Áp suất cài đặt van an toàn
Một thông số quan trọng đối với hoạt động của van an toàn. Áp suất cài đặt là thông số cốt lõi quyết định thời điểm van an toàn bắt đầu hoạt động. Đây là giá trị áp suất được xác định trước tại đó đĩa van bắt đầu mở trong điều kiện vận hành bình thường và thường được đo tại đầu vào của van bằng đồng hồ áp suất. Khi áp suất môi chất đạt đến giá trị này, lực tác động của môi chất và lực nén trước của lò xo đạt trạng thái cân bằng, làm cho đĩa van nâng lên và bắt đầu quá trình xả áp. Trong điều kiện lý tưởng, áp suất cài đặt và áp suất mở là như nhau, tuy nhiên trên thực tế có thể xuất hiện sai lệch do đặc tính của van, điều kiện môi trường hoặc chế độ vận hành. Áp suất xả được xác định bằng áp suất cài đặt cộng với độ quá áp cho phép. Thông thường, áp suất cài đặt được lựa chọn trong khoảng từ 1,05 đến 1,10 lần áp suất làm việc của thiết bị và không được vượt quá áp suất thiết kế của bình chịu áp lực. Đối với nồi hơi, bình chịu áp lực và hệ thống đường ống áp lực, các tiêu chuẩn kỹ thuật đều quy định cụ thể về giá trị cài đặt cũng như độ sai lệch cho phép. Theo tiêu chuẩn ASME, độ lệch của áp suất cài đặt thường không được vượt quá ±3%.
Áp suất cài đặt được hiệu chỉnh bằng cách điều chỉnh lực nén ban đầu của lò xo và nên được thực hiện trong điều kiện môi chất gần giống với điều kiện làm việc thực tế. Trong phạm vi áp suất làm việc cho phép, lực nén của lò xo có thể được điều chỉnh bằng vít chỉnh áp: nếu áp suất mở thấp hơn yêu cầu, cần siết vít điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ; nếu áp suất mở cao hơn yêu cầu, cần nới lỏng vít theo chiều ngược lại. Khi nhiệt độ môi trường thay đổi hoặc trạng thái của môi chất thay đổi, chẳng hạn từ chất lỏng sang chất khí, cần tiến hành kiểm tra và hiệu chuẩn lại áp suất cài đặt do có thể phát sinh sai lệch, đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao. Van an toàn phải được hiệu chuẩn định kỳ bằng phương pháp trực tuyến hoặc ngoại tuyến, trong đó áp suất cài đặt là thông số kiểm tra quan trọng nhất. Trong quá trình hiệu chuẩn, nên áp dụng phương pháp tăng áp chậm và kiểm soát tốc độ tăng áp phù hợp để xác định chính xác áp suất mở của van. Nếu áp suất yêu cầu vượt quá phạm vi làm việc của lò xo, cần thay thế lò xo phù hợp và cập nhật lại thông số trên nhãn van. Đồng thời, cần tránh vận hành van khi áp suất môi chất đạt gần 90% hoặc cao hơn giá trị cài đặt nhằm hạn chế hư hỏng bề mặt làm kín và kéo dài tuổi thọ của van.
Định nghĩa áp suất cài đặt
Áp suất cài đặt là giá trị áp suất được xác định trước mà tại đó đĩa van an toàn bắt đầu mở trong điều kiện vận hành quy định. Đây là áp suất được đo tại cửa vào của van. Khi áp suất môi chất đạt đến giá trị này, lực sinh ra bởi áp suất môi chất tác động lên đĩa van sẽ cân bằng với lực giữ của lò xo hoặc cơ cấu tải, khiến đĩa van bắt đầu nâng lên và tạo ra một độ mở có thể đo được. Tại thời điểm đó, môi chất bắt đầu được xả ra ngoài một cách liên tục và có thể nhận biết bằng quan sát hoặc âm thanh.
