CÁC XE TẢI 8 8 CỘT BƠM 4 7 6 3 5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 9
Hình 3 – 28 Sơ đồ hệ thống mạch đóng an toăn trong hệ thống trạm cấp LPG. 1- Nút điều khiển ngắt khẩn cấp; 2- Van ngắt khẩn cấp; 3- Trung tđm điều khiển ngắt khẩn cấp; 4- Tín hiệu bâo động bằng đm thanh tại văn phòng; 5- Bơm nước cứu hỏa; 6- Bồn chứa nước cứu hỏa; 7- Bồn chứa nhiín liệu LPG hình cầu; 8- Bồn
Nguyín lý hoạt động:
Hệ thống điều khiển được thiết kế để đóng câc van ở nơi xảy ra hư hỏng của hệ thống. Nhiều thông tin hơn về những yíu cầu về điện được mô tả ở bín dưới vùng “Phđn loại khu vực điện”. Khi một trong số những nút nhấn năy được kích hoạt thì câc vấn đề sau sẽ xảy ra:
+ Ngắt nguồn dẫn động của tất cả câc thiết bị như: Bơm, mây nĩn vă cột bơm. + Đóng tất cả van khóa khẩn cấp (EBV) tại nơi xả, nạp, bồn chứa vă cột bơm. + Một thiết bị bâo động bằng đm thanh tại văn phòng sẽ được kích hoạt.
+ Nguồn dẫn động bơm nước cứu hỏa sẽ kích hoạt vă đảm bảo để không bị giân đoạn.
+ Khi khu vực nạp/xả LPG lă một bộ phận của khu chế biến hoặc xử lý lăm sạch thì sự kích hoạt của hệ thống ngắt khẩn cấp sẽ không cần thiết yíu cầu ngừng toăn bộ quâ trình hoạt động của khu vực. Vă điều năy sẽ được xâc nhận trong quâ trình thiết kế.
3.1.3.6. Sơ đồ bố trí trang thiết bị trong trạm cấp
Trang thiết bị trong trạm cấp cố định thường gồm hai hệ thống chính: Hệ thống nạp LPG văo bồn, hệ thống thứ hai dùng để cấp LPG từ bồn cho phương tiện:
1 5 5 4 6 2 3 7 8 (A) (B) (B) (C) (C) (E) (D) 9
Hình 3 – 29 Sơ đồ bố trí thiết bị trong trạm cấp LPG cố định.
1 - Ống thông hơi; 2- bơm LPG; 3- Đường vòng qua bơm; 4- Ống dẫn LPG hơi; 5- Đường ống dẫn LPG lỏng; 6- Bồn chứa; 7- Bơm LPG cho cột bơm; 8- Cột bơm. (A)- Chỉ câc mối ghĩp vă những kết nối ống, ghĩp bản lề nối từ xe tải hoặc toa bồn. (B)- Trang bị những đường lỗ thông tại những đầu nối nạp thải với cần kích tải lò xo vă mở bằng tay.
(C)- Van vi phđn. Câc van năy không được lắp tại câc điểm nạp/xả khi thể tích của sản phẩm nhận nhỏ hơn 50l.
(D)- Nếu đường vòng qua bơm không được yíu cầu thì có thể bỏ những van sau cho đường nạp ngắn.
(E)- Đường ống dẫn tại nơi nạp/xả cho trạm phải được neo lại cẩn thận để ngăn ngừa hư hỏng đường ống do câc phương tiện lăn bânh khi đang kết nối.
Chú ý: Đối với câc bồn chứa có dung tích 8m3 hoặc nhỏ hơn thì sẽ không có nhiều hơn hai thông hơi trong hệ thống.
Khi nạp vị trí (A) được kết nối với ống dẫn LPG từ bồn chứa trín xe tải, qua câc van, bơm đến bồn chứa của trạm LPG cố định, còn ống dẫn 5 dẫn LPG hơi từ bồn chứa cố định sang bồn chứa trín xe tải thông qua vị trí kết nối (A)
Trín câc đường dẫn LPG lỏng phải có van xả nhiệt giữa tất cả câc van cắt liệu.
