Van an toàn là thiết bị được sử dụng để kiểm soát áp suất trong các hệ thống ống dẫn, bồn chứa, bể chứa… nhằm đảo bảo các hệ thống này luôn trong trạng thái ổn định, tránh tình trạng áp suất tăng quá cao làm nổ vỡ hệ thống.

Van an toàn là gì?

Van an toàn (Safety Valve) là một thiết bị van công nghiệp khá được ưa chuộng hiện nay. Chúng xuất hiện trong hầu hết các hệ thống đường ống, thực hiện vai trò theo dõi và điều chỉnh áp suất trong hệ thống về mức ổn định nhằm ngăn chặn các sự cố quá tải áp.

Thiết bị này có cơ chế hoạt động hoàn toàn tự động thông qua một bộ phận căn chỉnh áp suất được thiết kế bên ngoài thân van. Mỗi chỉ số được đưa ra bởi bộ điều chỉnh này sẽ quy định cho áp suất định mức của toàn bộ hệ thống, nếu có bất cứ thay đổi nào diễn ra bên trong hệ thống, van sẽ tự động mở ra và xả bớt lượng áp dư thừa ra ngoài, giúp hệ thống bình ổn trở lại.

Để thích hợp lắp đặt trong từng môi trường lưu chất cụ thể, thiết bị safety valve này hiện đang được các nhà sản xuất cung cấp với đa dạng chất liệu, kích thước, mẫu mã, phương thức kết nối… giúp tạo nên nhiều sự lựa chọn hơn cho người tiêu dùng. Thiết bị này hiện đang được ứng dụng khá linh hoạt trong nhiều hệ thống chất lỏng, khí, hơi…

Công dụng của van an toàn

Có thể nói, để tránh đi các sự cố cháy nổ hay các tai nạn lao động không mong muốn, van an toàn chắc chắn là một thiết bị mà bất cứ doanh nghiệp nào cũng đặc biệt quan tâm khi muốn xây dựng bất kỳ một hệ thống đường ống nào.

Lưu chất được vận chuyển quá nhanh với áp lực lớn, lưu lượng cao đôi khi sẽ gây ra một số va đập bên trong đường ống, điều này sẽ làm môi trường bên trong không ổn định, áp suất tăng nhanh. 

Khi áp suất bên trong hệ thống vượt quá mức cho phép, điều này đồng nghĩa với việc đường ống đang xảy ra tình trạng quá tải áp, nếu để hiện tượng này kéo dài mà không được khắc phục kịp thời, ống dẫn sẽ bị căng và dẫn đến các sự cố cháy nổ không mong muốn, điều này không chỉ gây nên tổn thất to lớn về tài sản mà còn ảnh hưởng đến tính mạng của những người làm việc xung quanh.

Trong những trường hợp này, người ta thường sẽ lắp đặt một thiết bị van an toàn trên đường ống vận chuyển. Sau khi cài đặt áp suất định mức, nếu áp suất trong hệ thống tăng nhanh và vượt quá mức cho phép này, thiết bị sẽ tự động mở ra và xả bớt lượng khí hơi dư thừa ra ngoài để hệ thống ổn định trở lại, còn lưu chất lỏng sẽ được đưa trở về nguồn cho đến khi mọi thứ trở nên cân bằng.

Nhờ có thiết bị Safety valve mà hệ thống có thể hoạt động ổn định hơn, mang đến năng suất cao và yên tâm hơn sử dụng.

Cấu tạo của van an toàn

Có nhiều kiểu van an toàn trên thị trường hiện nay, dựa vào chức năng hoạt động, thiết bị này hiện đang được phân chia thành 2 loại chính là: Van an toàn tác động trực tiếp và van an toàn tác động gián tiếp, cấu tạo của hai loại van này sẽ có một số đặc điểm khác nhau.

Van an toàn tác động trực tiếp:

• Thân van: Được sản xuất chủ yếu từ chất liệu gang, inox, đồng… có khả năng chịu lực tốt và chứa đựng các bộ phận khác bên trong, trên thân van có vít điều chỉnh để thuận tiện cho việc cài đặt áp suất định mức.
• Nắp van: Kết nối trực tiếp với thân van và sản xuất từ loại vật liệu tương tự như thân van, 
• Lò xo: Có vai trò như một bàn đẩy, kết hợp với các bộ phận khác để tạo nên áp suất đẩy cho thiết bị và thực hiện đóng mở van.
• Trục van: Nằm bên trong lò xo, cố định thân lò xo và tạo hướng di chuyển cho đĩa van.
• Đĩa van: Thực hiện kiểm soát khả năng đóng mở của đầu phun hiệu quả.
• Đầu phun: Là nơi áp suất dư thừa được đưa ra ngoài, độ mở của đầu phun có thể được điều chỉnh dễ dàng thông qua núm điều chỉnh.

