Giáo trình lắp đặt hệ thống tự động hóa 2 (nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ-ĐUN: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HĨA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:216/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Lắp đặt hệ thống tự động hóa dịch biên soạn dành cho sinh viên hệ trung cấp cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) Trường Cao Đẳng Dầu Khí thuộc mơn học chun ngành Các sinh viên nghề SCTBTĐH trước học môn học cần hồn thành mơn học Thiết bị đo lường Nội dung giáo trình gồm 05 bài: Bài 1: Các thiết bị lắp đặt bảng điều khiển (Panel-Mounted Instruments) Bài 2: Lắp đặt thiết bị trường (Installing Field-Mounted Instruments) Bài 3: Máng cáp hệ thống ĐLTĐH (Raceways for Instrumentation) Bài 4: Bố trí lắp đặt hệ thống ống phụ trợ ống công nghệ (Layout and Installation of Tubing and Piping Systems) Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí (Instrument Air Filters, Regulators, and Dryer) Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến cá đồng nghiệp khoa Điện – Tự động hóa giúp tác giả hồn thiện giáo trình Tuy nỗ lực nhiều, chắn khơng thể tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp để lần ban hành hoàn thiện Trân trọng cảm ơn Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn ThS Nguyễn Xuân Thịnh – Chủ biên ThS Đỗ Mạnh Tuân KS Tạ Ngọc Dũng Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH MỤC LỤC BÀI 1: CÁC THIẾT BỊ LẮP ĐẶT TRÊN BẢNG ĐIỀU KHIỂN 22 1.1 1.1.1 Bố trí thiết bị kiểu lắp đặt bảng 24 1.1.2 Lựa chọn dụng cụ phù hợp 29 1.2 Các công cụ lắp đặt bảng thiết bị xem xét bố trí 23 Hồn thiện sơ đồ bố trí 41 1.2.1 Bảng mẫu 41 1.2.2 Tạo vết cắt lắp đặt thiết bị 43 BÀI 2: LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ HIỆN TRƯỜNG 49 2.1 Chân đế thiết bị 52 2.1.1 Thiết bị gắn chân đế 52 2.1.2 Chế tạo chân đế 55 2.1.3 Lắp đặt an toàn chân đế 65 2.1.4 Lắp thiết bị lên chân đế 70 2.2 Thiết bị gắn nối tiếp với đường ống 72 2.2.1 Lưu lượng kế chênh áp 72 2.2.2 Lưu lượng kế vận tốc 78 2.2.3 Lưu lượng kế thể tích 86 2.2.4 Lưu lượng kế khối lượng 90 2.2.5 Lưu lượng kế diện tích biến đổi (Rotameter) 92 2.2.6 Thiết bị đo khối lượng riêng 94 2.3 Thiết bị gắn bồn 97 2.3.1 Đầu dò đo mức 97 2.3.2 Thiết bị đo mức kiểu chỗ (displacer-type) 102 2.3.3 Thiết bị gắn dây 103 2.3.4 Thiết bị kiểu xạ 108 2.4 Thiết bị loại gắn bề mặt loại gắn chìm 110 2.4.1 Bộ điều khiển nhiệt độ (thermostat) theo dõi nhiệt độ .110 2.4.2 Giếng nhiệt 114 2.4.3 RTD 119 2.5 Van phân phối mặt bích 121 2.5.1 Các loại phân phối 121 2.5.2 Ổ đỡ van phân phối 126 2.5.3 Lắp đặt phân phối .127 2.5.4 Mặt bích 130 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH BÀI 3: MÁNG CÁP HỆ THỐNG ĐLTĐH .136 3.1 Các thành phần máng cáp 138 3.1.1 Ống luồn dây kim loại 139 3.1.2 Ống dẫn cáp phi kim .159 3.1.3 Giá đỡ ống dẫn cáp (conduit support) .162 3.2 Lắp đặt ống dẫn cáp .164 3.2.1 Các vấn đề chung 165 3.2.2 Các yêu cầu kích cỡ 166 3.2.3 Các yêu cầu uốn ống 166 3.2.4 Cắt ống 167 3.2.5 Làm rìa (ba-via) ống dẫn cáp 173 3.2.6 Tạo ren ống dẫn cáp 177 3.2.7 Nối ống 181 3.3 Máng cáp (raceways) .184 3.3.1 Các yếu tố xem xét lắp đặt máng dây 185 3.3.2 Phụ kiện đấu nối máng dây (wireway fitting) .187 3.3.3 Giá đỡ máng (wireway support) 190 3.3.4 Máng cáp bề mặt kim loại phi kim loại 191 3.3.5 Khay cáp 194 3.3.6 Xử lý lưu trữ máng cáp 197 BÀI 4: BỐ TRÍ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ỐNG PHỤ TRỢ (TUBING) VÀ CÔNG NGHỆ (PIPING) 202 4.1 Bố trí – Layout .205 4.1.1 Chuẩn bị - Layout Preparation 207 4.1.2 Xem xét việc bố trí hệ thống piping – Consideration in the Layout of a Piping System 210 4.1.3 Phát triển vẽ sơ phác - Developing Isometric Sketch 223 4.1.4 Danh mục vật tư 232 4.2 Đo uốn ống 234 4.2.1 Xác định vị trí góc uốn .234 4.2.2 Uốn ống tubing 