Xem mẫu
- Chương 4
CÁC THI T B PH TR B N CH A
1. H th ng Bơm
1.1 Bơm ly tâm
Bơm ly tâm làm vi c theo nguyên t c ly tâm. Ch t l ng ñư c hút và ñ y
cũng như nh n thêm năng lư ng (làm tăng áp su t) là nh tác d ng c a l c ly
tâm khi cáng gu ng quay. Bánh gu ng ñư c ñ t trong thân bơm và quay v i v n
t c l n. Ch t l ng theo ng hút vào tâm gu ng theo phương th ng góc r i vào
rãnh gi a các cáng gu ng và chuy n ñ ng cùng v i gu ng. Dư i tác d ng c a
l c ly tâm, áp su t c a ch t l ng tăng lên và văng ra kh i gu ng theo thân bơm
(ph n r ng gi a v và cánh gu ng) r i vào ng ñ y theo phương ti p tuy n. Khi
ñó tâm bánh gu ng t o nên áp su t th p. Nh l c m t thoáng b ch a (b h
áp su t khí quy n), ch t l ng dâng lên trong ng hút vào bơm. Khi gu ng quay,
ch t l ng ñư c hút và ñ y liên t c, do ñó ch t l ng chuy n ñ ng r t ñ u ñ n.
ð u ng hút có lư i l c ñ ngăn không cho rác và v t r n theo ch t l ng vào
bơm gây t c bơm và ñư ng ng. Trên ng hút có van m t chi u gi ch t l ng
trên ng hút khi bơm ng ng làm vi c. Trên ng ñ y có l p van m t chi u ñ
tránh ch t l ng kh i b t ng ñ d n v bơm gây ra va ñ p thu l c có th làm
h ng gu ng và ñ ng cơ ñi n (khi gu ng quay ngư c do bơm b t ng d ng l i).
Ngoài ra trên ng ñ y còn l p thêm m t van ch n ñ ñi u ch nh lưu lư ng ch t
l ng theo yêu c u. Bơm ly tâm lúc kh i ñ ng không ñ d ñu i h t không khí ra
kh i bơm và ng hút, t o ra ñ chân không c n thi t. Vì v y, trư c khi m máy
bơm, ph i m i ch t l ng vào ñ y bơm và ng hút ho c có th ñ t bơm th p hơn
m c ch t l ng trong b hút cho ch t l ng t ñ ng choán ñ y thân bơm.
Áp su t c a ch t l ng do l c ly tâm t o ra hay chi u cao ñ y c a bơm ph
thu c vào v n t c quay c a gu ng; v n t c càng l n thì áp su t và chi u cao ñ y
càng l n. Tuy nhiên, không th tăng s vòng quay b t kì ñư c, vì lúc y ng
su t trong v t li u làm gu ng s tăng và ñ ng th i tr l c cũng tăng cùng v n
t c. Do dó bơm m t c p ch ñ t ñư c áp su t t i ña 40 ñ n 50m, còn mu n tăng
áp su t ch t l ng lên hơn n a thì ph i dùng bơm nhi u c p.
http://www.ebook.edu.vn
22
- Bơm ly tâm 1 c p tr c ngang
Bơm ly tâm 1c p tr c ñ ng
http://www.ebook.edu.vn
23
- Ưu ñi m c a bơm ly tâm:
- T o ñư c lưu lư ng ñ u ñ n ñáp ng yêu c u k thu t, ñ th cung c p
ñ u ñ n không t o hình sin.
- S vòng quay l n, có th truy n ñ ng tr c ti p t ñ ng cơ ñi n.
- C u t o ñơn gi n, g n, chi m ít di n tích xây d ng mà không c n k t
c u n n móng quá v ng ch c. Do ñó giá thành ch t o, l p ñ t, v n hành
th p.
- Có th dùng ñ bơm nhưng ch t l ng b n vì khe h gi a cánh gu ng và
thân bơm tương ñ i l n, không có van là b ph n d b hư h ng và t c
do b n gây ra.
- Có năng su t l n và áp su t tương ñ i nh nên phù h p v i ph n l n các
quá trình.
Vì v y, g n ñây bơm ly tâm ñ d n d n thay th bơm pittông trong trư ng
h p áp su t trung bình và th p, còn năng su t trung bình và l n.
Tuy nhiên bơm ly tâm cũng t n t i nhi u như c ñi m c n nghiên c u c i
ti n:
- Hi u su t th p hơn bơm pittông t 10 ñ n 15%
- Kh năng t hút kém nên trư c khi bơm ph i m i ñ y ch t l ng cho
bơm và ng hút khi bơm ñ t cao hơn b ch a.
N u tăng áp su t thì năng su t gi m m nh so v i thi t k do ñó hi u su t
gi m theo.
Bơm ña c p n m ngang
http://www.ebook.edu.vn
24
- Bơm ña c p tr c ñ ng
1.2 Bơm tr c vít
Bơm tr c vít ñư c s d ng khi bơm các s n ph m vài b n có áp l c l n và
tránh t o tia l a ñi n.
Bơm có th có m t, hai, ho c ba tr c vít ñ t v trí n m ngang ho c th ng
ñ ng. Lo i bơm ba tr c vít thì tr c gi a là tr c d n và hai tr c bên là tr c b d n.
Khi làm vi c bình thư ng tr c d n không truy n momen xo n cho các tr c b
d n mà các tr c này xoay dư i áp su t ch t l ng. Các tr c b d n ch có tác d ng
bít kín.
