0962875986
sales@pgtech.com.vn
Giỏ hàng 
Van an toàn là gì? Van an toàn cho hơi, khí và nước
20/09/2024
Lượt xem: 18
Trong bất kỳ hệ thống nước, hơi và khí nào như hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC), hệ thống cấp thoát nước và hệ thống HVAC thì van an toàn đóng một vai trò vô cùng thiết yếu, nó giúp xả lượng nước hoặc hơi/khí thừa áp suất quá cao, cao hơn mức áp suất cài đặt, có thể điều khiển hoàn toàn tự động hoặc thủ công mang lại độ an toàn và tin cậy cho toàn bộ hệ thống. PGTECH là đại diện cung cấp các giải pháp van an toàn thuỷ lực (van an toàn cho nước), van an toàn cho hơi, và van an toàn cho khí tới từ các thương hiệu nổi tiếng thế giới phục vụ đa dạng ứng dụng như Flamco Hà Lan, TOZEN Nhật Bản, Samyang Hàn Quốc..., chúng tôi muốn chia sẻ một cách tiếp cận toàn diện về dòng van quan trọng này tới Quý khách hàng, để giúp khách hàng hiểu rõ hơn về van an toàn là gì, các loại van an toàn hiện nay, van an toàn hoạt động như thế nào và chức năng của từng loại van an toàn bao gồm: van an toàn khí, van an toàn hơi, van an toàn nước trong bài viết này.
Van an toàn là gì? Van an toàn cho hơi, khí và nước
Một số Thuật ngữ về van an toàn
Thuật ngữ xung quanh van an toàn (tiếng anh: safety valve) đôi khi có thể gây nhầm lẫn do có nhiều loại thiết bị giảm áp khác nhau và các tiêu chuẩn khác nhau ở nhiều khu vực. Về bản chất, cả "van an toàn" - safety valve và "van giảm áp an toàn"- safety relief valve, đều là các thuật ngữ chung được sử dụng để mô tả các thiết bị giảm áp được thiết kế để ngăn ngừa sự tích tụ quá mức của áp suất chất lỏng bên trong.
Trong các tiêu chuẩn quốc gia khác nhau, các định nghĩa cụ thể được cung cấp cho các thuật ngữ liên quan đến van an toàn. Đáng chú ý là có sự khác biệt đáng kể giữa các thuật ngữ được sử dụng ở Mỹ và Châu Âu. Ví dụ, cái được gọi là "van an toàn" ở Châu Âu có thể được gọi là "van xả an toàn" hoặc "van xả áp suất" (pressure relief valve) ở Mỹ. Ngoài ra, thuật ngữ "van an toàn" ở Hoa Kỳ thường chỉ cụ thể loại van an toàn full-lift thường được sử dụng ở Châu Âu.
Có nhiều loại van an toàn khác nhau cho nhiều ứng dụng và tiêu chí hiệu suất khác nhau như van an toàn nước, van an toàn hơi và van an toàn khí. Hơn nữa, cần có nhiều thiết kế khác nhau để đáp ứng nhiều tiêu chuẩn quốc gia về việc sử dụng van an toàn.
Sau đây là một số định nghĩa về van an toàn theo một số tiêu chuẩn tại một số quốc gia.
Tiêu chuẩn ASME/ANSI PTC25.3
Tiêu chuẩn ASME/ANSI PTC25.3 áp dụng cho Hoa Kỳ định nghĩa các thuật ngữ chung sau:
- Van giảm áp (Pressure relief valve) - Van giảm áp lò xo được thiết kế để mở nhằm giải phóng áp suất dư thừa và đóng lại và ngăn chặn dòng chất lỏng chảy tiếp sau khi các điều kiện bình thường đã được khôi phục. Van an toàn này được đặc trưng bởi hành động 'bật' mở nhanh hoặc mở theo cách thường tỷ lệ thuận với sự gia tăng áp suất trên áp suất mở. Van an toàn này có thể được sử dụng cho chất lỏng có thể nén hoặc không nén, tùy thuộc vào thiết kế, điều chỉnh hoặc ứng dụng.