238 4.3 Cố định ống phụ trợ ống công nghệ 242 4.3.1 Khoảng cách giá đỡ ống 243 4.3.2 Giá treo đỡ ống phụ trợ ống công nghệ 244 4.3.3 Cố định ống phụ trợ 249 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH BÀI 5: BỘ LỌC, BỘ ĐIỀU CHỈNH VÀ BỘ SẤY KHÍ (INSTRUMENT AIR FILTERS, REGULATORS, AND DRYER) 255 5.1 5.1.1 Chất lượng khí nén 259 5.1.2 Bộ lọc khí phần tử lọc 260 5.2 Các điều chỉnh khí nén 268 5.2.1 Bộ điều chỉnh khí nén hoạt động trực tiếp (direct-operated regulator) 269 5.2.2 Bộ điều chỉnh khí nén hoạt động kiểu dẫn hướng (pilot-operated regulator) 273 5.2.3 Các hướng dẫn chung để lựa chọn điều chỉnh áp suất .276 5.3 Lọc khí 258 Bộ sấy khí .277 5.3.1 Các sấy khí hấp thụ (hóa lỏng) 278 5.3.2 Các sấy khí làm lạnh (refrigerated dryer) 279 5.3.3 Các sấy dùng vật liệu hấp phụ (adsorptive desiccant dryer) 280 5.3.4 Các hướng dẫn lựa chọn sấy khí nén 284 TÀI LIỆU THAM KHẢO 288 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Các thiết bị đo áp suất 26 Hình 1-2: Các ký hiệu thiết bị thông dụng 27 Hình 1-3: Các ký hiệu đường tín hiệu 28 Hình 1-4: Mẫu lắp đặt nhà sản xuất 29 Hình 1-5: Mũi lấy dấu (scribe) 30 Hình 1-6: Thước thẳng kim loại 31 Hình 1-7: Thước thép 31 Hình 1-8: Các loại thước vuông thép 32 Hình 1-9: Bộ dụng cụ đa 33 Hình 1-10: Compa compa vẽ elip 34 Hình 1-11: Bộ đột dấu tâm đột dấu điểm 35 Hình 1-12: Các đầu nhọn khác đột dấu tâm đột dấu điểm 35 Hình 1-13: Búa thợ làm công cụ 36 Hình 1-14: Thuốc nhuộm đánh dấu 37 Hình 1-15: Dụng cắt phổ biến để mở lỗ bảng thiết bị 38 Hình 1-16: Bộ đục lỗ thủy lực 39 Hình 1-17: Dụng cụ đục lỗ 40 Hình 1-18: Sử dụng dụng cụ đục lỗ thủy lực vận hành tay 40 Hình 1-19: Dụng cụ cắt thép máy cắt 41 Hình 1-20: Kích thước nhà sản xuất 42 Hình 1-21: Chuẩn bị bảng mẫu 43 Hình 1-22: Cách kẻ đường thẳng 44 Hình 1-23: Các đường giao để tạo lỗ 45 Hình 1-24: Các vị trí đột dấu tâm 45 Hình 1-25: Các lỗ khoan bảng 46 Hình 1-26: Đường cắt cưa 47 Hình 2-1: Chân đế gắn sàn đúc sẵn 53 Hình 2-2: Chân đế ống 54 Hình 2-3: Chân đế gắn tường đơn kiểu 55 Hình 2-4: Các dụng chế tạo 57 Hình 2-5: Chia đường ống thành phần 57 Hình 2-6: Gập băng giấy 58 Hình 2-7: Băng giấy với vết gấp 58 Hình 2-8: Đánh dấu đường ống 59 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Hình 2-9: Cắt góc 45 độ 60 Hình 2-10: Cắt góc 45 độ thứ 60 Hình 2-11: Cắt ống đứng thứ 61 Hình 2-12: Điểm nối hình vịm cho biết kích thước X Y 61 Hình 2-13: Tính tốn phần cắt bỏ ống đỡ 62 Hình 2-14: Đánh dấu phần cắt bỏ ống đỡ 63 Hình 2-15: Phát thảo đế nắp đậy ống 63 Hình 2-16: Đánh dấu vị trí lắp ống hỗ trợ đứng đế 65 Hình 2-17: Bu lông nở (wedge anchor) 67 Hình 2-18: Canh thẳng đứng chân đế 67 Hình 2-19: Sàn lưới kim loại 69 Hình 2-20: Các cách lắp thiết bị đo lường 71 Hình 2-21: Tấm đục lỗ 73 Hình 2-22: Các thiết kế đục lỗ 74 Hình 2-23: Ống nozzle ống venturi 75 Hình 2-24: Lắp đặt đục lỗ/ống nozzle điển hình 75 Hình 2-25: Định tâm đục lỗ ống nozzle 76 Hình 2-26: Các phương pháp kết nối lỗ áp suất 77 Hình 2-27: Lưu lượng kế tua-bin 79 Hình 2-28: Lưu lượng kế xoáy cuộn 80 Hình 2-29: Lưu lượng kế từ tính 82 Hình 2-30: Lưu lượng kế từ tính lắp đặt theo đường ống đứng với dịng chảy hướng lên 83 Hình 2-31: Lưu lượng kế từ tính lắp đặt theo đường ống ngang với chiều cao thấp 83 Hình 2-32: Lưu lượng kế siêu âm 85 Hình 2-33: Chế độ đường chéo phản xạ 86 Hình 2-34: Lưu lượng kế kiểu cánh gạt quay 87 Hình 2-35: Lưu lượng kế kiểu bánh ovan 89 Hình 2-36: Lưu lượng kế kiểu đĩa xoay xoắn ốc 89 Hình 2-37: Lưu lượng kế Coriolis 91 Hình 2-38: Cụm điều khiển ghi nhận độ rung ống chữ U 92 Hình 2-39: Rotameter 93 Hình 2-40: Cảm biến khối lượng riêng kiểu vị trí góc 95 Hình 2-41: Thiết bị đo tỷ trọng gắn nối tiếp đường ống 96 Hình 2-42: Tỷ trọng kế nối tiếp đường ống nằm bên vỏ rotameter 96 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Hình 