Cấu tạo van giảm áp và nguyên lý hoạt động chi tiết

Cấu tạo van giảm áp là yếu tố quan trọng giúp người sử dụng hiểu rõ cơ chế hoạt động cũng như vai trò của thiết bị này trong hệ thống đường ống. Van giảm áp được thiết kế nhằm duy trì áp suất ổn định, bảo vệ thiết bị và đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, hiệu quả.

Mỗi bộ phận trong cấu tạo van giảm áp, từ thân van, lò xo, màng van đến đĩa van, đều có chức năng riêng và phối hợp nhịp nhàng để kiểm soát áp lực chất lỏng hoặc khí.

Hiểu rõ cấu tạo không chỉ giúp kỹ sư và nhà vận hành lựa chọn đúng loại van phù hợp mà còn hỗ trợ công tác lắp đặt, bảo trì và xử lý sự cố một cách nhanh chóng. Trong nội dung dưới đây, Cao Phong sẽ phân tích chi tiết từng bộ phận trong cấu tạo van giảm áp và vai trò của chúng trong hệ thống.

Van giảm áp là gì?

Van giảm áp (Pressure Reducing Valve), còn gọi là van điều áp, van ổn áp hoặc van điều tiết áp suất, là một thiết bị công nghiệp được lắp đặt trên hệ thống đường ống. Chức năng chính của van là làm giảm áp suất dòng chảy và duy trì áp lực ổn định ở đầu ra. Mục tiêu là đảm bảo áp lực đầu ra luôn thấp hơn so với đầu vào, giúp lưu chất lưu thông hiệu quả đến các thiết bị khác mà không bị biến động áp suất quá lớn.

Loại van này cho phép người sử dụng tùy chỉnh áp suất đầu ra sao cho gần với mức mong muốn, miễn là vẫn nằm trong giới hạn cho phép của hệ thống kết nối. Nhờ đó, dù lưu lượng dòng chảy có tăng hay giảm thì áp lực sau van vẫn giữ ở mức ổn định.

Van giảm áp thường được chế tạo từ nhiều loại vật liệu như gang, đồng, thép, inox,… Việc lựa chọn chất liệu phù hợp phụ thuộc vào môi trường sử dụng và ngân sách đầu tư.

Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống khí nén, đường ống dẫn nước, ngành công nghiệp khai thác khoáng sản và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Định mức áp suất của van giảm áp là gì?

Khi lưu chất được đưa vào hệ thống đường ống, áp suất trong ống sẽ tăng lên do ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy và các yếu tố nội tại khác. Tình trạng này có thể khiến áp suất vượt quá mức áp suất đầu vào ban đầu.

Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, hệ thống thường cần phân phối lưu chất đến nhiều nhánh hoặc thiết bị riêng biệt. Mỗi nhánh lại yêu cầu mức áp suất khác nhau, thường là thấp hơn so với áp suất chung trong ống chính. Để đảm bảo áp suất tại các nhánh này không quá cao và duy trì ở mức phù hợp, người ta sử dụng van giảm áp để điều chỉnh về một mức áp suất nhất định,  gọi là áp suất định mức.

Khi dòng lưu chất đi qua van, dù có áp suất cao hay thấp thì cũng sẽ được điều chỉnh về đúng mức áp suất đã cài đặt trước. Mức này có thể được thiết lập theo nhu cầu vận hành và có thể áp dụng cho cả van giảm áp loại tác động trực tiếp lẫn tác động gián tiếp.

Cấu tạo van giảm áp

Van giảm áp có nhiều dạng thiết kế và kiểu dáng khác nhau. Tuy nhiên, xét theo cơ chế vận hành, chúng thường được phân thành hai loại chính: van giảm áp tác động trực tiếp và van giảm áp tác động gián tiếp.q qa

Van giảm áp tác động trực tiếp

Cấu tạo của loại van này bao gồm các bộ phận cơ bản như sau:

• Thân van: Là phần bao bọc bên ngoài, có chức năng bảo vệ các chi tiết bên trong. Thân van được kết nối với hệ thống thông qua các kiểu như nối ren, nối hàn hoặc mặt bích. Khi kết hợp với nắp van sẽ tạo thành một hệ kín, ngăn không cho lưu chất rò rỉ ra ngoài.
• Nắp van: Gắn liền với thân van, đóng vai trò bịt kín thiết bị, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
• Lò xo áp lực: Gồm có lò xo điều chỉnh và lò xo van chính, tạo ra lực nén cần thiết để điều tiết áp suất.
• Trục van: Nối giữa tay điều chỉnh và đĩa van, truyền lực từ vít điều chỉnh xuống đĩa van để vận hành cơ cấu giảm áp.
• Đĩa van: Có thể có hình dạng như nón, bóng hoặc đĩa phẳng. Khi trục van tác động, đĩa sẽ di chuyển lên xuống để điều chỉnh mức áp suất phù hợp. Đĩa thường được làm từ vật liệu chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt.
• Vít điều chỉnh: Cho phép người dùng điều chỉnh mức áp suất đầu ra bằng cách siết hoặc nới vít, thay đổi lực nén của lò xo.j