2. H th ng van (valves)
Van ñư c s d ng thêm trong h th ng ñ ng t chuy n ho c ñi u ch nh
dòng ch t l ng. D a vào ch c năng c a van, s thay ñ i trong tr ng thái dòng
c a van, có th ñi u ch nh ñư c b ng tay, ho c t ñ ng nh cài tín hi u t thi t
b ñi u khi n, ho c là van có th t ñ ng ñ tác ñ ng ñ thay ñ i ch ñ c a h
th ng. M t s lo i van và nh ng ng d ng c a chúng s ñư c mô t trong ph n
này.
http://www.ebook.edu.vn
25
- 2.1 Van ch n
Van ch n là lo i van ñư c dùng ñ ngăn dòng ch y ho c m t ph n dòng
ch y nh m ñ t ñư c m t dòng ch y m i sau van. Yêu c u cơ b n thi t k m t
van ch n là ñưa ra tr l c dòng t i thi u v trí hoàn toàn m và ñ t ñư c ñ c
tính dòng kín v trí hoàn toàn ñóng. Van c ng, van c u, van bi, van bư m, van
màng có th ñáp ng ñư c t t c các yêu c u trên nh ng m c ñ khác nhau, ví
v y ñư c s d ng r ng rãi trong vi c ñóng c t. Nh ng ki u van th c t ñư c
ñánh giá b ng các thông s sau:
- Chênh áp
- ð kín
- ð c tính dòng ch t l ng
- Kín h th ng
- Yêu c u tác ñ ng
- Chi phí ban ñ u
- B o dư ng
Van c ng hay van c a (gate valve): Van c a ñư c thi t k ñ làm vi c như
m t van ch n. Khi làm vi c, van lo i này thư ng là ñóng hoàn toàn ho c là m
hoàn toàn. Khi m hoàn toàn, ch t l ng ho c là khí ch y qua van trên m t
ñư ng th ng v i tr l c r t th p. K t qu t n th t áp l c qua van là t i thi u.
Van c a không nên dùng ñ ñi u ch nh ho c ti t lưu dòng ch y b i vì
không th ñ t ñư c s ñi u khi n chính xác.
Hơn n a, v n t c dòng ch y cao v trí van m m t ph n có th t o nên s
mài mòn ñĩa và b m t trong van. ðĩa van không m hoàn toàn cũng có th b
rung ñ ng.
Van c a bao g m ba b ph n chính: thân van, c van và khung van. Thân
van thư ng ñư c g n v i ñư ng ng b ng m t bít, ng vít, ho c n i b ng hàn.
http://www.ebook.edu.vn
26
- C van bao g m các ph n chuy n ñ ng ñư c ghép vào thân thông thư ng là
b ng bulông ñ cho phép b o dư ng và lau chùi. Khung van bao g m ty van,
c a van, ñĩa van và ñ van hình nh n. Hai lo i van c a cơ b n là ki u van hình
nêm và ki u van hai ñĩa. Ngoài ra còn có m t s ki u van c i ti n t hai lo i ñĩa
trên.
Van c u (Globe valves): Van c u truy n th ng dùng ñ ch n dòng ch y.
M c dù van c u t o nên t n th t áp l c cao hơn van th ng (Ví d : van c a, x ,
bi…) nhưng nó có th dùng trong trư ng h p t n th t áo l c không ph i là y u
t ñi u khi n.
Van c u bao g m: van c u ki u ch Y và van góc.
Van c u thư ng ñư c s d ng ñ ñi u ch nh lưu lư ng. D i lưu lư ng ñi u
ch nh, t n th t áp l c và t i tr ng làm vi c ph i ñư c tính toán ñ n khi thi t k
van ñ ñ phòng van s m b h ng và ñ m b o v n hành thông su t.
Van c u thư ng là lo i có ty ren trơn tr van lo i l n thì có k t c u b ngoài
b t bulông b ng ñòn gánh. Ph ki n c a van c u cũng gi ng như ph ki n van
c a. B o dư ng van c u thì tương ñ i d dàng vì ñĩa van và ñ van cùng phía.
V i ñĩa c ñ nh, ñĩa thư ng có b m t ph ng ép ngư c vào ñ van gi ng như
m t cái n p. Ki u thi t k ñ van này không phù h p v i ti t lưu áp su t cao và
thay ñ i.
Van c u là nh ng van t n t i thư ng xuyên nh t. Nh ng ki u van khác
cũng có thân c u. Do ñó, nó d a vào c u trúc bên trong ñ xác ñ nh ki u van.
L i vào và ra c a van ñư c s p x p theo nh ng yêu c u c a dòng ch y.
http://www.ebook.edu.vn
27
- Van c u truy n th ng dùng ñ ch n dòng ch y. M c dù van c u t o nên t n
th t áp l c cao hơn van th ng nhưng van c u có th ñư c dùng trong trư ng h p
t n th t áp l c không ph i là y u t ñi u khi n n a.
Van c u thư ng s d ng ñ ñi u ch nh lưu lư ng. D i lưu lư ng ñi u ch nh
t n th t áp l c và t i tr ng làm vi c ph i ñư c tính toán ñ n khi thi t k van ñ
ñ phòng van s m b h ng và ñ m b o v n hành trong su t.
Van ph i ch u áp su t cao và thay ñ i trong lĩnh v c ti t lưu ph i có thi t k
ki u van ph i r t ñ c bi t, thư ng s d ng hai lo i van sau: Van c u c l n ñi n
hình ghép bích và van c u góc v i mép b t bulông.
C u t o g m các b ph n chính như: tay v n, c van, ty van, vòng ch n ñĩa
c , thân van, ñĩa van, ñ van.
Ho t ñ ng: ðĩa van truy n th ng ngư c v i ki u ñĩa c m, t o ra l p ti p
xúc m ng gi a ñ truy n th y hình búp măng và b m t ñĩa. Di n tích ti p xúc
h p này r t khó b phá v vì v y làm kín áp l c d dàng. Ki u thi t k ny cho
phép chôn kín và ti t lưu h p ly trong van c u quay, ñĩa và ñ hình nh n thư ng
ñ ơc tráng b ng ñ ng thau. Trong van c u b ng thép dùng ñ n nhi t ñ v i
7500F, van thư ng ñư c m thép không r . Các b m t thư ng ñư c tôi luy n
nhi t ñ ñ t ñư c ñư c giá tr ñ c ng khác nhau. Nh ng lo i v t li u khác, bao
g m v h p kim Coban cũng ñư c s d ng.
B m t ñ van là n n, ñ ñ m b o ch c ch n toàn b b m t ñư c ti p xúc
khi van ñóng. V i nh ng lo i có áp l c th p hơn, m t ph ng ti p xúc ñư c duy
trì bơi các ñĩa khoá vít dài.
ðĩa quay m t cách t do quanh ty van ñ tránh làm xư c b m t ñĩa và ñ
hình nh n. Ty van d a vào m t t m ch n c ng, tránh làm xư c ty van và ñĩa
ñi m ti p xúc.
