Giảm áp suất & chống xâm thực – Giải đáp thắc mắc của bạn

Trong hội thảo trực tuyến của BERMAD với chủ đề “Giảm áp suất và ngăn ngừa hiện tượng xâm thực trong hệ thống tưới tiêu”, Quản lý Đơn vị Tưới tiêu Toàn cầu của chúng tôi, ông Yiftah Enav, đã trình bày về các nguyên tắc, phương pháp, hệ thống và giải pháp giảm áp suất và ngăn ngừa xâm thực của BERMAD. Ông Yiftah đã chia sẻ những hiểu biết hữu ích về việc lựa chọn van điều khiển giảm áp suất (PRV) hiệu quả nhất nhằm đảm bảo hiệu suất lâu dài và tiết kiệm chi phí.

Trong buổi hội thảo trực tuyến, các câu hỏi liên quan đến lý thuyết về hiện tượng xâm thực, ăn mòn, vận tốc, ΔP và thực tiễn sàng lọc hiệu quả, kết hợp và phân bổ các van điều khiển giảm áp suất đã được giải đáp:

H: Sự khác biệt giữa van giảm áp suất và van giảm áp suất tỷ lệ là gì?

A: Van giảm áp suất (PRV) có thể điều chỉnh được và được cài đặt để liên tục giảm áp suất cao ở phía thượng lưu xuống áp suất thấp ổn định ở phía hạ lưu, bất kể sự thay đổi của áp suất thượng lưu và/hoặc lưu lượng nhu cầu.

Van giảm áp suất tỷ lệ (PPRVs) không bao gồm bộ điều khiển pilot nên không thể điều chỉnh được. Dựa trên tỷ lệ giữa diện tích hiệu dụng của màng ngăn và bộ phận đóng, PPRVs liên tục giảm áp suất cao ở phía thượng lưu xuống áp suất thấp ở phía hạ lưu theo một tỷ lệ không đổi.

Chỉ các van buồng đôi mới có thể dùng làm PPRV.

H: Đối với tất cả các kích cỡ, hệ số giảm PD có phải là 2,5 không?

A: Hệ số giảm PD là 2,5 đối với hầu hết các dòng và kích cỡ; tuy nhiên, hệ số giảm có thể thay đổi và có thể được tìm thấy trên trang web của chúng tôi, bảng giá và các trang sản phẩm liên quan. Vui lòng tham khảo bảng tỷ lệ giảm tương ứng cho từng kích cỡ van và từng dòng van (100, 700).

Hỏi: Chúng ta có thể sử dụng van giảm áp để giảm áp suất tĩnh không? Van giảm áp có hoạt động được trong điều kiện không có dòng chảy không?

A: Có. Khi lưu lượng nhu cầu giảm về 0, trong chốc lát, lưu lượng đi vào đường ống qua van giảm áp (PRV) sẽ lớn hơn lưu lượng ra khỏi đường ống (là 0). Kết quả là áp suất sẽ tích tụ và tăng nhẹ ở phía hạ lưu của PRV. Bộ điều khiển PRV cảm nhận áp suất vượt quá mức cài đặt và đóng PRV, “cố gắng” giảm áp suất về lại mức cài đặt. Vì lưu lượng là 0 (cuối đường), ngay cả khi van đã đóng kín chống rò rỉ, áp suất vẫn sẽ duy trì cao hơn mức cài đặt một chút (giả sử không có rò rỉ), đảm bảo PRV vẫn đóng.

Hỏi: Có ý kiến cho rằng van giảm áp (PRV) không phải lúc nào cũng duy trì được áp suất P2 khi dòng chảy dừng đột ngột, so với van giảm áp tác động trực tiếp. Vì vậy, cần lắp thêm van xả áp ở phía hạ lưu của PRV. Ý kiến của bạn về nhận định này như thế nào?

