Van an toàn hơi, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

PGTECH là nhà đại diện phân phối các dòng van an toàn của thương hiệu Samyang Hàn Quốc, bao gồm các dòng van an toàn cho hơi khí và van an toàn cho nước với đa dạng kích cỡ nối ren và nối bích. Với lịch sử lâu đời từ năm 1960, Samyang đã trở thành nhà sản xuất hàng đầu Hàn Quốc về các loại van công nghiệp đa dạng cho các ứng dụng nhà máy công nghiệp, xử lý môi trường nước thải, nước sạch, nhà máy công nghiệp nặng và ngành công nghiệp tổng hợp hệ HVAC. Trải qua hơn 60 năm hình thành và phát triển, Samyang đã khẳng định được vị thế của một nhà sản xuất van công nghiệp nói chung và van an toàn cho hệ thống hơi chất lượng cao nói riêng, với nhiều chi nhánh đại diện ở nhiều nước. Hãy cùng PGTECH tìm hiểu sâu hơn về dòng van an toàn hơi - một trong những sản phẩm chủ lực của Samyang trong bài viết này.

Giới thiệu sơ lược về Van an toàn hơi, van an toàn cho hệ thống hơi

Van an toàn (safety valve) sử dụng cho hệ thống hơi là loại van an toàn hơi sử dụng để ngăn ngừa áp suất quá mức trong hệ thống hơi nước của máy móc hoặc thiết bị.

Van an toàn hơi hoạt động bằng cách giải phóng ngay lập tức một lượng chất lỏng (hơi hoặc khí) từ bên trong máy móc khi đạt đến áp suất tối đa được cài đặt trước, do đó giảm áp suất dư thừa theo cách an toàn. Vì van an toàn hơi có thể là thiết bị duy nhất còn lại để ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng trong điều kiện áp suất quá cao, nên điều quan trọng là bất kỳ thiết bị nào như vậy đều có khả năng hoạt động mọi lúc và trong mọi điều kiện có thể. Ngoài ra, van an toàn hơi và van an toàn khí có liên quan tới nhau và có thể sử dụng được cho nhau, tuỳ theo cấu hình.

Van an toàn hơi nên được lắp đặt ở bất kỳ nơi nào áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP) của hệ thống hoặc bình chứa áp suất có khả năng bị vượt quá. Trong các hệ thống hơi nước, van an toàn hơi thường được sử dụng để bảo vệ quá áp nồi hơi và các ứng dụng khác như hạ lưu của các bộ điều khiển giảm áp.

Các loại van an toàn hơi SAMYANG Hàn Quốc

Van an toàn hơi Samyang được phân loại thành các loại sau tùy thuộc vào việc van có bộ phận hạn chế lưu lượng và cấu trúc bịt kín hay không, và thường được ứng dụng trong hệ thống hơi của nồi hơi, bình áp suất.

• Kiểu nâng Lift type: Độ nâng của van an toàn là 1/40 hoặc lớn hơn và nhỏ hơn 1/4 đường kính lỗ đế đĩa. Diện tích đường dẫn chất lỏng của lỗ đế đĩa là nhỏ nhất khi đĩa mở.
• Kiểu khoan toàn bộ Full bore type: Đường kính lỗ đế đĩa ít nhất bằng 1,15 lần đường kính họng. Diện tích đường dẫn chất lỏng của lỗ đế đĩa ít nhất bằng 1,05 lần diện tích họng khi đĩa mở. Diện tích đường dẫn chất lỏng bên trong đường ống và đầu vào của van an toàn phải ít nhất bằng 1,7 lần diện tích họng.

Kiểu van an toàn hơi, khí Full bore type Samyang

Kiểu van an toàn hơi, khí Full bore type Samyang bao gồm các model YSF-1, YSF-3, YSF-5 và YSF-3(open) với các kết nối van an toàn hơi nối ren và van an toàn hơi nối bích.

Có các tính năng nổi bật như:

• Cấu trúc đơn giản và hiệu suất vượt trội.
• Hiệu suất tuyệt vời, tuân theo quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.
• Khả năng chống va đập cao và khả năng chống mài mòn tốt: Đĩa và ghế van được làm bằng thép không gỉ được hàn vệ tinh.
• Đòn bẩy thử nghiệm được gắn kèm: Có thể tiến hành kiểm tra hiệu suất định kỳ
• Được Cơ quan An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Hàn Quốc (KOSHA) phê duyệt

Riêng model van an toàn hơi, khí model YSF-3(open) Open Bonnet Type có thêm tính năng không mất ổn định ở nhiệt độ cao với nhiệt độ hoạt động tối đa là 450℃ nên YSF-3(open) có thể sử dụng mà không có bất kỳ thay đổi nào về đặc tính lò xo thường xảy ra ở nhiệt độ cao.

