Giáo trình Kỹ thuật an toàn thiết bị áp lực (Nghề: Bảo hộ lao động - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

(NB) Nội dung giáo trình đề cập một cách hệ thống các kiến thức cơ bản nhất về An toàn thiết bị áp lực trong thực tiễn sản xuất cũng như cuộc sống. Cụ thể bao gồm các bài sau: Bài 1 Định nghĩa, phân loại thiết bị áp lực; Bài 2 Nguyên nhân gây hư hỏng nổ vỡ thiết bị áp lực và biện pháp phòng tránh; Bài 3 Dụng cụ đo lường, kiểm tra, cơ cấu an toàn trên thiết bị áp lực; Bài 4 Quy định về biện pháp an toàn thiết bị chịu áp lực.

ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI THIẾT BỊ ÁP LỰC

ĐỊNH NGHĨA

Thiết bị chịu áp lực là các thể tích đóng kín được giới hạn bởi van, khóa và có áp suất làm việc trên 0,7 bar, dùng cho các quá trình nhiệt học như nồi hơi, nồi hấp, nồi đun nước nóng, hệ thống lạnh hoặc các quá trình hóa học như bình phản ứng; đồng thời dùng để bảo quản, tồn trữ, vận chuyển các chất khí nén, khí hóa lỏng, khí hòa tan ở trạng thái có áp suất (như bồn gas, bình gas, bình chứa khí hóa lỏng, bình chứa khí nén, xi téc) hoặc chứa chất rắn ở dạng bột không có áp suất nhưng được tháo ra bằng chất khí có áp suất cao hơn 0,7 bar (theo quy định tại điểm 1.4.17 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ATLĐ nồi hơi và bình chịu áp lực QCVN: 01-2008/BLĐTBXH); đơn vị đo áp suất được quy đổi như sau: 1 KG/cm2 = 0,1 MPa = 0,98 bar.

Trong lĩnh vực thiết bị chịu áp lực, các đơn vị đo áp suất phổ biến gồm áp suất tuyệt đối, áp suất tương đối và áp suất khí quyển Áp suất tuyệt đối là áp suất đo được so với chân không tuyệt đối, còn áp suất tương đối (hay còn gọi là áp suất đo) là áp suất so với khí quyển Áp suất tuyệt đối = áp suất tương đối + áp suất khí quyển.

Áp suất tương đối, hay còn gọi là áp suất dư, là áp suất được đo bằng áp kế để chỉ trị số áp suất bên trong của một thiết bị chịu áp lực; ngược lại, áp suất khí quyển, hay còn gọi là áp suất trọng trường, phụ thuộc vào lực hút của Trái Đất và giảm khi tăng độ cao so với mực nước biển Ở mực nước biển, áp suất khí quyển có giá trị khoảng 760 mmHg Sự khác biệt giữa áp suất nội bộ và áp suất khí quyển ảnh hưởng đến hoạt động và an toàn của hệ thống chịu áp lực, và người ta có thể đánh giá tình trạng này bằng cách đo áp suất bằng áp kế.

PHÂN LOẠI

Thông thường thiết bị chịu áp lực được phân ra 2 loại chính: Bình chịu áp lực và nồi hơi

Bình chịu áp lực là thiết bị công nghiệp dùng để thực hiện các quá trình nhiệt học hoặc hóa học, đồng thời chứa và vận chuyển môi chất có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển; nó cũng được dùng để chứa chất rắn ở dạng bột ở trạng thái không có áp suất nhưng có thể được tháo ra bằng chất khí có áp suất cao hơn 0,7 bar.

Nồi hơi là thiết bị dùng để sản xuất hơi nước phục vụ cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt Nguồn nhiệt của nồi hơi đến từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hữu cơ hoặc từ các phản ứng hóa học, và cũng có thể sử dụng năng lượng nguyên tử trong các ứng dụng đặc thù như nhà máy điện nguyên tử Nồi hơi đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp hơi nước cho các hệ thống công nghiệp và sinh hoạt, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả.

Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:

- Khái niệm về thiết bị áp lực, và phân loại chúng

Bài 1: Định nghĩa, phân loại thiết bị áp lực Trang 18

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 1

Câu 1 Nêu định nghĩa thiết bị chịu áp lực

Câu 2 Liệt kê được các loại thiết bị chịu áp lực

NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG NỔ VỠ THIẾT BỊ ÁP LỰC VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH

CÁC YẾU TỐ NGUY HIỂM ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ ÁP LỰC

Trong quá trình sử dụng thiết bị chịu áp lực, có nhiều nguy cơ có thể dẫn đến sự cố, tai nạn lao động, thậm chí tử vong; những rủi ro này xuất phát từ nhiều yếu tố và có thể đe dọa an toàn lao động, đòi hỏi sự nhận diện và kiểm soát nghiêm ngặt Có hai nhóm nguy cơ chính liên quan đến thiết bị chịu áp lực: a Nguy cơ nổ thiết bị; b Các yếu tố khác tác động đến vận hành và bảo dưỡng, như lỗi vận hành, bảo dưỡng không đầy đủ và thiếu biện pháp an toàn Việc nhận diện đúng các nguy cơ và thực hiện biện pháp phòng ngừa kịp thời sẽ giảm thiểu tai nạn chết người và tăng cường an toàn khi làm việc với thiết bị chịu áp lực.

Do sự cân bằng áp suất của các thiết bị chịu áp lực kèm theo sự giải phóng năng lượng lớn, khi độ bền của thiết bị không được đảm bảo sẽ dẫn đến hiện tượng nổ Nổ ở thiết bị chịu áp lực có thể là nổ vật lý thuần túy hoặc kết hợp với nổ hóa học; trường hợp này có năng lượng rất lớn và tác động phá hủy nghiêm trọng Những vụ nổ như vậy gây rủi ro an toàn nghiêm trọng tại các cơ sở sản xuất, đặc biệt liên quan đến chai khí nén Hình 2.2 minh họa hiện tượng nổ chai khí nén tại một cơ sở sản xuất.

Bài 2: Nguyên nhân gây hư hỏng nổ vỡ thiết bị áp lực và biện pháp phòng tránh Trang

Hình 2 2 Quang cảnh nổ chai chứa khí nén tại một cơ sở sản xuất b Nguy cơ bỏng

Nguy cơ bỏng từ sự cố thiết bị chịu áp lực rất phổ biến, xuất phát từ nhiều nguyên nhân như xì hở môi chất, nổ vỡ thiết bị hoặc người vận hành chạm vào các bộ phận có nhiệt độ cao (chủ yếu ở nồi hơi) khi không được bọc cách nhiệt hoặc lớp cách nhiệt bị hỏng Hiện tượng bỏng do thiết bị chịu áp lực có thể là bỏng nóng do nhiệt độ cao hoặc bỏng lạnh do nhiệt độ thấp.

NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG NỔ VỠ THIẾT BỊ CHỊU ÁP LỰC

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến các nguy cơ trong quá trình vận hành và sử dụng thiết bị chịu áp lực, và các nguyên nhân này có thể phân ra thành các nhóm để dễ nhận diện và kiểm soát rủi ro Nhóm đầu tiên là do chế tạo, sửa chữa thiết bị, liên quan đến sai lệch trong gia công, lắp đặt hoặc sửa chữa không tuân thủ quy trình và tiêu chuẩn Nhóm thứ hai liên quan đến thiết kế và vật liệu, ảnh hưởng của lựa chọn vật liệu, cấu hình thiết kế và độ phù hợp của các thành phần với yêu cầu vận hành Nhóm thứ ba gắn với vận hành và bảo dưỡng, gồm thao tác không đúng, quá tải và thiếu hoặc sai lịch bảo dưỡng Cuối cùng là các yếu tố con người và môi trường tác động gián tiếp, như lỗi con người, điều kiện làm việc và tác động của môi trường lên thiết bị.

- Khi chế tạo không có thiết kế hoặc thiết kế không được phê duyệt của cơ quan có thẩm quyền, dẫn đến một số vi phạm sau đây:

+ Các bộ phận của thiết bị không bảo đảm yêu cầu kỹ thuật;

+ Kết cấu mối hàn không phù hợp nhất là các mối hàn góc;

+ Vật liệu chế tạo không phù hợp;

+ Các ống nối, ống cụt, đặc biệt là các ống xả đáy, ống cấp nước không bảo đảm điều kiện an toàn

- Việc sửa chữa thiết bị áp lực thường vi phạm các yêu cầu kỹ thuật sau đây:

+ Tự sửa chữa hoặc thuê các đơn vị, cá nhân sửa chữa mà không có chức năng hành nghề trong lĩnh vực sửa chữa thiết bị chịu áp lực

Việc không xây dựng kế hoạch và quy trình sửa chữa đảm bảo an toàn; có phương án sửa chữa nhưng khi tiến hành lại không bảo đảm yêu cầu kỹ thuật; sau khi sửa chữa không kiểm tra, nghiệm thu theo quy định, dẫn đến chất lượng thiết bị không đảm bảo an toàn trong vận hành Nguyên nhân liên quan đến trang bị, lắp đặt chưa được thực hiện đúng chuẩn.

