Đề tài Tính toán hệ thống ống hơi

Trong quá trình lắp đặt : Hệ thống ống phải được lắp đặt chắc chắn, đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật trong quá trình vậnhành đường ống.. Hệ thống ống phải đảm bảo vị trí an toàn so các côn

4

=

Trong đó :

D : Đường kính trong của ống (m)

Q : Lưu lượng thể tích hơi (m3/s) = Qm x Vg

V : Vận tốc hơi (m/s)

Q m : Lưu lượng khối lượng hơi (kg/s)

V g : Thể tích riêng của hơi tại nhiệt độ và áp suất tính toán (m3/kg)

Bảng 1 : Vận tốc hơi.

Hơi bảo hòa Từ 3.5 bar trở lên 30.5 – 50.9

Hơi quá nhiệt Từ 13.8 bar trở lên 50.9 – 70.6 Hơi từ Turbine và nồi hơi

Bảng 2 : Lưu lượng hơi bảo hòa trong đường ống Schedule 40.

Bảng 3 : Tính chất hơi bảo hòa.

Water (hf) Evapoation (hfg) Steam (hg)

Trong đó :

F : Hệ số áp suất

P 1 : Hệ số áp suất tại điểm đầu

P : Hệ số áp suất tại điểm cuối

L : Chiều dài ống (m)

Chiều dài ống L = Lống + Lthiết bị

Lống : Chiều dài thực tế của ống (m)

Lthiết bị : Chiều dài quy đổi của các thiết bị như van, mặt bích …

-Trong trường hợp ống ngắn hơn 50m : Lthiết bị = 5% Lống

-Trong trường hợp ống dài hơn 100m : Lthiết bị = 10% Lống

Lưu lượng hơi trong ống : Q = Qyêu cầu x ΔQ

= Qyêu cầu x 3 5 %

100 x

L

Tra bảng chọn đường kính ống phù hợp dựa trên hệ số áp suất F và lưu lượng Q

0.00075 4.87 10.57 19.31 31.72 68.04 124.1 203.2 445.9 1315 2836 5172 83670.00085 5.52 11.98 21.88 35.95 77.11 140.7 230.2 505.4 1490 3215 5861 94820.001 1.96 5.84 12.75 23.5 38.25 81.89 148.6 245.2 539.4 1579 3383 6228 100520.00125 2.1 6.26 13.57 24.96 40.72 87.57 159.8 261.8 577.9 1699 3634 6655 106390.0015 2.39 7.35 15.17 28.04 45.97 98.84 179.3 295.1 652.8 1908 4091 7493 119990.00175 2.48 7.51 16.3 29.61 49.34 103.4 188.8 311.1 686.5 2017 4291 7852 130870.002 2.84 8.58 18.63 33.83 56.39 118.2 215.8 355.5 784.6 2305 4904 8974 149560.0025 3.16 9.48 20.75 37.25 61.3 132 240.5 391.3 881.7 2456 5422 10090 165030.003 3.44 10.34 22.5 40.45 66.66 143.4 262 429.8 924.4 2767 6068 11033 180210.004 4.17 12.5 26.97 48.55 80.91 173.1 313.8 514.9 1128 3330 7208 13240 216250.005 4.71 14.12 30.4 54.92 90.23 196.1 354 578.6 1275 3727 8189 14858 244690.006 5.25 15.69 35.8 60.31 99.05 215.8 392.3 647.3 1412 4148 9072 16476 269700.008 6.08 18.34 39.23 70.12 116.2 251.5 456 750.3 1648 4879 10543 19173 313840.01 6.86 20.64 44.13 79.44 130.4 283.9 514.9 845.9 1863 5492 11867 21576 353070.0125 7.35 22.2 47.28 81 140.1 302.1 547.3 901.9 1983 5867 12697 23074 377850.015 8.27 25 53.33 95.62 157.2 342 620.6 1020 2230 6620 14251 25974 426160.0175 8.58 26.39 55.78 100.4 165.6 360.4 665.1 1073 2360 6994 15017 27461 441940.02 9.8 30.16 63.75 114.7 189.3 411.9 760.1 1226 2697 7993 17163 31384 505080.025 10.99 33.48 70.73 127.3 209.8 459.7 834.6 1367 2970 8817 19332 34750 565810.03 12 36.78 77.23 137.9 229.9 501.1 919.4 1480 3264 9792 20917 37697 625220.04 14.46 44.16 93.17 169.2 279.5 600.7 1093 1790 3923 11622 25254 45604 750260.05 16.43 49.53 104.4 191.2 313.8 676.7 1231 2020 4413 13044 28441 51489 853240.06 18.14 52.96 115.7 210.8 343.2 750.3 1373 2231 4855 14368 31384 57373

