Van ngắt an toàn MEDENUS – Bảo vệ đường ống khí khi áp suất vượt giới hạn

Van ngắt an toàn MEDENUS là thiết bị bảo vệ được lắp trên đường ống khí nhằm tự động đóng dòng khí khi áp suất của hệ thống tăng quá cao hoặc giảm xuống dưới giới hạn đã thiết lập. Thiết bị thường được sử dụng trong trạm điều áp, gas train, hệ thống cấp khí cho burner, lò công nghiệp và các mạng phân phối khí cần mức độ an toàn cao.

Khác với bộ điều áp làm việc liên tục để duy trì áp suất đầu ra, Van ngắt an toàn MEDENUS chỉ tác động khi xuất hiện điều kiện bất thường. Khi áp suất vượt khỏi vùng cho phép, cơ cấu đóng được kích hoạt và dòng khí được cô lập nhằm hạn chế ảnh hưởng đến bộ điều áp, van điều khiển, burner và thiết bị phía sau. MEDENUS xác định đây là chức năng chính của dòng Safety Shut-Off Valve do hãng sản xuất.

Vai trò của Van ngắt an toàn MEDENUS trên đường ống khí

Một hệ thống khí công nghiệp có thể vận hành với nhiều mức áp suất khác nhau. Phía trước bộ điều áp thường có áp suất cao, trong khi thiết bị tiêu thụ phía sau chỉ được phép hoạt động trong một phạm vi nhất định.

Nếu bộ điều áp gặp sự cố, áp suất phía sau có thể tăng vượt giá trị thiết kế. Ngược lại, sự cố nguồn khí hoặc thay đổi bất thường trong hệ thống cũng có thể khiến áp suất giảm quá thấp. Cả hai tình trạng này đều có khả năng ảnh hưởng đến quá trình vận hành.

Van ngắt an toàn MEDENUS được sử dụng để tạo thêm một lớp bảo vệ độc lập. Khi đạt đến áp suất ngắt đã cài đặt, van không tiếp tục điều tiết mà đóng đường khí để tách phần hệ thống phía sau khỏi nguồn cấp.

MEDENUS cho biết S104 được thiết kế đặc biệt để tránh hư hỏng thiết bị do áp suất trong gas train quá cao hoặc quá thấp. Dòng này phù hợp với khí theo DVGW G260/G262 và các loại khí trung tính, không ăn mòn khác trong phạm vi vật liệu và cấu hình cho phép.

Nguyên lý hoạt động của Van ngắt an toàn MEDENUS

Hoạt động của Van ngắt an toàn MEDENUS dựa trên việc giám sát áp suất tại một điểm phía sau cụm điều áp. Áp suất cần theo dõi được truyền đến bộ điều khiển của van thông qua một đường lấy tín hiệu áp suất riêng.

Bên trong bộ điều khiển có màng cảm nhận áp suất. Khi áp suất thay đổi, màng dịch chuyển tương ứng. Trong phạm vi vận hành bình thường, cơ cấu khóa vẫn giữ đĩa van ở vị trí mở để khí tiếp tục đi qua.

Khi áp suất giảm dưới điểm ngắt thấp hoặc tăng vượt điểm ngắt cao, cơ cấu nhả được kích hoạt. Cụm khóa giải phóng trục van và lò xo đóng đẩy đĩa van ép xuống seat. Dòng khí khi đó được ngắt kín tại thân van. Đây là nguyên lý được MEDENUS mô tả trực tiếp trong tài liệu kỹ thuật S104.

Điểm đáng chú ý là sau khi van đã ngắt, thiết bị không tự động mở lại ngay khi áp suất trở về bình thường. Đối với S104, nhà sản xuất quy định van phải được mở và gài lại bằng tay sau khi điều kiện áp suất đã trở về vùng cho phép. Cơ chế này giúp tránh trường hợp hệ thống tự cấp khí trở lại khi nguyên nhân gây sự cố chưa được kiểm tra.

Van ngắt khi áp suất quá cao

Chức năng bảo vệ quá áp là một nhiệm vụ quan trọng của Van ngắt an toàn MEDENUS. Khi áp suất phía sau bộ điều áp tăng đến giá trị giới hạn trên đã thiết lập, van thực hiện quá trình đóng.