Đây là thuật ngữ chung, bao gồm van an toàn (safety valve), van xả áp (relief valve) và van an toàn xả áp (safety relief valve).
- Van an toàn (Safety valve) - Van an toàn được kích hoạt bởi áp suất tĩnh đầu vào và có đặc điểm là mở nhanh hoặc bật ra.
Van an toàn chủ yếu được sử dụng với khí nén và đặc biệt là cho dịch vụ hơi nước và không khí, còn được gọi là van an toàn hơi, van an toàn khí. Tuy nhiên, van an toàn hơi và khí cũng có thể được sử dụng cho các ứng dụng loại quy trình mà chúng có thể cần để bảo vệ thiết bị hoặc ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm đang được xử lý.
- Van xả áp (Relief valve) - Một thiết bị xả áp được kích hoạt bởi áp suất tĩnh đầu vào có độ nâng dần thường tỷ lệ thuận với mức tăng áp suất so với áp suất mở.
Van xả áp thường được sử dụng trong các hệ thống chất lỏng, còn được gọi là van an toàn nước, đặc biệt là đối với các công suất thấp hơn và nhiệm vụ giãn nở nhiệt. Chúng cũng có thể được sử dụng trên các hệ thống bơm như các thiết bị tràn áp suất.
- Van an toàn xả áp (Safety relief valve) - Van an toàn xả áp suất có đặc điểm là cơ chế mở nhanh hoặc bật ra, hoặc mở theo tỷ lệ tăng áp suất vượt quá áp suất mở, tùy thuộc vào ứng dụng và có thể được sử dụng cho chất lỏng hoặc chất lỏng nén.
Nhìn chung, van an toàn xả áp sẽ hoạt động như một van an toàn hơi và khí khi được sử dụng trong hệ thống khí nén, nhưng nó sẽ mở theo tỷ lệ áp suất quá mức khi được sử dụng trong hệ thống chất lỏng, giống như van an toàn nước.
Tiêu chuẩn Châu Âu EN ISO 4126-1
Tiêu chuẩn Châu Âu EN ISO 4126-1 đưa ra định nghĩa về van an toàn như sau:
- Van an toàn - Van tự động xả một lượng chất lỏng mà không cần bất kỳ năng lượng nào khác ngoài năng lượng của chất lỏng liên quan để ngăn ngừa áp suất an toàn được xác định trước bị vượt quá và được thiết kế để đóng lại và ngăn chặn dòng chất lỏng tiếp tục chảy sau khi điều kiện áp suất bình thường của dịch vụ được khôi phục.
Sự khác biệt chính giữa các tiêu chuẩn này nằm ở thuật ngữ và trọng tâm của chúng. Trong khi các tiêu chuẩn ASME/ANSI cung cấp một khuôn khổ toàn diện cho nhiều loại van an toàn, nhấn mạnh vào đặc điểm vận hành của chúng, tiêu chuẩn Châu Âu ưu tiên khía cạnh chức năng của van an toàn trong việc ngăn ngừa áp suất vượt quá.
Tóm lại, cả tiêu chuẩn ASME/ANSI PTC25.3 và tiêu chuẩn EN ISO 4126-1 của Châu Âu đều cung cấp hướng dẫn có giá trị về thiết kế và ứng dụng van an toàn. Hiểu được các sắc thái của các tiêu chuẩn này là điều cần thiết để đảm bảo tuân thủ và lựa chọn van an toàn phù hợp nhất cho các ứng dụng công nghiệp cụ thể, cuối cùng là tăng cường tính an toàn và độ tin cậy trong các hoạt động công nghiệp.
