Lỗi van an toàn thường gặp gồm tám triệu chứng chính: rò rỉ (simmer), không đóng lại sau khi xả, không mở khi quá áp, mở dưới áp suất đặt, xả mà áp không giảm, kêu rung khi xả, kẹt do cặn, và lò xo nứt hoặc cong. Bài này là bảng chẩn đoán cho các lỗi van an toàn trên hơi, khí nén và nước: đi từ triệu chứng ra nguyên nhân, cách kiểm tra và cách xử lý.
Van an toàn là lớp bảo vệ cuối cùng của nồi hơi, bình chịu áp lực và đường ống. Phần lớn lỗi van an toàn chỉ lộ ra khi hệ thống đã quá áp hoặc khi kiểm tra định kỳ, nên cần biết cách đọc triệu chứng sớm. Các lỗi kêu rung được tóm tắt ở đây và phân tích sâu ở bài riêng.
Bảng chẩn đoán lỗi van an toàn theo triệu chứng
Đối chiếu triệu chứng ở cột đầu, sau đó đọc phần chi tiết tương ứng bên dưới để xử lý từng lỗi van an toàn. Một triệu chứng có thể do nhiều nguyên nhân, nên kiểm tra theo thứ tự từ dễ đến khó.
| Triệu chứng | Nguyên nhân thường gặp | Kiểm tra | Xử lý |
|---|---|---|---|
| Rò rỉ, xì nhẹ khi áp chưa tới áp đặt | Cặn hoặc xước trên bệ, áp làm việc quá sát áp đặt, ứng suất đường ống | Đo tỷ lệ áp làm việc/áp đặt; nghe, soi vùng xả | Nâng cần tay để xả cặn, rà lại bệ hoặc thay bộ trim |
| Không đóng lại sau khi xả | Đĩa kẹt, trục cong, vành điều chỉnh sai, lắp lệch tâm | Tháo kiểm tra trục, đĩa, dẫn hướng | Thay chi tiết hỏng, lắp lại, thử lại áp đặt |
| Không mở khi quá áp | Đĩa dính bệ, áp đặt chỉnh quá cao, van cô lập đầu vào đóng, áp ngược lớn | Thử trên bàn thử; kiểm tra van cô lập và đường xả | Vệ sinh hoặc thay, chỉnh lại áp đặt, mở van cô lập, xử lý áp ngược |
| Mở sớm, dưới áp đặt | Chỉnh sai, lò xo yếu hoặc gỉ, nhiệt độ làm việc cao hơn lúc chỉnh | Thử áp mở trên bàn thử | Chỉnh lại hoặc thay lò xo |
| Xả mà áp vẫn tăng | Công suất xả nhỏ hơn tải, đĩa không nâng hết, đầu vào bị hạn chế | So công suất xả với tải xả lớn nhất | Tính lại, đổi van đủ cỡ, sửa đường vào |
| Kêu lạch cạch, rung khi xả | Van quá cỡ, tổn thất đầu vào trên 3%, áp ngược cao, áp đặt sát áp làm việc | Đo tổn thất đầu vào, đối chiếu cỡ van với tải | Xem bài van an toàn kêu to |
| Kẹt, nâng nặng, không bật cần tay | Cặn, muối kết tinh, gỉ, polymer hóa | Tháo, quan sát bề mặt đĩa và dẫn hướng | Vệ sinh, thay bộ phận, thêm lọc hoặc màng ngăn |
| Lò xo nứt, cong, mất lực | Mỏi, ăn mòn ứng suất, quá nhiệt | Đo chiều dài tự do, độ vuông góc | Thay lò xo đúng dải áp |
Năm việc bắt buộc trước khi kiểm tra lỗi van an toàn
Tháo hoặc chạm vào van đang có áp có thể gây tai nạn nặng, nên kiểm tra lỗi van an toàn phải bắt đầu bằng cách ly an toàn. Làm theo thứ tự sau, theo quy trình khóa nguồn và gắn thẻ (lockout–tagout).
- Dừng nguồn cấp áp và cách ly van bằng van chặn, khóa và gắn thẻ.
- Xả hết áp phía đầu vào và đầu xả, chờ thiết bị nguội.
- Ghi lại số nhận dạng van, áp suất đặt, môi chất và nhiệt độ làm việc.
