Van giảm áp: Nguyên lý làm việc, cài đặt và bảo trì

1. Van giảm áp là gì?

Van giảm áp (PRV) là một thiết bị điều khiển tự vận hành-có áp suất đầu vào cao hơn và mang lại áp suất đầu ra ổn định, thấp hơn bất kể sự biến động của nguồn cung cấp ngược dòng. Bên trong hệ thống cấp nước chữa cháy hoặc phun nước tự động, PRV thường được lắp đặt ở nơi áp suất tĩnh của nguồn cung cấp thành phố hoặc kho lưu trữ vượt quá định mức áp suất của thiết bị hạ lưu hoặc nơi mỗi vùng phải được bảo vệ ở một mức áp suất khác nhau. Van thực hiện chức năng này bằng cách thay đổi diện tích tiết lưu: chất lỏng đi qua đường dẫn bị hạn chế sẽ mất động năng và cùng với đó là cột áp. Một bộ phận cảm biến cân bằng áp suất hạ lưu với điểm đặt (lực lò xo hoặc cài đặt trục điều khiển), do đó van liên tục tự điều chỉnh để giữ áp suất đầu ra trong một dải dung sai nhỏ. Bởi vì van được cung cấp năng lượng bởi chính môi trường nên nó không cần nguồn điện bên ngoài và tự động đáp ứng với những thay đổi về nhu cầu.

2. Nguyên tắc làm việc:-Vận hành thí điểm so với PRV theo tỷ lệ

2.1 Van giảm áp-vận hành thí điểm (có thể điều chỉnh)

PRV-vận hành thí điểm kết hợp một van chính với một van thí điểm nhỏ. Phi công được đặt ở áp suất đầu ra mong muốn; nó điều chỉnh áp suất phía trên màng ngăn hoặc piston của van chính, từ đó di chuyển đĩa van chính để mở hoặc ga. Bất kỳ sự gia tăng áp suất nào ở hạ lưu đều khiến phi công xả áp suất ra khỏi buồng điều khiển van chính, đóng nhẹ van chính; sự sụt giảm áp suất ở hạ lưu thì ngược lại. Bằng cách này, áp suất đầu ra được giữ không đổi trong phạm vi sai số xác định ngay cả khi áp suất đầu vào hoặc tốc độ dòng chảy thay đổi. Các thiết kế-vận hành thí điểm được ưu tiên khi yêu cầu điều khiển điểm đặt-chính xác và công suất lưu lượng lớn.

2.2 Van giảm áp tỷ lệ

PRV tỷ lệ duy trì một tỷ lệ cố định giữa áp suất đầu vào và đầu ra thay vì giá trị đầu ra tuyệt đối không đổi. Tỷ lệ điển hình là 2:1, 3:1 và 5:1 - nếu áp suất đầu vào tăng thì áp suất đầu ra cũng tăng tương ứng và ngược lại. Lõi van của nó thường là một piston hình trụ có vòng đệm định vị được hình thành bằng các vòng đệm cao su giữa vỏ piston và thân van. Bởi vì tỷ lệ - không phải là giá trị tuyệt đối - là mục tiêu kiểm soát, PRV tỷ lệ được chỉ định trong đó hệ thống hạ nguồn có thể chấp nhận mối quan hệ tỷ lệ và trong đó tính đơn giản và độ tin cậy là ưu tiên hàng đầu.

3. Yêu cầu cài đặt và thiết lập

Việc lắp đặt đúng sẽ xác định liệu PRV có thể mang lại hiệu suất định mức hay không. Các yêu cầu sau đây tuân theo thông lệ chung trong các hệ thống phòng cháy-chữa cháy bằng nước (xem GB 50261 để được chấp nhận hệ thống phun nước):

Lắp PRV ngược dòng đầu vào của nhóm van báo động. Khi có hai hoặc nhiều nhóm van báo động được cung cấp, hãy cung cấp PRV dự phòng (dự phòng) để việc bảo trì không làm gián đoạn nguồn cung cấp.

Lắp một bộ lọc ở đầu vào PRV để ngăn các mảnh vụn trong đường ống chặn các lối đi của van điều khiển hoặc đọng lại trên các bộ phận chuyển động. Diện tích không có bộ lọc phải gấp ít nhất bốn lần diện tích mặt cắt ngang của ống-, với kích thước mắt lưới được chọn theo mã quản lý.

Lắp đồng hồ đo áp suất cả trước và sau bộ lọc và PRV. Đường kính mặt đồng hồ đo phải ít nhất là 100 mm và phạm vi tối đa phải gấp khoảng hai lần áp suất thiết kế để số đọc nằm ở dải giữa chính xác.

Cung cấp các van điều khiển cách ly phía trước bộ lọc và phía sau PRV để cho phép bảo trì và thay thế mà không làm cạn kiệt toàn bộ hệ thống.

Cung cấp van xả áp suất-kiểm tra ở hạ lưu PRV và kết nối-kiểm tra phát hiện lưu lượng hoặc đồng hồ đo lưu lượng để vận hành thử.