Việc trang bị các thiết bị phụ trợ không đồng bộ và không phù hợp với thông số vận hành của thiết bị chịu áp lực có thể dẫn đến mất hiệu quả hoạt động, rò rỉ, tăng tiêu thụ năng lượng và nguy cơ sự cố hệ thống Những thiết bị như hệ thống cấp nước, xử lý nước cho nồi hơi và các thiết bị đi kèm của hệ thống lạnh cần được thiết kế và lựa chọn sao cho tương thích về áp lực, nhiệt độ và lưu lượng với thiết bị áp lực Cần kiểm tra và đảm bảo sự tương thích giữa các thiết bị phụ trợ với thông số hoạt động để đảm bảo an toàn, tin cậy và tối ưu hóa chi phí vận hành.

- Các thiết bị đo lường, bảo vệ, an toàn ít được chú ý đến, nhất là về chất lượng sử dụng Hình

2 cho ta thấy rõ đồng hồ đo áp suất bị hỏng nhưng vẫn còn đang sử dụng trong thực tế hiện nay

Trong thực tế có những trường hợp sử dụng vật tư và thiết bị cũ đã qua sử dụng với chất lượng kém, thông số điều chỉnh không chính xác và thời gian bảo hành ngắn Những yếu tố này có thể làm giảm hiệu suất vận hành, gia tăng rủi ro hỏng hóc và chi phí bảo trì Để đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả, cần ưu tiên vật tư, thiết bị đạt chuẩn chất lượng, thông số được hiệu chỉnh đúng và thời gian bảo hành đủ dài.

Việc lắp đặt thiết bị chịu áp lực đang gặp nhiều vi phạm, như vị trí lắp đặt nồi hơi, hệ thống lạnh và các bồn chứa môi chất độc hại, làm mất khoảng cách an toàn và tăng nguy cơ cháy nổ Bên cạnh đó, vị trí lắp đặt các thiết bị phụ và các thiết bị phục vụ khác không bảo đảm yêu cầu vận hành và xử lý sự cố, dẫn đến rủi ro vận hành và an toàn lao động cao hơn.

Hình 2 3 Đồng hồ đo áp suất của van giảm áp bị hư hỏng vẫn đem sử dụng c Do quản lý, vận hành

Việc đăng ký và kiểm định thiết bị chưa được thực hiện đầy đủ theo đúng quy định, khiến công tác theo dõi và ngăn ngừa nguy cơ tai nạn lao động không đạt hiệu quả Thiếu sự quản lý và giám sát phù hợp có thể bỏ sót các nguy cơ tiềm ẩn, làm tăng nguy cơ tai nạn và ảnh hưởng đến an toàn người lao động.

- Việc xây dựng, ban hành nội qui, qui trình vận hành chưa đầy đủ Công tác kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng, sửa chữa không đáp ứng kịp thời

- Việc kiểm định định kỳ các thiết bị đo lường, bảo vệ, an toàn ít được thực hiện

Người vận hành thiết bị thiếu đào tạo và huấn luyện về an toàn lao động, dẫn đến vi phạm quy trình vận hành và rủi ro tai nạn cao Việc huấn luyện cho người trực tiếp vận hành để nắm vững quy trình, hiểu biết và có thể xử lý sự cố liên quan đến thiết bị vẫn chưa được chú ý đầy đủ Đẩy mạnh đào tạo an toàn và huấn luyện xử lý sự cố cho đội ngũ vận hành là cần thiết để đảm bảo tuân thủ quy trình, nâng cao an toàn lao động và cải thiện hiệu quả sản xuất.

Việc bố trí người vận hành ở một số vị trí không đủ số lượng hoặc không đúng ngành nghề được đào tạo khiến việc theo dõi, kiểm tra an toàn và xử lý sự cố không đạt yêu cầu Hệ quả là rủi ro vận hành tăng lên và an toàn lao động bị ảnh hưởng Để khắc phục, cần rà soát cơ cấu nhân sự, bổ sung số lượng vận hành ở các vị trí trọng yếu và đảm bảo người được phân công có đào tạo đúng ngành nghề, có chứng chỉ phù hợp, nhằm nâng cao hiệu quả giám sát an toàn và xử lý sự cố kịp thời.

Việc trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân cho người lao động vẫn chưa đầy đủ, gây rủi ro an toàn trong quá trình làm việc Đồng thời, nhiều lao động chưa tự giác sử dụng các thiết bị bảo hộ đã được cấp, khiến PPE không phát huy hiệu quả và tăng nguy cơ tai nạn lao động Cần tăng cường đầu tư vào PPE và nâng cao ý thức chấp hành quy định sử dụng bảo hộ để bảo vệ sức khỏe người lao động và cải thiện năng suất lao động.

BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH HƯ HỎNG NỔ VỠ THIẾT BỊ ÁP LỰC

Để ngăn ngừa sự cố và tai nạn lao động có thể xảy ra trong quá trình sử dụng các thiết bị chịu áp lực, cần căn cứ vào phân tích các nguyên nhân để triển khai các giải pháp cụ thể Đối với doanh nghiệp và người vận hành, xây dựng hệ thống quản lý an toàn cho thiết bị chịu áp lực, thực hiện kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng đúng lịch và thay thế kịp thời những bộ phận xuống cấp là nền tảng nhằm giảm rủi ro vận hành Đào tạo và nâng cao nhận thức cho người lao động về an toàn vận hành, kiểm soát áp suất và các biện pháp ngăn ngừa sự cố là yếu tố then chốt Đồng thời ưu tiên thiết lập các quy trình vận hành an toàn, hệ thống cảnh báo áp suất, biên bản sự cố và đánh giá nguy cơ thường xuyên để xử lý kịp thời Những biện pháp này giúp doanh nghiệp tuân thủ quy định an toàn, bảo vệ người lao động và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng thiết bị chịu áp lực.

Các đơn vị chế tạo, sửa chữa thiết bị chịu áp lực phải tuân thủ đầy đủ các quy định của các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật an toàn; đồng thời phải xây dựng và thực hiện quy trình công nghệ chế tạo theo đúng yêu cầu của người thiết kế Họ chịu trách nhiệm về chất lượng chế tạo, sửa chữa và tổ chức kiểm tra các khâu trong quá trình chế tạo, sửa chữa nhằm đảm bảo an toàn vận hành và hiệu quả của thiết bị.

Các đơn vị lắp đặt phải tuân thủ đầy đủ các quy định của người chế tạo khi thực hiện lắp đặt Mọi thay đổi về kết cấu đều phải được sự thỏa thuận của người chế tạo; khi không có điều kiện thỏa thuận, phải được cơ quan có thẩm quyền cho phép và chấp thuận trước khi tiến hành Mọi thỏa thuận về thay đổi kết cấu phải được thực hiện bằng văn bản và lưu trong hồ sơ thiết bị.

Người chủ sở hữu thiết bị chịu áp lực phải tăng cường trách nhiệm quản lý trong việc sử dụng thiết bị, ban hành các quy định về trách nhiệm cho các đương sự liên quan đến việc sử dụng thiết bị chịu áp lực và tiến hành kiểm định, đăng ký thiết bị tại cơ quan có thẩm quyền Đối với các cơ quan quản lý Nhà nước về an toàn lao động, vai trò của họ là đảm bảo sự tuân thủ các quy định này thông qua giám sát, hướng dẫn và thanh tra, từ đó tăng cường an toàn cho người lao động và nâng cao hiệu quả vận hành các thiết bị chịu áp lực.

Hoàn thiện hệ thống văn bản pháp quy, quy chuẩn và tiêu chuẩn quốc gia về kỹ thuật an toàn cho thiết bị chịu áp lực, trong đó đặc biệt chú trọng các văn bản quy định chế tài quản lý và an toàn lao động đối với doanh nghiệp, người sử dụng lao động và người lao động Hệ thống này đảm bảo sự đồng bộ giữa các quy định pháp lý và chuẩn kỹ thuật, tăng cường tuân thủ, phòng ngừa tai nạn và rủi ro liên quan đến vận hành thiết bị chịu áp lực Việc đẩy mạnh các quy định về an toàn và chế tài liên quan giúp doanh nghiệp tối ưu quản trị rủi ro, bảo vệ người lao động và nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh.