Kiểu van an toàn hơi, khí Low lift type của Samyang model YSL-1

Loại van an toàn hơi, khí YSL có thể được sử dụng phổ biến cho nhiều loại môi chất khác nhau (hơi nước, khí, chất lỏng).

Van an toàn hơi, khí YSL-1 có cấu trúc đơn giản và được làm bằng vật liệu có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Đây là loại van an toàn có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như bình chịu áp suất, thiết bị an toàn cho nhiều dụng cụ và thiết bị khác nhau, nồi hơi nước nóng, thiết bị cung cấp nước (bao gồm cả nước nóng), cơ sở làm mát và sưởi ấm, và thiết bị an toàn của van giảm áp.

Tính năng

• Cấu trúc đơn giản và hiệu suất vượt trội.
• Đĩa và ghế van không bị rò rỉ hoặc biến dạng nhờ quy trình gia công chính xác.
• Đòn bẩy thử nghiệm được gắn kèm: Có thể tiến hành kiểm tra hiệu suất định kỳ.
• Được Cơ quan An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Hàn Quốc (KOSHA) chấp thuận

Cấu tạo của van an toàn hơi

Van an toàn lò xo cơ bản, được gọi là 'tiêu chuẩn' hoặc 'thông thường', là một thiết bị tự động đơn giản, đáng tin cậy có khả năng bảo vệ chống áp suất quá mức.

Các thành phần cơ bản của thiết kế bao gồm thân van có hoa văn góc vuông, với kết nối đầu vào van hoặc miệng van (đầu phun), được lắp trên hệ thống chứa áp suất. Kết nối đầu ra có thể được vặn vít hoặc lắp bích để kết nối với hệ thống xả ống. Tuy nhiên, trong ứng dụng hệ thống khí nén, van an toàn hơi sẽ không có kết nối đầu ra và chất lỏng được xả trực tiếp ra môi trường bên ngoài.

Thiết kế đầu vào van (hoặc phần tiếp cận) có thể là loại đầu phun đầy đủ hoặc loại đầu phun bán phần. Thiết kế đầu phun đầy đủ có toàn bộ đường dẫn đầu vào 'ướt' được tạo thành từ một khối. Phần tiếp cận là phần duy nhất của van an toàn tiếp xúc với chất lỏng trong quá trình vận hành bình thường, ngoài đĩa van, trừ khi van đang xả.

Đầu phun toàn phần thường được tích hợp trong van an toàn được thiết kế cho các ứng dụng xử lý và áp suất cao, đặc biệt khi chất lỏng có tính ăn mòn.

Ngược lại, thiết kế đầu phun bán phần bao gồm một vòng đệm lắp vào thân van an toàn hơi, phần trên cùng tạo thành ghế ngồi của van. Ưu điểm của cách sắp xếp này là chỗ ngồi có thể dễ dàng thay thế mà không cần thay thế toàn bộ đầu vào.

Đĩa van an toàn hơi được giữ chặt vào bệ vòi phun (trong điều kiện hoạt động bình thường) bằng lò xo, được đặt trong một hộp lò xo mở hoặc đóng (hoặc nắp chụp) được lắp trên đỉnh thân van. Các đĩa van được sử dụng trong van an toàn mở nhanh (loại bật) được bao quanh bởi vỏ bọc, giá đỡ đĩa van hoặc khoang co cụm giúp tạo ra đặc tính mở nhanh.

Lực đóng trên đĩa được cung cấp bởi một lò xo, thường được làm từ thép cacbon. Lực nén trên lò xo thường có thể điều chỉnh được, bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh lò xo, để thay đổi áp suất mà đĩa được nâng lên khỏi đế.

Các tiêu chuẩn chi phối thiết kế và sử dụng van an toàn thường chỉ xác định ba chiều liên quan đến khả năng xả của van an toàn, cụ thể là diện tích dòng chảy (hoặc lỗ khoan), diện tích màn chắn và diện tích xả (hoặc miệng).

1. Diện tích dòng chảy - Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất giữa cửa vào và ghế van, tại điểm hẹp nhất của nó.

