Trong thời đại công nghệ phát triển như hiện nay, nhu cầu sử dụng hệ thống máy lạnh công nghiệp chiller ngày càng gia tăng. Với khả năng làm lạnh nhanh, mạnh mẽ trên diện rộng, hệ thống chiller được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như điều hòa không khí tòa nhà, khách sạn, trung tâm thương mại, bệnh viện, nhà máy sản xuất, kho lạnh bảo quản...
Tuy nhiên, để hệ thống chiller vận hành an toàn, ổn định và hiệu quả, cần thiết phải hiểu vai trò của từng bộ phận, đặc biệt là các loại van - "trái tim" của hệ thống điều khiển dòng chảy môi chất lạnh. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các van khác nhau giúp duy trì áp suất hút, áp suất đẩy ổn định, điều tiết lưu lượng dòng chảy, bảo vệ máy nén và các thiết bị khỏi hư hỏng.
Trong phạm vi bài viết này, chúng tôi sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết 8 loại van chính thường được sử dụng trong hệ thống chiller, nguyên tắc hoạt động và những lưu ý khi lắp đặt, vận hành chúng. Hy vọng qua đây, các nhà quản lý vận hành, kỹ thuật viên và người dùng sẽ nắm vững kiến thức nền tảng, từ đó vận hành hệ thống chiller đạt hiệu quả tối đa.
Van cầu (Globe valve)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Van cầu có cấu tạo gồm thân van, nắp van, cổ van, đĩa van và gioăng làm kín. Khi xoay tay van, đĩa van sẽ di chuyển lên xuống, hở hoặc bịt lỗ thoát của van, qua đó điều chỉnh lưu lượng và áp suất dòng chảy bên trong. Van cầu thường được làm từ gang, thép không gỉ hoặc đồng thau.
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Điều chỉnh lưu lượng dòng chảy chính xác, mượt mà
- Làm kín tốt, giảm rò rỉ dòng môi chất
- Dễ bảo trì, sửa chữa khi hỏng hóc.
Nhược điểm:
- Kích thước lớn, nặng hơn so với các loại van khác
- Gây tổn thất áp suất dòng chảy lớn
- Dễ bị tắc nghẽn bởi các chất lơ lửng lẫn trong môi chất
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van cầu thích hợp ở những vị trí cần điều chỉnh lưu lượng chính xác như:
- Đường ống dẫn nước lạnh, nước giải nhiệt
- Đường hồi dầu máy nén
- Đường hút của máy nén, đảm bảo áp suất hút ổn định
- Đường xả của máy nén, điều chỉnh lưu lượng thích hợp
Van bi (Ball valve)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Van bi gồm thân van hình cầu, bi van là một quả cầu có lỗ xuyên tâm, tay quay và bộ phận làm kín. Khi quay tay van, bi van sẽ xoay và đóng/mở lỗ thông trên thân van, cho phép hoặc chặn dòng môi chất chảy qua. Van bi nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu như gang, thép, thép không gỉ, nhựa...
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Kích thước gọn nhẹ, dễ lắp đặt trong không gian chật hẹp
- Đóng mở nhanh bằng 1/4 vòng quay tay van
- Làm kín tốt, tổn thất áp suất thấp
- Giá thành hợp lý
- Ứng dụng được ở nhiều môi chất lỏng, khí.
Nhược điểm:
- Khó điều chỉnh lưu lượng chính xác, chủ yếu dùng để đóng/mở hoàn toàn.
- Dễ thấm nước vào buồng bi sau thời gian sử dụng
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van bi được dùng tại các vị trí cần đóng mở nhanh dòng chảy như:
- Đường ống dẫn môi chất lạnh trước, sau dàn lạnh và dàn nóng
- Đường ống dẫn nước, ga trong các bộ phận của chiller
- Đường ống xả cặn, dầu cho các thiết bị
- Nối với các thiết bị đo lường, giám sát áp suất, nhiệt độ...
Van bướm (Butterfly valve)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Van bướm bao gồm thân van hình ống tròn, một đĩa hình tròn gắn trên một trục xoay nằm giữa thân van, gioăng cao su làm kín. Khi xoay tay van, đĩa van sẽ xoay quanh trục, mở hoặc bịt lỗ thoát trên thân van để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy. Van bướm cũng được làm từ nhiều vật liệu như gang, thép không gỉ, nhựa, cao su...