2-43: Cảm biến khối lượng riêng dựa vào vận tốc âm 97 Hình 2-44: Sử dụng đầu dị điện dung 99 Hình 2-45: Điều khiển pH theo mẻ Hình 2-46: Điều khiển pH liên tục 100 Hình 2-47: Các chỗ lắp buồng 103 Hình 2-48: Cụm đế gắn cáp 104 Hình 2-49: Đế với khớp nối để gắn trực tiếp giá đỡ 105 Hình 2-50: Phần mở rộng chân vuông .105 Hình 2-51: Mở rộng hình khuỷu tay góc vng 105 Hình 2-52: Thay bu lông chữ U cáp .106 Hình 2-53: Các loại giá đỡ gắn cáp 107 Hình 2-54: Thiết bị đo khối lượng riêng xạ 108 Hình 2-55: Lắp đặt đường kính ống lớn 6” (DN150) 109 Hình 2-56: Lắp đặt ống có đường kính nhỏ 6” (DN150) .109 Hình 2-57: Gắn thiết bị đo khối lượng riêng .110 Hình 2-58: Bộ điều khiển nhiệt cảm biến đường ống (line-sensing thermostat) 111 Hình 2-59: Lắp đặt thermostat cảm biến 111 Hình 2-60: Lắp đặt bầu cảm biến 112 Hình 2-61: Vị trí bầu cảm biến liên quan đến dịng chảy 113 Hình 2-62: Cụm giếng nhiệt với đầu kết nối phụ kiện kết nối 115 Hình 2-63: Kích thước giếng nhiệt 116 Hình 2-64: Giếng nhiệt kiểu mặt bích 117 Hình 2-65: Đầu kết nối chịu thời tiết khối kết nối đầu cuối .118 Hình 2-66: Các kiểu lắp đặt giếng nhiệt 119 Hình 2-67: Tổ hợp RTD công nghiệp/giếng nhiệt 120 Hình 2-68: Bộ phân phối van .122 Hình 2-69: Bộ phân phối hai van 123 Hình 2-70: Bộ phân phối ba van cân 124 Hình 2-71: Bộ phân phối năm van cân .125 Hình 2-72: Bộ phân phối xả đáy năm van 126 Hình 2-73: Ổ đỡ cứng mềm 127 Hình 2-74: Các phân phối lắp cho nhiều thiết bị đo khác 128 Hình 2-75: Các cấu hình ngõ vào/ra van phân phối .129 Hình 2-76: Cụm ghép nối mặt bích (Futbol) 129 Hình 2-77: Dụng cụ làm (rod-out tool) .130 Hình 2-78: Xác định kích cỡ mặt bích 131 Hình 2-79: Các kiểu bề mặt mặt bích 132 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Hình 3-1: Ống luồn dây kim loại cứng (RMC) 140 Hình 3-2: Ống RMC phủ nhựa 141 Hình 3-3: Ống kim loại cứng (RMC) khớp nối 142 Hình 3-4: Thân ống kiểu C 143 Hình 3-5: Thân ống kiểu L 143 Hình 3-6: Xác định lỗ dây kiểu L .144 Hình 3-7: Thân ống khuỷu tay kiểu phổ thông (LU) 144 Hình 3-8: Thân ống kiểu T 145 Hình 3-9: Thân ống kiểu X 145 Hình 3-10: Khớp nối RMC 146 Hình 3-11: Các hub dùng cho ống luồn dây 146 Hình 3-12: Ống lót đai ốc khóa 147 Hình 3-13: Ống lót cách điện nối đất 148 Hình 3-14: Các phụ kiện đấu nối làm kín 149 Hình 3-15: Phụ kiện đấu nối làm kín với hợp chất làm kín 149 Hình 3-16: Làm kín đầu nối hỗn hợp làm kín nhanh 151 Hình 3-17: So sánh độ dày ống kim loại .152 Hình 3-18: Phụ kiện đấu nối nén 153 Hình 3-19: Phụ kiện đấu nối định vị vít .153 Hình 3-20: Ống kim loại mềm 155 Hình 3-21: Các đầu nối FMC chống thấm 156 Hình 3-22: Các đầu nối chuyển đổi .156 Hình 3-23: Ống nối lệch 157 Hình 3-24: Hộp nối 158 Hình 3-25: Gỡ knockout Hình 3-26: Gỡ pryout 158 Hình 3-27: Dụng cụ đục lỗ thủy lực vận hành tay 159 Hình 3-28: Ống PVC 160 Hình 3-29: Khớp nối giãn nở PVC 160 Hình 3-30: Ống ENT phụ kiện .161 Hình 3-31: Móc treo lỗ hai lỗ 162 Hình 3-32: Giá đỡ standoff, móc Minerallac 163 Hình 3-33: Thanh đỡ ống 164 Hình 3-34: Kẹp dầm treo 164 Hình 3-35: Cưa tay cưa vòng cầm tay 168 Hình 3-36: Cắt ống cưa tay 169 Hình 3-37: Các đầu ống sau cắt 169 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH cách cấp lượng từ nguồn để giúp chuyển động van Theo cách tiếp cận này, điều chỉnh vị trí nhỏ tác động điều chỉnh Bởi dẫn hướng thiết bị định vị cho điều chỉnh chính, nhiều tiêu chí kiểm sốt chất lượng áp dụng cho thiết bị dẫn hướng Ví dụ, lệch điểm đặt (build) lệch điểm đặt (droop) chủ yếu xác định dẫn hướng thay chức riêng điều chỉnh Bằng cách sử dụng đục lỗ dẫn hướng nhỏ lò xo mềm để tăng độ nhạy, độ lệch giảm thiểu Áp suất khóa (lockup pressure) điều chỉnh dẫn hướng xác định đặc tính khóa hệ thống Lị xo điều chỉnh trì khóa chặt điều chỉnh dẫn hướng bị khóa Các điều chỉnh kiểu dẫn hướng ưa chuộng cho van lớn