Chọn cỡ van an toàn hơi nước: JIS B 8210 và API 520
Một nhà cung cấp Nhật gửi bảng dữ liệu van an toàn cho hệ thống hơi nước (steam skid). Bảng ghi van kiểu nâng (lift-type, yotei-shiki), cỡ danh nghĩa 32A, một "áp suất tính lưu lượng xả" (fukidashi-ryo kettei atsuryoku) cao hơn áp suất đặt một chút, và hệ số Kdr′ = 0,864. Không có chữ cái orifice theo API, không có hệ số 0,975, còn lưu lượng thì lấy từ một bảng trong catalog tiếng Nhật.
Nếu dự án của bạn kiểm tra theo API 520 và ASME, hoặc kiểm tra theo quy định của Việt Nam, bạn cần biết số liệu của nhà cung cấp có so sánh được với số liệu của mình hay không. Câu trả lời ngắn: nhà sản xuất Nhật tính lưu lượng van an toàn hơi nước bằng một công thức có dạng cơ bản giống API 520, nhưng khác hệ số, khác cách lấy diện tích, và khác quy định pháp lý về lưu lượng xả yêu cầu. Vật lý bên dưới là một. Khác nhau là con số nào được đưa vào công thức và ai chứng nhận con số đó. Nếu trộn số liệu API với số liệu Nhật, kết quả không có ý nghĩa.
Bài này giải thích thứ tự chọn van theo cách làm của Nhật, đặt công thức dựa trên JIS cạnh công thức hơi nước của API 520, đi qua một bảng chọn van giả định, rồi kết thúc bằng danh sách kiểm tra và câu hỏi gửi nhà cung cấp. Bài chỉ giúp đọc và kiểm tra công việc của nhà cung cấp, không phải quy trình tính chọn van. Quyết định cuối cùng thuộc về nhà sản xuất van, người thiết kế thiết bị, và quy chuẩn, quy định áp dụng tại nhà máy của bạn.
Mục lục
- Thứ tự chọn van an toàn theo cách làm của Nhật
- Công thức lưu lượng theo JIS so với API 520
- Đọc một bảng chọn van của Nhật: ví dụ giả định
- Quy định của Nhật ảnh hưởng đến việc tính cỡ và bố trí
- Khi thiết bị lắp tại Việt Nam
- Danh sách kiểm tra khi xem một bảng chọn van an toàn của Nhật
- Giới hạn của bài này
- Câu hỏi thường gặp
- Nguồn tham khảo
Thứ tự chọn van an toàn theo cách làm của Nhật
Nhà sản xuất van và kỹ sư nhà máy ở Nhật thường chọn van an toàn (anzen-ben) theo ba bước: kiểu van, rồi áp suất đặt, rồi cỡ danh nghĩa. Mỗi bước tạo điều kiện cho bước sau, nên đổi một thứ ở bước đầu, ví dụ đổi lưu chất, có thể làm thay đổi mọi thứ phía sau.
Thứ đã chốt ở bước trước trở thành đầu vào của bước sau.
Vị trí lắp van (nồi hơi, bình áp lực, hoặc sau van giảm áp) quyết định quy định nào của Nhật được áp dụng và lưu lượng xả yêu cầu được xác định ra sao.
Bước 1: Kiểu van
Catalog của nhà sản xuất ghi cho từng model các lưu chất, nhiệt độ, dải áp suất đặt và kết nối mà model đó đáp ứng. Model tiêu chuẩn thường dùng được cho không khí, hơi nước và nước. Với lưu chất đặc biệt, hoặc kết nối theo tiêu chuẩn không phải của Nhật như mặt bích ASME, nhà cung cấp phải hỏi nhà sản xuất xem có chế tạo được không.
Tài liệu Nhật phân biệt ba tên van theo công dụng. Van an toàn (anzen-ben) bật mở hoàn toàn và chủ yếu dùng cho hơi nước và khí. Van xả (nigashi-ben, relief valve) mở dần theo mức tăng áp và chủ yếu dùng cho chất lỏng. Van an toàn–xả (anzen-nigashi-ben) dùng được cho cả hai.
Lưu chất quyết định cả loại van lẫn kiểu nắp chụp (bonnet): hở ra môi trường xung quanh hay kín.
Loại van và nắp chụp: tài liệu kỹ thuật của VENN. Lưu chất dễ cháy và độc: Điều 64 Tiêu chuẩn kết cấu bình áp lực của Nhật. Với nồi hơi, Điều 62 Tiêu chuẩn kết cấu nồi hơi yêu cầu dùng loại kín hoặc dẫn dòng xả hơi dễ cháy ra nơi an toàn ngoài phòng nồi hơi. Hãy kiểm tra giới hạn nhiệt độ và áp suất của đúng model trong catalog.
