Nghiên cứu đề xuất giải pháp kiểm tra độ mòn bồn chứa xăng dầu bằng kỹ thuật siêu âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ HẢI LINH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KIỂM TRA ĐỘ MÒN BỒN CHỨA XĂNG DẦU BẰNG KỸ THUẬT SIÊU ÂM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 SKC007531 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ HẢI LINH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KIỂM TRA ĐỘ MÒN BỒN CHỨA XĂNG DẦU BẰNG KỸ THUẬT SIÊU ÂM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS TS ĐẶNG THIỆN NGÔN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ & tên: Vũ Hải Linh Ngày, tháng, năm sinh: 06/06/1990 Giới tính: Nam Nơi sinh: Bình Phước Quê quán: Hải Dương Địa liên lạc: Trường Cao đẳng Công nghệ Quốc tế Lilama Điện thoại: 0902 600 407 E-mail: linhhai90@gmail.com Dân tộc: Kinh II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Cao đẳng chuyên nghiệp Hệ đào tạo: Cao đẳng Thời gian đào tạo từ 09/2008 đến 06/2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng Ngành học: Công nghệ kỹ thuật khí Đại học Hệ đào tạo: Chính quy (CT) Thời gian đào tạo từ 09/2012 đến 01/2014 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Tên đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế chế tạo thiết bị cắt, sấy dây chè dây tiết kiệm lượng Ngày & nơi bảo vệ đồ án: 12/2013 & Trường ĐH SPKT TPHCM Người hướng dẫn: ThS Hồng Trí Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Sau Đại học Thời gian đào tạo từ /2016 đến 06/2017 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí Tên luận văn: Nghiên cứu đề xuất giải pháp kiểm tra độ mòn bồn chứa xăng dầu kỹ thuật siêu âm i Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 28/10/2017 & Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Tp HCM Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Tiến sĩ: Khơng Trình độ ngoại ngữ: Anh Văn Bậc Khung Châu Âu III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác 4/2014 – 12/2014 Công ty TNHH Điện tử Sunching 01/2015 đến Trường Cao đẳng Công nghệ Quốc tế Lilama ii Công việc đảm nhiệm Kỹ sư Giảng viên Hình 5.13: Dữ liệu thu theo phương án 5.2.2 Robot chuyển động theo phương ngang 25 300 Sơ đồ chuyển động robot trình bày hình 5.14 (0;0) 1000 Hình 5.14: Sơ đồ robot chuyển động theo phương ngang Phương thức hoạt động: - Từ vị trí ban đầu tọa độ (0,0) robot mang theo đầu dò siêu âm phased array di chuyển theo phương ngang với khoảng cách 1000 mm - Tại vị trí tọa độ (-1000,0) so với vị trí ban đầu, robot quay góc 90o theo chiều kim đồng hồ Sau đó, robot tiếp tục di chuyển theo phương thẳng 58 đứng với khoảng cách 300 mm - Tại tọa độ (-1000,300) robot quay góc 90o theo chiều kim đồng hồ Sau đó, robot di chuyển theo phương ngang với khoảng cách 1000 mm - Tại tọa độ (0;300) robot quay góc 90o theo chiều kim đồng hồ tiếp tục di chuyển xuống với khoảng cách 275 mm đến tọa độ (0,25) Lúc này, robot cách vị trí ban đầu 25 mm so với phương thẳng đứng Kết thúc vòng chu kỳ hoạt động robot - Robot tiếp tục chuyển động chu kỳ cách tương tự kết thúc chiều dài bồn chứa Ưu