9 Bước Lựa Chọn Van An Toàn Phù Hợp Cho Hệ Thống Nhà Máy Công Nghiệp

Van an toàn đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc bảo vệ các hệ thống chịu áp lực, thiết bị và tính mạng con người khỏi nguy cơ quá áp. Việc lựa chọn và lắp đặt van an toàn phù hợp là một bước không thể thiếu để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động cho mọi nhà máy công nghiệp.

Với sự đa dạng về chủng loại và đặc tính của van an toàn, việc nắm vững quy trình lựa chọn là điều cần thiết. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết 9 bước quan trọng để giúp bạn lựa chọn van an toàn tối ưu cho hệ thống.

1. Xác Định Các Yêu Cầu Cụ Thể Của Ứng Dụng

   Bước đầu tiên và quan trọng nhất là phải hiểu rõ về hệ thống trước khi lắp đặt van an toàn. Điều này bao gồm việc xác định loại thiết bị chịu áp lực (ví dụ: nồi hơi, bình chứa, đường ống) và mục đích sử dụng cụ thể. Mỗi ứng dụng có thể có những yêu cầu riêng biệt về áp suất, nhiệt độ, lưu chất và các tiêu chuẩn an toàn cần tuân thủ. Việc bỏ qua bước này có thể dẫn đến việc lựa chọn van không phù hợp, gây ra những sự cố không mong muốn.

2. Xác Định Loại Môi Chất Làm Việc và Các Đặc Tính Của Nó

   Tính chất của lưu chất (môi chất) trong hệ thống sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn vật liệu van và kiểu van. Cần xem xét các yếu tố sau:

   • Trạng thái của môi chất: Hơi nước, khí, chất lỏng.
   • Đặc tính ăn mòn: Nếu môi chất có tính ăn mòn, cần lựa chọn van được chế tạo từ vật liệu chịu được sự ăn mòn. Thép không gỉ sẽ là lựa chọn phù hợp cho điều kiện môi trường và nhiệt độ khắc nghiệt.
   • Độ nhớt: Độ nhớt của chất lỏng ảnh hưởng đến khả năng xả của van.

3. Xác Định Áp Suất Làm Việc Bình Thường (NWP) và Áp Suất Làm Việc Tối Đa Cho Phép (MAWP) Của Hệ Thống

   Đây là hai thông số áp suất cơ bản và quan trọng để lựa chọn van an toàn.

   • Áp suất làm việc bình thường (Normal Working Pressure – NWP): Là áp suất hoạt động của hệ thống trong điều kiện làm việc đầy tải.
   • Áp suất làm việc tối đa cho phép (Maximum Allowable Working Pressure – MAWP): Đôi khi còn được gọi là áp suất làm việc an toàn (Safe Working Pressure – SWP) hoặc áp suất thiết kế của hệ thống. Đây là áp suất tối đa mà hệ thống được phép hoạt động ở điều kiện nhiệt độ vận hành bình thường.

   MAWP của hệ thống phải cao hơn ít nhất 10% so với áp suất vận hành cao nhất dự kiến trong điều kiện bình thường.

4. Xác Định Áp Suất Tích Lũy Tối Đa Cho Phép (MAAP)

   Áp suất tích lũy tối đa cho phép (Maximum Allowable Accumulation Pressure – MAAP) là áp suất tối đa mà hệ thống được phép đạt tới theo tiêu chuẩn thiết kế của hệ thống. MAAP thường được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của MAWP. Ví dụ, đối với thiết bị sử dụng hơi nước, MAAP thường cao hơn MAWP 10%, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng. Nếu không xác định được MAAP, thì không được coi MAAP cao hơn MAWP.

5. Xác Định Áp Suất Đặt Của Van An Toàn

   Áp suất đặt là áp suất mà tại đó van an toàn bắt đầu mở. Việc xác định áp suất đặt phải tuân theo hai nguyên tắc cơ bản:

   • Áp suất đặt phải đủ thấp để đảm bảo áp suất xả không bao giờ vượt quá áp suất tích lũy tối đa cho phép (MAAP) của hệ thống.
   • Áp suất đặt phải đủ cao để đảm bảo có đủ khoảng cách an toàn so với áp suất làm việc bình thường (NWP), cho phép van đóng lại sau khi xả áp. Ngoài ra, áp suất đặt không bao giờ được lớn hơn áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP).

   Khi van an toàn được lắp đặt sau van giảm áp (PRV), cần xem xét sự ảnh hưởng của dải tỷ lệ của PRV đến áp suất làm việc thực tế để điều chỉnh áp suất đặt của van an toàn cho phù hợp.

Phân Biệt Van Giảm Áp (PRV) Van An Toàn (PSV) và Van Điều Áp Ngược (BPV)

1. Tính Toán Hoặc Xác Định Dung Lượng Xả Cần Thiết (Blow-off capacity hoặc Relieving capacity)

   Dung lượng xả là khả năng của van an toàn giải phóng lưu chất để ngăn hệ thống bị quá áp khi xảy ra sự cố.

   Dung lượng xả phụ thuộc vào:

   • Đặc tính của van
   • Nhiệt độ môi chất
   • Diện tích xả

   Lưu ý: Lưu lượng xả của van an toàn được chọn phải lớn hơn lưu lượng xả của thiết bị, để đảm bảo loại trừ một phần môi chất, tránh áp suất tiếp tục tăng.