Lựa chọn ảnh hưởng nhiều nhất đến việc tính cỡ là kiểu toàn lượng (zenryo-shiki, full bore) hay kiểu nâng (yotei-shiki, lift-type). Hai kiểu tính diện tích dòng chảy khác nhau, nên không thể so sánh lưu lượng chỉ bằng cỡ danh nghĩa. Bảng sau tóm tắt các điểm khác nhau.
| Kiểu toàn lượng (zenryo-shiki) | Kiểu nâng (yotei-shiki) | |
|---|---|---|
| Cách mở | Mở hoàn toàn một lần khi áp suất tăng | Mở dần |
| Lưu lượng ở cùng cỡ danh nghĩa | Lớn hơn | Nhỏ hơn kiểu toàn lượng |
| Diện tích dòng chảy dùng trong công thức | Họng van (throat): πd²/4 | Lỗ đế van và hành trình nâng: πDL |
| Kdr′ (giá trị của VENN) | 0,777 | 0,864 |
| Công dụng điển hình | Xả lượng hơi nước lớn | Lưu lượng xả yêu cầu nhỏ hơn |
Lưu ý: van kiểu nâng có hệ số cao hơn nhưng diện tích nhỏ hơn, nên lưu lượng của nó ở cùng cỡ vẫn thấp hơn. Hệ số cao hơn trên bảng của nhà cung cấp không có nghĩa là van lớn hơn. Catalog Nhật cũng có model có hoặc không có cần giật tay (test lever), cho phép người vận hành nâng van bằng tay để kiểm tra van còn hoạt động. Chọn loại nào tùy cách bảo trì của phía người dùng.
Bước 2: Áp suất đặt
Áp suất đặt (settei atsuryoku) được ghi trên đơn đặt hàng, và nhà sản xuất chỉnh van tại nhà máy của họ trước khi giao. Tại Nhật, Quy tắc An toàn Nồi hơi và Bình áp lực yêu cầu van an toàn trên nồi hơi và bình áp lực loại 1, loại 2 phải được chỉnh để làm việc ở mức bằng hoặc thấp hơn áp suất làm việc lớn nhất cho phép (saiko shiyo atsuryoku, MAWP).
Nồi hơi nhỏ và bình áp lực nhỏ theo một quy định riêng (Điều 93): 0,1 MPa, hoặc trong một số trường hợp là áp suất cao nhất đang sử dụng. Nếu các thiết bị trong hệ thống có MAWP khác nhau, kể cả bơm và dụng cụ đo trên đường ống, thiết bị có MAWP thấp nhất quyết định giới hạn.
Khi lắp van an toàn cho một thiết bị như bộ trao đổi nhiệt, áp suất đặt của van trở thành áp suất cao nhất mà thiết bị có thể đạt tới. Tùy áp suất đó và thể tích bên trong, thiết bị có thể trở thành bình áp lực chịu quản lý. Xem thêm bài về phân loại bình áp lực loại 1 và loại 2 ở Nhật, cũng như bài về áp suất đặt và MAWP của thiết bị Nhật.
Giới hạn dưới đến từ áp suất đóng lại (fukidomari atsuryoku, reseat pressure). Van chỉ đóng sau khi áp suất đã giảm xuống thấp hơn điểm van mở, và chênh lệch đó là độ chênh áp đóng (fukisagari, blowdown). Catalog của VENN trích giới hạn của JIS B 8210:2025 cho van an toàn hơi nước: 0,03 MPa (0,3 bar) khi áp suất đặt đến 0,4 MPa, và không quá 7% áp suất đặt khi áp suất đặt trên 0,4 MPa.
Nếu áp suất đóng lại thấp hơn áp suất vận hành, van đã mở có thể không đóng kín hẳn trong lúc vận hành. Khoảng cách giữa áp suất đặt và áp suất vận hành quá nhỏ cũng có thể gây rò rỉ.
Áp suất đặt phải giữ nguyên thứ tự này, từ trên xuống dưới (tất cả là áp suất dư).
Giới hạn trên: Quy tắc An toàn Nồi hơi và Bình áp lực của Nhật, Điều 28, 65 và 86. Blowdown: JIS B 8210:2025 như trích trong catalog của VENN. Dự phòng giữa áp suất đóng lại và áp suất vận hành: hướng dẫn kỹ thuật của Spirax Sarco.
Khoảng dự phòng dưới áp suất đóng lại đến từ hướng dẫn của nhà sản xuất, không phải từ luật. Spirax Sarco khuyến nghị tối thiểu 0,1 bar (0,01 MPa) giữa áp suất đóng lại và áp suất vận hành. Một bài của Baker Hughes nêu rằng, để đế van kín, áp suất vận hành nhìn chung không nên vượt quá 95% áp suất đặt.
