Van thép giảm áp

Trong nhiều hệ thống, việc áp suất của lưu chất quá cao sẽ gây ra một số tác động không tốt đến các thiết bị như các loại van phụ trách đóng mở, đường ống.

Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật, sẽ có những vị trí ống cần áp suất của lưu chất lớn, có những vị trí lại yêu cầu áp suất nhỏ hơn.

Để đáp ứng được những yêu cầu trên, người ta đã thiết kế ra thiết bị van giảm áp, một giải pháp tối ưu đảm bảo được cả tính kỹ thuật lẫn tính kinh tế.

Giới thiệu về van giảm áp

Van giảm áp là gì?

Van giảm áp tên tiếng anh là (Pressure reducing valve), là một thiết bị có nhiệm vụ, hạ thấp áp suất của lưu chất trong hệ thống. Van có cấu tạo gồm hai cửa, của vào và cửa ra.

Tại cửa vào lưu chất có áp suất cao, qua đến vị trí cửa ra lưu chất có áp suất thấp hơn và ổn định.

Van có thể sử dụng cho các loại dầu thủy lực, khí nén, hơi có nhiệt độ và áp suất cao, nước, một số lưu chất ở trạng thái lỏng hoặc khí khác.

Cụ thể hơn là Chất lỏng lưu thông trong đường ống có áp suất cao, lưu chất đi qua van, áp suất sẽ được giảm xuống.

Van hạ áp là van một chiều, để van có thể làm việc ta cần lắp van theo đúng chiều quy định của nhà sản xuất, thông thường trên thân của tất cả các sản phẩm, đều có ký hiệu chiều của dòng chảy.

Van có nhiều kích thước, mức áp suất điều chỉnh khác nhau, phù hợp với nhiều hệ thống đường ống tại Việt Nam.

Ví dụ: Trong hệ thống đường ống nước của các tòa nhà cao tầng. Nước sinh hoạt sẽ được bơm lên các bể chứa nước đặt trên đỉnh tòa nhà, khoảng cách giữa vị trí bể và hộ gia đình sử dụng càng lớn, thì áp suất nước đầu ra tại hộ gia đình đó càng cao.

Vậy nên trong quá thiết kế hệ thống nước tòa nhà, tùy theo kích thước đường ống, thể tích bể chứa, các kỹ sư sẽ tính toán, thiết kế lắp đặt các van giảm áp chia đều theo số tầng.

Với những căn hộ ở các tầng cao nhất, áp suất nước thấp sẽ sử dụng bơm tăng áp.

Việc hai việc làm trên nhằm mục đích giữ cho áp suất nước của toàn bộ hệ thống luôn ổn định.

Hướng dẫn điều chỉnh van giảm áp

Trên các thiết bị van giảm áp thường có một vít điều chỉnh áp suất đầu ra, ở trên đỉnh van. Để tăng áp suất đầu ra van dùng tua vít vặn theo thuận chiều kim đồng hồ, để hạ thấp áp suất đầu ra, ta vặn vít điều chỉnh theo ngược chiều kim đồng hồ.

Đối với sản phẩm van giảm áp gián tiếp ta, điều chỉnh van giảm áp trực tiếp lắp trên hệ thống đường ống ngoài van, như bình thường.

Cấu tạo của van giảm áp

Hiện trên thị trường có rất nhiều mẫu van giảm áp khác nhau, chúng được chia ra làm hai kiểu chính đó là kiểu van giảm áp trực tiếp và van giảm áp gián tiếp.

Cấu tạo van giảm áp trực tiếp

Để sử dụng các thiết bị, máy móc một cách hiệu quả, cũng như hỗ trợ cho công việc sửa chữa và bảo dưỡng van. Thì việc nắm vững được cấu tạo của van có ý nghĩa rất lớn.

Dưới đây là cấu tạo cơ bản nhất của sản phẩm van giảm áp trực tiếp, từ hình ảnh mô tả cấu tạo cơ bản này, ta có thể hiểu và áp dụng một cách linh hoạt với từng loại van khác nhau, vì hiện nay trên thị trường có rất nhiều lại van giảm áp, với hình dạng kích thước khác nhau, nhưng chúng đều có chung ngôn ngữ thiết kế cơ bản và nguyên lý hoạt động.