500 400 300

200

100

50 40 30

20

5 10 20 30 50

101500

10 0 20 0

10 00 20 00

50% vacuum

1 2 3 5 7 10

30 50 20

Steam pressure bar g

400 500 Steam temperature °C

30 20 10

0.5

70 100

0 bar g

30 20

Stea

m flo

wrat

kg/h10

Tính toán bề dày ống :

A Py

2

0

Trong đó :

t m : Chiều dày tối thiểu của ống (in)

P : Áp suất bên trong ống (psi)

D 0 : Đường kính bên ngoài của ống (in)

SE : Ứng suất bền của vật liệu, trong đó có kể đến hệ số làm việc của mối hàn E và hệ số làm việc của ống

gang F (psi)

A : Hệ số bổ sung chiều dày ống (in)

y : Hệ số làm việc phụ thuộc vào loại vật liệu và nhiệt độ

Bảng 6 : Hệ số Y.

Temperature ºF

900 and

1250 and Below Temperature

ºC

482 and

677 and Below

Ống thép nối ren hoặc ống bằng kìm loại màu đường kính 25mm và

Ống thép hoặc ống kim loại màu có rãnh Lấy bằng chiều sâu rãnh +0.4mm

987 4

853 1 9375

1 2 9375

1 1

011 0

) ( )

(

D

Q L

P P

=

−

Trong đó :

P 1 : Áp suất tại điểm đầu (bar)

P 2 : Áp suất tại điểm cuối (bar)

L : Chiều dài ống (m)

Q : Lưu lượng hơi (kg/h)

D : Đường kính ống (mm)

Chiều dài ống L = Lống + Lthiết bị

Lống : Chiều dài thực tế của ống (m)

0 D

Q LV

V g : Thể tích riêng của hơi tại nhiệt độ và áp suất tính toán (m3/kg)

Q : Lưu lượng hơi (kg/h)

D : Đường kính ống (mm)

Chiều dài ống L = Lống + Lthiết bị

Lống : Chiều dài thực tế của ống (m)

Lthiết bị : Chiều dài quy đổi của các thiết bị như van, mặt bích …

-Trong trường hợp ống ngắn hơn 50m : Lthiết bị = 5% Lống

-Trong trường hợp ống dài hơn 100m : Lthiết bị = 10% Lống

Tính toán tổn áp lực dựa trên biểu đồ :

10

50

2 3 5 7

30 50 100 15

70

Saturation temperature curve

50000

1000

00

200000

Steam

flow

rate

kg / h

15

20 25

20

30000

Tính toán tổn thất nhiệt trên đường ống :

) ln(

) (

2

00

21

iD D R

T T KL

T 1 : Nhiệt độ làm việc của lưu chất trong ống (0C)

T 2 : Nhiệt độ môi trường xung quanh (0C)

D i : Đường kính trong của ống (m)

D 0 : Đường kính ngoài của lớp ống cách nhiệt (m)

Tính toán van an toàn :

Tính toán theo lưu lượng và áp suất cài đặt :

R w

o

P

Q A

=

Trong đó :

A 0 : Diện tích mặt cắt ngang tối thiểu của van (mm2)

Q : Lưu lượng hơi (kg/h)

αW : Hệ số hoạt động của van ( thường lấy bằng 0.7)

Tính toán theo bảng tra :

