Van an toàn full bore và lift type: khác nhau thế nào (JIS)

Bộ nồi hơi nhập từ Nhật đi kèm datasheet ghi van an toàn là 全量式 (zenryo-shiki). Vài năm sau, nhà phân phối báo giá van thay thế ghi 揚程式 (yotei-shiki), cùng kích thước kết nối nhưng rẻ hơn rõ rệt (đây là ví dụ giả định). Kích thước giống, áp suất đặt giống, mặt bích lắp vừa. Vậy có thể thay luôn không?

Chưa nên. Hai thuật ngữ này cho biết đĩa van nâng lên bao nhiêu và bộ phận nào của van giới hạn lưu lượng. Ở van kiểu nâng (揚程式, yotei-shiki, lift type), khe hẹp giữa đĩa van và đế van quyết định lưu lượng. Ở van kiểu toàn lượng (全量式, zenryo-shiki, full bore type), đĩa van nâng đủ cao để chỗ hẹp nhất của nozzle đầu vào, gọi là họng (throat), quyết định lưu lượng. Theo một nhà sản xuất van của Nhật, với cùng đường kính danh định, van full bore có lưu lượng xả danh định gấp khoảng 4–5 lần van lift type.

Bài này giải thích tên tiếng Anh mà các hãng Nhật dùng, định nghĩa trong JIS B 8210, vì sao hành trình nâng quan trọng, van an toàn lò xo mở và đóng ra sao, và quy định về nồi hơi của Nhật đối xử với hai loại này thế nào. Bài cũng có phần so sánh với quy định ở Việt Nam, danh sách kiểm tra khi so hai van, các câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật và phần hỏi đáp.

Lift type và full bore: thuật ngữ Nhật và tên tiếng Anh

JIS B 8210 và các datasheet của Nhật theo tiêu chuẩn này chia van an toàn lò xo (安全弁, anzen-ben) thành hai loại theo hành trình nâng. Các hãng Nhật có tài liệu tiếng Anh, chẳng hạn Yoshitake, dịch như sau:

Tài liệu của châu Âu và Anh dùng một cách phân loại hành trình nâng khác. Spirax Sarco, chẳng hạn, mô tả van low lift, high lift và full lift. Họ gọi là "full lift" khi đĩa van nâng ít nhất bằng một phần tư đường kính lỗ đế, đến mức diện tích curtain không còn ảnh hưởng đến diện tích xả. Van full bore của Nhật dựa trên cùng nguyên lý, nhưng hai hệ phân loại không khớp một đối một. Khi datasheet dùng một trong hai bộ thuật ngữ, hãy xem định nghĩa đứng sau nhãn chứ đừng chỉ nhìn nhãn.

JIS B 8210 định nghĩa hai loại này như thế nào

JIS B 8210 (Van an toàn) định nghĩa cả hai loại. Bản hiện hành được sửa đổi ngày 25/2/2025 và thay thế bản 2017. Tiêu chuẩn này dựa trên ISO 4126-1:2013 và ISO 4126-7:2013 (kèm bản sửa đổi 2016), có điều chỉnh cho Nhật. Bản 2025 áp dụng cho van có áp suất đặt từ 0,1 MPa (áp suất dư, khoảng 1 bar) trở lên: van full bore có đường kính họng từ 7 mm và van lift type có đường kính lỗ đế từ 15 mm. Van điều khiển bằng van dẫn (pilot-operated) và van cho bình chịu áp của hệ lạnh không thuộc phạm vi.

Phần xem trước công khai không cho thấy câu chữ định nghĩa của bản 2025. Các định nghĩa dưới đây lấy từ bản 2017, theo tài liệu kỹ thuật của một nhà sản xuất Nhật trích dẫn.

Hình 1 cho thấy sự khác nhau. Bên trái là lift type, bên phải là full bore type.

Ở van lift type, đĩa van chỉ nâng lên một chút ngay cả khi áp suất đã vượt áp suất đặt, nên khe giữa đế và đĩa van là tiết diện nhỏ nhất, và khe này quyết định lưu lượng. Van full bore thì nâng cao chỉ trong một động tác nhanh, nên khe không còn cản dòng. Lúc đó diện tích họng của nozzle phía dưới đế mới là yếu tố quyết định.

