1. Van an toàn (Safety valve) là gì?
Van an toàn (Safety Valve) là một thiết bị thủy lực có nhiệm vụ kiểm soát, điều chỉnh áp suất trong hệ thống đường ống hay các bồn chứa về mức độ an toàn cho phép đã được cài đặt từ ban đầu. Van an toàn được ứng dụng trong rất nhiều thiết bị, hệ thống ống dẫn nhằm đảm bảo an toàn cho chính con người và môi trường xung quanh tránh khỏi các nguy hoại khi áp suất vượt quá ngưỡng an toàn.
Van an toàn khi đưa vào hoạt động sẽ được cài đặt sẵn áp suất làm việc định mức. Áp suất này được các kỹ thuật trong nhà máy tính toán kỹ càng. Áp lực mà Safety valve được cài đặt thường sẽ tương đương với áp lực mà đường ống làm việc chịu được.
Điều này nhằm bảo vệ cho các thiết bị trong hệ thống có thể an toàn hoạt động. Ở trạng thái bình thường, van xả áp sẽ đóng, khi áp suất đầu vào quá cao vượt quá mức quy định. Van an toàn sẽ mở và đưa dòng lưu chất đi ra khỏi đường ống và đi vào bể chứa.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
* Cấu tạo
Thân van: Được làm từ các chất liệu có tính chất chống ăn mòn, chống lại được các tác động lực từ bên ngoài như inox, gang, hoặc thép không rỉ hoặc chất liệu đồng. Ở van gián tiếp, phần núm điều chỉnh có thể nằm ở phần nắp thay vì trên thân như van trực tiếp.
Bộ phận xoay xả lưu chất ra ngoài: Là bộ phận thực hiện việc kết nối với với đường xả của van để xả áp suất khi các chỉ số vượt quá mức cho phép.
Bộ phận kết nối vào đường ống: Đảm nhiệm việc kết nối với các đường ống (có thể là ren hay lắp bích) một cách an toàn và chắc chắn hơn. Thường thì với hệ thống khí nén hoặc thủy lực sẽ dùng van an toàn từ chất liệu đồng nối ren, còn trong khi ở các hệ thống có đường kính lớn sẽ được dùng van chất liệu gang nối bích để đảm bảo vận an toàn và hiệu quả.
Đĩa: Khi áp suất hay áp lực vượt quá mức cho phép thì đĩa sẽ ngăn dòng chảy lưu chất bằng cách lò xo lên để mở xả lưu chất và bịt chặt đầu phun. Ở van an toàn gián tiếp sẽ thay bằng piston.
Lò xo: Có vai trò cố định đĩa van, tạo áp suất đẩy và giữ đĩa van ở trạng thái đóng đồng thời tạo lực đàn hồi để kích hoạt van hoạt động trong các trạng thái cần thiết. Với các loại van gián tiếp thường được thiết kế với 2 lò xo, trong đó có 1 lò xo chính và 1 lò xo điều chỉnh dùng trong các tình huống áp suất vượt quá áp suất thiết biên mức nhỏ.
Đệm lò xo: Có tác dụng cố định lò xo nếu van không thể hoạt động.
Nắp chụp bảo vệ: Là bộ phận lắp ghép liền với thân van để tạo lên một bộ phận kín lưu chất, hạn chế tối đa tình trạng rò rỉ. Với loại van gián tiếp sẽ có các núm điều chỉnh được gắn phía trên để điều chỉnh nếu áp suất vượt qua định mức ban đầu.
Trục đĩa van: Thường nằm trong lò xo nhằm giúp van di chuyển đúng hướng. Ở van gián tiếp, nếu trục được thay bằng piston thì thân van sẽ định hướng chuyển động của piston.
Nút bịt: Có tác dụng giúp làm kín van.
Vít điều chỉnh: Có tác dụng thay đổi áp suất đầu vào của van.
Tay giật: Có nhiệm vụ giật khi chưa tới ngưỡng an toàn, tuy nhiên không phải loại nào cũng có.
* Nguyên lý hoạt động
Van an toàn được chế tạo với 2 loại thông dụng hiện nay đó là van an toàn tác động trực tiếp và van an toàn tác động gián tiếp. Chúng ta cùng nhau tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của 2 loại van an toàn sau đây:
Nguyên lý hoạt động van an toàn hoạt động trực tiếp
Van an toàn tác động trực tiếp có nguyên lý hoạt động dựa trên sự cân bằng của các lực tác dụng ngược chiều nhau tác động lên đĩa van hoặc Pittong.
Khi áp suất đầu vào lớn hơn áp suất xả (Áp suất định mức được cài đặt), lúc này áp suất tác động trực tiếp lên đĩa van sẽ làm đĩa van mở ra và xả lưu chất ra bên ngoài đường ống đi vào bể chứa tới khi nào cân bằng thì ngừng lại.
Khi áp suất đầu vào nhỏ hơn áp suất cài đặt, đĩa van sẽ ở trạng thái đóng hoàn toàn do lực của lò xo lớn hơn áp lực của lưu chất đẩy đĩa van xuống đóng lại.
Nguyên lý hoạt động van an toàn hoạt động gián tiếp
Van an toàn tác động gián tiếp có nguyên lý hoạt động dựa trên sự cân bằng của các lực tác động ngược chiều nhau tác dụng lên đĩa van (Pitton) và các van phụ và các ống dẫn pilot.
Khi áp suất đầu vào của lưu chất hoặc khí, hơi…Nhỏ hơn áp suất xả của van phụ thì van phụ và van chính đều đóng, áp suất của khoang chính bằng giá trị với áp suất đầu vào van phụ.
