Van an toàn

Van An Toàn Là Gì? Các Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động

Van an toàn là gì?

Van an toàn là một thiết bị an toàn và trong nhiều trường hợp là tuyến phòng thủ cuối cùng. Van an toàn được thiết kế để mở và giảm áp suất dư thừa từ các bình hoặc thiết bị, đồng thời đóng lại và ngăn môi chất xả ra sau khi các điều kiện bình thường đã được khôi phục.

Mục đích chính của van an toàn là bảo vệ tính mạng, tài sản và môi trường.Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng van an toàn có thể hoạt động mọi lúc và mọi hoàn cảnh.

Van an toàn lắp trên đường ống hơi
Van an toàn lắp trên đường ống hơi

Lý do dư áp trong bình

Có một số lý do tại sao áp suất trong bình hoặc hệ thống có thể vượt quá giới hạn định trước. Tiêu chuẩn API 521 / ISO 23251 Sect. 4 cung cấp hướng dẫn chi tiết về nguyên nhân gây ra quá áp. Phổ biến nhất là:

  • Đường xả bị chặn
  • Tiếp xúc với lửa bên ngoài, thường được gọi là “Trường hợp cháy”
  • Sự giãn nở nhiệt
  • Phản ứng hóa học
  • Vỡ ống trao đổi nhiệt
  • Hệ thống làm mát bị lỗi

Mỗi sự kiện được liệt kê ở trên có thể xảy ra riêng lẻ và tách biệt với sự kiện khác. Chúng cũng có thể diễn ra đồng thời. Mỗi nguyên nhân gây ra quá áp cũng sẽ tạo ra một lưu lượng khối lượng hoặc thể tích khác nhau để thải ra, ví dụ dòng khối lượng nhỏ để giãn nở nhiệt và dòng khối lượng lớn trong trường hợp phản ứng hóa học. Người sử dụng có trách nhiệm xác định tình huống xấu nhất để định cỡ và lựa chọn thiết bị giảm áp phù hợp.

Các loại Van an toàn và Nguyên lý hoạt động

Spring loaded safety valves

Cấu tạo gồm các thành phần chính: Nozzle (miệng xả), Disc (đĩa làm kín), Spindle (trục đỡ), spring (Lò xo), Adjusting screw (Vít điều chỉnh)

Van an toàn tải lò xo hoạt động theo các giai đoạn sau:

Trạng thái Van đóng

Đĩa làm kín chịu 2 lực tác động ngược chiều nhau:

Fs: Lực lò xo (Áp suất cài đặt mở van an toàn được điều chỉnh bởi lực lò xo này)

FpLực tạo ra bởi Áp suất của hệ thống theo chiều ngược lại

Giai đoạn này, Lực lò xo lớn hơn lực do áp suất, do đó van được giữ ở trang thái đóng

Trạng thái Van mở

Khi lực do áp suất hệ thống (Fp) bằng với lực do lò xo, tức là áp suất hệ thống bằng với áp suất cài đặt của van. Van an toàn bắt đầu rò rỉ và tai ta có thể nghe âm thanh rò rỉ.

Khi áp suất hệ thống cao hơn Áp suất cài đặt, Áp lực hệ thống tác động lên vùng đĩa làm kín và thắng lực lò xo. Van sẽ mở nhanh, trong hầu hết các trường hợp, đĩa làm kín sẽ được nâng hết cỡ.

Phạm vi quá áp này phù thuộc vào các tiêu chuẩn. Giá trị thông thường là 10%, dao động từ 3% đến 21% tuỳ thuộc vào mã và ứng dụng.

Van đóng lại

Trong hầu hết các ứng dụng, van an toàn có kích thước phù hợp sẽ làm giảm áp suất trong bình khi xả. Áp suất trong bình sẽ giảm vào bất kỳ thời điểm nào sau đó.

Giảm áp suất trong bình sẽ làm giảm lực F p . Tuy nhiên, ở áp suất cài đặt, dòng chảy vẫn tác động lên vùng đĩa làm kín, điều này sẽ giữ van mở. Cần giảm thêm áp suất cho đến khi lực lò xo F s lại lớn hơn F pvà van an toàn bắt đầu đóng lại. 

Ở áp suất đóng lại, đĩa làm kín sẽ chạm vào miệng van một lần nữa và van an toàn đóng lại. Giá trị áp suất để van đóng lại được xác định trong mã và tiêu chuẩn là -7% và -10%, dao động từ -4% đến -20% tùy thuộc vào mã và ứng dụng (hơi, khí hoặc chất lỏng).

Pilot-operated safety valves

Pilot-operated safety valves (Tạm dịch là van an toàn được điều khiển)

Theo hình bên dưới. Áp suất hệ thống được dẫn hướng chuyển đến vòm trên của van an toàn. Đĩa làm kín chịu tác động của 2 lực ngược nhiều

  • Lực do áp suất của hệ thống tác động theo hướng lên
  • Lực do áp suất hệ thống được dẫn hướng lên vòm trên tác dụng theo hướng xuống (hướng ngược lại)

Ở trạng thái bình thường (Dưới áp suất cài đặt)

Ap suất dưới đĩa và trên đĩa làm kín bằng nhau (Do cùng là áp suất hệ thống). Nhưng lực trên mái vòm tác động lên đĩa (lực hướng xuống) cao hơn lực do áp suất hệ thống tác động lên đĩa (lực hướng lên), Do thiết kế tiết diện vòm trên lớn hơn tiết diện miệng van ở dưới đĩa. Điều này làm cho van đóng.

Ở áp suất đặt: Trạng thái kích hoạt

Ở áp suất cài đặt, van điều khiển (pilot vale) hoạt động. Môi chất không còn được chuyển đến mái vòm (xem hình minh họa). Mà theo đường xả của van điều khiển xả ra ngoài. Dẫn đến lực tác động trên van chính nhỏ hơn lực do áp suất hệ thống. Van chính mở

Ở áp suất đóng van trở lại:

Nếu áp suất hệ thống giảm xuống mức áp suất đóng, van điều khiển sẽ hoạt động và một lần nữa định tuyến môi chất đến mái vòm. 

Áp suất trong mái vòm tích tụ và van chính đóng lại.


Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết nổi bật:

  1. Cách chọn Van Công Nghiệp phù hợp
  2. Van điều áp (Pressure Regulator) là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
  3. Van điện từ (Solenoid Valve) là gì? Phân loại, Nguyên lý và Ứng dụng
  4. Van Bướm căn bản, Phân loại và Ưu nhược điểm
  5. Van Điều Khiển Là Gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
  6. Van màng là gì? Cấu tạo, phân loại, Cân nhắc lựa chọn

Thư viện bài viết:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.