Vì sao mốc 1/4 hành trình nâng là ranh giới

Có thể coi khe này (diện tích curtain) là mặt bên của một hình trụ dựng trên lỗ đế. Thông báo của Bộ Y tế, Lao động và Phúc lợi Nhật (MHLW) hướng dẫn cách hiểu quy định nồi hơi cũng dùng đúng công thức này cho diện tích xả hiệu dụng của van lift type:

Thay các mốc của JIS vào tỷ lệ này, ta được Hình 2. Khi hành trình nâng đạt 1/4 đường kính lỗ đế, diện tích curtain bằng diện tích lỗ đế.

Khi hành trình nâng còn nhỏ hơn 1/4 đường kính lỗ, khe hẹp hơn lỗ đế nên khe là chỗ khống chế lưu lượng. Đó là vùng của van lift type. Spirax Sarco vạch cùng một ranh giới: khi đĩa van nâng từ 1/4 đường kính lỗ trở lên, diện tích curtain không còn ảnh hưởng đến diện tích xả (full lift).

Van full bore nâng đến khi khe "lớn hơn đáng kể" diện tích họng, nên họng, chứ không phải khe, quyết định lưu lượng. Vì vậy cùng một đường kính danh định mà công suất xả có thể khác nhau nhiều. Hãng Venn của Nhật nêu rằng, với cùng đường kính danh định, lưu lượng xả danh định (公称吹出し量, kosho fukidashi-ryo: lưu lượng xả mà van được bảo đảm) của van full bore gấp 4–5 lần van lift type. Hãy coi đó là con số tham khảo và so lưu lượng danh định trên datasheet thực tế. Vì sao chỉ nhìn kích thước kết nối thì không biết được công suất xả, bạn có thể xem bài về áp suất đặt của van an toàn và MAWP trên thiết bị Nhật.

Van an toàn lò xo mở và đóng như thế nào

Cả hai loại mở theo cùng một cách. Áp suất đầu vào đẩy đĩa van lên, còn lò xo ép đĩa van xuống. Lực đẩy lên bằng áp suất đầu vào nhân với diện tích đế. Khi lực này vượt lực lò xo, đĩa van nhấc lên và lưu chất thoát ra. Vặn lò xo càng chặt thì áp suất mở (áp suất đặt) càng cao.

Mỗi bộ phận giúp van mở, bật mở hoàn toàn hoặc đóng lại:

• Lò xo và vít điều chỉnh (ばね・調整ねじ): Tạo lực ép đĩa van xuống. Vặn vít làm thay đổi độ nén lò xo và quyết định áp suất đặt.
• Đĩa van và đế van (弁体・弁座): Hai mặt làm kín, chặn lưu chất khi van đóng. Bụi bẩn hoặc vết xước ở đây gây rò rỉ.
• Trục van (弁棒): Truyền lực lò xo xuống đĩa van và dẫn hướng để đĩa van đi lên xuống thẳng.
• Vòng điều chỉnh (加減輪, kagen-wa): Vòng quanh đế dùng để chỉnh hiện tượng bật mở (popping) và áp suất đóng lại (blowdown).
• Cần thử và nắp (試験レバー・キャップ): Dùng cần để nhấc đĩa van bằng tay, kiểm tra xem van có bị kẹt không. Nắp che phần điều chỉnh.

Van an toàn cho hơi nước và khí bật mở hoàn toàn rất nhanh ngay sau khi bắt đầu mở (tác động pop). Lưu chất rò qua đế dồn vào khoảng trống giữa mép đĩa van và vòng điều chỉnh (huddling chamber), nên áp suất tác động lên diện tích lớn hơn.

Sau khi mở, lực do dòng chảy đổi hướng nâng đĩa van lên cao hơn nữa. Khi áp suất giảm, lò xo đẩy đĩa van về đế. Hình 4 cho thấy bốn giai đoạn và tên tiếng Nhật của từng mức áp suất.

Mối quan hệ giữa áp suất đặt và áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP) của thiết bị đã có trong bài riêng về áp suất đặt và MAWP, nên bài này không nhắc lại.

Khi nào dùng loại nào

Hình 5 tóm tắt sự khác nhau. Dù cùng đường kính danh định, hai loại có công suất xả khác nhau, và do đó khác về kích thước lẫn giá.