Khi áp suất đầu vào tăng lên thì áp suất trong khoang cũng từ đó mà tăng lên theo, đến khi áp suất vượt quá giá trị định mức của van phụ thì van phụ sẽ mở ra dẫn lưu chất quay ngược trở về bồn chứa, áp suất trong khoang chính bằng với áp suất xả định mức.
3. Phân loại
Về cơ bản, van an toàn có thể được phân ra hai loại chính là van tác động trực tiếp và van tác động gián tiếp. Trong đó van an toàn trực tiếp sẽ hoạt động chức năng xả trực tiếp nhờ vào áp suất của đĩa van tác động lên lò xo thường ứng dụng trên các hệ thống có áp suất trung bình không quá cao. Trong khi đó với các loại van tác động gián tiếp sẽ ứng dụng trên các hệ thống có áp suất trung bình ở mức độ cao với cấu tạo chính gồm cả van chính và van phụ để hỗ trợ xả áp suất theo dây chuyền.
Phân loại theo chất liệu: Van an toàn inox (Stainless Steel Safety Valve), van an toàn đồng (Copper Safety Valve), van an toàn thép (Steel Safety Valve), van an toàn gang (Cast Iron Safety Valve).
Phân loại theo thiết kế: Van an toàn nối ren (Threaded Safety Valve), van an toàn lắp bích (Flange Safety Valve), van an toàn nắp chụp (Cap Safety Valve), van an toàn tay giật (Hand-tight Safety Valve), van an toàn hơi nóng (Steam Safety Valve), van an toàn nước (Water Safety Valve).
Phân loại theo mục đích sử dụng: van an toàn cho hơi nóng; van an toàn cho khí nén và nước, van an toàn cho xăng dầu Diesel,… Do các mục đích và môi trường sử dụng các loại van này khác nhau nên cần sử dụng các vật liệu có tính chất khác nhau, cần xác định rõ để đảm bảo vận hành an toàn và có hiệu quả tốt nhất.
Phân loại theo xuất xứ: Korea, China, Tai Wan, Japan, EU/G7, …
Việc phân biệt và hiểu rõ tính chất các loại van này là rất quan trọng để đảm bảo lựa chọn được các thiết bị phù hợp với nhu cầu và tính chất hệ thống sử dụng.
4. Ứng dụng
Với những tác dụng quan trọng của mình, van an toàn đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như:
- Hệ thống trống hơi, nồi hơi.
- Hệ thống đầu đốt siêu tốc.
- Các loại máy hâm nóng.
- Hệ thống chế biến thực phẩm.
- Hệ thống hóa chất, lọc hóa dầu.
5. Ưu điểm và nhược điểm
* Ưu điểm
- Van an toàn trực tiếp có cấu tạo đơn giản, tốc độ phản ứng nhanh.
- Phù hợp với van có kích thước nhỏ.
- Có thể sử dụng được trong hầu hết các hệ thống.
- Giá thành thấp hơn so với các loại van an toàn khác.
- Đa dạng với nhiều loại kết nối: kết nối ren, kết nối mặt bích,…
* Nhược điểm:
- Kích thước van bị giới hạn bởi kích thước lò xo, nên loại van này thường không được sử dụng cho những size lớn.
- Lò xo có thể bị ăn mòn trong trường hợp môi chất có tính ăn mòn.
- Áp suất chảy ngược có thể ảnh hưởng tới chức năng của van.
6. Những luu ý khi sử dụng và lắp đặt van an toàn
Những lưu ý khi sử dụng Van an toàn
- Trong một hệ thống đường ống, bồn chứa áp suất, hơi khí, cần trang bị ít nhất một van an toàn để đảm bảo tránh hư hỏng ảnh hưởng thiết bị trên cùng hệ thống.
- Chú ý không được lắp Safety valve theo kiểu đòn bẩy với những lò hơi di động.
- Đảm bảo áp suất cân chỉnh Safety valve không thay đổi trong thời gian vận hành.
- Có thể kiểm tra hoạt động của van ngay cả khi hệ thống đang vận hành
- Mọi chi tiết, kết nối và cài đặt phải đảm bảo an toàn cho người quan sát khi van đang hoạt động.
- Lên kế hoạch phù hợp để bảo trì safety valve thường xuyên từ 3 – 6 tháng
- Nếu sảy ra sự cố hư hỏng cần tìm đúng hãng của van để thay thế bộ phận hư hỏng, tránh nhầm hãng sản xuất.
- Trong quá trình tháo lắp, bảo trì cần lưu ý tắt hết dòng chảy, tạm ngừng hệ thống, hạn chế tối ưu chất sự nguy hiểm ảnh hưởng tới người sử dụng.
Những lưu ý khi lắp đặt Van an toàn
- Cần xác định kích cỡ chính xác size và công suất của hệ thống đang sử dụng là bao nhiêu?
- Safety valve cần lắp đặt đúng chiều và vị trí thẳng đứng vuông góc với đường ống.
- Tránh lắp đặt van an toàn ở những vị trí dễ có sự va đập hay tác động từ bên ngoài, và nơi có sự rung lắc mạnh.
- Đối với loại Safety valve nối ren nên quấn băng tan quanh khớp nối ren để tăng độ kín cho van.
- Đối với loại Safety valve lắp mặt bích cần có miếng đệm cao su chèn vào giữa 2 mặt bích để tăng độ kín của van tốt nhất.
- Nên lắp safety valve ở những nơi có đủ không gian cho người sử dụng dễ dàng thao tác vận hành, sửa chữa và bảo trì.
- Việc sử dụng van cần cài đặt áp lực trước khi lắp đặt vào hệ thống.
- Sau khi lắp đặt cần cho van chạy thử, kiểm tra lần lượt lại các khớp nối, và ta có thể tăng áp suất hoặc giảm áp suất trong hệ thống để kiểm tra quá trình hoạt động của van đã chính xác hay chưa?
