Van giảm áp, van an toàn và van xả áp đều gắn với áp suất nhưng làm ba việc khác nhau: van giảm áp hạ và giữ ổn định áp phía sau van, van an toàn mở bật hoàn toàn để xả khí hoặc hơi khi vượt áp đặt, van xả áp mở dần theo mức vượt áp, thường cho chất lỏng. Chỉ có hai loại sau là thiết bị bảo vệ quá áp. Vì vậy không dùng thay thế được cho nhau, và hệ thống có van giảm áp vẫn phải có van an toàn hoặc xả áp phía sau.
Bài này làm rõ cơ chế của từng loại trong nhóm van giảm áp, van an toàn và van xả áp, các khái niệm áp đặt, quá áp (overpressure), blowdown, rồi đưa bảng so sánh và sơ đồ bố trí. Nền tảng về thiết bị điều áp có trong bài van giảm áp là gì.
Van giảm áp làm gì: điều tiết liên tục
Van giảm áp (PRV, còn gọi van điều áp) nằm trên đường ống chính, mọi lưu lượng đều chạy qua nó. Nó tự thay đổi độ mở để áp sau van P2 giữ gần giá trị đặt, bất kể áp trước van P1 và nhu cầu dùng thay đổi.
Đây là kiểu điều tiết liên tục: van luôn mở một phần, hành trình nhỏ và liên tục theo P2. Khi P2 tăng, van đóng lại; khi P2 tụt, van mở ra. Nhiệm vụ là giữ áp làm việc, không phải xả bỏ lưu chất.
Điểm cần nhớ: PRV không đảm bảo an toàn. Nếu bệ van bị cặn kẹt, van có thể kẹt ở vị trí mở và P1 sẽ truyền thẳng sang phía hạ áp. Nếu đường phía sau chỉ chịu được áp thấp, đó là lúc cần thiết bị bảo vệ riêng.
Van an toàn: mở bật (pop action) khi đạt áp đặt
Van an toàn (safety valve) đóng kín trong điều kiện bình thường. Khi áp suất trong hệ thống đạt áp đặt (set pressure), đĩa van bật mở gần như hoàn toàn trong tích tắc, gọi là pop action, và xả một lưu lượng lớn ra ngoài.
Cơ chế bật mở này dựa vào buồng hoặc vành điều chỉnh: ngay khi đĩa nhích khỏi bệ, áp suất tác dụng lên diện tích lớn hơn nên lực mở tăng vọt. Van tiếp tục xả cho đến khi áp suất giảm xuống dưới áp đặt một khoảng gọi là blowdown, rồi mới đóng lại. Tìm hiểu nền tảng ở bài van an toàn là gì, và các model có tại danh mục van an toàn.
Van an toàn dùng chủ yếu cho khí và hơi, vì các lưu chất nén được này tạo hiệu ứng bật rõ rệt và cần xả khối lượng lớn trong thời gian ngắn. Cỡ van và lưu lượng xả được tính theo tình huống xấu nhất, ví dụ van điều áp phía trước kẹt mở hoàn toàn.
Van xả áp: mở tỉ lệ theo mức vượt áp
Van xả áp (relief valve) cũng dựa vào lò xo, nhưng đĩa mở dần theo mức vượt áp thay vì bật hết ngay. Càng vượt áp nhiều, van càng mở rộng và xả nhiều. Chất lỏng gần như không nén được nên chỉ cần mở một phần nhỏ đã làm áp tụt, cơ chế tỉ lệ vì vậy phù hợp và êm hơn.
Van xả áp thường lắp trên đường nước nóng, bình giãn nở, bơm, đường dầu thủy lực. Cùng một lò xo, nhiều model van xả áp phải vượt áp 10–25% (tham khảo) mới mở hết cỡ, đây là một đặc điểm cần hiểu khi tính áp bảo vệ.
