Mỗi lần đóng hoặc mở van, áp suất trong toàn hệ thống thay đổi theo. Không chỉ tại vị trí van đó. Sự thay đổi lan truyền ra khắp hệ thống đường ống. Hiểu được cơ chế này giúp vận hành hệ thống đúng cách. Tránh được nhiều sự cố nghiêm trọng do thay đổi áp suất đột ngột gây ra.
Áp Suất Phân Bố Thế Nào Trong Hệ Thống?
Trước khi nói đến ảnh hưởng của van, cần hiểu cách áp suất phân bố trong đường ống khi hệ thống đang vận hành bình thường.
Bơm tạo ra áp suất tại đầu vào. Áp suất này giảm dần theo chiều dài ống do ma sát dòng chảy với thành ống. Tại mỗi phụ kiện như co, cút, tee và van, áp suất giảm thêm một lượng nhất định.
Kết quả là áp suất tại đầu vào luôn cao hơn áp suất tại đầu ra. Mức chênh lệch phụ thuộc vào chiều dài ống, đường kính, lưu lượng và số lượng phụ kiện trên đường.
Đây là trạng thái phân bố áp suất bình thường khi hệ thống đang chạy ổn định.
Van Mở Hoàn Toàn Ảnh Hưởng Như Thế Nào?
Khi van mở hoàn toàn, dòng chảy đi qua với ít cản trở nhất có thể. Tổn thất áp suất qua van ở mức tối thiểu. Áp suất phân bố tương đối đều và ổn định dọc theo hệ thống.
Tuy nhiên ngay cả van mở hoàn toàn vẫn tạo ra tổn thất áp suất nhất định. Mức tổn thất phụ thuộc vào loại van. Van bi full bore tổn thất rất nhỏ. Van cầu tổn thất lớn hơn nhiều dù mở hoàn toàn.
Với hệ thống có nhiều van, tổng tổn thất cộng lại đáng kể. Bơm cần tạo ra áp suất đủ để thắng toàn bộ tổng tổn thất này mới đưa được lưu chất đến đích.
Van Mở Một Phần Tạo Ra Điều Gì?
Đây là tình huống ảnh hưởng rõ rệt nhất đến phân bố áp suất.
Khi van chỉ mở một phần, tiết diện thông qua van thu hẹp lại. Lưu chất phải tăng tốc để chui qua khe hẹp. Theo nguyên lý Bernoulli, vận tốc tăng thì áp suất tĩnh giảm. Áp suất tại khe hẹp của van giảm mạnh.
Ngay sau khe hẹp, tiết diện mở rộng trở lại. Vận tốc giảm. Nhưng áp suất không phục hồi hoàn toàn về mức trước van. Một phần năng lượng đã bị tiêu hao do xáo trộn dòng chảy.
Kết quả là áp suất phía sau van thấp hơn đáng kể so với phía trước. Chênh áp qua van tăng lên rõ rệt so với khi van mở hoàn toàn.
Van mở càng ít thì chênh áp qua van càng lớn. Van mở 25 phần trăm có thể tạo ra chênh áp gấp 10 đến 20 lần so với van mở hoàn toàn.
Van Đóng Hoàn Toàn Làm Áp Suất Thay Đổi Ra Sao?
Khi van đóng hoàn toàn, dòng chảy dừng lại. Lưu chất trong ống không còn chuyển động. Toàn bộ áp suất động chuyển thành áp suất tĩnh.
Áp suất tại đầu vào của van đóng tăng lên bằng áp suất tĩnh tối đa mà bơm có thể tạo ra. Đây gọi là áp suất dừng hoặc shut-off pressure.
Áp suất này thường cao hơn áp suất vận hành bình thường từ 10 đến 30 phần trăm tùy loại bơm. Các thiết bị nằm giữa bơm và van đóng phải chịu áp suất tĩnh cao hơn bình thường này.
Phía sau van đóng, áp suất bằng áp suất tĩnh của lưu chất đứng yên trong ống. Thường thấp hơn nhiều so với phía trước van.
Chênh áp lớn tập trung hoàn toàn vào hai đầu van đóng. Đây là lý do van cần được thiết kế để chịu được toàn bộ chênh áp này.
Đóng Van Nhanh Gây Ra Sóng Áp Suất Nguy Hiểm
Khi van đóng từ từ, dòng chảy giảm dần. Áp suất thay đổi chậm và hệ thống thích nghi được.