2. Diện tích màn chắn - Diện tích của lỗ xả hình trụ hoặc hình nón giữa các bề mặt ghế được tạo ra bởi lực nâng của đĩa lên trên ghế.

3. Diện tích xả - Đây là diện tích nhỏ hơn giữa diện tích màn chắn và diện tích dòng chảy, quyết định lưu lượng chảy qua van.

Nguyên lý hoạt động của van an toàn hơi

Khi áp suất tăng - Lifting

Khi áp suất tĩnh đầu vào tăng lên trên áp suất cài đặt của van an toàn hơi, đĩa van sẽ bắt đầu nhấc khỏi đế van an toàn hơi. Tuy nhiên, ngay khi lò xo bắt đầu nén, lực lò xo sẽ ​​tăng lên; điều này có nghĩa là áp suất sẽ phải tiếp tục tăng trước khi có thể xảy ra bất kỳ lực nâng nào nữa và để có bất kỳ dòng chảy đáng kể nào qua van an toàn hơi.

Áp suất tăng thêm cần thiết trước khi van an toàn hơi xả ở công suất định mức được gọi là áp suất quá mức. Áp suất quá mức cho phép phụ thuộc vào các tiêu chuẩn được tuân theo và ứng dụng cụ thể. Đối với chất lỏng có thể nén, áp suất này thường nằm trong khoảng từ 3% đến 10% và đối với chất lỏng là từ 10% đến 25%.

Để đạt được độ mở hoàn toàn từ áp suất quá nhỏ này, sự sắp xếp đĩa van phải được thiết kế đặc biệt để cung cấp khả năng mở nhanh. Điều này thường được thực hiện bằng cách đặt một tấm chắn, viền hoặc vành quanh đĩa van. Thể tích chứa trong tấm chắn này được gọi là buồng điều khiển hoặc buồng huddling.

Khi lực nâng bắt đầu và chất lỏng đi vào buồng, một diện tích lớn hơn của lớp tấm chắn được tiếp xúc với áp suất chất lỏng. Vì độ lớn của lực nâng (F) tỷ lệ thuận với tích của áp suất (P) và diện tích tiếp xúc với chất lỏng (A); (F = P x A), lực mở tăng lên.

Sự gia tăng gia tăng này trong lực mở bù trừ quá mức cho sự gia tăng lực lò xo, gây ra sự mở nhanh chóng. Đồng thời, tấm chắn đảo ngược hướng của dòng chảy, tạo ra lực phản ứng, tăng cường lực nâng hơn nữa.

Những hiệu ứng kết hợp này cho phép van đạt được độ nâng được thiết kế trong một phần trăm áp suất quá mức tương đối nhỏ. Đối với chất lỏng có thể nén, một yếu tố góp phần bổ sung là sự giãn nở nhanh khi thể tích chất lỏng tăng từ vùng có áp suất cao hơn đến vùng có áp suất thấp hơn. Điều này đóng vai trò chính trong việc đảm bảo van an toàn hơi mở hoàn toàn trong giới hạn áp suất quá mức nhỏ. Đối với chất lỏng, hiệu ứng này có tỷ lệ thuận hơn và do đó, áp suất quá mức thường lớn hơn; 25% là phổ biến.

Trở lại về áp suất cài đặt - Reseating

Khi các điều kiện hoạt động bình thường đã được khôi phục, van an toàn hơi cần phải đóng lại, nhưng vì diện tích lớn hơn của đĩa van an toàn hơi vẫn tiếp xúc với chất lỏng, van an toàn hơi sẽ không đóng cho đến khi áp suất giảm xuống dưới áp suất cài đặt ban đầu. Sự khác biệt giữa áp suất cài đặt và áp suất đặt lại này được gọi là “xả” (blowdown) và thường được chỉ định là phần trăm của áp suất cài đặt. Đối với chất lỏng có thể nén, xả thường nhỏ hơn 10% và đối với chất lỏng, có thể lên tới 20%.

Thiết kế của tấm chắn phải sao cho vừa có thể mở nhanh vừa có thể xả khí tương đối nhỏ, để ngay khi đạt đến tình huống có khả năng gây nguy hiểm, bất kỳ áp suất quá mức nào cũng được giải tỏa, nhưng lượng chất lỏng quá mức sẽ không được xả ra. Đồng thời, cần phải đảm bảo rằng áp suất hệ thống được giảm đủ để ngăn chặn việc mở lại ngay lập tức.