với lưu lượng cao nơi yêu cầu kiểm sốt áp suất xác Lưu ý điều chỉnh dẫn hướng đơi tích hợp vào điều chỉnh chính; khơng phải ln ln nằm ngồi Hình 5-11 trình bày cách thức dẫn hướng vận hành điều chỉnh Hình 5-11: Bộ điều chỉnh áp suất kiểu dẫn hướng Một phương pháp dẫn hướng khác lắp đặt thiết bị đo giống điều chỉnh dẫn hướng Nói chung, điều chỉnh dẫn hướng điều khiển khí nén với hộp xếp lò xo áp suất phần tử cảm biến Bộ điều chỉnh dẫn hướng thường bao gồm việc điều chỉnh băng tỷ lệ để thay đổi độ nhạy Hình 5-12 trình bày điều chỉnh kiểu dẫn hướng thiết bị đo Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 274 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Sự điều chỉnh áp suất bên bồn kín ứng dụng điều khiển phổ biến Các chất ô-xi, ni-tơ, hy-dro lỏng thường lưu trữ bồn nơi mà áp suất phải kiểm soát chặt chẽ Điều đặc biệt bồn chứa hỗn hợp lỏng Sự thay đổi nhiệt độ bên ngồi làm thay đổi đáng kể áp suất bên Trong trường hợp này, thiết bị dẫn hướng van điều khiển màng thường sử dụng (hình 5-13) Thiết bị dẫn hướng điều khiển áp suất khí nén cung cấp tín hiệu khí nén đến van điều khiển, điều khiển áp suất với ngõ điện Tín hiệu điện ngõ gửi đến rơ-le điện-khí nén để cuối tạo tín hiệu khí nén Hình 5-12: Bộ điều chỉnh áp suất kiểu dẫn hướng thiết bị đo Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 275 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Hình 5-13: Điều khiển áp suất bồn kín tiêu biểu Trong số ứng dụng, dẫn hướng áp suất khí nén van điều khiển màng cung cấp khả điều khiển áp suất xác Hệ thống kiểu thường sử dụng để đạt thời gian đáp ứng nhanh có khoảng cách lớn điểm cảm biến điểm điều khiển 5.2.3 Các hướng dẫn chung để lựa chọn điều chỉnh áp suất Phần cung cấp số hướng dẫn để lựa chọn điều chỉnh áp suất Q trình hồn chỉnh bao gồm việc đảm bảo tất vật liệu tương thích với chất lưu q trình điều khiển, mơi trường bên ngồi điều chỉnh Ví dụ, mơi trường ăn mịn nhanh chóng phá hỏng điều chỉnh Trong phần này, tập trung vào chọn kích cỡ Để xác định kích cỡ điều chỉnh, ba trường thơng cần thiết là: • Áp suất, dải áp suất, đưa đến ngõ vào điều chỉnh • Điểm áp suất thiết lập cho điều chỉnh • Lưu lượng yêu cầu qua điều chỉnh Áp suất rơi qua điều chỉnh cho trước lưu lượng thiết kế điều phải kiểm tra Điều thực cách kiểm tra biểu đồ hiệu suất điều chỉnh Khi lưu lượng qua điều chỉnh tăng, áp suất rơi qua van tăng theo Nếu áp suất rơi mức lưu lượng thiết kế nhỏ với áp suất rơi yêu cầu, Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 276 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH lựa chọn tốt Một điều chỉnh q kích thước gây vấn đề độ xác áp suất tăng giảm liên tục theo chu kỳ Các hướng dẫn sau hỗ trợ việc lựa chọn điều chỉnh: • Tất điều chỉnh nên lắp đặt sử dụng theo quy định tiêu chuẩn nơi sử dụng • Lắp đặt đầy đủ thiết bị bảo vệ áp để bảo vệ điều chỉnh thiết bị phía sau khỏi bị áp trường hợp hỏng điều chỉnh • Dung lượng điều chỉnh bị lỗi mở hồn tồn thường lớn dung lượng điều chỉnh Vì lý này, sử dụng kiểu lưu lượng mở rộng (wideopen) lựa chọn van giảm áp Khả mở hồn tồn lớn lưu lượng hoạt động bình thường • Nếu hai nhiều lị xo sẵn có với dải áp suất cơng bố bao gồm cài đặt áp suất mong muốn, sử dụng lị xo với dải thấp để chỉnh tinh Nói chung, lựa chọn dải lò xo cho điểm đặt mong muốn rơi vào khoảng vị trí từ đóng đến thang • Việc lựa chọn khuyến nghị cho đường kính cổng đường kính cổng nhỏ cho không gây giới hạn không mong muốn dịng chảy • Ln ln kiểm tra tin sản phẩm để xác định vật liệu khả nhiệt độ sẵn có Sử dụng màng ổ đỡ thép không rỉ cho nhiệt độ cao hơn, chẳng hạn dịch vụ nước • Kích thước thân điều chỉnh khơng nên lớn kích thước ống Trong nhiều trường hợp, thân điều chỉnh nhỏ cỡ so với kích thước ống Kích thước ống yếu tố phụ khơng phải yếu tố lựa chọn điều chỉnh 5.3 Bộ sấy khí Những