Van điều khiển hơi nước

Bài viết này không tập trung vào bất kỳ khía cạnh cụ thể nào của van điều khiển hơi nước (van điều khiển hơi nóng) “Steam Control Valve”. Để bàn về van điều khiển cho hơi có thể là cần rất nhiều trang viết. Tuy nhiên, để hạn chế nó trong một bài viết tóm lược xúc tích nhất, chúng tôi sẽ tập trung chủ yếu vào các đặc tính kỹ thuật và ứng dụng công nghiệp của van điều khiển hơi nước hay còn gọi là van điều khiển hệ hơi, loại van này điều khiển nhiệt độ lò hơi, và van điều khiển áp suất lò hơi. Người ta vẫn gọi thuật ngữ chung là van điều khiển nhiệt độ áp suất lò hơi/nồi hơi dưới dạng điều khiển tuyến tính hoặc on/off.  Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này sẽ là một chủ đề thú vị cho các đọc giả cơ điện, các nhà tư vấn hệ HVAC từ những vấn đề cơ bản đến các chủ đề phức tạp về công nghệ điều khiển tự động của van điều khiển trong ứng dụng hệ hơi nói riêng và van điều khiển điện nói chung.

Chúng ta hãy tập trung vào chủ đề gốc rễ, đó là vấn đề điều khiển hơi nước trong bài viết này.

Sơ đồ van điều khiển hơi nước (Hình 1) – PGTech chuyên phân phối van điều khiển hơi nước

Hơi nước là gì? Ứng dụng chính của hơi nước là gì?

Nước được chuyển thành hơi nước trong quá trình chuyển đổi từ chất lỏng sang khí. Các liên kết hydro giữ các phân tử H2O lại với nhau, và nó thoát ra tự do để tạo hơi nước. Ở dạng lỏng, các phân tử liên tục bị phá vỡ và liên kết với nhau. Các liên kết của các phân tử trở nên lỏng lẻo với ứng dụng nhiệt, và cuối cùng một số phân tử sẽ thoát ra ở nhiệt độ cao hơn và tạo hơi nước hoặc hơi nước khô hay còn gọi là hơi nóng. Cả hai hơi nước khô và ướt được sử dụng trong các ngành công nghiệp. Hơi nước ướt được hình thành khi một số phân tử nước giải phóng nhiệt tiềm ẩn và hình thành các giọt nước nhỏ li ti.

Hơi nước được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Các ứng dụng phổ biến nhất là quá trình gia nhiệt và điều khiển các tuabin hơi để tạo ra điện. Ngoài ra, hơi nước được sử dụng để làm nguyên tử, làm sạch, giữ ẩm và làm ẩm. Tuy nhiên, hầu hết các ứng dụng sẽ yêu cầu một số kiểm soát tham số, và do đó một van điều khiển hơi trở thành một phần của kỹ thuật điều khiển quá trình.

Tại sao một Van Điều khiển hơi được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển quá trình?

Về mặt kỹ thuật, van là một thiết bị kiểm soát lưu lượng của chất lỏng hoặc hơi trong bất kỳ hệ thống nào. Trong trường hợp hơi nước, các ứng dụng chính là giảm áp lực của hơi nước vào cho ứng dụng cho quá trình. Tuy nhiên, ngoài kiểm soát áp suất, van điều khiển hơi cũng sẽ kiểm soát nhiệt độ và chúng ta cũng có thể hiểu là van điều khiển nhiệt độ.

Nồi hơi thông thường hoạt động ở áp suất cao, vì hoạt động ở áp suất thấp sẽ dẫn đến việc vận chuyển nước. Hơi nước áp suất cao có khối lượng đặc biệt thấp hơn, điều này sẽ cho phép các đường ống mang trọng lượng ít hơn. Kết quả là việc phân phối hơi trở nên dễ dàng và rẻ hơn do giảm chi phí đường ống và cách nhiệt. Các ứng dụng quá trình công nghiệp sử dụng hơi nước ở áp suất thấp hơn. Lý do cho điều này là hơi nước ở áp suất thấp có nhiệt độ tiềm ẩn cao hơn, làm tăng hiệu suất năng lượng ở mức độ lớn. Áp suất hơi và nhiệt độ có liên quan, và do đó nhiệt độ được tự động kiểm soát thông qua việc kiểm soát áp suất hơi nước. Việc giảm áp suất hơi cũng liên quan đến sự an toàn của nhà máy. Áp suất hơi có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng van điều khiển hơi nước.

