Van an toàn là gì?

Van an toàn hay van xả áp (tên tiếng anh là pressure relief valve, safety valve) là thiêt bị sử dụng để kiểm soát hay hạn chế áp lực trong hệ thống. Áp lực lớn tích tụ trong hệ thống sẽ làm hư hỏng các thiết bị trên đường ống. Đôi khi áp lực lớn sẽ dẫn đến sự cố làm hư hỏng toàn bộ hệ thống.

Mục đích chính của van an toàn là bảo vệ tính mạng và tài sản bằng cách xả lưu chất từ đường ống ra ngoài hoặc đến bình chứa.

Các hệ thống hiện nay như điện tử, khí nén hay thủy lực đều đòi hỏi nguồn năng lượn để hoạt động. Van an toàn phải có khả năng hoạt động mọi lúc, đặc biệt là trong thời gian mất năng lượng, hệ thống không hoạt động. Nguồn năng lượng của van chính là lưu chất trong hệ thống đường ống.

Khi áp suất trong đường ống tăng đến mức nguy hiểm. Van xả áp là thiết bị duy nhất có thể ngăn chặn được sự cố thảm khốc. Vì vậy van phải được thiết kế đơn giản nhất có thể để tăng tính cơ động.

Van xả áp mở khi áp suất tăng quá mức cài đặt trước và đóng khi áp suất đã trở về mức an toàn. Van phải được thiết kế với các vật liệu tương thích với các loại môi trường khác nhau. Từ chất khí đến chất lỏng, nhiệt độ cao đến các chất có tính ăn mòn. Chúng cần phải được thiết kế để hoạt động một cách ổn định nhất.

Cấu tạo của van an toàn

Van an toàn là thiết bị rất quan trọng trong nhiều hệ thống. Do đó thiết kế của nó phải đơn giản nhất và được chế tạo bằng các vật liệu tương thích. Van phải hoạt động được trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau như hơi, khí, chất lỏng, môi trường có tính ăn mòn, v..v…

Van gồm có các bộ phận chính sau đây

Thân van

Thân van thường được làm bằng thép, gang, inox hoặc đồng. Là khung xương chính của van, nơi chứa toàn bộ các linh kiện như trục van, lò xo, đĩa van, v.v…. Nó phải chịu được áp lực cao khi van mở để giải phóng áp lực trong đường ống.

Đầu vào và đầu xả

Đầu vào được kết nối với đường ống và đặt trước các thiết bị của hệ thống. Đầu ra được kết nối thẳng với môi trường bên ngoài hoặc được kết nối với đường ống để dẫn lưu chất quay về bồn chứa.

Đĩa van

Đĩa van là bộ phận quan trọng của van. Nó tiếp xúc trực tiếp với lưu chất, chịu ảnh hưởng bởi áp lực của lưu chất. Đĩa thườn được làm bằng thép không gỉ có độ cứng cao.

Ghế van

Ghế van (seat) phải đủ mềm để không làm hỏng van khi đĩa van va chạm nhiều lần. Và đủ cứng để không bị mài mòn bởi dòng lưu chất áp lực cao chảy qua. Ghế van thường được làm từ thép không gỉ phủ kim loại mềm.

Trục van

Trục van được gắn ở phía dưới lò xo và gắn ở trên đĩa van. Lực tác dụng của lò xo được truyền tới đĩa van thông qua trục, giúp van đóng mở để xả áp. Trục van thường được làm bằng thép không gỉ

Lò xo và ốc điều chỉnh

Lò xo phải có cường độ đàn hồi thích hợp để đĩa van có thể đóng mở ở áp suất cài đặt chính xác. Vặn ốc điều chỉnh giúp ta điều chỉnh được áp suất xả của van. Lò xo và ốc điều chỉnh được làm bằng hợp kim có độ cứng cao và chống mỏi tốt.

Nguyên lý hoạt động của van an toàn

Van an toàn hoạt động dựa vào lực đàn hồi của lò xo. Áp suất nén của lò xo được điều chỉnh bằng ốc điều chỉnh trền đầu van. Lực đàn hồi của lò xo sẽ ngược hướng của áp suất. Khi ở áp suất bình thường, lực căng của lò xo sẽ đẩy đĩa van giúp van đóng kín.

Khí áp suất lưu chất tác động lên đĩa van vượt quá lực căng của lò xo, van sẽ được mở ra để xả áp. Áp suất được giải phóng đến mức cân bằng  van được đóng lại. Áp suất xả của van thường cao hơn 8 ~15% áp suất làm việc của hệ thống nhưng cũng phụ thuộc vào khuyến nghị.

Phân loại van an toàn

Phân loại theo kiểu lắp

Kiểu lắp ren

Là dòng van sử dụng trong các đường ống kích cỡ nhỏ từ DN15 – DN50 thường được làm từ đồng. Đối với đường ống size nhỏ và áp lực không cao thì kết nối ren giúp dễ dàng lắp đặt và tiếp kiệm chi phí.

Kiểu lắp bích

Dạng lắp bích sử dụng trong các van có kích thước lớn hơn từ DN50 trở lên. Hoặc các đường ống nhỏ nhưng có áp lực làm việc lớn. Van lắp bích là dòng van cớ lớn nên thường được làm bằng gang.

Phân loại theo vật liệu chế tạo

Van an toàn đồng

Là dòng van cỡ nhỏ từ DN15 – DN50, thường là kiểu lắp ren. Van dùng cho môi trường nước hoặc hơi có áp lực và nhiệt độ vừa phải.