Tình trạng quá áp có thể xuất hiện khi bộ điều áp không còn điều chỉnh đúng, seat bị hư hỏng hoặc cơ cấu kiểm soát áp suất gặp sự cố. Nếu nguồn khí áp suất cao tiếp tục truyền xuống đường ống phía sau, các thiết bị có mức chịu áp thấp hơn có thể bị ảnh hưởng.

Van ngắt an toàn tạo ra cơ chế cô lập nguồn khí thay vì chỉ cố giảm áp suất. Đây là điểm khác biệt cơ bản giữa Safety Shut-Off Valve và van xả áp an toàn.

Van ngắt khi áp suất xuống quá thấp

Ngoài bảo vệ quá áp, Van ngắt an toàn MEDENUS có thể được cấu hình để tác động khi áp suất giảm xuống dưới giới hạn đã cài đặt.

Thiếu áp có thể ảnh hưởng đến burner, lò đốt hoặc một quá trình sản xuất cần nguồn khí ổn định. Nếu burner tiếp tục vận hành trong điều kiện áp suất nhiên liệu không phù hợp, quá trình cháy có thể không đáp ứng điều kiện vận hành đã thiết kế.

Vì vậy, trên gas train cần bảo vệ cả giới hạn áp suất cao và thấp, van ngắt an toàn có thể giám sát hai ngưỡng này và đóng khi một trong hai điều kiện xảy ra. MEDENUS công bố chức năng ngắt quá áp và thiếu áp trên các dòng SSV cũng như các bộ điều áp RS có SSV tích hợp.

Cấu tạo của Van ngắt an toàn MEDENUS

Cấu tạo của Van ngắt an toàn MEDENUS gồm thân van chịu áp, đĩa van, seat, trục đóng, lò xo đóng và bộ điều khiển nhận tín hiệu áp suất.

Màng trong bộ điều khiển đóng vai trò cảm nhận sự thay đổi áp suất. Cơ cấu khóa giữ van mở trong trạng thái vận hành bình thường và giải phóng trục khi áp suất đạt tới giới hạn kích hoạt.

Lò xo đóng tạo lực đưa đĩa van về vị trí đóng ngay sau khi cơ cấu khóa nhả. Thiết kế này cho phép quá trình ngắt không phụ thuộc vào việc động cơ điện phải tiếp tục hoạt động tại thời điểm xảy ra sự cố.

Đối với S104, MEDENUS mô tả thiết kế là direct-acting, kết cấu chịu áp tích hợp và có khả năng lưu lượng cao. Dòng này cũng được phát triển để phù hợp với điều kiện lắp đặt ngoài trời.

Van ngắt an toàn MEDENUS S104 cho đường ống lớn

S104 là một trong những dòng Van ngắt an toàn MEDENUS đáng chú ý cho hệ thống khí công nghiệp. Sản phẩm được cung cấp với kết nối mặt bích từ DN25 đến DN200, bao gồm một số kích thước trung gian, và có áp suất làm việc lên tới 16 bar.

Theo dữ liệu dịch vụ của hãng, S104 có các cấu hình DN25, DN40, DN50, DN65, DN80, DN100, DN150 và DN200 trong nhóm PN16. MEDENUS cũng cung cấp dữ liệu cho các phiên bản kết nối theo ASME Class 150 RF.

Danh mục của hãng còn cho phép lựa chọn một số tùy chọn như chỉ báo trạng thái van, cơ cấu nhả bằng tay hoặc từ xa, lớp phủ epoxy và cấu hình dành cho những yêu cầu môi chất đặc biệt. Một số cấu hình cũng được MEDENUS đề cập đến việc kiểm tra rò rỉ helium cho ứng dụng hydro.

Van ngắt an toàn MEDENUS S50 cho đường khí nhỏ hơn

Bên cạnh dòng mặt bích lớn, MEDENUS còn có S50 dành cho những đường khí có kích thước nhỏ hơn.

Theo tài liệu kỹ thuật của hãng, S50 có các kích thước ren tương đương DN25, DN40 và DN50. Áp suất cho phép tối đa được công bố là 3 bar, nhiệt độ vận hành tiêu chuẩn từ khoảng -20°C đến +60°C.

Nguyên lý đóng của S50 tương tự nhóm Safety Shut-Off Valve của hãng. Khi áp suất đầu ra vượt ngưỡng trên hoặc xuống dưới ngưỡng dưới, cơ cấu khóa nhả và lò xo đưa đĩa van về seat để đóng dòng khí.