Cả hai chỉ là khuyến nghị; blowdown thực tế của model đã chọn mới là căn cứ. Dao động xung (pulsation) có thể đẩy áp suất vượt điểm đặt trong chốc lát và làm van nhấc lên. Tài liệu hướng dẫn của Yoshitake khuyên trong trường hợp này nên tăng áp suất đặt hoặc giảm áp suất vận hành.
Tài liệu Nhật còn nhắc hai điểm nữa. Áp suất ngược (haiatsu, back pressure) không đổi trên van thông thường làm áp suất mở giảm đúng bằng áp suất ngược đó, nên áp suất đặt được nâng lên một lượng tương ứng để bù (Spirax Sarco).
Với van lắp sau van giảm áp, VENN và Yoshitake đều công bố bảng cho biết cần cộng thêm bao nhiêu vào áp suất đặt của van giảm áp. Các mốc áp suất và giá trị của hai hãng khác nhau: giá trị của VENN dành cho van đế kim loại (van đế mềm dùng giá trị khác), còn giá trị của Yoshitake là khuyến nghị cho van an toàn dùng để báo động. Hãy hỏi bảng của hãng nào đã được dùng.
Trong mọi trường hợp, kết quả không được vượt quá MAWP của thiết bị được bảo vệ. Van đã đặt xong thường không thể đổi tại hiện trường: VENN coi việc đổi tại hiện trường là không được phép về nguyên tắc, và Yoshitake cho biết việc chỉnh lại được làm tại nhà máy.
Bước 3: Cỡ danh nghĩa từ lưu lượng xả yêu cầu
Bảng của Nhật ghi cỡ van theo cỡ danh nghĩa tính bằng milimét (25A, 32A…; 32A tương ứng DN32, tức NPS 1-1/4). Cỡ van suy ra từ lưu lượng xả yêu cầu (hitsuyo fukidashi-ryo) tại áp suất đặt. Với thiết bị lắp ở Nhật, quy định đặt ra giá trị tối thiểu theo từng vị trí lắp.
Câu hỏi ở mỗi vị trí: cái gì chảy vào hoặc sinh ra, và với lượng bao nhiêu?
Thông báo của MHLW: "Sửa đổi một phần Tiêu chuẩn kết cấu nồi hơi, v.v." (Kihatsu 1107 số 5, ngày 7/11/2025). Sau van giảm áp, căn cứ tính phụ thuộc vào việc thiết bị phía sau có chịu được áp suất phía trước hay không.
Với khí chảy vào bình áp lực qua đường ống, thông báo của Bộ Y tế, Lao động và Phúc lợi Nhật Bản (MHLW) đưa ra công thức lưu lượng vào với các vận tốc tối thiểu được giả định. Tiêu chuẩn kết cấu nồi hơi của Nhật cũng quy định số lượng van an toàn trên nồi hơi và cách lắp.
Cách làm theo API không dùng vận tốc cố định như vậy. Nó dựng lưu lượng yêu cầu từ các kịch bản quá áp trong API Standard 521, nên hai phương pháp có thể cho lưu lượng yêu cầu khác nhau với cùng một đường ống.
0,0028 ≈ π/4 × 3600 ÷ 106 (đổi mm sang m và giây sang giờ).
Sau van giảm áp, luật Nhật nhiều khi không quy định lưu lượng. VENN gợi ý rằng van chỉ để báo động có thể nhỏ hơn van giảm áp một đến hai cỡ, tương ứng khoảng 10% lưu lượng tối đa của nó. Con số đó chỉ dùng để cảnh báo van giảm áp có sự cố.
Nếu thiết bị phía sau không chịu được áp suất phía trước, van phải xả được lưu lượng khi van giảm áp mở hoàn toàn (Spirax Sarco). Khi bản vẽ của Nhật có một van nhỏ sau trạm giảm áp, hãy hỏi van đó phục vụ mục đích nào trong hai mục đích trên.
Công thức lưu lượng theo JIS so với API 520
Catalog van an toàn hơi nước của Nhật ghi lưu lượng định mức bằng công thức dưới đây. Catalog của VENN trình bày nó như theo JIS B 8210:2025. Tiêu chuẩn này, có tên đơn giản là "Van an toàn", là bản chấp nhận có sửa đổi của ISO 4126-1:2013 và ISO 4126-7:2013, và là một tiêu chuẩn sản phẩm; chính văn bản của nó nói rằng nó không quy định cách áp dụng van.
API 520 Phần I tính cỡ cho hơi nước bằng công thức sau (đơn vị SI). Khi biến đổi để tính ra lưu lượng, nó trông rất gần với công thức của Nhật.