Không có quy tắc nào bắt buộc dùng loại nào. Chính JIS B 8210 nêu rõ đây là tiêu chuẩn sản phẩm và không quy định cách sử dụng van an toàn.

Trong thực tế, nồi hơi và các thiết bị phải xả lượng hơi lớn trong thời gian ngắn thường dùng van full bore. Vì cùng kích thước mà xả được nhiều hơn, nên có thể dùng van nhỏ hơn hoặc ít van hơn.

Van lift type phổ biến ở hệ thống chất lỏng như đường đẩy của bơm, và nhiều van được gọi là van xả (relief valve, 逃がし弁, nigashi-ben) là lift type. Van xả cho chất lỏng còn mở theo cách khác: không bật mở đột ngột mà mở dần khi áp suất tăng. Chất lỏng hầu như không nén được, nên chỉ cần xả một lượng nhỏ là áp suất đã giảm. Van lift type cũng có thể dùng cho khí. Tuy nhiên khí có thể tích riêng lớn hơn chất lỏng nhiều và mất nhiều thời gian hơn để giảm áp, nên với khí, van full bore là lựa chọn mặc định an toàn hơn.

Quy định về nồi hơi của Nhật yêu cầu gì

Van được phép dùng ở đâu do quy định của từng loại thiết bị quyết định, không phải do JIS. Với nồi hơi ở Nhật, quy chuẩn kết cấu nồi hơi (ボイラー構造規格, Boiler Structure Standards, một thông báo của MHLW) quy định số lượng van an toàn và cách lắp. Nếu bạn vận hành nồi hơi sản xuất tại Nhật ở ngoài Nhật, quy định của nước sở tại mới là quy định áp dụng. Dù vậy, các điều khoản này vẫn giải thích vì sao van gốc được chọn như vậy.

Điều 64 liệt kê van lift type có hành trình nâng từ 1/15 đường kính lỗ đế trở lên cùng với van full bore, nên van lift type không bị cấm trên nồi hơi.

Một thông báo của MHLW ban hành ngày 7/11/2025 (Kihatsu 1107 số 5) còn yêu cầu lưu lượng xả của van an toàn trên nồi hơi hơi nước không nhỏ hơn sản lượng hơi tối đa của nồi. Nếu lưu lượng không đủ, phải dùng van lớn hơn hoặc thêm van.

Van an toàn không phải thiết bị chống quá áp duy nhất. Về giải pháp không tự đóng lại, và cách kết hợp đĩa nổ (rupture disc) với van xả, xem bài so sánh đĩa nổ và van xả.

Còn ở Việt Nam thì sao

Ở Việt Nam, nồi hơi vận hành theo quy định của Việt Nam, không theo quy chuẩn Nhật. TCVN 7704:2007 về nồi hơi quy định mỗi nồi hơi phải có ít nhất hai van an toàn hoạt động độc lập. Ngoại lệ là nồi có tích số giữa áp suất (MPa) và tổng thể tích (lít) không vượt quá 1000, khi đó được lắp một van. Mỗi bộ quá nhiệt phải có ít nhất một van an toàn ở phía hơi quá nhiệt đi ra.

Như vậy tiêu chí miễn trừ khác với Nhật (diện tích truyền nhiệt 50 m²), nên đừng áp nguyên điều kiện trên datasheet Nhật sang nồi hơi lắp ở Việt Nam. Nồi hơi và bình chịu áp lực còn thuộc nhóm thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn theo Luật An toàn, vệ sinh lao động 2015 và phải được kiểm định. Trước khi đổi van, hãy hỏi bộ phận an toàn và đơn vị kiểm định xem van thay thế cần hồ sơ, chứng nhận và thủ tục gì.

Chúng tôi chưa xác nhận được một tiêu chuẩn TCVN nào tương đương trực tiếp với JIS B 8210 cho van an toàn. Vì vậy đừng mặc định rằng van có chứng nhận JIS tự động được chấp nhận hay "giống hệt" tiêu chuẩn Việt Nam. Hãy hỏi nhà cung cấp và đơn vị kiểm định.

Danh sách kiểm tra khi so hai van an toàn

Hãy dùng danh sách này trước khi chấp nhận một van thay thế hoặc van thay thế khác loại, nhất là khi datasheet viết bằng tiếng Nhật.

