L ỜI CẢM ƠN
3.1.3.Chọn mặt bích
Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng nối các phần của để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Các loại bích thường sử dụng:
Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn , đúc , rèn). Loại bích này chủ yếu dùng thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình.
Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ bằng kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơn thiết bị.
Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc ở áp suất cao.
Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép CT3, cấu tạo của bích là bích liền không cổ để nối đáy, nắp, thân thiết bị.
Các loại đường nối với bồn:
- Đường nối công nghệ đầu vào d1 = 700 mm. - Đường nối công nghệ đầu ra d2 = 650 mm. - Lỗ ống gắn van an toàn d3 =450 mm. - Đường xả khí khi vệ sinh d4= 550 mm.
- Và một sốđường vét d5 = 50 mm dùng để xả khi vệ sinh bình được đặtở dưới đáy thấp nhất của bình.
Đối với kích thước của các đường ống trên, ta chọn các loại bích liền bằng thép để nối ống dẫn và các bộ phận của thiết bị.
Theo bảng XIII.27 ([8] – 382) chọn bích loại 5.
Tra bảng XIII.27 ([8] – 382) với áp suất P = 18,2324 (kG/cm2) = 1,79.106 (N/m2) và các đường kính lỗ tương ứng thì ta có:
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu Bảng 3.2. Kích thước của mặt bích và thông số về bulong của các đường nối với
bồn. Py.106 N/m2 Dy mm Dn mm D mm D1 mm D0 mm db mm Z cái h mm H mm S1 mm 1,79 700 900 825 770 719 M30 24 38 65 9 1,79 650 825 760 715 669 M30 20 33 65 9 1,79 450 620 550 510 465 M24 20 28 55 7 1,79 550 720 650 610 565 M30 16 33 55 7
Kích thước chiều dài các đoạn ống nối, tra bảng XIII.32 ([8] – 434) ta có bảng 3.3.
Bảng 3.3. Kích thước chiều dài các đoạn ống nối
Tên ống D l mm (p ≤ 2,5.10-6, N/m2) d1 700 180 d2 650 180 d3 450 160 d4 550 170 d5 50 100 3.1.4. Cửa người
Mỗi bồn chứa có từ 1-2 cửa người lắp đặt trên thành bồn, được chế tạo cùng loại vật liệu với bồn.
Cửa người được thiết kế thuận lợi cho việc vệ sinh, sửa chữa bồn cũng như quan sát mực chất lỏng trong bồn.
Cửa người phải có kích thướcđủ lớn để một người có thểchui vào được.
Chọn kích thước của cửa người là d = 590 mm. Theo bảng XIII.27 ([8] – 382) chọn loại bích kiểu số 1.
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
Tra bảng XIII.27 ([8] – 382) với áp suất P = 18,2324 (kG/cm2) = 1,79.106 (N/m2) và các đường kính lỗ tương ứng thì ta có các kích thước của mặt bích cũng như thông số về bulong như trong bảng sau:
Bảng 3.4. Các kích thước của mặt bích và thông số về bulong của cửa người
Py.106 N/m2 Dt mm D mm Db mm D1 mm D0 mm db mm Z cái h mm 1,79 590 1140 775 710 620 M36 28 65
● Tính toán phần cửa người chui
Cửangười chui có đường kính d= 590 mm . Dùng vòng tăng cứng có chiều dày bằng chiều dày thân thiết bị: Sn=30 mm.
Chiều rộng: B = 2.d = 2 . 590 = 1180 mm.
Kiểm tra độ bền của vòng tăng cứng bằng công thức sau: Sn . (B – d) ≥ S . (d – dmax)
Trong đó:
Sn: là chiều dày vòng tăng cứng.
dmax: là đường kính giới hạn tăng cứng 11,88 mm. Thay số vào phương trình trên ta có:
30.(1180 – 590) ≥ 30.(590 – 11,88) 17700 > 17343,6.
Vậy độ bền tăng cứng cho cửa người thỏa mãn điều kiện, an toàn.
3.1.5. Khối lượng bồn chứa
Mb = Mnắp + Mthân + Mbs
Khối lượng nắp bồn: Mnắp = 2 . Mn = 2 . 3444 = 6888 kg.
Khối lượng bổ sung, có kể đến khối lượng bích, cửa người, bulong: Mbs = 520 kg. (tra bảng tiêu chuẩn ASME SECT. VIII DIV.1). Khối lượng phần thân bình: Mthân = . V = .S.L = L
= 7850. . 58 = 6304721,22 ( kg). Trong đó:
: khối lượng riêng của thép CT3, = 7850 (kg/m3). V: thể tích của bồn (m3). S: diện tích đáy bồn (m2). π Dt² 4 3,14 . 4,22 4
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
L: chiều dài bồn (m).