chịu trách nhiệm bảo trì vận hành hệ thống khí nén nhận thức vấn đề gây nước hệ thống khí Các vấn đề nhanh chóng trở nên rõ ràng người vận hành cơng cụ khí nén, máy khoan đá, máy vận hành khí tự động, thiết bị phun cát, điều khiển chấp hành khí nén, thiết bị đo khí, thiết bị phun sơn Những vấn đề sau số nhiều vấn đề nước hệ thống khí gây ra: • Làm lỗng rửa trơi dầu bơi trơn cho dụng cụ khí nén • Hình thành rỉ sét cấu cặn đường ống • Làm tăng độ mài mịn bảo trì thiết bị khí nén • Làm chậm sai lệch hoạt động van chấp hành khí nén Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 277 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH • Trục trặc bảo trì tốn thiết bị điều khiển dụng cụ logic khí nén • Hư hỏng sản phẩm vết nước sơn sản phẩm phun xịt khác • Rỉ sét phận làm sau phun cát • Đóng băng bên đường ống hở thời tiết lạnh • Ngưng tụ nhiều đóng băng ẩm ngõ xả thiết bị khí nén xả nhanh Việc gia tăng sử dụng hệ thống điều khiển máy tự động làm cho vấn đề phổ biến làm tăng nhận thức cần thiết nguồn khí nén khơ Thiết bị sấy khí phần tiêu chuẩn hệ thống khí nén thiết kế tốt 5.3.1 Các sấy khí hấp thụ (hóa lỏng) Hơi nước khí nén tách q trình hấp thụ (absorption) Sự thấp thụ trình mà ẩm nước thấm hút vào chất giống cách miếng bọt biển hút chất lỏng Các vật chất truyền thống sử dụng ma-giê perchlorate chí phấn khử nước (dehydrated chalk) Các sấy hóa lỏng (deliquescent) (hình 5-14) sử dụng chất nuối lithium chloride (LiCl) muối calcium chloride (CaCl2) Các chất phản ứng hóa học với nước hóa lỏng q trình hấp thụ diễn Việc bổ sung định kỳ chất cho hai loại hút ẩm phải thực hiện, chất hấp thụ bị hóa lỏng Một vấn đề tồn với q trình sấy hóa lỏng hầu hết chất làm khơ có tính ăn mịn cao Vì vậy, chất khí ga ăn mịn đưa đến hệ thống phía sau lọc, gây ăn mòn thiết bị hệ thống Một vấn đề khác viên hút ẩm bị làm mềm nung nhiệt độ vượt 90oF (32oC) Điều làm tăng áp suất rơi Tuy nhiên, sấy khí kiểu có chi phí ban đầu vận hành thấp số loại sấy khí phổ biến Việc bảo trì đơn giản, yêu cầu xả nước thay chất sấy hóa lỏng định kỳ Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 278 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Hình 5-14: Bộ sấy hóa lỏng sử dụng muối 5.3.2 Các sấy khí làm lạnh (refrigerated dryer) Khi nhiệt độ khơng khí thấp, khả giữ ẩm giảm xuống Tất khối khơng khí có chứa lượng ẩm có điểm sương – điểm nhiệt độ mà khơng khí khơng cịn giữ nước Tại điểm nhiệt độ điểm sương, nước ngưng tụ thành chất lỏng tách khỏi khơng khí Bộ sấy khí lạnh (hình 515) làm lạnh khơng khí qua điểm sương nó, buộc ẩm ngưng tụ vị trí dễ dàng bị tách khỏi khơng khí Bộ sấy đạt nhiệt độ khơng khí thấp, kết sấy tốt Trong thiết bị này, khí nén nóng cho trao đổi nhiệt với chất làm lạnh bên trao đổi nhiệt Nhiệt độ thấp mà khơng khí làm lạnh thường 32,5oF 33oF (0,28oC 0,55oC) Điều ngăn ngừa hình thành sương cần thiết chu kỳ rã đơng Loại thiết bị sấy khí có chi phí ban đầu chi phí vận hành tương đối thấp Về chất, chúng hoạt động giống máy lạnh điều hịa khơng khí thơng thường, thiết kế cho mục đích đặc biệt Vì vậy, chúng phải có phương tiện để giải nhiệt tách từ khơng khí Nhiệt từ nguồn khơng khí lấy chất làm lạnh mà sau quay máy nén khí Máy nén nén chất làm lạnh, gia nhiệt đến nhiệt độ cao nhiệt độ bên ngồi Một giàn ngưng, làm mát không Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 279 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH khí nước, làm mát chất làm lạnh ngưng tụ trở trạng thái lỏng Bình ngưng vị trí mà tất nhiệt loại bỏ khỏi hệ thống Một thiết bị đo lượng nạp chất làm lạnh lỏng vào trao đổi nhiệt lần trình tiếp tục Hình 5-15: Bộ sấy khí làm lạnh 5.3.3 Các sấy dùng vật liệu hấp phụ (adsorptive desiccant dryer) Trong mục tiêu hấp thụ hấp phụ sấy khơng khí khí ga, trình khác Sự hấp phụ xảy phân tử từ chất khí ga, chất