Giới thiệu tổng quan về Van an toàn hệ hơi, nước và khí
Lịch sử của van an toàn cho hơi, khí và nước
Từ lâu, khả năng khai thác sức mạnh hơi nước của con người đã được đáp ứng nhờ sự công nhận nhu cầu cấp thiết về các biện pháp an toàn. Khoảng từ hơn 2000 năm trước, người Trung Quốc đã khéo léo sử dụng những chiếc vạc có nắp bản lề như một sự tiên phong trong phương pháp sản xuất hơi nước an toàn hơn (tương đối). Sự đổi mới ban đầu này đã đặt nền tảng cho những tiến bộ trong tương lai về công nghệ hơi nước.
Đến thế kỷ 14, các nhà hóa học bắt đầu triển khai các thiết bị an toàn trên các bình chịu áp suất, bắt đầu bằng các nắp hình nón (conical plugs) và sau đó chuyển sang lò xo nén. Tuy nhiên, mãi đến đầu thế kỷ 19, tầm quan trọng của các biện pháp an toàn mới thực sự được chú ý. Tuy nhiên, đáng buồn là các vụ nổ nồi hơi trên tàu và đầu máy xe lửa vẫn diễn ra quá thường xuyên, thường là do các thiết bị an toàn bị lỗi.
Nhu cầu cấp thiết về việc cải thiện độ an toàn này đã thúc đẩy sự phát triển của những chiếc van an toàn đầu tiên. Năm 1848, phát minh về buồng tích luỹ (Accumulation chamber) của Charles Retchie đã đánh dấu một bước tiến đáng kể trong công nghệ van an toàn. Đó là sự làm tăng bề mặt nén bên trong van an toàn, cho phép van an toàn mở nhanh trong một biên độ áp suất hẹp.
Ngày nay, các quy định nghiêm ngặt về sức khỏe và an toàn buộc hầu hết người sử dụng áp suất phải tích hợp các thiết bị an toàn và biện pháp phòng ngừa vào cơ sở, nhà máy và quy trình của họ. Các biện pháp này có tác dụng ngăn ngừa các điều kiện nguy hiểm và bảo vệ cả tính mạng và tài sản. Chức năng chính của van an toàn vẫn được thể hiện rõ đó là bảo vệ chống lại các sự cố thảm khốc do áp suất quá cao.
Khi chúng ta nghĩ sâu về sự phát triển của an toàn áp suất, từ những chiếc vạc thô sơ của thời cổ đại đến các dòng van an toàn cho nước, van an toàn cho hơi và van an toàn cho khí tinh vi ngày nay, có một điều vẫn không đổi: tầm quan trọng của việc ưu tiên an toàn trong mọi nỗ lực liên quan đến áp suất.
Bằng cách áp dụng những tiến bộ công nghệ và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt, chúng ta có thể đảm bảo rằng áp suất sẽ tiếp tục được khai thác một cách an toàn và hiệu quả cho các thế hệ sau.
Chức năng của van an toàn
Trong các môi trường công nghiệp, nơi các quy trình liên quan đến áp suất và nhiệt độ cao, đảm bảo an toàn là tối quan trọng. Trong số các thiết bị chính được sử dụng để ngăn ngừa áp suất quá mức và các sự cố thảm khốc tiềm ẩn đó là các dòng van an toàn khí, hơi và nước. Các dòng van an toàn nước, van an toàn hơi và khí được thiết kế để giải phóng một lượng chất lỏng, hơi hoặc khí được kiểm soát từ bên trong hệ thống khi đạt đến áp suất tối đa được xác định trước, do đó giảm áp suất dư thừa theo cách an toàn.
Van an toàn đóng vai trò là biện pháp bảo vệ quan trọng, đặc biệt là trong các tình huống mà chúng có thể là tuyến phòng thủ cuối cùng chống lại hậu quả thảm khốc do điều kiện áp suất quá cao gây ra.
Do đó, điều bắt buộc là các thiết bị này không chỉ 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 mà còn có khả năng hoạt động đáng tin cậy trong mọi điều kiện có thể xảy ra.
Van an toàn hơi, van an toàn khí và van an toàn nước được sử dụng trong nhiều hoạt động xử lý khác nhau để ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm do áp suất quá mức.