Số 5,25 trong công thức của Nhật và số 190,5 trong API 520 là cùng một hằng số ở hai hệ đơn vị (1000 ÷ 190,5 ≈ 5,25). Vật lý của hơi nước khớp nhau. Sự khác biệt nằm ở các số hạng còn lại.
| Hạng mục | Cách làm của Nhật (JIS B 8210 và catalog) | Cách làm API 520 / ASME |
|---|---|---|
| Vai trò của tiêu chuẩn | JIS B 8210:2025 là tiêu chuẩn sản phẩm dựa trên ISO 4126-1/-7 (có sửa đổi). Việc áp dụng do các tiêu chuẩn kết cấu của Nhật và thông báo của MHLW quy định | API 520 Phần I về tính cỡ và chọn van; API 521 về các kịch bản quá áp; ASME BPVC về chứng nhận và quá áp cho phép |
| Hệ số | Kdr′ do nhà sản xuất đưa ra, là giá trị đã giảm (derated), áp dụng cho diện tích dòng chảy thực. Trong ISO 4126-1, hệ số lưu lượng giảm được chứng nhận Kdr = Kd × 0,9 | Tính sơ bộ: Kd hiệu dụng = 0,975 với diện tích orifice hiệu dụng theo API 526. Kiểm tra cuối: K được nhà sản xuất chứng nhận (0,9 × Kd đo được) với diện tích thực |
| Diện tích và cách ghi cỡ | Diện tích thực từ lỗ đế van và hành trình nâng (kiểu nâng) hoặc từ họng (kiểu toàn lượng). Ghi cỡ theo cỡ danh nghĩa (25A, 32A) | Orifice ký hiệu bằng chữ (D đến T) theo API 526 cho van mặt bích; ghi cỡ theo cửa vào × orifice × cửa ra |
| Áp suất xả | Bình áp lực: giá trị lớn hơn của áp suất đặt × 1,1 hoặc áp suất đặt + 0,020 MPa, cộng 0,101. Nồi hơi: giá trị lớn hơn của áp suất đặt × 1,03 hoặc áp suất đặt + 0,015 MPa, cộng 0,101 | ASME Section VIII, một van: áp suất giới hạn ở MAWP + 10% hoặc 3 psi (khoảng 20,7 kPa), lấy giá trị lớn hơn; 16% khi dùng nhiều van và 21% khi có cháy |
| Hệ số tính chất hơi | C′ (bảng của nhà sản xuất theo áp suất) | KN (áp suất cao) và KSH (quá nhiệt) |
| Căn cứ lưu lượng yêu cầu | Mức tối thiểu theo luật: lượng hơi sinh ra tối đa của nồi hơi; lượng chảy vào hoặc sinh ra tối đa của bình, cùng công thức lưu lượng vào của MHLW | Kịch bản xấu nhất có thể xảy ra theo API 521 (chặn đường ra, hỏng van điều khiển, cháy, v.v.) |
| Nguồn lưu lượng | Bảng lưu lượng của nhà sản xuất theo áp suất đặt và cỡ danh nghĩa | Lưu lượng được nhà sản xuất chứng nhận (danh sách National Board NB-18 "Red Book" cho van có dấu ASME) |
Các quy tắc áp suất xả trông giống nhau: một tỷ lệ phần trăm của áp suất đặt hoặc một bước áp suất cố định, lấy giá trị lớn hơn. Mức 0,020 MPa của Nhật cho bình áp lực gần với 3 psi của ASME, nhưng đó không phải là cùng một quy tắc. Nhật còn có quy tắc riêng cho nồi hơi. Đừng thay cái này bằng cái kia.
Cái bẫy chính là trộn lẫn các cặp hệ số và diện tích. Hệ số 0,975 của API 520 đi cùng diện tích orifice hiệu dụng trong API 526. Kdr′ của Nhật đi cùng diện tích thực của đế van hoặc họng van trong bảng kích thước của chính nhà sản xuất đó. Tài liệu tính cỡ Consolidated của Baker Hughes lưu ý rằng Kd theo API cao hơn K được ASME chứng nhận, trong khi diện tích được ASME chứng nhận lớn hơn diện tích hiệu dụng của API 526. Mỗi cặp chỉ dùng được với đúng đối tác của nó.
Đọc một bảng chọn van của Nhật: ví dụ giả định
Các số dưới đây là giả định. Chúng cho thấy một phép tính trong catalog của Nhật được đọc ra sao, dùng hệ số đã công bố và bảng lưu lượng của VENN cho dòng van an toàn–xả kiểu nâng SL-37. Đây không phải thiết kế cho bất kỳ công trình thực tế nào.