Van giảm áp tác động gián tiếp

Khác với loại tác động trực tiếp, van giảm áp tác động gián tiếp có cấu tạo và nguyên lý điều khiển phức tạp hơn. Các thành phần bao gồm:

• Van chính: Là nơi lắp đĩa van và kết nối trực tiếp với đường ống. Nó chịu trách nhiệm chính trong việc điều tiết áp suất giữa đầu vào và đầu ra.
• Vít điều chỉnh áp suất: Dùng để thiết lập mức áp đầu ra mong muốn.
• Lò xo điều chỉnh: Khi vít được vặn, lực sẽ tác động lên lò xo, tạo ra sự thay đổi cần thiết để truyền tín hiệu điều chỉnh.
• Bộ điều chỉnh: Đây là cơ cấu nhận tín hiệu từ áp suất đầu ra và điều chỉnh tương ứng để đảm bảo áp suất ổn định. Bộ này hoạt động tự động dựa trên nguyên lý phản hồi áp lực.
• Bộ điều khiển: Là thành phần trung gian có vai trò truyền lực tác động từ bộ điều chỉnh đến van chính, kiểm soát độ mở/đóng của đĩa van. Nhờ vậy, lưu chất có thể đi qua với áp suất phù hợp, không gây biến động cho các thiết bị phía sau. 

Nguyên lý hoạt động của van giảm áp

Do sự khác biệt về cấu tạo, van giảm áp loại tác động trực tiếp và loại tác động gián tiếp sẽ có cơ chế hoạt động riêng biệt. Tuy vậy, điểm chung của cả hai loại là đều điều chỉnh áp suất thông qua việc thay đổi độ nén của lò xo điều chỉnh.

Cách hoạt động của van giảm áp tác động trực tiếp

Khi không có áp lực từ lưu chất, van ở trạng thái mở hoàn toàn. Độ mở này được thiết lập thông qua vít điều chỉnh, trực tiếp tác động đến lò xo bên trong van. Việc điều chỉnh tăng hoặc giảm độ nén của lò xo sẽ tương ứng làm tăng hoặc giảm áp suất đầu ra. Mức áp suất cài đặt sẽ duy trì ổn định áp suất ở đầu ra, không bị dao động.

• Muốn tăng áp suất đầu ra: Vặn vít điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ để làm tăng độ nén của lò xo. Khi đó, khẩu độ của van chính sẽ mở rộng, khoảng cách giữa đĩa van và ghế van tăng lên, cho phép lưu lượng lưu chất đi qua nhiều hơn, từ đó áp suất đầu ra tăng.
• Muốn giảm áp suất đầu ra: Xoay vít theo hướng ngược lại chiều kim đồng hồ làm giảm lực nén lò xo. Khi đó, khe hở giữa đĩa van và ghế van sẽ thu hẹp, giảm lưu lượng chất lỏng đi qua, kéo theo áp suất đầu ra giảm theo.

Cách hoạt động của van giảm áp tác động gián tiếp

Ở loại van này, sự khác biệt chính nằm ở chỗ điều chỉnh áp suất được thực hiện thông qua sự cân bằng giữa áp suất đầu ra và lực tác động lên màng của van chính. Dựa trên sự thay đổi độ nén của lò xo, van điều khiển sẽ mở lớn hoặc nhỏ để đạt được mức áp suất yêu cầu.

• Tăng áp suất đầu ra: Khi người vận hành vặn vít điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ, lực nén lên lò xo tăng. Điều này khiến khẩu độ van điều khiển lớn hơn, làm giảm áp lực lên màng ngăn của van chính. Nhờ đó, khe hở giữa đĩa van và ghế van mở rộng, dòng chảy qua van chính tăng lên, dẫn đến áp suất đầu ra cao hơn.
• Giảm áp suất đầu ra: Xoay vít điều chỉnh theo chiều ngược kim đồng hồ giúp giảm độ nén của lò xo, khiến khẩu độ van điều khiển thu hẹp. Áp lực tác động lên màng van tăng, từ đó khe hở giữa đĩa van và ghế van nhỏ lại. Lưu lượng qua van chính giảm, kéo theo áp suất đầu ra cũng hạ xuống.

