Van an toàn tiếng Anh safety valve là 1 sản phẩm van công nghiệp, có chức năng chính là bảo vệ đường ống khỏi sự tăng áp vượt giá trị định mức. Trong quá trình làm việc, nó luôn ở trạng thái đóng. Khi áp suất đầu vào vượt giá trị định mức, van mở ra cho phép một phần chất lỏng chảy qua và tuần hoàn về thùng chứa. Van an toàn hoạt động theo nguyên lý Bernoulli.
Van an toàn đóng vai trò như 1 thiết bị để bảo vệ hệ thống, nó không được sử dụng như 1 van điều chỉnh áp suất.
Một số sản phẩm van an toàn
Van an toàn có thể được xác định bằng các ký hiệu. Các ký hiệu thường được sử dụng trong các bản vẽ, trong các sơ đồ kỹ thuật, hoặc được thể hiện trên bao bì của sản phẩm.
Ký hiệu ảnh sau như sau:
Ký hiệu van an toàn
2 Sự khác nhau giữa van an toàn và giảm áp
Van an toàn và van giảm áp là hai loại van có tính năng hoàn toàn khác nhau, nhưng một số người vẫn nhầm lẫn giữa 2 loại van này, vì vậy để so sánh sự khác nhau giữa chúng, mọi người có thể theo dõi bảng dưới đây.
Van an toàn
Được sử dụng để giải phóng áp suất hệ thống, nó được sử dụng để giải phóng áp suất ngay lập tức chứ không kiểm soát áp suất trong hệ thống.
Là van xả áp, nó mở hoàn toàn và xả áp ngay lập tức, đến khi áp suất về mức an toàn nó sẽ đóng lại.
Thường được lắp đặt trên nhánh phụ.
Van giảm áp
Được sử dụng với mục đích chính là để điều chỉnh, kiểm soát áp suất của hệ thống, thông qua việc điều chỉnh góc độ mở van.
Van sẽ mở dần dần để điều chỉnh áp suất cài đặt.
Được lắp đặt ngay trên nhánh chính của hệ thống.
Hình ảnh van an toàn và van giảm áp
3 Chức năng của van an toàn
Chức năng chính là xả áp trong hệ thống, giúp ngăn chặn tình trạng quá áp xảy ra trong hệ thống. Nó giúp ngăn chặn sự nứt vỡ đường ống trong hệ thống, hỏng hóc các thiết bị và giúp bảo vệ an toàn tính mạng của con người do các ảnh hưởng của hệ thống nếu bị quá áp.
Chức năng của van an toàn
4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van an toàn
Có thể được phân thành 2 loại chính đó là loại van an toàn tác động trực tiếp và van an toàn tác động gián tiếp.
4.1 Van an toàn tác động trực tiếp
Cấu tạo
Trục van: Được kết nối với đĩa van, là 1 trục thẳng được chế tạo từ các vật liệu có độ bền cao, trục có chức năng chính là hỗ trợ hoạt động đóng mở của đĩa van.
Thân van: Có cấu tạo gồm cổng vào và cổng ra được kết nối với ống chính là ống cần giảm áp và ống xả để dòng lưu chất chảy về bình chứa. Thân van thường được chế tạo từ các vật liệu như inox, đồng, gang, thép…
Lò xo: Sử dụng lực đàn hồi của lò xo để điều chỉnh van đóng mở phục vụ quá trình xả áp, lò xo có thể thay đổi độ nén thông qua 1 vít điều chỉnh.
Nắp chụp van: Được kết nối với thân van bằng bu lông, giúp cho van được kín khít, cũng như có thể dễ dàng bảo dưỡng van, phần nắp chụp này thường được chế tạo cùng loại vật liệu với phần thân van.
Vít điều chỉnh: Vít điều chỉnh là bộ phận dùng để điều chỉnh áp suất cài đặt cho van an toàn, nó sẽ điều chỉnh trực tiếp độ nén của lò xo.
Cấu tạo van an toàn trực tiếp
Nguyên lý hoạt động
Khi áp suất đi qua đường ống vượt qua áp suất định mức mà van an toàn này được đặt trước có nghĩa là mức áp suất của dòng chảy này vượt qua lực nén của lò xo. Piston sẽ được đẩy lên, van an toàn được mở ra để xả lưu chất, áp suất dư thừa ra ngoài tự nhiên hoặc được kết nối với đường ống nối về bình chứa để xả về bình chứa. Điều này giúp áp suất giảm.
