Log in Subscribe

Cách chọn kích thước van giảm áp thủy lực theo DN và lưu lượng

tuanhungphatvn
· 8 min read

Khi lựa chọn van giảm áp thủy lực, nhiều người thường dựa ngay vào đường kính đường ống và chọn van có cùng DN. Ví dụ, đường ống DN100 thì chọn van DN100, đường ống DN150 thì chọn van DN150.

Cách chọn này khá đơn giản nhưng không phải lúc nào cũng đúng.

Trong thực tế, kích thước van giảm áp thủy lực cần được lựa chọn dựa trên lưu lượng làm việc, áp suất đầu vào, áp suất đầu ra, chênh áp và phạm vi điều tiết của van, chứ không chỉ dựa vào DN đường ống.

Nếu van quá lớn, van có thể thường xuyên làm việc ở độ mở rất nhỏ và khó điều tiết ổn định. Ngược lại, nếu van quá nhỏ, vận tốc dòng chảy và tổn thất áp suất có thể tăng cao, đồng thời không đáp ứng được lưu lượng yêu cầu.

Vậy cách chọn kích thước van giảm áp thủy lực mặt bích theo DN và lưu lượng như thế nào?

DN van giảm áp thủy lực là gì?

DN là ký hiệu đường kính danh nghĩa của van và đường ống. Một số kích thước thường gặp gồm: DN50, DN65, DN80, DN100, DN125…Trong nhiều hệ thống, DN van được chọn bằng DN đường ống để thuận tiện lắp đặt.

Ví dụ:

Đường ống DN100 → Van DN100

Tuy nhiên, đây chỉ là một phương án về mặt kết nối.

Về mặt thủy lực, van DN100 chưa chắc đã là kích thước tối ưu nếu lưu lượng thực tế quá thấp hoặc quá cao so với phạm vi làm việc của van.

Vì sao không nên chỉ chọn van theo DN đường ống?

Van giảm áp khác với van khóa thông thường. Van khóa chủ yếu làm việc ở trạng thái:

Đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn.

Trong khi đó, van giảm áp phải liên tục thay đổi độ mở để duy trì áp suất phía sau.

Do đó, khả năng điều tiết ở từng mức lưu lượng rất quan trọng.

Giả sử:

Đường ống DN150

nhưng lưu lượng thực tế chỉ tương đương mức phù hợp với một van DN80 hoặc DN100.

Nếu vẫn chọn van DN150, van có thể phải làm việc ở độ mở rất nhỏ.

Khi đó dễ xuất hiện:

  • Áp suất đầu ra dao động
  • Van đóng mở liên tục
  • Khó điều chỉnh pilot
  • Tiếng ồn
  • Mòn seat không đều
  • Khả năng kiểm soát P2 kém

Vì vậy, nguyên tắc cần nhớ là:

DN đường ống không quyết định trực tiếp DN van giảm áp.

Thông số quan trọng nhất khi chọn kích thước van

Để lựa chọn van chính xác, cần xác định ít nhất 4 thông số.

1. Lưu lượng Q

Đây là thông số đặc biệt quan trọng. Không nên chỉ biết một giá trị lưu lượng trung bình.

Tốt nhất cần xác định:

Qmin = lưu lượng nhỏ nhất

Qnormal = lưu lượng vận hành thông thường

Qmax = lưu lượng lớn nhất

Van được chọn phải có khả năng điều tiết ổn định trong khoảng lưu lượng này.

2. Áp suất đầu vào P1

P1 là áp suất trước van.

Ví dụ:

P1 = 10 bar

Không nên chỉ sử dụng áp suất vận hành trung bình.

Cần xem xét cả:

  • Áp suất thấp nhất
  • Áp suất thông thường
  • Áp suất lớn nhất có thể xuất hiện

Điều này giúp kiểm tra van có nằm trong giới hạn áp suất thiết kế hay không.

3. Áp suất đầu ra P2

P2 là mức áp suất muốn duy trì phía sau van.

Ví dụ:

P2 = 4 bar

Khi đó van phải điều tiết từ:

10 bar → 4 bar

Giá trị P2 cũng ảnh hưởng trực tiếp đến việc chọn dải điều chỉnh của pilot.

4. Chênh áp ΔP

Chênh áp qua van được xác định:

ΔP = P1 - P2

Chênh áp càng lớn thì điều kiện làm việc của van càng khắc nghiệt.

Nếu ΔP quá lớn, cần xem xét nguy cơ:

  • Tiếng ồn
  • Rung
  • Vận tốc cao
  • Xâm thực
  • Mài mòn seat

Trong một số trường hợp có thể phải giảm áp theo nhiều cấp.

Xem thêm: Pilot van giảm áp thủy lực là gì? Hoạt động như thế nào?

Lưu lượng ảnh hưởng như thế nào đến DN van?

Mỗi kích thước van có một phạm vi lưu lượng làm việc phù hợp.

Van DN nhỏ hơn:

  • Có tiết diện dòng chảy nhỏ hơn
  • Vận tốc cao hơn với cùng lưu lượng
  • Tổn thất áp suất lớn hơn

Van DN lớn hơn:

  • Có khả năng cho lưu lượng lớn hơn
  • Nhưng nếu Q quá thấp, van thường chỉ mở rất nhỏ

Vì vậy, cần chọn kích thước sao cho van làm việc trong vùng điều tiết ổn định, không quá sát trạng thái đóng và cũng không phải mở gần hoàn toàn trong điều kiện bình thường.