Van an toàn tác động gián tiếp:

• Thân van: Được sản xuất từ những loại vật liệu tương tự như van trực tiếp, tuy nhiên núm điều chỉnh không được thiết kế trên thân van mà sẽ được gắn trên nắp van.
• Nắp van: Kết nối với thân van, ngăn chặn tình trạng rò rỉ hiệu quả, dễ dàng tháo lắp khi cần bảo trì, có thiết kế kèm theo vít điều chỉnh để thực hiện chức năng điều chỉnh áp suất định mức cho thiết bị.
• Lò xo: Nếu van trực tiếp chỉ có 1 lò xo thì van gián tiếp sẽ có 2 lò xo, bao gồm 1 lò xo chính và 1 lò xo điều chỉnh.
• Trục van: Có thể được thay đổi bằng piston, cũng được sử dụng với chức năng chuyển hướng chuyển động cho van. 
• Đĩa van: Được thay bằng piston để điều khiển hoạt động đóng/ mở của van.

Nguyên lý hoạt động của van an toàn

Van an toàn là thiết bị có cơ chế vận hành hoàn toàn tự động, phụ thuộc và sự tăng giảm nhanh chóng của áp suất trong hệ thống cũng như mức áp suất định mức được cài đặt trên thân van. 

Cơ chế hoạt động van an toàn trực tiếp:

• Khi áp suất trong hệ thống tăng cao: Lúc này, áp suất trong hệ thống đã vượt quá mức cho phép, theo chuyển động của lò xo và trục van, đĩa van sẽ rời khỏi vị trí và mở ra cửa phun, lượng áp suất dư thừa sẽ theo đầu phun mà di chuyển ra ngoài.
• Khi áp suất giảm thấp hơn áp suất định mức: Áp suất dư thừa sẽ được xả cho đến khi môi trường bên trong hệ thống ổn định trở lại. Lúc này, lò xo và trục van sẽ chuyển động và đẩy đĩa van trở về vị trí chắn lại cửa van, ngăn chặn không cho lưu chất tiếp tục được di chuyển ra ngoài.

Cơ chế hoạt động của van an toàn gián tiếp:

• Khi áp suất hệ thống tăng cao hơn áp suất van phụ: Đĩa van hoặc piston sẽ mở ra để lưu chất di chuyển qua van phụ, lúc này, áp suất trong hệ thống sẽ lớn hơn van phụ nhưng vẫn nhỏ hơn van chính, điều này giúp hệ thống trở nên bình ổn hơn.
• Khi áp suất hệ thống tăng cao hơn van chính: Nếu áp suất trong hệ thống vẫn còn dấu hiệu tăng nhanh và vượt qua áp suất định mức trong van chính, van sẽ tự động mở ra để áp suất dư thừa được thải ra ngoài.
• Áp suất hệ thống giảm thấp hơn áp suất định mức: Áp suất dư thừa được xả ra ngoài cho đến khi chúng thấp hơn áp suất định mức được cài đặt, lúc này piston và đĩa van di chuyển để đóng lại cửa van, ngăn chặn không cho áp suất tiếp tục được xả ra ngoài, tuy nhiên áp suất vận được xả ra van phụ để bình ổn môi trường bên trong.
• Khi áp suất hệ thống thấp hơn áp suất van phụ: Lúc này van phụ cũng sẽ đóng lại, ngăn chặn không cho lưu chất tiếp tục di chuyển, lúc này van sẽ trở về trạng thái đóng hoàn toàn.

Các loại van an toàn thông dụng nhất hiện nay

Để kể tên được hết các loại van an toàn có trên thị trường thì chắc chắn đó là điều không thể, vì mỗi loại sẽ được thiết kế với các đặc điểm riêng để phù hợp với từng môi trường lưu chất cụ thể. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ giới thiệu đến bạn một số thiết bị safety valve thông dụng nhất hiện nay và xuất hiện rộng rãi trong nhiều hệ thống dân dụng.