3.2. Trạm cấp di động
Trạm cấp LPG di động được hiểu lă câc phương tiện vận tải chuyín dụng vận chuyển LPG từ nơi sản xuất đi đến cung cấp cho câc trạm cố định cấp cố định, câc kho chứa hoặc nạp cho câc bình chứa tại nơi cần cung cấp. Câc xe tải chở LPG, câc xe toa bồn chạy trín đường ray hoặc câc tău biển vận chuyển LPG lă những trạm cấp di động điển hình. Sau đđy ta trình băy loại trạm cấp di động sử dụng xe tải để vận chuyển LPG.
3.2.1. Sơ đồ nguyín lý trạm cấp di động dạng xe tải
1 2 4 5 6 7 10 11 12 8 3 9 Hình 3 – 30 Sơ đồ trạm cấp LPG di động.
1- Xe tải; 2- Bồn ckhứa LPG trín xe tải; 3- Dđy liín kết tĩnh điện; 4- Bơm; 5- Van giảm âp hồi lưu; 6- Thiết bị đo lưu lượng; 7- Tang trống quấn ống mềm; 8- Bồn chứa; 9- Đường hồi lưu bọt khí; 10- Ống mềm; 11- Họng nạp; 12- Van nạp trín bồn chứa.
Bơm trong hệ thống cấp LPG được gắn ở đây bồn nằm ở ngoăi mạn xe; hệ thống gồm câc bộ phận chính: Bồn, bơm, van giảm âp hồi lưu, thiết bị đo, ống mềm, tang
trống quấn ống mềm vă họng nạp. Hình ảnh thực tế của trạm cấp LPG di động dùng xe tải như hình 3 – 31:
Hình 3 – 31 Hình ảnh thực tế của trạm cấp LPG di động.
3.2.2. Nguyín lý hoạt động
Nhiín liệu LPG lỏng được nạp văo bồn chứa (2) của xe tải (1) tại nhă mây sản xuất. Được xe tải vận chuyển đến nơi cần cung cấp, khi họng nạp (11) của xe bồn được kết nối với van nạp của bồn chứa (12) thì câc van khóa được mở vă bơm hoạt động, nhiín liệu LPG được nạp văo câc bồn của kho chứa hoặc trạm cấp. Thông qua thiết bị đo lưu lượng (6) sẽ xâc định được lượng nhiín liệu LPG cấp, van giảm âp hồi lưu (5) hoạt động khi trín ống đẩy âp suất tăng đột ngột, lượng LPG sẽ theo đường hồi lưu về lại bồn chứa trín xe tải, đảm bảo an toăn cho hệ thống, dđy liín kết tĩnh điện (3) nối đất đảm bảo an toăn cho hệ thống.
3.2.3. Trang thiết bị trong trạm cấp di động
Câc trang thiết bị trong trạm cấp di động được sử dụng như van, đường ống dẫn, …giống như trong trạm cấp nhiín liệu LPG cố định. Ở đđy ta trình băy câc bộ phận chính, bao gồm:
3.2.3.1. Bơm
Bồn chứa trín xe tải thích hợp với bơm có mặt bích gắn trực tiếp tại lối ra của chất lỏng. Loại bơm được sử dụng ở trạm cấp di động lă loại bơm cânh gạt, loại bơm ly tđm không thích hợp cho việc gắn ở ngoăi mạn xe, sự truyền năng lượng dẫn động vă sự thâo liệu. Kết cấu loại bơm năy như đê trình băy ở phần trang thiết bị của trạm cấp cố định. Nó được trang bị thím van giảm âp hồi lưu (bypass valve) cho phĩp dòng chất lỏng hồi lưu về đường hút hay về bồn chứa khi cần thiết.