Áp suất dư thừa có thể phát sinh từ nhiều trường hợp, như:
- Bộ điều khiển áp suất hoặc bộ điều chỉnh bị lỗi
- Thiết bị bị cháy
- Hệ thống làm mát bị hỏng hoặc nhiệt độ môi trường thay đổi dẫn đến chất lỏng giãn nở
- Hỏng ống trao đổi nhiệt
- Tăng lưu lượng do van cách ly đóng hoặc mở không đúng cách
- Phản ứng chất lỏng hóa học
Trước những nguy cơ tiềm ẩn này, việc lắp đặt và hoạt động đúng cách của van an toàn cho nước, van an toàn cho hơi và van an toàn cho khí là rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của hoạt động và đảm bảo an toàn cho nhân viên và thiết bị. Bằng cách giảm thiểu hiệu quả các rủi ro liên quan đến điều kiện áp suất quá cao, van an toàn đóng vai trò không thể thiếu trong việc bảo vệ các quy trình công nghiệp và ngăn ngừa các tai nạn tốn kém.
Không thể phủ nhận chức năng của van an toàn đóng vai trò như người bảo vệ quan trọng, bảo vệ hệ thống chống lại hậu quả tàn khốc của các tình huống quá áp và duy trì các tiêu chuẩn an toàn trong môi trường có rủi ro cao. Khi các ngành công nghiệp tiếp tục phát triển, việc ưu tiên triển khai và duy trì các biện pháp an toàn mạnh mẽ, bao gồm giải pháp van an toàn, vẫn là điều cần thiết để thúc đẩy môi trường làm việc an toàn và bền vững.
Giới thiệu tổng quan về Van an toàn cho nước, van an toàn thuỷ lực
Thiết kế chung của van an toàn
Van an toàn “tiêu chuẩn” hoặc “thông thường” là dạng van an toàn lò xo cung cấp cơ chế bảo vệ tự động đơn giản nhưng đáng tin cậy.
Các thành phần cơ bản của thiết kế bao gồm thân van có hoa văn góc vuông, có kết nối đầu vào hoặc miệng van (đầu phun), được lắp trên hệ thống chứa áp suất. Kết nối đầu ra, thường được bắt vít hoặc lắp bích, tạo kết nối với hệ thống xả qua đường ống. Tuy nhiên, trong một số ứng dụng như hệ thống khí nén, van an toàn hơi có thể xả chất lỏng trực tiếp ra môi trường bên ngoài mà không cần kết nối đầu ra.
Thiết kế đầu vào của van an toàn có thể có hai dạng: đầu phun đầy đủ hoặc đầu phun bán phần. Thiết kế đầu phun đầy đủ có đầu dẫn vào 'ướt' được tạo thành từ một khối, lý tưởng cho các ứng dụng xử lý và áp suất cao, đặc biệt là khi xử lý chất lỏng ăn mòn. Ngược lại, thiết kế đầu phun bán phần kết hợp một vòng đệm lắp vào thân van an toàn, mang lại lợi thế là dễ dàng thay thế đệm mà không cần phải thay thế toàn bộ đầu vào.
Cơ chế hoạt động cốt lõi xoay quanh sự tương tác giữa đĩa van và đế đầu phun. Trong điều kiện bình thường, đĩa van được giữ chặt vào đế bằng lò xo được đặt trong một hộp lò xo đóng hoặc mở được lắp trên thân van. Van an toàn mở nhanh (loại bật) sử dụng một vỏ bọc bao quanh đĩa van để tạo điều kiện mở nhanh.
Lực đóng trên đĩa van được tác động bởi lò xo, thường được chế tạo từ thép cacbon. Lực nén trên lò xo, có thể điều chỉnh bằng vít, xác định áp suất mà đĩa van nhấc khỏi đế, cung cấp khả năng bảo vệ chống quá áp.