điểm: - Khả di chuyển linh hoạt Nhược điểm: - Mất nhiều thời gian robot di chuyển theo phương đứng; - Quá trình xử lý số liệu khó; - Thuật tốn ghép ảnh phức tạp: 1+3+5+7; - Khó xác định vị trí hình ảnh xác Dữ liệu thu hình 5.15 Hình 5.15: Dữ liệu thu theo phương án 5.2.3 Robot chuyển động theo thẳng đứng từ lên, từ xuống Sơ đồ chuyển động robot trình bày hình 5.16 59 (25;1400) (75;1400) (0;1000) (0;0) (50;-400) (100;-400) Hình 5.16: Sơ đồ chuyển động theo thẳng đứng từ lên, từ xuống Phương thức hoạt động: - Từ vị trí ban đầu tọa độ (0,0) robot mang theo đầu dò siêu âm phased array di chuyển theo phương thẳng đứng với khoảng cách 1000 mm - Tại vị trí tọa độ (0,1000) so với vị trí ban đầu, robot thực hai chuyển động: quay tịnh tiến để robot di chuyển đến tọa độ (25,1400) - Sau đó, robot quay góc 4o theo ngược chiều kim đồng hồ tiếp tục di chuyển lùi lại theo phương thẳng đứng hướng từ xuống với khoảng cách 1400 mm Lúc robot cách vị trí ban đầu theo phương ngang 25 mm - Tại tọa độ (0,25) robot thực hai chuyển động: quay tịnh tiến để robot di chuyển đến tọa độ (50,- 400) - Sau đó, robot quay góc 4o theo chiều kim đồng Sau robot kết thúc chuyển động quay, robot tiếp tục chuyển động theo phương thẳng đứng với khoảng cách 400 mm để di chuyển đến tọa độ (50,0) cách vị trí ban đầu 50 mm so với phương ngang Kết thúc vòng chu kỳ hoạt động robot - Robot tiếp tục chuyển động chu kỳ cách tương tự kết thúc chiều dài bồn chứa 60 Ưu điểm: - Khả di chuyển robot linh hoạt; - Quá trình xử lý số liệu dễ dàng; - Số liệu thu thập có độ xác cao; - Thuận lợi cho q trình điều khiển robot Nhược điểm - Tốn nhiều thời gian robot xoay; - Thuật toán ghép ảnh đơn giản: 1+2+3+4; - Dễ xác định vị trí hình ảnh xác Dữ liệu phương án chuyển động hình 5.17 Hình 5.17: Dữ liệu thu theo phương án Qua trình phân tích ưu nhược điểm phương án Dựa vào tiêu chí như: mức độ ổn định, dạng liệu, ghép nối liệu, thời gian đo kiểm mức độ đánh giá liệu Ta lập bảng so sánh phương án sau: 61 Bảng 4.1: So sánh phương án Các phương án TT Tiêu chí so sánh Phương án Phương án Phương án (Chuyển động (Chuyển động (Chuyển động theo phương theo phương từ lên, từ đứng) ngang) xuống) Mức độ ổn định Trung bình Trung bình Cao Dạng liệu Trung bình Trung bình Cao Ghép nối liệu Một trục Một trục Hai trục Thời gian đo kiểm Nhiều Nhiều Ít Mức độ đánh giá Khó Khó Dễ Dựa vào bảng so sánh, ta nhận thấy phương án phù hợp với tiêu chí mang lại hiệu cao Do vậy, phương án lựa chọn để tiến hành thực nghiệm 5.3 Đánh giá hiệu giải pháp đo kiểm 5.3.1 Khảo nghiệm không tải 5.3.1.1 Mục đích - Kiểm tra ổn định robot trình di chuyển bồn chứa - Kiểm tra hoạt động máy siêu âm với thơng số cài đặt để kiểm tra độ mịn - Kiểm tra tính linh động robot cấu mang đầu dò siêu âm - Kiểm tra, phát cố để điều chỉnh nhằm đảm bảo robot máy siêu âm hoạt động bình thường 5.3.1.2 Thời gian địa điểm Khảo nghiệm không tải để hiệu chỉnh robot máy siêu âm từ ngày 05/06/2017 đến 30/06/2017 trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh 5.3.1.3 Bố trí khảo nghiệm - Kiểm tra tốc độ di chuyển robot 62 - Quá