Phân loại theo chất liệu

Dựa vào tiêu chí này, van an toàn được chia thành các loại chính là: Van gang, van inox, van đồng, van thép…

• Van an toàn inox: Chất liệu sử dụng thường là inox 201, inox 304, inox 316… có nhiều tính năng vượt trội như độ cứng cao, chống va đập tốt, bề mặt sáng bóng sang trọng, không bị oxy hóa hay ăn mòn bởi hóa chất, chịu được áp lực và nhiệt độ cao, an toàn khi sử dụng, có tuổi thọ sử dụng lâu dài và bền bỉ theo thời gian.
• Van an toàn gang: Gang là loại vật liệu có giá thành vô cùng hợp lý, chúng có khả năng chịu lực tốt ở mức PN25, nhiệt độ ổn định ở mức 80 độ C, thích hợp sử dụng trong nhiều môi trường lưu chất, nhất là các hệ thống chất lỏng. Trên bề mặt sẽ được sơn epoxy với khả năng chống oxy hóa hiệu quả.
• Van an toàn thép: Là thiết bị được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống khí hơi nóng, nhất là lò hơi, nồi hơi… Chúng có thể làm việc ổn định trong môi trường có áp lực ở mức PN150, nhiệt độ có thể lên đến 500 độ C, ngoài ra còn có độ cứng cao và chống va đập vượt trội, là một lựa chọn hoàn hảo cho những hệ thống có điều kiện khắc nghiệt.
• Van an toàn đồng: Thiết bị này được sử dụng phổ biến cho các hệ thống lò hơi, chúng có thiết kế khó nhỏ gọn dưới DN50 nhưng có khả năng chịu lực và chịu nhiệt tốt.

Phân loại theo môi trường sử dụng:

Như đã nói, môi trường sử dụng của thiết bị này khá đa dạng, chính vì vậy, để mang đến hiệu quả vận hành tốt nhất, các thiết bị van an toàn được thiết thích hợp với từng loại lưu chất khác nhau, cụ thể:

• Van an toàn khí nén – hơi nóng: Là những thiết bị có thiết kế nhỏ gọn, thích hợp trong những hệ thống có áp lực lớn và nhiệt độ cao, cơ chế vận hành của chúng khá đơn giản chủ yếu theo kiểu trực tiếp. Khi xảy ra tình trạng quá tải áp, thiết bị sẽ tự động mở cửa xả để xả bớt lượng khí hơi dư thừa ra ngoài cho đến khi hệ thống ổn định trở lại. Chất liệu sử dụng chủ yếu là inox, thép, đồng…
• Van an toàn nước (chất lỏng): Thường được sản xuất từ chất liệu gang phủ epoxy bên ngoài, có kích thước lớn hơn so với van khí hơi. Cơ chế hoạt động chủ yếu của chúng là theo kiểu gián tiếp, có một van phụ kèm theo. Khi có bất kỳ thay đổi nào xảy ra trong hệ thống, chất lỏng sẽ được bơm vào van phụ để lưu trữ, đến một lúc quá tải thì van chính mới mở ra và đưa lưu chất lỏng trở về nguồn cho đến khi áp suất hệ thống ổn định trở lại. Lưu chất sau đó sẽ được sử dụng để bơm vào hệ thống và tiếp tục được vận chuyển bình thường, chúng không bị xả bỏ trực tiếp ra ngoài như khí, hơi…

Phân loại theo thiết kế:

Để giúp quá trình đóng/ mở van xả áp dễ dàng, đáp ứng cả nhu cầu vận hành tự động hoặc thủ công, thiết bị van an toàn này được sản xuất với hai thiết kế chính là:

• Van an toàn không tay: Là thiết bị van an toàn hoạt động hoàn toàn tự động thông qua sự thay đổi áp suất bên trong hệ thống mà không phụ thuộc vào bất cứ tác động nào bên ngoài.
• Van an toàn có tay: Cũng là thiết bị được vận hành tự động, nhưng được thiết kế kèm theo một tay giật bên ngoài, tay giật này được dùng trong những trường hợp chức năng đóng mở tự động của thiết bị gặp trục trặc, hoặc khi người vận hành muốn thực hiện xả van khi áp suất trong hệ thống chưa vượt mức cho phép.

