Hôm nay, chúng ta lại cùng nhau tìm hiểu về bẫy hơi – một thiết bị công nghiệp cũng khá thông dụng hiện nay nhất trong sản xuất. Tất cả các thông tin về phân loại steam trap hay nguyên lý vận hành, lưu ý khi sử dụng, lắp đặt… đều được chia sẻ trong bài viết này. Chần chờ gì mà không cùng ThuyKhiDien khám phá ngay thôi.
Bẫy hơi là gì?
Giới thiệu
Steam trap là tên tiếng anh của bẫy hơi, 1 thiết bị có chức năng tách nước ngưng tụ một cách tự động trong các đường ống dẫn hơi nước. Nó sẽ đáp ứng nhu cầu cấp hơi sạch, không lẫn nước hay tạp khí cho các thiết bị vận hành bằng khí nén. Từ đó mà hệ thống an toàn, ổn định hơn và đạt năng suất như mong muốn.
Bẫy hơi hoạt động 1 cách tự động, có 1 chu kỳ rõ ràng và tuần hoàn để lượng hơi không bị thất thoát ra ngoài.
Lịch sử hình thành
Các steam trap được sử dụng vào thế kỷ 18 khi cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra. Lúc này, hơi nước là nguồn động lực để chạy tàu hỏa, tàu thủy, phương tiện giao thông…
Sau đó thì hơi nước lại được sử dụng để sưởi ấm. Hơi nóng sẽ ngưng tụ và chuyển dạng ngưng tụ khi gặp nhiệt. Hơi nước sẽ loại bỏ bằng mở van định kỳ hoặc hơi hé mở van. Tuy nhiên, điều này sẽ gây rò rỉ không ít.
Bẫy kiểu thùng ngược ra đời vào năm 1800 và phát triển dần. đến những năm 1860 thì nó được cải tiến, sản xuất vật liệu kim loại. Cuối năm 1930 thì cải tiến thêm xung lực.
Cấu tạo cốc ngưng hơi
Về cơ bản cốc ngưng hơi sẽ bao gồm các bộ phận như: Lỗ thông hơi, van mức, van xả khí, cửa hơi vào, cửa hơi ra, cửa xả nước ngưng, cốc phao.
Thân bẫy hơi: Thường sẽ được đúc bằng gang, inox, đồng, thép nên sẽ có độ bền tốt, khả năng chống oxi hóa, chịu lực tốt. Một số hãng thì có phủ thêm 1 lớp sơn Epoxy để chống oxi hóa, bám bụi, đẹp mắt hơn.
Bộ phận đóng mở sẽ trực tiếp, tiếp xúc với các lưu chất. Tùy vào đó là loại bóng phao hay là cốc ngưng, đồng tiền mà nó có hình dáng, thiết kế khác nhau.
Lỗ thông hơi thường sẽ thiết kế theo chiều của đầu ra, giúp khí có thể thoát ra 1 cách dễ dàng, khi không làm việc sẽ được bịt kín bằng nút bịt.
Lỗ xả nước: Nó được kết nối với các đường ống của hệ thống. Vị trí nằm ở dưới đáy của van. Ở hai đầu bên sẽ có thiết kế 2 kiểu nối bích, thích hợp ngay cả những đường ống lớn, kiểu nối ren thì dùng cho các ống nhỏ hơn. Ở loại bẫy dạng đồng tiền thì bộ lọc có thêm nắp để đóng mở và lọc rác thải, cặn bẩn, hỗ trợ quá trình hoạt động thông suốt hơn.
Nguyên lý hoạt động của bẫy nước ngưng
Bẫy nước ngưng hơi là một trong những thiết bị được sản xuất và hoạt động dựa trên sự khác nhau về khối lượng riêng giữa nước ngưng và hơi. Nó có thể cho 1 lượng nước ngưng tụ lớn đi qua liên tục nên thích hợp cho rất nhiều hệ thống.