lỏng, Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 280 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH chất rắn hòa tan bám bề mặt vật liệu hấp phụ, gọi chất hút ẩm Hai chất hút ẩm phổ biến – gel silic (silica gel) nhơm hoạt tính (activated alumina) – trình bày hình 5-16 Hình 5-16: Các chất hút ẩm phổ biến Điếu quan trọng phải lưu ý rằng, chất hút ẩm này, không giống muối, khơng bị phá hủy q trình hấp phụ ẩm Khi chúng đạt đến khả mình, đơn giản chúng ngừng hấp phụ Độ ẩm sau loại bỏ khỏi chất hút ẩm, trả trạng thái sử dụng cho trình cách hiệu Cách để loại bỏ độ ẩm yếu tố để phân chia loại thiết bị hấp phụ khác 5.3.3.1 Các sấy nhiệt tái kích hoạt (heat-reactivated dryer) Các sấy hút ẩm hấp phụ, dùng nhiệt tái kích hoạt sử dụng để sấy nhiều loại khí phổ biến CO, CO2, O2, N2 Chúng sử dụng để sấy hyro-cacbon ethylene (C2H4), ethane (C2H6), methane (CH4), khí tự nhiên Trong sấy dùng nhiệt tái kích hoạt, khí nóng sử dụng để hóa loại bỏ độ ẩm tích tụ khỏi chất hút ẩm, khơng khí giàu ẩm sau xả vào khí Hầu hết ứng dụng sấy phải tạo khơng khí khí ga q trình với hàm lượng nước thấp vào khoảng đến 25 ppm tính theo khối lượng Một số sấy nhiệt tái kích hoạt giới hiệu sau Một số mẫu sấy nhiệt tái kích hoạt hoàn toàn tự động, với chu kỳ sấy chúng điều khiển định thời đặt trước PLC tùy chọn Những loại khác chạy liên tục miễn có khí q trình ẩm vào Khi phần chất hút ẩm tiếp xúc với khí ga q trình, phần khác tiếp xúc với khơng khí nóng bên ngồi, Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 281 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH đẩy ẩm khỏi chất hút ẩm Trong mẫu này, chất hút ẩm chứa vịng xoay mà xoay qua hai luồng khí riêng biệt Đối với hầu hết mẫu, khơng khí bên ngồi hút qua cửa hút gió quạt gió đưa vào sưởi để làm tăng nhiệt độ khơng khí lên đến 300oF đến 500oF (149oC đến 260oC) trước thổi qua buồng tái tạo (hình 5-17) Việc sưởi đốt điện khí tự nhiên Khí làm nóng qua chất hút ẩm, làm bốc độ ẩm bề mặt chất hút ẩm, thải vào khí Hình 5-17: Sơ đồ nguyên lý sấy nhiệt tái kích hoạt Đối sấy theo chu kỳ, nhiều buồng sấy được nạp chất hút ẩm gắn hệ thống liên kết Chu kỳ thời gian sấy tái kích hoạt tiêu chuẩn từ đến 10 Trong khoang sấy khí q trình, khoang khác tái tạo, sau làm lạnh trước thay đổi chế độ hoạt động với khoang khác Loại sấy cung cấp nhiệt độ điểm sương thấp từ -40oF đến -100oF (-40oC đến – 74oC) Một biến thể khác thiết kế gọi sấy hấp phụ tách dòng Các sấy khơng sử dụng quạt dịng khí riêng từ bên ngồi để tái tạo chất hút ẩm Thay vào đó, phần khí q trình tách khỏi q trình, làm nóng, thổi qua chất hút ẩm để loại bỏ độ ẩm Khí ga sau làm lạnh điểm sương nó, làm ngưng tụ ẩm xả khỏi hệ thống dạng chất lỏng Cuối cùng, khí ga q trình quay lại ngõ vào trộn với phần lại khí ga đến Kiểu tái kích hoạt tách dịng thường sử dụng để sấy khí tự nhiên nhiều khí ga hydro-cacbon khác mà khơng thể lọc với môi trường Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 282 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 5.3.3.2 Các sấy không nhiệt (heatless dryer) Một kiểu sấy hấp phụ khác sấy không dùng nhiệt Các sấy không yêu cầu sưởi điện khí ga, chúng khơng sử dụng khí ga q trình để tái tạo Khơng khí nén vào từ đáy khoang bên trái lên qua chất hút ẩm, làm khơ triệt để, trình bày hình 5-18A Khơng khí khơ qua van chiều đến ngõ khơng khí khơ Cùng lúc đó, lượng phần trăm nhỏ khơng khí khơ đưa qua đục lỗ khoang xuống qua khoang bên phải, tái kích hoạt chất hút ẩm qua ống xả lọc Ở cuối chu kỳ, nhiệm vụ hai khoang đảo ngược tự động, trình bày hình 5-18B Trong hầu hết hệ thống kiểu này, sấy làm việc tốt khơng khí nén cung cấp sấy trước khí kiểu làm lạnh để loại bỏ phần lớn chất ẩm Sau sấy đến mức cực thấp qua hệ thống Hình 5-18: Sơ đồ nguyên lý sấy hấp phụ không dùng nhiệt Nhiều mẫu sấy kết hợp lọc