- Lưu chất: hơi nước bão hòa; van lắp trên bình áp lực loại 1 ở Nhật (P0 lấy theo Tiêu chuẩn kết cấu bình áp lực)
- MAWP của bình: 0,50 MPa áp suất dư (5 bar); áp suất vận hành 0,40 MPa (4 bar)
- Lưu lượng xả yêu cầu: 200 kg/h, là lượng hơi tối đa chảy vào bình
- Kiểu van: dùng cho hơi nước, nắp hở, có cần giật tay; cần xem van kiểu nâng đã đủ lớn chưa
Trước hết, bảng kiểm tra xem áp suất đặt (0,50 MPa, bằng MAWP) có để lại khoảng trống phía trên áp suất vận hành hay không.
Tiếp theo, bảng tính diện tích dòng chảy yêu cầu. Áp suất đặt là áp suất dư, nên P0 được đổi sang áp suất tuyệt đối.
Bảng kích thước SL-37 của VENN ghi diện tích dòng chảy 43,3 mm² cho 25A và 80,3 mm² cho 32A. So với 69,1 mm² yêu cầu, 25A không đủ còn 32A thì đủ. Bảng lưu lượng cho cùng kết luận.
Cỡ nhỏ nhất vượt mức 200 kg/h yêu cầu (đường nét đứt) là 32A.
Đơn vị: kg/h. Giá trị tại áp suất đặt 0,5 MPa từ bảng lưu lượng hơi nước của VENN cho SL-37 đến SL-40, SL-43 và SL-44 (theo Tiêu chuẩn kết cấu bình áp lực). Công thức ở trên cho 50,6; 86,2; 125,3; 232,4; 363,5 và 590,6, khớp với bảng.
Để thấy vì sao không thể kiểm chéo bảng này bằng số liệu API, hãy đưa cùng lưu lượng và áp suất vào API 520 với Kd = 0,975 và mọi hệ số hiệu chỉnh bằng 1: 190,5 × 200 ÷ (651 × 0,975) ≈ 60,0 mm². Đó là diện tích hiệu dụng, để đối chiếu với các chữ cái orifice của API 526, chứ không phải với diện tích thực 43,3 mm² và 80,3 mm² trong bảng kích thước của Nhật. So 60,0 với 69,1 là so hai định nghĩa diện tích khác nhau.
Kết quả này cũng chỉ đúng với hệ số và bảng của VENN. Nhà sản xuất hoặc model khác có hệ số và bảng khác, nên hãy kiểm tra tài liệu của đúng van sẽ mua. Van an toàn là thiết bị an toàn chịu quản lý. Với thiết bị ở Nhật, tài liệu của nhà sản xuất và luật hiện hành quyết định, và có thể hỏi Cơ quan thanh tra tiêu chuẩn lao động địa phương (rodo kijun kantokusho). Với thiết bị lắp ngoài Nhật, quy chuẩn của nước sở tại quyết định.
Quy định của Nhật ảnh hưởng đến việc tính cỡ và bố trí
Nếu thiết bị sẽ được lắp đặt và kiểm tra ở Nhật, một vài điểm pháp lý sẽ xuất hiện trên bản vẽ của nhà cung cấp. Với thiết bị xuất sang nước khác, hãy hỏi nhà cung cấp họ đã áp dụng những điểm nào và quy chuẩn địa phương có thay thế chúng hay không.
- Nhiều van: Theo Quy tắc An toàn Nồi hơi và Bình áp lực, khi một van được đặt bằng hoặc thấp hơn MAWP, các van còn lại trên nồi hơi và bình loại 1, loại 2 có thể được đặt cao hơn MAWP tối đa 3%. Ví dụ, với MAWP 0,70 MPa, van thứ hai có thể đặt đến 0,721 MPa. Van an toàn của bộ quá nhiệt nồi hơi được đặt để mở trước các van trên bầu hơi (drum).
- Không có van chặn: Với bình áp lực loại 1, thông báo của MHLW về nguyên tắc cấm van chặn hoặc thiết bị đóng khác giữa bình và van an toàn, hoặc trên đường xả. Ngoại lệ gồm hai van trở lên có cơ cấu liên động ngăn đóng cả hai cùng lúc. Van chặn giữa bình và van an toàn lắp sau van giảm áp cũng được cho phép.
- Dung sai áp suất đặt: Với van an toàn hơi nước của nồi hơi, VENN nêu dung sai áp suất bật mở là ±0,015 MPa khi áp suất đặt dưới 0,5 MPa và ±3% từ 0,5 MPa đến dưới 2,3 MPa.
Muốn biết bình nào ở Nhật được tính là loại 1 hoặc loại 2, xem bài về bình áp lực loại 1 và loại 2 ở Nhật. Nếu có đĩa nổ lắp trước van, hệ số lưu lượng khi kết hợp cũng phải đưa vào tính cỡ; xem bài so sánh đĩa nổ và van xả.