• Loại hành trình nâng: 揚程式 (lift type) hay 全量式 (full bore type)? Kiểm tra cả dòng model, vì có hãng dùng dòng khác nhau cho từng loại.
• Lưu lượng xả danh định: Lưu lượng danh định (公称吹出し量) theo kg/h hoặc đơn vị khác, kèm lưu chất, áp suất đặt và điều kiện áp suất tại đó van được xác định lưu lượng.
• Lưu lượng yêu cầu: Lưu lượng mà van phải xả. Với nồi hơi hơi nước, lưu lượng này không nhỏ hơn sản lượng hơi tối đa.
• Số liệu kích thước: Đường kính họng (のど部の径) với van full bore, đường kính lỗ đế (弁座口の径) với van lift type, và hành trình nâng.
• Lưu chất và điều kiện: Hơi bão hòa, hơi quá nhiệt, không khí, khí hay chất lỏng, kèm nhiệt độ.
• Áp suất đặt, blowdown và áp suất vận hành: Áp suất vận hành bình thường có thấp hơn áp suất đặt đủ xa không?
• Điều kiện phía đầu ra: Xả ra khí quyển hay vào hệ kín, và áp suất ngược (背圧, back pressure).
• Tiêu chuẩn và quy định: Van đáp ứng bản JIS B 8210 nào, và quy chuẩn về nồi hơi hoặc bình chịu áp lực nào áp dụng tại nhà máy của bạn (ở Việt Nam, ví dụ TCVN 7704:2007 cho nồi hơi, cùng yêu cầu kiểm định).
• Biển tên: Đường kính danh định, áp suất đặt và lưu lượng khớp với hồ sơ.
• Nắp và cần thử: Có cần hay không, nắp hở hay kín (kín khí), phù hợp với lưu chất.

Câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật

Khi liên hệ nhà sản xuất van hoặc nhà cung cấp thiết bị, các câu hỏi sau giúp bạn nhận được câu trả lời rõ ràng nhanh hơn:

1. Van này là lift type (揚程式) hay full bore type (全量式) theo định nghĩa của JIS B 8210?
2. Lưu lượng xả danh định là bao nhiêu, ở lưu chất, áp suất đặt và điều kiện áp suất nào?
3. Van thay thế có lưu lượng ít nhất bằng van gốc trong cùng điều kiện không?
4. Van đáp ứng bản JIS B 8210 nào, và có thể cung cấp chứng nhận hoặc biên bản thử không?
5. Đường kính họng hoặc đường kính lỗ đế là bao nhiêu, và hành trình nâng là bao nhiêu?
6. Blowdown của van được đặt bao nhiêu, và áp suất vận hành khuyến nghị so với áp suất đặt là bao nhiêu?
7. Van có phù hợp với lưu chất và điều kiện đầu ra của chúng tôi, kể cả áp suất ngược, không?

Dưới đây là một mẫu thư hỏi ngắn bạn có thể chỉnh lại. Hãy dịch sang tiếng Anh hoặc tiếng Nhật trước khi gửi, hoặc nhờ bộ phận mua hàng gửi.

Giới hạn của bài viết này

• Các định nghĩa JIS trích ở đây lấy từ bản 2017. Bản 2025, dựa trên ISO 4126-1 và -7, có thể diễn đạt khác.
• Tỷ lệ công suất 4–5 lần là con số chung của một nhà sản xuất Nhật. Hãy so lưu lượng danh định trên datasheet thực tế.
• Các điều khoản nồi hơi tóm tắt ở đây là quy định của Nhật. Phần về Việt Nam chỉ nêu một điều khoản của TCVN 7704:2007 để so sánh. Thiết bị lắp ở Việt Nam phải theo quy định hiện hành của Việt Nam và hướng dẫn của đơn vị kiểm định.
• Bài này giải thích cần kiểm tra gì và ai quyết định. Đây không phải phương pháp tính chọn van, cũng không phải quy trình đặt áp suất, thử hay thay van an toàn. Hãy giao việc đó cho nhà sản xuất van và người có chuyên môn theo quy định áp dụng.

Hỏi đáp

Van an toàn và van xả trên nồi hơi của Nhật khác nhau thế nào?