Việc phân biệt van giảm áp, van an toàn và van xả áp được mô tả chung trong tài liệu về relief valve; trong thực tế mỗi hãng và mỗi tiêu chuẩn dùng thuật ngữ safety, relief, safety-relief hơi khác nhau, nên cần đọc kỹ catalogue.
Khái niệm áp đặt, quá áp và blowdown
Ba khái niệm này dùng để đọc đúng thông số của van giảm áp, van an toàn và van xả áp trong catalogue.
- Áp đặt (set pressure): áp suất mà van bắt đầu mở. Phải thấp hơn hoặc bằng áp thiết kế (design pressure) của thiết bị được bảo vệ.
- Quá áp (overpressure): mức áp vượt áp đặt cần thiết để van xả hết lưu lượng. Quy định hay dùng là vài phần trăm đến 10% với van an toàn, và lớn hơn với van xả áp (tham khảo, theo tiêu chuẩn áp dụng).
- Blowdown (độ hồi): chênh lệch giữa áp đặt và áp đóng lại. Blowdown quá nhỏ làm van đóng mở liên tục, quá lớn làm xả thừa lưu chất.
Ví dụ: van an toàn đặt 5 bar, blowdown 10% thì van mở ở 5 bar và chỉ đóng khi áp tụt về khoảng 4,5 bar. Giữa hai giá trị đó, van còn xả. Khi cài đặt cho cụm van giảm áp, van an toàn, cần chọn áp đặt của van an toàn cao hơn áp làm việc tối đa một khoảng đủ để van không rỉ bệ trong vận hành bình thường.
Bảng so sánh van giảm áp, van an toàn và van xả áp
| Tiêu chí | Van giảm áp | Van an toàn | Van xả áp |
|---|---|---|---|
| Mục đích | Giữ áp sau van (P2) ổn định | Bảo vệ thiết bị chịu áp khỏi quá áp | Bảo vệ hệ thống chất lỏng khỏi quá áp |
| Cơ chế | Điều tiết liên tục | Mở bật hoàn toàn (pop action) | Mở tỉ lệ theo mức vượt áp |
| Trạng thái bình thường | Mở một phần, lưu chất chạy qua | Đóng kín | Đóng kín |
| Lưu chất thường dùng | Nước, hơi, khí nén | Hơi, khí | Chất lỏng (nước nóng, dầu) |
| Vị trí lắp | Trên đường ống chính, nối tiếp | Ngay bình, bồn, hoặc SAU van giảm áp; xả ra nơi an toàn | Trên nhánh rẽ, sau bơm hoặc sau van giảm áp |
| Cảm nhận áp | P2 (phía sau) | Áp phía vào của van (thiết bị cần bảo vệ) | Áp phía vào của van |
| Khi sự cố kẹt mở | Truyền P1 sang hạ áp | Không phải chức năng của nó | Không phải chức năng của nó |
| Thông số chính | Dải chỉnh P2, Kv | Áp đặt, blowdown, lưu lượng xả | Áp đặt, quá áp, lưu lượng xả |
Một điểm hay nhầm khi gộp van giảm áp, van an toàn làm một: có người cho rằng “van giảm áp cũng chịu quá áp được nên khỏi cần van an toàn”. Điều này sai. Van giảm áp không có cơ chế xả, còn khả năng chịu áp thân van chỉ là giới hạn cơ khí, không phải bảo vệ.
Vì sao van giảm áp, van an toàn không thay thế cho nhau
Thay van giảm áp bằng van an toàn: van an toàn đóng kín nên không cấp được lưu lượng cho thiết bị dùng, và mỗi lần bật mở lại xả lưu chất ra ngoài, gây tổn thất và nguy hiểm với hơi nóng.
Thay van an toàn bằng van giảm áp: PRV không đáp ứng kịp khi có sự cố vì không xả được lưu lượng lớn. Nếu sau PRV vẫn có nguồn nhiệt (hơi, nước nóng) làm tăng áp, áp sẽ tiếp tục tăng mà van không xả.