Áp suất cài đặt còn được gọi là áp suất mở hoặc áp suất đặt, là một trong những thông số quan trọng nhất quyết định khả năng bảo vệ của van an toàn. Giá trị này được thiết lập phù hợp với áp suất làm việc và áp suất thiết kế của thiết bị nhằm đảm bảo hệ thống vận hành an toàn.
Bên trong van an toàn có một lò xo tạo lực ép lên đĩa van để giữ kín cửa xả áp. Khi áp suất bên trong bình chứa hoặc đường ống tăng lên và vượt quá lực nén của lò xo, đĩa van sẽ dịch chuyển khỏi vị trí làm kín, mở cửa xả áp để giải phóng môi chất dư thừa. Sau khi áp suất giảm xuống mức an toàn, lực lò xo sẽ đẩy đĩa van trở về vị trí ban đầu, đóng kín cửa xả và khôi phục trạng thái làm việc bình thường của hệ thống.
Xác định phương pháp
Phương pháp xác định áp suất cài đặt của van an toàn khác nhau tùy theo loại thiết bị và tiêu chuẩn áp dụng. Đối với van an toàn sử dụng trên nồi hơi, áp suất cài đặt của van an toàn trên thân nồi hơi và bộ quá nhiệt thường được xác định dựa trên áp suất làm việc định mức của thiết bị. Đối với bộ tiết kiệm nhiệt, bộ gia nhiệt lại và nồi hơi một lần, áp suất cài đặt thường bằng 1,1 lần áp suất làm việc tại vị trí lắp đặt. Khi áp suất hơi định mức nhỏ hơn 5,88 MPa, áp suất cài đặt của van an toàn điều khiển và van an toàn làm việc trên thân nồi hơi thường lần lượt bằng 1,04 lần và 1,06 lần áp suất làm việc; khi áp suất hơi định mức lớn hơn hoặc bằng 5,88 MPa, các giá trị này tương ứng là 1,05 lần và 1,08 lần. Đối với van an toàn lắp tại đầu ra bộ quá nhiệt của nồi hơi một lần, áp suất cài đặt của van điều khiển và van làm việc thường lần lượt bằng 1,08 lần và 1,10 lần áp suất làm việc. Đối với bình chịu áp lực cố định, áp suất cài đặt không được vượt quá áp suất thiết kế của bình. Trong trường hợp sử dụng nhiều van an toàn, áp suất cài đặt có thể được tăng lên nhưng không được vượt quá 1,05 lần áp suất thiết kế. Đối với bình chịu áp lực di động, áp suất cài đặt thường nằm trong khoảng từ 1,05 đến 1,10 lần áp suất thiết kế của bình. Van an toàn dùng cho đường ống công nghiệp thường được cài đặt trong khoảng từ 1,05 đến 1,10 lần áp suất làm việc, trong khi các hệ thống đường ống tại trạm dầu khí có thể được cài đặt từ 1,05 đến 1,15 lần áp suất làm việc. Đối với buồng oxy cao áp y tế và máy nén khí, áp suất cài đặt thường bằng áp suất làm việc cộng thêm 0,02 MPa.
Áp suất cài đặt được phép có sai lệch nhất định trong quá trình sản xuất, kiểm định và hiệu chuẩn. Khi áp suất cài đặt nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 MPa, sai lệch cho phép thường là ±0,015 MPa. Khi áp suất cài đặt lớn hơn 0,5 MPa, sai lệch cho phép thường là ±3% giá trị cài đặt. Đối với một số dải áp suất cao, chẳng hạn từ 2,3 MPa đến 7,0 MPa, sai lệch cho phép có thể là ±0,07 MPa; khi áp suất lớn hơn 7,0 MPa, sai lệch cho phép thường là ±1% áp suất cài đặt. Các tiêu chuẩn quốc tế như ASME cũng quy định độ lệch áp suất cài đặt không được vượt quá ±3%. Việc điều chỉnh áp suất cài đặt được thực hiện bằng cách thay đổi lực nén ban đầu của lò xo thông qua vít điều chỉnh. Nếu áp suất mở thấp hơn yêu cầu, cần siết vít điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ; nếu áp suất mở cao hơn yêu cầu, cần nới lỏng vít điều chỉnh theo chiều ngược lại. Trong quá trình điều chỉnh, cần bảo đảm điều kiện môi trường và môi chất càng gần với điều kiện vận hành thực tế càng tốt, vì sự thay đổi nhiệt độ hoặc trạng thái môi chất có thể ảnh hưởng đến giá trị áp suất cài đặt thực tế. Khi áp suất hệ thống đạt trên 90% áp suất cài đặt, không nên điều chỉnh vít chỉnh áp để tránh làm hư hỏng bề mặt làm kín của van. Nếu áp suất yêu cầu vượt quá phạm vi làm việc của lò xo, cần thay thế lò xo có dải áp suất phù hợp.