A: Van giảm áp suất tác động trực tiếp có thể phản ứng nhanh hơn so với van giảm áp suất thủy lực, nhưng rõ ràng kém hơn về tổn thất áp suất, các tính năng bổ sung (ngay cả chức năng đóng/mở), độ nhạy, độ chính xác, bảo trì và vẫn cần một van xả áp để bảo vệ hệ thống trong trường hợp van giảm áp tác động trực tiếp bị kẹt hoặc không kín.

Để tăng tốc thời gian phản hồi, có thể thêm bộ điều khiển áp suất hạ lưu hoặc, tốt hơn, sử dụng van giảm áp hai buồng.

Hỏi: Chúng tôi cài đặt van giảm áp (PRV) tại P1 để duy trì áp suất P2 yêu cầu. Trong điều kiện này, P1 theo thiết kế (về lý thuyết) nhưng thực tế P1 thay đổi do khu vực chỉ hoạt động một phần, biến động nhu cầu, hoạt động của bơm hoặc rò rỉ. Vậy áp suất P2 trong trường hợp này như thế nào? Nó có thay đổi (tăng lên) không? Chúng ta có cần đến hiện trường để cài đặt lại áp suất hay hệ thống sẽ tự động duy trì áp suất P2? Ngoài ra, khi P1 thay đổi thì lưu lượng sẽ như thế nào?

A: Van giảm áp suất được điều khiển liên tục bởi bộ điều khiển giảm áp chỉ cảm nhận P2. Những thay đổi về nhu cầu và/hoặc P1 ảnh hưởng đến P2 sẽ được bộ điều khiển phát hiện ngay lập tức, khiến các thiết bị bên trong thay đổi vị trí và điều chỉnh van đóng lại ngay (@ P2 tăng) hoặc mở ra (@ P2 giảm) để đạt đến mức cài đặt của bộ điều khiển.

Lưu lượng được xác định bởi các đầu phun và cửa xả của hệ thống, không phải bởi van giảm áp (PRV). Thực tế, PRV tự động điều chỉnh mức độ mở của mình theo nhu cầu thực tế (& P1), đảm bảo không “mở quá nhiều” hoặc “đóng quá chặt” để luôn duy trì áp suất P2 đã cài đặt.

H: Sự khác biệt thực tế giữa van giảm áp (PRV) với điều khiển hai chiều và ba chiều là gì?Vì vòng điều khiển ba chiều được thông khí ra ngoài, điều này có ảnh hưởng đến độ ổn định điều chỉnh của van điều khiển bằng màng ngăn không?

A: Một mạch ba chiều được đặc trưng bởi việc pilot “lựa chọn” đường đi của nước: P1 đến điều khiển (đóng) hoặc từ điều khiển đến xả (mở). Điều này dẫn đến việc sử dụng một lượng nước điều khiển rất nhỏ và tạo ra hai hành vi khác nhau:

• Độ trễ (vì cần có một sự thay đổi nhất định “tích lũy” trước khi các kênh trong pilot “chuyển đổi”), được xem là kém nhạy hơn nhưng ở các pilot chất lượng cao thì độ trễ này đủ nhỏ. Bản thân độ trễ đôi khi rất cần thiết để loại bỏ hiện tượng dao động áp suất đường ống bằng cách “ngắt” chuỗi phản ứng trong hệ thống.
• Mở hoàn toàn khi giảm áp suất (do pilot xả khí, “hủy bỏ” tất cả các lực đóng), giúp tiết kiệm năng lượng. Việc xả khí ra môi trường đôi khi dẫn đến mở quá nhanh, gây mất ổn định. Điều này có thể dễ dàng khắc phục bằng cách lắp nhỏ giọt hoặc thiết bị hạn chế khác ở đầu ống xả.

<>

H: Tổn thất áp suất +/- qua một vòng điều khiển hai chiều là bao nhiêu?