Định hướng: dòng nước chảy qua PRV được lắp đặt theo chiều dọc phải hướng xuống dưới. Các PRV tỷ lệ phải được lắp đặt theo chiều dọc (bề mặt bịt kín của piston và thân xe khi đó vẫn chịu tải đồng đều), trong khi các PRV có thể điều chỉnh được nên lắp đặt theo chiều ngang. Không bao giờ đảo ngược hướng dòng chảy - PRV tỷ lệ sẽ chuyển đổi việc giảm áp suất thành tăng áp suất và PRV có thể điều chỉnh sẽ ngừng điều chỉnh và hoạt động giống như một van một chiều.

Lắp thiết bị bảo vệ hoặc khóa trên các phụ kiện điều chỉnh để điểm đặt không thể vô tình bị thay đổi và đảm bảo hệ thống đường ống được kết nối không có túi khí hoặc lực cản không khí.

4. Vận hành (Debugging) và nghiệm thu

Trước khi hệ thống được đưa vào sử dụng, PRV phải được kiểm tra như sau: (1) áp suất động và tĩnh ở thượng nguồn và hạ lưu của van phải đáp ứng các giá trị thiết kế; (2) công suất xả phải đáp ứng lưu lượng thiết kế - khi lưu lượng ra bằng 150% lưu lượng thiết kế, áp suất động hạ lưu không được giảm xuống dưới 65% áp suất làm việc định mức thiết kế; (3) van không được tăng đáng kể tiếng ồn ở lưu lượng thấp, ở lưu lượng thiết kế hoặc ở 150% lưu lượng thiết kế; (4) chênh lệch áp suất động/tĩnh ở hạ lưu của van phải duy trì trong giới hạn thiết kế. Những lần kiểm tra này xác nhận rằng van không bị thiếu cũng như không bị xâm thực và điểm đặt của nó ổn định trên đường bao vận hành.

5. Bảo trì và những quan niệm sai lầm phổ biến

Bảo trì đơn giản nhưng phải có kỷ luật. Xả-kiểm tra nhóm PRV mỗi tháng một lần, ghi lại áp suất thượng nguồn và hạ lưu, đồng thời-khởi động lại van bất cứ khi nào số đọc lệch khỏi giá trị thiết kế. Kiểm tra lưu lượng và áp suất mỗi năm một lần. Ba quan niệm sai lầm đặc biệt phổ biến: (1) "bộ lọc là tùy chọn" - trên thực tế, việc bỏ qua nó là nguyên nhân thường gặp nhất dẫn đến tắc nghẽn-van thí điểm và hỏng PRV; (2) "bất kỳ hướng nào cũng hoạt động" - như đã giải thích ở trên, đảo ngược dòng chảy hoặc lắp sai loại theo chiều dọc/chiều ngang sẽ phá hủy quy định; (3) "đồng hồ đo chỉ để trang trí" - đồng hồ đo áp suất là bằng chứng duy nhất tại chỗ{12}}cho thấy van thực sự đang giảm áp suất và cần được đọc và ghi lại trong mỗi lần kiểm tra.

6. Câu hỏi thường gặp

Định cỡ, đặt áp suất và thực hành vận hành

Van giảm áp có kích thước phù hợp với phạm vi dòng chảy mà nó phải kiểm soát, không phù hợp với kích thước đường danh nghĩa. Hệ số lưu lượng được tính toán từ áp suất đầu vào, áp suất đầu ra yêu cầu và lưu lượng, chọn kích thước van sao cho van hoạt động ở giữa đường cong công suất ở lưu lượng thiết kế. Van quá khổ săn lùng vì chuyển động nhỏ nhất của đĩa tạo ra sự thay đổi lớn về dòng chảy, trong khi van quá khổ không bao giờ đạt đến áp suất cài đặt ở nhu cầu cao nhất. Trong thực tế định cỡ của chúng tôi, chúng tôi cũng luôn kiểm tra lưu lượng tối thiểu có thể kiểm soát được, vì van giảm quá lớn đối với lưu lượng vào ban đêm sẽ trở nên không ổn định và áp suất đầu ra dao động.

Quá trình vận hành bắt đầu bằng thử nghiệm khóa: đầu ra bị chặn và van phải giữ áp suất cài đặt mà không bị rão. Điểm đặt được điều chỉnh trên lò xo hoặc trục dẫn hướng, sau đó van được kiểm tra ở lưu lượng tối đa và tối thiểu của hệ thống lắp đặt, đồng thời quan sát phản ứng khi tìm kiếm, kêu lạch cạch và đóng chậm. Việc điều chỉnh phải được thực hiện theo từng bước nhỏ với van ổn định giữa các lần thay đổi và áp suất cài đặt cuối cùng phải được ghi lại trên bảng tên hoặc trong tài liệu bàn giao. Sự thay đổi áp suất đầu vào thay đổi điểm đặt đầu ra trên các van lò xo, đó là lý do tại sao các thiết kế vận hành thử nghiệm được ưu tiên khi áp suất đầu vào không ổn định và tại sao hướng dẫn lắp đặt phải nêu rõ cửa sổ áp suất đầu vào có thể chấp nhận được.