Điều chỉnh và xác minh
Trong phạm vi áp suất làm việc quy định, áp suất cài đặt của van an toàn có thể được điều chỉnh bằng cách xoay vít điều chỉnh để thay đổi lực nén ban đầu của lò xo. Nếu áp suất mở thấp hơn giá trị yêu cầu, cần siết vít điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ để tăng lực nén của lò xo; nếu áp suất mở cao hơn giá trị yêu cầu, cần nới lỏng vít điều chỉnh theo chiều ngược lại để giảm lực nén. Sau khi điều chỉnh đạt áp suất cài đặt mong muốn, phải siết chặt đai ốc khóa và lắp lại nắp bảo vệ. Nếu áp suất cài đặt yêu cầu vượt quá phạm vi làm việc của lò xo hiện tại, cần thay thế lò xo phù hợp và cập nhật lại các thông số trên nhãn van. Trong quá trình điều chỉnh, không được xoay vít điều chỉnh khi áp suất môi chất đã đạt trên 90% áp suất mở, nhằm tránh làm hư hỏng bề mặt làm kín của van. Đồng thời, môi chất và điều kiện sử dụng trong quá trình điều chỉnh cần càng gần với điều kiện vận hành thực tế càng tốt, vì sự thay đổi của môi chất hoặc nhiệt độ làm việc có thể ảnh hưởng đến giá trị áp suất cài đặt thực tế.
Việc xác minh và hiệu chuẩn van an toàn được chia thành hai hình thức là hiệu chuẩn ngoại tuyến và hiệu chuẩn trực tuyến. Hiệu chuẩn ngoại tuyến yêu cầu tháo van ra khỏi hệ thống để kiểm tra các thông số như áp suất cài đặt và độ kín của van. Hiệu chuẩn trực tuyến được thực hiện khi van vẫn lắp trên thiết bị, trong đó áp suất cài đặt là hạng mục kiểm tra chính. Các phương pháp hiệu chuẩn phổ biến bao gồm phương pháp tăng áp chậm, trong đó tốc độ tăng áp phải được kiểm soát phù hợp để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Trong quá trình kiểm định, lò xo có thể bị ăn mòn, lão hóa hoặc biến dạng do làm việc lâu dài trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao, dẫn đến sai lệch áp suất cài đặt vượt quá giới hạn cho phép. Trong trường hợp này cần thay thế lò xo và tiến hành kiểm định lại. Để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị bảo vệ áp suất, áp suất cài đặt cần được kiểm tra định kỳ và van an toàn sau khi hiệu chỉnh phải được niêm chì hoặc niêm phong theo đúng quy định kỹ thuật.
Các yếu tố ảnh hưởng
Áp suất cài đặt không cố định và cần được kiểm tra, hiệu chuẩn định kỳ trong quá trình vận hành. Thực tế, giá trị này có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau và thay đổi theo điều kiện làm việc.
Khi nhiệt độ vận hành tăng lên, áp suất cài đặt có xu hướng giảm. Trong môi trường nhiệt độ cao, đặc biệt là các hệ thống hơi nước công nghiệp, áp suất cài đặt của van an toàn có thể bị sai lệch, dẫn đến hiện tượng van mở sớm hoặc không mở đúng áp suất yêu cầu. Sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính đàn hồi và chiều cao làm việc của lò xo.