6.5 764 1,633 2,401 3,308 5,405 8,283 11,787 19,427 26,603 38,2267.0 812 1,734 2,549 3,513 5,740 8,796 12,517 20,630 28,250 40,5937.5 863 1,843 2,710 3,735 6,103 9,352 13,308 21,934 30,036 43,1598.0 914 1,953 2,871 3,957 6,466 9,908 14,100 23,238 31,822 45,7258.5 961 2,052 3017 4,157 6,793 10,410 14,814 24,415 33,434 48,0419.0 1,012 2,161 3,177 4,378 7,154 10,963 15,601 25,712 35,210 50,5949.5 1,063 2,270 3,338 4,599 7,515 11,516 16,388 27,010 36,987 53,14710.0 1,114 2,379 3,498 4,820 7,876 12069 17,175 28,307 38,764 55,70011.0 1,210 2,584 3,799 5,235 8,554 13,108 18,653 30,743 42,099 60,49312.0 1,311 2,800 4,118 5,675 9,272 14,208 20,219 33,324 45,634 65,57213.0 1,413 3,017 4,437 6,114 9,990 15,309 21,786 35,905 49,169 70,65214.0 1,510 3,226 4,744 6,537 10,681 16,367 23,292 38,388 52,568 75,53715.0 1,608 3,434 5049 6,957 11,368 17,420 24,790 40,858 55,951 80,39616.0 1,709 3,649 5,366 7,395 12082 18,515 26,349 43,426 59,467 85,45017.0 1,810 3,865 5,683 7,832 12,797 19,610 27,907 45,994 62,984 -18.0 1,911 4,081 6001 8,269 13,512 20,705 29,465 48,562 66,501 -19.0 2,007 4,286 6,302 8,685 14,190 21,745 30,944 51,000 69,839 -20.0 2,102 4,490 6,602 9097 14,864 22,778 32,415 53,425 73,160 -

-Tính toán van giảm áp :

Tính toán kích thước khối lượng hơi nước ngưng tụ qua steam trap :

Tính toán khi biết lưu lượng, chiều dài ống :

h fg : Enthalpy của hơi (kj/kg)

Bảng 8 : Tổn thất nhiệt qua ống không bọc cách nhiệt.

(Tính toán với nhiệt độ môi trường từ 10 – 20 0 C)

Bảng 9 : Khối lượng nước ngưng tụ trên 50m ống Sch40 (kg/h)

Steam pressur e bar g

Steam main size (mm) -18°C

correction factor

Tính toán Epansion joint :

Tính toán Epansion joint khi biết chiều dài ống và nhiệt độ làm việc :

α

) ( T 1 T 2 L

∆

Trong đó :

ΔL : Chiều dài dãn nở (m)

L : Chiều dài đoạn ống (m)

T 1 : Nhiệt độ làm việc của lưu chất trong ống (0C)

T 2 : Nhiệt độ môi trường xung quanh (0C)

α : Hệ số giãn nở (mm/m0C)x10-3

Bảng 10 : Hệ số giãn nở (mm/m 0 C)x10 -3

Material Temperature range (°C)

<0 0 - 100 0 - 200 0 - 300 0 - 400 0 - 500 0 - 600 0 - 700 Carbon steel 0.1% - 0.2%C 12.8 13.9 14.9 15.8 16.6 17.3 17.9 -

010203040

1 Trước khi lắp đặt :

Toàn bộ ống trước khi lắp đặt phải được làm sạch bụi bặm và rỉ sét

Tại các vị trí miệng ống và các co nối cần phải được vát mép theo đúng tiêu chuẩn trước khi hànghép

Độ lệch tâm cho phép lớn nhất giữa hai đoạn ống nối là 2mm

2 Trong quá trình lắp đặt :

Hệ thống ống phải được lắp đặt chắc chắn, đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật trong quá trình vậnhành đường ống

Hệ thống ống phải được lắp trên các gối đỡ

Hệ thống ống khi lắp đặt phải đảm bảo độ dốc là 1:100

Hệ thống ống phải đảm bảo vị trí an toàn so các công trình xây dựng, hệ thống điện… và cáccông trình khác có liên quan