2.2 Van ñi u ch nh
Van ñi u ch nh ñư c s d ng thêm cho h th ng ñư ng ng ñ ñi u ch nh
dòng ch t l ng, ph thu c vào m c ñích ban ñ u là ñi u khi n dòng ch y, áp l c
hay là nhi t ñ mà nhi m v ñ t ra là tăng ho c gi m dòng ch t l ng qua van
nh m tho mãn tín hi u t b ñi u ch nh áp su t, lưu lư ng ho c nhi t ñ .
Yêu c u ñ u tiên c a m t van ñi u ch nh là ñi u ch nh lưu lư ng dòng ch y
t v trí m ñ n ñóng trong d i áp su t làm vi c mà không b phá hu . Nh ng
http://www.ebook.edu.vn
28
- van thi t k ñ ăc bi t như là c u kim, bư m, bi, màng có kh năng ñáp ng
nh ng yêu c u trên các m c ñ khác nhau. Các nhà s n xu t nên ch n l a gi i
h n làm vi c cho t ng lo i van c th .
Van nút: Van nút còn g i là van l y, thư ng ñư c dùng ñ duy trì lưu
lư ng ñ y ñ gi ng như van c a nơi c n ph i tác ñ ng nhanh. Nó thư ng ñư c
dùng cho hơi, nư c, d u, khí và các áp d ng hoá ch t l ng. Van hút thư ng
không ñư c thi t k ñi u ch nh lưu lư ng. Như v y m t s lo i van này ñư c
thi t k m t cách ñ c bi t dư c dùng cho m c ñích này, ñ c bi t là cho ti t lưu
dòng khí.
Thân và ñĩa hình côn mang l i nh ng ñ c tính c n thi t cho van hút. Thi t
k c n th n ph n thân trong van có th mang l i hi u su t dòng ch y r t cao.
C a c a ñĩa hình côn thư ng là hình ch nh t. Tuy nhiên, m t s lo i van có th
k t c u c ng tròn. Nh ng ki u van ch y u là d ng bình thư ng, d ng ng
venturi ng n, c a tròn và nhi u c a.
Ưu ñi m c a van nút nói chung có th ñư c s a ch a nhanh chóng ho c là
r a s ch mà không c n thi t ph i tháo thân van ra kh i h th ng ñư c ng. Nó
có th ñư c s d ng trong lĩnh v c t áp su t chân không ñ n 10.000 psi và
http://www.ebook.edu.vn
29
- nhi t ñ t -50 ñ n 1500F. Các van nút có th ñư c tráng v i r t nhi u v t li u
khác nhau, phù h p v i nhi u ng d ng cho hoá ch t.
Van d ng màng: Van d ng màng có r t nhi u thu n l i trong nh ng ng
d ng v i áp l c th p mà không th ñ t ñư c b ng các van khác. Dòng ch t l ng
ch y qua van m t cách ñ u ñ n, gi m thi u t n th t áp l c.
Van này r t phù h p v i nh ng ng d ng hi n ñ i vào lĩnh v c ti t lưu, nó
mang l i ñ c tính làm kín tuy t v i.
Dòng ch t l ng ñư c ngăn kh i nh ng ph n làm vi cc a van ngăn ch n t p
ch t, hoá ch t l ng và s mài mòn các k t c u cơ khí. B i vì không có rò rĩ d c
theo xung quanh ty van nên lo i van này hoàn toàn kín. ð c tính này làm cho
van tr nên quan tr ng trong các ng d ng, vì nó không cho phép có rò r ra
kh i ho c t ngoài vào h th ng.
Van màng bao g m thân van có ñ van ñ t dòng ch y, màng van m m
d o t o nên m t vùng áp l c phái trên van, m t máy nén khí dùng ñ t o áp l c
lên màng ngư c v i ñ van, c van và tay v n b o v màng và thân van khi có
tác ñ ng t máy nén.
Áp su t t i ña mà van màng ch u ñư c là kh năng ch u áp l c c a v t li u
làm màng và nhi t ñ làm vi c. Vì v y, tu i th thi t k c a van cũng b nh
hư ng b i môi trư ng làm vi c. Ngoài ra, áp l c thu l c c a h th ng khi ki m
tra ph i l n hơn áp l c t i ña mà màng có th ch u ñư c.
Van màng d ng ng thư ng dùng trong công nghi p bia rư u, nó cho phép
s d ng qu bóng hình c u ñ chùi van cùng v i hơi nư c và dung d ch ki m mà
không c n ph i tháo van ra kh i ñư ng ng.
Van bi: Van bi là van xoay ¼ vòng, ng d ng cho khí, khí nén, ch t l ng
và v a xây d ng. Vi c s d ng nh ng v t li u làm kín, m m như là nylon, cao
su t ng h p, polime t o ra kh năng là kín tuy t v i t -450 ñ n 5000F
http://www.ebook.edu.vn
30
- V n hành van bi cũng gi ng như van hút, chúng không có m i ghép và t o
ra ñ kín t . Van bi t o ra tr l c lý tư ng cho dòng ch y do có c a và thân van
r t trơn tru và ñ u ñ n. Cho nên, van bi ñư c s d ng ñ ñóng\m hoàn toàn
trong quá trình xu t nh p.
Nh ng thành ph n chính c a van bi là thân van, nút hình c u và ñ . Van bi
có th ñư c thi t k 3 d ng: c a van ng Venturi, c a tròn, c a gi m d n. Van
c a tròn có ñư ng kính trong b ng ñư ng kính trong c a ng. Trong ki u van
c a Venturi và c a gi m d n, c a van thư ng bé hơn ñư ng ng.
Van kim (Needle valves): Van kim thư ng ñư c dùng cho d ng c ño,
ñ ng h , b ch báo và thi t b ño âm. Van kim ñ t ñư c ñ chính xác cao và vì
v y nó thư ng ñư c dùng trong các ng d ng có nhi t ñ cao và áp l c cao.
http://www.ebook.edu.vn
31
- Trong c u t o van kim, ñi m dư i c a ty van là ñ u kim. Kim ñư c kh p
m t cách chính xác vào lòng van, và vì v y ñ m b o hoàn toàn kín và tác ñ ng
m ñóng nh nhàng.