Khi loại môi chất thay đổi, đặc biệt từ pha lỏng sang pha khí hoặc hơi, áp suất cài đặt cũng có thể thay đổi. Vì vậy, điều kiện môi chất sử dụng trong quá trình điều chỉnh và kiểm định nên càng gần với điều kiện vận hành thực tế càng tốt để đảm bảo độ chính xác.
Lò xo làm việc lâu dài trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao có thể bị lão hóa, ăn mòn hoặc biến dạng, làm thay đổi độ cứng của lò xo và ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất cài đặt của van.
Hiện tượng rò rỉ tại bề mặt làm kín thường xuất hiện khi áp suất hệ thống đạt khoảng 90% áp suất cài đặt hoặc cao hơn. Áp suất càng tiến gần đến giá trị cài đặt thì khả năng rò rỉ càng tăng. Khi áp suất môi chất đạt trên 90% áp suất mở, không nên điều chỉnh vít chỉnh áp để tránh làm xoay đĩa van và gây hư hỏng bề mặt làm kín.
Để đảm bảo độ chính xác của áp suất cài đặt, người vận hành cần thực hiện kiểm tra, hiệu chuẩn và bảo dưỡng định kỳ theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Đối với các hệ thống sử dụng van an toàn inox hoặc van an toàn đồng, việc lựa chọn đúng vật liệu thân van cũng góp phần nâng cao độ ổn định của áp suất cài đặt và tuổi thọ thiết bị.
Các khái niệm liên quan
Áp suất mở là áp suất thực tế tại đó van an toàn bắt đầu mở khi áp suất hệ thống đạt đến giá trị cài đặt. Trong điều kiện lý tưởng, áp suất mở và áp suất cài đặt là như nhau, tuy nhiên trên thực tế chúng có thể chênh lệch do ảnh hưởng của điều kiện môi trường, nhiệt độ làm việc và đặc tính cơ học của van.
Áp suất xả là áp suất đầu vào khi van an toàn đạt chiều cao mở quy định và đạt lưu lượng xả định mức. Giá trị này bằng áp suất cài đặt cộng với áp suất dư. Áp suất dư thường được biểu thị dưới dạng phần trăm của áp suất cài đặt.
Áp suất cài đặt phải luôn nằm trong phạm vi áp suất làm việc cho phép của van an toàn được lựa chọn. Nếu áp suất yêu cầu vượt quá phạm vi làm việc của lò xo, cần thay thế lò xo hoặc lựa chọn model van phù hợp hơn.
Kiểm tra độ kín (áp suất làm kín) là một trong những hạng mục quan trọng trong quá trình kiểm định van an toàn, giúp đánh giá khả năng làm kín của bề mặt tiếp xúc giữa đĩa van và đế van, từ đó đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định và an toàn.
Xem thêm:
Van an toàn lò xo
Van an toàn mặt bích
Van an toàn hơi nóng
Van an toàn khí nén
Van an toàn cho bình áp lực
Van an toàn cho hệ thống hơi nước công nghiệp
Tiêu chuẩn van an toàn
Tiêu chuẩn van an toàn là một bộ quy chuẩn thống nhất cho việc thiết kế, sản xuất và sử dụng van an toàn trong thiết bị công nghiệp, chủ yếu được sử dụng để đảm bảo hoạt động an toàn của thiết bị áp suất. Việt Nam chủ yếu áp dụng các tiêu chuẩn quốc gia (TCVN), quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) và các tiêu chuẩn quốc tế được thừa nhận rộng rãi. Trên phạm vi quốc tế, các tiêu chuẩn ASME, API, ISO và các tiêu chuẩn khác là những tiêu chuẩn chính. Các yêu cầu kỹ thuật và phạm vi áp dụng của các tiêu chuẩn khác nhau cũng khác nhau.
