Van cổng OS&Y (Outside Screw & Yoke) là loại van cổng có trục ty nổi và cơ cấu yoke nằm ở bên ngoài thân van, cho phép người vận hành dễ dàng quan sát trạng thái đóng/mở của van, đồng thời tích hợp công tắc giám sát điện (tamper switch) để truyền tín hiệu về trung tâm điều khiển phòng cháy chữa cháy (PCCC). Loại van này tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn UL 262 và FM 1120/1130, được ưa chuộng trong hệ thống sprinkler, standpipe và đường ống cấp nước cứu hỏa nhờ khả năng đóng ngắt dòng lưu chất nhanh, độ bền cao và mức tổn thất áp thấp khi mở hoàn toàn
Tổng Quan Khái Niệm
-
OS&Y là viết tắt của “Outside Screw & Yoke” hoặc “Outside Stem & Yoke”, chỉ cơ cấu ty (stem) có ren và yoke nằm bên ngoài thân van
-
Khi van mở, ty ren dịch chuyển ra ngoài, giúp quan sát trực quan; khi van đóng, ty rút vào trong
-
Van thường được UL Listed, FM Approved và đáp ứng tiêu chuẩn NFPA 13/25 về kiểm định, thử nghiệm, bảo trì hệ PCCC
Cấu Tạo Chi Tiết
| Bộ phận | Vật liệu phổ biến | Chức năng chính | Đặc điểm nổi bật |
|---|---|---|---|
| Thân van | Gang cầu ASTM A536 hoặc gang dẻo, phủ Epoxy | Chịu áp & liên kết các chi tiết | Bề mặt phủ Epoxy chống ăn mòn |
| Nắp van | Cùng vật liệu thân | Giữ đĩa van & cụm ty | Bulong hãm, roăng làm kín toàn khối |
| Ty (Stem) | Thép không gỉ AISI 420/431 | Truyền lực đóng/mở | Ty nổi, ren ngoài, quan sát trạng thái |
| Đĩa (Gate) | Gang bọc EPDM hoặc cao su tổng hợp | Đóng/ngắt dòng chảy | Resilient wedge giảm rò rỉ |
| Yoke | Thép/ gang | Giá đỡ tay quay & ty | Tích hợp lỗ gắn công tắc giám sát |
| Tay quay | Gang/ nhôm | Điều khiển thủ công | Hướng quay: chiều kim đồng hồ đóng |
| Gioăng/ vòng làm kín | EPDM/ NBR | Ngăn rò rỉ lưu chất | Thiết kế an toàn ba vòng O-ring |
| Công tắc giám sát (tamper) | Hợp kim kẽm/ nhựa ABS | Báo tín hiệu đóng <20% hành trình | SPDT 10 A 125/250 VAC, UL/FM |
Nguyên Lý Hoạt Động
-
Xoay tay quay ngược chiều kim đồng hồ → ty ren dịch chuyển lên, kéo đĩa van rời khỏi ghế van, mở hoàn toàn dòng chảy → tổn thất áp ~0,2 m cột nước/100 m ống cho DN100
-
Xoay tay quay chiều kim đồng hồ → ty hạ xuống ép đĩa lên seat, tạo kín hoàn toàn.