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Thiết kế gọn nhẹ, giá thành rẻ
- Lắp đặt và bảo dưỡng dễ dàng
- Phù hợp với đường ống có đường kính lớn
- Tổn thất áp suất dòng chảy thấp
Nhược điểm:
- Không đóng kín hoàn toàn như van bi
- Điều chỉnh lưu lượng không được chính xác
- Tuổi thọ thấp, dễ rò rỉ hơn ở nhiệt độ và áp suất cao.
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van bướm thường dùng ở các đường ống chính trong hệ thống nước lạnh như:
- Đường ống hút, đẩy của bơm tuần hoàn nước
- Đường ống nước vào, ra dàn lạnh và dàn ngưng
- Đường ống nước giải nhiệt đi qua tháp giải nhiệt
Van một chiều (Check valve)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Van một chiều gồm thân van, nắp van, gioăng, lá van hoặc bi van bên trong. Dưới tác động của áp suất dòng chảy, lá van hoặc bi van sẽ tự động đóng mở theo 1 hướng. Khi áp suất dòng thuận lớn hơn lực đẩy ngược của lò xo, van mở cho dòng chảy qua. Ngược lại, khi áp suất giảm thấp, lò xo đẩy lá van áp sát vào chỗ tựa làm van đóng lại, chặn dòng chảy ngược. Van một chiều có nhiều chủng loại khác nhau như van dạng 1 cánh lật, van dạng cánh bướm, van dạng lò xò,...
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Hoạt động tự động theo áp suất dòng chảy, không cần tác động bên ngoài
- Ngăn chặn hiệu quả dòng chảy ngược
- Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ
- Lắp đặt và bảo dưỡng dễ dàng
Nhược điểm:
- Chỉ cho dòng chảy 1 chiều, không điều chỉnh được lưu lượng
- Gây tổn thất áp suất, ảnh hưởng tới công suất của máy bơm
- Dễ bị kẹt, hỏng nếu môi chất lẫn nhiều tạp chất, cặn bã.
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van một chiều lắp ở những vị trí cần ngăn chặn đọng chảy ngược như:
- Đường ống xả của máy nén
- Đầu đẩy của bơm tuần hoàn nước
- Đường ống hồi dầu về máy nén
- Đường ống nạp môi chất lỏng cho dàn bay hơi
Van điện từ (Solenoid valve)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Van điện từ gồm thân van, nắp van, lõi thép (plunger), cuộn dây điện từ (solenoid coil) và một màng ngăn. Khi cấp điện vào cuộn dây, một từ trường sẽ được tạo ra làm plunger di chuyển lên, kéo màng ngăn lên theo và mở van. Khi ngắt điện, lực đàn hồi của lò xo đẩy plunger và màng ngăn xuống, đóng van lại. Van điện từ thường được điều khiển bởi tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, áp suất, mực chất lỏng hoặc tín hiệu từ bộ điều khiển trung tâm.
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Đáp ứng nhanh, đóng mở chính xác theo tín hiệu điều khiển
- Có thể điều khiển từ xa qua hệ thống tự động
- Làm kín tốt, độ tin cậy cao
- Phù hợp cho môi chất khí hoặc lỏng.
Nhược điểm:
- Giá thành cao do phức tạp về cấu tạo
- Cần cấp nguồn điện liên tục để duy trì trạng thái làm việc
- Dễ hỏng hóc nếu điện áp nguồn không ổn định
- Tuổi thọ của cuộn dây bị giảm sút nhanh nếu làm việc trong môi trường nhiệt độ cao.
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van điện từ được sử dụng để điều khiển tự động các thiết bị và dòng môi chất trong chiller như:
- Van điều khiển nạp môi chất lỏng cho dàn bay hơi
- Van bypass dầu cho máy nén
- Van xả không khí trong dàn ngưng
- Van điều khiển aptomat cho bình chứa môi chất
- Van ngắt không cho gas nóng vào dàn ngưng khi máy nén ngừng hoạt động.