A: Một mạch hai chiều được đặc trưng bởi dòng chảy liên tục từ P1 qua một lỗ tiết lưu vào buồng điều khiển, trong khi pilot “kết nối” buồng điều khiển với phía hạ lưu của van, giải phóng áp suất buồng miễn là van đang mở. Điều này dẫn đến lượng nước điều khiển tương đối lớn (0,2-0,5m³/h; 0,9-2,2gpm) và làm cho hệ thống nhạy cảm với nước bẩn với các đặc tính thủy lực như sau:

• Độ trễ gần như bằng không vì hành trình cần thiết của pilot để tăng (mở) hoặc giảm (đóng) lưu lượng xả là không đáng kể và do đó phản ứng ngay lập tức. Mặc dù đây là một lợi ích, nhưng đôi khi lại quá nhạy và dẫn đến hiện tượng dao động.
• Tổn thất áp suất bổ sung (3-5m; 4,4-7psi) được tạo ra do lực lò xo + P2 trong buồng điều khiển. Tổn thất áp suất bổ sung này sẽ biến mất khi vận tốc dòng chảy qua van vượt quá ~2m/s; 6,6f/s và lực mở van (do ΔP) lớn hơn lực lò xo của van chính.

H: Các tiêu chí xác định kích thước cho giới hạn đầu vào mạch trong điều khiển hai chiều là gì?

A: Hạn chế điều khiển hai chiều nên nhỏ hơn đường dẫn nước của pilot để đảm bảo điều chỉnh ổn định và chính xác, đồng thời giảm thiểu tối đa tổn thất áp suất bổ sung và đảm bảo thời gian phản ứng đủ nhanh. Có thể nói tiêu chí là kích thước đường dẫn nước trong pilot, yếu tố này liên quan đến kích thước van.

Hỏi: Van giảm áp suất tỉ lệ có thể được sử dụng cho những ứng dụng nào?

A: Các tuyến dốc trọng lực và/hoặc khi yêu cầu ΔP cao và cần giảm áp hai giai đoạn để bảo vệ van khỏi xói mòn và hiện tượng xâm thực, đồng thời cung cấp bảo vệ dự phòng cho hệ thống.

Hỏi: Khi cấp nước từ một hồ cân bằng xuống dốc đến nhiều hồ tưới tiêu nhỏ (tức là xả trực tiếp ra khí quyển như đã giải thích trong trường hợp các bể giảm áp), có thể sử dụng những loại van giảm áp nào? Bạn có thể giải thích rõ hơn về vấn đề này không?

A: Giải pháp được khuyến nghị để thay thế bể giảm áp (PBT) là sử dụng van giảm áp PPRV với các lợi ích sau:

• Không có van điều khiển mực nước
• Cơ sở hạ tầng tiết kiệm chi phí
• Không có áp suất “0” ở phía hạ lưu
• Phản hồi tức thì – buồng đôi
• Không cần bảo trì – không có pilot, không có bộ hạn chế hoặc bộ lọc
• Không ô nhiễm

Tuy nhiên, vì tỷ số giảm áp của van PPRV là cố định, khi áp suất phía thượng lưu giảm do tổn thất ma sát trên đường ống, thì áp suất phía hạ lưu cũng giảm theo. Do lưu lượng tưới thay đổi, chúng ta cần xác định vị trí lắp đặt các van PPRV dựa trên sự chênh lệch cao độ (áp suất thượng lưu tối đa) và trên cột áp thực tế tại lưu lượng/ tổn thất ma sát lớn nhất (áp suất thượng lưu tối thiểu). Vì mỗi van PPRV xác định áp suất cho van PPRV tiếp theo nên việc tính toán thiết kế có phần phức tạp. BERMAD đã phát triển một tệp Excel để xem xét tất cả các thông số như một công cụ hỗ trợ thiết kế.

Hỏi: Có cần sử dụng giới hạn nào cho PPRV không?
Đáp: PPRV không yêu cầu bất kỳ giới hạn nào.

Hỏi: Có thể thiết kế van giảm áp dựa trên lưu lượng làm biến số thay vì áp suất đầu ra làm biến số không? Chúng ta có thể sử dụng van giới hạn/điều khiển lưu lượng như một lựa chọn thay thế cho van giảm áp trong một số trường hợp, chẳng hạn như đường ống chảy tự do không?

