Van an toàn là gì? Cấu tạo, phân loại và cách hoạt độngNếu bạn cần một thiết bị có thể bảo vệ hệ thống, đường ống khỏi quá áp suất thì van an toàn sẽ là một trong những lựa chọn hợp lý nhất ở thời điểm hiện tại. Và đó cũng chính là một trong những thiết bị mà gần đây chúng tôi nhận được những thắc mắc, câu hỏi có liên quan. Để trả lời, đó là thiết bị gì? Chức năng và hoạt động của nó ra sao? Mời các bạn đón đọc bài chia sẻ của chúng tôi hôm nay để có thêm những kiến thức bổ ích.
Van an toàn là gì?
Trong bất kỳ các hệ thống nước, thủy lực hay hệ thống khí nén, lò hơi, chúng ta đều bắt gặp các van an toàn.
Trong suốt quá trình hệ thống làm việc ổn định, van sẽ đóng. Tuy nhiên, nếu nguồn áp suất đầu vào của van tăng đột ngột thì van sẽ chuyển từ đóng sang mở để 1 phần dòng chất qua van có thể chảy về bể chứa hay đi qua đường ống xả để hạ áp.
Van an toàn tiếng anh gọi là safety valve. Nó được con người phát mình để bảo vệ các thiết bị, nhất là hệ thống đường ống. Trong công nghiệp, tại các bể chứa khí, thùng dự trữ hóa chất, bình tích áp, nồi hơi, lò sấy… van an toàn là 1 thiết bị chống lại hiện tượng nổ do quá áp suất gây ra.
Áp suất định mức hay còn gọi là áp cài đặt, áp an toàn chính là áp suất quá tải của hệ thống. Khi áp đầu vào vượt ngưỡng này thì nó đang báo động để con người chú ý. Lúc này van an toàn sẽ tự động kích hoạt để xả lưu chất trong đường ống. Điều này rất quan trọng để có thể đảm bảo áp giảm về dưới mức cài đặt.
Cấu tạo, chức năng của van an toàn
Van an toàn có nhiều bộ phận mà chúng ta có thể liệt kê như như:
+ Thân van
Thân van là 1 trục chính, vững chắc của van. Nó có dạng hình chữ L với góc vuông 90 độ. Thân van nơi chứa các linh kiện cấu tạo nên van và chịu áp lực nhiều nhất.
Thân van thường được làm từ thép carbon hoàn toàn để tăng độ cứng cáp khi có va đập xảy ra. Trong 1 số môi trường đặc biệt thì người ta sẽ chọn van an toàn lò hơi có thân van được làm từ thép hợp kim. Thông dụng nhất vẫn là các van có thân làm từ đồng, gang, inox.
+ Nắp capo
Nếu quan sát các van an toàn bạn sẽ thấy 1 mũ chụp ở phía trên của van, đó chính là nắp capo. Lò xo điều chỉnh chính sẽ được chứa trong nắp capo gọn gàng. Đối với van có kích thước nhỏ thì kết nối của nắp capo và van là bắt ren nhưng đối với van có kích thước lớn hơn thì là cách vặn bu lông.
+ Lò xo
Chính là bộ phận sẽ tham gia vào quá trình nâng hạ đĩa van. Thông qua 1 vít vặn, người dùng có thể điều chỉnh lực đàn hồi bằng áp cài đặt để làm việc. Nếu áp suất lớn, lực của áp suất sẽ nén lò xo lại và nâng đĩa van để cho dòng chất đi qua.
Độ bền và đàn hồi của lò xo chịu ảnh hưởng chính bởi nhiệt của dòng chất. Thường người ta sẽ sử dụng thép hợp kim hoặc thép carbon để chế tạo lò xo. Nếu nhiệt độ -240 độ C đến 232 độ C thì người ta sẽ chọn lò xo được làm từ thép hợp kim, nhiệt -240 độ C thì sử dụng lò xo bằng thép không rỉ.
+ Đĩa van
Thành phần này sẽ tham gia vào việc đóng ngắt dòng chất qua van. Nhờ lực đàn hồi của lò xo mà đĩa van có thể nâng lên hoặc nén chặt xuống. Do đặc điểm phải chịu áp suất lớn và sự ma sát dòng chất lâu dài mà hợp kim cứng được chọn làm chất liệu sản xuất bộ phận này.