Lưu lượng của bơm có thể đạt được tới 380 lit/phút. Việc lựa chọn loại van hồi lưu phụ thuộc văo lưu lượng của bơm sử dụng. Bơm được dẫn động thông qua sự truyền năng lượng từ động cơ xe tải.
Hình 3 – 32 Van giảm âp hồi lưu dùng kết hợp với bơm cânh gạt (Bypass valve).
1- Bulông điều chỉnh; 2- Lò xo; 3- Cửa chắn.
3.2.3.2. Bồn chứa
Hình 3 – 33 Bồn chứa LPG dùng trín xe tải kĩo rơmooc.
1 – Kích; 2- bơm LPG lỏng; 3- Đường hồi lưu hơi LPG; 4- Thiết bị đo mức bồn; 5- Đường hồi lưu hơi khi nạp ; 6- Lỗ nạp LPG lỏng cho bồn.
Âp suất lăm việc của bồn chứa LPG trín xe tải: Âp suất thiết kế sẽ không nhỏ hơn 6,9 bar hoặc lớn hơn 34,5 bar, giâ trị thiết kế được giới thiệu lă 17,25 bar cho tất cả câc bồn chứa vận chuyển LPG trín xe tải. Âp suất lăm việc năy cho phĩp đối với bồn chứa propan, butan hay hỗn hợp của chúng.
Thiết bị đo mức bồn
Tất cả câc bồn chứa trín câc xe tải vận chuyển LPG đều được trang bị thiết bị đo mức cho bồn kiểu quay (rotary gauge). Thiết bị đo câc mức lỏng khâc nhau, nó bao gồm: van khóa nhỏ được đặt ngoăi cùng của một câi ống, tại khuỷu thông với phía trong bồn chứa. Ống năy được đặt trong một đầu nối được thiết kế sao cho nó có thể quay cùng với kim chỉ ở bín ngoăi để chỉ vị trí tương đối của đầu văo của khuỷu. Độ dăi vă hình dạng của ống được định theo tiíu chuẩn. Bằng mặt chia độ ở phía ngoăi, mức lỏng trong bồn, tại vị trí đầu ống ở bín trong bắt đầu nhận chất lỏng, có thể được xâc định bằng vị trí của kim chỉ trín mặt chia độ. Kết cấu ống đo như sau:
Hình 3 – 34 Ống đo mức kiểu quay (rotary gauge tube).
1 - Van xả; 2- kim chỉ; 3- Vòng đệm kín vă đai ốc; 4- Ống nhúng; 5- Mặt chia độ; 6- Thđn nối.
Mặt chia độ:
Hình 3 – 35 Mặt chia độ.
1- Phần trăm thể tích toăn phần; 2- Nhiệt độ; 3- Khối lượng riíng.
3.2.3.3. Ống mềm ( hose) vă tang trống quấn ống mềm (hose reel)
Âp suất lăm việc của ống mềm lă 17,25 bar hoặc tốt hơn lă 24,2 bar, chiều dăi từ 10 đến 20 mĩt, đường kính 25 mm. Ở nơi cần thiết, ống mềm hồi lưu hơi LPG được sử dụng có đường kính từ 13 đến 19 mm. Tang trống quấn ống mềm được sử dụng như lă một phụ kiện để giảm sự hao mòn, râch cho ống mềm vă hỗ trợ hoạt động cung cấp hiệu quả hơn.
3.2.3.4. Thiết bị đo lưu lượng (Liquid meter) a) Sơ đồ nguyín lý 1 2 3 4 5 6
Hình 3 – 37 Sơ đồ thiết bị đo lưu lượng dùng trín trạm cấp di động.
1– Đường hồi lưu bọt khí; 2- Ống dẫn LPG từ bơm đến; 3- Bộ tâch lọc khí; 4- Mây đo; 5- Van vi phđn; 6- Ống dẫn LPG tới họng nạp.
b) Nguyín lý hoạt động:
LPG lỏng từ bơm được dẫn tới thiít bị đo lưu lượng nhờ ống dẫn (2), LPG đến bộ tâch lọc khí (3), tại đđy, bọt khí lẫn trong LPG sẽ được hồi lưu về bồn chứa nhờ đường hồi lưu (1), sau đó LPG lỏng sẽ tiếp tục qua mây đo rồi đến họng nạp.