Van bư m: Van bư m là van thi t k hi u qu dùng áp l c th p, thư ng
ñư c dùng ñ ñi u khi n và ñi u ch nh lưu lư ng. ð c trưng c a van bư m v n
hành nhanh và t n th t áp l c th p. Van ch c n quay ¼ vòng t v trí ñóng sang
v trí m hoàn toàn.
2.3 Van ki m tra
Van ki m tra thư ng ñư c dùng ñ ngăn dòng ch y ngư c. ðó là d ng van
có ñĩa van t tác ñ ng, m cho dòng ch y và ñóng r t nhanh khi có dòng ch y
ngư c l i. Các ng d ng có b tác ñ ng b ng khí nén cò th ñư c dùng ñ ñóng
nhanh van khi có tác ñ ng ngư c. Các lo i van ki m tra là: van ki m tra ki u
ch T, ki u cái ñu, van ki m tra ñ a rèn, van ch Y; trong ñó van ki m tra ki u
cái ñu thư ng ñư c s d ng nh t.
2.4 H th ng x áp
Van an toàn và van x áp su t: Các van an toàn và van x áp su t là các
thi t b t ñ ng x áp su t s d ng b o v quá áp trong ñư ng ng và thi t b .
Van b o v h th ng b ng cách x ra áp l c dư th a. áp su t bình thư ng, ñĩa
van ñư c ñóng vào ñ van và c ñ nh b i m t lò xo ñã b nén t trư c khi áp l c
h th ng tăng lên, áp l c t o ra b i ch t l ng và ñĩa van tăng g n b ng áp l c lò
xo. Khi mà các áp l c trên cân b ng, ch t l ng s ch y ra qua c a van ra ngoài.
Các van an toàn thư ng dùng cho khí vì ñ c tính khi m và ñóng c a nó
thích h p v i ñ c tính và s nguy hi m khi b nén c a ch t khí.
Van x áp thư ng dùng cho ch t l ng. Ch c năng c a các van này gi ng
như van x áp an toàn. Chí khác ch t l ng không giãn n , nên không có l c này
http://www.ebook.edu.vn
32
- phát sinh thêm tác ñ ng vào ñĩa, vì v y lúc này van gi m b ng áp l c h th ng.
Van s ñóng khi áp l c th p dư i áp l c ñ t s n.
ðĩa phá hu : M t d ng thi t b x áp ñ c bi t là ñĩa phá hu . Thi t k
thư ng là các m t bích v i các l d p sâu b ng máy bín kín h th ng ñ ngăn
ch n nó trư t gi a các ñĩa.
ðĩa ñư c thi t k ñ b phá v m t áp l c ñ nh s n. Nh ng thi t b máy
có nh ng ưu ñi m ñ c bi t khi ta ph i x m t lưu lư ng l n khí ho c ch t l ng
ra ngoài.
ðĩa phá hu cũng có th ñư c dùng v i van an toàn d ng lò xo. B ng cách
s d ng ñĩa phá hu ñ x áp su t áp su t vào kho ng 5-10% l n hơn áp l c
ñ t c a van an toàn, ñĩa phá hu s tác ñ ng n u van an toàn x áp không ho t
ñ ng t t. Cũng v y nơi mà không ch p nh n vi c rò r , ñĩa phá hu cũng có
th ñư c l p ñ t gi a van và b ph n c n ñư c b o v .
Khi vư t quá áp su t thi t k c a ñĩa phá hu , nó s n và van x áp s m
ra khi áp su t vư t quá áp su t ñ t.
Van c a ho c van x có th ñư c l p trư c ñĩa phá hu . Khi ñã l p ñĩa phá
hu , nh ng van này ñư c m ñ ñ m b o r ng h th ng ñư c b o v . Vi c ñóng
các van này l i c n thi t ñ c t dòng ch y khi b o dư ng ho c thay ñĩa sau khi
ñã th c hi n ch c năng phá hu .
Áp l c thi t k c a ñĩa phá hu không th ñi u ch nh ñư c.
Các thi t b bơm và van thư ng ph i thõa mãn các uêu c u như:
- Ho t ñ ng n ñ nh
- D ñi u khi n
- H n ch t i ña s c trong quá trình ñi u hành (ăn mòn,….)
- Phòng cháy ch a cháy… (hàng ñ u) dùng bơm ly tâm (bơm tr c vít
d phát sinh tia l a ñi n)
- H n ch ñ t van trên ñư ng ng ñ y (ñư ng ng ra)
- Bơm pittông không ñư c s d ng do không n ñ nh và d phát sinh tia
l a ñi n.
3. D ng c ño
http://www.ebook.edu.vn
33
- Trong các b ch a d u thô và các s n ph m d u m , ngư i ta thư ng s
d ng các d ng c ño ñ xác ñ nh:
- Các thông s hoá lý c a s n ph m như nhi t ñ , áp su t, ….
- Các thông s nói lên tính an toàn c a s n ph m trong t n tr như ñ bay
hơi, áp su t hơi bão hoà trên b m t, nhi t ñ c a s n ph m, …
- Các thông s liên quan ñ n v n ñ v n chuy n như lư lư ng, kh i lư ng,
m c ch t l ng, …
- T t c các thông s trên có nhi u hình th c hi n th khác nhau tuỳ theo
lo i d ng c s d ng: thang chia v ch (scale), d ng s (digital), lưu ñ
(recorder) hay trên màn hình máy tính (monotor).
- Các tính ch t b t bi n như: ñ chính xác, ñ n ñ nh, …
- Các tính ch t ñ ng như: ñ nh y, ñ tin c y, …
3.1 Thi t b ño nhi t ñ
Chúng ta cũng bi t r ng quá trình truy n nhi t x y ra 3 hình th c ch y u là
ñ i lưu, d n nhi t và b c x . D a trên nh ng nguyên t c truy n nhi t trên mà
ngư i ta ch t o các thi t b ño nhi t ñ khác nhau.
Các d ng c ño trong công nghi p nói chung: nhi t k thu ngân, nhi t k
lư ng kim, nhi t k áp su t – lò xo, c p nhi t ñi n, nhi t k ñi n tr , nhi t k ño
nhi t ñ cao. Trong h th ng b n b c a công nghi p d u khí, ngư i ta thư ng
s d ng các lo i nhi t k sau:
- Nhi t k lư ng kim ( bimetallic thermometer)
- Nhi t k áp su t – lò xo ( pressure – spring thermometer)
- C p nhi t ñi n (thermocouple)
- Nhi t k ñi n tr ( resistance thermometer)
Nhi t k lư ng kim
Cơ ch ho t ñ ng c a lo i nhi t k lư ng kim d a trên nguyên t c hai kim
lo i khác nhau s có ñ giãn n nhi t khác nhau.