-
Công tắc tamper sẽ phát tín hiệu khi van bị xoay >4 vòng hoặc >20% hành trình đóng, đảm bảo cảnh báo kịp thời nếu van bị can thiệp trái phép
So Sánh OS&Y Với Van Cổng Non-Rising Stem (NRS)
| Tiêu chí | OS&Y (Rising Stem) | NRS (Non-Rising Stem) |
|---|---|---|
| Khả năng quan sát | Dễ quan sát vị trí mở/đóng | Không quan sát được trực tiếp |
| Bảo trì bôi trơn | Thuận tiện vì ty lộ ngoài | Khó khăn, ty nằm trong thân |
| Chiều cao lắp đặt | Cao hơn do ty nổi | Thấp, phù hợp không gian hẹp |
| Ứng dụng | Trên mặt đất, phòng bơm PCCC | Chìm dưới đất, đường ống ngầm |
| Tích hợp tamper | Dễ gắn & hiệu chuẩn | Gắn khó; thường gắn PIV cho NRS |
| Giá thành | Cao hơn 5-15% so NRS DN10 | Thấp hơn |
Ưu Điểm Nổi Bật
-
Chỉ báo trực quan trạng thái, giảm nguy cơ van “tưởng mở” nhưng thực tế đóng
-
Tổn thất áp thấp hơn van bướm do cổng mở toàn phần
-
Dễ lắp công tắc giám sát, đáp ứng NFPA 13/20 về van kiểm soát hệ sprinkler
-
Thân & ty riêng biệt, thay thế, bôi trơn nhanh; tuổi thọ>25 năm khi bảo trì đúng chuẩn NFPA 25
Nhược Điểm
-
Chiều cao tổng thể tăng 30-40% so NRS cùng cỡ
-
Ty nổi dễ bám bụi, rỉ sét nếu không bảo dưỡng định kỳ (khuyến nghị tra mỡ 6 tháng/lần)
-
Chi phí đầu tư cao hơn van bướm PN16 cùng DN khoảng 20-25%
Tiêu Chuẩn, Chứng Nhận
| Tiêu chuẩn | Nội dung áp dụng | Yêu cầu áp suất | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| UL 262 | Gate Valves for Fire-Protection Service | 300 psi (20,7 bar) làm việc | Thử nghiệm độ kín, va đập búa nước |
| FM 1120/1130 | Approval Standard for Gate Valves | 350 psi tối đa | Thử mỏi chu trình 500 lần |
| AWWA C515 | Thân gang nắp cao su | 250 psi | Dành cho cấp nước đô thị |
| NFPA 13 (2022) | Lắp đặt hệ sprinkler | Bắt buộc van chỉ báo (indicating) | OS&Y hoặc butterfly indic. |
| NFPA 25 (2020) | Kiểm tra – bảo trì | Kiểm tra quay 360°/quý | Ghi log tamper & niêm chì |
Ứng Dụng Thực Tiễn
Hệ Thống Phòng Cháy Chữa Cháy
-
Sprinkler & Standpipe: Van chính cấp nước cho manifold, có tamper kết nối tủ FACP
-
Bơm chữa cháy NFPA 20: Lắp trên ống hút bơm trong bán kính 15 m, cấm dùng van khác
-
PCCC Dân dụng & Công nghiệp: Trung tâm thương mại, nhà máy hóa chất, kho xăng.
Hệ Thống Cấp Nước Đô Thị
-
Phân vùng áp lực (zone control) thay thế van bướm có công tắc giám sát
-
Đường ống DN80-DN400 PN25 nhờ wedge cao su EPDM, độ kín cao
Ngành Công Nghiệp Nặng
-
Xử lý nước thải, hóa chất nhẹ, nhờ lớp sơn Epoxy & seat EPDM chống ăn mòn pH 4-10
-
Nhà máy thực phẩm, dược phẩm (phiên bản inox 304/316)
Quy Trình Lắp Đặt Chuẩn NFPA 13
-
Kiểm tra chứng chỉ UL/FM của lô van, đối chiếu model, áp suất làm việc 300 psi
-
Định hướng dòng chảy: Đảm bảo mũi tên cast trên thân trùng với hướng nước.
-
Vị trí: Trên cao dễ quan sát, khoảng cách ≥150 mm khỏi sàn, tránh rung động mạnh.
-
Lắp tamper switch: Cố định bulông M6, kiểm tra hoạt động ở góc 20% đóng
-
Thử áp: 150% áp suất làm việc trong 5 phút, không rò rỉ
-
Niêm chì & ghi nhãn: Gắn tag “MAIN CONTROL VALVE – KEEP OPEN” và kẹp chì.