Một thiết bị van giảm áp trực tiếp được cấu tạo từ một số chi tiết sau:

Thân van: Thân của van giảm áp, có tác dụng điều hướng dòng chảy, liên kết các chi tiết cấu thành lại với nhau, bên trong thân van phần cửa điều chỉnh áp suất được thiết kế có độ côn, kết hợp với cánh van giúp điều tiết áp suất lưu chất tốt hơn. Thân van được chế tạo từ các loại vật liệu như (Gang, thép, inox,…)

Trục vít điều chỉnh áp suất đầu ra: Trục vít được sử dụng để điều khiển lực tác động của lò xo lên màng chắn, từ đó gián tiếp điều khiển áp suất đầu ra của lưu chất.

Màng chắn: Màng chắn hay còn gọi là màng cảm biến áp suất đầu ra. Khi áp suất đầu ra quá cao lập tức ngắt van. Màng chắn có thể được chế tạo từ cao su tổng hợp, hoặc hợp kim, có dạng hình tròn. Với loại màng hợp kim, sẽ được dập các đường gân hình tròn đồng tâm với nhau, để màng van đạt được độ đàn hồi cần thiết.

Đĩa van liền trục: Mặc dù hình dáng của chi tiết này không giống với đĩa van thông thông thường, nhưng xét theo chức năng, nhiệm vụ ta có thể gọi đây là đĩa van, chi tiết được thiết kế cùng độ côn với cửa điều chỉnh áp suất, nhằm nâng cao hiệu quả điều chỉnh áp suất dòng chảy lưu chất. Đĩa van thường được chế tạo từ thép không gỉ, bởi điều kiện làm việc thường xuyên tiếp xúc với môi trường có độ ẩm cao.

Lò xo: Lò xo hồi vị có nhiệm vụ tác động lên màng van, đưa van vào trạng thái đóng, thông qua việc điều chỉnh lực căng lò xo ta có thể điều khiển là một chi tiết quan trọng, cấu thành nên thiết bị. lò xo thường được cấu tạo từ thép không gỉ.

Cấu tạo van giảm áp gián tiếp

Van giảm áp gián tiếp có cấu tạo khá phức tạp, bởi nhiều bộ phận và chi tiết liên kết với nhau.

Van giảm áp gián tiếp thông thường sẽ có kích thước lớn, van chi sử dụng kiểu lắp bích, các loại vật liệu phổ biến được sử dụng để chế tạo van là gang, thép .

Kiểu van giảm áp gián tiếp van có cấu tạo gồm hai bộ phận chính: Gồm phần thân van và các thiết bị đường

Bộ phân thân van

Thân van giảm áp gián tiến được cấu thành từ các chi tiết sau:

1 – nắp thân van

2 – Lò xo

3 – Đĩa chặn trên của màng van

4 – Đĩa chặn dưới của màng van

5 – Nửa trên đĩa van

6 và 7 – Long đen

8 – Màng ngăn

9 – Đai ốc

10 – Bạc trục

11 – Vít cấy

12 – Gioăng cao su

13 – Trục van

14 – Đệm đĩa van

15 – Thân van

16 – Nửa dưới cánh van

17 – Vít cấy

18 – gioăng

Cấu tạo hệ thống đường ống van hạ áp gián tiếp

Hệ thống đường ống bên ngoài của van giảm áp là bộ phận không thể tác dời của van. Bộ phận này được cấu tạo từ các chi tiết.

Ống dẫn: Hệ thống ống dẫn có nhiệm vụ giống hệ thống dẫn truyền tín hiệu điều khiển, với tín hiệu điều khiển ở đây là áp suất của lưu chất.

Cút nối: Cút nối được sử dụng để nối liền các đoạn ống lại với nhau.

Van giảm áp trực tiếp: Van giảm áp trực tiếp có van trò giảm áp, ổn định dòng lưu chất bên ngoài thân van gián tiếp, từ đó phần thân van bên trong sẽ hoạt động theo giống với van trực tiếp này.

Lọc y: Lọc y được sử dụng để lọc sạch lưu chất, giúp cho hệ thống hoạt động ổn định và trơn tru hơn.

Van bi: Van bi được sử dụng để khiển van đóng mở trong trường hợp đặc biệt.

Hệ thống đường ống, gồm ba đầu nối, nối vào các vị trí, cổng ra van giảm áp, cổng vào van giảm áp, buồng trên màng năng.

Nguyên lý hoạt động của van giảm áp

Nguyên lý hoạt động của van giảm áp trực tiếp.

Van giảm áp hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp lực giữa hai bên màng ngăn.

Về cơ bản thân van giảm áp có hai buồng riêng biệt, hai buồng này có thể thông với nhau hay cách ly hoàn toàn là nhờ vào hoạt động của đĩa van.

Việc giảm bớt áp suất đầu ra của lưu chất, phụ thuộc vào quá trình đóng mở van. Hai quá trình này diễn ra như sau.