Dưới đđy lă hình ảnh thiết bị đo lưu lượng (Liquid meter):
Hình 3 – 38 Thiết bị đo lưu lượng loại MA-7-GY-10.
Việc lựa chọn loại thiết bị đo lưu lượng phụ thuộc văo lưu lượng của bơm sử dụng, câc vật liệu được sử dụng trong cấu trúc của thiết bị đo năy phù hợp với việc sử dụng với LPG, có độ dẻo vă chịu được va đập, gang sẽ không được sử dụng.
Thiết bị đo lưu lượng sẽ có những phụ tùng sau được lắp đặt, hoặc như một bộ phận của hệ thống đo hoặc nằm bín ngoăi, để có khả năng số đọc trín thiết bị đo chính xâc, bao gồm:
+ Một bộ lọc lưới mịn tại lối văo thiết bị đo, bộ lọc lưới thưa được sử dụng trín đường hút điển hình lă không phù hợp cho thiết bị đo.
+ Một bộ khử khí để loại bỏ hơi từ LPG lỏng trước khi nó đến thiết bị đo. Bộ khử gồm có ngăn chứa nhỏ với lổ trích xả cố định để luđn chuyển hơi LPG về bồn chứa.
+ Một van vi phđn cung cấp một đối âp ngược lại với thiết bị đo vă bơm để duy trì âp suất hệ thống cao hơn âp suất hơi LPG. Điều năy ngăn ngừa sự bay hơi của LPG lỏng khi nó đi qua thiết bị đo.
Sự xem xĩt được đưa ra về nhu cầu của một bộ bù nhiệt. Bộ bù nhiệt lăm biến đổi chỉ số đo được trín thiết bị đo tại nhiệt độ của sản phẩm khi nó đi qua thiết bị đo để cho thiết bị đo ghi giâ trị tương đương ở nhiệt độ tiíu chuẩn 15,6°C. Điều năy loại bỏ sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả đo.
Câc thiết bị như thiết bị đo lưu lượng, tang trống quân ống mềm, … được bố trí phía sau đuôi xe như hình 3 - 39:
Hình 3 – 39 Bố trí trang thiết bị trín trạm cấp di động.
3.2.3.5. Van ngắt cho xe bồn
Công dụng: Van ngắt năy lăm nhiệm vụ lă đóng ngắt dòng LPG từ bồn chứa trín xe chuyín dụng chở LPG đến nạp nhiín liệu cho câc trạm cấp cố định.
Hình 3 – 40 Van ngắt trong xe bồn
1- Dđy câp nối với cần đóng/mở van; 2- Mặt bích nối với đường ống dẫn; 3- Cần điều khiển gâ đẩy mặt bích ở bín trong; 4- Lò xo kĩo hồi vị khóa van.
Nguyín lý hoạt động: Với xe bồn khi cần ngưng cấp nhiín liệu người ta chỉ cần gạt cần gạt sang vị trí đóng, thả dđy câp (1) của van, nhờ lò xo hồi vị (4) kĩo gâ đẩy mặt bích sẽ sập xuống vă ngăn dòng LPG lại, khi bình thường trong vận chuyển thì nó luôn được đóng. Chỉ khi xuất LPG khỏi xe bồn thì van năy lă van cuối cùng người vận hănh thiết bị gạt cần gạt sang vị trí mở, rút dđy câp (1) nhằm mở van năy ra vă bắt đầu xuất LPG văo bộ phận tiếp nhận.
3.2.3.6. Dđy dẫn khắc phục lực tĩnh điện
Lực tĩnh điện có thể gđy ra câc nguy hiểm trong quâ trình nạp, xả vă vận chuyển một tia lửa nhỏ có thể dẫn tới đốt chây hơi LPG.
