Các Vấn Đề Thường Gặp và Giải Pháp trong Kiểm Tra Van ở Nhiệt Độ Thấp bằng Môi Chất Cryogenic

Van nhiệt độ thấp là các thành phần cốt lõi của hệ thống cryogenic, và hiệu năng của chúng trong điều kiện nhiệt độ cực thấp trực tiếp ảnh hưởng đến độ an toàn và ổn định của hệ thống. Kiểm tra bằng môi chất cryogenic là một phương pháp quan trọng để xác minh hiệu năng của van nhiệt độ thấp; tuy nhiên, trong quá trình kiểm tra thực tế, nhiều vấn đề vận hành thường gặp thường phát sinh, làm ảnh hưởng đến tiến độ và độ chính xác của kiểm tra. Theo số liệu thống kê trong ngành, 75% các trường hợp thất bại trong kiểm tra van cryogenic là do các vấn đề vận hành thông thường. Bài viết này sẽ tổng hợp các vấn đề thường gặp trong kiểm tra van nhiệt độ thấp bằng môi chất cryogenic và đưa ra các giải pháp tương ứng nhằm giúp các đồng nghiệp trong ngành nâng cao hiệu quả và chất lượng kiểm tra.

1. Vấn đề thường gặp 1: Van bị đóng băng và kẹt trong quá trình kiểm tra

Trong quá trình thử nghiệm ở nhiệt độ cryogenic, van thường bị đóng băng và kẹt, dẫn đến việc không thể hoàn thành bài kiểm tra chu kỳ mở – đóng. Vấn đề này chiếm 35% tổng số lần thất bại trong thử nghiệm. Các nguyên nhân chính bao gồm: việc tẩy dầu và sấy khô van chưa đủ, gây ra hiện tượng hình thành băng trong các kênh bên trong van; vật liệu làm kín (packing) không chịu được nhiệt độ thấp, nên bị đông cứng ở điều kiện nhiệt độ cực thấp, khiến trục van bị kẹt; nhiệt độ của van không đồng đều, dẫn đến hiện tượng hình thành băng cục bộ.

Giải pháp: Trước khi kiểm tra, van cần được tẩy sạch dầu mỡ và sấy khô hoàn toàn bằng các chất tẩy dầu mỡ chuyên dụng và lò sấy nhiệt độ cao nhằm loại bỏ toàn bộ dầu mỡ và độ ẩm, đảm bảo hàm lượng độ ẩm ≤0,05%; chọn vật liệu làm kín chịu được nhiệt độ thấp (ví dụ như PCTFE, graphite linh hoạt) để đảm bảo tính đàn hồi của vật liệu trong điều kiện nhiệt độ cực thấp; sử dụng hệ thống điều khiển nhiệt độ độ chính xác cao nhằm đảm bảo làm lạnh đồng đều van, tránh hiện tượng làm lạnh quá mức cục bộ, sai số về độ đồng nhất nhiệt độ ≤±2°C.

2. Vấn đề phổ biến thứ 2: Tỷ lệ rò rỉ quá cao của van

Trong bài kiểm tra hiệu suất làm kín ở nhiệt độ cryogenic, tốc độ rò rỉ của van thường vượt quá tiêu chuẩn, đây là một trong những vấn đề phổ biến nhất, chiếm 30% tổng số lần thất bại trong kiểm tra. Nguyên nhân chính bao gồm: ghế van và đĩa van không được lắp khít với nhau, dẫn đến khe hở lớn hơn 0,005 mm; gioăng bị hư hỏng trong quá trình lắp ráp; môi chất kiểm tra không tương thích với vật liệu gioăng, gây ra hiện tượng co ngót và biến dạng gioăng trên 5%.

Giải pháp: Trước khi tiến hành kiểm tra, cần kiểm tra độ khít giữa ghế van và đĩa van; nếu phát hiện khe hở thì phải gia công lại hoặc thay thế; chú ý quy trình lắp ráp để tránh làm hư hại gioăng; lựa chọn môi chất kiểm tra phù hợp với vật liệu gioăng nhằm đảm bảo tính tương thích giữa môi chất và gioăng, từ đó ngăn ngừa biến dạng gioăng do phản ứng hóa học hoặc co ngót vì nhiệt độ thấp. Sau khi cải tiến, tỷ lệ đạt yêu cầu trong bài kiểm tra hiệu suất làm kín có thể đạt tới 99%.

3. Vấn đề phổ biến thứ ba: Kiểm soát nhiệt độ kiểm tra không chính xác

Độ chính xác của việc điều khiển nhiệt độ thử nghiệm ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thử nghiệm. Trong thực tế thử nghiệm, hiện tượng điều khiển nhiệt độ không chính xác thường xảy ra, chiếm 15% tổng số lần thất bại trong thử nghiệm, ví dụ như nhiệt độ thử nghiệm không đạt giá trị đã thiết lập hoặc dao động nhiệt độ quá lớn (vượt quá ±1°C). Các nguyên nhân chính bao gồm: cảm biến nhiệt độ chưa được hiệu chuẩn, dẫn đến việc đo nhiệt độ không chính xác; hệ thống làm mát của buồng thử nghiệm gặp sự cố, gây ra hiện tượng làm mát chậm hoặc không duy trì được nhiệt độ đã thiết lập; buồng thử nghiệm không được đóng kín chặt, dẫn đến nhiễu từ nhiệt độ môi trường bên ngoài.