với hệ thống sấy (hình 5-19) Hệ thống chế tạo dạng hộp kín nhất, lắp ráp hoàn chỉnh sẵn sàng để lắp đặt Trong lắp đặt này, hộp lọc tiếp cận dễ dàng hoạt động theo hai tầng Tầng loại bỏ hạt lớn, tầng thứ hai loại bỏ hạt nhỏ nhiều Tầng bảo vệ phần tử lọc tầng hai khỏi bị bẩn nhanh chóng Các cụm lọc thêm vào loại sấy nào, nhà máy trường Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 283 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Hình 5-19: Kết hợp sấy cụm lọc 5.3.4 Các hướng dẫn lựa chọn sấy khí nén Độ ẩm, dạng lỏng dạng hơi, có khí nén khỏi hệ thống máy nén khí thơng thường Nếu độ ẩm khơng loại bỏ cách trước đến thiết bị, dẫn đến hệ thống bị hỏng hóc tốn thời gian dừng máy Có số cách tiếp cận khác để sấy khí khí q trình khác Việc lựa chọn sấy trở nên quan trọng ứng dụng khí nén hệ thống khí nén ngày trở lên tinh vi Phần lớn ứng dụng khí nén xử lý sấy khí lạnh Tuy nhiên, u cầu khơng khí khí ga đặc biệt khơ bắt buộc cần thiết với nhiều trình Các yêu cầu dự án địi hỏi kết hợp phương pháp tiếp cận khác để làm khơ khí Khơng khí mơi trường, có chứa độ ẩm dạng nước, hút vào máy nén nén đến áp suất cụ thể theo yêu cầu ứng dụng Khơng khí bị làm nóng đáng kể q trình nén trình tự nhiên Tuy nhiên, ẩm khơng khỏi khơng khí q trình nén; phải tách sau nén Bởi phần nhiều thiết bị trình khí nén khơng thể chịu khí nén nóng, máy nén thường cung cấp với làm mát trang bị tách ẩm Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 284 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Một làm mát loại trao đổi nhiệt sử dụng nước khơng khí mơi trường để làm mát khơng khí nén rời khỏi máy nén Bởi khơng khí nóng, khả giữ ẩm cao Để tách nước ra, khơng khí phải làm mát điểm sương Thay sử dụng sấy khí làm lạnh để loại bỏ tất nhiệt trình nén, làm mát (aftercooler) loại bỏ lượng lớn nhiệt cách kinh tế nhiều Khi nhiệt độ khơng khí giảm xuống điểm sương thấp hơn, ẩm ngưng tụ gom lại tách ẩm Nước thu gom xả qua van xả tự động Sấy bổ sung cần thiết làm mát, thực phần cơng việc sử dụng lượng Một làm mát tùy chọn cho nhiều hệ thống máy nén nhỏ; thiết bị tiêu chuẩn máy nén lớn Nhiệt độ tối thiểu mà khơng khí nén qua làm mát đạt phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ khơng khí nước làm mát sử dụng Bộ làm mát ảnh hưởng đến việc lựa chọn sấy khí chúng có tác dụng đáng kể đến tồn lượng nhiệt phải loại bỏ khỏi nguồn không khí để sấy khơ Nhân bảo trì nhà máy nhà thiết kế hệ thống phải xác định u cầu chất lượng khơng khí cho ứng dụng khí nén cụ thể Các yếu tố sau thường giải quyết: • Các yêu cầu chất lượng khơng khí hệ thống tự động hóa, cơng cụ, thiết bị sử dụng khí khác; thơng tin có sẵn từ nhà sản xuất • Các u cầu chất lượng khơng khí q trình sử dụng khí nén; thơng tin lấy từ kỹ sư q trình • Sự thay đổi điều kiện môi trường dự kiến tất thiết bị khí nén, q trình đường ống Ví dụ, vị trí ngồi trời suốt tháng mùa đơng u cầu khí nén sấy khơ đến điểm sương thấp vị trí nhà, vị trí sưởi ấm Trong hấp dẫn để tăng kích thước sấy để đảm bảo đủ cơng suất, để lựa chọn sấy tạo nhiệt độ điểm sương mức cần thiết, làm tăng đáng kể chi phí ban đầu chi phí vận hành Nói cách khác, sấy đáp ứng yêu cầu nhà máy dẫn đến chi phí cao khơng thể đốn trước mặt  TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 5: 5.1 Lọc khí 5.2 Các điều chỉnh khí nén 5.3 Bộ sấy khí Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí Trang 285 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH  CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 5: Câu Nếu nguồn khí có chất lượng đạt cấp độ Class 1.2.3, mật độ dầu cho phép biểu thị số nào? a b c d Cả Câu Một micron với … a 0,001 mm b 0,001 cm c 0,001 inches d 0,001 m Câu Một cách để loại bỏ hạt lọc cạnh giữ lại … a Rửa phần tử lọc dung môi b Sử dụng dụng cụ để cạo phần tử lọc c Cho dòng khí chạy ngược