Mb = 6888 + 6304721,22 + 520 = 6312129,22 (kg).
3.1.6. Khối lượng phần LPG chứa trong bình
MLPG = LPG . V = 800 . 0,5533 . 103 = 442640 (kg).
3.1.7. Khối lượng toàn bộ bồn chứa
M = Mb + MLPG = 6312129,22 + 442640 = 6754769,22 (kg).
3.1.8. Chân đỡ thiết bị
Chọn vật liệu làm chân đỡ là thép CT3 Chọn số chân đỡ n = 12
Chọn chân đỡ theo bảng XIII.35 ([8] - 437) Tổng tải trọng đặt lên chân đế gồm:
- Khối lượng bản thân của bình.
- Khối lượng phần LPG chứa trong bình.
Vậy tải trọng đặt lên chân đế là: 6754769,22 (kg).
Tải trọng đặt lên 1 chân đế là: Md = = 562897,435 (kg).
Hình 3.4. Một kiểu củachân đỡ thiết bị hình trụ nằm ngang
3.2. CHỌN THIẾT BỊ PHỤ
6754769,22 12
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
3.2.1. Lựa chọn bơm
Lưu lượng xuất: 0,0045m3/s = 15,996 m3/h =270 l/phút. Áp suất yêu cầu: p = 734159,233(N/m2)=7,341(bar) Độ chênh cột áp: H =
Theo tiêu chuẩn ASME SECT. VIII DIV.1 thì loại bơm được chọn là: Bơm li tâm đa cấp mã hiệu SC kiểu 50,với số vòng quay của bơm là 1450 vòng/phút.
N = 26,5(HP) = 19,504(kW) NPSH = 0,51(m).
Hình 3.5. Bơm li tâm đa cấp mã hiệu SC kiểu 50
3.2.2. Lựa chọn máy nén
Chọn máy nén piston hai cấp. Các thông số của quá trình:
- Lưu lượng: 0,0045(m3/s) = 15,996(m3/h) - Áp suất đầu hút: ph= 6,7(bars)
- Áp suất đầu đẩy: pd= 13 (bars) - Nhiệt độ đầu của hơi LPG: t1= 30oC - Tỉ số giữa áp suất đầu đẩy và đầu hút là:
3.2.3. Lựa chọn van
Dùng trong hệ thống để ngắt chuyển hoặc điều chỉnh dòng chất lỏng. Dựa vào chức năng của van, sự thay đổi trong trạng thái dòng của van, có thể được điều chỉnh
) ( 810 , 136 9,81 547,02 734159,233 m g p 94 , 1 7 , 6 13 h d p p
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
bằng tay hoặc tự động nhờ cài tín hiệu từ thiết bị điều khiển hoặc là van có thể tự động để tác động nhằm thay đổi chế độ của hệ thống. Van bao gồm các loại sau:
3.2.3.1. Van cầu
Đó là những van tồn tại thường xuyên nhất, dùng để điều chỉnh lưu lượng. Van cầu truyền thống dùng để chặn dòng chảy.
Van cầu bao gồm van kiểu chữ Y và van góc.
Hình 3.6. Van cầu khi mở và khi đóng
Van cầu thường là loại có tyren trơn trừ van loại lớn thì kết cấu bề ngoài bắt bulong bằng đòn gánh.
Dựa vào cấu trúc bên trong để xác định kiểu van. Lối vào và lối ra được sắp xếp theo yêu cầu của dòng chảy.
Hình 3.7. Dòng chảy trong van cầu
Van chịu được áp suất cao và thay đổi trong lĩnh vực tiết lưu phải thiết kế kiểu van đặc biệt, sử dụng 2 loại van sau:
+ Van cầu cỡ lớn điển hình ghép bích. + Van cầu góc với mép bắt bulong.
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
Cấu tạo của van gồm các bộ phận như: tay vặn, cổ van, ty van, vòng chặn đĩa, cổ, thân van, đĩa van, đế van.
Hình 3.8. Van cầu cỡ lớn điển hình ghép bích và van cầu góc với mép bắt bulong
3.2.3.2. Van bi
Van bi là van xoay 1/4 vòng, van được ứng dụng cho khí, khí nén, chất lỏng và vữa xây dựng.Van bi được dùng để đóng hoặc mở hoàn toàn trong quá trình xuất nhập dòng chảy vì nó tạo ra trở lực lý tưởng cho dòng chảy do có cửa và thân van rất trơn tru và đều đặn.
Cấu tạo của van bi bao gồm thân van, nút hình cầu và đế.Van bi được thiết kế ở 3 dạng: cửa van ống Venturi, cửa tròn và cửa giảm dần. Van cửa tròn có đường kính trong bằng đường kính trong của ống. Kiểu van cửa Venturi và cửa giảm dần, cửa van thường bé hơn đường ống.