trình hoạt động robot robot di chuyển bồn chứa xăng dầu theo phương án xác định trình bày hình 5.18 a) Di chuyển lên b) Quay góc 4o chiều kim đồng hồ c) Quay góc 4o ngược chiều kim đồng hồ d) Di chuyển xuống (lùi) Hình 5.18: Quá trình robot di chuyển theo phương xác định - Kiểm tra cấu mang đầu dò robot - Kiểm tra trình tiếp xúc đầu dị bề mặt bồn chứa xăng dầu Hình 5.19: Cơ cấu mang đầu dị - Kiểm tra thông số cài đặt trình siêu âm 5.3.1.4 Kết khảo nghiệm - Robot hoạt động ổn định, di chuyển theo phương án xác định - Q trình tiếp xúc đầu dị bề mặt bồn chứa không vượt 0,5 mm - Q trình truyền liệu từ đầu dị máy siêu âm ổn định 5.3.2 Khảo nghiệm có tải 5.3.2.1 Mục đích: - Kiểm tra tiếp xúc đầu dò bề mặt bồn chứa - Kiểm tra q trình truyền liệu từ đầu dị máy siêu âm - Đánh giá độ ăn mòn thân bồn chứa - Xác định chiều dày vật liệu 63 5.3.2.2 Thời gian địa điểm Khảo nghiệm có tải mơ hình bồn chứa xăng dầu để thu thập liệu từ ngày 18/09/2017 đến 19/08/2017 trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh 5.3.2.3 Bố trí khảo nghiệm Bước 1: Chuẩn bị thiết bị Kiểm tra tồn bề mặt mơ hình bồn chứa xăng, dầu Nếu bề mặt xuất điểm nhấp nhô cần phải loại bỏ nhằm giúp cho robot có khả bám dính tốt đầu dò cấu mang đầu đo tiếp xúc với bề mặt bồn chứa a) Robot máy siêu âm b) Kiểm tra bề mặt bồn c) Xác định kích thước Hình 5.20: Chuẩn bị thiết bị Bước 2: Hiệu chuẩn máy siêu âm Đặt robot lên thân bồn chứa nhằm mục đích kiểm tra bám dính robot Cần phải đảm bảo nam châm bánh xe hoạt động bình thường để robot có khả bám dính di chuyển Bên cạnh cần kiểm tra độ tiếp xúc dầu dò với bề mặt bồn chứa trước robot di chuyển Sau đó, cài đặt thông số cho máy siêu âm a) Đặt robot lên thân bồn b) Cài đặt máy siêu âm Hình 5.21: Hiệu chuẩn máy siêu âm 64 Bước 3: Robot di chuyển Vận hành robot theo phương án: chuyển động từ lên, từ xuống Xác định vị trí điểm ban đầu để robot bắt đầu hoạt động Đảm bảo robot hoạt động ổn định bề mặt di chuyển theo phương án xác định Robot tự động di chuyển thu thập liệu a) Robot tọa độ (0,0) b) Robot tọa độ (0,1000) c) Robot tọa độ (25,1400) d) Robot tọa độ (300,1000) Hình 5.22: Vị trí robot di chuyển a) Robot di chuyển thẳng b) Robot quay góc 4 chiều kim đồng hồ c) Robot quay góc 4 ngược chiều kim đồng hồ d) Robot di chuyển lùi Hình 5.23: Quá trình chuyển động robot Bước 4: Quá trình thu thập liệu từ đầu dị máy siêu âm Trong q trình robot di chuyển thân bồn chứa xăng, dầu Dữ liệu thu thập đầu dò cấu mang đầu đo Dữ liệu truyền máy siêu âm Máy có chức lưu trữ liệu thu thập để tạo đồ mòn 65 Hình 5.24: Quá trình thu thập liệu qua giai đoạn Bước 5: Đánh giá kết siêu âm dựa phần mềm OmniPC Sau máy siêu âm thu thập liệu ta tiến hành đánh giá phần mềm OmniPC Sử dụng phương pháp cảm quang để xác định vùng nguy hiểm (nơi có khả bị ăn mòn nhiều nhất) Muốn xác định chiều dày lại vật liệu ta nhấn chuột vào vị trí cần kiểm tra Trên hình cho ta giá trị chiều dày vật liệu Sau tiến hành in báo cáo để kết thúc trình xác định chiều dày vật liệu Hình 5.25: Đánh giá độ ăn mòn vật liệu OmniPC 5.3.2.4 Kết khảo nghiệm - Robot di chuyển