Phân loại theo phương thức kết nối:

Thiết bị safety valve này được thiết kế với hai phương thức kết nối chính là nối ren và mặt bích, tùy theo kích thước van và quy mô hệ thống mà lựa chọn kiểu lắp đặt phù hợp:

• Van an toàn nối ren: Sử dụng cho những thiết bị có kích thước nhỏ hơn DN50, chân ren sẽ được thiết kế ngay tại đầu ren và đầu ống, khi muốn lắp đặt chỉ cần vặn siết các chân ren lại với nhau là có thể lắp đặt thành công. Kiểu van này được sử dụng chủ yếu cho những hệ thống có quy mô nhỏ, áp lực vừa.
• Van an toàn mặt bích: Sử dụng cho những hệ thống có kích thước từ DN50 trở lên, mặt bích được sản xuất với nhiều tiêu chuẩn như JIS, ANSI, DIN, BS… và kết nối với nhau thông qua các bu lông, mang đến khả năng kết nối chắc chắn, ngăn chặn rò rỉ hiệu quả, tháo lắp dễ dàng khi cần bảo trì.

Đánh giá ưu – nhược điểm của van an toàn

Safety Valve chắc chắn là một thiết bị giữ vai trò không thể thiếu trong bất kỳ một hệ thống sản xuất nào, thiết bị này giúp người sử dụng cảm thấy yên tâm hơn trong quá trình sản xuất, ngăn chặn được những rủi ro cháy nổ không mong muốn xảy ra.

Ưu điểm:

• Theo dõi hệ thống và thực hiện chức năng xả áp hiệu quả, đảm bảo thiết bị hoạt động an toàn, mang đến năng suất cao.
• Có nhiều thiết kế và chất liệu cho bạn thoải mái lựa chọn.
• Thiết kế nhỏ gọn nhưng độ chắc chắn vượt trội, chống va đập tốt, chịu được áp lực và nhiệt độ cao.
• Dễ dàng điều chỉnh áp suất định mức mong muốn.
• Thích hợp sử dụng trong nhiều môi trường lưu chất như chất lỏng, khí nén, hơi nóng…
• Lắp đặt dễ dàng thông qua nhiều hình thức như mặt bích, nối ren…
• Giá thành vô cùng phải chăng.

Hạn chế:

• Lò xo bên trong có thể bị hư hỏng, xuống cấp sau một thời gian dài sử dụng.
• Nếu lò xo có kích thước ngắn thì góc độ mở của van sẽ ít đi.
• Không thích hợp sử dụng trong môi trường chất rắn.

Ứng dụng của van an toàn

Safety Valve xuất hiện rộng rãi trong nhiều hệ thống đường ống, một số ứng dụng tiêu biểu cần lắp đặt thiết bị này là:

• Ứng dụng trong các hệ thống cấp thoát nước, phòng cháy chữa cháy.
• Ứng dụng trong các hệ thống nồi hơi, lò hơi…
• Ứng dụng trong các nhà máy hóa chất.
• Ứng dụng trong các hệ thống đầu đốt siêu tốc.
• Ứng dụng trong các nhà máy chế biến thực phẩm.
• Ứng dụng trong các hệ thống nồi sấy, lò sấy, máy hâm nóng…
• Ứng dụng trong các hệ thống dầu thủy lực.
• Ứng dụng trong các nhà máy thủy điện, nhiệt điện…
• Uứn dụng trong các hệ thống HVAC, chiller…
• Ứng dụng trong các hệ thống lọc hóa xăng dầu.

Những lưu ý khi sử dụng van an toàn

Lắp đặt, sử dụng và bảo trì Safety valve đúng cách là yếu tố để đảm bảo thiết bị sử dụng được bền bỉ, lâu dài theo thời gian. Một số lưu ý mà cần ghi nhớ là:

• Lựa chọn thiết bị có kích thước, chất liệu, phương thức kết nối và các thông số phù hợp với hệ thống sử dụng.
• Van phải được lắp ở những vị trí trên cao theo chiều thẳng đứng.
• Với những hệ thống lớn, gấp khúc, nên tính toán lắp đặt nhiều thiết bị để mang đến khả năng làm việc tốt nhất.
• Quá trình điều chỉnh áp suất định mức cần phải được thực hiện cẩn thận, đúng quy trình để mang đến hiệu quả tốt nhất.
• Thực hiện bảo dưỡng định kỳ 3 tháng một lần để vệ sinh thiết bị và khắc phục những sự cố hư hỏng.

Nhìn chung, van an toàn là thiết bị nhận được rất nhiều đánh giá cao từ người tiêu dùng hiện nay, nhờ có chúng mà quá trình sản xuất diễn ra nhanh chóng, thuận tiện, an toàn và hạn chế những rủi ro không mong muốn, bảo vệ an toàn cho người sử dụng và đảm bảo hệ thống hoạt động bền vững. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào cần được tư vấn về thiết bị này, liên hệ ngay với Bảo Thiên Long để được hỗ trợ sớm nhất.