bài tập lớn xuất xăng dầu

bài tập lớn viết về cách xuất xăng dầu trong 1 khu bể chứa xăng, các quy trình , các bước xuất xăng ngoài thực tế,....... dùng các cảm biến dùng để đo lưu lượng, đo tốc độ dòng chảy của xăng, đo mức trong bể chứa, và 1 số thiết bị liên quan, nhưng thiết bị được đề cập chình là các cảm biến dùng để đo lường

BỘ CÔNG THƯƠNG Trường đại học công nghiệp hà nội BÀI TẬP LỚN

ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XUẤT XĂNG DẦU TỰ ĐỘNG

CHO BẾN XE ÔTÔ XITEC

MÔN HỌC: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN

BÀI TẬP LỚN

Mục lục

3.1.1.2) c i m tính n ng c a h th ng t Đặ để ă ủ ệ ố đạ đượ 15 c

- H th ng có th xu t h ng 3 ch : T ng, Bán t ng, v ch t i ch ệ ố ể ấ à ở ếđộ ựđộ ựđộ à ếđộ ạ ỗ 15

5 : K T LU N Ế Ậ 27

1/ Yêu cầu tổng quan công nghệ:

1.1/ lựa chọn cảm biến và thiết bị

- Thiết bị đo lưu lượng oval (flow meter)

Hình 1.1: thiết bị đo lưu lượngNguyên lý làm việc:

Bộ đo lưu lượng Oval đo dòng chất lỏng bằng cách sử dụng 1 áp lực chênh lệch yếu đểquay đôi bánh răng oval.Hai bánh răng ăn khớp bịt kín đầu vào và đầu ra nhằm tạo ra độchênh lệch áp lực.Khi sự định hướng của căp bánh răng oval như vị trí 1,hình vẽtrên,bánh răng A nhận momen quay từ sự chênh lêch áp suất,bánh răng B hủy lựcxoắn,và bánh răng A lái bánh răng B như mô tả ở vị trí 2.Khi bánh răng A quay đến vịtrí như hình 3,khi hết momen quay,nhưng bánh răng B lại nhận được momen và láibánh răng A.Cách hoạt động luân chuyển như vậy duy trì việc quay liên hoàn vớimomen quay gần như không đổi ngoại trừ điểm chết.Vị trí 4,5,6,7,8 và 9 minh họa

nguyên lý này thông qua 1 vòng tròn kín liên hoàn mang bánh răng A trở về vị trí ban

đầu như vị trí 1

Với việc quay bánh răng thiết bị có thể đo được chính xác lượng chất lỏng trongkhe hở hình lưỡi liềm hoặc đo trong khoang.Tổng số lượng chất lỏng cho 1 vòng quaycủa cặp bánh răng oval là 4 phần,đó chính là tốc độ quay của bánh răng

Do độ trượt giữa bánh răng và thành buồng là rất nhỏ,cho nên việc đo không bịảnh hưởng bởi sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng

Một trục đầu ra bị quay theo 1 tỷ lệ tới bánh răng oval bởi sức hút của sự ghép từtính.Trục đầu ra này lái 1 bộ bánh răng nhằm cung cấp việc ghi bộ đếm trong bộ phận

kỹ thuật theo gallon,lít,hay pound…

- Cân điện tử (load cells)

- Trạm kiểm định đo lường (prover)

- Thiết bị đo mức (level gauges)

Hình 1.2: thiết bị đo mức

- Thiết bị đo nhiệt (temperature transmitter)

Nguyên lý làm việc: Là để đo lường điện trở của plantium.Loại thông thường nhất(PT100) là điện trở 100 ohms tương ứng với nhiệt độ là 0˚ C và 138 ohms ở 100˚ C.Cũng có cảm biến PT1000 mà điện trở 1000 ohms ở 0 ˚ C

Mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở được xấp xỉ trên một khoảng nhiệt độ: cho

ví dụ, giả sử tuyến tính hóa nhiệt độ ở khoảng 0˚ C đến 100˚ C, sai số cho 50˚ C là0,4˚C

Để có nhiệt độ chính xác mỗi loai kế nhiệt trở luôn có 1 hệ số tuyến tính riêng.