Van an toàn thực hiện chức năng: Bảo vệ sự an toàn cho hệ thống đường ống, thiết bị thủy lực, khí nén, nước và các nồi hơi, lò hơi, thùng chứa, lò sấy tránh sự tác động xấu của việc tăng áp suất quá cao vượt giá trị định mức ban đầu. Quá áp có thể phá vỡ hệ thống, hư hại thiết bị, nguy hiểm đến tính mạng của con người. Ngoài ra, khi lắp van này, bạn có thể an tâm khi hạn chế được sự rò rỉ dòng chất.
Xem thêm: Cách phân biệt van giảm áp và van an toàn
Các loại van an toàn
Việc phân chia hàng trăm loại van an toàn hiện có trên thị trường thành các nhóm van dựa trên kiểu tác động, dòng lưu chất, nguồn gốc, vật liệu chế tạo… sẽ giúp người mua có thể dễ dàng xác định được loại van mà mình cần tìm.
Theo kiểu tác động
Tác động trực tiếp
Ưu điểm lớn nhất của van an toàn tác động trực tiếp đó là khả năng phản ứng rất nhanh, kết cấu van đơn giản với các chi tiết, bộ phận được gia công tỉ mỉ. Tuy nhiên, khi yêu cầu lưu lượng dòng chất qua van lớn thì nó lại không đáp ứng bởi vì bị giới hạn bởi kích thước lò xo.
Tác động gián tiếp
Van an toàn kiểu tác động gián tiếp thì được thiết kế nhỏ gọn với độ kín khít khi đóng van cao. Tuy nhiên, nó lại có độ phản ứng chậm hơn so với loại van trực tiếp nên người dùng cần phải chú ý.
Theo lưu chất sử dụng
Hiện nay, van an toàn được thiết kế dựa trên đặc điểm làm việc của các dòng lưu chất thường được sử dụng trong công nghiệp như: khí nén, thủy lực, hơi, nước.
Van an toàn khí nén
Người ta chế tạo van an toàn khí nén để dùng riêng cho các hệ thống hơi, hệ thống khí phục vụ cho công nghiệp. Trong hầu hết các hệ thống khí nén phục vụ sản xuất, chúng ta đều có thể bắt gặp các van này để đảm bảo an toàn. Bởi nếu không được lắp đặt, sự quá tải về áp suất sẽ khiến nứt vỡ các đường ống và hư hỏng các thiết bị.
Chức năng của van an toàn khí nén cũng tương tự như với các loại van an toàn khác đó là ổn định áp suất của hệ thống làm việc, giữ áp để không vượt quá áp cài đặt.
Người ta dựa trên cấu tạo của van để phân chia thành 2 loại đó là: Van an toàn có tay và không tay. Chúng ta có thể cân nhắc lựa chọn các van của hãng:
+ Zetkama với model 781 hoạt động với dải nhiệt từ -10 độ C đến 200 độ C, kích thước phù hợp với đường ống nhỏ từ DN10-DN25, áp suất max là PN16. Đối với model 650 thì kích thước lớn hơn từ DN20-DN50.
+ VYC: Model van 685 thì phù hợp với những hệ thống có áp suất max PN36 và dải nhiệt độ từ -60 độ C đến 250 độ C. Ngoài ra, khách hàng có thể chọn các loại van khác của hãng như: 496ES, 496CP để dùng cho công việc có áp lớn PN40.
Van an toàn thủy lực
Van an toàn thủy lực là thiết bị chuyên dùng cho hệ thống làm việc bằng dầu, hóa chất, nhớt… Nhiệm vụ của nó sẽ xả dòng dầu hoặc dòng chất lỏng có áp suất cao về thùng để hạ áp suất trong hệ thống về mức an toàn.
Chính vì các hệ thống thủy lực phải làm việc với tải trọng nặng, áp suất cao và tần suất liên tục mà người dùng cần phải lắp đặt van an toàn.
HDX, Yuken, Saintfon, Rexroth, Parker, Nachi… là những hãng sản xuất thủy lực lớn, chuyên cung cấp các loại van thủy lực chất lượng và bền bỉ.
Van an toàn nước
Để dùng trong hệ thống cấp thoát nước, hệ thống xử lý nước thải thì người ta sẽ sử dụng van an toàn nước.