qua phần tử lọc d Làm bề mặt phần tử lọc chất hút ẩm Câu Một thiết bị thiết kế để trì áp suất lưu lượng không đổi hệ thống khí nén gọi … a Bộ lọc b Màng c Van điều khiển d Bộ điều chỉnh Câu Các điều chỉnh áp suất khí nén loại khơng điều chỉnh, hoạt động trực tiếp thường sử dụng nơi … a Giá trị áp suất thiết lập thường xuyên thay đổi b Có điểm sương cao Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí c Yêu cầu giá trị áp suất thiết lập quán d Yêu cầu giá trị áp suất thiết lập thấp Câu Một điều chỉnh áp suất kiểu dẫn hướng phù hợp cho ứng dụng … a Nơi mà lượng nhỏ lượng cần thiết để định vị van b Nơi mà lượng lớn lượng cần thiết để định vị van c Nơi mà độ chênh áp suất qua van nhỏ khơng có d Nơi mà không gian lắp đặt bị giới hạn Câu Lệch điểm đặt (droop) có nghĩa … a Độ lệch điều chỉnh bên giá trị đặt b Độ lệch điều chỉnh bên giá trị đặt c Độ giảm áp suất qua điều chỉnh lưu lượng cho trước d Khí bị điều chỉnh bắt đầu xả thông áp suất với môi trường Câu Để định vị thiết bị khí nén, điều khiển áp suất có ngõ tín hiệu điện sử dụng để điều khiển … a Rơ-le điện khí nén b Rơ-le trạng thái rắn c Máy làm mát khí nén d Bộ sấy khí kiểu làm lạnh Câu Điều sau là trường thông tin cần thiết lựa chọn kích thước điều chỉnh áp suất? Trang 286 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH a Áp suất đưa đến ngõ vào điều chỉnh b Lưu lượng qua điều chỉnh c Điểm áp suất đặt điều chỉnh d Độ giảm áp tổng thể qua tồn thiết bị khí nén Câu 10 Kích thước thân điều chỉnh áp suất nên … a Ln ln lớn kích thước ống b Khơng lớn kích thước ống c Ln ln lớn kích thước thiết bị khí nén lớn d Khơng vượt q kích thước ngõ máy nén Câu 11 Phần tử hấp thụ bên sấy hấp thụ mà sử dụng quy trình tách ẩm chất hút ẩm hóa lỏng … a Gel silic b Một tác nhân sấy hóa lỏng c Khí làm lạnh d Một phần tử nhiệt Câu 12 Hơi ẩm loại bỏ khỏi khơng khí cách … a Sử dụng chất làm mát cho máy làm mát khơng khí b Gia nhiệt lên 212oF (100oC) c Giảm nhiệt độ đến thấp điểm sương Bài 5: Bộ lọc, điều chỉnh sấy khí d Tăng nhiệt độ lên cao điểm sương Câu 13 Một sấy hấp thụ tái kích hoạt nhiệt với nhiều khoang sấy nạp chất hút ẩm cho hoạt động theo chu kỳ Trong chất hút ẩm khoang tái tạo, khoang khác … a Sấy khí trình b Được gia nhiệt c Thêm ẩm vào khí q trình d Cho phép chất hút ẩm thoát nước Câu 14 Trong hầu hết hệ thống lọc/sấy kết hợp, hệ thống làm việc tốt khí nén cung cấp … a Có áp suất 50 psi b Được lọc với lọc tĩnh điện c Cực kỳ nóng d Được sấy trước sấy khí kiểu làm lạnh Câu 15 Bởi phần nhiều thiết bị trình khí nén khơng thể chịu khí nén ướt, nóng, máy nén khí thường cung cấp với … a Các van dẫn hướng b Các điều chỉnh áp suất c Các làm mát khơng khí d Các chất hút ẩm Trang 287 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở hệ thống điều khiển trình, 2016 TS Hoàng Minh Sơn, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội [2] Giáo trình thiết bị đo lường lưu hành nội bộ,2019, Trường Cao Đẳng Dầu Khí [3] Đo lường điện cảm biến đo lường, Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thành, Hoàng Sỹ Hồng, Nhà xuất giáo dục, 2020 [4] Instrumentation Level 2, Trainee Guide, third edition – Nhà xuất Pearson Education, Inc - 2015 ... mạnh bị nghiêm cấm Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Lắp đặt hệ thống tự động hóa dịch biên soạn dành cho sinh viên hệ trung cấp cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa. .. 1011 28 25 90 56 29 120 28 87 90 28 58 2 90 28 58 2 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH Thời gian học tập (giờ) STT Mã MH/MĐ 19 AUTM53110 20 AUTM 521 12 21 AUTM54113 22 23 AUTM55115 AUTM64 125 24 AUTM63117... 180 26 0 17 2 75 30 60 41 18 29 10 51 0 4 75 36 35 2 75 120 15 42 58 72 2 30 23 79 1845 6 02 1170 43 30 20 375 196 159 15 3 3 45 60 60 45 60 14 28 28 28 28 29 29 29 14 29 2 1 1 45 42 3 60 28 29