Khi mức áp suất trong đường ống trở về mức bình thường, piston được đẩy về vị trí ban đầu, van an toàn sẽ đóng lại hoàn toàn.
Nguyên lý hoạt động van an toàn trực tiếp
4.2 Van an toàn tác động gián tiếp
Cấu tạo
Khác với van an toàn tác động trực tiếp, cấu tạo của van gián tiếp sẽ có thêm một van phụ có kích thước nhỏ hơn.
Thân van: Thân van thường được cấu tạo từ các vật liệu là gang, đồng, inox, thép… Bộ phận thân van này cũng có cấu tạo gồm 2 cổng lắp đặt là cổng vào và cổng ra.
Vít điều chỉnh: Vít điều chỉnh có chức năng chính là điều chỉnh áp suất định mức cho van. Vít điều chỉnh sử dụng trên van chính.
Lò xo van phụ: Lò xo của van phụ được thiết kế có độ cứng lớn, là bộ phận chính của van an toàn này để diều chỉnh áp suất cài đặt của van an toàn.
Lò xo van chính: Lò xo của van chính có thiết kế có độ cứng nhỏ hơn so với lò xo của van phụ. Lò xo của van chính được kết nối cùng với piston.
Pít-tông: Là chi tiết đóng mở cửa xả của van, thông qua bộ phận này, lưu chất có thể được xả qua khi quá áp hoặc được chặn lại khi áp suất trở về áp suất bình thường.
Cấu tạo van an toàn gián tiếp
Nguyên lý hoạt động
Khi áp suất ở trong hệ thống ở dưới định mức cài đặt. Cả van phụ và van chính của van an toàn đều sẽ ở trong trạng thái đóng. Áp suất càng cao thì áp suất ở khoang trên của piston càng lớn, piston càng được đóng chặt hơn (trong điều kiện áp suất dưới mức áp suất định mức ).
Khi áp suất ở trên mức áp suất định mức, van phụ sẽ mở ra, giải phóng áp suất ở khoang trên piston. Lúc này, áp suất dưới piston lớn hơn áp suất trên piston nên piston được đẩy lên, giải phóng áp suất trong hệ thống thông qua cửa xả.
Khi áp suất trong hệ thống trở về mức áp suất dưới mức áp suất định mức, van phụ đóng lại và van chính cũng đóng lại, chu trình sẽ lặp lại như vậy.
Nguyên lý hoạt động van an toàn gián tiếp
5 Phân loại van an toàn
5.1 Dựa trên hoạt động
Van an toàn tác động trực tiếp
Là sản phẩm có thiết kế nhỏ gọn, gọn nhẹ, thiết kế đơn giản, hoạt động dựa trên áp suất chất lỏng.
Các sản phẩm van an toàn này chính bởi vì thiết kế nhỏ gọn, đơn giản hơn, giúp giảm thiểu vật liệu cấu tạo cho nên giá thành cũng sẽ thấp hơn cá sản phẩm van an toàn tác động gián tiếp.
Các sản phẩm van an toàn này có khả năng đóng mở rất nhanh chóng, khả năng đóng mở, xả áp tức thời.
Tuy nhiên, sản phẩm van an toàn tác động trực tiếp có thể bị ảnh hưởng, bị tác động bởi áp suất ngược.
Van an toàn tác động trực tiếp
Van an toàn tác động gián tiếp
Có thiết kế thêm 1 van phụ để điều chỉnh van, các van an toàn này có khả năng xả áp suất vừa phải hơn, dễ dàng điều chỉnh hơn có nhiều mức cài đặt áp suất và có thể cài đặt áp định mức ở mức cao hơn.
Các van an toàn tác động gián tiếp này hoạt động dựa trên nguyên lý thủy lực, nhờ vào sự hỗ trợ của chất lỏng để hỗ trợ hoạt động đóng mở của van.
Các van toàn này thường có cấu tạo phức tạp hơn, cấu tạo nhiều chi tiết và nhiều bộ phận hơn, điều này thường gây thêm khó khăn cho công việc bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa van nếu van gặp lỗi.
Các van an toàn dạng tác động gián tiếp này thích hợp hơn với các ứng dụng lưu chất sạch, luu chất đã qua xử lý, van phụ của van này thường khá nhạy cảm với chất bẩn và dễ gây tắc nghẹt.
Với thiết kế phức tạp hơn, các sản phẩm van an toàn tác động gián tiếp cũng có giá thành đắt hơn các sản phẩm van an toàn tác động trực tiếp.