Những ưu điểm nổi bật của van giảm áp

Van giảm áp (Pressure Reducing Valve) đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc điều tiết và kiểm soát áp suất trong các hệ thống đường ống. Với nhiều đặc tính vượt trội, thiết bị này luôn được đánh giá cao và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như dân dụng:

• Ổn định áp suất đầu ra: Van giúp hạ áp từ nguồn cấp xuống mức phù hợp với thiết bị sử dụng, đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, tránh tình trạng rung lắc, nứt vỡ đường ống hay sự cố nghiêm trọng do áp suất vượt ngưỡng gây ra.
• Đa dạng về thiết kế: Có nhiều lựa chọn về kiểu dáng, chất liệu và mức giá, phù hợp với từng loại công trình và yêu cầu kỹ thuật khác nhau.
• Tùy chọn kết nối linh hoạt: Hỗ trợ các kiểu kết nối phổ biến như ren, hàn, mặt bích, dễ dàng tích hợp với nhiều loại ống khác nhau về kích cỡ và vật liệu.
• Vận hành tự động: Không cần đến điều khiển bên ngoài, van có thể tự điều chỉnh nhờ vào áp suất lưu chất trong hệ thống.
• Chịu áp lực lớn: Một số model có thể hoạt động ổn định ở mức áp suất rất cao, lên tới hàng trăm bar, phù hợp với hệ thống công nghiệp nặng.
• Ứng dụng đa dạng: Hoạt động hiệu quả với nhiều loại lưu chất như nước, khí nén, hơi nóng, hóa chất, v.v., đáp ứng đa dạng nhu cầu sử dụng.
• Độ bền cao: Thường được chế tạo từ những vật liệu có khả năng chịu lực và chống ăn mòn tốt như inox, thép, gang, đồng…, đảm bảo tuổi thọ lâu dài ngay cả trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
• Thiết kế gọn nhẹ: Kết cấu đơn giản, cơ chế hoạt động rõ ràng, dễ sử dụng và thuận tiện trong việc vận hành.
• Bảo trì thuận tiện: Việc lắp đặt, tháo rời và bảo dưỡng van được thực hiện dễ dàng, giúp giảm thiểu thời gian ngừng máy.
• Nhiều lựa chọn thương hiệu: Sản phẩm đến từ nhiều quốc gia như Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc, châu Âu… đáp ứng đa dạng nhu cầu về chất lượng và giá thành.

Ứng dụng thực tiễn của van giảm áp

Với khả năng điều tiết và duy trì áp suất ổn định trong hệ thống, van giảm áp hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề và lĩnh vực sản xuất khác nhau – đặc biệt là những môi trường làm việc có liên quan đến nước, khí nén và hơi nóng.

Thiết bị này được ưa chuộng bởi nó đóng vai trò như một “lá chắn an toàn” cho toàn bộ hệ thống. Khi áp suất vượt quá ngưỡng cho phép, không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động mà còn tiềm ẩn nguy cơ gây hư hại thiết bị, tai nạn cho người vận hành, thậm chí là thiệt hại về kinh tế. Dưới đây là những lĩnh vực tiêu biểu mà van giảm áp được sử dụng nhiều nhất:

Trong hệ thống phân phối nước và chất lỏng

• Điều chỉnh áp suất cho hệ thống cấp nước tại các tòa nhà cao tầng, đặc biệt giúp cân bằng áp lực cho những tầng thấp, đảm bảo lưu lượng nước ổn định.
• Ứng dụng rộng rãi tại các nhà máy sản xuất, khu công nghiệp có hệ thống dẫn nước hoặc chất lỏng phức tạp.
• Được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước công nghiệp, nước sinh hoạt, hệ thống tưới tiêu, và các cơ sở sản xuất có liên quan đến chất lỏng.

Trong ngành chế biến thực phẩm và đồ uống

• Các nhà máy sản xuất nước khoáng, nước giải khát, sữa, rượu, bia,… đều cần sử dụng van giảm áp để kiểm soát áp suất ổn định trong quy trình xử lý và đóng gói.

Trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp nặng

• Áp dụng trong các nhà máy thủy điện, nhiệt điện để kiểm soát áp suất hơi nước và khí nén ở mức an toàn.
• Lắp đặt tại các trạm dẫn dầu, hệ thống ống dẫn trên tàu thủy hay các khu vực lưu dẫn chất khí nhằm hạn chế tối đa sự cố do áp suất tăng cao bất thường.

Trong các công trình dân dụng và giải trí

• Van giảm áp còn được lắp đặt tại các hệ thống hồ bơi, đài phun nước, công viên nước,… để duy trì áp suất vận hành ổn định, đảm bảo hiệu quả hoạt động cũng như an toàn cho hệ thống.

Cao Phong hy vọng qua bài viết trên bạn đã hiểu rõ cấu tạo van giảm áp? nguyên lý hoạt động van giảm áp và vai trò quan trọng của thiết bị này trong hệ thống đường ống công nghiệp và dân dụng. Việc lựa chọn đúng loại van giảm áp không chỉ giúp duy trì áp suất ổn định mà còn góp phần bảo vệ thiết bị, tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả vận hành. Nếu bạn cần tư vấn chọn van giảm áp phù hợp cho hệ thống, đừng ngần ngại liên hệ để được hỗ trợ nhanh chóng và chính xác nhất.