Van giảm áp Gas

Van giảm áp Gas khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), còn gọi là bộ điều chỉnh áp suất, là thiết bị dùng để điều chỉnh và kiểm soát áp suất LPG được giải phóng từ bình chứa áp suất cao. Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong môi trường dân dụng, thương mại và công nghiệp, bao gồm hệ thống sưởi, thiết bị gas và hệ thống cung cấp nhiên liệu.

Van đảm bảo an toàn khi sử dụng gas bằng cách giảm áp suất trong bình chứa áp suất cao xuống mức áp suất thấp ổn định. Các bộ phận cốt lõi thường bao gồm màng ngăn hoặc cơ cấu lò xo, hoạt động theo sự thay đổi áp suất để duy trì áp suất đầu ra ổn định. Lấy bình khí LPG làm ví dụ, áp suất đầu vào dao động từ 0,03 đến 1,56 MPa và áp suất đầu ra được ổn định ở khoảng 2,80 kPa sau khi đi qua van giảm áp. Việc sử dụng hoặc thay thế van giảm áp không đúng thông số kỹ thuật có thể gây rò rỉ khí hoặc thậm chí nguy cơ cháy nổ.

Thông số kỹ thuật van giảm áp gas

• Môi chất sử dụng: Khí LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng), propan, butan
• Áp suất đầu vào: 0,03 – 1,56 MPa (tùy loại bình và hệ thống)
• Áp suất đầu ra: khoảng 2,8 kPa (có thể điều chỉnh theo model)
• Dải điều chỉnh áp suất: 0 – 0,1 MPa hoặc 0 – 0,25 MPa (tùy loại bộ điều áp)
• Độ ổn định áp suất: sai số nhỏ, duy trì ổn định khi tải thay đổi
• Nhiệt độ làm việc: -20°C đến +60°C (tùy vật liệu)
• Vật liệu thân van: hợp kim đồng / nhôm / thép không gỉ
• Vật liệu màng: cao su NBR, EPDM hoặc vật liệu chịu dầu khí
• Kiểu kết nối: ren trong / ren ngoài (G1/2, G3/4 hoặc theo tiêu chuẩn quốc tế BSP/NPT)
• Cơ chế điều khiển: màng ngăn + lò xo điều chỉnh
• Thiết bị an toàn: tích hợp van xả áp hoặc cơ chế chống quá áp (tùy loại)
• Ứng dụng: bếp gas dân dụng, hệ thống gas công nghiệp, thiết bị gia nhiệt, hệ thống cung cấp LPG

Nguyên lý hoạt động van giảm áp gas

Buồng cao áp của van giảm áp LPG được nối với đầu vào khí, còn buồng thấp áp là đầu ra cấp khí cho hệ thống sử dụng. Đồng hồ đo áp suất cao thể hiện áp suất khí được lưu trữ trong bình. Áp suất đầu ra của đồng hồ đo áp suất thấp có thể được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh. Theo các tiêu chuẩn liên quan, phạm vi áp suất đầu vào của bình LPG dao động từ 0,03 đến 1,56 MPa, trong khi áp suất đầu ra sau khi qua bộ điều chỉnh (van giảm áp) thường được duy trì ổn định ở mức khoảng 2,80 kPa.

Khi vận hành, trước tiên mở van chính của bình khí, sau đó xoay vít điều chỉnh áp suất của bộ điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ để nén lò xo chính, làm dịch chuyển màng ngăn, đệm lò xo và cần đẩy, từ đó mở van. Khí áp suất cao sau khi được tiết lưu và giảm áp sẽ đi vào buồng áp suất thấp, sau đó được dẫn tới hệ thống sử dụng qua cửa ra. Việc điều chỉnh vít sẽ thay đổi độ mở của van, qua đó kiểm soát lưu lượng khí và thiết lập mức áp suất đầu ra mong muốn.

Van giảm áp còn có chức năng tự động ổn định áp suất: khi áp suất đầu ra thay đổi, cơ cấu màng ngăn và lò xo sẽ tự điều chỉnh độ mở của van để duy trì áp suất đầu ra gần như không đổi, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định.

Tất cả các van giảm áp LPG đều được trang bị van an toàn nhằm đảm bảo vận hành an toàn. Khi áp suất đầu ra tăng vượt mức cho phép do sự cố ở đế van hoặc các bộ phận khác, van an toàn sẽ tự động mở để xả bớt khí, tránh nguy cơ quá áp và bảo vệ toàn bộ hệ thống.