Được cấu tạo từ các dòng vật liệu gang thông thường là dòng vật liệu gang dẻo. Cho khả năng chịu nhiệt khá tốt, hoạt động được với mức nhiệt độ lên đến 220 độ C và độ bền của loại vật liệu này khá tốt.
Là sản phẩm được chế tạo từ dòng vật liệu đồng thau, đồng đỏ… Một số đặc điểm như độ dẻo cao vì vậy sản phẩm có độ cứng thấp, chống gỉ tự nhiên, nhiệt độ và áp lực làm việc ổn định.
Loại này thường được sử dụng tại môi trường có tính ăn mòn cao.
Nó được cấu tạo từ vật liệu inox, vì vậy nó có khả năng chống ăn mòn, chống gỉ, bên cạnh đó dòng vật liệu này cũng có khả năng làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và độ bền rất tốt.
Van an toàn inox
Van an toàn thép
Là sản phẩm được chế tạo từ vật liệu thép cacbon, thép hợp kim. Nó được ứng dụng trong những điều kiện áp suất và nhiệt độ rất cao, tại những vị trí có điều kiện khắc nghiệt. Ưu điểm là có độ cứng cao, độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt.
Là sản phẩm có kiểu kết nối bích. Như đã biết, các kiểu kết nối bích thường chỉ được thiết kế với các kích thước lớn. Nó vừa cho khả năng tháo lắp nhanh chóng, vừa có độ kín khít tốt, được sử dụng trong các ứng dụng áp suất cao.
Được thiết kế với kiểu kết nối ren. Loại van này thường sản xuất với kích thước nhỏ hơn, với đặc điểm là nhỏ gọn, đơn giản. Cho khả năng lắp đặt nhanh chóng, tiện lợi.
Được thiết kế có bộ phận có tay giật, được liên kết trực tiếp với trục van. Sản phẩm này sẽ giúp xả áp trực tiếp bằng tay trong trường hợp khẩn cấp.
Van an toàn tay giật
Van an toàn không có tay giật
Với thiết kế nhỏ gọn, không có bộ phận tay giật. Thay vào đấy là bộ phận nắp chụp để bảo vệ bộ phận vít điều chỉnh bên trong. Điều chỉnh áp suất đặt thông qua bộ phận vít điều chỉnh này.
Van an toàn không có tay giật
6 Ứng dụng của van an toàn
Loại van này có tính ứng dụng rất đa dạng, được ứng dụng trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác nhau.
Trong lĩnh vực dầu khí, công nghiệp dầu khí, van được sử dụng với mục đích chính là để xả chất độc hại giúp ngăn chặn tình trạng cháy nổ xảy ra.
Nó còn được ứng dụng trong ngành công nghiệp năng lượng, trong công nghiệp năng lượng, nó thường được ứng dụng tại các đường ống dẫn hơi, dẫn khí hoặc chất lỏng…
Được ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác nữa như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược phẩm…
Ứng dụng tại một số hệ thống hơi nước, hệ thống sản xuất hơi nước…
Ứng dụng tại các thiết bị như nồi áp suất, nồi hơi, ngăn tình trạng quá áp xảy ra gây nổi nồi áp suất…
Ứng dụng của van an toàn
7 Một số lưu ý khi chọn van an toàn
Hiện nay, van an toàn có thiết kế rất đa dạng, vì vậy, việc lựa chọn sản phẩm phù hợp với những ứng dụng nhất định là không khó. Vậy, cần phải có những lưu ý như nào:
Cân nhắc đầu tiên là về chi phí: Cần phải cân nhắc tới kinh phí cấp để thiết kế hệ thống thích hợp.
Tiếp theo, cần phải cân nhắc được loại hệ thống ứng dụng là gì (hệ thống hơi nước, khí hay chất lỏng). Bởi những lưu chất này sẽ có những đặc điểm riêng biệt và van cũng sẽ có những thiết kế riêng biệt.
Ví dụ: Tại các ứng dụng khí nén, khí có thể xả trực tiếp ra môi trường thì có thể lựa chọn dạng van với nắp ca-po hở. Với các ứng dụng lưu chất lỏng xả về bình chứa, hay các lưu chất khí không được phép xả ra môi trường cần phải sử dụng van với nắp ca-po kín.
Cấu tạo của van là 1 yếu tố cần lưu ý trong quá trình lựa chọn. Các van có cấu tạo khác nhau thì đặc điểm và tính ứng dụng cũng khác nhau.