Van điều khiển hơi nước trong ứng dụng công nghiệp và hệ HVAC

Nguyên tắc hoạt động của một Van Điều khiển hơi là gì?

Phương pháp cũ của việc điều tiết dòng chảy hoặc sử dụng một tấm dạng lỗ sẽ dẫn đến dao động của lưu lượng. Giải pháp lý tưởng là để điều chỉnh áp suất hạ lưu tự động thông qua điều chỉnh tỷ lệ mở van. Kỹ thuật này sẽ giữ cho áp suất hơi không bị thay đổi ngay cả trong suốt sự dao động của lưu lượng.

Sơ đồ trong Hình 1 minh hoạ việc sử dụng một Van Điều khiển hơi để giảm áp suất hơi để điều khiển sự gia nhiệt bên trong bình chứa. Hệ thống này sẽ có nhu cầu về các can thiệp bằng tay. Một hệ thống tự động khép kín sẽ bao gồm một van điều khiển hơi nước đã được kích hoạt, một bộ cảm biến áp suất và bộ truyền động (Động cơ điều khiển van). Loại hệ thống này cảm nhận sự dao động của áp suất hạ lưu và điều chỉnh nó thông qua bộ truyền động phản ứng nhanh.

Cơ chế điển hình để điều chỉnh áp suất đầu ra là thông qua sự cân bằng của việc điều chỉnh lực giữa áp suất hơi và lò xo điều chỉnh trong van. Van điều khiển hơi được sử dụng theo hai dạng phổ biến đó là van bi điều khiển hơi hoặc van cầu điều khiển hơi như sản phẩm van điêu khiển hệ hơi của Belimo Thụy Sỹ.

Lợi thế của loại hình tác động trực tiếp là nhỏ gọn, kinh tế, và lắp đặt đơn giản. Tuy nhiên, yếu tố kiểm soát có sự khác biệt lớn hơn từ điểm đặt, và chủ yếu được sử dụng cho tải thấp.

Ứng dụng công nghiệp của van điều khiển hơi là gì?

Van điều khiển được sử dụng cho ứng dụng chủ yếu để truyền nhiệt trong các ứng dụng điều khiển quá trình trong các ngành công nghiệp. Các van điều khiển hơi được sử dụng rộng rãi trong tua bin hơi nước trong các nhà máy điện. Phạm vi của các ứng dụng là khá lớn. Tuy nhiên, nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy lọc dầu và nhà máy hoá chất là đối tượng sử dụng các loại van điều khiển bằng hơi.

Dưới đây là danh sách một số ứng dụng điển hình của van điều khiển hơi nóng này:

• Thiết bị trao đổi chất lỏng
• Nồi hơi, lò hơi
• Lò phản ứng
• Máy đun nóng không khí đốt
• Dụng cụ khử trùng
• Lò sưởi
• Máy giữ độ ẩm không khí
• Máy vệ sinh phun hơi trực tiếp
• Nhà máy xử lý nước

Thực vậy, có thể kết luận rằng van điều chỉnh hơi nước là một thiết bị quan trọng để sản xuất các sản phẩm chất lượng cao trong các ngành công nghiệp. Ngày nay, công nghệ tiên tiến và vật liệu có độ bền cao được sử dụng để sản xuất các van điều khiển cho hơi nóng để kéo dài tuổi thọ của van. Các kỹ sư điều khiển quá trình cũng cần phải biết các đặc tính kỹ thuật, quy trình lắp đặt và ứng dụng thiết bị công nghiệp quan trọng này để vận hành được hiệu quả nhất.