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
3.2.3.3. Van kim
Van kim thường được dùng cho dụng cụ đo, đồng hồ, bộ chỉ báo và thiết bị đo âm. Van kim đạt được độ chính xác cao vì vậy nó được ứng dụng ở nhiệt độ và áp suất cao.
Trong cấu tạo của van kim, điểm dưới của ty van là đầu kim. Kim được khớp một cách chính xác vào lòng van, vì vậy đảm bảo hoàn toàn kín và tác động mở đóng nhẹ nhàng.
Hình 3.10. Trạng thái mở và đóng của van kim
3.2.3.4. Van an toàn
Van an toàn là thiết bị tự động dùng để xả áp suất sử dụng bảo vệ quá áp trong đường ống và bồn chứa.
Van bảo vệ hệ thống bằng cách xả ra áp lực dư thừa. Ở áp suất bình thường, đĩa van được đóng vào đế van và cố định bởi 1 lò xo đã nén từ trước khi hệ thống áp lực tăng lên, áp lực tạo ra bởi chất lỏng và đĩa van tăng gần bằng áp lực lò xo. Khi mà các áp lực trên cân bằng, chất lỏng sẽ chảy ra qua cửa van ra ngoài.
Van an toàn dùng cho khí vì đặc tính khi mở và đóng của nó thích hợp với đặc tính và sự nguy hiểm của khí khi bị nén.
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
Hình 3.11. Sơ đồ cấu tạo của van an toàn
3.2.4. Thiết bị đo mức chất lỏng
Để đảm bảo khi xuất hết mực chất lỏng và khi nhập đầy mực chất lỏng thì người vận hành phải biết mực chất lỏng dâng đến mực nào trong bồn. Các loại thiết bị đo mức chất lỏng:
3.2.4.1. Phao nổi
Đây là loại dụng cụ kiểm soát mực chất lỏng thông dụng nhất.Đơn giản nhất là loại phao nổi một vị trí (single- point float). Loại này gồm một phao bằng nhựa nối với 1 cánh tay đòn. Cánh tay đòn điều khiển van cấp liệu cho bồn ở trạng thái đóng hay mở. Ban đầu khi chất lỏng dưới mức thì van ở trạng thái mở. Khi mực chất lỏng ở vị trí mong muốn thì phao nổi ngang với mực chất lỏng cần bơm, tác động lên van thông qua cánh tay đòn làm đóng van lại.
Phao nổi có thể gắn bên trong bồn hay gắn trong 1 bình bên ngoài thông với bồn. Loại phao nổi di động hình bánh rán cho phép người đọc vận hành theo dõi mực chất lỏng dâng lên trong bồn.
3.2.4.2. Phao chiếm chỗ
Nguyên tắc hoạt động của loại này dựa trên lực đẩy Acsimet.
Thực tế người ta nối phao với một hệ thống khí nén. Sự thay đổi của lực tác dụng lên van khí làm thay đổi áp suất khí. Quan sát sự thay đổi áp suất khí cho phép thay đổi mực chất lỏng dù là rất nhỏ. Vì vậy độ nhạy của loại này cao.
Khi chiều cao của bồn lớn thì người ta dùng nhiều phao nối tiếp nhau ở vị trí nhất định. Chất lỏng dâng đến phao nào thì lực tác dụng lên toàn bộ chuỗi phao thay
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
đổi đến đó. Lực này kích hoạt các thiết bị khí nén và giúp ta ghi nhận được mực chất lỏng trong bồn.
3.2.4.3. Đầu tiếp xúc trực tiếp
Phương pháp tiếp xúc dùng cho bồn chứa hạt rắn (chủ yếu) và dùng cho bồn chất lỏng.
Ở bồn chứa chất lỏng có đầu tiếp xúc là phao. Đầu tiếp xúc nối với đầu cảm biến bằng 1 thanh kim loại. Nếu ban đầu ban đầu chất lỏng ngập phao thì lực Acsimet tác dụng lên phao và cảm biến ghi nhận lực này. Cảm biến sẽ truyền tín hiệu điều khiển motor quay kéo phao lên. Khi đó ta sẽ ghi mực chất lỏng dâng trong bồn.
Ưu điểm: loại dụng cụ này có thể tự động hóa hoàn toàn, độ chính xác cao. Nhược điểm: chi phí cho dụng cụ cao do cảm biến đắt tiền.
3.2.4.4. Dụng cụ đo dùng áp suất thủy tĩnh
Dựa trên áp suất thủy tĩnh đơn giản nhất là đồng hồ đo áp suất gắn phía dưới đáy bồn.