Van an toàn inox

Van sử dụng trong các môi trường nhiệt độ và áp lực cao, môi trường có tính ăn mòn mạnh. Van được đúc toàn thân bằng inox 304 hoặc inox 316. Van inox là dòng van có giá thành cao nhất trong các dòng van an toàn.

Van an toàn gang

Đây là dòng van sử dụng cho các đường ống cỡ lớn, từ DN50 trở lên. Van sử dụng trong các môi trường hơi hoặc nước có nhiệt độ, áp lực vừa phải. Sử dụng vật liệu gang sẽ giúp tiết kiệm chi phí về giá thành của sản phẩm

Van an toàn thép

Van thép sử dụng cho các môi trường hơi hoặc nước không có tính ăn mòn, nhưng lại có nhiệt độ và áp lực cao.

Phân loại theo môi trường sử dụng

Van an toàn nước

Là dòng van sử dụng trong hệ thống nước, là một trong những thiết bị bảo vệ cho đường ống nước và các thiết bị khác.

Van an toàn nồi hơi

Là dòng van sử dụng trong các hệ thống nồi hơi, khí nén. Thiết bị chuyên dùng để kiểm soát ổn đinh áp lực trong các hệ thống hơi.

Lựa chọn van an toàn

Để lựa chọn van an toàn phù hợp nhất với hệ thống, chúng ta cần lưu ý những điều sau

Mức áp suất nguy hiểm là bao nhiêu?

Đầu tiên chúng ta cần phải biết mức áp suất nguy hiểm của hệ thống là bao nhiêu trước khi mua van. Cần lựa chọn van sao cho mức xả áp thấp hơn áp lực làm việc tối đa của van. Thông thường nên chọn áp lực làm việc tối đa của van cao hơn 10% so với mức cài đặt để tiết kiệm chi phí.

Lưu chất trong hệ thống là gì?

Các tính chất hóa học của lưu chất cũng cần phải được xem xét trước khi tiến hành mua van. Mỗi lưu chất sẽ có đặc tính hóa học khác nhau và có thể phản ứng với vật liệu chế tạo van. Vì vậy cần lựa chọn vật liệu của các chi tiết cấu tạo nên van phù hợp. Nhằm tránh lưu chất trong hệ thống phản ứng hóa học với các chi tiết của van khiến van rò rỉ và giảm độ bền thậm chí hư hỏng hoàn toàn.

Vật liệu chế tạo van là gì?

Như đã nói ở trên, tính chất hóa học của lưu chất sẽ quyết đinh đến vật liệu chế tạo của van. Van giảm áp thường được chế tạo bằng đồng, inox hoặc gang. Van đồng được sử dụng trong các ứng dụng có lưu chất là nước giúp giảm chi phí mà vẫn hoạt động hiệu quả. Đối với lưu chất có tính ăn mòn mạnh, thì inox là sự lựa chọn tối ưu. Inox cũng giúp van hoạt động tốt ở nhiệt độ cao.

Sự tương thích của các gioăng làm kín trong van cũng rất quan trọng. Cần lựa chọn loại gioăng phù hợp với lưu chất và chịu được mức nhiệt độ hoạt động.

Kích thước và trọng lượng

Trong nhiều hệ thống, việc lắp đặt các van lớn rất khó khăn vì không gian rất hạn chế, máy móc dày đặc. Chúng ta cần xem xét kích thước của van, kiểu điều chỉnh và cách lắp đặt vì chúng sẽ ảnh hưởng tới trọng lượng và kích thước của van.

Nhiệt độ lưu chất

Van không những cần tương thích với lưu chất mà còn phải có khả năng hoạt động tốt ở nhiệt độ vận hành dự kiến. Nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến công suất dòng chảy và lò xo của van trong các ứng dụng vô cùng khắc nghiệt như cực nóng hay cực lạnh.

Lắp đặt van an toàn

Trước khi lắp đặt, cần vệ sinh sạch bụi bẩn hoặc vật liệu lạ khỏi mặt bích hoặc ren của van và đường ống.

Gắn van ở vị trí thẳng đứng, nghĩa là thẳng đứng hướng vuông góc với mặt đất. Van lắp ở các hướng khác ngoài hướng thẳng đứng có thể khiến van không hoạt động chính xác.

Đối với van có mặt bích, hãy siết đều tất cả các bu lông. Nếu siết không đều có thể gây ra sự rung động làm nứt van, đặc biệt là van làm bằng chất liệu gang.

Đường ống đầu vào nên ngắn và thẳng. Đầu vào không được có đường kính nhỏ hơn van. Điều này sẽ làm giảm hiệu suất làm việc của van.

Các đường ống dẫn từ đầu xả của van phải luôn có giá đỡ hỗ trợ. Nếu không khi áp lực xả lớn, đường ống rung động mạnh, nó có thể làm đè nặng và làm van lệch khỏi vị trí ngồi của nó. Điều này có thể dẫn đến sự rò rỉ.

Kích thước danh nghĩa (DN) của đường ống đầu ra phải bằng hoặc lớn hơn kích thước đầu vào của van. Nếu không dòng chảy sẽ bị hạn chế, van sẽ không đạt được công suất như dự kiến.

Các đường ống đầu ra phải không chịu biến dạng do giãn nở nhiệt, hoặc biến dạng rất ít. Sự biến dạng dãn nở có thể kéo theo van lệch khỏi vị trí gây rò rỉ.

[toc]