Quá trình đóng van: Ban đầu van đang ở trạng thái mở, lưu chất đi vào từ cửa A ra ở của B, sau một thời gian áp suất của đầu ống bên B sẽ tăng dần lên, đồng thời trong suốt quá trình này áp suất luôn tác động đến màng chắn, khi là áp suất tác động phía dưới màng chắn lớn hơn lực tác động từ lò xo phía trên màng chắn, màng sẽ đi lên dần đến vị trí đường cong nét đứt màu đen như trên hình vẽ. Đồng thời kéo theo đĩa van đi lên. Từ đó làm làm đóng van, ngắt dòng chảy.

Quá trình mở van: Áp suất đầu B sẽ giảm xuống trong quá trình sử dụng, và lúc này màng van bị đẩy xuống do áp lực không đủ để thắng, lực đàn hồi từ phía lò xo, màng van đi xuống khiến đĩa van cũng đi xuống theo, mở đường cho lưu chất đi qua.

Trên đây là quá trình đóng và mở van, được mình cố gắng trình bày đơn giản nhất có thể, để những ai chưa tiếp xúc qua với van giảm áp cũng có thể hiểu được. Trong thực tế nếu hệ thống đang hoạt động đĩa van sẽ dao động lên xuống liên tục, để áp suất đầu ra không những thấp mà còn luôn giữ ở mức ổn định.

Nguyên lý hoạt động của van giảm áp gián tiếp

Nguyên lý hoạt động của van giảm áp được chia ra làm 2 chu trình chính đó là đóng và mở van.

Quá trình mở van: Ban đầu khi lưu chất chưa cấp vào van, thiết bị ở trạng thái đóng, bởi lực tác động từ trên xuống từ lò xo, như hình ảnh bên dưới.

Khi ta cấp vào van một dòng lưu chất đủ lớn, áp lực của lưu chất tác dụng lên đĩa van, lớn hơn lực đàn hồi của lò xo, cánh van được đẩy lên cho phép lưu chất đi qua, van mở.

Đổng thời trong khoảng thời gian đó hệ thống đường ống bên ngoài cũng có một lượng nhỏ lưu chất lưu thông qua đây.

Quá trình đóng van: khi van mở sau một khoảng thời gian ngắn áp suất giữa đầu ra và vào của van sẽ gần bằng nhau. Với hệ thống đường ống chạy ngoài thân van, lúc này van giảm áp trực tiếp số (4) đóng, lưu chất từ cổng vào của van hạ áp gián tiếp, đi tới buồng phía trên của thân van. Điều này làm cho áp suất giữa do lưu chất tạo thành giữa buồng (A) và buồng (B) cân bằng với nhau, điều này làm cho chúng triệt tiêu lẫn nhau, bây giờ chỉ còn lại áp suất lò xo tác dụng lên màng trên của van, nên toàn bộ hệ các chi tiết màng van, trục van, đĩa van sẽ đi xuống van đóng.

Khi van đóng áp suất của ra sẽ giảm xuống van giảm áp trực tiếp số (4) cho lưu chất đi qua, áp suất buồng B tăng lên, sau đó quá trình mở diễn ra.

Trong thực tế các quá trình này diễn ra rất nhanh và liên tục, lặp đi lặp lại như vậy để áp suất đầu ra được hạ thấp đồng thời cũng được giữ ở mức ổn định.

Phân loại các sản phẩm van giảm áp

Phân loại dựa theo lưu chất công tác

Van giảm áp nước

Van giảm áp nước được thiết kế, để làm việc với môi chất chủ yếu là nước sạch, ngoài nước sạch van cũng có thể làm việc với một số loại lưu chất có tính chất gần giống với nước sạch. Van được sử dụng trên hệ thống cấp nước sinh hoạt ở các tòa nhà cao tầng, hệ thống cấp nước thành phố hoặc các hệ thống có quy mô tương đương. Phụ trách nhiệm vụ ổn định và hạ thấp áp suất đầu ra, để bảo vệ các thiết bị sau van như đường ống, van điều khiển, giảm bớt áp lực lên các mối nối,… Ngoài ra áp suất nước quá cao cũng gây ra nhiều bất tiện đối với người sử dụng nước trong toàn bộ hệ thống.

Van giảm áp khí nén

Thiết bị này được các bác thợ chuyên làm việc với hệ thống khí nén, gọi là van điều áp khí nén hoặc van điều chỉnh áp suất khí nén. Giống với những thiết bị khác chức năng van vẫn không thay đổi, nhưng van được sử dụng với các hệ thống khí nén.