Ở bồn chứa LPG thì dùng phương pháp gián tiếp là áp kế đo chênh lệch áp suất. Đó là một ống chữ U có chứa thủy ngân. Một đầu ống thông với đáy bồn chứa chất lỏng, đầu còn lại thông với khoảng không gian chứa hơi bão hòa trên bồn. Áp suất thủy tĩnh do chất lỏng gây ra đè mức thủy ngân trong nhánh thông với chất lỏng xuống và làm mực thủy ngân bên đầu còn lại dâng lên. Chênh lệch mực thủy ngân cho ta biết chiều cao chất lỏng trong bồn chứa.
3.2.5. Thiết bị đo áp suất
Để kiểm tra độ an toàn của bồn khi chứa các sản phẩm khí hóa lỏng và xác định lượng khí hóa lỏng trong bồn dựa vào áp suất của bồn. Các thiết bị đo áp thường được sử dụng là:
● Ống Bourdon: đây là nhân tố nhận biết áp lực chung nhất.
Cấu tạo: Ống Bourdon là 1 ống kim loại dẹt bằng phẳng, được bịt kín đầu cuối cùng và được uốn cong thành chữ C hay hình ốc xoắn. Khi đó, bên trong hay bên ngoài bề mặt của ống có những khu vực khác nhau. Sự không cân bằng lực gây ra bởi áp lực sẽ làm ống bị bung ra. Sự thay đổi này có thể đọc trực tiếp trên dụng cụ đo hay chuyển thành tín hiệu điện hay khí nén tương xứng với áp lực.
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
Hình 3.12.Ống Bourdon
Trong bể chứa LPG thường dùng loại áp kếống xoắn Bourdon. ●Màng ngăn (màng chắn)
Màng này được sử dụng rộng rãi như thiết bị có độ chính xác cao. Nó bằng phẳng hoặc có nếp gấp dựa trên loại áp lực được điều khiển bằng tay.
Màng chắn được thiết kế để truyền lực hay giới hạn sự vận động. Chúng tốt hơn ống Bourdon vì chế tạo từ hợp kim chống ăn mòn hay phủ 1 lớp đàn hồi như Teflon.
3.2.6. Các thiết bị hỗ trợ khác 3.2.6.1. Đê chắn lửa 3.2.6.1. Đê chắn lửa
Thường làm bằng đất hoặc bêtông, có chiều dày và chiều cao đủ lớn để chứa hết chất lỏng có trong bồn nếu có sự cố.
Nếu có sự cố (vỡ bồn, cháy…) bức tường sẽ ngăn chất lỏng lại đến khi bơm sang bồn khác hoặc có biện pháp xử lý. Đồng thời nó còn bảo vệ, cách ly các bồn chứa và các công trình cơ sở kế cận trong trường hợp xảy ra sự cố, cô lập đám cháy tránh lây lan qua các khu vực khác.
3.2.6.2. Hệ thống làm mát
Do trong quá trình tồn trữ, trong điều kiện nhiệt độ môi trường quá cao so với nhiệt độ giới hạn cho phép làm cho nhiệt độ bồn, sản phẩm tồn trữ tăng. Đây là nguyên nhân làm giảm độ bền của vật liệu chế tạo bồn cũng như gây thất thoát và cháy nổ đối với các sản phẩm. Ta cần phải làm mát bồn bằng hệ thống ống nước uốn cong theo thân bồn phía trên nắp, dọc theo ống ta khoan nhiều lỗ tròn cách đều nhau để cho nước có thể làm mát toàn bộ bồn chứa.
Trường DDH Bà Rịa - Vũng Tàu
3.2.6.3. Hệ thống chống tĩnh điện
Do các sản phẩm dầu khí trong quá trình tích trữ sẽ xuất hiện các phần tử tích điện. Khi sự tích điện đủ lớn sẽ gây hiện tượng phóng điện gây cháy nổ rất nguy hiểm. Để tránh hiện tượng phóng điện trong khi tồn trữ ta dùng biện pháp nối đất thiết bị bằng những cọc tiếp đất.
3.2.6.4. Thiết bị phát hiện rò rỉ
Trong quá trình vận hành có thể sinh các vết nứt, lỗ rạn do va chạm cơ học hay tác động ăn mòn của lưu chất chứa trong bồn. Khi đó lưu chất có thể rò rỉ ra ngoài gây thất thoát sản phẩm, ô nhiễm môi trường, dễ gây cháy nổ, giảm độ bền cơ của bồn.
Với sự rò rỉ lớn của chất khí thì phát hiện dễ dàng khi quan sát thường xuyên hay đồng hồ đo áp. Với vụ rò rỉ nhỏ rất nhỏ thì người ta kiểm tra định kì bằng các thiết bị chuyên dụng.
3.2.6.5. Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Lắp đặt các cột thu lôi trong khu vực bồn chứa để phòng sét, các cột thu lôi này phải đảm bảo đủ cao và bố trí đều trong khu vực. Sử dụng các thiết bị chuyên dung