M t s nguyên t lư ng kim ñư c t o ra b ng cách nung ch y cho hai
thanh kim lo i dính l i v i nhau sau ñó t o thành m t thanh hình xo n c. Dư i
tác d ng c a nhi t ñ , hai thanh kim lo a giãn n nhi t khác nhau và làm cho
thanh xo n c co giãn. Chuy n ñ ng c a thanh xo n c này tác ñ ng lên kim ch
th trên m t ñ ng h thông qua m t thanh kim lo i khác. Tóm l i, nguyên t c
ho t ñ ng c a lo i nhi t k lư ng kim là:
nhi t ñ nguyên t lư ng kim co giãn kim ñ ng h quay
http://www.ebook.edu.vn
34
- Nhi t k lư ng kim dùng ñ xác ñ nh nhi t ñ trong kho ng -1500C ñ n
4200C. nhi t ñ cao hơn n a thì kim lo i có xu hư ng giãn n quá ñ làm cho
phép ño không còn chính xác n a. Lo i nhi t k này r t ph bi n trong các b n
b ch a s n ph m d u m .
Nhi t k áp su t – lò xo:
Ưu ñi m c a nhi t k này so v i nhi t k lư ng kim là v trí ñ c nhi t ñ có
th xa b n mà không c n ñ c t i ch như khi dùng nhi t k lư ng kim. Khi ñó
ngư i k sư có th trong phòng hay m t v trí thu n ti n ñ ki m tra nhi t ñ
c a b n.
C u t o chính c a lo i này là m t ng xo n ru t gà ( ng Bourdon) ñư c n i
v i kim ch v ch. ng này ñư c n i v i m t b u ch a ch t l ng ( thư ng là thu
ngân) hay h n h p l ng – khí ( thư ng là Nitơ). Dư i tác d ng c a nhi t ñ thì
áp su t trong b u tăng lên do ch t l ng giãn n hay áp su t hơi bão hoà tăng lên.
S tăng áp su t này tác ñ ng lên ng xo n ru t gà làm cho nó giãn ra làm
chuy n ñ ng kim ch v ch. Tóm l i nguyên t c ho t ñ ng c a lo i nhi t k này
là:
nhi t ñ áp su t ng ru t gà co giãn kim ñ ng h quay giá tr
nhi t ñ
C p nhi t ñi n:
Ưu ñi m l n nh t c a c p nhi t ñ là chuy n tín hi u nhi t ñ sang tin hi u
ñi n, t ñó các k sư có th d dàng x lý tín hi u này trong dây chuy n t ñ ng
hoá ví d như dùng tín hi u ñi n này ñi u khi n các thi t b khác. Hơn n a giá
tr nhi t ñ ño ñư c s vô cùng chính xác vì tín hi u ñi n có th chuy n sang tín
hi u s ñ quan sát trên màn hình ( không ph thu c tính ch quan c a ngư i
quan sát).
http://www.ebook.edu.vn
35
- C p nhi t ñi n bao g m hai kim lo i khác nhau n i v i nahu hai ñ u. ð u
ti p xúc v i môi trư ng c n ño nhi t ñ ñư c n i dính v i nhau, ñ u cón l i
ñư c n i v i milivôn k . Như v y c p nhi t ñi n s có m t ñ u có nhi t ñ thay
ñ i: ñ u dò và m t ñ u có nhi t ñ c ñ nh: ñi n c c tham kh o. Khi nhi t ñ
ñ u dó không ñ i thì hi u ñi n th hai ñ u ñi n c c tham kh o cũng không ñ i.
Khi nhi t ñ ñ u dò tăng thì hi u ñi n th ñi n c c tham kh o cũng tăng. Tín
hi u ñi n ghi nh n ñư c chính là s tăng hi u ñi n th . Trong milivôn k có m t
nam châm vĩnh c u r t nh y v i s thay ñ i c a hi u ñi n th . Nam châm này
làm quay cu n dây n i v i kim ñ ng h có thang chia nhi t ñ s n. Vì v y,
milivôn k n i v i c p nhi t ñi n không ph i ñ ño tr c ti p nhi t ñ mà ñ ño
s thay ñ i hi u ñi n th . Chính vì v y hi u ñi n th thay ñ i theo nhi t ñ nên
chúng ta m i có th xác ñ nh ñư c nhi t ñ thông qua milivôn k .
Cơ ch trên có th tóm g n như sau:
nhi t ñ hi u ñi n th milivôn k nhi t ñ ñ c
Nhi t k ñi n tr :
Nhi t k ñi n tr cũng có nguyên t c ho t ñ ng g n gi ng v i c p nhi t
ñi n. S thay ñ i hi u ñi n th cũng ñư c dùng ñ xác ñ nh s thay ñ i nhi t ñ .
ð u dò c a nhi t k là m t ñi n tr g m dây ñ ng, niken hay platin qu n quanh
m t v t cách ñi n như mica ch ng h n. ði n tr ñ u dò ñư c m c v i 3 ñi n tr
khác t o thành c u Wheatstone. Dòng ñi n qua ñi n tr c p b i pin. Khi nhi t
ñ môi trư ng tăng thì ñi n tr tăng làm thay ñ i hi u ñi n th hai ñ u c u
Wheatstone. S thay ñ i hi u ñi n th này ñư c ghi nh n b i milivôn k tương
t như trong c p nhi t ñi n.