Hệ thống ống không được lắp gần các thiết bị điện, các vật liệu dễ cháy nổ …

Kích thước ống tại những vị trí vượt qua đường, vượt sông hoặc đi ngầm qua cổng doanh nghiệpphải được gia công tại công trường theo kích thước thực tế

Trong quá trình lắp đặt ống, vị trí ống chờ chưa thi công phải được bảo vệ để tránh bụi bẩn.Tại các vị trí đi vào doanh nghiệp, kích thước lỗ chờ được tính từ mép ống (có bọc cách nhiệt)đến mép lỗ chờ là 200mm

Khi lắp ráp các co giảm trong hệ thống phải sử dụng loại co giảm không đồng tâm để tránh bịđọng nước

Hình 1 : Lắp đặt ống giảm

Đối với các ống phân nhánh đến các doanh nghiệp sử dụng cần phải lấy từ vị trí mép cao nhấtcủa ống chính để giảm lượng nước đi vào đường ống nhánh

Toàn bộ hệ thống ống hơi phải được làm sạch trước khi đưa vào hoạt động

Tháo và làm sạch lại toàn bộ lưới lọc của các bộ lọc chữ Y

Sau khi làm sạch hệ thống, phải đảm bảo tất cả các thiết bị như: van, bẫy hơi và các thiết bịliên quan phải hoạt động tốt

Tất cả những hư hỏng hoặc những lỗi kỹ thuật phát sinh sau khi làm sạch hệ thống phải được giảiquyết ngay lập tức trước khi tiến hành những công việc tiếp theo

Đối với những thiết bị có yêu cầu cao về độ an toàn như: đồng hồ đo áp suất, đồng hồ đo nhiệt

độ, van an toàn trước khi vận hành phải có tem kiểm định của cơ quan có thẩm quyền cấp.Tiến hành thử áp lực và kiểm tra hoạt động của các thiết bị trong hệ thống Đây là bước rất quantrọng trước khi đưa hệ thống ống hơi vào hoạt động và cần được tiến hành theo các bước sau:

a Kiểm tra toàn bộ mối hàn bằng phương pháp siêu âm hoặc phương pháp không phá hủykhác 100% mối hàn của hệ thống ống hơi

b Thử áp lực toàn bộ hệ thống ống, áp lực thử bằng 1.5P (P: áp lực hoạt động cùa hệ thốngống hơi)

c Thời gian thử áp lực là 2h

d Thử áp lực được coi là đạt chất lượng khi:

• Không có hiện tượng nứt

• Không tìm ra hơi xì ra tại các mối nối

• Không phát hiện có biến dạng

• Áp suất giảm tại các chỗ nối với van, mặt bích nhưng không vượt quá 3% áp suất

thử trong thời gian quy định thì coi như việc thử áp lực thành công Nếu áp suấtgiảm nhanh thì phải khắc phục các chỗ hở và thử lại

Sơn chống rỉ toàn bộ hệ thống ống bằng loại sơn đặc biệt có khả năng chịu được nhiệt độ khoảng

từ 250 - 300ºC

-Trước khi sơn ống phải được làm sạch bụi bẩn, đất cát và dầu mỡ, độ sạch tiêu chuẩn trước khisơn ống là : S.A 2.5

-Bề dày của lớp sơn chống rỉ là : 150µm

Bọc cách nhiệt toàn bộ hệ thống ống bằng ống cách nhiệt Dragon Rockwool

-Ống DN200 – DN300 : chiều dày lớp cách nhiệt là 100mm

-Ống DN150 : chiều dày lớp cách nhiệt là 50mm

-Ống Rockwool cách nhiệt phải được lắp đặt chắc chắn, đảm bảo quá trình thất thoát nhiệt là thấpnhất

-Trong quá trình lắp đặt ống cách nhiệt Rockwool, lắp đến đâu nên bọc tôn mạ màu đến đó, tránhtrường hợp nước xâm nhập vào khe hở giữa ống Rockwool và ống hơi

-Đối với những ống đang thi công lắp đặt cách nhiệt dang dở phải có biện pháp che chắn, bảo vệ