Lượng nước ngưng tụ của bẫy hơi của hệ thống này sẽ khác hệ thống kia do các điều kiện làm việc khác nhau. Bẫy hơi phải thoát những hạt nước ngưng tại nhiệt độ hơi hay có thể thoát nước ở dưới nhiệt độ hơi và song song với đó là cung cấp nhiệt hiện cho quá trình làm việc.
Khi hơi đi vào hệ thống thì đẩy không khí ra ngoài hay đi đến những điểm xa nhất so với cửa ra vào. Những điểm này gọi là điểm biệt lập, các cốc ngưng hơi với lưu lượng của lỗ thông hơi gắn tại điểm thoát, không khí sẽ tự động đưa đến 1 số điểm biệt lập.
Một bẫy nước ngưng có thể làm việc với áp suất chân không cho đến hàng chục, hàng trăm bar. Đáp ứng nhu cầu làm việc đa dạng của người dùng thì có rất nhiều các bẫy nước ra đời. Việc lựa chọn loại nào phù hợp và loại nào không phù hợp
Khi hơi đi vào hệ thống thì nó sẽ đẩy không khí ra ngoài hay đến điểm xa nhất so với cửa hơi vào, gọi là điểm biệt lập. Vì vậy bẫy hơi với lưu lượng của lỗ thông hơi đảm bảo, sẽ được gắn ở những điểm thoát và không khí thông tự động đưa đến tất cả các điểm biệt lập.
Vai trò của cốc ngưng hơi
Cốc ngưng hơi có vai trò như thế nào:
+ Lấy sạch những nước ngưng tụ, các khí tạp khác để hệ thống đạt được chất lượng khí, hơi tốt nhất. Một số ứng dụng thì khí càng khô, hệ thống càng hiệu quả, kinh tế.
+ Nhiệt độ, áp suất không chính xác thì sẽ ảnh hưởng hệ thống, nhờ có bẫy hơi mà nhiệt cũng như áp chính xác, đảm bảo hiệu suất tốt.
+ Lượng hơi cung cấp đầy đủ với nhu cầu, đảm bảo hiệu suất cho những máy móc, thiết bị dùng hơi. Nhờ có cốc ngưng hơi mà hạn chế được không khí hay tạp khí, tránh được tác động đến sự truyền nhiệt.
+ Hơi làm việc phải khô, nến có nước thì hậu quả là giảm entanpi của hơi khiến đẩy nhanh sự tạo cáu cặn trên bề mặt truyền nhiệt và ống.
+ Hơi được cung cấp đạt được tốc độ chính xác không làm giảm tốc độ, ảnh hưởng đến tốc độ sản xuất. Không khí luôn có mặt trong thiết bị và đường ống khi khởi động. Nếu hệ thống không có được hơi tinh khiết ở lần cuối cùng vận hành thì chắc chắn sẽ có sự ngưng tụ.
Phân loại bẫy hơi
Ngày nay, người ta phân chia thành bẫy hơi cơ học, nhiệt tĩnh, nhiệt động để tiện cho việc lựa chọn và sử dụng.
Bẫy hơi cơ học
Bẫy hơi bi phao
Ngoài ra, nó còn có tên gọi là bẫy hơi bóng phao. Loại này có bi phao nổi lên hay hạ xuống theo lượng nước được ngưng tụ đi vào. Nó cũng cho phép các van tự động có thể điều chỉnh mức ngưng tụ trong bẫy.
Nước sau khi ngưng tự sẽ chảy vào trong, van phải mở cửa sao cho vừa đủ để xả nước và khi dòng nước ngưng chảy phải đóng lại. Nhờ vậy, thiết bị này có thể phản ứng nhanh, hiệu quả với các biến động do tải trọng ngưng tụ hình thành.
Ưu điểm của bẫy hơi dạng phao này đó là: Khả năng giúp thiết bị thoát nước liên tục nó ổn hơn so với các bẫy dạng cố phao khi thiết bị này thoát nước gián đoạn. Bên cạnh đó, loại bẫy hơi này còn có tuổi thọ cao, bền bỉ, không bị thất thoát hơi nhiều nên khá tiết kiệm cho người dùng.