Quá trình trên có th tóm t t như sau:
nhi t ñ ñi n tr hi u ñi n th milivôn k nhi t ñ ñ c
3.2 Thi t b ño áp su t
Áp su t trong b n dung ñ ki m tra ñ an toàn c a b n khi ch a các s n
ph m khí hoá l ng. Trong m t s trư ng h p áp su t còn ñ xác ñ nh lư ng khí
hoá l ng trong b n. M c dù các b n ñ u có van x áp nhưng vi c theo dõi áp
http://www.ebook.edu.vn
36
- su t b n cũng góp ph n ñ m b o công tác v n hành và b o trì, phát hi n rò r t
b n ch a
Các thi t b ño áp thư ng ñư c s d ng là:
ng Bourdon:
ng Bourdon là nhân t nh n bi t
áp l c chung nh t. ðây là m t ng kim
loai d t b ng ph ng, ñư c b t kín ñ u
cu i cùng và ñư c u n cong thàng ch
C hay hình xo n c, khi ñó bên trong
hay bên ngoài b m t c a ng có nh ng
khu v c khác nhau. S không cân b ng
l c gây ra b i áp l c s làm cho ng b
bung ra. S thay ñ i này có th ñ c
tr c ti p trên d ng c ño hay chuy n
thành m t tín hi u ñi n hay khí nén tương x ng v i áp l c. C n ph i b o dư ng
ñ tránh s ăn mòn và ñ ng c n bên trong ng vì có th nh hư ng t i ñ c tính
c a nó. Trong b n b kín và b n b ch a khí hoá l ng thư ng dùng lo i áp k
ng xo n Bourdon.
Màng ngăn (màng ch n):
Màng ch n ñư c s d ng r ng rãi như m t thi t b có ñ chính xác cao. Nó
b ng ph ng ho c có n p g p d a trên lo i áp l c ñư c ñi u ch nh b ng tay và
thích h p trong vi c ño áp l c m t vài mmH2O ñ hàng ngàn psi. Màng ch n
ñư c thi t k ñ truy n l c hay gi i h n s v n ñ ng. Chúng t t hơn ng
Bourdon b i vì ñư c ch t o t kim lo i ch ng ăn mòn hay ñư c ph m t l p
ñàn h i như Teflon.
3.3 Thi t b ño m c ch t l ng
V i b n ch a s n ph m d u m d ng l ng thì ngư i ta quan tâm ñ n m c
ch t l ng. Khi xu t thì không xu t h t ( tr trư ng h p v sinh b n) và khi nh p
thì không nh p ñ y. ð ñ m b o ñi u này ngư i v n hành c n ph i bi t ch t
l ng dâng ñ n m c nào trong b n. Các d ng c ño m c ch t l ng khá ña d ng,
ví d như d ng ño tr c ti p:
- Phao n i (float)
- Phao chi m ch (displacer)
- ð u ti p xúc tr c ti p (contact)
- ð u dò ñi n (electric probe)
- Ngoài ra còn có các lo i d ng c ño m c ch t l ng gián ti p như:
- D ng c ño dùng áp su t thu tĩnh (hydrostatic pressure)
- D ng c ño dùng b c x (radioactive device)
- D ng c ño s thay ñ i kh i lư ng (loss of weight device)
Phao n i:
http://www.ebook.edu.vn
37
- Phao n i là lo i d ng c ki m soát m c ch t l ng thông d ng nh t. Phao
n i ñơn gi n nh t là lo i phao n i m t v trí (single – point float). Lo i này g m
có m t phao b ng nh a n i v i m t cánh tay ñòn. Cánh tay ñòn này ñi u khi n
van c p li u cho b n tr ng thái ñóng hay m . Ban ñ u khi m c ch t l ng dư i
m c c n thi t thì van tr ng thái m . Khi m c ch t l ng v trí mong mu n,
phao n i ngang v i m c ch t l ng c n bơm, tác ñ ng lên van thông qua cánh tay
ñòn làm ñóng van l i. Phao n i có th g n bên trong b n hay g n trong m t bình
bên ngoài thông v i b n. M t s lo i phao n i không dùng cánh tay ñòn mà
dùng khí nén ñ ñi u ch nh van c p li u cho b n. ði u này có l i ch tăng ñ
nh y cho van nhưng cũng chi phí thi t b ñáng k (máy nén, ñư ng ng d n khí).
Lo i phao n i di ñ ng hình bánh rán (doughnut shape) cho phép ngư i v n
hành theo dõi m c ch t l ng dâng kên trong b n. Phao n i này di chuy n d c
theo m t ng nhúng chìm trong b n. Phao này là m t nam châm. M t nam châm
khác ñ t trong ng s dâng theo khi phao dâng nh l c t gi a hai thanh nam
châm. Kim trên thang chia v ch ñư c n i v i nam châm trong ng b ng dây cáp.
Như v y chuy n ñ ng c a nam châm làm kim di chuy n và t ñó ñ c ñư c giá
tr m c ch t l ng.
Phao chi m ch :
Nguyên t c ho t ñ ng c a lo i này d a trên l c ñ y Acsimet. Ví d m t cân
khi chưa nhúng vào ch t l ng s có tr ng lư ng 3kg. Như v y l c tác d ng lên
cân ch có tr ng l c ng v i 3kg. Khi chìm trong ch t l ng cao kho ng 1m thì
phao còn ch u thêm l c ñ y Acsimet ngư c chi u v i tr ng l c. Khi ñó l c tác
d ng lên cân gi m ñi và cân ch giá tr 2kg. Ch t l ng dâng càng cao thì l c
Acsimet càng m nh và giá tr kh i lư ng c a phao trên cân càng gi m. B ng
cách quan sát kh i lư ng, ngư i v n hành b n có th bi t ch t l ng dâng ñ n
m c nào.
Th c t , ngư i ta thư ng n i phao v i m t h th ng khí nén. S thay ñ i
l c tác d ng lên van khí làm thay ñ i áp su t khí. Quan sát s thay ñ i áp su t
khí cho phép thay ñ i m c ch t l ng dù là r t nh . Vì th ñ nh y c a lo i d ng
c này khá cao. V i các b n có chi u cao l n thì ngư i ta dùng nhi u phao n i
ti p nhau các v trí nh t ñ nh. Ch t l ng dâng ñ n phao nào thì l c tác d ng lên
toàn b chu i phao thay ñ i ñ n ñó. L c này kích ho t các thi t b khí nén như
ñã nói trên và giúp ta ghi nh n ñư c m c ch t l ng trong b n.
ð u ti p xúc tr c ti p:
Phương pháp ti p xúc ch y u ñư c dùng cho b n ch a các h t r n, tuy
nhiên có th dùng cho b n ch t l ng. V m t nguyên t c thì không có gì khác
bi t khi thay ñ i lo i v t ch t ch a trong b n.