Hệ số nhiệt độ này phải tuân theo tiêu chuẩn quốc tế 90 (ITS-90) Cảm

biến PT100

Hình 1.3: thiết bị đo nhiệt

Sự tuyến tính hóa này được tự động trong phần mềm, sự tuyến tính hóa được tính bằng:

C=-4.183E-12 (dưới 0° C), hoặc C = 0 (trên 0° C)

Mọi cảm biến Pt-100 được sản xuất với tiêu chuẩn điện trở 100 ohm để tạo ra đọ tin

cậy và chính xác cao Tuy nhiên, có hai tiêu chuẩn kỹ thuật tồn tại: tiêu chuẩn châu

Âu :A = 0.00385, và tiêu chuẩn Hoa Kỳ :A = 0.003916 Cả hai tiêu chuẩn này đều được

sử dụng phổ biến và điều quan trọng là xác định tiêu chuẩn nào được bộ xử lí chấp

nhận

- Thiết bị đo áp suất : Là thiết bị đo áp suất chêch lệch với độ chính xác cao và dữ liệu có thể được chuyển sang máy tính Các thiết bị này phù hợp cho ứng dụng các ngành công nghiệp, dịch vụ kỹthuật hoặc dùng trong phòng thí nghiệm

Nếu bạn cần chuyển dữ liệu từ thiết bị sang máy tính, yêu cầu phần mềm (tùy chọn) và cáp

RS-232 Phần mềm này tương thích với Windows 95, 98, 2000, ME và XP

Hình 1.4: thiết bị đo áp suất

- Van điện điều khiển (control vals)

Nguyên lý hoạt động: Các cuộn cảm thường đóng và thường mở nằm ở phần đầu

và cuối của vòng lặp tương ứng với việc điều khiển hoạt động của van Khi cả 2 cuộn cảm đều hoạt động, áp suất cao ở thượng lưu bị chặn từ nắp van chính, áp lực trong nắpthông hơi đến hạ lưu và van được mở ra

Ngược lại khi 2 cuộn cảm không hoạt động, vòng điều khiển hạ lưu bị khóa và áp suất thượng lưu sẽ đóng van

Trong suốt quá trình chảy, khi cuộn cảm thường mở hoạt động trong khi cuộncảm thường đóng đóng lại, áp suất bị chặn lại trong vỏ, dẫn đến van đĩa tạo thành áp lực

để khóa vị trí mở cố định, vì thế 1 hằng số cố định tỷ lệ được duy trì Khi điều kiện hoạtđộng của van thay đổi dẫn đến thay đổi tỉ lệ lưu lượng dẫn đến thay đổi độ mở van cốđịnh, bộ điều khiển lưu lượng báo hiệu cuộn cảm thích hợp để mơ hoặc đóng ngay tứckhắc, thay đổi vị trí mở van, bằng cách ấy thay đổi tỉ lệ lưu lượng để nó cài đặt lại van

Khi tỉ lệ lưu lượng thay đổi (từ lưu lượng thấp đến giới hạn lưu lượng cao, hoặctrong suốt quãng đóng van đa bước), cuộn cảm thích hợp được báo hiệu để mơ và đóngcho đến khi tỷ lệ lưu lượng được điều chỉnh đến được giá trị mới

Khi nhận được 1 giá trị trong bộ điều khiển,sự đóng van bắt đầu.Bộ điều khiểnlưu lượng báo hiệu Van để đóng van theo hiểu đa bước,tránh được áp lực shock

Khi khối lượng đặt trước gần đạt được(1-2 galon còn lại),một tín hiệu ngắt báocho van đóng hoàn toàn đảm bảo chính xác khối lượng đặt trước

Hình 1.5: van điều khiển

Hình 1.6 :cơ chế làm việc của van điều khiển

- Máy bơm bánh răng (pump):

Hình 1.7: máy bơm bánh răngNguyên lý làm việc: Bơm thể tích có cơ cấu chấp hành ở dạng hai bánh răng ăn khớp.Các buồng làm việc của bơm được tạo nên bằng thành thân bơm và các profin của răng

Buồng hút nằm bên phía các răng rakhớp, buồng nén nằm bên phía các răng vào khớp Thể tích của buồng hút và buồng nénđược thay đổi do các răng ra khớp và vào khớp với nhau thực hiện chu kì hút và nénchất lỏng BBR có kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao trong khi vận hành, kích thước nhỏgọn, nhẹ Áp suất dẫn từ 10 đến 100 bar, cá biệt tới 200 bar; hiệu suất 0,87 - 0,89; hiệusuất thể tích 0,95 - 0,98; hiệu suất cơ khí 0,94; lưu lượng bơm tới 1.000 l/phút (đối với

bơm áp suất thấp) BBR thường được trang bị van an toàn để chuyển chất lỏng từ buồng

nén sang buồng hút khi đạt tới áp suất tối đa)