Có thể chọn van nhỏ hơn đường ống không?

Có. Đây là trường hợp khá phổ biến trong thiết kế van điều khiển.

Ví dụ:

Đường ống DN150

nhưng sau khi tính toán lưu lượng, có thể lựa chọn:

Van DN100

và sử dụng côn thu:

DN150 → DN100 → Van → DN100 → DN150

Cách bố trí này có thể giúp van hoạt động trong vùng điều tiết tốt hơn.

Tuy nhiên, không nên tự ý giảm kích thước quá nhiều.

Cần kiểm tra:

  • Vận tốc nước
  • Tổn thất áp
  • Khả năng lưu lượng của van
  • Nguy cơ xâm thực
  • Giới hạn của nhà sản xuất

Khi nào nên chọn van cùng DN đường ống?

Chọn cùng DN thường phù hợp khi:

  • Lưu lượng lớn
  • Van thường làm việc ở độ mở trung bình
  • Tổn thất qua van nằm trong mức cho phép
  • Nhà sản xuất xác nhận phạm vi vận hành phù hợp

Ví dụ:

Ống DN100

Lưu lượng vận hành cao

Nếu van DN100 đáp ứng đúng Qmin–Qmax thì hoàn toàn có thể sử dụng van cùng DN.

Vấn đề không nằm ở việc “cùng DN hay khác DN”, mà là van có phù hợp với điều kiện thủy lực thực tế hay không.

Có nên lắp hai van giảm áp song song?

Có thể.

Hai van song song được sử dụng trong một số hệ thống nhằm mở rộng phạm vi lưu lượng.

Ví dụ:

Van nhỏ: xử lý Q thấp

Van lớn: bổ sung khi Q tăng

Cách này giúp tránh tình trạng một van quá lớn phải hoạt động ở độ mở cực nhỏ vào giờ thấp điểm.

Tuy nhiên, hệ thống song song cần thiết kế và cài đặt pilot chính xác để tránh hai van “tranh nhau” điều khiển.

Khi nào nên dùng hai van giảm áp nối tiếp?

Hai van nối tiếp không nhằm tăng lưu lượng mà chủ yếu để chia chênh áp.

Ví dụ:

P1 = 18 bar

P2 = 3 bar

Thay vì một van giảm:

18 → 3 bar

có thể cân nhắc:

18 → 9 bar → 3 bar

Việc chia áp giúp giảm điều kiện làm việc khắc nghiệt trên từng van.

Tuy nhiên, giá trị áp trung gian phải được tính toán cụ thể.

Quy trình chọn kích thước van giảm áp thủy lực

Có thể thực hiện theo thứ tự:

Bước 1: Xác định loại lưu chất

Bước 2: Xác định Qmin – Qnormal – Qmax

Bước 3: Xác định P1 min/max

Bước 4: Xác định P2 yêu cầu

Bước 5: Tính ΔP

Bước 6: Chọn sơ bộ DN van

Bước 7: Kiểm tra Kv/Cv

Bước 8: Kiểm tra vận tốc và tổn thất áp

Bước 9: Kiểm tra nguy cơ xâm thực

Bước 10: Đối chiếu bảng sizing của nhà sản xuất

Đây là phương pháp an toàn hơn nhiều so với chỉ nhìn DN đường ống.

Những sai lầm thường gặp khi chọn DN van

  • DN ống bao nhiêu chọn van bấy nhiêu. Đây là lỗi phổ biến nhất.
  • Chỉ dùng Qmax. Nếu chỉ tính Qmax mà bỏ qua Qmin, van có thể quá lớn khi lưu lượng thấp.
  • Không tính chênh áp. Van đủ lưu lượng nhưng ΔP quá lớn vẫn có thể phát sinh vấn đề.
  • Không kiểm tra Kv/Cv. Dễ chọn van theo cảm tính.
  • Không kiểm tra dải pilot. Van chính phù hợp nhưng pilot không đúng dải áp suất thì hệ thống vẫn không vận hành tốt.

Những thông số nên cung cấp khi hỏi chọn van

Khi cần nhà cung cấp hoặc kỹ sư sizing van, nên chuẩn bị:

  • DN đường ống
  • Lưu chất
  • Qmin
  • Qmax
  • P1
  • P2 yêu cầu
  • Nhiệt độ
  • Vật liệu yêu cầu
  • Kiểu kết nối
  • Mục đích sử dụng

Xem thêm: Van giảm áp thủy lực cho trạm bơm: Khi nào cần lắp?

Kết luận

Cách chọn kích thước van giảm áp thủy lực không nên chỉ dựa vào DN đường ống.

Các thông số quan trọng nhất cần xem xét gồm:

Qmin – Qmax – P1 – P2 – ΔP – Kv/Cv – vận tốc dòng chảy.

Trong nhiều trường hợp:

DN van = DN đường ống

là phù hợp.

Nhưng cũng có trường hợp:

DN van < DN đường ống

lại giúp van hoạt động ổn định hơn.

Điểm quan trọng là van phải làm việc trong phạm vi lưu lượng và chênh áp phù hợp, đồng thời duy trì được áp suất đầu ra theo yêu cầu.

Vì vậy, khi lựa chọn van giảm áp thủy lực, không nên chỉ hỏi “đường ống DN bao nhiêu” mà cần cung cấp đầy đủ lưu lượng, P1 và P2 để có thể sizing chính xác hơn.