Các vòng xả áp được tìm thấy trên hầu hết các van an toàn loại ASME được sử dụng để điều chỉnh chính xác các giá trị quá áp và xả áp của van an toàn hơi. Vòng xả áp (miệng xả áp hay đầu phun xả áp “nozzle”) dưới là một đặc điểm chung trên nhiều van an toàn hơi, nơi các yêu cầu về quá áp và xả áp chặt chẽ hơn đòi hỏi một giải pháp được thiết kế tinh vi hơn. Vòng xả áp trên thường được thiết lập sẵn và về cơ bản loại bỏ các dung sai sản xuất ảnh hưởng đến hình dạng của buồng điều khiển.

Vòng xả khí dưới cũng được thiết lập trước để đạt được các yêu cầu hiệu suất mã phù hợp nhưng trong một số trường hợp nhất định có thể thay đổi. Khi vòng xả khí dưới được điều chỉnh đến vị trí trên cùng, thể tích buồng điều khiển sẽ khiến van an toàn hơi bật ra nhanh chóng, giảm thiểu giá trị áp suất quá mức nhưng tương ứng đòi hỏi phải xả khí nhiều hơn trước khi van an toàn hơi được lắp lại. Khi vòng xả khí dưới được điều chỉnh về vị trí thấp hơn, có sự hạn chế tối thiểu trong buồng điều khiển và sẽ cần áp suất quá mức lớn hơn trước khi van an toàn hơi mở hoàn toàn nhưng giá trị xả khí sẽ giảm.

Tham khảo thêm video về nguyên lý hoạt động của van an toàn hơi Samyang Hàn Quốc

Cơ quan phê duyệt

Mã và Tiêu chuẩn liên quan đến van an toàn hơi

Tiêu chuẩn liên quan đến van an toàn cho hệ thống hơi thay đổi khá đáng kể về định dạng trên toàn thế giới và nhiều tiêu chuẩn là các phần trong các mã liên quan đến nồi hơi hoặc bình chứa áp suất.

Một số tiêu chuẩn chỉ phác thảo các yêu cầu về hiệu suất, dung sai và chi tiết kết cấu cần thiết, nhưng không đưa ra hướng dẫn về kích thước, kích thước lỗ, v.v. Những tiêu chuẩn khác sẽ liên quan đến lắp đặt và ứng dụng.

Trong nhiều thị trường, việc sử dụng nhiều loại tiêu chuẩn kết hợp với nhau là khá phổ biến. Dưới đây là bảng các Tiêu chuẩn liên quan đến van an toàn hơi.

Liên hệ

PGTECH là nhà phân phối các dòng van an toàn cho hệ thống hơi, van an toàn hơi nối ren và van an toàn hơi nối bích ứng dụng trong hệ thống HVAC của nhà sản xuất Samyang Hàn Quốc - tập đoàn hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất van công nghiệp tại Hàn Quốc và nổi tiếng trên thế giới. Với hy vọng mang nhiều giải pháp công nghệ tiên tiến của Samyang tới thị trường Việt Nam, PGTECH luôn mong muốn đóng góp tới thị trường nhiều sản phẩm, giải pháp chất lượng tốt nhất tới các công trình trong và ngoài nước. Hãy liên hệ với chúng tôi để được lắng nghe tư vấn về dòng van an toàn tốt nhất, với giá thành hợp lý cho hệ thống HVAC của Quý khách hàng.

PGTech Co., Ltd - Nhà phân phối các thiết bị, sản phẩm công nghiệp uy tín hàng đầu tại Việt Nam và các nước trong Khu Vực

Copyright © - Bản quyền bài viết thuộc về PGTech Việt Nam

Ban Biên Tập Tin Tức: PGTECH

                                              Kỹ Sư: Quang Tùng

PGTECH CO., LTD

VPGD: Tầng 3, Tòa Nhà C14-CT2, Bắc Hà, Bộ Công An, Đường Tố Hữu, Nam Từ Liêm, HN.

 Địa Chỉ: PGTECH Co., Ltd số 12, Ngõ 28, Đường Tây Hồ,  Phường Quảng An, Quận Tây Hồ, TP. Hà Nội

Điện Thoại: 024-730235 88 - Hotline: 0962 875 986

Fax: 024-730235 89

Email: info@pgtech.com.vn      sales@pgtech.com.vn 

Website: www.pgtech.com.vn