A: Một số vấn đề cần được xem xét liên quan đến áp suất và lưu lượng trong các van giảm áp:

• Van giảm áp chỉ cảm nhận áp suất phía hạ lưu (P2). Lưu lượng được xác định bởi mức tiêu thụ nước của hệ thống ở phía hạ lưu van giảm áp (các thiết bị đầu ra, bể chứa, khu dân cư, v.v.). Nếu lưu lượng tiêu thụ tăng và P2 giảm, van giảm áp sẽ “cố gắng” tăng P2 trở lại mức cài đặt bằng cách mở ra (cho phép lưu lượng lớn hơn). Nếu lưu lượng tiêu thụ giảm và P2 tăng, van giảm áp sẽ đóng bớt lại để giảm P2 về mức cài đặt (cho phép lưu lượng nhỏ hơn).
• Có thể chuyển đổi PRV thành Van điều khiển lưu lượng (FCV) hoặc bổ sung tính năng điều khiển lưu lượng cho PRV để trở thành van giảm áp & điều khiển lưu lượng.
• FCV rất giống với PRV nhưng thay vì cảm nhận P2, pilot của FCV cảm nhận ΔP hoặc ΔF (đây là “biểu hiện” thủy lực của lưu lượng) qua một tấm orifice, một ống pitot hoặc một mái chèo đặt bên trong dòng chảy. Nếu nhu cầu tăng vượt quá mức cài đặt (ngay cả khi áp suất thấp), vận tốc dòng chảy tăng sẽ làm tăng ΔP hoặc ΔF và FCV sẽ điều tiết đóng lại để giới hạn lưu lượng về mức cài đặt.
  

  

• Việc thêm tính năng điều khiển lưu lượng vào van giảm áp (PRV), biến nó thành van giảm áp & điều khiển lưu lượng, đồng nghĩa với việc chúng ta có hai bộ điều khiển pilot khác nhau trên cùng một van. Một bộ điều khiển lưu lượng dựa trên việc cảm nhận ΔP hoặc ΔF qua van
• một tấm orifice, một ống Pitot hoặc mái chèo; cảm biến còn lại đo P2 và điều khiển van tương ứng.
  

  Nếu nhu cầu tăng và P2 giảm, bộ điều khiển lưu lượng sẽ kiểm soát để giới hạn lưu lượng về mức cài đặt. Nếu nhu cầu giảm, bộ điều khiển lưu lượng cho phép van mở. Nếu P2 tăng do P1 tăng hoặc nhu cầu giảm, bộ điều khiển giảm áp sẽ kiểm soát và điều chỉnh van đóng lại.

  
  

<>

• Khi pilot điều khiển lưu lượng hoạt động, van sẽ đóng lại, dẫn đến áp suất P2 đôi khi giảm xuống dưới mức cài đặt của pilot giảm áp, lúc này pilot giảm áp không còn kiểm soát van và không thể tăng P2 khi nhu cầu vẫn cao hơn mức cài đặt của pilot lưu lượng. Vì vậy, khuyến nghị nên cài đặt pilot lưu lượng cao hơn 15-20% so với lưu lượng danh định của đường ống.

Hỏi: Chúng tôi đã lắp đặt bốn van tại cửa vào chak (khối chính) với áp suất đầu vào (P1) là 60m và bốn van sub-chak (lô đất) có yêu cầu áp suất (P2) khác nhau (tức là P2 của Van 1 = 35m, Van 2 = 25m, Van 3 = 45m, Van 4 = 50m). Chiều dài, đường kính và cao độ của ống phân phối sub-chak khác nhau, nhưng yêu cầu lưu lượng giống nhau tại điểm cuối cùng của mỗi cửa ra sub-chak. Vậy, chúng ta có thể duy trì cùng một lưu lượng tại điểm cuối cùng của cửa ra sub-chak khi P1 không đổi nhưng P2 thay đổi không?

A: Câu trả lời phụ thuộc vào việc hệ thống tưới có được cấp áp suất và thực hiện bằng nhỏ giọt/ phun mưa/ tia nước (bất kỳ đầu ra nào có lưu lượng xác định) hay chúng ta đang xử lý tưới tràn, nơi đầu ống phân phối mở ra không khí.