Tiêu chuẩn này bao gồm các khía cạnh kỹ thuật như lựa chọn thiết kế, kiểm tra sản xuất và yêu cầu lắp đặt, và là cơ sở cốt lõi cho các thiết bị bảo vệ giảm áp. Với sự phát triển của toàn cầu hóa, các doanh nghiệp sản xuất và nhập khẩu tại Việt Nam hiện nay thường áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế như API và ASME trong thiết kế, sản xuất và kiểm định van an toàn. Đồng thời, hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam cũng liên tục được cập nhật theo hướng hài hòa với các tiêu chuẩn quốc tế nhằm đáp ứng yêu cầu hội nhập và đảm bảo an toàn kỹ thuật.
Tổng quan tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn van an toàn là một bộ tiêu chuẩn thống nhất cho việc thiết kế, sản xuất và sử dụng van an toàn trong thiết bị công nghiệp. Chúng chủ yếu được sử dụng để đảm bảo hoạt động an toàn của thiết bị chịu áp lực. Việt Nam chủ yếu áp dụng các tiêu chuẩn quốc gia (TCVN), quy chuẩn kỹ thuật (QCVN) và các tiêu chuẩn quốc tế được công nhận rộng rãi, trong khi trên phạm vi quốc tế, các tiêu chuẩn như ASME, API và ISO là những tiêu chuẩn chính. Các yêu cầu kỹ thuật và phạm vi áp dụng của các tiêu chuẩn khác nhau là khác nhau. Tiêu chuẩn này bao gồm các khía cạnh kỹ thuật như lựa chọn thiết kế, kiểm tra sản xuất và yêu cầu lắp đặt, và là cơ sở cốt lõi cho các thiết bị bảo vệ giảm áp. Với sự phát triển của toàn cầu hóa, các doanh nghiệp sản xuất và nhập khẩu trong nước nói chung áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế như API và ASME cho sản xuất. Trong những năm gần đây, Việt Nam cũng từng bước hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật bằng cách tham khảo các tiêu chuẩn quốc tế và tăng cường khả năng tương thích với thông lệ quốc tế.
Nội dung kỹ thuật
Tiêu chuẩn này bao gồm các khía cạnh kỹ thuật như lựa chọn thiết kế, kiểm tra sản xuất và yêu cầu lắp đặt, và là cơ sở cốt lõi cho các thiết bị bảo vệ giảm áp. Tiêu chuẩn van an toàn là một hệ thống tiêu chuẩn thống nhất cho việc thiết kế, sản xuất và sử dụng van an toàn trong thiết bị công nghiệp, chủ yếu được sử dụng để đảm bảo hoạt động an toàn của thiết bị chịu áp.
Phân loại tiêu chuẩn
Các tiêu chuẩn liên quan đến van an toàn đóng vai trò là cơ sở nền tảng cho thiết kế van an toàn. Cùng với quá trình công nghiệp hóa và hội nhập kinh tế quốc tế, Việt Nam đã tiếp nhận nhiều dự án công nghiệp, hóa dầu và năng lượng quy mô lớn sử dụng thiết bị nhập khẩu từ các nước phát triển. Do đó, nhiều nhà sản xuất, đơn vị nhập khẩu và người sử dụng van an toàn trong nước hiện nay chủ yếu áp dụng các tiêu chuẩn API hoặc ASME cho thiết kế, sản xuất, lựa chọn và sử dụng van an toàn. Đồng thời, các cơ quan quản lý và tổ chức tiêu chuẩn hóa tại Việt Nam cũng đang thúc đẩy việc xây dựng, cập nhật và hài hòa các tiêu chuẩn quốc gia với các tiêu chuẩn quốc tế, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn vận hành trong các ngành công nghiệp.
Công ty TNHH Van Công Nghiệp Đỉnh Vạn Thành – Đơn vị cung cấp các dòng van an toàn inox, van an toàn đồng và thiết bị van công nghiệp nhập khẩu chính hãng.