Loại bẫy dạng bi phao này thường dùng cho các ấm lò phản ứng, các bộ trao đổi nhiệt trục lăn, các ấm lò phản ứng, các dây chuyền chính hơi nước, các máy sấy xi lanh…
Bẫy hơi thùng ngược
Loại này có rất nhiều tên như: Cốc phao, dạng xô, gầu đảo. Nó có tên tiếng anh là bucket steam trap và làm việc dựa trên nguyên lý sự chênh lệch tỷ trọng của hơi và nước ngưng tụ.
Thiết kế của loại thùng ngược này đặc biệt ở chỗ nó có 1 đòn bẩy để giúp mở và đóng van bẫy theo những chuyển động của gầu.
Không khí hay hơi nước được chảy vào mặt dưới của thùng ngược. Nước được ngưng tụ sẽ bám quanh ở bên ngoài. Chính hơi nước này là cốc nổi lên. Cốc làm cho thiết bị đóng lại. Trên cùng của cốc sẽ có 1 lỗi thông hơi trên cùng nên 1 lượng hơi sẽ thoát ra ở trên đỉnh bẫy xong và xả ra ngoài. Lúc hơi thoát ra thì nước ngưng tụ lại và lượng tăng dần để lấp đầy ở bên trong thùng. Nó sẽ chìm xuống, cần gạt mở ra và xả nước ngưng tụ.
Loại này có ưu điểm nổi bật đó là chế tạo chịu được áp lực cao, làm việc ổn định, lắp đặt nhanh chóng.
Bẫy hơi nhiệt tĩnh
Bẫy hơi lưỡng kim
Đây là bẫy hơi dùng để loại bỏ nước ngưng tụ trên các hệ thống ống hơi bão hòa. So với các loại khác thì nó còn xả được lượng nước ngưng rất lớn ngay khi mới khởi động hệ thống.
Bẫy hơi ống xếp
Loại này chuyên dùng cho những hệ thống mà áp lực và nhiệt độ thấp, cụ thể là nhiệt dưới 220 độC và áp là 300 psi. Bộ phận ống xếp của nó có nhiều nếp gấp và dùng để chứa các chất lỏng như nước, cồn, hỗn hợp dung dịch.
Hơi đi vào bẫy thì làm nhiệt tăng lên, chất lỏng ở bên trong ống sẽ giãn nở làm áp suất ở trong và ở ngoài cân bằng. Thiết bị có thể dùng ở nhiều
Bẫy hơi nhiệt tĩnh – bi phao
F&T trap là tên gọi khác của bẫy hơi loại nhiệt tĩnh. Cấu tạo gồm 3 phần chính: cơ cấu đòn bẩy, bi phao nối. Bộ phận nhiệt tĩnh của thiết bị này có thể là: Lưỡng kim, màng, ống xếp. Lúc bị phao nổi lên vì lượng nước ngưng tích tụ, van mở.
Thiết bị dạng nhiệt tĩnh – bi phao là loại thường đóng và không thể dùng cho hệ thống sử dụng hơi quá nhiệt.
Bẫy hơi giãn nở nhiệt
Tên tiếng anh của nó là thermal expansion steam trap. Nó có thể làm việc không bị tác động bởi thay đổi áp suất và luôn trong 1 khoảng nhiệt nhất định. Khi nước ngưng chảy vào thiết bị thì van xả sẽ mở. Khi nhiệt tăng, bộ phận nhiệt bị giãn nở thì van sẽ đóng cửa để ngăn thất thoát hơi nước.
Loại này sẽ được chọn theo khoảng nhiệt nhất định, tương ứng với áp suất và nhiệt bão hòa.
Bẫy hơi nhiệt động
Bẫy hơi tiết lưu
Tên tiếng anh của nó là orifice trap và hoạt động dựa trên nguyên lý Bernoulli. Đặc điểm của nó chính là đường kính đầu ra bé, vận tốc của hơi bé hơn nước ngưng khi đi qua tiết lưu vì thế thất thoát hơi cũng ít hơn.