Tiêu chuẩn quản lý thiết kế và sử dụng van an toàn tập trung vào việc xác định các kích thước chính liên quan đến khả năng xả của van an toàn. Các kích thước này bao gồm diện tích dòng chảy, diện tích màn chắn và diện tích xả, mỗi kích thước đều quan trọng trong việc xác định lưu lượng qua van an toàn nước, van an toàn hơi và khí.
Diện tích dòng chảy biểu thị diện tích mặt cắt ngang tối thiểu giữa cửa vào và ghế van, trong khi diện tích màn chắn liên quan đến diện tích của lỗ xả được tạo ra bởi lực nâng của đĩa van. Diện tích xả, diện tích nhỏ hơn giữa diện tích màn chắn và diện tích dòng chảy, cuối cùng sẽ điều chỉnh khả năng lưu lượng của van an toàn.
Giới thiệu về Van an toàn bằng đồng Prescor của Flamco cho hệ Heating/Cooling
Van an toàn hoạt động thế nào?
Nguyên lý hoạt động của van an toàn có thể mô tả như sau: Khi áp suất tĩnh đầu vào vượt quá áp suất cài đặt của van an toàn, đĩa van bắt đầu nâng lên khỏi đế. Áp suất rò rỉ có thể nghe thấy ban đầu, được gọi là áp suất cài đặt, thường duy trì dung sai +/- 3% hoặc +/- 0,1 bar, tùy thuộc vào giá trị cao hơn. Khi lò xo bắt đầu nén, áp suất phải tiếp tục tăng trước khi bất kỳ dòng chảy đáng kể nào xảy ra qua van an toàn.
Áp suất tăng thêm cần thiết để van an toàn xả ở công suất định mức được gọi là áp suất quá mức. Áp suất quá mức cho phép này, được điều chỉnh theo các tiêu chuẩn và yêu cầu ứng dụng, thường có dung sai thay đổi áp suất cài đặt +10% hoặc +0,1 barg, tùy thuộc vào giá trị cao hơn.
Khi lực nâng bắt đầu và chất lỏng đi vào buồng điều khiển, một diện tích lớn hơn của tấm chắn sẽ tiếp xúc với áp suất chất lỏng, làm tăng lực mở. Sự gia tăng dần dần này trong lực mở bù cho lực lò xo tăng lên, dẫn đến việc mở van an toàn nhanh chóng.
Đồng thời, tấm chắn đảo ngược hướng dòng chảy, tạo ra lực phản ứng giúp tăng cường lực nâng. Những hiệu ứng kết hợp này cho phép van an toàn đạt được lực nâng được thiết kế trong một tỷ lệ phần trăm áp suất quá mức tương đối nhỏ.
Sau khi van an toàn đã xả áp suất và các điều kiện hoạt động bình thường được khôi phục, điều quan trọng là van an toàn phải đóng lại ngay lập tức. Tuy nhiên, do diện tích đĩa van lớn hơn vẫn tiếp xúc với chất lỏng, van an toàn vẫn mở cho đến khi áp suất giảm xuống dưới áp suất cài đặt ban đầu.
Khoảng cách giữa áp suất cài đặt và áp suất mà van an toàn đặt lại được gọi là "xả áp". Thường được biểu thị dưới dạng phần trăm áp suất cài đặt, xả áp đảm bảo rằng van an toàn không mở lại ngay lập tức sau khi tình trạng quá áp đã được giải quyết. Đối với chất lỏng có thể nén, xả áp thường là 15% áp suất cài đặt hoặc giá trị cài đặt trừ đi 0,3 barg, tùy theo giá trị nào lớn hơn.
Thiết kế của tấm chắn vai trò quan trọng trong việc đạt được cả việc mở nhanh và xả tối thiểu, theo cách này, van an toàn có thể giảm áp suất quá mức hiệu quả đồng thời ngăn chặn xả chất lỏng quá mức.