- Cần xuất (loading arms)

- Bộ điều khiển xuất hàng (batch control)

- Thiết bị phối trộn xăng dầu trên đường ống (inline blender)

- Mái phao (floating roofs)

- Hệ thống đo bồn tự động (tank gauging systerm)

- Hệ thống tự động hóa xuất hàng (truck/ship loading)

- Hệ thống cân tự động (automatic weighting systerm)

- Hệ thống SCADA cho đường ống dẫn dầu khí

- Hệ thống đo đếm giao nhận dầu khí (fiscal metering skids)

1.2/ Chế độ xuất xăng dầu tự động là chế độ vận hành chính tại kho chứa xăng dầu, các số liệu đo

tính được cập nhật tự động, hệ thống tự động xuất và tự động dừng quá trình xuất hang khi lượng hang xuất ra bằng với lượng đã đặt trước

+/ Có thể chuyển từ chế độ tự động sang chế độ bằng tay khi hệ thống có vấn đề

+/ Chuyển loại hàng và họng xuất : hệ thống tự động hóa đảm bảo xuất hang theo ngày và theo mã lệnh Loại hàng được quy định cứng với từng họng xuất Khi thay đổi công nghệ, bể chứa, làm thay đổi mặt hàng tại mỗi bể xuất thì phải đặt lại mặt hàng tương ứng cho họng xuất đó

1.3/ Hệ thống công nghệ :

Hình 1.8: Hệ thống kho, bể, đường ống xuất nhập xăng dầu

- Hệ thống điện động lực, điện điều khiển, điện chiếu sang

- Hệ thống tự động hóa điều khiển, thiết bị van, máy bơm, thu nhập số liệu trong quá trình xuất nhập xăng dầu

1.4/ Khu vực làm việc:

- Vị trí để xe chở lấy hàng

- Nhà bán hàng và kiểm tra xe trước và sau khi lấy hàng

-Khu vực nhà xuất hàng

- Khu vực nhà bơm dầu

- Khu bể trụ chứa xăng dầu và hệ thống công nghệ xuất nhập xăng dầu

- Khu hệ thống công nghệ xuất nhập

- Hệ thống cấp thoát nước vệ sinh công nghiệp , hệ thống PCCC

- Sơ đồ công nghệ xuất, sơ đồ phân phối điện, phương án phòng cháy chữa cháy, sơ đồ PCCC có đầy

đủ dụng cụ

2/ Giới thiệu quy trình kinh xuất hàng hiện tại:

2.1/ Sơ đồ xuất hàng:

Hình 2.1: sơ đồ xuất hàng

2.2/ Các chỉ tiêu an toàn và phòng chống cháy nổ

- Kèm theo nhưng yêu cầu về kỹ thuật thì các chỉ tiêu an toàn và phòng chống cháy nổ

là 1 điều kiện tiên quyết trong các hệ thống dùng trong nền công nghiệp xăng dầu.Do

xăng dầu là chất lỏng dễ bay hơi, dễ bắt lửa ở nhiệt độ thấp, không hòa tan trong nước,

có tỷ trọng nhẹ hơn nước Hơi xăng dầu nặng hơn không khí 5,5 lần, cháy ở thể hơi

Xăng dầu có khả năng sinh tĩnh điện khi bơm rót và khi cháy tỏa ra nhiệt lượng lớn, tốc

độ lan truyền nhanh và tạo ra sản phẩm cháy độc hại Vì vậy các thiết bị đuợc chọn

trong hệ thống ngoài đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật thì phải có khả năng phòng chống

cháy nổ cao,khả năng xảy ra sự cố là thấp nhất

- Ngoài ra khi thi công lắp đặt thiết bị cho hệ thống cần làm tốt những yêu cầu về an

toàn phòng chống cháy nổ sau:

• Việc thi công lắp đặt đường ống và thiết bị không được hàn cắt tại khu

vực giàn xuất và trạm bơm Gia công ống thép bảo vệ và các tủ điện thựchiện bên ngoài khu vực nguy hiểm cháy nổ, nếu có hàn cắt phải thực hiệnbên ngoài khu vực kho sau đó làm nguội mới đưa vào lắp đặt

• Khi cắt phá bê tông thường xuyên phải tưới nước xuống nền bê tông để

tránh phát sinh tia lửa, ngăn cách khu vực thi công bằng hàng rào di động

• Khi tháo lắp vặn chuyển thiết bị phải nhẹ nhàng tránh va đập mạnh gây

phát sinh tia lửa

• Các trang thiết bị đưa vào lắp đặt và toàn bộ hệ thống cáp phải đặt trongống thép bảo đảm bảo tiêu chuẩn phòng nổ theo quy định.