để tránh nước xâm nhập

Bọc toàn bộ hệ thống ống và lớp cách nhiệt bằng lớp vỏ tôn mạ màu với chiều dày

t = 0.4mm (màu do phía chủ đầu tư yêu cầu)

-Đảm bảo các mối giáp mí khi nối các tấm tôn mạ màu phải kín để tránh nước xâm nhập vào bêntrong ống cách nhiệt

Sau khi bọc tôn mạ màu, ống phải được sơn ký hiệu, khoảng cách giữa mỗi ký hiệu là 30m và tạinhững vị trí thay đổi chiều dòng chảy

-Ký hiệu như sau : ỐNG HƠI P=10bar

-Chiều dài ký hiệu là 20mm

II Hướng dẫn lắp đặt cầu ống :

Cầu ống phải được lắp đặt cách tường rào doanh nghiệp 0.5m

Tại vị trí lắp đặt ống DN300x2ống, cầu ống phải được lắp cách tường rào doanh nghiệp tối thiểu2m.

Các cầu ống phải được thiết kế để có thể điều chỉnh được cao độ để đảm bảo cao độ của hệthống ống là 1:100, sau khi điều chỉnh cao độ đạt yêu cầu thì phải hàn cố định lại

Các gối đỡ tại các vị trí qua đường và vượt sông cần phải gia công thực tế tại công trường

Hệ thống gối đỡ phải được sơn chống rỉ toàn bộ, sau đó sơn màu (màu sơn do chủ đầu tư yêucầu)

III Hướng dẫn lắp đặt một số thiết bị quan trọng :

1 Van an toàn

Van an toàn là thiết bị rất quan trọng của hệ thống, bảo đảm an toàn cho toàn bộ hệ thống.Trước khi lắp đặt, van an toàn phải được bảo quản cẩn thận, tránh bụi bẩn và rỉ sét

Hình 3 : Van an toànTrong quá trình lắp, ống nối đến van an toàn phải lầy từ mép trên của ống dẫn chính để tránhnước đi vào làm hỏng van an toàn.

Hình 4 : Lắp đặt ống đến van an toànVan an toàn phải được lắp cách bộ lọc Y hoặc co nối từ (8 – 10)lần đường kính ống dẫn

Hình 5 : Kích thước ống nhánh và vị trí lắp van an toànỐng xả của van an toàn phải được dẫn lên vị trí thấp nhất là 2m so với mặt đất để đảm bảo antoàn cho người vận hành

Ống xả phải được lắp đặt trên gối đỡ, độ dốc 1:100, tại vị trí cao nhất phải có nắp che để tránhnước mưa đi vào hệ thống ống

Ống xả của van an toàn phải có ống để thoát nước

Hình 6 : Ống thoát của van an toàn

Vị trí van an toàn tại vị trí hơi ra từ lò hơi, phải lắp Changeover valve để có thể sử dụng một tronghai van an toàn, để duy trì hoạt động của hệ thống ngay cả khi cần bảo trì hoặc sửa chữa

Hình 9 : Vị trí của lưu lượng kế trên đường ốngKhoảng cách giữa lưu lượng kế và van an toàn là (20-25) lần đường kính ống.

Khi sử dụng ống giảm cho lưu lượng kế, phải sử dụng loại ống giảm không đồng tâm để tránhđọng nước

Hình 10 : Ống giảm cho lưu lượng kế

3 Van giảm áp :

Van giảm áp là thiết bị điều chỉnh áp lực tại nguồn hơi và tại doanh nghiệp sử dụng

Hình 11 : Van giảm áp

Vị trí lắp đặt cảm biến áp suất của van giảm áp rất quan trọng, đảm bảo van hoạt động một cáchchính xác Cảm biến áp suất phải được đặt cách van an toàn và van đóng/mở một khoảng từ 10 –15D (D: đường kính lắp ống lắp van)

Hình 12 : Vị trí lắp cảm biến áp suất của van giảm áp

4 Đồng hồ đo áp :

Tùy thuộc vào vị trí đường ống mà ta có cách lắp đồng hồ đo áp lực phù hợp

Hình 13 : Cách lắp đồng hồ đo áp lực.