Giải pháp: Hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ trước khi thực hiện kiểm tra để đảm bảo độ chính xác của phép đo nhiệt độ; chu kỳ hiệu chuẩn không được vượt quá 6 tháng; kiểm tra định kỳ hệ thống làm mát của buồng thử nghiệm và tiến hành bảo trì, sửa chữa kịp thời nếu phát hiện sự cố; đảm bảo buồng thử nghiệm được đóng kín chặt và lắp đặt lớp cách nhiệt xung quanh buồng thử nghiệm nhằm tránh ảnh hưởng từ nhiệt độ môi trường bên ngoài. Sau khi cải tiến, độ chính xác điều khiển nhiệt độ có thể đạt ±0,5°C.

4. Vấn đề thường gặp 4: Kết quả kiểm tra áp suất không chính xác

Trong thử nghiệm áp suất ở nhiệt độ cryogenic, kết quả thử nghiệm áp suất thường không chính xác, chiếm 12% tổng số lần thất bại trong thử nghiệm, ví dụ như áp suất mở đo được của van chênh lệch hơn ±3% so với giá trị cài đặt. Các nguyên nhân chính bao gồm: bàn thử nghiệm áp suất chưa được hiệu chuẩn, dẫn đến việc đo áp suất không chính xác; van không được lắp chặt, gây rò rỉ áp suất vượt quá 0,1 MPa/phút; môi chất thử bị hóa hơi, dẫn đến áp suất không ổn định.

Giải pháp: Hiệu chuẩn bàn thử nghiệm áp suất trước khi tiến hành thử nghiệm để đảm bảo độ chính xác của phép đo áp suất; chu kỳ hiệu chuẩn không được vượt quá 6 tháng; lắp chặt van và kiểm tra phần nối để phát hiện rò rỉ trước khi thử nghiệm; lựa chọn môi chất thử có độ ổn định tốt ở nhiệt độ thấp (ví dụ như heli, nitơ lỏng) và thực hiện các biện pháp cách nhiệt cho đường ống nhằm tránh hiện tượng hóa hơi của môi chất và áp suất không ổn định. Sau khi cải tiến, độ chính xác đo áp suất có thể đạt ±0,05% FS.

5. Vấn đề phổ biến số 5: Hư hỏng các bộ phận van trong quá trình kiểm tra

Trong quá trình kiểm tra ở nhiệt độ cryogenic, các bộ phận van (ví dụ như trục van, lò xo) thường bị hư hỏng, dẫn đến thất bại trong kiểm tra, chiếm 8% tổng số lần kiểm tra thất bại. Nguyên nhân chính bao gồm: vật liệu của các bộ phận không đáp ứng yêu cầu chịu nhiệt độ thấp, gây ra hiện tượng gãy giòn; áp suất kiểm tra vượt quá áp suất làm việc cho phép tối đa của van hơn 10%; thao tác không đúng cách, gây va đập lên các bộ phận.

Giải pháp: Chọn các bộ phận được làm từ vật liệu chịu nhiệt độ cực thấp (ví dụ như CF3/CF3M, LC3/LCB) để đảm bảo chúng có độ dai đủ cao trong điều kiện nhiệt độ siêu thấp, và giá trị độ dai va đập đạt ≥27 J/cm²; kiểm soát chặt chẽ áp lực thử nghiệm nhằm tránh vượt quá áp lực làm việc cho phép tối đa của van; thực hiện thao tác theo đúng quy trình thử nghiệm và tránh vận hành mạnh gây va đập lên các bộ phận. Sau khi cải tiến, tỷ lệ hư hỏng bộ phận trong quá trình thử nghiệm có thể giảm xuống ≤1%.

6. Kết luận

Trong thử nghiệm môi chất ở nhiệt độ thấp của van nhiệt độ thấp , các vấn đề phổ biến như van bị đóng băng và kẹt, tỷ lệ rò rỉ quá cao, cũng như kiểm soát nhiệt độ không chính xác thường xảy ra. Những vấn đề này chủ yếu xuất phát từ việc chuẩn bị thử nghiệm trước chưa đúng cách, thiết bị không đạt tiêu chuẩn và thao tác không tuân thủ quy trình. Bằng cách áp dụng các giải pháp tương ứng như tăng cường xử lý trước khi thử nghiệm, hiệu chuẩn thiết bị định kỳ và chuẩn hóa quy trình vận hành, chúng ta có thể tránh hiệu quả những vấn đề này, nâng cao hiệu suất và chất lượng thử nghiệm, đồng thời đảm bảo độ tin cậy của các van hoạt động ở nhiệt độ thấp. Hiệu suất thử nghiệm có thể được cải thiện tới 40% và chi phí thử nghiệm có thể giảm 30% sau khi khắc phục các vấn đề phổ biến nêu trên.