Bẫy hơi xung lực
Đây chính là bẫy hơi nhiệt động ra đời đầu tiên. Nó sử dụng đĩa van có bề mặt lớn để tiếp xúc với các nước ngưng nguội. Khi nước nóng lên thì nó sẽ đạt nhiệt hóa hơi, 1 lượng nước đi lên đĩa và bốc hơi. Hơi chớp này sẽ nén xuống và đóng van. Chính lực nén chặt này sẽ ngăn không cho hơi tiếp tục đi vào.
Bẫy hơi đồng tiền
Loại này có tên gọi là bẫy hơi nước nhiệt động. Cấu tạo của nó gồm nhiều miếng nhiệt tĩnh đem ghép lại với nhau.
Khi làm việc, bẫy lạnh và vòng thông khí lưỡng kim sẽ co lại. Điều này sẽ giữ đĩa van được nâng lên. Những khí ban đầu hay lượng nước ngưng lạnh sẽ được xả thải ra khỏi bẫy. Vòng thông khí lưỡng kim này sẽ giữ đĩa van mở để ngăn dòng khí.
Hơi nước khi đi vào bẫy, vòng thông khí bị nóng và mở ra. Nó trượt xuống chân van, giải phóng đĩa. Hơi nước chảy nhanh, đĩa được giải phóng. Đồng thời kết hợp phản lực tạo ra 1 vùng áp thấp. Tia nước chảy vào buồng áp suất, hơi nước mất vận tốc rồi bị nén lại tạo nên vùng áp cao. Chính áp này đẩy làm đĩa van đóng xuống chân của van.
Khi nước ngưng bị rơi vào bẫy, nhiệt độ trong buồng áp giảm, nước ngưng tụ nhanh hơn, áp cũng giảm. Nếu áp thấp hơn áp vào thì đĩa van mở để xả nước được ngưng tụ ra. Từ đó, van sẽ làm việc tự động đóng mở cửa liên tục.
Cách chọn kích thước bẫy nước ngưng
Để lựa chọn được 1 steam trap phù hợp thì cần phải xác định 4 yếu tố như sau:
+ Lưu lượng khi khởi động hệ thống chính là nước ngưng nguội còn đọng trong hệ thống.
+ Lưu lượng nước ngưng bẫy xả.
+ Áp suất hơi trước bẫy.
+ Áp suất hơi sau bẫy.
Sau đó là cân nhắc vị trí lắp: trước van cổng, phía sau của thiết bị trao đổi nhiệt hay phía dưới bình góp hơi.
Ứng dụng của bẫy nước ngưng
Thiết bị có khả năng ứng dụng khá phong phú nhưng để dễ hiểu nhất thì TKĐ sẽ liệt kê trong 3 lĩnh vực dưới đây.
Trong lĩnh vực công nghiệp
Bẫy nước ngưng được dùng nhiều nhất trong công nghiệp nhất là với các hệ thống đường ống chuyên dụng để truyền hơi nóng phục vụ cho máy giặt khô, hệ thống sấy công nghiệp, hệ thống lò sưởi, lò hấp, lò nung hay lò ấp. Nó đáp ứng nhu cầu vận hành của các máy móc.
Không những vậy, thiết bị còn giúp tách và bỏ lượng nước dư thừa, nước ngưng tụ để hơi nóng và dòng khí đạt được độ khô, độ tinh khiết tốt nhất để đi vào hệ thống hay đi vào các tấm tỏa nhiệt, bộ trao đổi nhiệt…
Trong lĩnh vực đời sống, y tế
Trong đời sống, các bẫy hơi nước này thường được dùng cho phòng mát xa, buồng xông hơi, máy sưởi ấm hay các quạt thông hơi tại khu du lịch, bệnh viện, thẩm mỹ viện hay 1 số nơi cần hệ thống hơi để vận hành. Bẫy hơi nước còn giúp con người có thể tiết kiệm được một số chi phí về nhiên liệu.
Một số bể bơi, bồn nước nước nóng phục vụ cho mát xa, nghỉ dưỡng thì bẫy hơi này sẽ giúp các lò sưởi, lò hơi không bị hỏng hóc.