Hình 14 : Ống lắp đồng hồ đo áp lực

5 Van đóng/mở:

Hình 14 : Van đóng/mở.

Trong quá trình lặp đặt van cần chú ý vị trí và góc độ của van để đảm bảo tuổi thọ van là caonhất

Hình 15 : Vị trí lắp đặt van

6 Bộ lọc Y:

Trong quá trình lắp đặt bộ lọc chữ Y cần lắp đúng chiều của lưu chất

Hình 16 : Bộ lọc chữ YGóc độ của lọc chữ Y thay đổi tùy theo loại lưu chất khác nhau.

Hình 17 : Góc độ của bộ lọc tùy theo loại lưu chất

PHẦN III : BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ

I Bảo dưỡng và sửa chữa hàng ngày:

Việc kiểm tra hàng ngày được thực hiện bởi nhân viên vận hành hoặc người có trách nhiệm vàphải ghi chép lại những sự cố xảy ra Công việc kiểm tra hàng ngày bao gồm những công việcsau :

Kiểm tra bộ phận xả nước của hệ thống, bảo đảm bộ phận xả nước luôn trong tình trạng hoạtđộng tốt

Xả nước hàng ngày tại những vị trí xả cặn

Kiểm tra hoạt động của van giảm áp, van an toàn, các đồng hồ đo áp suất và nhiệt độ

Trong quá trình kiểm tra nếu phát hiện bất cứ sự cố nào thì phải khắc phục ngay Nhân viên vậnhành phải kiểm tra kỹ lưỡng các thiết bị và bộ phận trước và sau khi sửa chữa Nhân viên vậnhành phải kiểm tra và theo dõi các thiết bị trong suốt quá trình vận hành nhưng không nhất thiếtphải tuân thủ một cách cứng nhắc, Nhân viên vận hành có thể tiến hành một số công việc kiểmtra cần thiết tùy theo tình hình thực tế

II Bảo dưỡng định kỳ:

Việc kiểm tra toàn bộ hệ thống phải được tiến hành sau một khoảng thời gian xác định Nhân viênvận hành có trách nhiệm kểm tra và khắc phục tất cả những hư hỏng

Tất cả những thiết bị quan trọng nên được tháo ra và kiểm tra cho dù chưa xảy ra hư hỏng Nhờ

đó mà ta có thể phát hiện những vấn đề mà trong quá trình kiểm tra hằng ngày không phát hiện.Kiểm tra định kỳ đối với những thiết bị quan trọng, có yêu cầu cao về độ an toàn Việc kiểm tra vàcấp giấy chứng nhận phải được thực hiện bởi những cơ quan có thẩm quyền

Các bộ phận hư hỏng sau khi hoàn tất sửa chữa phải được thử áp lực và kiểm tra lại đảm bảo sựvận hành an toàn của chúng cho tới lần kiểm tra tiếp theo Kế hoạch kiểm tra định kỳ phải đượcvạch ra dựa trên công việc hàng ngày Chỉ nên vận hành lại hệ thống khi các điều kiện an toàn đãđược đảm bảo

III Quá trình bảo dưỡng và sửa chửa:

Trước khi bắt đầu tiến hành bảo dưỡng và sửa chữa, cần chú ý những sự cố có thể xảy ra:Khóa tất cả những van liên quan đến đoạn ống cần bảo dưỡng và sửa chữa

Mở tín hiệu cảnh báo hoặc gắn biển báo “KHÔNG THAO TÁC TRÊN THIẾT BỊ” tại những vankhóa

Sau khi bảo dưỡng và sửa chữa hoàn thành, tất các các thiết bị phải được lắp lại Tiến hành xảkhí trong đoạn ống đã bảo dưỡng và sửa chữa Tắt tín hiệu cảnh báo hoặc tháo biển báo

“KHÔNG THAO TÁC TRÊN THIẾT BỊ” tại những van khóa bởi chính người đã gắn nó

Kiểm tra hoạt động của các thiết bị vừa bảo dưỡng/sửa chữa