Khi van đóng đột ngột, toàn bộ động năng của dòng chảy chuyển thành sóng áp suất trong tích tắc. Sóng áp suất này lan truyền ngược chiều dòng chảy với tốc độ bằng tốc độ âm thanh trong lưu chất. Hiện tượng này gọi là búa nước hay water hammer.
Sóng áp suất do búa nước có thể cao gấp 10 đến 20 lần áp suất vận hành bình thường. Nó tác động lên toàn bộ hệ thống trong tích tắc. Ống và phụ kiện không được thiết kế để chịu được xung áp suất này sẽ bị nứt vỡ ngay lập tức.
Sóng áp suất phản xạ qua lại nhiều lần trong hệ thống trước khi tắt dần. Mỗi lần phản xạ gây ra một đợt tác động lên ống và các phụ kiện.
Mở Van Nhanh Cũng Gây Ra Vấn Đề
Mở van nhanh cũng nguy hiểm như đóng van nhanh nhưng theo hướng khác.
Khi van mở đột ngột, lưu chất từ phía áp cao tràn nhanh sang phía áp thấp. Áp suất phía sau van tăng vọt đột ngột. Áp suất phía trước van giảm nhanh.
Sự thay đổi đột ngột này tạo ra xáo trộn dòng chảy lớn. Có thể gây hiện tượng xâm thực, tức là bong bóng hơi hình thành và vỡ ngay trong lưu chất, gây hỏng bề mặt kim loại bên trong van và ống.
Mở van đột ngột cũng gây tăng tải đột ngột cho bơm. Bơm có thể bị quá tải hoặc mất ổn định vận hành.
Ảnh Hưởng Đến Hệ Thống Nhiều Van
Trong hệ thống có nhiều van song song hoặc nối tiếp, việc đóng mở một van ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống còn lại.
Đóng một van trong hệ thống song song làm toàn bộ lưu lượng dồn sang các nhánh còn lại. Áp suất trong nhánh còn lại tăng lên. Lưu lượng tăng theo. Nếu không được tính toán trước, các thiết bị trong nhánh còn lại có thể bị quá tải.
Mở thêm một van trong hệ thống song song làm tổng lưu lượng tăng. Áp suất toàn hệ thống giảm xuống. Các nhánh khác nhận được ít lưu lượng hơn trước. Cần cân bằng lại toàn hệ thống sau mỗi thay đổi lớn.
Bảng Tổng Hợp Ảnh Hưởng Của Van Đến Phân Bố Áp Suất
| Trạng thái van | Áp suất trước van | Áp suất sau van | Rủi ro |
|---|---|---|---|
| Mở hoàn toàn | Bình thường | Giảm nhẹ | Thấp |
| Mở một phần | Tăng nhẹ | Giảm rõ rệt | Trung bình |
| Đóng hoàn toàn | Tăng cao bằng shut-off | Bằng áp tĩnh | Trung bình |
| Đóng đột ngột | Sóng xung cao | Giảm mạnh | Rất cao |
| Mở đột ngột | Giảm nhanh | Tăng đột ngột | Cao |
Nguyên Tắc Vận Hành Van Để Kiểm Soát Áp Suất Tốt
Luôn đóng mở van từ từ. Không vội vàng dù trong tình huống khẩn cấp trừ khi dùng van ESD chuyên dụng.
Theo dõi đồng hồ áp suất trước và sau van khi thao tác. Phát hiện ngay nếu áp suất thay đổi bất thường.
Không đóng nhiều van cùng lúc trong hệ thống. Thay đổi từng van một và chờ hệ thống ổn định.
Lắp bình tích áp hoặc van xả xung tại điểm dễ xảy ra búa nước. Đặc biệt quan trọng tại đầu đẩy của bơm.
Cài đặt tốc độ đóng mở phù hợp cho van tự động. Không để tốc độ đóng quá nhanh dù van tự động có thể đóng rất nhanh.
Kết Luận
Đóng mở van không chỉ ảnh hưởng tại vị trí van đó. Nó thay đổi phân bố áp suất toàn hệ thống ngay lập tức. Đóng mở đúng tốc độ, đúng thứ tự và theo dõi áp suất liên tục là ba nguyên tắc cốt lõi.
Xem thêm sản phẩm TẠI ĐÂY
FACEBOOK:https://web.facebook.com/Công Ty Tnhh Đầu Tư Và Thiết Bị Công Nghiệp ADM
Mọi nhu cầu tư vần hay báo giá sản phẩm liên hệ qua:
Điện thoại:0965.595.039
GMAIL: Vattunhamay01@gmail.com