Thường thì người ta sẽ chọn van an toàn nước dạng thường đóng và tự động làm việc và được lắp đặt trực tiếp trên các đường ống dẫn nước. Lúc áp suất trong hệ thống tăng cao, vượt mức đã cài đặt thì van sẽ mở cửa cho dòng nước chảy ra ngoài hoặc về thùng chứa nhằm làm giảm áp suất trong hệ thống sao cho về lại mức an toàn.
Ngoài dùng cho hệ thống cấp thoát nước trong các khu chung cư, bệnh viện, trung tâm thương mại mà còn dùng cho các công trình phòng cháy, chữa cháy.
Một số loại thường được sử dụng tại Việt Nam như:
+ Van an toàn chuyên dùng cho hệ thống chữa cháy của Cla-Val 55L-60: Nó được làm từ chất liệu đồng, nhiệt độ làm việc tối đa khoảng 80 độ C, kiểu lắp đặt ren.
+ Van an toàn VYC 095AP, 095ES, 496AP, 496EP: Các model van này có dải làm việc khá rộng từ -60 độ C đến 300 độ C tùy loại, vật liệu là inox, đồng, sắt, áp suất tối đa là PN40.
Van an toàn nồi hơi, lò hơi
Để đảm bảo vệ hành hệ thống thủy lực, nồi hơi, lò hơi trong nhà máy luyện kim, luyện thủy tinh, cơ khí chế tạo, sản xuất vật liệu xây dựng thì người ta sẽ sử dụng các van an toàn chuyên dụng nồi hơi, lò hơi.
Nếu không lắp van an toàn nồi hơi thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? Chúng ta có thể hình dung đơn giản là: Trong quá trình làm việc, áp suất của lò hơi sẽ tăng cao vượt mức quy định sẽ gây hư hại cho các thiết bị, nổ nguy hiểm đến người và vật ở xung quanh.
Thiết bị này chính là lớp bảo vệ cuối cùng, là 1 thiết bị cực kỳ quan trọng và phải luôn xuất hiện trong hệ thống. Chức năng của các van này đó là bảo vệ các thiết bị trong hệ thống khi áp suất trong lò hơi tăng cao 1 cách đột ngột.
Trên thực tế, tùy thuộc vào công suất, dung tích của lò hơi mà chúng ta lựa chọn loại van an toàn cũng như số lượng, vị trí lắp. Khi chọn chúng ta nên lưu ý sao cho áp suất tối đa của van điều khiển lượng hơi nước phải nhỏ hơn tổng áp của van an toàn nồi hơi tại vị trí lắp đặt trong trường hợp van hơi đóng.
Khách hàng muốn tìm van an toàn có thể chọn loại:
+ Van Zetkama 781: Có nhiệt độ làm việc từ -10 độ C đến 200 độ C. Áp suất max PN16, được làm hoàn toàn bằng đồng và có nhiều kích cỡ để khách chọn từ DN 10 đến DN 25 hoặc van Zetkama 630 có đường kính van khủng từ DN 20 – DN 400.
+ Van VYC 685: Áp suất max lên dến PN36, dải nhiệt độ làm việc rộng từ -60 đến 250 độ C hoặc cũng có thể cân nhắc chọn VYC 496AP, 496ES, 496CP, 496EP.
Theo vật liệu chế tạo
Nếu phân chia theo vật liệu chế tạo van thì sẽ có các van an toàn bằng đồng, gang, bằng inox 100%, thép, nhựa.
Tùy theo tính chất của môi trường làm việc và dòng chất mà khách hàng chọn loại van phù hợp. Van được làm bằng inox, thép thường bền bỉ, cứng cáp nhưng lại có giá thành cao hơn so với van an toàn bằng đồng, gang thông dụng. Van nhựa sẽ dùng cho các môi trường có nhiệt độ, áp suất thấp và không có sự va đập mạnh.
Theo xuất xứ
Theo nguồn gốc xuất xứ thì chúng ta có thể phân chia thành các van được sản xuất tại Đức, van an toàn Đài Loan, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản, Ý… Chúng sẽ có giá thành chênh lệch nhau nên người dùng cần cân nhắc để lựa chọn sao cho phù hợp nhất.