Để tăng cường hiệu lực quản lý nhà nước và đảm bảo an toàn cho thiết bị chịu áp lực, cần tăng cường công tác thanh tra, kiểm tra các điều kiện sử dụng an toàn thiết bị chịu áp lực; đồng thời củng cố lực lượng thanh tra về số lượng và chất lượng để nâng cao hiệu quả thanh tra an toàn lao động Cần cải tiến nội dung và phương pháp thanh tra nhằm nâng cao hiệu lực quản lý và giảm phiền hà cho cơ sở Trong điều kiện lực lượng thanh tra còn mỏng như hiện nay, cần xác định và tập trung thanh tra, kiểm tra vào những lĩnh vực, địa bàn trọng điểm.

Trong các khu vực có nhiều nguy cơ tai nạn lao động được xem là trọng điểm, nơi tai nạn có khả năng gây tổn thất nghiêm trọng về người và tài sản khi xảy ra sự cố, cần tập trung quản lý rủi ro và triển khai các biện pháp an toàn phù hợp Việc nhận diện và phân loại các khu vực nguy hiểm dựa trên mức độ rủi ro, tần suất và hậu quả tiềm ẩn là bước đầu tiên để phòng ngừa hiệu quả Các biện pháp thiết yếu bao gồm đánh giá nguy cơ, thiết kế lối đi an toàn, bảo hộ cá nhân, lắp đặt thiết bị an toàn và đào tạo người lao động để nâng cao nhận thức và phản ứng nhanh khi có sự cố Mục tiêu là giảm thiểu tai nạn lao động, bảo vệ người lao động và tài sản, đồng thời duy trì hoạt động sản xuất an toàn và liên tục.

Chủ động tổ chức thông tin, tuyên truyền và phổ biến pháp luật về an toàn lao động cho doanh nghiệp, người sử dụng lao động và người lao động, đồng thời tăng cường công tác huấn luyện an toàn vệ sinh lao động theo quy định của pháp luật hiện hành Nội dung tập trung nâng cao nhận thức và thực thi an toàn trong sản xuất và làm việc, dựa trên các hướng dẫn của Thông tư 37/2005/TT-BLĐTBXH ngày 29/12/2005 và Thông tư 41/2011/TT-BLĐTBXH ngày 28/12/2011 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội về công tác huấn luyện an toàn, vệ sinh lao động.

Xử lý nghiêm minh trước pháp luật các trường hợp vi phạm quy định của Nhà nước về an toàn, vệ sinh lao động nhằm ngăn ngừa sự cố và tai nạn lao động, đồng thời giảm thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản của Nhà nước và nhân dân Việc xử lý được thực hiện triệt để đối với các tổ chức, cá nhân vi phạm để bảo đảm môi trường làm việc an toàn, bảo vệ tính mạng người lao động và tài sản công Chính sách này nhấn mạnh tầm quan trọng của an toàn lao động, tăng cường quản lý rủi ro và củng cố niềm tin của nhân dân vào hệ thống pháp luật.

Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:

- Thông số cơ bản của thiết bị chịu áp lực

- Các yếu tó nguy hiểm của thít bị áp lực

- Nguyên nhân hư hỏng nổ vỡ và biện pháp phòng tránh của thiết bị áp lực

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 2

Câu 1 Nêu các thông số cơ bản của thiết bị chịu áp lực

Câu 2 Nêu các yếu tó nguy hiểm của thít bị áp lực

Câu 3 Nguyên nhân nổ vỡ thiết bị áp lực và biện pháp phòng tránh

DỤNG CỤ ĐO LƯỜNG, KIỂM TRA, CƠ CẤU AN TOÀN TRÊN THIẾT BỊ ÁP LỰC

ÁP KẾ

Đồng hồ đo áp suất (áp kế) là thiết bị đo lường dùng để đo áp suất trong khí nén hoặc chất lỏng và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới Có nhiều loại đồng hồ đo áp suất khác nhau, được thiết kế cho các mục đích khác nhau Giống như các thiết bị đo lường khác, đồng hồ đo áp suất cần được hiệu chuẩn định kỳ để xác nhận rằng chúng đang hoạt động chính xác khi được dùng cho các hoạt động có tính chất nhạy cảm liên quan tới chất lượng và an toàn.

Với sự phát triển của kỹ thuật, việc đo thông số áp suất và chân không nay trở nên dễ dàng hơn mà không cần đến hệ thống máy móc cồng kềnh Chỉ với một thiết bị nhỏ gọn bỏ túi, người dùng có thể đo nhanh các mức áp suất và chân không, và thiết bị này được gọi là đồng hồ đo áp suất Các đồng hồ đo áp suất hiện đại mang lại độ chính xác cao và tiện lợi cho nhiều môi trường, từ công nghiệp đến gia đình, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với các hệ thống đo lường phức tạp Vì vậy, đồng hồ đo áp suất là công cụ phổ biến để đo áp suất và chân không một cách đơn giản và hiệu quả.

Hình 3 1 Đồng hồ đo áp lực inox mặt dầu

3.1.1 Nguyên lý cấu tạo của đồng hồ đo áp suất

Bài 3 Dụng cụ đo lường, kiểm tra, cơ cấu an toàn trên thiết bị áp lực Trang 28

Trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ đo áp suất với đa dạng cấu tạo và hình dạng, phục vụ cho nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau Tuy vậy, chúng vẫn có hai dạng chung phổ biến là đồng hồ đo áp suất cơ khí và đồng hồ đo áp suất điện tử, mỗi dạng có đặc điểm và ứng dụng riêng Dựa vào mục đích sử dụng, người dùng có thể chọn loại phù hợp nhất với yêu cầu đo và điều kiện làm việc a Đồng hồ áp suất kiểu cơ khí.

Đồng hồ áp suất này có cấu tạo chính là một ống đồng hình dẹt được uốn cong tương tự hình dấu hỏi, với một đầu bịt kín và đầu kia nối với môi trường lưu chất cần đo áp suất (lưu chất có thể là chất lỏng hoặc khí) Đầu bịt kín được liên kết mềm với một đầu của cặp bánh răng, còn trên trục của bánh răng kia có gắn lòxo đàn hồi và kim đồng hồ.

Hình 3 2 Cấu tạo của đồng hồ đo áp lực

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo áp suất dựa trên sự biến dạng của ống Bourdon khi chịu áp suất của lưu chất Áp suất tác động lên ống Bourdon khiến nó co giãn và đổi hình dạng, sự biến đổi này được truyền tới cơ cấu bánh răng thông qua liên kết cơ khí, để từ đó kim đo quay trên mặt đồng hồ có chia độ và hiển thị giá trị áp suất một cách trực quan.

Bài 3 Dụng cụ đo lường, kiểm tra, cơ cấu an toàn trên thiết bị áp lực Trang 29 làm kim đồng hồ quay- chỉ giá trị áp suất tương ứng của lưu chất Khi áp suất của lưu thể không đủ để làm giãn ống đồng thì kim đồng hồ chỉ về vạch “0” nhờ lò xo đàn hồi b Đồng hồ đo áp suất kiểu điện từ

Cấu tạo của cảm biến gồm một bộ phận cảm biến với tấm màng áp lực được gắn với con trượt trên biến trở Sự dịch chuyển của con trượt phụ thuộc vào áp suất tác dụng lên tấm màng và được chuyển đổi thành tín hiệu điện tương ứng.

Nguyên lý hoạt động dựa trên áp lực của lưu chất tác động lên tấm màng, khiến nó phồng lên rồi xẹp xuống, kéo con trượt trên cơ cấu và di chuyển theo quỹ đạo nhất định Sự vận động của con trượt làm thay đổi điện trở trong mạch, từ đó điều chỉnh cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây Sự biến đổi của dòng điện dẫn tới sự thay đổi từ trường do cuộn dây tạo ra Khi từ trường này tác dụng lên kim đồng hồ làm từ vật liệu sắt nhiễm từ, kim sẽ quay dưới tác dụng của lực điện từ Cuối cùng, kim quay và giá trị áp suất được hiển thị trên mặt hiển thị.

Hình 3 3 Đồng hồ đo áp suất điện tử

3.1.2 Các loại đồng hồ đo áp suất

Mỗi thiết bị đo áp suất có đặc thù riêng, vì vậy tùy theo ứng dụng cụ thể của người dùng mà chọn dòng sản phẩm phù hợp nhất để đáp ứng công việc một cách tối ưu, đồng thời đảm bảo độ bền và giá thành sản phẩm hợp lý a Đồng hồ đo áp suất có dầu.