2. Xem Xét Áp Suất Ngược Tại Đầu Ra Của Van An Toàn

   Áp suất ngược là áp suất ở phía đầu ra của van an toàn hoặc van xả. Áp suất này có thể là hằng số hoặc thay đổi và có thể ảnh hưởng đến áp suất hạ lưu của van và gây ra tiếng kêu lạch cạch (mở và đóng nhanh). Nguyên nhân là do áp suất ngược tăng có thể làm giảm áp suất cài đặt và khiến van bật mở liên tục. Tiếng kêu lạch cạch có thể làm hỏng van.

   Nếu hệ thống có áp suất ngược thay đổi, hãy đảm bảo rằng áp suất ngược không vượt quá 10% áp suất cài đặt của van.

3. Chọn Loại Van An Toàn Phù Hợp Với Ứng Dụng và Các Yêu Cầu Đã Xác Định

   Có nhiều loại van an toàn khác nhau, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng và điều kiện làm việc khác nhau:

   • Van an toàn lò xo: Là loại phổ biến nhất, sử dụng lò xo để giữ van ở trạng thái đóng. Phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.
   • Van an toàn điều khiển bằng pilot: Thường được sử dụng khi yêu cầu lưu lượng xả lớn.
   • Van an toàn bellows cân bằng (Balanced Bellows Safety Valve): Được thiết kế để giảm thiểu tác động của áp suất ngược lên hiệu suất của van. Chúng có ống thổi bù áp suất ngược, đảm bảo đóng mở chính xác ở áp suất đã cài đặt. Các van này thường được sử dụng trong các ứng dụng có áp suất hạ lưu thay đổi.

   Việc lựa chọn loại van sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ, dung lượng xả cần thiết, đặc tính của môi chất và yêu cầu về độ kín (van có đệm mềm (soft seat) cho độ kín cao hơn nhưng không phù hợp cho nhiệt độ quá cao và môi chất ăn mòn mạnh như van có đệm kim loại (hard seat)).

4. Xem Xét Các Tiêu Chuẩn và Phê Duyệt Cần Thiết

   Đối với nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp có quy định nghiêm ngặt, van an toàn phải tuân theo các tiêu chuẩn và quy định cụ thể (ví dụ: ASME, API, NFPA). Cần kiểm tra kỹ các chứng nhận và phê duyệt của van để đảm bảo chúng phù hợp với yêu cầu của dự án và quy định của pháp luật.

   =>>> Xem chi tiết các quy định và tiêu chuẩn cho van an toàn

Các Yếu Tố Quan Trọng Khác Cần Xem Xét

• Chi phí: Chi phí là một yếu tố rõ ràng, nhưng cần so sánh cả chi phí ban đầu và chi phí vận hành, bảo trì, cũng như xem xét đến dung lượng của van so với kích thước danh nghĩa.
• Hệ thống xả: Cần thiết kế hệ thống xả an toàn để dẫn lưu chất đã xả đến nơi an toàn và xử lý phù hợp, đặc biệt đối với các môi chất độc hại hoặc gây ô nhiễm.
• Vật liệu chế tạo van và gioăng làm kín: Phải tương thích với môi chất, nhiệt độ và áp suất vận hành để đảm bảo độ bền và khả năng làm kín.
• Đặc tính vận hành: Các thông số như độ quá áp (overpressure) cần thiết để van đạt được công suất xả tối đa và độ thổi ngược (blowdown) – áp suất mà tại đó van bắt đầu đóng lại – cần phù hợp với yêu cầu của hệ thống.
• Vị trí lắp đặt: Vị trí lắp đặt van an toàn trong hệ thống cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo bảo vệ hiệu quả và tránh tích tụ áp suất không mong muốn. Van an toàn nên được lắp đặt theo phương thẳng đứng và cửa xả không bị cản trở.
• Bảo trì và kiểm tra: Cần có kế hoạch bảo trì và kiểm tra định kỳ để đảm bảo van an toàn luôn trong tình trạng hoạt động tốt.

Top 4 Mẫu Van An Toàn VYC Chính Hãng

Lưu Ý Về Vị Trí Lắp Đặt Van An Toàn

Vị trí lắp đặt van an toàn có ảnh hưởng lớn đến khả năng bảo vệ của nó. Trong các hệ thống có van giảm áp (PRV), cần xem xét các trường hợp sau:

• Nếu van an toàn được lắp đặt trước van chặn hạ lưu của PRV, nó có thể được kiểm tra tại chỗ bằng cách đóng van chặn này.
• Khi PRV cung cấp cho nhiều thiết bị có MAWP khác nhau, cần lắp đặt van an toàn có áp suất đặt tương ứng với MAWP thấp nhất của các thiết bị đó hoặc lắp đặt van an toàn riêng cho từng thiết bị.
• Van an toàn phải được đặt ở vị trí mà áp suất không thể tích tụ qua các đường khác, ví dụ như đường bypass.
• Đối với các ứng dụng có nguy cơ quá áp do phản ứng tỏa nhiệt, van an toàn phải được lắp đặt gần sát cửa vào hơi hoặc trực tiếp trên thân thiết bị.

Việc lựa chọn van an toàn phù hợp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về hệ thống và các loại van an toàn khác nhau. Tuân thủ 9 bước cơ bản được trình bày trong bài viết này, cùng với việc xem xét các yếu tố quan trọng khác và các tiêu chuẩn liên quan, sẽ giúp bạn đưa ra quyết định đúng đắn, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống nhà máy công nghiệp của mình. Trong trường hợp cần thiết, hãy tìm đến sự tư vấn của các chuyên gia để có được lựa chọn tối ưu nhất.

Van An Toàn Là Gì? Nguyên Lý Hoạt Động và Ứng Dụng