Khi thiết bị lắp tại Việt Nam
Các điều khoản của Nhật ở trên áp dụng cho thiết bị lắp ở Nhật. Tại Việt Nam, nồi hơi và bình chịu áp lực thuộc nhóm máy, thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao động theo Luật An toàn, vệ sinh lao động 2015, và thường phải được kiểm định theo quy định trước khi đưa vào sử dụng. Danh mục và chu kỳ kiểm định do cơ quan quản lý ban hành và có thể được sửa đổi, nên hãy xác nhận bản hiện hành với đơn vị kiểm định.
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:2008/BLĐTBXH là quy chuẩn về an toàn lao động đối với nồi hơi và bình chịu áp lực, bao gồm các quy định về thiết kế, chế tạo và nhập khẩu thiết bị. Bài này chưa đối chiếu từng điều khoản về van an toàn của quy chuẩn đó với JIS B 8210 hay với các tiêu chuẩn kết cấu của Nhật, nên đừng suy ra rằng hai bên "giống nhau hoàn toàn".
Cách làm thực tế: gửi bảng chọn van của nhà cung cấp Nhật cho đơn vị kiểm định hoặc người thiết kế thiết bị tại Việt Nam trước khi đặt hàng, và hỏi họ chấp nhận chứng nhận, tài liệu và dấu chứng nhận nào. Bài này cũng chưa xác nhận được tiêu chuẩn TCVN nào tương ứng trực tiếp với JIS B 8210; nếu cần dẫn chiếu TCVN, hãy hỏi đơn vị kiểm định hoặc cơ quan quản lý.
Danh sách kiểm tra khi xem một bảng chọn van an toàn của Nhật
- Quy chuẩn nào được dùng để tính cỡ: tiêu chuẩn kết cấu của Nhật, ASME, quy chuẩn Việt Nam hay quy chuẩn khác? Phiên bản nào?
- Áp suất đặt, kèm đơn vị và là áp suất dư hay tuyệt đối (MPa G hay MPa A)
- Áp suất xả P0: theo quy tắc nào (bình 10%/0,020 MPa, nồi hơi 3%/0,015 MPa, hay ASME) và có cộng áp suất khí quyển hay không
- Hệ số: Kdr′ hay K được chứng nhận, nguồn của nó (của nhà sản xuất hay được chứng nhận), và có đi cùng diện tích thực hay không
- Diện tích dòng chảy: kiểu nâng (πDL) hay kiểu toàn lượng (πd²/4), kèm giá trị trong bảng kích thước
- Hiệu chỉnh hơi nước: giá trị C′ đã dùng, và hơi có quá nhiệt hay không
- Lưu lượng xả yêu cầu: dựa trên căn cứ nào (lượng hơi sinh ra của nồi hơi, công thức lưu lượng vào của bình, sự cố van giảm áp, kịch bản khác) và tính ra sao
- Blowdown và áp suất đóng lại, so với áp suất vận hành bình thường
- Áp suất ngược ở cửa ra: khí quyển hay đường ống tổng (header), và áp suất đặt có được hiệu chỉnh không
- Kết nối: cỡ danh nghĩa (A), và cấp mặt bích JIS hay ASME
- Áp suất đặt có đổi được tại hiện trường hay chỉ chỉnh tại nhà máy
- Với thiết bị xuất khẩu: van có chứng nhận mà quy chuẩn tại nhà máy bạn yêu cầu hay không, và các tài liệu có được cơ quan kiểm định tại chỗ chấp nhận không
Danh sách đầy đủ các dữ liệu cần gửi kèm đơn đặt hàng có trong bài về áp suất đặt và MAWP của thiết bị Nhật.
Mẫu thư hỏi nhà cung cấp Nhật
Tiêu đề: Căn cứ tính cỡ van an toàn cho [mã thiết bị]
Cảm ơn quý công ty đã gửi dữ liệu van an toàn cho [tên thiết bị]. Dự án của chúng tôi kiểm tra các thiết bị xả áp theo [API 520 / ASME Section VIII / quy chuẩn Việt Nam]. Trước khi chấp nhận phương án chọn van, xin quý công ty xác nhận:
1. Quy chuẩn và phiên bản dùng để tính áp suất xả, cùng giá trị áp suất xả (tuyệt đối).
2. Hệ số lưu lượng và diện tích dòng chảy đã dùng, và hệ số đó là giá trị được chứng nhận hay giá trị định mức của nhà sản xuất.
3. Cách xác định lưu lượng xả yêu cầu [giá trị] kg/h, gồm kịch bản và công thức (nếu có).
4. Blowdown và áp suất đóng lại của model này tại áp suất đặt đã chỉ định.
5. Van có chứng nhận nào (ví dụ ASME) mà nhà máy chúng tôi yêu cầu không, và lưu lượng của van có nằm trong danh sách chứng nhận không.
