỗ và van rò sau khi thử. Mục đích là làm sạch và xác nhận van chuyển động được, không phải kiểm tra áp mở.

1. Kiểm tra áp hệ thống bằng đồng hồ, xác nhận từ 75% áp đặt trở lên.
2. Đứng bên cạnh, không đứng trước cửa xả, kiểm tra ống xả thông thoáng.
3. Kéo tay giật đủ để đĩa mở hết cỡ, giữ vài giây cho môi chất xả sạch.
4. Thả tay giật nhanh để đĩa đóng dứt khoát. Đóng chậm làm cặn kẹt lại bệ.
5. Quan sát ống xả. Nếu van vẫn rỉ, thử lại một hoặc hai lần. Vẫn rỉ thì lên kế hoạch đại tu.

Không dùng búa gõ, không nối thêm cần vào tay giật và không giật khi áp thấp. Van không có tay giật thì không thử được theo cách này và phải thử trên bàn.

Thử áp suất đặt trên bàn thử khi bảo trì van an toàn

Trong bảo trì van an toàn, thử trên bàn giúp biết van thực tế mở ở áp nào, đóng ở áp nào và kín đến đâu. Nên thử khi van còn nguyên trạng (as-found) trước khi tháo, để biết lò xo đã trôi bao nhiêu so với áp đặt ghi trên nhãn. Số liệu này là cơ sở quyết định chu kỳ bảo trì lần sau.

• Dùng môi chất cùng loại với thực tế khi có thể: khí nén hoặc nitơ cho van khí, nước cho van lỏng, hơi cho van hơi.
• Đồng hồ chuẩn có hiệu chuẩn còn hạn, thang đo phù hợp với áp đặt.
• Tăng áp từ từ, ghi áp mở (áp tại thời điểm van bật) và áp đóng.
• Thử hai lần mở liên tiếp đều nằm trong dung sai (thực hành tham khảo, nhiều xưởng làm ba lần).

So sánh kết quả với dung sai cho phép (ví dụ ±3% với áp đặt trên 70 psig theo ASME VIII, tham khảo). Nếu lệch quá, chỉnh lò xo theo quy trình trong bài về cách chỉnh áp suất đặt, sau đó thử lại. Với van làm việc nóng, phải dùng áp đặt nguội đã hiệu chỉnh theo số liệu của hãng.

Quy trình bảo trì van an toàn: đại tu từng bước

Đại tu là phần nặng nhất của bảo trì van an toàn, làm khi thử không đạt, van rò dai dẳng hoặc tới kỳ. Phần dưới là trình tự chung cho van lò xo, mỗi hãng có hướng dẫn riêng cần ưu tiên.

Bước 1: tháo van và ghi lại thông số

Sau khi cô lập và xả áp, ghi nhãn, số seri, áp đặt. Đánh dấu hoặc đo chiều dài lò xo và vị trí vít chỉnh trước khi nới. Tháo lần lượt từ ngoài vào trong: chì niêm phong, nắp chụp, đai ốc khóa, vít chỉnh, lò xo, trục, đĩa. Sắp xếp chi tiết theo thứ tự và không trộn chi tiết của hai van.

Bước 2: làm sạch và kiểm tra chi tiết

Làm sạch bằng dung môi tương thích với vật liệu, bàn chải mềm. Không dùng giấy nhám thô hay dụng cụ sắc làm xước bệ đĩa. Sau đó kiểm tra từng chi tiết:

• Lò xo: vết nứt, ăn mòn, biến dạng, chiều dài tự do ngắn hơn bản vẽ. Lò xo nghi ngờ thì thay.
• Trục: thẳng, không mòn, không trầy.
• Bệ và đĩa: xước, rỗ, rãnh xói. Đây là nguyên nhân chính của rò rỉ.
• Gioăng, đệm mềm: chai cứng, nứt, phồng.
• Thân và ren: ăn mòn, ren hỏng, biến dạng.

Bước 3: rà bệ đĩa

Rà bệ đĩa là mài nhẹ hai mặt tiếp xúc để lấy lại độ kín. Chỉ làm với bệ kim loại. Dùng bột rà mịn và tấm rà phẳng riêng cho bệ và đĩa, rà bằng chuyển động hình số 8, xoay tấm liên tục để không mòn lệch, tay ép nhẹ. Không rà đĩa trực tiếp lên bệ vì cặp chi tiết sẽ bị lệch.