V i h t r n thì ñ u ti p xúc là m t qu n ng còn v i ch t l ng là m t cái
phao. ñây, chúng ta xét cho b n b ch a ch t l ng nên ñ u ti p xúc là phao.
ð u ti p xúc ñư c n i v i ñ u c m bi n nh m t thanh kim lo i. N u ban ñ u
ch t l ng ng p phao thì l c Acsimet s tác d ng lên phao và c m bi n s ghi
nh n ñư c l c này. C m bi n s truy n tín hi u ñi u khi n motor quay kéo phao
lên. Khi c m bi n ghi nh n ñư c giá tr l c ng v i giá tr s th hi n quãng
http://www.ebook.edu.vn
38
- ñư ng ñi c a phao. Hay nói cách khác là m c ch t l ng dâng lên trong b n. Khi
phao n i thì c m bi n l i ñi u khi n bơm c p li u vào b n cho ñ n khi ch t l ng
ng p phao và quá trình trên l i ti p t c di n ra theo chu kỳ.
Ưu ñi m l n nh t c a lo i d ng c này là có th t ñ ng hoá hoàn toàn v i
ñ chính xác cao. Ngư i k sư có th l p trình cho h th ng v n hành v i nhi u
yêu c u khác nhau v m c ch t l ng. Dĩ nhiên chi phí cho h th ng d ng c này
khá cao do s d ng các c m bi n ñ t ti n.
ð u dò ñi n:
ð u dò ñ d n ñi n, ñi n dung, sóng siêu âm là các lo i ñ u dò ñi n ph
bi n dùng ñ ño m c ch t l ng trong b n. H u h t các lo i ñ u dò này dùng ñ
ki m soát m c ch t l ng m t v trí xác ñ nh trư c. Sau ñây chúng ta xét
nguyên t c ho t ñ ng c a 3 lo i ñ u dò trên:
- V i ch t l ng d n ñi n thì ñ u dò là m t c c còn thành b n là m t c c.
Khi ch t l ng ng p ñ u dò thì có dòng ñi n gi a ñ u dò và b n. Môi
trư ng truy n ñi n chính là ch t l ng. Dòng ñi n ñư c ghi nh n nh
c m bi n cho bi t ch t l ng ñã dâng ñ n m c quy ñ nh hay chưa. B trí
ñ y dò nhi u v trí khác nhau s cho bi t m c ch t l ng nhi u v trí
khác nhau. Có th g n thêm các ñèn báo m c ch t l ng hay chuông reo
giúp cho quá trình v n hành d dàng hơn.
- ð u dò ñi n dung ñư c s d ng v i nguyên t c g n gi ng v i ñ u dò
d n ñi n. Tuy nhiên ch t l ng ñây ph i không d n ñi n hay nói cách
khác là ph i có tính ñi n môi khá t t. Lo i ch t l ng này có th g p
các s n ph m d u m tinh khi t như nhiên li u ph n l c ch ng h n. M t
ñ u dò ñi n dung g m các b n c c như trong m t t ñi n. Khi m c ch t
l ng dâng ng p t thì ñi n dung c a t s có m t giá tr nh t ñ nh. Khi
m c ch t l ng h xu ng thì m t ph n các b n t s h ra. Khi ñó ch t
ñi n môi là hơi bão hoà c a ch t l ng. Như v y ñi n dung c a t s thay
ñ i bao hi u ch t l ng ñã qua m c xác ñ nh trên thành b n.
- ð u dò sóng siêu âm v cơ b n bao g m m t ñ u phát và m t ñ u thu
g n li n v i n p b n. Gi a ñ u phát và ñ u thu có m t ch h . ð u phát
và ñ u thu ñ u làm b ng v t li u có c u trúc là nh ng tinh th áp ñi n
(piezo – electric crystal). ð u dò sóng siêu âm ñư c n i v i b ñi u
khi n b ng cáp ñi n. B ñi u khi n trung tâm này s phát tín hi u ñi n
ñ n ñ u phát. Sau ñó ñ u phát b kích thích và t o ra sóng siêu âm. Tuy
nhiên ch khi nào ch t l ng ng p ñ y ch h thì sóng siêu âm m i truy n
ñư c ñ n ñ u nh n. T i ñ u nh n, tín hi u sóng siêu âm l i ñư c chuy n
sang tín hi u ñi n. Tín hi u ñi n này ñư c khu ch ñ i b ng các b ph n
trong b ñi u khi n trung tâm và kích ho t m t rơle ñi n. Rơle ñi n này
có th dùng ñ ñi u khi n bơm, van, … trong khi nh p hay xu t li u.
Lo i ñ u dò này tuy có giá thành cao nhưng l i ñ c bi t hi u qu ñ i v i
ch t l ng có ñ nh t r t cao, các lo i ch t l ng ñ c quánh hay có ñ nh t th p.
Nguyên nhân là v i ch t l ng có ñ nh t cao s d bám dính lên các phao gây ra
sai l ch cho các lo i c m bi n phao.
http://www.ebook.edu.vn
39
- Khi dùng ñ u dò sóng siêu âm ñ xác ñ nh m c ch t l ng t i m t v trí xác
ñ nh thì ngư i ta s ñ t ñ u dò t i m c th p và m t m c cao trong b n. N u
mu n xác ñ nh liên t c s dâng lên c a ch t l ng thì ñ u dò s ñư c ñ t n p
b n. ng v i m i m c ch t l ng khác nhau thì kho ng th i gian t lúc ñ u phát
truy n tín hi u sóng siêu âm cho ñ n khi ñ u thu nh n tín hi u ph n h i s khác
nhau. Ghi nh n l i th i gian này thì chúng ta bi t ñư c ch t l ng ñã dâng ñ n
ñâu. Như v y nguyên t c này cũng gi ng như cách ngư i ta ño ñ sâu ñáy bi n.
D ng c ño dùng áp su t thu tĩnh:
D ng c xác ñ nh m c ch t l ng d a trên áp su t thu tĩnh ñơn gi n nh t là
ñ ng h ño áp g n phía dư i ñáy b n. B t kì m t s thay ñ i m c ch t l ng nào
cũng làm thay ñ i áp su t thu tĩnh và làm thay ñ i giá tr c a ñ ng h ño áp.
B ng cách chia thang ño ñ ng h theo ñơn v chi u dài s giúp xác ñ nh m c
ch t l ng trong b n.