Đồng hồ này được thiết kế với đặc tính chống rung và chống sốc, nên phù hợp sử dụng ở những nơi có sự va đập và rung lắc; trong môi trường rung động, một chiếc đồng hồ thông thường sẽ khó đảm bảo độ chính xác và độ bền bằng các mẫu đồng hồ chống sốc, vì vậy đồng hồ chịu va đập và chống rung được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài trời và các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

Bài 3 Dụng cụ đo lường, kiểm tra, cơ cấu an toàn trên thiết bị áp lực Trang 30 suất cơ học bình thường sẽ làm cho kim đồng hồ rung liên tục khi đấy độ chính xác thấp, độ bền sản phẩm không cao, gây ảnh hưởng đến công việc Đây là dòng sản phẩm thường được sử dụng để đo áp suất cao, trong các ngành hóa chất, nhà máy lọc dầu, hóa chất năng lượng, nơi có sự va đập và rung lắc xảy ra… Đồng hồ đo áp suất mặt dầu Đồng hồ đo áp suất mặt dầu b Đồng hồ đo áp suất không dầu

Là loại đồng hồ cơ học bình thường, nó được dùng để đo áp suất khí, nước, chân không, áp suất cao… nơi có sự ăn mòn và những nơi bình thường và được ứng dụng phổ biến trong các nhà máy lọc nước, hóa chất, thủy điện, thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học,…

Dòng sản phẩm này hiện nay trên thị trường rất đa dạng về mẫu mã, kiểu dáng, xuất xứ và tính ứng dụng, nó đáp ứng cho nhu cầu ngày càng lớn của người tiêu dùng và được cấu tạo bằng ống bourdon gắn với mặt đồng hồ, và thường có 2 kiểu kết nối chính là kiểu kết nối chân đứng và kiểu kết nối chân sau c Đồng hồ đo áp suất màng

Hình 3 4 Đồng hồ đo áp suất màng

Đây là dòng đồng hồ áp suất được cấu tạo có một lớp màng ngăn ở giữa ống Bourdon nhằm ngăn các tạp chất bám vào ống dẫn khí và làm nghẹt ống dẫn khí Lớp màng chắn này bảo vệ hệ thống đo và tăng độ bền, giảm rủi ro nghẹt đường ống, từ đó duy trì độ chính xác của phép đo áp suất Thiết bị đo áp suất có màng chắn được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như tự động hóa, sản xuất và hệ thống khí nén, nơi yêu cầu độ bền cao, đáng tin cậy và bảo vệ đường ống khỏi sự tích tụ tạp chất.

Bài 3 Dụng cụ đo lường, kiểm tra, cơ cấu an toàn trên thiết bị áp lực Trang 31 dụng trong các nhà máy đồ uống, thủy điện, hóa chất… Những nơi có nguồn nước dầu, nước có tạp chất…

NHIỆT KẾ

Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ, giúp theo dõi sự biến đổi của nhiệt độ trong nhiều tình huống như gia đình, y tế và khoa học Hoạt động của nó dựa trên hiện tượng giãn nở nhiệt: khi nhiệt độ tăng, chất lỏng trong ống đo nở ra và đẩy lên, còn khi nhiệt độ giảm, chất lỏng co lại và hạ xuống Ví dụ dễ hiểu là nước nóng sẽ nở ra và bay hơi ở nhiệt độ cao, trong khi nước lạnh sẽ co lại và đóng thành băng ở nhiệt độ thấp Nhờ nguyên lý nở và co của chất lỏng, nhiệt kế cung cấp thông tin về nhiệt độ tại thời điểm đo một cách nhanh chóng và trực quan.

Nhiệt kế điện tử là một thiết bị đo nhiệt độ, ví dụ như một thanh kim loại mỏng, có khả năng co dãn vì nhiệt khi nhận tín hiệu điện Khi nhiệt độ tăng hoặc giảm, thanh kim loại sẽ dãn nở hoặc co lại và làm thay đổi đặc tính điện, cho ra tín hiệu có tần số và bước sóng khác nhau tương ứng với nhiệt độ Hệ xử lý tín hiệu sẽ phân tích các biến đổi này để xác định giá trị nhiệt độ một cách chính xác Nhờ thiết kế đơn giản và độ nhạy cao, nhiệt kế điện tử có ứng dụng rộng rãi trong y tế, công nghiệp và dân dụng, mang lại đo lường nhanh chóng và tin cậy.

Một nhiệt kế có hai thành phần quan trọng: phần cảm nhận nhiệt độ và phần hiển thị kết quả Phần cảm nhận nhiệt độ là bầu chứa chất đo nhạy với nhiệt độ, ví dụ thủy ngân hoặc rượu, có thể giãn nở hoặc co lại khi nhiệt độ thay đổi Phần hiển thị kết quả là thang chia vạch trên thân nhiệt kế, cho phép đọc giá trị nhiệt độ dựa trên mức chất lỏng di chuyển.

Nhiệt kế chất lỏng hoạt động dựa trên hiện tượng dãn nhiệt của chất lỏng khi nhiệt độ tăng hay giảm Các chất lỏng được sử dụng phổ biến ở đây gồm thủy ngân, rượu màu, rượu etylic (C2H5OH), pentan (C5H12) và các hợp chất hữu cơ khác như benzen và toluen (C6H5CH3) Nhờ đặc tính dãn nở tỷ lệ thuận với nhiệt độ, chất lỏng sẽ dâng lên hoặc hạ xuống trong ống capillary và chuyển đổi thành mức đo trên thang nhiệt kế Mỗi loại chất lỏng có đặc tính riêng về độ nhạy, độ bay hơi và độ an toàn, vì vậy người ta lựa chọn loại chất lỏng phù hợp với mục đích đo lường và yêu cầu độ nhạy của nhiệt kế.

Nhiệt kế điện là dụng cụ đo nhiệt độ dựa trên sự biến đổi của các đặc tính điện hoặc từ phụ thuộc nhiệt độ Nó hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt điện trong một mạch có hai hoặc nhiều kim loại, hoặc dựa trên sự thay đổi điện trở của một kim loại theo nhiệt độ Nhờ những nguyên lý này, nhiệt kế điện có thể chuyển đổi sự biến đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện để đo lường nhanh chóng và chính xác, phù hợp với ứng dụng y tế, công nghiệp và nghiên cứu.

Nhiệt kế điện trở đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng biến thiên điện trở của chất bán dẫn, hợp kim hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đổi; loại nhiệt kế này có độ chính xác cao, chỉ số ổn định, có thể tự ghi và truyền kết quả đi xa Nhiệt kế điện trở bằng bạch kim đo được nhiệt độ từ 263 °C đến 1.064 °C; niken và sắt tới 300 °C; đồng tới 50 °C.

Đo nhiệt độ ở mức thấp bằng các chất bán dẫn là một phương pháp phổ biến, với phạm vi đo từ 0,1 K đến 100 K Để thực hiện đo nhiệt độ thấp, người ta dùng các loại nhiệt kế ngưng tụ, nhiệt kế khí và nhiệt kế từ.

Hình 3 5 Nhiệt kế điện tử dùng trong y khoa

Cảm biến nhiệt bán dẫn là một linh kiện thuộc nhóm diode Zener, ví dụ cảm biến nhiệt LM335 có hệ số 10 mV/°K, biến đổi tín hiệu từ analog sang số (ADC) và hiển thị số liệu nhiệt độ Nó có mặt trong các máy đo nhanh của y tế và được sử dụng để đo nhiệt độ nhanh chóng và chính xác Trong đo nhiệt độ môi trường đất, nước và không khí, cảm biến này cũng được ứng dụng phổ biến nhờ độ nhạy và khả năng tích hợp với hệ thống xử lý số.

Bài 3 Dụng cụ đo lường, kiểm tra, cơ cấu an toàn trên thiết bị áp lực Trang 32 nhiệt bán dẫn với vỏ thích hợp để dẫn nhiệt nhanh Dải nhiệt độ làm việc do mạch điện tử xác định, tức là cao nhất vào cỡ 80 đến 120 °C

Hình 3 6 Nhiệt kế hiện số

• Nhiệt kế hồng ngoại: Đây là dòng nhiệt kế điện tử hoạt động dựa trên hiệu ứng bức xạ nhiệt dưới dạng hồng ngoại của các vật nóng.

LƯU LƯỢNG KẾ

Đồng hồ đo lưu lượng (flow meter) là thiết bị đo thể tích hoặc khối lượng của chất khí hoặc chất lỏng, được gọi bằng nhiều tên như đồng hồ đo lưu lượng, chỉ báo lưu lượng, cảm biến tốc độ dòng chảy tùy thuộc vào ngành công nghiệp, nhưng mục tiêu chung là đo lưu lượng Các kênh mở như sông hoặc suối có thể được đo bằng lưu lượng kế; tuy nhiên, ứng dụng phổ biến nhất của flow meter là đo khí và chất lỏng trong đường ống Cải thiện độ chính xác, độ phân giải và tính rõ ràng của phép đo chất lỏng là những lợi ích lớn nhất của máy đo lưu lượng, giúp tối ưu hóa vận hành và quản lý lưu lượng.