6. Áp suất đặt có thể chỉnh tại hiện trường, hay phải chỉnh lại tại nhà máy.
Trân trọng,
[họ tên]
Thuật ngữ Nhật trên bảng chọn van an toàn
| Tiếng Nhật | Romaji | Tiếng Việt |
|---|---|---|
| 安全弁 | anzen-ben | van an toàn |
| 逃し弁／安全逃し弁 | nigashi-ben / anzen-nigashi-ben | van xả (relief valve) / van an toàn–xả (safety relief valve) |
| 全量式／揚程式 | zenryo-shiki / yotei-shiki | kiểu toàn lượng (full bore) / kiểu nâng (lift-type) |
| 呼び径 | yobi-kei | cỡ danh nghĩa |
| 設定圧力 | settei atsuryoku | áp suất đặt (set pressure) |
| 吹出し圧力／吹始め圧力 | fukidashi atsuryoku / fukihajime atsuryoku | áp suất bật mở (popping) / áp suất bắt đầu xả (start-to-discharge) |
| 吹止り圧力 | fukidomari atsuryoku | áp suất đóng lại (reseat pressure) |
| 吹下り | fukisagari | độ chênh áp đóng (blowdown) |
| 吹出し量決定圧力 | fukidashi-ryo kettei atsuryoku | áp suất tính lưu lượng xả (relieving pressure) |
| 必要吹出し量／公称吹出し量 | hitsuyo / kosho fukidashi-ryo | lưu lượng xả yêu cầu / lưu lượng xả định mức |
| 公称降格吹出し係数 | kosho kokaku fukidashi keisu | hệ số lưu lượng giảm định mức (nominal derated coefficient of discharge) |
| のど部の径／弁座口の径 | nodo-bu no kei / benza-guchi no kei | đường kính họng / đường kính lỗ đế van |
| 最高使用圧力 | saiko shiyo atsuryoku | áp suất làm việc lớn nhất cho phép (MAWP) |
| 背圧 | haiatsu | áp suất ngược (back pressure) |
Giới hạn của bài này
- Bài này giải thích cách đọc và so sánh công việc tính cỡ van. Nó không phải quy trình tính chọn van, và các con số không phải giá trị thiết kế.
- Công thức, hệ số và giá trị lưu lượng của Nhật nêu ở đây là số liệu đã công bố của VENN cho những model cụ thể. Nhà sản xuất và model khác có thể chênh vài phần trăm hoặc hơn.
- Lưu chất lỏng và khí dùng công thức khác, và quy tắc áp suất xả phụ thuộc vào luật hoặc quy chuẩn được áp dụng.
- Yêu cầu pháp lý của Nhật áp dụng cho thiết bị lắp ở Nhật. Với thiết bị lắp ở nơi khác, quy chuẩn và cơ quan có thẩm quyền tại chỗ quyết định.
- Điều khoản của Việt Nam chỉ được nhắc ở mức tham chiếu chung; chưa đối chiếu từng điều khoản.
- Ví dụ tính toán là giả định.
Câu hỏi thường gặp
JIS B 8210 có tương đương API 520 hoặc ASME không?
Không. JIS B 8210:2025 là tiêu chuẩn sản phẩm cho van an toàn, dựa trên ISO 4126-1 và ISO 4126-7 với các sửa đổi của Nhật. API 520 là hướng dẫn tính cỡ và chọn van, còn ASME quy định chứng nhận và quá áp cho phép. Công thức lưu lượng hơi nước có cùng hằng số, nhưng hệ số, cách lấy diện tích và quy tắc áp suất xả khác nhau.
Có thể tính cỡ van của Nhật bằng hệ số 0,975 của API 520 không?
Không thể áp với diện tích thực của nhà sản xuất. Hệ số 0,975 đi cùng diện tích orifice hiệu dụng của API 526 khi tính sơ bộ. Hãy hỏi nhà sản xuất Nhật hệ số và diện tích dòng chảy đi cùng nhau của đúng model đó, cùng lưu lượng mà họ bảo đảm.
Áp suất bật mở và áp suất đặt khác nhau thế nào?
Với van an toàn hơi nước, cách làm của Nhật lấy áp suất bật mở, tức lúc van bật mở đột ngột, làm áp suất đặt. Với van cho chất lỏng và khí, VENN lấy áp suất bắt đầu xả (start-to-discharge), tức lúc xuất hiện dòng chảy nhỏ đầu tiên, làm áp suất đặt.
Vì sao bảng của Nhật ghi van kiểu nâng có hệ số cao hơn nhưng lưu lượng thấp hơn?