• Trong hệ thống tưới nhỏ giọt MIS có áp suất, lưu lượng được xác định bởi tổng lưu lượng của tất cả các đầu nhỏ giọt trong từng sub-chak và được duy trì miễn là P2 đúng theo thiết kế và không xảy ra sự cố vỡ đường ống.
• Trong tưới ngập, việc giảm áp suất không liên quan vì cuối đường ống luôn mở. Giải pháp đúng là sử dụng van điều khiển lưu lượng, giúp duy trì áp suất thấp trong đường phân phối (tổn thất ma sát tại lưu lượng nhất định cộng với độ cao).

<>  

Hỏi: Chúng ta có thể thay đổi cài đặt áp suất và lưu lượng của van giảm áp từ xa không?

A: Van giảm áp (và tất cả các van điều khiển thủy lực) có thể sử dụng hai bộ điều khiển pilot được cài đặt ở các mức áp suất khác nhau. Lắp đặt một cuộn dây điện từ để “chọn” giữa các pilot sẽ cho phép chuyển đổi từ xa giữa các chế độ áp suất.

Các tùy chọn khác yêu cầu lắp thêm thiết bị trên bộ điều khiển pilot để cho phép cài đặt từ xa động. Điều này cũng sẽ cần các bộ điều khiển đặc biệt để cho phép điều khiển tương tự.

H: Dải hành trình van tối ưu cho van giảm áp suất thủy lực là bao nhiêu?

A: Tùy thuộc vào loại van, điều kiện áp suất & lưu lượng, thời gian vận hành hàng năm và các yếu tố khác, tỷ lệ này nằm trong khoảng từ 15%-30%. Việc sử dụng phích điều tiết V-port buộc van giảm áp (PRV) mở rộng hơn để kiểm soát tốt hơn khi lưu lượng thấp. Điều này cho phép PRV mở khoảng 15% ngay cả khi vận tốc dòng chảy giảm xuống khoảng 0,5m/s.

Hỏi: Trong một mạng lưới phân phối bơm trực tiếp, van giảm áp (PRV) sẽ phản ứng như thế nào khi xảy ra mất điện và áp suất thượng lưu tăng đột ngột? Liệu van có thể duy trì áp suất P2 ở hạ lưu không?

A: Đây là một vấn đề phức tạp, vì mất điện có thể xảy ra trong nhiều tình huống khác nhau. Giả sử câu hỏi đề cập đến van giảm áp (PRV) ở một trong các cửa ra từ đường ống chính nối máy bơm với bể chứa, chúng ta có thể dự đoán PRV sẽ mở khi áp suất giảm do sóng âm. Trong trường hợp này, PRV có thể sẽ không đóng kịp để duy trì P2 nếu xuất hiện sóng dương.

Hỏi: Van dòng 400 (buồng đơn, dạng cầu) có thể sử dụng cho các ứng dụng giảm áp suất không? Nếu có, liệu van này có dễ bị xâm thực hơn so với các van dạng chữ Y (dòng 100 và 700) không?

Đ: Dòng 400 có thể được sử dụng cho các ứng dụng giảm áp suất. Thực tế, hầu hết các ứng dụng van giảm áp kim loại trong tưới tiêu đều được thực hiện bởi Dòng IR-400 hoặc các loại van buồng đơn khác. Dòng IR-400 không có ghế nâng, khiến chúng kém chống chịu với hiện tượng xâm thực hơn so với Dòng IR-100 do được làm từ vật liệu composite và Dòng IR-700 với ghế nâng bằng thép không gỉ. Kiểu dáng chữ Y cũng giúp tăng khả năng chống xâm thực và hiệu suất dòng chảy tốt hơn khoảng 25% so với các loại van cầu tiêu chuẩn.

hbspt.cta._relativeUrls=true;hbspt.cta.load(2377786, ’15c4f5d2-dd4d-497d-a39e-2137ccffbc5b’, {“useNewLoader”:”true”,”region”:”na1″});