Ứng dụng và hiệu năng chính 

Van giảm áp này phù hợp lắp đặt cho các hệ thống đường ống dẫn nước, hơi nước và không khí. Thiết bị có chức năng giảm áp suất đầu vào xuống mức áp suất đầu ra theo yêu cầu, đồng thời tự động duy trì áp suất ổn định trong phạm vi cho phép khi áp suất đầu vào và lưu lượng thay đổi, nhờ vào năng lượng của chính môi chất.

Lưu ý: chênh lệch giữa áp suất đầu vào và áp suất đầu ra cần đảm bảo ≥ 0,2 MPa/CM để van hoạt động ổn định và hiệu quả.

Nguyên lý và cấu trúc hoạt động

Khi xuất xưởng, lò xo điều chỉnh ở trạng thái không nén, đĩa van chính và đĩa van phụ đều đóng. Trong quá trình vận hành, người dùng xoay vít điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ để nén lò xo, làm màng ngăn dịch chuyển và mở đĩa van phụ.

Môi chất đi từ cửa A qua đế van phụ đến cửa B và đi vào khoang phía trên piston. Dưới tác dụng của áp suất, piston di chuyển xuống dưới, đẩy đĩa van chính rời khỏi đế van, cho phép môi chất đi xuống phía hạ lưu.

Đồng thời, môi chất đi vào khoang dưới màng ngăn qua cửa C. Khi áp suất đầu ra vượt mức cài đặt, lực áp suất đẩy màng ngăn đi lên, nén lò xo điều chỉnh và làm giảm độ mở của van phụ. Điều này khiến lưu lượng môi chất vào khoang piston giảm, kéo theo áp suất giảm xuống mức cân bằng mới.

Ngược lại, khi áp suất đầu ra thấp hơn giá trị cài đặt, khe hở giữa đĩa van chính và đế van tăng lên, lưu lượng môi chất tăng, từ đó nâng áp suất đầu ra trở về trạng thái cân bằng ổn định.

Lắp đặt và Sử dụng van giảm áp gas

Van giảm áp gas Y43H-16 được trang bị lò xo điều chỉnh trong dải 0,05～0,4MPa; Y43H-25 trong dải 1～1,6MPa; Y43H-40 trong dải 1～1,6MPa và 1,6～2,5MPa; Y43H-64 trong dải 1～3MPa. Van khi xuất xưởng thường đi kèm lò xo 0,1～1MPa; các loại lò xo khác được cung cấp trong hộp van. Người dùng có thể lựa chọn lò xo phù hợp theo giá trị áp suất đầu ra thực tế.

Hệ thống đường ống cần được súc rửa và làm sạch trước khi lắp đặt van giảm áp để tránh xỉ hàn, cặn oxit và tạp chất khác xâm nhập vào van, gây ảnh hưởng đến hoạt động bình thường.

Van giảm áp gas cần được lắp đặt ở vị trí thuận tiện cho vận hành và bảo trì, lắp đặt theo phương thẳng đứng trên đường ống nằm ngang (theo sơ đồ lắp đặt). Đồng thời phải đảm bảo hướng dòng chảy của môi chất trùng với chiều mũi tên trên thân van, không được lắp ngược chiều.

Khi lắp đặt và vận hành, cần mở van khóa đường ống nhánh để xả hết nước ngưng và hỗn hợp trong đường ống, tránh hiện tượng tích tụ gây ảnh hưởng khi khởi động hệ thống. Sau khi hệ thống ổn định, từ từ xoay vít điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ để thiết lập áp suất đầu ra theo yêu cầu (dựa trên đồng hồ đo sau van). Sau khi điều chỉnh xong, siết chặt đai ốc khóa và đậy nắp bảo vệ.

Cần lắp bộ lọc ở phía trước van giảm áp gas để ngăn tạp chất trong môi chất đi vào van, đảm bảo độ ổn định và tuổi thọ thiết bị.

Phải bố trí đoạn ống thẳng trước và sau van giảm áp gas. Chiều dài đoạn ống thẳng phía trước khoảng 600 mm, và đoạn ống thẳng phía sau khoảng 1 m để đảm bảo dòng chảy ổn định.