Việc lựa chọn S50 hay dòng S104 vì vậy không chỉ dựa trên đường kính mà còn phụ thuộc áp suất thiết kế, lưu lượng, loại kết nối và yêu cầu bảo vệ của hệ thống.

Vị trí lắp Van ngắt an toàn MEDENUS trong gas train

Trong một gas train công nghiệp, Van ngắt an toàn MEDENUS thường làm việc cùng bộ lọc khí, bộ điều áp và van xả áp.

Một cấu hình có thể bắt đầu bằng bộ lọc để giữ bụi và rỉ sét. Dòng khí sau đó đi qua bộ điều áp để giảm áp suất xuống mức sử dụng. Van ngắt an toàn giám sát áp suất phía sau và thực hiện đóng đường khí nếu bộ điều áp không còn duy trì được vùng áp suất cho phép.

Trong sơ đồ lắp đặt S104 của MEDENUS, hãng thể hiện thiết bị làm việc trong cùng hệ thống với bộ lọc DF100, bộ điều áp và van xả áp. Đường tín hiệu lấy áp được bố trí phía sau khu vực điều áp để đưa áp suất thực tế về bộ điều khiển SSV.

Khoảng cách và vị trí lấy tín hiệu cần tuân theo hướng dẫn thiết kế của nhà sản xuất. Không nên chỉ lắp van theo đúng DN mà bỏ qua đường impulse hoặc vị trí đo áp vì đây là tín hiệu quyết định thời điểm van ngắt.

Ứng dụng Van ngắt an toàn MEDENUS trong nhà máy

Van ngắt an toàn MEDENUS phù hợp với những hệ thống sử dụng khí nhiên liệu hoặc khí công nghiệp cần giám sát áp suất chặt chẽ.

Trong hệ thống burner, van bảo vệ đường nhiên liệu trước khi khí đi tới đầu đốt. Trong lò nung và lò nhiệt luyện, thiết bị giúp cô lập nguồn khí khi áp suất vượt khỏi vùng vận hành được thiết lập.

Tại trạm giảm áp, Van ngắt an toàn MEDENUS tạo lớp bảo vệ sau bộ điều áp. Thiết bị cũng có thể xuất hiện trên hệ thống khí của lò hơi, hệ thống sấy công nghiệp, động cơ khí và mạng phân phối khí nội bộ trong nhà máy.

MEDENUS xác nhận S104 sử dụng cho khí phù hợp với DVGW G260/G262 và các khí trung tính, không ăn mòn khác. Với khí đặc biệt, cấu hình vật liệu cần được xác nhận riêng với nhà sản xuất.

Khác nhau giữa van ngắt an toàn và van xả áp MEDENUS

Hai thiết bị này đều liên quan đến bảo vệ áp suất nhưng không làm cùng một nhiệm vụ.

Van ngắt an toàn MEDENUS đóng đường cấp khí khi áp suất đạt ngưỡng nguy hiểm. Sau khi đóng, nguồn khí phía trước bị cô lập với hệ thống phía sau.

Van xả áp lại mở một đường thoát khí khi áp suất vượt mức cài đặt. Mục tiêu của nó là giải phóng một lượng khí để giảm áp suất chứ không nhất thiết cô lập hoàn toàn nguồn cung.

Trong nhiều hệ thống, hai chức năng này được sử dụng đồng thời để tạo nhiều cấp bảo vệ cho đường khí.

Kiểm tra và bảo trì Van ngắt an toàn MEDENUS

Do là thiết bị bảo vệ, Van ngắt an toàn MEDENUS cần được kiểm tra định kỳ thay vì chỉ chờ đến khi van thực sự tác động.

Hướng dẫn vận hành S104 của MEDENUS yêu cầu thiết bị được kiểm tra về hư hỏng bên ngoài và khả năng hoạt động ít nhất một lần mỗi năm bởi người có chuyên môn hoặc đại diện phù hợp. Tần suất kiểm tra có thể phải tăng lên tùy điều kiện vận hành thực tế của hệ thống.

Ngoài thân van, cần kiểm tra bộ điều khiển áp suất, đường impulse, vị trí đóng mở và khả năng reset của cơ cấu. Với hệ thống có tín hiệu báo trạng thái về PLC hoặc DCS, tiếp điểm và cảm biến báo vị trí cũng cần được thử chức năng định kỳ.