- Chụp ảnh tình trạng vòng niêm chì và vít chỉnh trước khi tháo.
- Chỉ tháo nắp, vít chỉnh khi người có chuyên môn và dụng cụ phù hợp thực hiện.
Lỗi van an toàn không đóng và rò rỉ (simmer)
Lỗi van an toàn rò rỉ khi áp chưa tới áp đặt
Van rò nhẹ khi áp hệ thống đạt khoảng 90–95% áp đặt gọi là simmer. Lò xo ép đĩa lên bệ bằng lực gần bằng lực áp suất đẩy lên. Khi hai lực xấp xỉ nhau, chỉ cần một vết xước hay hạt cặn nhỏ là môi chất lọt qua.
Quy tắc thiết kế thông dụng là giữ áp làm việc không quá 90% áp đặt đối với van lò xo (tham khảo API 520). Nếu hệ thống đang chạy ở 95% áp đặt, rò rỉ nhiều khả năng do chênh áp quá nhỏ chứ không phải do bệ hỏng.
Các nguyên nhân khác gồm cặn bám bệ, bệ bị rỗ do hơi ẩm hoặc ăn mòn, trục cong, và đường ống đấu vào lệch làm méo thân van. Kiểm tra theo thứ tự: tỷ lệ áp làm việc, ứng suất đường ống, rồi mới tháo van.
Cách xử lý nhanh là nâng cần tay vài lần để xả cặn khi áp từ khoảng 75% áp đặt trở lên (mức ASME yêu cầu cần nâng phải hoạt động được; tham khảo). Nếu van vẫn rò, tháo ra rà bệ hoặc thay bộ trim. Không siết thêm vít chỉnh để chặn rò, vì làm lệch áp đặt.
Lỗi van an toàn không đóng lại sau khi xả
Lỗi van an toàn không đóng lại sau khi xả thường do ba nguyên nhân. Trục cong làm đĩa kẹt trong dẫn hướng. Vành điều chỉnh (adjusting ring) đặt sai khiến blowdown quá dài hoặc quá ngắn. Van lắp nghiêng hoặc lệch tâm làm đĩa không về đúng vị trí.
Tháo van, kiểm tra độ thẳng của trục, độ nhẵn dẫn hướng và đĩa. Thay chi tiết cong hoặc xước, lắp lại và thử áp. Nếu lỗi lặp lại, xem lại cách lắp đặt sai như nghiêng thân, ống đấu ép lên thân van.
Lỗi van an toàn không mở khi quá áp
Đây là lỗi van an toàn nguy hiểm nhất, vì hệ thống mất bảo vệ mà không có dấu hiệu báo trước. Nguyên nhân thường gặp:
- Đĩa dính vào bệ: môi chất kết tinh, gỉ hoặc polymer hóa giữ đĩa lâu ngày. Lực lò xo và áp suất không đủ để bứt đĩa ra.
- Áp đặt chỉnh quá cao: vít chỉnh nén lò xo nhiều hơn mức cần, van mở ở áp cao hơn dự kiến.
- Áp suất ngược: với van thông thường, áp ngược tĩnh có sẵn ở cửa ra (superimposed) cộng thêm vào lực lò xo nên áp mở thực tế tăng. Xem thêm về áp suất ngược và cách chọn van cân bằng.
- Van chặn đầu vào bị đóng: lỗi vận hành, không phải lỗi của van, nhưng hậu quả giống hệt.
Cách phát hiện sớm là thử nâng cần tay định kỳ và thử áp mở trên bàn thử. Van không bật cần tay hoặc áp mở lệch quá dung sai phải được tháo vệ sinh hoặc thay.
Lỗi van an toàn mở dưới áp suất đặt
Van mở khi áp còn thấp hơn áp đặt có hai nguyên nhân chính. Nguyên nhân thứ nhất là chỉnh sai: vít chỉnh chưa nén đủ lò xo. Hãy chỉnh lại áp suất đặt trên bàn thử, đừng chỉnh trực tiếp trên hệ thống đang chạy.
Nguyên nhân thứ hai là lò xo giảm lực do gỉ, mỏi hoặc chịu nhiệt lâu ngày. Khi đó chỉnh lại chỉ che được lỗi trong thời gian ngắn, vì lò xo tiếp tục yếu đi. Hãy thay lò xo mới đúng dải áp.