Trong thực tế vận hành, nếu van giảm áp gas trên đường ống không hoàn toàn tương thích với áp suất hệ thống, khí vẫn có thể đi qua. Nguyên nhân là van hoạt động theo cơ chế điều khiển áp suất đầu ra; khi áp suất đầu ra chưa đạt giá trị cài đặt, van chính sẽ mở lớn hơn để bù áp. Tuy nhiên, nếu chênh lệch áp suất không đảm bảo, về lâu dài có thể gây giảm hiệu suất và mất ổn định hệ thống. Vì vậy, van giảm áp gas thường yêu cầu chênh lệch áp suất đầu vào – đầu ra ≥ 0,2 MPa để hoạt động hiệu quả.

Trong các ứng dụng công nghiệp và thí nghiệm, các loại khí như oxy, nitơ, hydro và argon thường được lưu trữ trong bình khí áp suất cao. Khi vận hành, van giảm áp gas đóng vai trò giảm áp suất từ bình xuống mức phù hợp cho hệ thống sử dụng, sau đó các van điều chỉnh khác sẽ tinh chỉnh lưu lượng trước khi đưa vào thiết bị. Một trong những loại phổ biến là van giảm áp oxy, được sử dụng rộng rãi trong y tế và công nghiệp khí.

Cấu tạo van giảm áp gas

Van giảm áp gas gồm hai phần chính: van chính và van điều khiển. Khí dầu mỏ hóa lỏng đi vào buồng giảm áp từ xi lanh thông qua ống dẫn vào. Thiết bị có các bộ phận quan trọng như màng cao su, cần gạt, lỗ thông hơi, cổng van, gioăng làm kín, vòi phun đầu vào và lò xo.

Van chính chủ yếu bao gồm đế van, đĩa van chính, piston, lò xo và các chi tiết liên quan. Van điều khiển gồm đế van, đĩa van, màng ngăn, lò xo, lò xo điều chỉnh và các bộ phận khác. Áp suất đầu ra được thiết lập thông qua việc điều chỉnh lực nén của lò xo điều chỉnh, trong khi màng ngăn có nhiệm vụ cảm nhận sự thay đổi áp suất đầu ra. Van điều khiển sẽ đóng/mở để điều khiển piston, từ đó thay đổi diện tích tiết lưu của van chính, giúp giảm áp và ổn định áp suất đầu ra.

Các danh mục chính

Van giảm áp gas LPG được phân loại chủ yếu theo mức áp suất đầu ra và lĩnh vực ứng dụng:

Theo áp suất đầu ra: van giảm áp thấp áp, trung áp và cao áp.

Theo lĩnh vực ứng dụng: trong công nghiệp hóa chất, năng lượng – điện lực, ô tô và dân dụng.

Trong hệ thống van công nghiệp, van giảm áp gas LPG thuộc nhóm van điều áp dùng cho môi chất khí.

Sử dụng an toàn

Nguyên nhân trực tiếp của vụ nổ khí gas nghiêm trọng tại một nhà hàng ở Việt Nam là do vi phạm quy định an toàn, trong đó nhân viên đã tự ý thay thế van giảm áp nối với bình khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), gây rò rỉ khí nhanh và dẫn đến cháy nổ.

Các nguyên nhân phổ biến gây tai nạn khí gas bao gồm: vận hành sai quy trình, bảo quản bình khí không đúng cách, tự ý thay thế van giảm áp, sử dụng bình hết hạn hoặc chưa kiểm định, và dùng bình kém chất lượng hoặc đã bị loại bỏ.

Hiệu suất thị trường van giảm áp gas

Theo một báo cáo ngành được công bố bởi nhóm nghiên cứu QYResearch, quy mô thị trường van giảm áp LPG toàn cầu được ước tính tăng trưởng trong giai đoạn từ năm 2019 đến năm 2030. Các nhà sản xuất chính trong thị trường này bao gồm Emerson, RegO Products (OPW Clean Energy Solutions), Rotarex, Cavagna Group, LESER, Honeywell, v.v.

Theo loại áp suất sản phẩm, thị trường được chia thành van giảm áp suất thấp, van giảm áp suất trung bình và van giảm áp suất cao. Các lĩnh vực ứng dụng chính bao gồm hóa chất, năng lượng và sản xuất điện, ô tô và gia dụng. Các thị trường tiêu thụ lớn trên toàn cầu gồm Bắc Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc, Nhật Bản, Đông Nam Á, Ấn Độ, v.v.