Trong thực tế, chúng ta chỉ thường gặp một số loại flow meter như:

Hình 3 7 Flow meter cơ khí

Flow meter đo nước cơ học là loại phổ biến và kinh tế nhất để đo lưu lượng nước Chúng hoạt động bằng cách đo lưu lượng nước thông qua một bộ phận quay, ví dụ tuabin hoặc bánh quay, khiến piston hoặc tua-bin quay Tốc độ quay của cánh quay hay rotor tỉ lệ thuận với lưu lượng nước chảy qua đường ống, từ đó cho biết lưu lượng thực tế Nhược điểm của flow meter nước cơ học là dễ bị tắc khi nước bẩn hoặc chứa hạt lớn, dẫn đến tăng chi phí bảo trì và giảm hiệu suất Đồng hồ nước cơ học cũng không hoạt động tốt ở lưu lượng nước thấp.

3.3.2 Flow meter đo dòng xoáy

Flow meter đo dòng xoáy áp dụng nguyên lý vortex shedding, nơi các xoáy được hình thành khi chất lỏng đi qua một vật cản trong dòng chảy và được cảm biến ghi nhận để xác định lưu lượng Các xoáy giống như hiện tượng gió thổi qua cột cờ hoặc nước chảy quanh một tảng đá trong suối, tạo ra tín hiệu dao động có tần số tỷ lệ thuận với lưu lượng chất lỏng Tín hiệu từ cảm biến cho phép tính toán lưu lượng một cách nhanh chóng và ổn định, mang lại độ chính xác cao cho đo lưu lượng Flow meter xoáy được ứng dụng rộng rãi trong đo lưu lượng nước, hóa chất và các chất lỏng công nghiệp khác, với ưu điểm cấu hình đơn giản, bảo trì dễ dàng và chi phí vận hành hợp lý.

Hình 3 9 Flow meter đo dòng xoáy

Flow meter đo dòng xoáy (vortex flow meter) sử dụng một tab cảm biến uốn cong từ hai bên khi mỗi vortex đi qua, tạo ra đầu ra ở tần số tỷ lệ thuận với tốc độ dòng nước Flow meter đo dòng xoáy đa biến có thể đo tối đa năm biến quy trình với một kết nối quy trình gồm nhiệt độ, áp suất, mật độ, lưu lượng khối và tốc độ dòng chảy Thiết bị này hoạt động tốt trên các ống có đường kính lớn vì có thể được đưa vào bên trong ống để đo lưu lượng.

Flow meter siêu âm đo tốc độ và lưu lượng thể tích của chất lỏng đi qua đường ống bằng nguyên lý đo thời gian di chuyển của tín hiệu siêu âm Trong chế độ đo lưu lượng, tín hiệu siêu âm được phát theo hướng dòng chảy và một tín hiệu khác được phát ngược lại, sau đó thời gian truyền xuống dòng so sánh với thời gian truyền ngược để tính vận tốc chất lỏng Nhờ sai số thời gian nhỏ này, vận tốc chất lỏng được xác định và từ đó đồng hồ tính toán tốc độ dòng chảy trong đường ống Ngoài ra, đo năng lượng BTU có thể được suy ra từ vận tốc dòng và chênh lệch nhiệt độ giữa hai chân nóng và lạnh của hệ thống.

Flow meter siêu âm kẹp là một thiết bị đo lưu lượng nước được gắn từ bên ngoài thành ống Thiết bị hoạt động bằng cách phát các xung âm thanh và nhận lại chúng qua thành ống, cho phép đo lưu lượng mà không cần ngắt dòng hay phá vỡ đường ống Nhờ đặc tính đo từ bên ngoài, flow meter có tính linh hoạt cao và phù hợp với các ống có đường kính lớn hoặc những hệ thống yêu cầu lắp đặt nhanh chóng và bảo trì dễ dàng Với hiệu quả đo lưu lượng nước, độ bền và khả năng làm việc trong nhiều điều kiện, Flow meter siêu âm kẹp đang được ứng dụng rộng rãi trong giám sát lưu lượng nước tại các nhà máy, hệ thống cấp nước và mạng phân phối.

Đồng hồ đo lưu lượng từ tính đo lưu lượng thể tích của chất lỏng đi qua đường ống bằng cách sử dụng từ trường và định luật cảm ứng điện từ Faraday Khi chất lỏng chảy qua vùng từ trường, một điện áp cảm ứng được sinh ra, và điện áp này càng lớn khi tốc độ dòng chảy càng nhanh Điện áp cảm ứng tỷ lệ thuận với chuyển động của nước, và tín hiệu này được xử lý bởi thiết bị điện tử để chuyển đổi thành lưu lượng thể tích Tuy các đồng hồ đo lưu lượng từ tính cho thấy độ chính xác trung bình, chúng không phù hợp cho ứng dụng đo nước tinh khiết vì nước tinh khiết có độ dẫn điện thấp và không có ion để đo.

ỐNG THUỶ

Mỗi nồi hơi được lắp đặt một bộ ống thủy đo mức nước có nhiều dạng khác nhau, nhằm mục đích cho người vận hành quan sát mực nước cho phép trong suốt quá trình vận hành Các van của hệ thống luôn mở, việc đóng van chỉ được thực hiện khi bảo trì ống thủy, rửa ống thủy, ở chế độ nước hoặc ở chế độ hơi Các van này cũng đóng khi xảy ra sự cố bể ống thủy hoặc khi thao tác rửa ống thủy.

Ống thủy quan sát mực nước trong nồi hơi là một ống hình trụ kết nối với bao hơi thông qua một hệ van Trên thân ống thủy thường lắp kính thủy sáng để quan sát mức nước trong lò hơi, đồng thời tích hợp các cảm biến mức nước gửi thông tin về phòng điều khiển của hệ thống lò hơi, hỗ trợ vận hành an toàn và hiệu quả.

Bài 3 Dụng cụ đo lường, kiểm tra, cơ cấu an toàn trên thiết bị áp lực Trang 38 Ống thủy sáng: là thiết bị mà người vận hành có thể quan sát được mức nước bao hơi trên đó Thường được lắp vào lò hơi hoặc ống thủy tối

Thông thường, để lò hơi hoạt động bình thường, mức nước hiển thị ở giữa trên kính thủy sáng và vị trí này được đánh dấu để người vận hành theo dõi Với lò hơi có balong đường kính nhỏ, kính thủy sáng được đặt ngay trên thân balong; nếu lò có thân lớn, kính thủy sáng được lắp vào ống thủy tối Ống thủy tối cũng được kết nối với balong lò hơi theo quy tắc “2 bình thông nhau” và được lắp van Đóng/Ngắt khi cần thiết.

Thông thường, người ta lắp đặt hai kính thủy sáng trên thân ống thủy tối để có thể quan sát mức nước trong lò hơi từ hai hướng khác nhau Ống thủy tối là một ống thủy hình trụ được kết nối với lò hơi bằng một hệ van, trên thân ống có vị trí lắp kính thủy sáng để quan sát mức nước Cụm van kết nối giúp người vận hành hệ thống lò hơi đóng/mở ống thủy tối và lò hơi khi cần thiết Trên thân ống thủy tối thường có hai mặt bích để lắp với hai kính thủy sáng lò hơi theo hai hướng khác nhau.

Ngoài ra, trên thân của ống thủy tối nồi hơi còn được lắp đặt đường ống và cụm van xả đáy khi cần thiết.

VAN AN TOÀN, MÀNG PHÒNG NỔ

Hiện nay có nhiều cách định nghĩa van an toàn, nhưng theo đội ngũ kỹ sư có nhiều năm kinh nghiệm và tham khảo nhiều tài liệu, van an toàn có thể được định nghĩa ngắn gọn là một thiết bị bảo vệ hệ thống (dẫn nước, khí hoặc hơi) tự động xả áp khi áp suất vượt ngưỡng cài đặt, nhằm ngăn ngừa quá tải, bảo vệ thiết bị và con người, đồng thời đảm bảo an toàn cho môi trường Van được thiết kế với ngưỡng hoạt động, hành trình mở/đóng và cơ cấu điều khiển phù hợp với từng ứng dụng, giúp duy trì áp suất ở mức an toàn và đảm bảo vận hành liên tục Việc lựa chọn van an toàn phù hợp dựa trên các thông số như lưu lượng, áp suất, nhiệt độ và tính chất chất lỏng hoặc khí, điều kiện làm việc và yêu cầu an toàn, đồng thời cần kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ.

