Safety valve

Safety valve là gì?

Safety valve được sử dụng nhằm bảo vệ sự ổn định của áp suất hệ thống, bảo vệ hệ thống khỏi rủi ro quá áp. Tình trạng quá áp xảy ra là khi áp suất của hệ thống vượt quá áp suất làm việc định mức cho phép (MWAP) hoặc áp suất mà hệ thống được thiết kế. Safety valve mở rất nhanh so với van giảm áp , vận hành dựa trên áp suất định mức đã đặt trước.

Dòng thiết bị này ngăn chặn sự gia tăng áp suất dẫn đến trục trặc, nguy cơ hỏa hoạn hoặc cháy nổ đường ống. Van an toàn chỉ có bộ phận cơ khí, hoạt động bình thường ngay cả khi hệ thống mất điện. Qua đó dòng van này bảo vệ toàn diện cho hệ thống, giúp người dùng an tầm.

Ký hiệu safety valve

Dưới đây là ký hiệu của dòng van này:

Thuật ngữ quan trọng

Dưới đây là một số thuật ngữ liên quan đến safety valve mà bạn cần biết

• Quá áp : Áp suất vượt quá áp suất cài đặt của safety valve
• Áp suất vận hành: Là áp suất mà hệ thống hoạt động trong điều kiện vận hành bình thường.
• Áp suất cài đặt: Áp suất tại đó đĩa van bắt đầu nâng lên và bắt đầu mở cửa xả.
• Độ nâng: Quãng đường mà đĩa di chuyển từ vị trí đóng đến vị trí cần xả.
• Áp suất ngược: Áp suất được tạo ra khi đầu ra của van an toàn trong dòng chảy. Áp suất ngược = Áp suất ngược tích hợp cộng với áp suất ngược bổ sung.
• Áp suất ngược tích hợp: Áp suất ở đầu ra khi van mở.
• Áp suất ngược bổ sung: Áp suất ở đầu ra của van đóng.
• Áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP): Áp suất tối đa cho phép ở nhiệt độ được chỉ định trong điều kiện hoạt động bình thường. MAWP là áp suất tối đa mà hệ thống có thể xử lý.
• Xả đáy: Sự khác biệt giữa áp suất van mở ra và áp suất mà van đóng lại( biểu thị dưới dạng phần trăm)
• Công suất xả: Tốc độ mà van có thể giải phóng áp suất dư thừa.
• Áp suất mở chênh lệch (Opening pressure difference): Là mức áp suất mở chênh lệch, gia tăng so với mức áp suất mở định trước để van có thể mở.
• Áp suất đặt lại chênh lệch (Reseating pressure difference): Là sự chênh giữa áp suất đặt và áp suất đặt lại.
• Chênh lệch áp suất chức năng (Functional pressure difference): Đây là tổng số của mức áp suất mở và mức áp suất đặt lại.
• Chênh lệch áp suất vận hành (Operating pressure difference): Là sự khác nhau giữa mức áp suất đặt và áp suất làm việc.
• Lực nâng (lift): Là lực mà đĩa yêu cầu để nâng lên rời khỏi vị trí đóng của ghế van
• Diện tích dòng chảy (Flow area): Diện tích dòng chảy được sử dụng với mục đích là để tính lưu lượng dòng chảy.
• Đường kính dòng chảy (Flow diameter): cách giải thích khác của đường kính cổng vào và cổng xả của van an toàn.
• Kích thước (Nominal size designation): Là kích thước tiêu chuẩn của kết nối đầu vào safety valve

Các loại safety valve thông dụng hiện nay

Có nhiều loại van an toàn khác nhau: van có cơ chế lò xo tác động trực tiếp, van vận hành gián tiếp bằng van phụ ( pilot). Mỗi loại có một lợi thế trong một tình huống cụ thể.