Quy chuẩn kết cấu nồi hơi của Nhật quyết định theo loại nồi và nhiệt độ nước. Nồi hơi hơi nước dùng van an toàn, còn nồi hơi nước nóng từ 120 °C trở xuống dùng van xả. Nồi hơi nước nóng từ 120 °C trở xuống có thể bỏ van xả nếu có ống xả ở vị trí dễ kiểm tra. Nồi hơi nước nóng trên 120 °C cần van an toàn.

Vì sao van an toàn phải lắp thẳng đứng?

Lò xo và đĩa van được thiết kế để chuyển động thẳng lên xuống. Quy chuẩn kết cấu nồi hơi của Nhật yêu cầu lắp van an toàn trực tiếp lên thân nồi với trục van thẳng đứng. Tài liệu của Venn cũng nói van an toàn về nguyên tắc chỉ lắp thẳng đứng. Lắp nằm ngang hoặc nghiêng có thể làm van tác động sai.

Vì sao van rò rỉ dù áp suất thấp hơn áp suất đặt?

Nguyên nhân thường gặp là hỏng mặt tiếp xúc của đĩa van và đế van. Khi bụi bẩn hoặc cặn kẹt giữa hai mặt này và làm xước, van rò rỉ ngay cả dưới áp suất đặt. Vận hành quá sát áp suất đặt cũng gây rò: một bài kỹ thuật của Baker Hughes cho biết áp suất vận hành thường nên từ 95% áp suất đặt trở xuống để giữ độ kín. Nếu van vẫn rò, thường phải tháo bảo dưỡng và kiểm tra lại áp suất đặt trong đợt dừng bảo dưỡng định kỳ.

Cần thử trên van an toàn để làm gì?

Cần này nhấc đĩa van bằng tay để kiểm tra van có tác động được và không bị kẹt. Tài liệu của Venn nói chỉ nên thao tác khi áp suất đầu vào từ 75% áp suất đặt trở lên. Áp suất và tần suất cho phép khác nhau theo sản phẩm, nên hãy xem sách hướng dẫn của van đang dùng.

Van full lift có giống van full bore không?

Hai loại dựa trên cùng một ý tưởng: đĩa van nâng đủ cao để diện tích curtain không còn giới hạn lưu lượng. Nhưng "full lift" xuất phát từ cách phân loại hành trình nâng của châu Âu và Anh (low, high và full lift), còn "full bore type" là cách các hãng Nhật dịch 全量式 theo JIS B 8210. Hãy xem định nghĩa và lưu lượng danh định trên datasheet, đừng mặc định hai nhãn này dùng thay thế được cho nhau.

Nguồn tham khảo

• Hiệp hội Tiêu chuẩn Nhật (JSA): JIS B 8210:2025 Van an toàn, bản xem trước (ngày sửa đổi, phạm vi, tiêu chuẩn ISO tương ứng, nội dung "tiêu chuẩn sản phẩm"; tiếng Nhật)
• Venn Co., Ltd.: tài liệu kỹ thuật về van an toàn (định nghĩa JIS B 8210:2017, tỷ lệ lưu lượng, thuật ngữ, cần thử, hướng lắp; tiếng Nhật)
• Yoshitake: Câu hỏi thường gặp về van an toàn (tên tiếng Anh "lift type" và "full bore type")
• MHLW: Quy chuẩn kết cấu nồi hơi (Thông báo số 197 năm 2003) (số lượng, vị trí và việc đáp ứng JIS của van an toàn; tiếng Nhật)
• MHLW: Thông báo sửa đổi một phần Quy chuẩn kết cấu nồi hơi (7/11/2025) (lưu lượng xả so với sản lượng hơi tối đa, diện tích xả hiệu dụng πDℓ; tiếng Nhật)
• Spirax Sarco: Types of safety valve (low, high và full lift; full lift ở 1/4 đường kính lỗ)
• Baker Hughes: Operational Basics of Safety Valves (Valve Magazine, 5/2024) (cân bằng lực, tác động pop, áp suất vận hành so với áp suất đặt)
• TCVN 7704:2007 Nồi hơi – Yêu cầu kỹ thuật về thiết kế, kết cấu, chế tạo, lắp đặt, sử dụng và sửa chữa (số lượng van an toàn, mục 5.13.4.1)