V i các s n ph m d u m có tính ăn mòn l n hay ph i t n tr nhi t ñ
cao thì không th cho ch t l ng ti p xúc tr c ti p v i ñ ng h . Khi ñó ngư i ta
s d ng không khí ñ truy n tác ñ ng c a l c thu tĩnh lên ng ru t gà g n
trong ñ ng h . Có th dùng các lưu ch t khác nhưng t t nh t là không dùng
không khí vì giá thành r và luôn có s n. Sau ñây là m t s d ng c có ñ ng h
ño không ti p xúc tr c ti p v i ch t l ng ch a trong b n:
- B y hơi là m t h p nh ñư c nhúng chìm sâu trong b n. Khi m c ch t
l ng trong b n dâng lên thì áp su t không khí trong b y s tăng lên.
Không khí thông v i áp k qua m t ng kim lo i. Quan sát áp k hay
chuy n thang ño áp sang thang ño chi u dài s xác ñ nh ñư c chi u cao
m c ch t l ng.
- Màng ngăn cũng có nguyên t c ho t ñ ng tương t b y hơi. ði m khác
nhau ch không khí ñư c gi trong h p nh màng ngăn che ñáy
h p. Màng này r t linh ñ ng và có ñ co giãn cao. Khi m c ch t l ng
trong b n tăng thì áp su t thu tĩnh tác ñ ng lên màng ngăn. Sau ñó
màng ngăn tác ñ ng lên không khí trong h kín làm giãn ng Bourdon
trong ñ ng h . Quan sát thang chia có th bi t ñư c m c ch t l ng.
- Phương pháp bong bóng khí không ñư c s d ng trong b n b ch a s n
ph m d u khí do t o b t, khó quan sát và cũng không chính xác.
- Các phương pháp gián ti p trên ch ñư c dùng khi b n h , thông v i khí
tr i. V i b n ch a các s n ph m khí hoá l ng thì m t phương pháp gián
ti p có th s d ng là áp k ño chênh l ch áp su t. ðó là m t ng ch U
có ch a thu ngân. M t ñ u ng thông v i ñáy b n ch a ch t l ng, ñ u
còn l i thông v i kho ng không gian ch a hơi bão hoà trên b n. Áp su t
thu tĩnh do ch t l ng gây ra ñè m c thu ngân trong nhánh thông v i
ch t l ng xu ng và làm m c thu ngân bên ñ u còn l i dâng lên. Chênh
l ch m c thu ngân cho ta bi t chi u cao ch t l ng trong b n ch a.
D ng c ño dùng b c x :
Lo i d ng c này có th dùng ñ xác ñ nh m c ch t l ng t i m t ñi m hay
theo dõi m c ch t l ng dâng lên m t cách liên t c.
http://www.ebook.edu.vn
40
- Phương pháp b c x ñư c dùng khi s n ph m có tính ăn mòn cao (phân
ño n d u thô có hàm lư ng H2S l n), hay nhi t ñ t n tr cao (bitum). M t s
trư ng h p không th b trí các lo i d ng c ño khác thì có th dùng các c m
bi n b c x .
V i lo i d ng c ño dùng b c x , ngư i ta b trí m t bên b n là các ñ u
phát ra b c x , m t bên là ñ u nh n tia b c x . M c ch t l ng dâng lên che các
ñ u phát ra tia b c x . Cư ng ñ b c x nh n ñư c s gi m d n. Tương ng v i
s thay ñ i cư ng ñ b c x c a ñ u nh n s quy ra chi u cao m c ch t l ng.
D ng c ño s thay ñ i kh i lư ng:
Lo i d ng c này cơ b n là dùng c m bi n kh i lư ng (load cell) ñ ghi
nh n lư ng ch t l ng có trong b n. Trong công nghi p d u khí, b n b r t l n và
n n móng cũng có nh ng yêu c u k thu t nh t ñ nh. Vì v y s r t khó khăn
trong vi c b trí các load cell. Ngoài ra khi các c m bi n này b hư thì vi c l y
lên thay cái m i không ph i d . Do ñó ngư i ta r t h n ch vi c dùng các load
cell.
Tuy nhiên lo i d ng c này cũng có nh ng ưu th nh t ñ nh. Do ñ c thù c a
s n ph m d u khí là d bay hơi và tuỳ theo nhi t ñ môi trư ng mà th tích
lư ng ch t l ng có th khác nhau. Vì v y trong buôn bán, t n tr và ñánh giá
s n ph m ngư i ta ñ u d a trên kh i lư ng. Khi ñó s d ng l i d ng c ño m c
ch t l ng thông qua ño kh i lư ng s r t có l i. Bên c nh vi c ki m soát ñư c
m c ch t l ng, chúng ta còn bi t kh i lư ng xu t nh p là bao nhiêu
3.4 Các thi t b h tr khác
Các thi t b này giúp ki m tra b n, các thông s k thu t c a b n. Các th
nghi m này ñ u theo tiêu chu n API. Các thi t b ño chi u cao c a b n, ñ lún
c a n n, ki m soát chu vi cũng như ñ méo c a b n, b dày c a b n qua quá
trình t n tr , h th ng ñư ng ng n i vào b n. Ngoài ra còn có các thi t b ño t
tr ng, ño nhi t ñ ñ u, thi t b ño hàm lư ng c n trong b n (theo API và
ASTM).
Song song ñó c n thi t k thêm c u thang xo n giúp ki m tra các b ph n
trên ñ nh b n như n p b n, h th ng làm mát…
C a ngư i (hole man):
M i b n ch a có 1-2 c a ngư i l p ñ t trên thành b n, ñư c ch t o cùng
lo i v t li u v i thân b n. C a ngư i ñư c thi t k ñ thu n l i thao tác v sinh,
s a ch a b n cũng như quan sát m c ch t l ng trong b n.
ðê ch n l a:
Thư ng làm b ng ñ t ho c bê tông, có b dày và chi u cao ñ l n ñ ch a
h t ch t l ng có trong b n n u có s c
Trong trư ng h p x y ra s c (v b n, cháy, …) b c tư ng này s ngăn
ch t l ng l i ñ n khi nó ñư c bơm sang b n khác ho c có bi n pháp x lý ñ ng
http://www.ebook.edu.vn
41
nguon tai.lieu . vn