Cần lưu ý nhiệt độ: van chỉnh ở nhiệt độ thường nhưng làm việc ở nhiệt độ cao có thể mở lệch, vì lò xo mềm đi khi nóng. Nhà sản xuất cung cấp áp đặt khi thử nguội (CDTP) để bù độ lệch này.
Lỗi van an toàn xả nhưng áp suất không giảm
Van xả đều mà áp vẫn tăng nghĩa là công suất xả nhỏ hơn lưu lượng cần xả. Ví dụ minh họa: thiết bị có thể sinh tối đa 5.000 kg/h hơi, trong khi van chỉ xả được 3.000 kg/h. Phần chênh 2.000 kg/h tiếp tục tích lại và đẩy áp lên. Nguyên nhân gốc là chọn sai cỡ van hoặc bỏ sót kịch bản xả như cháy ngoài, mất nước làm mát, đóng nhầm van.
Nguyên nhân khác là đĩa không nâng hết hành trình vì áp ngược, vành điều chỉnh sai hoặc đường vào bị hạn chế. Cách xử lý: tính lại tải xả lớn nhất, đối chiếu với công suất xả chứng nhận của van, rồi thay van hoặc lắp thêm van song song.
Lỗi van an toàn kêu và rung khi xả: tóm tắt và hướng xử lý
Tiếng xả mạnh lúc van mở là bình thường. Tiếng lạch cạch liên tục là chattering, tức đĩa đập vào bệ nhiều lần mỗi giây. Nguyên nhân thường gặp nhất là tổn thất đầu vào trên 3% áp đặt, van quá cỡ hoặc áp ngược cao. Cơ chế và cách khắc phục từng nguyên nhân có ở bài van an toàn kêu to.
Nếu van kêu lạch cạch kéo dài, cần giảm tải hoặc dừng hệ thống ngay. Chattering có thể làm hỏng bệ chỉ sau thời gian ngắn và có thể làm gãy lò xo.
Nguyên nhân gốc đứng sau nhiều lỗi van an toàn
Nhiều lỗi van an toàn lặp lại vì chỉ thay chi tiết hỏng mà không tìm nguyên nhân gốc. Bốn nguồn gốc cần loại trừ: chọn sai cỡ hoặc loại van, đường ống đầu vào hoặc đầu xả thiết kế sai, áp làm việc quá sát áp đặt, và bảo trì không đúng chu kỳ. Chỉ số hiệu suất van an toàn (độ chính xác áp mở, blowdown, công suất xả) cho biết van có còn đạt yêu cầu hay không.
Lỗi van an toàn do kẹt cặn và ăn mòn
Cặn là nguồn lỗi van an toàn phổ biến trên hơi và môi chất bẩn: cặn tích tụ giữa đĩa, bệ và dẫn hướng làm van kẹt hoặc rò. Hơi nồi hơi mang theo muối khoáng, môi chất hóa học kết tinh khi bay hơi, còn khí ẩm gây gỉ ở bề mặt thép carbon. Ion clorua ăn mòn rỗ inox ở vùng bệ.
- Súc xả đường ống trước khi lắp van mới để tránh mảnh hàn, xỉ rơi vào bệ.
- Chọn vật liệu theo môi chất: inox 316 chịu clorua tốt hơn 304 nhờ 2–3% molypden.
- Với môi chất dễ kết tinh hoặc polymer hóa, cân nhắc đĩa nổ (màng phá) hoặc van cân bằng ống xếp để cách ly lò xo khỏi môi chất.
- Rút ngắn chu kỳ kiểm tra khi môi chất bẩn.
Lỗi van an toàn do lò xo nứt, cong và trục lệch
Lò xo gây nhiều lỗi van an toàn vì làm việc dưới ứng suất tuần hoàn nên mỏi dần. Ăn mòn ứng suất và nhiệt độ cao làm nứt hoặc giảm lực. Lò xo bị nén lệch sẽ ép trục về một phía, tăng ma sát và gây kẹt hoặc áp mở sai.
