Van An Toàn

Trong đường ống công nghiệp, hiện tượng quá áp là một hiện tượng vô cùng nguy hiểm. Áp lực quá lớn sẽ gây nên vỡ đường ống, hư hại các thiết bị trên đường ống. Để tăng sự an toàn cho hệ thống, giảm bớt áp lực của hệ thống khi bị quá áp chúng ta sử dụng van an toàn. Vậy van an toàn là gì? Cấu tạo ra sao chúng ta hãy cùng tìm hiểu nhé

Van an toàn là gi?

Van an toàn tên tiếng anh là safety valve. Đúng như tên gọi của nó, van sinh ra nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho hệ thống. Là một van hoạt động như một thiết bị phòng chống hư hỏng hoặc nổ bởi hiện tượng quá áp. Nó chủ yếu được lắp đặt trong các bình chịu áp lực, nồi hơi điện hoặc các bể khí.
Van tự động kích hoạt khi áp suất trong đường ống tăng hoặc vượt quá áp suất cài đặt trước. Áp suất này cũng là áp suất quá tải của hệ thống. Khi này van sẽ kích hoạt nhằm xả lượng lưu chất trong đường ống để giảm áp lực. Khi áp lực giảm dưới giá trị cài đặt,
Giúp bảo vệ hệ thống dẫn lưu chất sau van giúp cho hệ thống luôn hoạt động dưới một áp lực nhất định. Bởi vì được sử dụng để bảo vệ an toàn của hệ thống khi quá áp nên chúng được gọi là van an toàn.
Nhiều hệ thống điện tử, khí nén và thủy lực ngày nay sử dụng để kiểm soát các tính chất của dòng lưu chất như áp suất, lưu lượng và nhiệt độ. Mỗi hệ thống này đều đòi hỏi nguồn năng lượng để hoạt động chẳng hạn như điện và khí nén. Van an toàn phải có khả năng hoạt động mọi lúc, đặc biệt là trong thời điểm mất năng lượng khi hệ thống điều khiển không hoạt động. Do đó, nguồn năng lượng duy nhất của van an toàn chính là áp lực lưu chất trong đường ống.

Cấu tạo của van an toàn?

Thân van: Thân van có dạng góc vuông 90 độ. Vật liệu chế tạo van thường là thép carbon. Thép hợp kim được sử dụng trong các trường hợp chỉ định hoặc sử dụng trong các điều kiện khí quyển nhất định. Ngoài ra, thân van cũng được chế tạo từ đồng hoặc inox. Nói chung tùy môi trường lưu chất sử dụng là gì mà ta lựa chọn loại vật liệu cho phù hợp. Thân van là khung xương chính của van. Nơi chịu áp lực chính và chứa toàn bộ các linh kiện cấu tạo nên van.
Đĩa van: Bộ phận tham gia trực tiếp quá trình đóng ngắt của van. Đĩa van được làm bằng hợp kim có độ cứng cao do phải chịu áp suất lâu dài của lưu chất. Đĩa van được ép lên bộ phận ghế van nhờ lực đàn hồi của lò xo
Lò xo : Bộ phận tham gia vào quá trình đóng mở của van. Lò xo có nhiệm vụ đè đĩa vao để nó luôn ở vị trí đóng. Khi áp suất lớn hơn lực đàn hồi của lò xo, nó sẽ nén lò xo làm đĩa van được đẩy lên. Lực đần hồi của lò xo bằng với áp suất cài đặt, việc cài đặt này thông qua một vít điều chỉnh trên đỉnh van. Đặc tính lò xo vật liệu chịu ảnh hưởng của nhiệt độ lưu chất. Vật liệu lò xo tiêu chuẩn cho van an toàn áp suất thường là thép carbon hoặc thép hợp kim (vonfram). Đối với nhiệt độ từ -240 ° C đến 232 ° C. Vật liệu thép carbon được sử dụng, cho nhiệt độ trên 2320C hợp kim vonfram được sử dụng trong khi đối với nhiệt độ dưới -240C (thép không gỉ) được sử dụng trên nắp ca-pô kín.
Nắp capo van; Là phần mũ chụp phía trên thân van, được làm cùng chất liệu với thân van. Phần nắp van được bắt ren với thân van đối với size nhỏ hoặc bắt bu lông đối với các size lớn hơn. Nắp van là nơi chứa lò xo điều khiển chính của van.