Vì hệ số áp dụng cho một diện tích khác. Van kiểu nâng dùng diện tích xung quanh (curtain area) tính từ lỗ đế van và hành trình nâng, nhỏ hơn diện tích họng của van kiểu toàn lượng ở cùng cỡ danh nghĩa. Hãy so sánh lưu lượng định mức, đừng so hệ số.
Sau khi giao hàng có đổi được áp suất đặt không?
Thường không đổi được tại hiện trường. VENN coi việc đổi tại hiện trường là không được phép về nguyên tắc, và Yoshitake chỉnh lại van tại nhà máy của họ. Nếu điều kiện vận hành thay đổi, hãy đề nghị nhà sản xuất chỉnh lại van hoặc thay bằng van đặt ở áp suất mới.
Nguồn tham khảo
- JSA: bản xem trước JIS B 8210:2025 (tên, cơ sở ISO 4126-1/-7, phạm vi; tiếng Nhật)
- ISO 4126-1:2004 (ký hiệu: Kdr = Kd × 0,9)
- VENN: catalog SF-17, quy định áp dụng và công thức lưu lượng (công thức, hệ số, áp suất xả, blowdown và dung sai theo JIS; tiếng Nhật)
- VENN: catalog SL-38 (diện tích dòng chảy và bảng lưu lượng dòng SL-37; tiếng Nhật)
- VENN: tài liệu về van tự động, phần van an toàn (loại van, áp suất đặt và cỡ sau van giảm áp, đổi tại hiện trường; tiếng Nhật)
- Yoshitake: hướng dẫn sử dụng GP-1000 (áp suất đặt của van an toàn báo động sau van giảm áp; tiếng Nhật)
- Yoshitake: hướng dẫn sử dụng AL-140 (dao động xung, chỉnh lại tại nhà máy; tiếng Nhật)
- e-Gov: Quy tắc An toàn Nồi hơi và Bình áp lực, Điều 28, 65, 86 (tiếng Nhật)
- Thông báo của MHLW, Điều 62 Tiêu chuẩn kết cấu nồi hơi và Điều 64 Tiêu chuẩn kết cấu bình áp lực (lưu lượng yêu cầu, công thức lưu lượng vào, van chặn; tiếng Nhật)
- MHLW: Tiêu chuẩn kết cấu bình áp lực và Tiêu chuẩn kết cấu nồi hơi (tiếng Nhật)
- QCVN 01:2008/BLĐTBXH về an toàn lao động nồi hơi và bình chịu áp lực (Thư viện Pháp luật; tiếng Việt)
- Thư viện fluids: cài đặt tính cỡ hơi nước theo API 520 (hằng số 190,5, đơn vị, KN)
- Baker Hughes: thông số kỹ thuật tính cỡ van Consolidated (Kd 0,975 của API với diện tích hiệu dụng API 526, so với K và diện tích được ASME chứng nhận)
- Emerson: tài liệu kỹ thuật Kunkle về thiết bị an toàn–xả áp (16% khi nhiều van, 21% khi có cháy)
- Tata Consulting Engineers: yêu cầu về van xả áp theo ASME Section VIII (giới hạn quá áp UG-125)
- Spirax Sarco: Safety Valve Selection (dự phòng áp suất đóng lại, áp suất ngược)
- Spirax Sarco: Safety Valve Sizing (van giảm áp hỏng ở vị trí mở)
- Baker Hughes: Operational Basics of Safety Valves (Valve Magazine, tháng 5/2024; áp suất vận hành đến 95% áp suất đặt)
Bài gốc tiếng NhậtHướng dẫn này được biên soạn từ một bài viết của MONOSCOPE dành cho độc giả tại Nhật: 安全弁の選定方法｜設定圧力の決め方と吹出し量の計算・呼び径の選び方
Về biên tập viên
Biên tập viên MONOSCOPEFOUNDER & EDITORKhoảng mười năm làm việc tại một nhà sản xuất thiết bị nhà máy và một công ty kỹ thuật nhà máy, phụ trách đề xuất, thiết kế và chạy thử thiết bị, sau đó chuyển sang tiếp thị trực tuyến. Hiện là tư vấn web cho các nhà sản xuất B2B, giúp họ trình bày rõ sản phẩm và công nghệ. Có chứng chỉ quốc gia Nhật Bản về Quản lý năng lượng (Energy Manager) và Kỹ sư điện trưởng hạng ba.
Viết blog kỹ thuật từ năm 2017 (hơn 500 bài) và có kênh YouTube tiếng Nhật với khoảng 20.000 người đăng ký. Mỗi hướng dẫn được viết từ góc nhìn hiện trường Nhật Bản và đối chiếu với các tiêu chuẩn được trích dẫn.
