Safety valve là gì là câu hỏi thường được đặt ra khi tìm hiểu về các hệ thống làm việc dưới áp suất trong kỹ thuật cơ khí và kỹ thuật đường ống. Thuật ngữ này xuất hiện dày đặc trong bản vẽ, tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật, nhưng để hiểu đúng bản chất, cần bắt đầu từ cách phân tích ý nghĩa của chính tên gọi “safety valve”.
Trong kỹ thuật cơ khí và kỹ thuật đường ống, safety valve là một thuật ngữ chuyên ngành có vai trò quan trọng trong các hệ thống làm việc dưới áp suất. Dưới góc độ ngôn ngữ kỹ thuật tiếng Anh, thuật ngữ này được phân tích như sau:
• Safety có nghĩa an toàn
• Valve mang nghĩa van
Khi ghép lại, safety valve được dịch chính xác sang tiếng Việt là van an toàn, đúng cả về nghĩa từ vựng lẫn chức năng kỹ thuật. Loại van này được thiết kế để bảo vệ đường ống, bình chịu áp, nồi hơi và các thiết bị liên quan khỏi nguy cơ quá áp, nứt vỡ hoặc hư hỏng nghiêm trọng
Xét về mặt kỹ thuật, safety valve có cấu tạo không quá phức tạp, nhưng mỗi bộ phận đều đảm nhiệm một chức năng rất rõ ràng nhằm đảm bảo khả năng xả áp chính xác và an toàn khi hệ thống vượt quá áp suất cho phép. Về cơ bản, một safety valve tiêu chuẩn thường bao gồm các bộ phận chính sau:
• Body (thân van): Là phần vỏ ngoài, chịu áp trực tiếp từ lưu chất và liên kết cố định các thành phần bên trong
• Disc (đĩa van): Là bộ phận đóng/mở trực tiếp dòng lưu chất. Khi áp suất hệ thống chưa đạt ngưỡng cài đặt, đĩa van ép chặt vào seat (ghế van) để ngăn dòng chảy
• Seat (ghế van): Là bề mặt tiếp xúc với đĩa van, đảm bảo độ kín khi van ở trạng thái đóng
• Spring (lò xo): Tạo lực giữ đĩa van ở trạng thái đóng và quyết định áp suất mở van
• Stem (trục van): Truyền lực giữa lò xo và đĩa van, đảm bảo chuyển động đóng/mở theo phương thẳng trục
• Adjusting screw (vít điều chỉnh): Dùng để thay đổi lực nén của lò xo, từ đó cài đặt áp suất mở của safety valve
• Inlet / Outlet (cửa vào / cửa xả): Dẫn lưu chất vào van và xả ra ngoài khi van mở để giảm áp cho hệ thống
Trong quá trình thiết kế và lựa chọn safety valve, vật liệu chế tạo là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, khả năng làm việc ổn định và mức độ an toàn của van trong suốt vòng đời sử dụng. Dưới đây là một số nhóm vật liệu chính được dùng để chế tạo safety valve:
• Cast iron safety valve (van an toàn gang): Có độ bền cơ học cao, chịu áp và chịu nhiệt tốt hơn gang và đồng. Giá thành ở mức trung bình, được sử dụng phổ biến trong các hệ thống công nghiệp
• Stainless steel safety valve (van an toàn inox): Có khả năng chống ăn mòn cao, độ bền vượt trội, bề mặt sạch và ổn định hóa học. Phù hợp cho môi trường hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, nhưng giá thành cao so với các vật liệu khác
• Bronce/brass safety valve: Có khả năng chống ăn mòn tương đối tốt trong môi trường nước, gia công dễ, giá thành thấp. Phù hợp cho các hệ thống áp suất và nhiệt độ thấp như nước sinh hoạt và khí nén
Do safety valve là thiết bị trực tiếp liên quan đến an toàn vận hành của hệ thống chịu áp, nên quá trình thiết kế, chế tạo và kiểm định luôn phải tuân thủ các nhóm tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt. Các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo khả năng xả áp chính xác mà còn hạn chế rủi ro sự cố trong quá trình sử dụng.
• Tiêu chuẩn an toàn cháy nổ: Quy định khả năng làm việc của safety valve trong các hệ thống có nguy cơ cháy nổ cao, đảm bảo van hoạt động ổn định khi áp suất và nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép
• Tiêu chuẩn vật liệu: Yêu cầu về thành phần hóa học, cơ tính và khả năng chịu áp, chịu nhiệt của vật liệu chế tạo thân van và các chi tiết bên trong, nhằm đảm bảo độ bền và tuổi thọ sử dụng
• Tiêu chuẩn chế tạo và gia công: Quy định độ chính xác kích thước, độ nhẵn bề mặt, dung sai lắp ghép và chất lượng gia công của các bộ phận như disc, seat và stem
• Tiêu chuẩn thử nghiệm và kiểm định: Bao gồm thử áp, thử kín và kiểm tra áp suất mở – đóng của safety valve trước khi đưa vào sử dụng
• Tiêu chuẩn sơn phủ và chống ăn mòn: Áp dụng cho bề mặt bên ngoài van, nhằm bảo vệ thiết bị trong quá trình vận chuyển, lắp đặt và làm việc ngoài trời hoặc trong môi trường khắc nghiệt
Trong thực tế ứng dụng, safety valve chủ yếu sử dụng hai kiểu kết nối là nối ren và nối mặt bích. Các kiểu kết nối khác hầu như không phổ biến hoặc chỉ xuất hiện trong những ứng dụng rất đặc thù:
• Thread safety (kết nối ren): Đây là kiểu kết nối phổ biến nhất đối với safety valve kích thước nhỏ. Kết nối ren thường dùng cho hệ thống nước, khí nén, hơi áp thấp đến trung bình. Ưu điểm là lắp đặt nhanh, dễ thay thế và phù hợp với không gian hẹp
• Flanged safety (kết nối mặt bích): Được sử dụng cho safety valve kích thước lớn, áp suất và lưu lượng xả cao. Kết nối mặt bích đảm bảo độ kín và độ chắc chắn tốt, phù hợp với các hệ thống công nghiệp, nồi hơi, bình chịu áp và đường ống chính
Safety valve chỉ phát huy đúng chức năng khi được lắp đặt và cài đặt áp suất chính xác theo thiết kế hệ thống. Trong quá trình sử dụng, cần lưu ý một số điểm kỹ thuật quan trọng sau:
• Safety valve phải được lắp tại vị trí dễ xả áp, thường là trên đường ống hoặc thiết bị cần bảo vệ, với hướng lắp đúng theo khuyến cáo của nhà sản xuất
• Áp suất cài đặt của safety valve phải phù hợp với áp suất làm việc tối đa cho phép của hệ thống, không được tự ý điều chỉnh khi chưa có chuyên môn
• Đường xả của safety valve cần được bố trí thông thoáng, không gây cản trở dòng xả, đảm bảo an toàn cho khu vực xung quanh
• Safety valve cần được kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo khả năng mở – đóng đúng áp suất thiết kế
Trong quá trình vận hành, không được khóa, bịt hoặc can thiệp làm mất chức năng xả áp của safety valve
Việc cài đặt và sử dụng đúng kỹ thuật là yếu tố then chốt giúp safety valve thực hiện đúng vai trò bảo vệ an toàn cho toàn bộ hệ thống chịu áp
Trong hệ thống đường ống và thiết bị chịu áp, safety valve cần được lắp tại vị trí có khả năng phát sinh quá áp cao nhất nhằm bảo vệ hiệu quả cho toàn bộ hệ thống phía trước và các thiết bị phía sau. Vị trí lắp đặt phổ biến và hợp lý nhất là đầu nguồn, ngay sau bơm, máy nén, nồi hơi hoặc thiết bị tạo áp
Việc lắp safety valve tại đầu nguồn giúp:
• Bảo vệ hệ thống phía trước và các thiết bị phía sau khỏi nguy cơ quá áp đột ngột
• Giảm áp kịp thời ở phía trước hệ thống, hạn chế truyền áp suất vượt ngưỡng xuống đường ống và thiết bị sử dụng
• Đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và an toàn trong các tình huống áp suất tăng bất thường
Trong thực tế, safety valve không được lắp tùy ý mà phải tuân theo thiết kế hệ thống và yêu cầu an toàn, đảm bảo van có thể xả áp trực tiếp khi cần thiết mà không bị cản trở