Cách hoạt động của van an toàn
Người ta sẽ phân chia hình thức hoạt động của van an toàn thành 3 trạng thái khác nhau, bao gồm:
Trạng thái cân bằng
Trạng thái này chỉ xảy ra khi áp suất ổn định và hệ thống hoạt động bình thường. Lúc này, đĩa van được đè chặt xuống nhờ lực của lò xo. Van sẽ đóng cửa và ngăn không cho dòng chất đi qua. Lực của áp suất dòng chất nhỏ hơn lực nén của lò xo. Lực cân bằng sẽ giữ van ở trạng thái đóng hoàn toàn.
Trạng thái mở hoàn toàn
Áp suất trong hệ thống tăng cao đạt đến mức áp đã cài trước thì lúc này lực của áp và lực lò xo cân bằng nhau.
Khi áp bắt đầu vượt ngưỡng, áp của lưu chất sẽ thắng áp của lò xo, làm đĩa van sẽ được đẩy lên. Van mở sẽ có 1 tiếng pop vang ra. Hiện tượng quá áp sẽ được biểu thị bằng con số %, thông thường sẽ từ 3% – 21%.
Trạng thái đóng hoàn toàn
Lúc này, dòng lưu chất sẽ được xả ra ngoài hoàn toàn để làm giảm áp suất của hệ thống. Khi áp suất bắt đầu hạ dần thì lực của lò xo sẽ làm cho đĩa van hạ từ từ cho đến khi đóng hoàn toàn.
Đối với các van có tay giật thì nó giúp xả bớt 1 phần lưu chất dù áp chưa đạt ngưỡng và khi kéo tay giật sẽ giúp xả dòng chất ra bên ngoài nhanh chóng.
Các lưu ý khi sử dụng van an toàn
Kích cỡ
Lựa chọn kích thước van an toàn rất quan trọng bởi những van nhỏ thì sẽ không đạt lưu lượng xả tối đa khi áp suất vượt quá mức quy định ban đầu. Do đó, áp tiếp tục tăng và dọa phá vỡ hệ thống.
Nếu bạn chọn một van có kích cỡ quá lớn thì sẽ không đạt được trạng thái mở hoàn toàn. Lúc này, nếu áp suất tăng nhẹ thì đĩa van sẽ được nâng ra khỏi ghế và giải phóng áp suất dư thừa sau đó đóng lại. Như vậy, hoạt động của van sẽ không như ý muốn.
Vị trí lắp đặt
Người ta thường lắp đặt các van an toàn trên hệ thống đường ống dẫn
Tuy nhiên, quá trình lắp đặt người dùng cần chú ý tránh việc lắp sai chiều, không đúng với sơ đồ van, không được lắp đặt trên các đường ống quá dài.
Tránh việc sau 1 thời gian sử dụng dài, hơi nước sẽ đọng trong ống dẫn van, gây hư hỏng các chi tiết van tại các vị trí thấp thì chúng ta nên lắp ở trên ống dẫn. Nơi đặt ống xả lưu chất phải ở cửa ra của van an toàn. Nếu ống xả của van ở ngoài trời thì chúng ta nên che chắn để tránh nước mưa có thể chảy ngược vào van. Một số hệ thống đặc biệt, lưu chất không được xả trực tiếp ra môi trường thì kỹ sư sẽ thiết kế đường ống để hồi về bể, thùng chứa.
Điều kiện hoạt động
Khi áp lực tăng quá cao vượt trên áp lực đặt sẽ được biểu diễn bằng %. Khi tính toán các điều kiện để cài đặt áp suất cho van hoạt động ổn định thì người dùng phải xem xét các yếu tố như: sự thổi khí, sự tích lũy, áp lực ngược và áp lực quá cao.
Bảo trì
Tất cả các van an toàn đều phải được theo dõi và định kỳ vệ sinh, bảo dưỡng nhằm phát hiện các hỏng hóc để sửa chữa và giúp tăng tuổi thọ của van.
Chúng ta có thể kết hợp phương pháp kiểm tra bằng mắt thường, kiểm tra bằng việc sử dụng các lưu chất, nâng áp để kiểm tra áp mở và áp đóng của van. Cuối cùng là kiểm tra độ kín của van khi đó.
Nếu đảm bảo các yêu cầu trên thì bạn sẽ sở hữu một thiết bị phù hợp và mang đến hiệu quả khi sử dụng.