Với câc phương tiện vận chuyển chạy trín đường thì tĩnh điện xuất hiện do ma sât giữa xe với không khí, giữa bânh xe vơi mặt đường, hay giữa câc chi tiết trín xe tải,…Vì vậy người ta dùng dđy nối để dẫn dòng điện từ thùng xe xuống lòng đường.
3.2.4. Sơ đồ nạp LPG từ trạm cấp di động cho trạm cấp cố định
Xe tải bồn vận chuyển LPG từ nơi sản xuất đến cung cấp cho trạm cấp cố định được thể hiện qua sơ đồ sau:
Hình 3 – 41 Sơ đồ cấp LPG từ trạm di động cho trạm cố định.
1 – Bồn chứa LPG trín xe tải; 2- Hệ thống đóng khẩn; 3- Ống thông hơi; 4- Dđy liín kết tĩnh điện; 5- Đường ống dẫn LPG lỏng; 6- Đường ống dẫn LPG hơi; 7- Bồn chứa của trạm cố định; 8- Cột đo trạm cố định.
Sau khi kết nối đường ống tại câc khớp nối, bơm LPG vận chuyển LPG từ bồn chứa (1) qua câc van, theo đường ống dẫn LPG lỏng văo bồn chứa của trạm cố định.
Hơi LPG từ bồn chứa trạm cố định theo đường ống dẫn LPG hơi (6) về lại bồn chứa trạm di động. Trín đường nạp nhiín liệu LPG cho bồn chứa LPG của trạm cố định đều được đặt câc van đóng khẩn điều khiển bằng điện tử hay khí nĩn phòng trường hợp khẩn cấp. Ngoăi bơm trín bồn LPG thì tại hệ thống nạp LPG văo bồn của trạm cố định còn trang bị thím một bơm nữa, điều năy nhắm khắc phục tổn thất qua đường ống vă câc van của toăn hệ thống, đảm bảo âp suất khi nạp văo bồn chứa. Ống thông hơi dự phòng trong trường hợp nhiệt độ LPG lỏng tăng cao đột ngột kĩo theo sự tăng âp suất hay quâ âp do câc nguyín nhđn khâc khi nạp.
4. Thiết kế hệ thống cấp nhiín liệu LPG cho ô tô vă xe mây
4.1. Phđn tích chọn phương ân thiết kế
Sau khi khảo sât câc loại mô hình trạm nạp thực tế, ta có một số nhận xĩt như sau:
Đối với trạm cấp LPG cố định:
Ưu điểm của loại trạm cấp năy đó chính lă quy mô khâ lớn, do đó nó có thể cung cấp được cho một lượng lớn xe chạy bằng LPG đến lúc nạp lại nhiín liệu LPG mới cho bồn chứa của trạm, điều đó có nghĩa lă sự cấp được duy trì một câch liín tục; hệ thống trạm được cố định một vị trí tạo thuận lợi cho việc nạp nhiín liệu, hơn nữa hệ thống trạm được xđy dựng tuđn thủ nghiím ngặt về câc tiíu chuẩn an toăn, câc vị trí như ống thông hơi, đầu ra của van xả nhiệt, van an toăn được dẫn ra những nơi thông thoâng, không gian trạm nạp rộng dễ dăng bố trí câc dụng cụ chữa chây, hệ thống chống sĩt, đóng khẩn cấp, bảng biểu… Điều năy đảm bảo an toăn gần như tuyệt đối vă đem lại lòng tin, sự an tđm cho người sử dụng.
Bín cạnh đó nó cũng tồn tại một số hạn chế, nhất lă về việc nghiín cứu, xđy dựng trạm đòi hỏi chi phí khâ lớn, trình độ kỹ thuật cao, nếu như phổ biến loại trạm cấp năy thì đòi hỏi một chi phí rất lớn, trong khi nước ta khó có thể thực hiện được.