Safety valve trực tiếp

Safety valve  phổ biến nhất là dòng tác động trực tiếp hoặc lò xo. Một lợi thế của loại này là nó có sẵn cho dải áp suất từ ​​khoảng 1 đến 1400 bar. Cơ chế bao gồm các thành phần sau:

• Thân van: Vật liệu chủ yếu là gang, inox và đồng. Thân van có đầu vào ( Inlet ) để tiếp nhận dòng lưu chất hệ thống. Phần đầu ra ( Outlet ), xả lượng lưu chất quay về bể chứa để hạ áp quá định mức . Trên thân van có vít điều chỉnh đầu phun
• Lò xo: Là bộ phận tạo nên áp suất nén và giữ đĩa van ở trạng thái đóng
• Nắp van: Nắp thân van ở phần trên, được lắp ghép với thân van qua bulong. Gioăng làm kín được đặt ở mối nối tạo nên 1 thân van hoàn chỉnh không có khả năng rò rỉ.
• Trục đĩa van: Trục van nằm gọn trong lò xo, có mục đích định hướng sự di chuyển của đĩa van trong quá trình vận hành.
• Đĩa van: Ngăn hoặc mở dòng chảy lưu chất, bằng cách bịt chặt đầu phun, dựa vào lực đẩy, nén của lò xo.
• Đầu phun: Được điều chỉnh khẩu độ bằng núm chỉnh đầu phun

Nguyên lý hoạt động safety valve tác động trực tiếp

Sự cân bằng giữa lực lò xo của safety valve trực tiếp và lực đầu vào điều khiển việc đóng mở van. Áp suất đầu vào và diện tích bề mặt của đĩa sẽ xác định được áp lực đầu vào của lưu chất. Theo định luật Pascal, lực bằng tích của áp suất và diện tích. Do đó diện tích của đĩa tiếp xúc với lưu chất tăng lên, thì lực cũng tăng theo.

Đặc điểm quan trọng nhất của cách thức vận hành safety valve là mở hoàn toàn trong thời gian ngắn để đạt được công suất xả tối đa trong thời gian tối thiểu. Ngay khi áp suất đầu vào đủ cao so với định mức đã cài sẵn, đĩa sẽ được nâng lên. Tại thời điểm này, bề mặt đĩa mà lưu chất tiếp xúc trở nên lớn hơn. Điều này dẫn đến lực đầu vào sẽ lớn hơn và thắng lực nén lò xo. Lúc này van mở hoàn toàn và xả lượng áp suất vượt quá định mức.

Safety valve tác động gián tiếp ( van pilot)

Đối với dòng safety valve tác động gián tiếp, quá trình vận hành dựa trên việc điều chỉnh van phụ ( van pilot) Điều này giúp loại bỏ sự gia tăng áp suất không cần thiết ngoài áp suất làm việc. Các thành phần chính trong cấu tạo bao gồm:

• Lò xo thí điểm (Hình minh họa với nhãn A): Lò xo thí điểm kiểm soát áp suất mà chốt thí điểm mở ra.
• Van pilot (Hình minh họa với nhãn B): van pilot mở ở áp suất đã đặt, dẫn đến chênh lệch áp suất cho phép van chính mở.
• Lò xo chính (Hình minh họa với nhãn C): Lò xo chính giữ van chính đóng cho đến khi van thí điểm mở ra.
• Van chính: Van chính (Hình minh họa với nhãn D) mở ra để cho phép dòng chảy từ đầu vào đến đầu ra.
• Núm điều chỉnh (Hình minh họa với nhãn E): Núm điều chỉnh trên van pilot cho phép điều chỉnh áp suất cài đặt.

Khi áp suất đầu vào thấp hơn áp suất cài đặt, van ở trạng thái đóng. Ngay khi áp suất đầu vào tăng cao hơn áp suất định mức, van pilot sẽ di chuyển về vị trí mở, cho phép dòng chảy qua lỗ điều khiển và ra khỏi van. Việc này gây ra sự chênh lệch áp suất trên van chính, khiến nó di chuyển lên trên, cho phép các chất lỏng còn lại chảy tự do ra đầu ra . Van đóng lại khi áp suất đầu vào lại giảm xuống dưới áp suất đáp ứng.