Thay van xả áp bằng van an toàn trên đường chất lỏng: van mở bật gây xung áp mạnh, dễ búa nước và đóng mở dao động.
Bố trí kết hợp van giảm áp, van an toàn trên cùng đường ống
Khi dùng van giảm áp, van an toàn cùng nhau, thứ tự lắp quyết định độ an toàn. Khi áp P1 cao hơn áp chịu đựng của thiết bị phía hạ áp, lắp van giảm áp ở đầu nhánh và van an toàn hoặc xả áp ở phía sau, trước thiết bị. Van an toàn đặt áp xả cao hơn P2 làm việc và thấp hơn hoặc bằng áp thiết kế của thiết bị hạ áp. Cỡ van đủ xả lưu lượng tối đa mà PRV có thể cho qua khi kẹt mở.
Trình tự điển hình theo dòng chảy trên cụm giảm áp: van chặn → Y lọc → [hơi: tách ẩm và bẫy hơi] → đồng hồ P1 → van giảm áp → đồng hồ P2 → van an toàn hoặc xả áp → van chặn, và đường bypass có van cầu. Chi tiết lắp đặt xem ở bài cách lắp đặt van giảm áp nước.
Đường xả của van an toàn hơi phải dẫn ra nơi an toàn, đường xả đủ lớn và không có van chặn giữa thiết bị và van an toàn. Đường xả không nên nối trực tiếp vào đường hồi nước ngưng của hệ thống.
Chọn van giảm áp, van an toàn hay van xả áp cho từng trường hợp
Câu hỏi đầu tiên là cần hạ áp để vận hành hay chống quá áp, rồi mới đến chọn van giảm áp, van an toàn hay van xả áp.
- Cần hạ áp nước thủy cục từ 6–8 bar xuống 3 bar cho căn hộ: van giảm áp. Nếu có bình nước nóng kín phía sau, thêm van xả áp (thường có sẵn trên bình).
- Cấp hơi 8 bar xuống 3 bar cho thiết bị gia nhiệt có áp thiết kế 4 bar: van giảm áp hơi và van an toàn hơi đặt trên đường ống hạ áp.
- Bồn khí nén, bình chịu áp: van an toàn gắn trực tiếp trên bình.
- Bơm cấp có thể bị đóng đầu ra: van xả áp trên nhánh hồi.
Quá trình chọn model và thông số ở bước tiếp theo được trình bày trong hướng dẫn lựa chọn van giảm áp, còn các tình huống cần giảm áp nằm trong bài vì sao cần van giảm áp cho hệ thống ống.
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp về van giảm áp, van an toàn
Có dùng van giảm áp, van an toàn thay cho nhau được không?
Không. Van giảm áp, van an toàn có chức năng khác hẳn nhau. Van an toàn đóng kín cho đến khi vượt áp đặt, không điều tiết lưu lượng cấp cho thiết bị. Nó chỉ bảo vệ khi xảy ra sự cố.
Cụm van giảm áp, van an toàn lắp theo thứ tự nào?
Van an toàn lắp sau van giảm áp, trên phía hạ áp, để bảo vệ thiết bị chịu áp thấp khi PRV kẹt mở. Áp đặt của van an toàn phải thấp hơn hoặc bằng áp thiết kế của thiết bị hạ áp.
Pop action là gì?
Là kiểu mở bật gần như hoàn toàn của van an toàn khi áp suất đạt áp đặt, nhờ lực mở tăng vọt khi đĩa van vừa nhích khỏi bệ. Van đóng lại khi áp tụt qua mức blowdown.
Van xả áp khác van an toàn ở điểm nào?
Van xả áp mở dần theo mức vượt áp và thường dùng cho chất lỏng. Van an toàn mở bật hoàn toàn và dùng chủ yếu cho khí, hơi.
Blowdown nên chọn bao nhiêu?
Tùy tiêu chuẩn và loại van. Giá trị tham khảo thường gặp là khoảng 7–10% áp đặt với van an toàn hơi, nên đối chiếu catalogue hãng.