Van thường được lắp đặt sau các máy nén khí, hoặc trước mỗi đoạn đường ống cần đầu ra áp suất thấp hơn để phù hợp với một số thiết bị. Van có khả năng điều chỉnh áp suất đầu ra ở một số ngưỡng nhất định. Vì một chất công tác là chất khí nên van có thiết kế khá đặc biệt.

Van giảm áp hơi nóng.

Van giảm áp hơi nóng được sử dụng trên các hệ thống, với lưu chất ở trạng thái khí có nhiệt độ cao một số lưu chất kèm theo độ ẩm cao.

Van có khả năng ứng dụng trên các hệ thống như nồi hơi, hệ thống sấy khô, nhà máy nhiệt điện,…

Phân loại dựa theo kiểu lắp đặt

Van giảm áp lắp ren

Kiểu lắp ren có ưu điểm tiện lợi, nhỏ gọn, khi lắp đặt cần ít phụ kiện, dễ dàng lắp đặt cũng như tháo rời trong trường hợp thay thế hoặc vệ sinh van. Mối lắp ren đảm bảo khả đủ độ chắc chắn cũng như độ kín để có thể đáp ứng được nhu cầu làm việc.

Tuy nhiên van giảm áp lắp ren không có kích thước lớn, dải kích thước phổ biến của loại van này chỉ từ DN15 đến DN100. Xuất phát từ đặc tính kỹ thuật của mối ghép ren là không chịu được áp suất quá lớn.

Van giảm áp lắp bích

Cùng với mối ghép ren, thì mặt bích cũng được sử dụng rất phổ biến, trên tất cả các sản phẩm van công nghiệp nói chung và van giảm áp nói riêng.

Van giảm áp lắp bích thường được thiết kế với kích thước lớn hơn, dải kích thước phổ biến là DN40 đến DN300.

Van giảm áp lắp bích có khả năng chịu được áp suất lớn, khi lắp đặt cần có một số phụ kiện đi kèm, van có thể tháo lắp dễ dàng thuận tiện cho việc thay thế.

Phân loại dựa theo nguồn gốc xuất xứ

Các sản phẩm van giảm áp hiện đang có trên thị trường Việt Nam đều là những sản phẩm nhập khẩu từ một số quốc gia như: Hàn Quốc, Đài Loan, Nhật bản,…

Samyang Hàn Quốc

Tunglung Đài Loan

Yooyoun Hàn Quốc

Yoshitake Nhật Bản

Và một số thương hiệu khác.

Việc có nhiều thương hiệu cung cấp van giảm áp, trên thị trường Việt Nam khiến cho thiết bị này khá đa dạng về mẫu mã kích thước, tuy nhiên việc có quá nhiều mẫu van cũng khiến khách hàng dễ bị rối khi tìm mua sản phẩm.

Ngoài ra việc có nhiều thương hiệu cạnh tranh cũng góp phần giảm bớt giá thành sản phẩm, tạo động lực cho các nhà sản xuất nguyên cứu và phát triển sản phẩm hoàn thiện hơn.

Ứng dụng của sản phẩm van giảm áp

Với nhiệm vụ hạ thấp áp suất dòng chảy trong hệ thống, van giảm áp có khả năng ứng dụng rất đa dạng, hầu hết trong tất cả các lĩnh vực, đểu có sự hiện diện của dòng van náy.

Van chỉ không phù hợp với các hệ thống nhỏ, có áp suất thấp.

Dưới đây là một vài ứng dụng phổ biến của van giảm áp:

Hạ thấp áp suất của hệ thống cấp nước cho khu dân cư. Như các bạn đã biết, nước sinh hoạt từ nhà máy sản xuất, để truyền tải được đến khu vực dân cư sinh sống, cần đi qua một quãng đường rất dài.

Thông thường nếu để nước tự chảy sẽ rất yếu, nhiều trường hợp nước không thể tự chảy đến nơi, vậy nên sẽ cần đến các thiết bị bơm tăng áp, lắp đặt trên các đường ống lớn. Trước khi đến khu dân cư, áp suất nước cần được giảm xuống để tránh phá vỡ các đường ống nhỏ được sử dụng trong hộ gia đình.

Giống như trạm hạ điện vậy.

Ứng dụng trong các hệ thống nồi hơi, việc hạ thấp áp suất giúp cán thiết bị sau van hoạt động bền bỉ, hiệu quả hơn.

Ứng dụng trong hệ thống cấp nước của các khu chung cư.

Ứng dụng trong các hệ thống phòng cháy chữa cháy,…

Trên đây là một vài ví dụ về ứng dụng của sản phẩm van giảm áp