Van giãn nở nhiệt (Thermal expansion valve)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Van giãn nở nhiệt TXV gồm thân van, ống mao dẫn, bộ phận cảm biến nhiệt, màng ngăn, kim van và lò xo điều chỉnh. Đầu cảm biến liên hệ trực tiếp với ống mao dẫn và được gắn chặt vào đầu ra của dàn bay hơi. Đầu cảm biến chứa chất lỏng dễ bay hơi. Khi nhiệt độ môi chất trong ống tăng, chất lỏng trong đầu cảm biến sẽ bay hơi tạo áp suất đẩy màng ngăn lên trên, nâng kim van lên cho môi chất lỏng được nạp vào dàn bay hơi. Ngược lại khi nhiệt độ giảm, áp suất giảm khiến lò xo đẩy kim van đóng lại, giảm lưu lượng môi chất lỏng vào dàn bay hơi.
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Tự động điều chỉnh lưu lượng môi chất theo tải lạnh thực tế
- Kiểm soát chính xác độ quá nhiệt của môi chất
- Ngăn chặn môi chất lỏng trào ngược về máy nén
- Tận dụng tối đa diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
- Nâng cao hiệu suất làm lạnh của hệ thống
Nhược điểm:
- Dễ hỏng nếu bị tắc nghẽn do tạp chất lẫn trong môi chất
- Không nạp đủ môi chất cho dàn bay hơi khi tải lạnh tăng đột ngột
- Giá thành cao hơn so với các loại van khác
- Lắp đặt và điều chỉnh áp suất lò xo khá phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao.
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van giãn nở nhiệt được lắp ở đầu vào dàn bay hơi, điều tiết lượng môi chất lỏng hòa tan vào dàn phù hợp với tải lạnh cần thiết. Nhờ đó, van giãn nở giúp tối ưu hóa quá trình sôi và ngưng tụ của môi chất, nâng cao hiệu suất làm lạnh cho hệ thống chiller.
Van an toàn (Safety relief valve)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Van an toàn (còn gọi là van xả) bao gồm thân van, cần gạt tay, lò xo, đĩa van và đế van. Lò xo liên tục tác động một lực nhất định lên phía trên đĩa van, ép nó áp sát vào đế van. Khi áp suất của môi chất bên trong tăng đến mức lớn hơn lực đẩy của lò xo, đĩa van sẽ tự động nâng lên, xả bớt môi chất ra ngoài nhằm ngăn chặn áp suất tăng quá cao dẫn tới hỏng hóc thiết bị. Sau đó, khi áp suất giảm xuống thấp hơn áp suất cho phép, lò xo lại ấn đĩa van về vị trí cũ, đóng van lại.
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Bảo vệ an toàn cho các thiết bị và đường ống khỏi áp suất quá tải
- Mở xả tự động khi áp suất môi chất vượt ngưỡng cho phép
- Có thể điều chỉnh, hiệu chỉnh theo áp suất yêu cầu
- Kết cấu chắc chắn, không dễ hư hỏng.
Nhược điểm:
- Cần lắp thêm ống xả ra ngoài để thoát môi chất
- Khi xả áp suất đột ngột, dễ gây ra tiếng ồn lớn
- Sau khi xả áp suất, cần kiểm tra, bổ sung môi chất cho hệ thống
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van an toàn được lắp ở các thiết bị và đường ống chịu áp suất của hệ thống chiller như:
- Đường xả của máy nén, ngay sau van một chiều
- Bình tách lỏng, bình chứa môi chất
- Bình receiver của dàn ngưng
- Dàn bay hơi trong các chiller công nghiệp.
Van chữ Y (Y-strainer)
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Về cơ bản, van chữ Y là một bộ lọc gồm thân van và nắp hình chữ Y, bên trong được thiết kế một lưới lọc hình trụ, có nhiều lỗ nhỏ li ti và một đầu nối để xả cặn. Khi môi chất chảy qua van chữ Y, các chất lơ lửng như gỉ sắt, cát, đá... có kích thước lớn hơn lỗ lọc đều bị giữ lại trên bề mặt lưới lọc. Phần môi chất sạch sẽ đi tiếp qua lỗ lọc đến các thiết bị khác. Khi lượng chất bẩn tích tụ nhiều, có thể mở nút xả cặn ở đáy van để làm sạch.
2. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm:
- Bảo vệ các thiết bị khỏi mảnh vỡ, bụi bẩn có trong môi chất
- Lưới lọc dễ tháo lắp, vệ sinh
- Không gây tổn thất áp suất nhiều nếu được làm sạch thường xuyên
- Có nhiều kích cỡ khác nhau, giá thành khá thấp
- Chịu được nhiệt độ và áp suất cao.
Nhược điểm:
- Không lọc được những hạt có kích thước nhỏ hơn lỗ lọc
- Cần kiểm tra và làm sạch lưới lọc định kỳ
- Khi bị tắc lưới lọc, áp suất môi chất sau van giảm đáng kể
- Dễ bị gỉ sét nếu lắp ở môi trường ẩm ướt
3. Ứng dụng trong hệ thống chiller
Van chữ Y được lắp ở các vị trí sau:
- Đầu đẩy, đầu hút của máy bơm nước
- Trước các thiết bị đo lường, van điều khiển
- Trước dàn bay hơi, dàn ngưng để bảo vệ họ khỏi tắc nghẽn
- Trên nắp của bình tách lỏng, bình receiver.
Những lưu ý khi lựa chọn và lắp đặt van cho hệ thống chiller
- Xác định chính xác loại môi chất, áp suất và nhiệt độ làm việc của từng van
- Khớp nối của van phải được lựa chọn phù hợp với khớp nối của đường ống
- Van phải có kích cỡ và công suất phù hợp với đường kính ống và lưu lượng môi chất
- Cần có đủ không gian xung quanh để lắp đặt, tháo lắp khi bảo dưỡng
- Van cần được đặt đúng hướng dòng chảy và cùng hướng với mũi tên trên thân van
- Sau khi lắp đặt, hệ thống van phải được kiểm tra áp suất, độ kín để đảm bảo không xảy ra rò rỉ
- Định kỳ bảo dưỡng, vệ sinh lưới lọc, bôi trơn các bộ phận chuyển động và thay thế các van bị hỏng hóc, không đảm bảo yêu cầu sử dụng.
Kết luận:
Hệ thống van là bộ phận không thể thiếu, đóng vai trò "xương sống" điều khiển mọi hoạt động của hệ thống máy lạnh chiller. Các loại van kết hợp với nhau tạo thành một mạch khép kín, vận chuyển môi chất lạnh và dòng nước, đảm bảo cho quá trình làm lạnh liên tục, ổn định và an toàn.
Tùy theo nguyên lý hoạt động và chức năng riêng biệt của từng loại mà van sẽ có cấu tạo và cách lắp đặt khác nhau. Việc nắm vững từng loại van sẽ giúp các kỹ sư và người vận hành có thể thiết kế, lắp đặt được hệ thống hoàn chỉnh và xử lý nhanh các sự cố bất ngờ khi chúng xảy ra.
Tuy nhiên, điều quan trọng là phải tính toán và lựa chọn thật chính xác các thông số của van sao cho phù hợp nhất với điều kiện làm việc của hệ thống. Nếu van quá lớn sẽ gây lãng phí năng lượng và tốn kém chi phí, còn nếu van quá nhỏ sẽ không đáp ứng được nhu cầu và dẫn đến hiệu quả làm việc của hệ thống bị giảm sút. Ngoài ra, bảo trì và bảo dưỡng van theo định kỳ là rất cần thiết nhằm phát hiện sớm và thay thế kịp thời các van bị hỏng hóc, đảm bảo cho hệ thống chiller vận hành trơn tru, kéo dài tuổi thọ của thiết bị và tránh những tổn thất không mong muốn.
Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những kiến thức hữu ích về các loại van và vai trò của chúng trong hệ thống máy lạnh chiller. Nếu còn bất cứ thắc mắc hay cần tư vấn kỹ thuật về chiller, hãy liên hệ ngay tới chuyên gia của công ty Đại Nam để được hỗ trợ nhanh chóng, tận tình và chuyên nghiệp nhé!