• Trước khi đưa vào chạy thử phải tiến hành đo kiểm tra cách điện toàn bộcáp và các thiết bị có sử dụng điện

• Trong thời gian thi công, các vật tư dụng cụ phải để gọn gàng không gâyảnh hưởng tới hoạt động sản xuất tại kho và công tác PCCC

• Đo kiểm tra nồng độ xăng dầu khu vực thi công Nếu nồng độ xăng dầuvượt quá quy định cho phép thì không được đục cắt bê tong

• Bố trí đầy đủ trang thiết bị phòng cháy chữa cháy

3/ PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỆ THỐNG:

3.1/ Lựa chọn phương pháp điều khiển:

3.1.1/ Phương pháp điều khiển BatchControler sử dụng thiết bị Accuload:

3.1.1.1) Giới thiệu hệ thống

Hình 3.1: Mô hình hệ thống cho 1 họng xuất

- Hệ Thống vận hành hệ thống theo 3 chế độ: Tự động hoàn toàn, bán tự động khi máytính chủ dữ liệu hệ thống tự động hóa lỗi, mạng LAN lỗi… khi đó số liệu tự động hóa

sẽ được cập nhật lại vào cơ sở dữ liệu khi hệ thống vận hành trở lại Chế độ tại chỗ làviệc vận hành bơm tại chỗ, hoàn toàn không có kết nối PLC với Controllogix, các Batchcontroller vẫn hoạt động, các van điều khiển vẫn đóng theo lượng đặt trước

Đây là công nghệ điều khiển tiên tiến nhất hiện nay cho việc xuất xăng dầu, côngnghệ điều khiển mẻ (Batch controller)

Hệ thống bao gồm:

• Mỗi bộ Accuload điều khiển 1 cần xuất, nhận thông tin từ đầu đo nhiệt độ,tín hiệu phát xung từ lưu lượng kế và điều khiển bơm và van tại từng họngxuất

• Mỗi họng xuất sẽ có 1 sensor đo nhiệt độ được lắp trên đường ống xuất,sai số đo nhiệt độ nhỏ hơn ±0,25 0C Khoảng cách đi dây giữa Accuload

và sensor đo nhiệt độ nhỏ hơn 100m

• Bộ phát xung của lưu lượng kế phát xung vuông 40/60, trên phát xungphải có sẵn bộ lọc nhiễu điện tử.Tín hiệu phát xung tiêu chuẩn: nhỏ hơn1V là giá trị 0, lớn hơn 5V là giá trị 1.Điện áp cung cấp cho phát xung là

12 hoặc 24VDC

• Bộ Batch Controller được điều khiển bởi PLC, việc sử dụng PLC sẽ đảmbảo việc kết nối với phân hệ trạm bơm và đơn giản cũng như việc mởrộng hệ thống sau này.Bộ PLC được thiết kế dự phòng nóng (redundant 2CPU và 2 đường truyền thông Modbus và 2 cổng truyền thông trênAccuload) khi có sự cố ở 1 bộ PLC thì PLC còn lại sẽ chiếm quyền điềukhiển Accuload qua đường truyền thông còn lại và cổng truyền thông cònlại.Truyền thông giữa 2 bộ PLC bến xuất bộ và trạm bơm cũng được thiết

kế dự phòng nóng 2 đường Controlnet, khi bị sự cố 1 đường sẽ truyền trênđường còn lại

- Tích hợp thông tin và hiển thị trên máy SCADA

Hình 3.2:Mô hình toàn bộ giàn xuất

3.1.1.2) Đặc điểm tính năng của hệ thống đạt được

- Hệ thống có thể xuất hàng ở 3 chế độ: Tự động, Bán tự động, và chế độ tại chỗ

• Lưu số liệu xuất hàng ở 2 chế độ Tự động và Bán tự động, bao gồmnhững thông tin sau: mã lệnh, mã ngăn, mã công tơ (nếu có), lượng đăng

ký, lượng thực xuất, nhiệt độ trung bình

• Dự phòng cổng truyền thông của Batch controller, Dự phòng truyền thôngModbus và dự phòng SCADA nhằm mục đích tăng tính ổn định, giảmthiểu gián đoạn cho quá trình xuất hàng do có cơ chế dự phòng nhiều cấp