Phân loại van an toàn

Phân loại thiết bị là phương pháp giúp chúng ta khi có nhu cầu lắp mới, thay thế có thể tìm được đúng van an toàn một cách nhanh chóng và chính xác nhất. Về cơ bản, chúng ta có thể phân loại van an toàn thành hai loại như sau: van trực tiếp, van gián tiếp.

Cả hai loại van đều được lắp đặt và hoạt dộng dựa trên một nguyên lý: Bảo vệ thiết bị trong hệ thống ở sau của van.

Van an toàn tác động trực tiếp
- Cấu trúc của van an toàn tác động trực tiếp sẽ bao gồm các thiết bị như: Thân van, đĩa, lò xo, vít điều chỉnh lò xo, cửa khí vào, cửa khí ra
- Đây là loại van an toàn được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Van hoạt động theo nguyên lý riêng đó là: Sự cân bằng khi tác dụng của những lực ngược chiều nhau khi chúng tác động lên piston hay nút van. Hai lực ngược chiều đó là: Lực của lò xo và lực áp suất lưu chất.
- Khi áp suất của khí, dầu, nước đi vào nhỏ hơn áp suất xả định mức được thiết lập lúc ban đầu bằng cách vặn chỉnh đàn hồi của lò xo trong van thì piston sẽ đóng hoàn toàn.
- Khi áp suất đi vào lớn hơn áp suất xả, lúc này piston sẽ dịch chuyển làm cửa van mở để dòng lưu chất xả. Khi áp suất về lại mức áp suất xả mặc định ban đầu thì ngưng.
- Khi đưa vào lắp đặt và sử dụng, sau một thời gian van an toàn tác động trực tiếp có những ưu và nhược điểm như sau:
Ưu điểm
- - Kết cấu của loại van này đơn giản, ít các bộ phận và chi tiết. Van phù hợp lắp đặt cho nhiều hệ thống nhỏ và trung bình.
  - Tốc độ phản ứng của van nhanh và mạnh mẽ giúp kịp thời giảm và điều chỉnh áp.
Nhược điểm
- Tuy có nhiều ưu điểm nhưng van an toàn tác động trực tiếp vẫn có những nhược điểm lớn như: Nó chỉ phù hợp với những hệ thống có lưu lượng chất đi qua đường ống hay van lớn. Việc điều chỉnh của van sẽ bị giới hạn bởi kích thước của lò xo.
Van an toàn tác động gián tiếp
- Loại van an toàn gián tiếp này sẽ là lựa chọn hàng đầu của khách hàng khi cần bảo vệ cho hệ thống nước, thủy lực có công suất lớn ở vị trí mà van trực tiếp không thể sử dụng được.
- Cấu tạo của van này phức tạp hơn với:
  - Van chính: lò xo có độ cứng nhỏ, piston có đường kính lớn.
  - Van phụ: Ngược lại, piston đường kính nhỏ nhưng lò xo lại có độ cứng lớn.
- Nếu áp suất của lưu chất ở đường vào nhỏ hơn áp suất xả của van phụ đã thiết lập ban đầu thì van chính và van phụ sẽ cùng đóng. Lúc này, áp suất của van phụ sẽ bằng đúng với áp suất trong khoang chính.
- Nếu áp suất của lưu chất ở đường vào tăng sẽ làm cho áp suất ở trong khoang chính tăng theo. Nó cao hơn áp suất xả của van phụ thì van phụ mở để lưu chất về bồn chứa hoặc xả ra ngoài cho đến khi áp suất trong khoang chính bằng với áp suất xả.
- Cũng giống với van tác động trực tiếp, van gián tiếp cũng có những ưu nhược điểm riêng mà người dùng cần nắm:
Ưu điểm: Đầu tiên phải nói đến thiết kế, van nhỏ gọn nên rất phù hợp để lắp đặt trong những không gian nhỏ, chật hẹp. Van có độ kín cao. Loại van gián tiếp này thường được chọn lựa dùng cho hệ thống có lưu lượng dòng chất lớn, áp suất cao.
Nhược điểm: Điều khiến khách hàng cảm thấy không hài lòng ở loại van này đó là tốc độ phản ứng của van khi áp suất bắt đầu tăng không nhanh, không nhạy so với van trực tiếp.
Một số cách phân loại khác

Ngoài cách phân chia trên, người ta còn có thể phân chia theo các cách khác như:

Theo vật liệu chế tạo van
- Bằng đồng.
- Bằng gang.
- Bằng inox.
- Bằng thép.
- Bằng nhựa.