Kiểm tra lò xo: nhìn vết nứt ở các vòng đầu, đo chiều dài tự do so với bản vẽ, đặt trên mặt phẳng kiểm độ vuông góc, và kiểm tra gỉ. Thay lò xo theo mã và dải áp của nhà sản xuất, không dùng lò xo gần giống.
Khi nào sửa, khi nào thay van an toàn
| Tình trạng | Hướng xử lý |
|---|---|
| Bệ xước nhẹ, có cặn | Làm sạch, rà lại bệ, thử lại |
| Lò xo yếu hoặc nứt | Thay lò xo đúng thông số, chỉnh và thử áp |
| Đệm, ống xếp hỏng | Thay phụ tùng, thử rò rỉ |
| Thân nứt, ăn mòn sâu, nozzle rỗ nặng | Thay van mới |
| Van quá cỡ hoặc không đủ công suất | Tính lại và thay van đúng cỡ |
| Mất hồ sơ, không rõ áp đặt, hãng ngừng phụ tùng | Thay van mới có chứng nhận |
Sau khi xử lý lỗi van an toàn, van phải được thử áp trên bàn thử, chỉnh áp đặt, niêm chì và lập biên bản. Với thiết bị chịu áp lực, việc sửa và kiểm định phải tuân thủ quy định hiện hành về kiểm định thiết bị chịu áp lực. Khi thay, hãy xem lại loại van phù hợp môi chất và điều kiện làm việc thay vì chỉ thay giống cũ.
Nếu van không còn khả năng sửa, chọn van an toàn mới đúng áp đặt, cỡ lỗ, vật liệu và tiêu chuẩn của hệ thống.
Phòng ngừa lỗi van an toàn
Phần lớn lỗi van an toàn phòng được bằng chọn đúng và bảo trì đúng, với chi phí thấp hơn nhiều so với khắc phục sau sự cố. Chi tiết xem hướng dẫn bảo trì van an toàn. Các việc cốt lõi:
- Giữ áp làm việc không quá 90% áp đặt khi dùng van lò xo.
- Giữ tổn thất đầu vào không quá 3% áp đặt, áp ngược trong giới hạn của loại van.
- Thử nâng cần tay và thử áp mở theo chu kỳ trong quy định hiện hành và hồ sơ thiết bị.
- Nồi hơi (ASME Section I): không đặt van chặn giữa nồi hơi và van an toàn, cũng như trên đường xả. Bình chịu áp (ASME Section VIII): chỉ đặt van chặn khi quy định cho phép và van được khóa hoặc niêm phong ở vị trí mở.
- Lưu hồ sơ áp đặt, ngày thử, người thực hiện cho từng van.
Tham khảo thêm khái niệm cơ bản về van an toàn tại Wikipedia: Safety valve.
Cần đối chiếu triệu chứng thực tế với lỗi van an toàn hoặc chọn van thay thế đúng thông số? 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
Lỗi van an toàn nào nguy hiểm nhất?
Van không mở khi quá áp, vì hệ thống mất bảo vệ mà không có dấu hiệu báo trước. Phát hiện bằng thử nâng cần tay và thử áp mở định kỳ.
Lỗi van an toàn rò rỉ nhẹ có tiếp tục dùng được không?
Rò rỉ nhẹ do cặn đôi khi hết sau khi nâng cần tay xả cặn. Nếu vẫn rò, bệ đã hỏng và cần rà hoặc thay bộ trim. Không siết vít chỉnh để chặn rò.
Vì sao lỗi van an toàn khiến van mở sớm hơn áp đặt?
Do chỉnh sai, lò xo giảm lực vì gỉ hoặc mỏi, hoặc nhiệt độ làm việc cao hơn lúc chỉnh. Cần thử lại trên bàn thử và thay lò xo nếu đã yếu.
Van an toàn kêu lạch cạch là lỗi gì?
Đó là chattering, thường do tổn thất đầu vào lớn hơn 3% áp đặt, van quá cỡ hoặc áp ngược cao. Cần xử lý nguyên nhân, không nên chỉ thay van.
Khi nào nên thay van an toàn thay vì sửa?
Thay khi thân nứt, ăn mòn sâu, bệ rỗ nặng, van sai cỡ hoặc mất hồ sơ. Các lỗi nhỏ như lò xo yếu, bệ xước nhẹ có thể sửa rồi thử lại áp.