Trong lĩnh vực khai khoáng, xăng dầu
Trong các dây chuyền sản xuất xăng dầu hay các bể chứa những chất này cần có bẫy hơi nước. Nó sẽ giúp loại bỏ lượng nước dư thừa để những máy móc hay thiết bị có thể làm việc đạt hiệu quả tốt nhất. Từ đó sản phẩm sẽ đạt tiêu chuẩn cao.
Không chỉ vậy, trong các hệ thống khai khoáng hay hóa dầu công nghiệp thì bẫy hơi sẽ lắp tại các trạm van giảm áp hay một số bộ phận gia nhiệt cần cho quá trình vận chuyển, lưu trữ sản phẩm hay các hệ thống đường ống.
Lưu ý khi lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng Steam Trap
Lắp đặt
Đối với việc lắp Steam Trap thì người dùng cần phải thực hiện công đoạn tháo những nắp bịt bảo vệ và làm sạch đường ống.
Sau đó, lắp sao cho hướng của dòng chảy theo đúng chiều mũi tên.
Thiết bị này thường được lắp ở vị trí thấp trong đường ống để nước sau khi ngưng tụ sẽ chảy vào nó 1 cách tự nhiên.
Những đường ống có độ dài càng ngắn thì sẽ càng ít khúc cua. Người dùng nên lắp 1 van rẽ nhánh để có thể xả lượng nước ngưng các van vào, van ra để cách ly bẫy khi cần để bảo trì hoặc hỏng hóc thiết bị.
Những van 1 chiều mà lắp ở cửa xả của bẫy hơi, việc làm này sẽ ngăn chặn hiệu quả nước sau ngưng tụ chảy ngược vào các Steam Trap.
Cuối cùng 1 việc cần lưu ý đó chính là cân nhắc chọn đường ống xả đủ lớn để có thể tránh được áp suất ngược và luôn làm cho nó không vượt quá 80% so với áp suất đầu vào.
Sử dụng
Một số lỗi mà người dùng gặp phải khi dùng đó là:
+ Lỗi khi đóng: Nó sẽ xả ra lượng hơi lớn nên tiêu tốn thêm chi phí vận hành và năng lượng.
+ Lỗi khi mở: Nước ngưng không thể xả ra ngoài, không làm việc vì lúc này không lên nhiệt. Hậu quả là sản phẩm sau khi hoàn thành bị lỗi do không đủ nhiệt.
+ Vị trí lắp: Nếu lắp trên van chặn thì nó sẽ lắp đứng, trước van chặn thì nó sẽ lắp ngang sao cho đủ khoảng cách theo tính toán.
Bảo dưỡng
Bên cạnh sử dụng cần phải chú ý đến công tác bảo dưỡng với:
+ Thực hiện kiểm tra, khảo sát theo lịch trình.
+ Xác định thiết kế hệ thống, thực hiện kiểm toán cách điện.
+ Sử dụng thiết bị phát hiện siêu âm, tắt các thiết bị hoạt động như máy sưởi theo mùa.
+ Kiểm tra các van trong hệ thống điều khiển.
+ Kiểm tra hệ thống và các thiết bị không sử dụng đến.
+ Dùng 1 máy tính để kiểm soát và giám sát quy trình làm việc.
Một số loại cốc ngưng hơi phổ biến
Hiện nay, thị trường cốc ngưng hơi rất đa dạng với hàng trăm model khác nhau để khách hàng có thể lựa chọn. Thủy Khí Điện xin liệt kê một số loại được khách hàng ưa chuộng như:
Bẫy phao khí nén Adca Fa20, FTL17 hay các loại bẫy hơi phao tự do NST33FX, nhiệt động DT42S, DT46, lưỡng kim BM20, TH13A, gầu đảo IB12, IB30S, vi sinh TSS6A …
Ngoài ra, người dùng có thể sử dụng 1 số cốc ngưng hơi made in Korea như: Yooyoun, Samyang, Jokwang(JK) hay của Đài Loan Tunglung, Nicoson, JBV, Die-erste và các thiết bị đến từ Nhật Bản: Venn, TLV, Yositake…
Khách hàng nên sử dụng các steam trap chính hãng để có thể mang lại chất lượng tốt nhất.