theo phương án xác định - Sự tiếp xúc đầu dò bề mặt bồn chứa đảm bảo liên tục - Khả truyền liệu đầu dò máy siêu âm ổn định - Hình ảnh thu thập (bản đồ mịn) rõ rãng thuận lợi cho q trình đánh giá - Xác định chiều dày lại vật liệu 66 Hình ảnh trình thu thập liệu từ robot có gắn đầu dị so với hình ảnh thực tế hình 5.26 a) Mơ hình độ bồn chứa xăng dầu b) Bản đồ mịn Hình 5.26: Kết trình siêu âm 67 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.3 Kết luận Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thực nghiệm luận văn đạt yêu cầu sau: - Nghiên cứu tổng quan bồn khuyết tật mòn thường xuất bồn chứa xăng dầu dung tích lớn (>10.000m3) - Nghiên cứu xác lập quy trình kiểm tra siêu âm đánh giá độ mòn bồn chứa xăng dầu: lựa chọn đầu đo (đầu dò), thiết bị siêu âm, dạng liệu, - Nghiên cứu đề xuất giải pháp đo kiểm (chiến lược đo) đánh giá độ ăn mòn bồn chứa xăng dầu: phương án đo kiểm, thiết bị mang đầu đo thực trình đo (robot), cách xử lý liệu - Đánh giá hiệu giải pháp đo kiểm đề xuất nhằm xây dựng đồ ăn mòn bồn chứa xăng dầu Kết đạt được: - Đề xuất quy trình kỹ thuật siêu âm đánh giá độ mòn bồn chứa xăng dầu; - Đề xuất giải pháp đo kiểm đánh giá độ mịn bồn chứa xăng dầu có tính khả thi (phương án di chuyển, phương thức xử lý liệu thành lập đồ mòn) - Đề xuất giải thuật cách thức đánh giá độ mòn bồn chứa xăng dầu qua đồ mịn (dạng hình ảnh) - Thực nghiệm chứng thực giải pháp đề xuất 6.4 Kiến nghị Do thời gian thực khả kinh phí có hạn nên ngồi kết đạt được, số kiến nghị đề xuất để giúp phát triển hoàn thiện đề tài: - Đánh giá độ ăn mòn bồn chứa dựa vào đồ mòn - Áp dụng tiêu chuẩn vào việc kiểm tra đánh giá xác độ ăn mịn bồn chứa - Nghiên cứu phương án để tự động hóa q trình kiểm tra chân bồn 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đến Dung Quất xem lọc dầu Internet: http://tuoitre.vn/den-dung-quat-xemloc-dau-303503.htm, 11/2016 [2] PVC-MS khẳng định thương hiệu lĩnh vực chế tạo bồn bể Internet: http://www.pvc-ms.vn/tin-tuc/pvc-ms-khang-dinh-thuong-hieu-trong-linhvuc-che-tao-bon-be-html, 11/2016 [3] PVC-MS hoàn thành dự án chế tạo bồn bể Internet: http://www.pvcms.vn/tin-tuc/pvc-ms-hoa%CC%80n-tha%CC%80nh-ca%CC%81cdu%CC%A4-a%CC%81n-che%CC%81-ta%CC%A3o-bo%CC%80nbe%CC%89-html, 11/2016 [4] Phân loại ăn mòn kim loại Internet: https://lhu.edu.vn/405/360/, 01/2017 [5] TS Dinh Minh Diem, Ăn mòn kim loại Internet: http://www.hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/hoa-hoc-nhatruong/715-30122010.html, 01/2017 [6] Nguyễn Văn Hùng Nghiên cứu ứng dụng phương pháp siêu âm kiểm tra khuyết tật vật liệu kim loại Tạp chí khoa học ĐHSP TPHCM, số 36, 2012 [7] Công nghệ siêu âm tổ hợp pha (Phased Array) Internet: http://handien.vn/forum/threads/cong-nghe-sieu-am-to-hop-pha-phasedarray.839/, 02/2017 [8] Phương pháp đo độ dày vật liệu sóng siêu âm Internet: http://butkythuatso.com/tin-tuc/chi-tiet/phuong-phap-do-do-day-vat-lieubang-song-sieu-am, 02/2017 [9] Kiểm ta bồn chứa theo tiêu chuẩn API 653 Internet: http://itvcglobal.com/kiem-dinh-bon-chua-theo-tieu-chuan-api-654-s97.htm, 06/2017 [10] Acctrak