Van an toàn là gì? – Cấu tạo, chức năng của van an toàn


Trong các hệ thống 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? Bài viết hôm nay sẽ giới thiệu về van an toàn, cấu tao cũng nhưng chức năng của chúng.

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, van sẽ tự động đóng lại.

Van an toàn chính là van bảo vệ hệ thống dẫn lưu chất sau van giúp cho hệ thống luôn hoạt động dưới một áp lực nhất định ( Do mình tự cài đặt). 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 là gì?

Cấu tạo của van gồm các thành phần chính như sau: thân van, lò xo, đĩa van, nắp capo và các phụ kiện khác

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.

Nguyên lý hoạt động của van an toàn là gì?

Nguyên lý hoạt động của van an toàn là gì
Nguyên lý hoạt động của van an toàn là gì?

 

Van an toàn hoạt động dựa vào độ đàn hồi của lò xo. Độ nén của lò xo sẽ được thay đổi nhờ một vít điều chỉnh trên đỉnh van. Lực nén của lò xo chính là áp suất cài đặt để xả của hệ thống. Các thiết kế của van đều sử dụng ba trạng thái riêng biệt

Van an toàn trực tiếp

Trạng thái cân bằng

Khi hệ thống hoạt động bình thường, áp suất trong hệ thống đang ổn đinh. Nhờ lực nén của lò xo, đĩa van được đè chặt xuống, van đóng hoàn toàn. Lúc này áp suất của hệ thống tác động lên đĩa van nhỏ hơn lực nén lò xo. Hai lực cân bằng nhau khiến đĩa van giữ nguyên vị trí ở trạng thái đóng

Trạng thái mở 

Khi áp suất trong đường ống dần dần đạt đến áp suất của lò xo hay áp cài trước. Lực lò xo và áp suất cân bằng nhau, van an toàn bắt đầu rò rỉ và tạo ra âm thanh

Khi hệ thống xảy ra hiện tượng quá áp suất, vượt quá ngưỡng an toàn hay mức cài đặt của van. Áp lực này thắng độ nén của lò xo đàn hồi, đĩa van bị đẩy lên cao. Van sẽ mở nhanh với một tiếng “pop” . Quá áp thường được biểu thị bằng phần trăm của áp suất đặt. Các mã và tiêu chuẩn cung cấp các giới hạn cho áp suất tối đa. Giá trị điển hình là 10%, dao động từ 3% đến 21% tùy theo mã và ứng dụng.

Trạng thái đóng

Lưu chất được xả ra ngoài sẽ làm giảm đi áp suất của hệ thống. Khi áp suất hệ thống dần giảm xuống, lực nén lò xo sẽ làm đĩa van từ từ nén xuống đến khi đóng kín hoàn toàn.

Ngoài ra van còn tay giật, nó được sử dụng để xả trước lượng lưu chất dư thừa dù áp suất chưa đến ngưỡng giới hạn. Kéo tay giật sẽ giúp mở đĩa van để xả lưu chất ra ngoài.

Van an toàn gián tiếp

Dưới áp suất cài đặt

Trong quá trình hoạt động bình thường, áp suất hệ thống được chuyển từ đầu vào đến vòm trên của van. Vì diện tích vòm lớn hơn diện tích của ghế van chính, nên lực đóng lớn hơn lực mở. Điều này giữ cho van chính đóng chặt.

Áp suất cài đặt: Trạng thái kích hoạt

Khi đạt đến trạng thái cài đặt, van gián tiếp hoạt động. Lưu chất không còn được chuyển đến vòm (như hình minh họa). Điều này làm giảm thiểu áp suất ở trên vòm. Áp suất trên vòm lúc này nhỏ hơn áp suất ở dưới ghế van. Lúc này nhờ sự chênh lệch áp suất giúp đĩa van được nâng lên.

Van chính được mở ra, việc mở nhanh (pop action) hoặc mở một cách từ từ tùy thuộc vào thiết kế của van gián tiếp

Ở áp suất đóng

Áp suất hệ thống giảm xuống nhỏ hơn mức cài đặt, lúc này van gián tiếp được đóng lại. Lúc này, lưu chất lại được chuyển đến vòm trên của van. Điều này là cân bằng áp suất ở trên vòm và dưới ghế. Van chính được đóng lại.

Áp suất trong vòm tích tụ và van chính đóng lại nhanh chóng và hoàn toàn (Pop Action) hoặc dần dần và một phần theo áp suất hệ thống (Hành động điều biến).

 

 

 

 


0986.117.127