Theo môi trường, lưu chất sử dụng
- Dùng cho khí nén, hơi.
- Dùng cho nước nóng, nước lạnh.
- Thủy lực: dầu, nhớt.
- van an toàn thủy lực

Theo xuất xứ van
- Đài Loan.
- Đức.
- Hàn Quốc.
- Trung Quốc.

Tùy vào nhu cầu sử dụng thực tế mà khách hàng có thể dễ dàng chọn lựa các loại van phù hợp nhất.

Hoạt động của van an toàn

Van an toàn có thể sử dụng ở cả ba trạng thái: cân bằng, mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn.
- Trạng thái cân bằng
  - Lúc này, các lực đóng, lực của áp suất khi quay ngược đều ở trạng thái cân bằng với áp suất của hệ thống tức là áp suất mở. Dòng lưu chất chưa bắt đầu chảy.
- Trạng thái mở hoàn toàn
  - Ở trạng thái này, áp suất vượt ngưỡng áp suất mặc định. Van đạt công suất lớn nhất. Lực của hệ thống phải lớn hơn lực cân bằng, có nghĩa là nó phải lớn hơn lực của lò xo và áp suất. Chúng ta sẽ thường thấy những van có tốc độ xả ra ngoài hoặc xả về bồn chứa cao thì có thiết kế đường xả lớn, cách nâng đĩa van cao hơn.
- Trạng thái đóng hoàn toàn
  - Trạng thái này cho biết van đang trong tình trạng kín hoàn toàn. Lúc này ta sẽ thấy lực đóng lớn hơn lực mở, lực mở dưới mức lực cân bằng nên van đóng.

Các lưu ý khi sử dụng van an toàn

Không phải bất kỳ van an toàn nào cũng đem lại hiệu quả cao khi sử dụng chính vì thế mà việc lựa chọn, lắp đặt, bảo trì cần phải được chú ý và quan tâm.
Kích cỡ của van an toàn là một điều rất quan trọng. Một van phù hợp là khi cỡ size đáp ứng công suất của hệ thống, lưu lượng của đường ống.
Nếu van an toàn có kích thước quá bé thì tốc độ xả cũng như công suất xả không đạt yêu cầu, áp suất lúc này không thể giảm mà còn tăng khiến tăng nguy cơ vỡ nổ.
Nếu van có kích cỡ quá lớn thì việc không mở cửa van hoàn toàn có thể xảy ra. Áp suất dư thừa làm van đóng lại. Chu kỳ làm việc của van không đạt hiệu quả.
Lắp đặt ở vị trí an toàn: không phải van an toàn có thể lắp đặt ở bất cứ vị trí nào trong hệ thống. Nó chỉ phù hợp lắp ở vị trí trên, nắp capo, vị trí thẳng đứng với lò xo. Lưu ý một điều đó là giữa van an toàn và hệ thống, chúng ta không nên lắp đặt một loại van nào.
Qua quan sát cũng như tổng hợp của chúng tôi thì không nên lắp một đường ống dài giữa hệ thống và van. Tránh việc lắp đảo ngược van, không nên lắp phụ kiện hoặc các đường ống uốn, gấp giữa van an toàn và hệ thống.
Điều kiện để van an toàn hoạt động tốt:
- Cài đặt áp suất nên thiết lập áp suất cân bằng ( áp suất mở), áp suất bắt đầu mở.
- Áp suất quá cao, áp suất ngược.
- Sự tích lũy: Áp suất tăng lên trên mức áp suất làm việc tối đa của hệ thống trong quá trình vận hành, xả qua van an toàn.
- Chú ý đến sự chênh lệch giữa áp suất thiết lập và áp suất reseating.
Bảo trì van an toàn
- Trước hết nên thử nghiệm van an toàn để đánh giá khả năng hoạt động, hiệu quả của van cũng như kiểm tra tất cả chức năng của van có ổn định, đạt yêu cầu hay không. Nên định kỳ 3 tháng hoặc 6 tháng để bảo dưỡng van an toàn.
- Kiểm tra van an toàn bên ngoài và bên trong. Hầu hết các hãng đều thiết kế để người dùng có thể kiểm tra và vệ sinh bên trong van.
- Hiệu chỉnh lại van an toàn một cách kịp thời sau khi đánh giá để phù hợp với yêu cầu công việc ở từng giai đoạn, thời điểm khác nhau.