Làm sạch hết bột rà, kiểm tra bề mặt bằng mắt hoặc kính lúp thấy vòng bóng đều không còn vết xước. Chi tiết mòn quá giới hạn kích thước tối thiểu của hãng thì không rà tiếp mà thay mới. Bệ mềm (O-ring, đệm PTFE) không rà, chỉ thay.

Bước 4: thay lò xo và gioăng

Thay gioăng, O-ring và đệm mềm mỗi lần đại tu. Chọn vật liệu theo nhiệt độ và hóa chất của môi chất: PTFE cho hóa chất ăn mòn, EPDM cho nước nóng và hơi áp thấp, FKM cho dầu và hydrocarbon (tham khảo, xem thêm trong bài về hiệu suất van an toàn). Lò xo thay bằng phụ tùng đúng hãng và đúng dải áp đặt, vì lò xo khác dải sẽ làm sai áp đặt dù lắp vừa.

Bước 5: lắp lại, thử áp đặt và độ kín

Lắp theo thứ tự ngược với khi tháo, siết đối xứng theo mô men của hãng. Đưa vít chỉnh về vị trí ghi trước đó rồi thử trên bàn. Chỉnh đến khi áp mở nằm trong dung sai.

Sau khi áp đặt đạt, thử độ kín theo API 527 (tham khảo). Ở áp đặt trên 50 psig, thử ở 90% áp đặt. Van khí quan sát bọt qua ống nhúng nước, van hơi không thấy rò bằng mắt hoặc tai trong thời gian thử, van lỏng đo lượng nước rò theo bảng của tiêu chuẩn. Với áp đặt từ 50 psig trở xuống, áp thử thấp hơn áp đặt khoảng 5 psi. Tiêu chí chấp nhận theo bảng của tiêu chuẩn hoặc yêu cầu hãng.

Bước 6: niêm phong và hồ sơ

Sau khi thử đạt, khóa vít chỉnh, lắp nắp và kẹp chì niêm phong. Gắn nhãn mới ghi ngày bảo trì và áp đặt. Niêm phong là bước cuối, để phát hiện việc can thiệp trái phép vào áp đặt, vì vậy chỉ người có thẩm quyền được cắt chì.

Hồ sơ bảo trì van an toàn cần ghi:

• Mã hiệu, số seri, vị trí lắp, môi chất, áp đặt.
• Kết quả thử trước khi tháo (as-found) và sau khi chỉnh (as-left).
• Kết quả thử độ kín.
• Chi tiết đã thay, nguồn gốc phụ tùng.
• Người thực hiện, ngày, số chì niêm phong, kỳ bảo trì kế tiếp.

Lắp lại van sau khi bảo trì van an toàn

Van sau bảo trì phải lắp lại đúng yêu cầu như van mới: lắp thẳng đứng, đúng chiều dòng, gioăng mặt bích mới, ống xả không nhỏ hơn cửa ra và được đỡ riêng. Tháo gag (chốt khóa trục) nếu đã dùng khi thử thủy lực, và tháo nắp bịt bảo vệ cửa vào, cửa ra. Các quy tắc cụ thể nằm trong bài về cách lắp đặt van an toàn.

Khi đưa thiết bị chạy lại, theo dõi đồng hồ và kiểm tra rò rỉ ở các mối nối. Gỡ khóa thẻ theo đúng thứ tự LOTO, người đã khóa là người gỡ.

Khi nào thay van mới thay vì bảo trì van an toàn?

Không phải van nào cũng nên sửa. Nên thay mới khi:

• Thân hoặc nắp bị rỗ, nứt do ăn mòn hoặc ren hỏng.
• Bệ đã mòn quá giới hạn rà, hết phụ tùng chính hãng.
• Thử lại sau đại tu vẫn không đạt áp đặt hay độ kín.
• Điều kiện làm việc đã đổi nên van không còn phù hợp.

Khi đó chọn van mới theo đúng môi chất, áp đặt và công suất xả, xem các dòng van an toàn hiện có và đối chiếu thông số với catalog.

Bộ tiêu chuẩn chung về nồi hơi và bình chịu áp lực tham khảo thêm tại ASME Boiler and Pressure Vessel Code.

Cần tư vấn van mới hoặc phương án sửa chữa cho hệ thống của bạn, liên hệ tại Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội.