Van giảm áp hơi, tìm hiểu và lựa chọn van giảm áp hơi hiệu quả nhất

Van giảm áp cho hệ hơi

Trong nhà máy sử dụng hơi nước, hơi nước thường được tạo ra ở áp suất cao và giảm cục bộ để cung cấp nhiệt cho từng đơn vị sử dụng hơi. Điều này thường được thực hiện để giảm thiểu đường kính của đường ống phân phối hơi và cho phép phân phối hơi với mục đích tiết kiệm chi phí hiệu quả hơn. Do đó, cần thiết phải lắp đặt van giảm áp hơi cho hệ thống đường ống dẫn hơi để đạt được hiệu quả của ứng dụng hệ thống.

Giảm áp suất hơi

Một cách phổ biến để giảm áp suất là giảm bớt kích thước của đường dẫn hơi. Để giảm áp suất cơ bản nhất, có thể chỉ cần sử dụng van cầu thông thường ở vị trí mở một phần cố định, hoặc bằng cách chèn một tấm lỗ vào dòng hơi. Tuy nhiên, bất kỳ sự dao động nào về tốc độ dòng chảy sẽ đi kèm với sự dao động tương ứng về áp suất. Để tránh những trường hợp như vậy, van giảm áp hơi có tên Tiếng Anh Pressure Reducing Valve (PRV) for Steam có thể được sử dụng để kiểm soát chính xác áp suất hơi ở hạ lưu. Chúng tự động điều chỉnh lượng van mở để cho phép áp suất không thay đổi ngay cả khi tốc độ dòng chảy dao động.

Ưu điểm của van giảm áp hơi

Mặc dù có thể duy trì áp suất không đổi bằng cách sử dụng kết hợp van điều khiển bằng động cơ điện, cảm biến áp suất và bộ điều khiển, van giảm áp mang lại lợi thế là có thể kiểm soát áp suất hoàn toàn tự động, không yêu cầu nguồn điện bên ngoài. Van giảm áp có thể mang lại lợi thế hơn nữa là hành động phản ứng cực nhanh bằng cách cảm nhận và điều chỉnh ngay lập tức dựa trên áp suất hạ nguồn.

Các loại van giảm áp hơi

Thực vậy, van giảm áp có cơ chế tự động điều chỉnh áp suất hạ lưu thường, sử dụng sự cân bằng lực giữa áp suất hơi và lò xo điều chỉnh. Hiện tại, đây là một khái niệm phổ biến trên hầu hết các loại van giảm áp được sản xuất. Tuy nhiên, có hai cách khác nhau trong đó cơ chế này được thực hiện để kiểm soát lượng mở van:

Van giảm áp trực tiếp không ống dẫn: Lò xo điều chỉnh đặt lực cài đặt áp suất xuống trực tiếp lên van chính.

Van giảm áp vận hành ống dẫn: Lò xo điều chỉnh đặt lực cài đặt áp suất xuống trực tiếp lên van ống dẫn, nhỏ hơn và khác biệt so với van chính.

Tổng quan về các tính năng của từng loại van giảm áp.

+ Van giảm áp trực tiếp (Không dùng ống dẫn)

Được sử dụng cho các tải nhỏ, nơi không cần kiểm soát áp suất quá chặt chẽ.

Ưu điểm: Kích thước nhỏ gọn, giá rẻ, dễ lắp đặt.

Nhược điểm: Độ rủ cao hơn (thay đổi từ áp suất đặt) so với van giảm áp vận hành bằng ống dẫn.

Áp suất hơi được cung cấp được điều chỉnh bằng các lực cân bằng tác động trực tiếp lên van: lực đi xuống do sức nén của lò xo điều chỉnh chống lại lực đi lên từ áp suất đầu ra tác động lên mặt dưới của buồng khí hoặc màng ngăn.

Với van giảm áp tác động trực tiếp, lượng mở van được xác định trực tiếp bởi chuyển động của lò xo điều chỉnh. Nếu lò xo bị nén, nó sẽ tạo ra một lực mở lên van làm tăng dòng chảy. Khi áp suất tăng về phía hạ lưu, việc cân bằng xảy ra bằng cách cung cấp áp suất hạ lưu vào mặt dưới của lò xo điều chỉnh (thường dựa vào buồng khí hoặc màng ngăn) nơi lực hướng lên của nó cân bằng với lực nén của lò xo. Lực nén của lò xo làm mở van được giới hạn để cho phép độ nhạy của lò xo cân bằng với sự thay đổi áp suất hạ lưu. Kết quả thực là kiểm soát áp suất đơn giản thông qua một lỗ van nơi tốc độ dòng chảy cao có thể gây ra hiện tượng sụt áp.

+ Van giảm áp vận hành bằng ống dẫn

Được sử dụng cho tải lớn hơn, nơi cần kiểm soát áp suất chặt chẽ.

Ưu điểm: Kiểm soát áp suất chặt chẽ, phản ứng nhanh với sự thay đổi của tải, có thể được sử dụng trên phạm vi tốc độ dòng chảy rộng hơn so với các loại van giảm áp hơi tác động trực tiếp.

Nhược điểm: Kích thước lớn hơn, giá cao hơn.

+ Áp suất hơi phân phối được điều chỉnh theo cách tương tự như các van giảm áp tác động trực tiếp, tuy nhiên gián tiếp thông qua van điều khiển ống dẫn. Khi van ống dẫn được kích hoạt, nó cung cấp lưu lượng mở đến van chính lớn hơn có thể cung cấp tốc độ dòng chảy cao hơn đáng kể so với van bản thân van điều khiển ống dẫn. Sau đó, van điều khiển ống dẫn được cân bằng bởi áp suất thứ cấp, tương ứng điều khiển lưu lượng mở đến van chính.

Với van giảm áp vận hành bằng ống dẫn, van điều khiển ống dẫn được sử dụng để tải piston hoặc màng ngăn làm tăng lực đi xuống được sử dụng để mở van chính lớn hơn. Điều này cho phép công suất dòng chảy lớn hơn với độ chênh lệch áp suất thấp hơn (độ dốc). Việc đóng và mở van điều khiển ống dẫn được điều khiển bởi sự cân bằng lực giữa lò xo điều chỉnh và áp suất đầu ra giống như cách thức hoạt động của van giảm áp tác động trực tiếp. Tuy nhiên, với van giảm áp vận hành bằng ống dẫn, việc đóng và mở van ống dẫn này là để cung cấp áp suất đến piston hoặc màng ngăn của van chính. Sau đó, áp suất dòng chảy thí điểm này gây ra một lực hướng xuống được khuếch đại bởi phạm vi của piston hoặc màng ngăn để cho phép mở van chính lớn hơn nhiều, do đó cung cấp khả năng cho tốc độ dòng chảy rất cao.

Vì lực đi xuống được khuếch đại thông qua việc sử dụng piston hoặc màng ngăn, một thay đổi nhỏ trong độ mở trên van điều khiển có thể dẫn đến sự thay đổi lớn về lưu lượng và áp suất hạ lưu qua van chính. Do vậy, có rất ít thay đổi cần thiết trong lực lò xo điều chỉnh trên ống dẫn có thể phản ứng nhanh lên tốc độ dòng lưu lượng hơi. Phản ứng nhanh và kiểm soát áp suất phân phối chặt chẽ thể hiện những ưu điểm chính của loại van này so với loại van giảm áp tác động trực tiếp.

Tóm lại

Từ những đặc điểm trên, có thể thấy rằng chức năng và ứng dụng của van giảm áp hơi tác động trực tiếp không có ống dẫn khác về cơ bản so với các so với van giảm áp vận hành bằng ống dẫn.

Van giảm áp hơi hoạt động trực tiếp được sử dụng khi tải nhỏ và có chút yếu dần của áp suất hạ lưu. Van giảm áp hơi trực tiếp thường được sử dụng trong các ứng dụng có tải nhẹ.

Van giảm áp vận hành bằng ống dẫn thể đáp ứng nhanh chóng với các điều kiện tải khác nhau trong khi vẫn duy trì áp suất đầu ra ổn định ở những nơi cần kiểm soát áp suất chính xác. Loại van giảm áp hơi này thường dành cho các ứng dụng tải lớn hơn.

Ứng dụng điển hình trong nhà máy sử dụng hơi:

Các ứng dụng tải nhỏ như máy tiệt trùng, máy sưởi, máy tạo ẩm và thiết bị quy trình nhỏ thường có thể sử dụng van giảm áp tác động trực tiếp đơn giản để giảm áp suất.

Trong trường hợp lưu lượng lớn hơn, chẳng hạn như đường ống phân phối hơi, tải có thể dao động lớn tùy thuộc vào tình trạng hoạt động của thiết bị nhận. Sự thay đổi tải trọng và công suất lớn như vậy sẽ yêu cầu việc sử dụng van giảm áp vận hành bằng ống dẫn để giảm áp suất.

Hơn nữa, lượng hơi được sử dụng bởi một số thiết bị khi khởi động có thể khác đáng kể so với lượng cần thiết trong quá trình vận hành bình thường. Các biến thể rộng như vậy cũng có thể yêu cầu sử dụng van giảm áp hơi vận hành bằng ống dẫn để giảm áp suất hiệu quả hơn.