• Thông tin khách hàng và lượng xuất được quản lý trên máy tính hóa đơn,quá trình xuất hàng được thực hiện qua lệnh xuất hàng, trên lệnh xuất cóthông tin về khách hàng, số xe quá trình được thực lấy, mã khách, mãhàng hóa, số thứ tự lệnh xuất, mã ngăn Trong quá trình xuất người côngnhân không thể thay đổi lượng xuất, xuất lại lệnh đã xuất, quá trình xuấtkết thúc, việc hoàn chỉnh hóa đơn qua cơ sở dữ liệu có đầy đủ lượng hàngthực sự xuất được cũng như nhiệt độ trung bình của ca lô hàng đó Cácthao tác và hiện tự động tối đa từ khâu trước khi xuất đến khi hoàn chỉnhhóa đơn cho khách hàng nhằm tránh các tiêu cực, phiền hà cho kháchhàng, giảm thiểu thời gian xuất

• Các thông tin nhập trên Batch hiển thị bằng tiếng việt không dấu, thao tácxuất hàng đơn giản, các thông tin báo lỗi sự cố hỏng nhiệt độ, xuất quálượng đặt, lưu tốc quá cao, quá thấp,… đều được thể hiện rõ ràng trênBatch controller

3.1.2/ Khởi động và vùng điều chỉnh

Trong lúc hệ thống được bắt đầu khởi động,dùng van điện,người ta khuyênrằng các bước nên làm để đảm bảo tính chính xác sự hoạt động của hệ thống:

• Bước 1: Đầu tiên tất cả không khí phải được thông từ lỗ thông hơi của van

chính.Mặt khác, van có thể không ổn định hoặc phản ứng chậm Điều này đượclàm bằng cách tăng áp suất và vặn lỏng nút thông hơi 1 cách lớn nhất trong vỏvan cho đến khi không khí được xả hết Thông thường van tự động xả hết tất cảkhí từ lỗ thông hơi ở vỏ van sau 1 chút thời gian vận hành

• Bước 2: Chắc chắn tỉ lệ lưu lượng giới hạn chính xác cài đặt trong bộ điều khiển

• Bước 3: Trước khi cho cuộn cảm hoạt động để mở van, hãy đóng cuộn cảm hạ

lưu, điều chỉnh cuộn cảm thượng lưu mở van tròn thượng lưu khoảng 1/4 – 1/2

độ mở

• Bước 4: Với các dòng tải khác từ bơm (áp suất đầu vào van cao nhất) đặt trước 1

lượng nhỏ và cho cuộn cảm thượng lưu hoạt động như bình thường, dẫn đến lưulượng bắt đầu chảy

• Bước 5: Dần dần mở van tròn hạ lưu cho đến khi van chính mở dần đều và duy

trì lưu lượng ổn định

• Bước 6: Cho phép ngắt thông 1 lượng trung bình đặt trước, quan sát tốc độ đóng

van và tính ổn định lưu lượng trong suốt quá trình ngắt đa bước

• Bước 7: Nếu tốc độ đóng và sự ổn định lưu lương đã được, hãy làm bước tiếp

theo.Nếu chưa được, hãy điều chỉnh van tròn thượng lưu Đặt lại lượng nhỏ mỗilần , lặp lại bước 5,6 cho đến khi Van hoạt động theo đúng ý

• Bước 8: Đặt một lượng nhỏ và sau khi lưu lượng cao đạt được, cho dừng khẩn

cấp ( E stop) Ghi lưu lượng sau khi bắt đầu dừng khẩn cấp và quan sát có haykhông dòng shock quá mức Nếu dòng shock quá mức, đóng cuộn cảm thượnglưu làm cho van tròn thượng lưu đóng lại 1 chút làm chậm sự đóng van lại Lặplại bước này cho đến khi dòng shock quá mức được triệt tiêu

• Bước 9: Nếu có thể, với tất cả các tải khác từ đầu bơm (áp suất vào thấp nhất),

đăt 1 lượng nhỏ vả chạy Nếu tốc độ mở chưa chấp nhận được, hãy mở lượng ở

hạ lưu và quan sát xác định độ mở van thông thường và dừng sự thực hiện lại,làm như bước 6 và bước 7

Nếu tốc độ mở chưa được hãy mở cuộn cảm hạ lưu điều chỉnh độ mở van tròn 1chút.Lặp lại bước này cho đến khi tốc độ mở đạt được