Van an toàn là van bảo vệ cho hệ thống dẫn lưu chất ở phía sau van, có chức năng duy trì hệ thống ở một áp suất cố định đã được cài đặt, giúp quá trình vận hành diễn ra ổn định Khi áp suất trong hệ thống vượt ngưỡng cài đặt, van mở để xả áp hoặc giảm áp, ngăn ngừa quá tải và bảo vệ đường ống, thiết bị và van khác Việc thiết lập áp suất cho van được thực hiện đúng quy định và dễ điều chỉnh, phù hợp với từng hệ thống dẫn lưu chất, từ đó tăng độ an toàn và độ bền cho toàn bộ hệ thống.

Van an toàn đóng vai trò bảo đảm an toàn cho hệ thống phía sau nó Khi áp lực trong hệ thống đạt ngưỡng cài đặt, van sẽ tự động xả bớt lưu chất ra ngoài, giúp áp lực trên đường ống không vượt quá giới hạn đã thiết lập.

Hình 3 14 Cấu tạo van an toàn

Qua bản vẽ trên ta thấy cấu tạo van an toàn gồm những bộ phận sau:

2- Bộ phận kết nối vào đường ống

3- Phần xoay xả lưu chất ra ngoài

❖ Nguyên lý hoạt động của van an toàn

Về cơ bản van an toàn được chia ra làm 2 loại là van an toàn tác động trực tiếp và van an toàn tác động gián tiếp

Cả 2 loại van an toàn trên đều hoạt động dựa trên nguyên lý bảo vệ hệ thống thiết bị đằng sau của van an toàn

Van an toàn lắp trên đường ống để bảo vệ hệ thống khỏi quá áp bằng cách tự động xả áp khi áp lực đạt mức cài đặt Mức áp lực an toàn có thể là 5 bar, 8 bar, 10 bar, 20 bar, v.v., được thiết lập dựa trên thiết kế và yêu cầu vận hành của từng hệ thống Việc thiết lập đúng áp lực an toàn giúp giới hạn áp suất làm việc và bảo vệ thiết bị, đường ống và người vận hành Khi áp suất vượt quá mức cài đặt, van mở và xả áp, sau đó tự đóng lại khi áp suất về giới hạn an toàn Thực hiện kiểm tra định kỳ và hiệu chuẩn van an toàn đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và giảm thiểu rủi ro sự cố.

Trong quá trình vận hành, lưu chất sau khi được bơm và tăng áp, cùng với hệ thống khí nén và lò hơi, sẽ được luân chuyển qua van an toàn để kiểm soát áp suất và bảo đảm an toàn cho toàn bộ chu trình vận hành Ở trạng thái làm việc bình thường, van an toàn gần như không hoạt động và chỉ mở khi áp suất vượt ngưỡng cho phép, giúp bảo vệ thiết bị và duy trì hiệu quả hệ thống.

Khi hệ thống gặp sự cố, dù là do cố ý hay do tình huống bất thường, áp suất trong hệ thống có thể tăng từ từ hoặc tăng đột ngột Áp lực trên đường ống khi đó mất cân bằng với lực của lò xo trong van an toàn Khi áp suất vượt quá ngưỡng cài đặt, van an toàn mở và xả bớt lưu chất từ đường ống, giúp hạ áp lực và đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.

Trong hệ thống đường ống, khi áp lực giảm xuống dưới mức áp suất cài đặt, van an toàn trở về vị trí đóng và ngừng hoạt động cho tới khi áp suất tăng lên bằng với áp suất cài đặt Cơ chế này giúp van an toàn tự động đóng lại sau khi áp lực hạ thấp, ngăn ngừa rò rỉ và đảm bảo an toàn cho thiết bị Khi áp suất phục hồi đúng ngưỡng cài đặt, van mở lại để xả áp và duy trì sự ổn định của hệ thống Thiết kế van an toàn như vậy bảo vệ mạng lưới đường ống khỏi quá áp và hỗ trợ vận hành hệ thống một cách an toàn và liên tục.

Van an toàn tay giật là cơ cấu kéo bằng tay giúp kiểm tra và kích hoạt van ở mức vận hành an toàn mà không cần đạt đến áp suất giới hạn Cơ cấu này còn hỗ trợ bảo dưỡng hệ thống, cho phép van an toàn bị kẹt sau thời gian dài không hoạt động có thể được khởi động lại, từ đó tăng độ tin cậy của thiết bị và đảm bảo an toàn cho quá trình vận hành.

3.5.2 Màng phòng nổ (đĩa nổ/ruptured disc)

Theo yêu cầu của các tiêu chuẩn liên quan đối với thiết bị được bảo vệ, đĩa nổ có thể được sử dụng như cơ cấu xả áp duy nhất hoặc là một bộ phận của một thiết bị tổ hợp Trong nhiều ứng dụng, nó còn làm việc cùng với van an toàn để đảm bảo an toàn vận hành và bảo vệ hệ thống.

Lưu lượng xả của một hệ thống bao gồm một đĩa nổ và giới hạn áp suất nổ tối đa ở một nhiệt độ xác định phải được bảo đảm để sao cho áp suất xả không vượt quá các yêu cầu của thiết bị được bảo vệ Phụ lục C, D và E trình bày các phương pháp xác định lưu lượng xả của một hệ thống xả áp gắn với đĩa nổ.

Đĩa nổ được xem là cơ cấu xả áp suất duy nhất và nên được ưu tiên trong các trường hợp sau: mức tăng áp suất có thể làm cho đáp ứng của van an toàn không phù hợp; không cho phép rò rỉ môi chất trong điều kiện làm việc; điều kiện làm việc có thể gây lắng đọng khiến van an toàn không hoạt động; ảnh hưởng của nhiệt độ thấp có thể ngăn cản hoạt động của van an toàn; và có yêu cầu về diện tích xả lớn.

Đĩa nổ là một cơ cấu xả áp lực (suất) không đóng kín lại sau khi nổ; sau khi nổ, cơ cấu này có thể dẫn đến tổng tổn thất áp suất/dung lượng từ thiết bị được bảo vệ Đối với mọi ứng dụng, hệ thống xả áp phải bảo đảm sau khi nổ của cụm màng nổ, bất cứ sự vỡ ra thành mảnh hoặc phóng ra vật liệu nào cũng không được gây ra sự hạn chế dòng chảy không chấp nhận được trong hệ thống xả, hoặc làm suy giảm vận hành của bất kỳ cơ cấu an toàn nào, hoặc ảnh hưởng tới lưu lượng xả được chứng nhận của bất kỳ cơ cấu an toàn nào khác.

Có thể sử dụng đĩa nổ kết hợp với van an toàn được vận hành bằng van điều khiển hoặc hệ thống an toàn xả áp có điều khiển (CSPRS), nhằm tăng cường an toàn và độ tin cậy cho hệ thống áp suất Sự kết hợp này tuân thủ các tiêu chuẩn liên quan như TCVN 7915-4 và TCVN 7915, đồng thời tối ưu hóa quá trình xả áp và bảo vệ thiết bị trước các hiện tượng quá áp.

5) khi tiêu chuẩn có liên quan cho phép Việc ứng dụng các đĩa nổ không được dẫn đến sự quá áp trong thiết bị được bảo vệ

Các đĩa nổ cùng với van an toàn có thể được sử dụng trong các trường hợp sau: a) trong lắp ghép nối tiếp để bảo vệ an toàn chống ăn mòn, sự tắc nghẽn hoặc các điều kiện làm việc có thể ảnh hưởng đến tính năng của van an toàn; b) trong lắp ghép nối tiếp để ngăn ngừa sự rò rỉ; c) trong lắp ghép nối tiếp để ngăn ngừa tổng tổn thất dung lượng từ thiết bị được bảo vệ sau khi màng nổ được kích hoạt; d) trong lắp ghép song song như một bộ phận bảo vệ bổ sung.

Một đĩa nổ được lắp trước van an toàn phải đáp ứng các yêu cầu sau để bảo đảm an toàn và tuân thủ tiêu chuẩn: (a) các yêu cầu liên quan đến nổ của đĩa nổ phải tuân theo các quy định liên quan của thiết bị được bảo vệ; (b) đối với các ứng dụng mà đĩa nổ là một bộ phận của thiết bị tổ hợp, các yêu cầu phải tuân theo tiêu chuẩn áp dụng cho thiết bị đó; và (c) không gian giữa màng đĩa nổ và van an toàn phải được trang bị biện pháp để phòng ngừa sự hình thành áp suất không chấp nhận được.