Internet: http://www.autsolutions.net/ndt-products/automated-ndtscanners/accutrak-automated-steerable-4-axis-scannertank-crawler-forcorrosion-mapping-weld-inspection-tofd-phased-array/, 07/2017 69 [11] Scorpion2 Internet: http://www.silverwingndt.com/ultrasonictesting/scorpion2-remote-ut-thickness-measurement, 07/2017 [12] Trịnh Văn Thuyết Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra mối hàn giáp mối ống sử dụng phương pháp siêu âm tổ hợp pha Việt Nam Luận văn thạc sĩ Trường ĐH SPKT Tp Hồ Chí Minh, 2013 [13] Lê Duy Tuấn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị phát khuyết tật ăn mòn đường ống dẫn sử dụng đầu dò siêu âm tổ hợp pha Luận văn thạc sĩ Trường ĐH SPKT Tp Hồ Chí Minh, 2013 [14] Trương Đình Sĩ Nghiên cứu, phát triển thiết bị tự hành kiểm tra đánh giá chất lượng đường ống ngầm sử dụng kỹ thuật siêu âm Luận văn thạc sĩ Trường ĐH SPKT Tp Hồ Chí Minh, 2014 [15] Nguyễn Văn Tràng Nghiên cứu phát triển thiết bị kiểm tra ống nhỏ sử dụng công nghệ siêu âm tổ hợp pha Luận văn thạc sĩ Trường ĐH SPKT Tp Hồ Chí Minh, 10/2013 [16] PGS.TS Nguyễn Thị Lê Hiền Áp dụng cơng nghệ phased array lập đồ ăn mịn cho thiết bị ngành cơng nghiệp dầu khí Viện dầu khí Việt Nam, số năm 2015 [17] Paritosh Nanekar Ultrasonic phased array examination of circumferential weld join in reactor pressure vesel of Boiling Water Reactor, 2013 [18] Wissam M.Alobaidi Applications of ultrasonic techniques in oil and gas pipeline industries, 2015 [19] Philippe Rioux, Comparison Corrosion Mapping Solutions using Phased Array and Conventional UT Techniques, 2015 [20] Przemysław Magda Corrosion assessment using ultrasound, 2015 [21] PGS TS Đặng Thiện Ngôn, Nguyễn Duy Anh Tô Thanh Tuần Nghiên cứu, đề xuất kết cấu điều khiển robot mang đầu dò siêu âm kiểm tra bồn chứa xăng dầu Hội nghị Toàn quốc Máy Cơ cấu, 2015 70 [22] Scanners and Accessories Internet: https://www.sintrol.fi/images/Esitteet/Skannerit.pdf, 01/2017 [23] Bột tiếp âm dung dịch tiếp âm công nghiệp Internet: http://kmvc.vn/san-pham/bot-tiep-va-dung-dich-tiep-trong-cong-nghiep/ , 06/2017 [24] Dr Michael D.C Moles Introduction to phased array ultrasonic technology applications Olympus NDT, 2007 [25] Dr Michael D.C Moles Advances in phased array ultrasonic technology applications Olympus NDT, 2007 [26] E.A.Ginzel Automated ultrasonic testing for pipeline girth welds Olympus NDT, 2006 [27] Basic theory for industrial applications Olympus NDT, 2014 71 S K L 0 ... đầy mạnh nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật siêu âm vào kiểm tra đánh giá bồn chứa xăng dầu cần thiết Đề tài: "Nghiên cứu đề xuất giải pháp kiểm tra độ mòn bồn chứa xăng dầu kỹ thuật siêu âm" triển... giá giải pháp đo nhằm xây dựng đồ ăn mòn bồn chứa xăng dầu Kết đạt được: - Đề xuất quy trình kỹ thuật siêu âm đánh giá độ mòn bồn chứa xăng dầu; - Đề xuất giải pháp đo kiểm đánh giá độ mịn bồn chứa. .. dầu, độ ăn mịn kỹ thuật siêu âm việc nghiên cứu đề xuất, giải pháp đo kiểm đánh giá chất lượng bồn chứa xăng dầu kỹ thuật siêu âm có số ý nghĩa khoa học sau: - Đề xuất phương án siêu âm kiểm tra