Ngoài ra, thiết kế phải đảm bảo áp suất hệ thống giảm đủ để ngăn chặn việc mở lại ngay lập tức, tạo ra sự cân bằng tinh tế giữa an toàn và hiệu quả vận hành. Tham khảo video giới thiệu chi tiết về nguyên lý hoạt động của van an toàn của PGTECH:
Nguyên lý hoạt động và cách lắp đặt Van an toàn nước, hơi và khí
Các chứng nhận và phê duyệt
Ở nhiều quốc gia, các tổ chức độc lập đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá thiết kế và hiệu suất của nhiều sản phẩm khác nhau để đảm bảo tuân thủ các quy tắc và tiêu chuẩn có liên quan. Hệ thống phê duyệt của bên thứ ba này đặc biệt phổ biến đối với các sản phẩm liên quan đến an toàn và thường là điều kiện tiên quyết để mua hoặc là yêu cầu của các nhà cung cấp bảo hiểm. Các tổ chức như TÜV, Lloyd's Register hoặc RINA là những ví dụ về các cơ quan độc lập thường tham gia vào quá trình này.
Tiêu chí cụ thể để xin phê duyệt có thể khác nhau tùy thuộc vào mã hoặc tiêu chuẩn áp dụng. Một số quy định đòi hỏi phải xác nhận lại định kỳ, trong khi những quy định khác cung cấp phê duyệt vô thời hạn, miễn là không có thay đổi đáng kể nào về thiết kế. Trong những trường hợp như vậy, có thể cần phải thông báo cho cơ quan phê duyệt và xin phê duyệt lại.
Tại Hoa Kỳ, Hội đồng Thanh tra Nồi hơi và Bình chịu áp suất Quốc gia (The National Board of Boiler and Pressure Vessel Inspectors) giám sát việc tuân thủ quy định về xây dựng và sửa chữa nồi hơi và bình chịu áp suất, đại diện cho cả các cơ quan chính phủ Hoa Kỳ và Canada. Tương tự như vậy, tại Trung Quốc, CSEI đóng vai trò là cơ quan được chỉ định để chứng nhận van an toàn theo quy định về thiết bị áp suất của Trung Quốc SELO. Đối với các van an toàn được sử dụng ở Châu Âu, việc tuân thủ Chỉ thị về Thiết bị chịu áp suất (PED) là tối quan trọng. Được phân loại là 'Phụ kiện an toàn' trong khuôn khổ PED, van an toàn thuộc danh mục thiết bị 'Danh mục 4', đòi hỏi phải đánh giá nghiêm ngặt để đáp ứng các yêu cầu PED ở mức cao nhất.
Các quy trình phê duyệt chính thức rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của sản phẩm trên toàn thế giới, trong đó mỗi khu vực đều có bộ quy định và cơ quan giám sát riêng để duy trì các tiêu chuẩn của ngành và bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng.
Liên hệ
Điều quan trọng là cần lựa chọn được đúng loại van an toàn phù hợp cho hệ thống. Tại PGTECH, chúng tôi có các dòng van an toàn trực tiếp và van an toàn thủy lực (van an toàn nước). Van an toàn nước có dạng nối ren bằng đồng và nối bích bằng gang. Dòng van an toàn thủy lực thường được sử dụng cho những đường ống lớn và nối bích ở các hệ thống HVAC, cấp thoát nước và PCCC. Đặc biệt, hệ thống PCCC có áp lực lớn, yêu cầu áp lớn và van an toàn được đề xuất lắp đặt ở nhiều khu và nhiều nhánh, đảm bảo an toàn tối đa cho hệ thống. Ở những hệ thống hơi, van an toàn hơi là vô cùng quan trọng, giúp xả áp hơi khi có hiện tượng quá áp xảy ra, tránh những sự cố nổ lò hơi hay rò rỉ vỡ đường ống hơi, gây thiết hại tài sản và tính mạng con người. Vì vậy, chọn lựa van an toàn chưa bao giờ là đơn giản và được xem nhẹ. Hãy liên hệ với PGTECH để lựa chọn được những dòng van an toàn chất lượng cao, có độ tin cậy và uy tín cao.
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