RELAY ÁP SUẤT, RELAY NHIỆT ĐỘ

Rơ le áp suất, hay còn gọi là relay áp suất hoặc công tắc áp suất, là một thiết bị có tên tiếng Anh là pressure switch Ứng dụng của nó rất phong phú, không chỉ liên quan đến hệ thống nước mà còn được dùng trong máy nén khí, hệ thống thủy lực, công trình xây dựng và các tòa nhà cao tầng, cũng như các đường ống dẫn trong trung tâm thương mại Nhờ khả năng cảm biến và tác động theo sự thay đổi áp suất, rơ le áp suất giúp duy trì an toàn, ổn định vận hành và tối ưu hóa hiệu suất trong nhiều ứng dụng công nghiệp và dân dụng.

Công tắc áp suất là một loại thiết bị được con người nghiên cứu và chế tạo nhằm chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu đóng/mở (ON/OFF) của mạch điện Khi áp suất đạt ngưỡng đã được cài đặt, công tắc sẽ kích hoạt để đóng hoặc ngắt mạch, giúp điều khiển tự động các thiết bị và bảo vệ hệ thống khỏi quá tải Đây là thành phần quan trọng trong các hệ thống thủy lực, khí nén và các ứng dụng đo áp suất khác, vì nó biến tín hiệu áp suất thành hành động điều khiển điện một cách nhanh chóng và đáng tin cậy.

Đơn giản hơn, các công tắc áp suất cung cấp cho hệ thống thông tin phản hồi điện để đáp ứng với sự tăng hoặc giảm của mức áp suất đo được, từ đó điều khiển quá trình tự động và duy trì hoạt động ổn định.

Thông thường, một công tắc áp suất chỉ tham gian điều chỉnh ở một điểm đặt đã được chọn ngay từ ban đầu

Nguyên lý công tắc áp suất sẽ được phân chia theo 2 dạng chính đó là rơ le cơ và rơ le điện

Rơ le cơ dùng áp suất chất lỏng bên trong để kích hoạt cơ chế hoạt động Khi áp suất đạt ngưỡng, nó tác động lên cơ cấu và đóng mở hai tiếp điểm trong thiết bị chuyển mạch, thực hiện việc kết nối hoặc ngắt kết nối theo thiết kế.

Rơ le điện hoạt động khác biệt hoàn toàn bởi nó sử dụng tín hiệu điện để kích hoạt hoạt động của công tắc Thiết bị này phát sinh tín hiệu thứ cấp để kiểm soát và theo dõi áp lực trong buồng hoặc khoang đã được chỉ định, từ đó đảm bảo sự ổn định và an toàn trong quá trình vận hành Nhờ cơ chế này, rơ le điện có khả năng phản ứng nhanh với biến động áp suất và cung cấp dữ liệu giám sát phục vụ cho bảo trì và chẩn đoán khi cần.

Công tắc áp suất là thiết bị được lắp đặt rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp và dân dụng để tự động kiểm soát và bảo vệ quá trình vận hành Ví dụ điển hình gồm máy nén khí công nghiệp, hệ thống bơm nước giếng khoan và mạng lưới đường ống cấp nước trong tòa nhà, đều được điều khiển bởi công tắc áp suất để ngắt hoặc kích hoạt khi áp suất đạt ngưỡng cài đặt Trong quá trình sạc pin, công tắc áp suất giúp theo dõi tình trạng tế bào; trên các bảng áp suất của cửa trượt cũng có sự tham gia của thiết bị này để đảm bảo an toàn Nó còn kích hoạt hệ thống báo động khi áp suất trong cabin giảm xuống và, khi cần chuyển đổi dòng điện cao cho vận hành máy bơm, rơ le áp được lắp đặt để sử dụng.

Công tắc áp suất đơn : được phân ra công tắc áp suất thấp và công tắc áp suất cao

Công tắc áp suất kép:

Công tắc áp suất kép ghép nối công tắc áp suất cao và công tắc áp suất thấp trong một vỏ, đảm nhận chức năng ngắt điện cho máy nén lạnh khi áp suất vượt quá mức cho phép hoặc hạ xuống dưới ngưỡng an toàn Việc đóng điện lại cho máy nén khi áp suất cao giảm xuống và áp suất thấp tăng lên trong phạm vi an toàn được thực hiện tự động, hoặc bằng tay với nút reset ngoài hoặc bằng tay với tay đòn reset phía trong vỏ như đã mô tả ở trên Công tắc áp suất kép được sản xuất cho cả môi chất freon và amoniac, với sơ đồ nguyên lý và cấu tạo giống nhau Kết cấu của công tắc áp suất amoniac đảm bảo độ bền vững, chống ăn mòn và vận hành an toàn trong các phòng dễ gây nổ.

Hình 3 16 Công tắc áp suất kép

Thiết bị được cấu thành từ các thành phần chính gồm vít đặt áp suất thấp (LP) và vít đặt vi sai Δp (LP) để tinh chỉnh áp suất điều khiển, tay đòn chính phối hợp với vít đặt áp suất cao (HP) cùng lò xo chính và lò xo vi sai để tạo lực và độ nhạy cho cơ cấu; hộp xếp giãn nở hỗ trợ sự biến đổi áp suất và thể tích trong hệ thống, các đầu nối áp suất thấp và áp suất cao kết nối với đường ống và nguồn cấp; tiếp điểm được liên kết với vít đấu dây điện và vít nối đất để đảm bảo liên lạc điện chắc chắn; lối luồn dây điện được bố trí hợp lý; cơ cấu lật cho đóng mở tiếp điểm nhanh và dứt khoát, đi kèm tấm khóa để cố định trạng thái vận hành, đảm bảo an toàn và độ ổn định cho toàn bộ hệ thống.

Rơ le nhiệt hay relay nhiệt là một thiết bị điện quan trọng được dùng để bảo vệ động cơ và các mạch điện không bị quá tải Thiết bị hoạt động bằng cách tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của các thanh kim loại, từ đó ngắt nguồn điện khi nhiệt tăng lên quá mức Nhờ cơ chế bảo vệ này, rơ le nhiệt giúp ngăn ngừa hỏng hóc và cháy nổ, đồng thời kéo dài tuổi thọ của hệ thống điện Rơ le nhiệt thường được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điện công nghiệp và dân dụng để đảm bảo an toàn và ổn định vận hành.

Nhờ sự có mặt của relay nhiệt mà các thiết bị điện và máy móc hoạt động ổn định hơn, đồng thời giảm nguy cơ hỏng hóc khi gặp quá tải Relay nhiệt là thiết bị bảo vệ hoạt động dựa trên nguyên lý sinh nhiệt từ dòng điện, làm nóng một thanh bimetal để khi đạt ngưỡng cài đặt sẽ làm lệch hoặc ngắt tiếp điểm và ngắt nguồn cấp điện Cấu tạo của relay nhiệt gồm các thành phần chính như thanh bimetal nhạy nhiệt, bộ làm nóng (heater), hệ thống tiếp điểm và vỏ bảo vệ, cùng cơ chế chỉnh ngưỡng ngắt để phù hợp với từng hệ thống Khi quá tải xảy ra, nhiệt sinh ra khiến thanh bimetal co duỗi và ngắt mạch, giúp bảo vệ thiết bị và hạn chế hư hại cho motor, máy móc và dây dẫn Ưu điểm của relay nhiệt là chi phí thấp, dễ lắp đặt và có thể điều chỉnh ngưỡng ngắt, từ đó tăng độ tin cậy và tuổi thọ của hệ thống điện.

Cấu tạo của một Rơ le nhiệt khá đơn giản, dễ dàng sử dụng, gồm những bộ phận sau:

Hình 3 17 Cấu tạo của relay nhiệt

4 Vít chỉnh dòng điện tác động

8 Nút phục hồi b Nguyên lý hoạt động của relay nhiệt

Rơ le nhiệt hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện làm giãn nở hai tấm kim loại khi có nhiệt tác động và làm đốt nóng

Rơ le nhiệt sử dụng phiến kim loại kép (bimetal) làm thành phần cơ bản, được ghép từ hai tấm kim loại có đặc tính giãn nở khác nhau Một tấm có giãn nở bé, thường là invar với 36% Ni và 64% Fe; tấm kia có hệ số giãn nở lớn hơn để đáp ứng sự thay đổi nhiệt độ Hai phiến này được ghép lại thành một liên kết bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn, hình thành một thanh bimetal duy nhất có khả năng uốn cong khi nhiệt độ biến đổi, từ đó điều khiển cơ cấu của Rơ le nhiệt.

Khi một phiến kim loại kép (bimet) được làm nóng bởi dòng điện, nó uốn về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn Phiến kim loại này có thể được dùng trực tiếp làm đường dẫn điện hoặc được đặt quanh dây điện trở để tạo thành một thành phần chịu nhiệt Độ uốn cong tăng lên khi chiều dài của phiến càng lớn và khi phiến được mài mỏng hơn.