Bảo Trì – Kiểm Định
| Mốc thời gian | Hạng mục | Phương pháp |
|---|---|---|
| Hàng tuần | Quan sát ty, bảo đảm mở hoàn toàn | Vận hành tay quay 2 vòng ngược chiều kim đồng hồ |
| Hàng quý | Kiểm tra tamper | Kích hoạt tay quay 20% hành trình, xác nhận báo động |
| Hàng năm | Tháo nắp, bôi trơn stem & yoke | Dùng mỡ gốc lithium, chịu nước |
| 5 năm | Tháo đĩa, kiểm tra seat EPDM | Thay nếu mòn >1 mm hoặc rách |
Lựa Chọn Kích Cỡ & Áp Suất
| DN (mm) | Kích thước inch | L (mm) | H đóng (mm) | H mở (mm) | Trọng lượng (kg) | Áp suất làm việc |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 65 | 2.5″ | 190 | 350 | 420 | 11 | 300 psi |
| 100 | 4″ | 229 | 430 | 520 | 17 | 300 psi |
| 150 | 6″ | 267 | 560 | 690 | 30 | 300 psi |
| 200 | 8″ | 292 | 720 | 900 | 45 | 300 psi |
| 250 | 10″ | 330 | 890 | 1,110 | 88 | 300 psi |
Phân Tích Kinh Tế
-
Chi phí đầu tư: OS&Y DN150 PN16 UL/FM ≈ $420, cao hơn butterfly grooved DN150 ~ $320
-
Chi phí bảo trì: Thấp hơn NRS 20% do thuận tiện bôi trơn và thay gioăng, không phải đào hố
-
Chi phí dừng hệ thống: Giảm 40% vì tamper cảnh báo sớm, hạn chế sự cố
Xu Hướng Công Nghệ
-
OS&Y thông minh: Tích hợp cảm biến vị trí, truyền dữ liệu Modbus RTU về BMS
-
Phủ FBE (Fusion-Bonded Epoxy) dày 300 µm, tăng tuổi thọ chống ăn mòn lên >30 năm
-
Ty hợp kim duplex: Tăng giới hạn chảy lên 670 MPa, phục vụ môi trường nước biển.
-
Cơ cấu tự bôi trơn: Đệm PTFE bên trong mặt nêm giảm ma sát 25%, nâng 100,000 chu trình.
Câu Hỏi Thường Gặp
1. Tại sao NFPA 20 yêu cầu OS&Y trên ống hút bơm?
Vì van hút phải luôn mở hoàn toàn để tránh sủi khí và tụt áp, OS&Y cho phép xác nhận trực quan tại mọi thời điểm, giảm nguy cơ bơm cháy khô
2. Có thể thay OS&Y bằng van bướm chỉ báo?
NFPA 13 cho phép dùng butterfly UL/FM kèm công tắc giám sát, tuy nhiên butterfly tạo tổn thất áp cao hơn (~3,6 psi cho DN150), dễ đóng cặn và cánh đĩa chắn dòng, nên OS&Y vẫn được ưu tiên khu vực dòng lớn
3. OS&Y có dùng điều tiết lưu lượng?
Không. Gate valve nói chung chỉ dùng mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn; điều tiết liên tục gây xói mòn seat, rò rỉ
Kết Luận
Van cổng OS&Y là giải pháp chuẩn mực cho van chỉ báo trong hệ PCCC nhờ khả năng:
-
Quan sát trực quan trạng thái van, đảm bảo an toàn vận hành
-
Kết hợp tamper switch đáp ứng yêu cầu giám sát NFPA, UL, FM
-
Tổn thất áp thấp, độ bền cao, phù hợp hệ thống lưu lượng lớn, áp suất tới 300 psi
Việc lựa chọn, lắp đặt và bảo trì đúng tiêu chuẩn giúp hệ thống vận hành ổn định, giảm thiểu rủi ro và tối ưu chi phí dài hạn cho công trình dân dụng cũng như công nghiệp.