Hiệu suất làm việc là 1 yếu tố cần phải xem xét, các yêu cầu về hiệu suất của van sẽ thay đổi tùy theo từng ứng dụng đó là lý do cần phải lựa chọn van thích hợp.
Yêu cầu về tiêu chuẩn, các tiêu chuẩn của van an toàn thường được quan tâm, bởi nó liên quan đến cấu tạo và hiệu suất. Tiêu chuẩn này thường được phê duyệt bởi các cơ quan độc lập.
Bên cạnh đó còn có một số các yếu tố khác cần phải quan tâm như:
Nhiệt độ làm việc của van so với nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ lưu chất
Áp suất làm việc của van so với áp suất của hệ thống
Vật liệu cấu tạo của van lựa chọn dựa trên tính chất môi trường làm việc
Đặc biệt, một điều quan trọng đó là khả năng tương thích của van so với hệ thống.
Một số yếu tố lựa chọn van an toàn
8 Cách thiết lập áp suất cài đặt
Để thiết lập áp suất cài đặt 1 cách hiệu quả, cần phải hiểu được các thông số sau đây:
Áp suất làm việc bình thường: Là mức áp suất hoạt động của hệ thống trong điều kiện đầy tải.
Áp suất làm việc tối đa cho phép: Mức áp suất này là mức an toàn của hệ thống, tức là ở mức này hệ thống vẫn hoạt động an toàn, những nếu vượt qua mức này, hệ thống sẽ xảy ra tình trạng quá áp.
Áp suất tích lũy tối đa cho phép: là mức áp suất tối đa mà hệ thống được phép đạt được. Thường được thể hiện bằng phần trăm của áp suất làm việc tối đa cho phép.
Áp suất đặt: Là mức áp suất mà tại đó, sẽ được mở ra để xả áp suất dư.
Áp suất giảm tối đa: Đây là mức áp suất mà van sẽ hoạt động mở hoàn toàn, hoạt động hết công suất.
Việc xác định áp suất cài đặt và thiết lập áp suất cài đặt sẽ cần dựa vào các thông số trên để tính toán mức áp suất cài đặt chính xác nhất.
Sau khi đã xác định được áp suất cài đặt của van, ta tiến hành thiết lập áp suất cài đặt thông qua bộ phận điều chỉnh là vít điều chỉnh ở trên thân van.
Nên có đồng hồ đo áp suất để dễ dàng thiết lập chính xác mức áp suất mong muốn.
Thiết lập áp suất cài đặt van an toàn
9 Lắp đặt van an toàn
Cần phải xả sạch đường ống trước khi lắp đặt, để tránh đọng lại các tạp chất, các bụi bẩn là những tác nhân gây hư hỏng các chi tiết trong van.
Nên được lắp đặt ở phía trên đường ống: Lắp đặt với nhánh chính và phía trên đường ống, để hạn chế lưu chất đọng lại ở phía trước của van.
Cũng cần đảm bảo đường thoát ở sau van có khả năng thoát tốt, có thể sử dụng các đường ống với kích thước lớn hơn để đường xả tốt hơn.
Các van này cần phải được lắp đặt theo đúng tiêu chuẩn lắp đặt của nó, với các kiểu kết nối khác nhau thì tiêu chuẩn lắp đặt của những kiểu này sẽ khác nhau.
Lắp đặt đúng kỹ thuật để tránh tình trạng rò rỉ xảy ra.
Trong quá trình sử dụng thường xảy ra 1 số lỗi như sau:
Tình trạng rò rỉ, thường do 1 số các nguyên nhân như: quá trình lắp đặt sai kỹ thuật, do đệm trong van bị lỗi, khiến cho van không thể đóng kín. Tình trạng tạp chất, bụi bẩn bị lẫn trong lưu chất có thể gây tắc nghẽn, khiến van không đóng kín được.
Lỗi không đóng hoặc không mở được. Lý do là các van có đĩa van bị kẹt ở vị trí mở, không đóng lại được, điều này gây tổn thất lưu chất. Các van không mở được là đĩa bị kẹt ở vị trí đóng, khiến van không hoạt động được điều này khiến hệ thống không xả áp suất dư được và gây nguy hiểm cho hệ thống.
Để kéo dài tuổi thọ cho van, cách tốt nhất là bảo dưỡng, bảo trì van thường xuyên và đúng cách. Thời gian bảo trì được khuyến khích tối thiểu là 12 tháng / 1 lần.
Và việc sửa chữa, thay thế cũng nên được thực hiện ít nhất 3 năm / 1 lần.