Nếu muốn chế tạo ra tấm phiến kim loại rộng, dày và ngắn thì cần phải có một lực đẩy mạnh hơn.

VAN ĐIỆN TỪ, VAN MỘT CHIỀU

Van điện từ, hay còn gọi là solenoid valve, là thiết bị dùng từ trường để đóng mở và kiểm soát lưu chất trong hệ thống đường ống Nguyên lý hoạt động dựa trên cuộn coil sinh từ trường khiến piston hoặc màng van di chuyển, đóng mở đường ống và điều chỉnh lưu chất một cách tự động Van điện từ có thể được cấp nguồn điện ở nhiều mức như 24V, 220V AC hoặc DC, tùy theo thiết kế và yêu cầu ứng dụng Với khả năng đóng mở nhanh và kín, van điện từ là thành phần chủ chốt trong hệ thống điều khiển tự động ở nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ nước sạch đến dầu khí, khí nén và các hệ thống tự động hóa khác.

Van điện từ có cơ chế đóng mở nhanh, hoạt động ổn định và thiết kế nhỏ gọn giúp tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống công nghiệp Trong đường ống, chúng đảm nhận vai trò mở, trộn và phân chia dòng lưu chất, mang lại điều khiển dòng chảy chính xác và hiệu quả Ứng dụng của van điện từ vô cùng đa dạng, từ môi trường chất lỏng như nước, dầu và hóa chất đến các môi trường dạng khí và hơi, phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau và các quy trình xử lý chất lưu.

Van điện từ phổ biến nhất có thiết kế hai cổng, một cổng vào và một cổng ra Bên cạnh đó, vẫn có những van với thiết kế ba cổng, một cổng vào và hai cổng ra, thường được dùng để phân chia dòng lưu chất Các hệ thống hiện đại có thể ghép nhiều van điện từ với nhau để tối ưu hóa hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Hình 3 18 Van điện từ a Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của van điện từ

❖ Cấu tạo của van điện từ

Hình 3 19 Cấu tạo van điện từ

Trên đây là bản vẽ kĩ thuật của van điện từ Van điện từ có cấu tạo khá đơn giản gồm các bộ phận sau

Thân van (Valve Body) thường được chế tạo từ các vật liệu như đồng, gang, nhựa hoặc inox, tùy thuộc vào yêu cầu của từng ứng dụng Những vật liệu này phù hợp cho các hệ thống nước, hơi và khí nén, đồng thời có thể được chọn là nhựa hoặc inox khi làm việc trong các môi trường đặc thù như hơi nóng có nhiệt độ cao hoặc hóa chất ăn mòn, nhằm đảm bảo độ bền và hiệu suất vận hành của van.

Đệm van (màng van) được chế tạo từ các vật liệu như cao su EPDM, PTFE (Teflon), Buna và Viton Nhiệm vụ của nó là làm kín và ngăn nước rò rỉ qua các khe hở, mối nối, từ đó đảm bảo sự kín khít và ổn định cho toàn bộ hệ thống van.

▪ Plunger(Piston): Là bộ phận trực tiếp giúp van đóng hoặc mở, được làm từ vật liệu inox

Lò xo van (Spring) được chế tạo từ inox, có độ đàn hồi tốt, giúp đẩy trục van lên xuống để đóng mở van Lò xo của van điện từ thường được thiết kế với kích thước khoảng 8 đơn vị, nhằm đảm bảo lực tác động phù hợp cho quá trình đóng mở van và vận hành ổn định.

Cuộn điện của van, hay còn gọi là solenoid van, là thành phần chủ chốt để tạo ra từ trường nhằm điều khiển đóng mở van Cuộn điện được quấn từ dây đồng và được cấp nguồn từ các mức điện áp phổ biến như 24V, 110V hoặc 220V, tùy thuộc vào thiết kế hệ thống.

❖ Nguyên lí hoạt động của van điện từ

Sau khi hiểu về van điện từ là gì? Chúng tôi sẽ giới thiệu thêm về nguyên lý hoạt động của van điện từ để bạn độc hiểu rõ hơn

Van sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để hoạt động Khi dòng điện đi qua cuộn dây thì nó sẽ sinh ra một dòng từ trường Dòng từ trường này sẽ hút pit tông lên trên Pit tông rời khỏi vị trí ban đầu sẽ giúp cho dòng lưu chất đi qua hoặc chặn hoàn toàn dòng lưu chất

Nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ, van có thể đóng mở rất nhanh gần như tức thì, tạo nền tảng cho các hệ thống cấp lưu lượng với độ chính xác cao Việc đóng mở tức thời cho phép kiểm soát lưu lượng gần như tuyệt đối và giảm thiểu dao động trong quá trình vận hành Để tối ưu hóa hiệu suất điều khiển, người ta thường kết hợp van cảm ứng điện từ với các cảm biến và hệ thống điều khiển tự động, nhằm điều khiển van một cách chính xác và hiệu quả theo yêu cầu của hệ thống.

Ngoài việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ để đóng mở, van điện từ còn tận dụng hiện tượng chênh lệch áp suất như một cơ chế điều khiển lưu chất Đây là nguyên lý được áp dụng trong các dòng van điện từ gián tiếp và bán trực tiếp, giúp van hoạt động ổn định và nhanh nhạy trong hệ thống có sự thay đổi áp suất nguồn, đồng thời nâng cao độ tin cậy và hiệu suất vận hành của hệ thống tự động hóa.

Ngày nay van điện từ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và dân dụng, trở thành một thành phần quan trọng trong hệ thống tưới tiêu, cấp thoát nước và các mạng lưới máy móc tự động Chúng ta gặp van điện từ trong các ứng dụng như tưới cây, tưới sân vườn, sử dụng bơm nước sinh hoạt và cấp nước cho những nhà máy, giúp điều khiển lưu lượng và áp suất một cách hiệu quả Nhờ khả năng đóng mở tự động, van điện từ tối ưu hóa quá trình tưới tiêu, vận hành hệ thống cấp nước và xử lý nước ở nhiều quy mô khác nhau Phân loại van điện từ dựa trên các tiêu chí như cơ chế đóng mở, nguồn điện sử dụng và môi trường làm việc, ảnh hưởng đến hiệu suất, độ tin cậy và phạm vi ứng dụng của thiết bị.

❖ Phân loại theo dạng đóng mở

Van điện từ thường đóng

Van điện từ là dòng van phổ biến nhất hiện nay Thiết kế của nó cho phép van chặn hoàn toàn dòng lưu chất khi chưa cấp điện Khi cần mở van, cấp nguồn cho cuộn coil sẽ hút pít-tông lên để dòng lưu chất đi qua van Do van luôn ở trạng thái đóng khi chưa được cấp điện nên gọi là van điện từ thường đóng, ưu điểm đóng mở nhanh và kiểm soát lưu lượng chính xác.

Van điện từ thường đóng là loại van rất phổ biến trên thị trường và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống nhờ độ tin cậy và dễ điều khiển Đa số người dùng chọn van điện từ thường đóng cho các ứng dụng yêu cầu van ở trạng thái đóng khi không có nguồn điện và mở khi có tín hiệu điện Kí hiệu đi kèm là NC (normal close), tức là thường đóng.

Van điện từ thường mở

Van điện từ NO (thường mở) là loại van ở trạng thái mở khi không được cấp điện Khi cấp điện, cuộn coil sinh lực từ khiến pít-tông dịch chuyển về vị trí chặn lưu chất, làm van đóng để ngăn dòng chảy Ký hiệu NO (normal open) cho biết van ở trạng thái mở mặc định và nguyên lý hoạt động: lưu chất có thể đi qua khi không có điện, còn khi có điện thì lưu chất bị chặn bởi pít-tông và van đóng.

QUY ĐỊNH VỀ BIỆN PHÁP AN TOÀN THIẾT BỊ CHỊU ÁP LỰC

QUY TRÌNH VẬN HÀNH, XỬ LÍ VÀ BẢO QUẢN MỘT SỐ LOẠI BÌNH CHỊU ÁP LỰC

KỸ THUẬT VẬN HÀNH NỒI HƠI

Tiêu đề	Giáo trình Kỹ thuật an toàn thiết bị áp lực (Nghề: Bảo hộ lao động - Cao đẳng)
Tác giả	Nguyễn Đình Chung, Nguyễn Văn Buôn, Phạm Lê Ngọc Tú
Trường học	Trường Cao Đẳng Dầu Khí
Chuyên ngành	Bảo hộ lao động
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Bà Rịa – Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	2,22 MB