Giáo trình Vận hành hệ thống đường ống và bể chứa (Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Giáo trình Vận hành hệ thống đường ống và bể chứa (Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí - Cao đẳng) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái quát chung về van; Vận hành và bảo dưỡng van; Đường ống; Bể chứa; Thực tập vận hành hệ thống đường ống bể chứa. Mời các bạn cùng tham khảo!

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022

của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022

(Lưu hành nội bộ)

LỜI GIỚI THIỆU

Để phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên cũng như việc học tập của học sinh trong khoa Dầu khí, chúng tôi đã tham khảo nhiều tài liệu của các tác giả trong và ngoài nước biên soạn nên giáo trình “Vận hành hệ thống đường ống và bể chứa”

Giáo trình được dùng cho các giáo viên trong khoa làm tài liệu chính thức giảng dạy cho học sinh nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí Nội dung giáo trình đề cập một cách hệ thống các kiến thức cơ bản nhất về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và giúp học sinh thao tác thành thạo trong vận hành bảo dưỡng các loại van, đường ống, bể chứa

và các phụ kiện của chúng Cụ thể bao gồm các bài sau:

• Bài 1: Khái quát chung về van

• Bài 2: Vận hành và bảo dưỡng van

• Bài 3: Đường ống

• Bài 4 : Bể chứa

• Bài 5: Thực tập vận hành hệ thống đường ống bể chứa

Xin chân thành cảm ơn các giáo viên Khoa dầu khí của trường Cao đẳng Dầu khí

đã giúp đỡ tôi hoàn thành giáo trình này

Trân trọng cảm ơn./

Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2022

Tham gia biên soạn

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 9

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 10

BÀI 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VAN 17

1.1.KHÁINIỆMVÀVAITRÒCỦAVAN 18

1.2.PHÂNLOẠIVÀKÝHIỆUVAN 18

BÀI 2 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG VAN 23

2.1.CẤUTẠOVÀ NGUYÊNLÝ HOẠTĐỘNGCỦAVAN 23

2.1.1 Van cổng 24

2.1.2 Van cầu 33

2.1.3 Van chốt 39

2.1.4 Van bi 42

2.1.5 Van bướm 46

2.1.6 Van màng 47

2.1.7 Van một chiều 48

2.1.8 Van điều khiển 51

2.1.9 Van an toàn 58

2.2.THỰCTẬPVẬNHÀNHVÀBẢODƯỠNGVAN 60

2.2.1 Vận hành cơ khí 60

2.2.2 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa và vận hành van cổng 63

2.2.3 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van cầu 69

2.2.4 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van chốt 72

2.2.5 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van bi 75

2.2.6 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van bướm 78

2.2.7 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van một chiều 80

2.2.8 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van điều khiển 84

2.2.9 Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa vận hành van an toàn 85

BÀI 3 ĐƯỜNG ỐNG 88

3.1 KHÁINIỆMVÀPHÂNLOẠI 88

3.1.1 Khái niệm 89

3.1.2 Phân loại 90

3.2 MỘTSỐYÊUCẦUVỀCẤUTẠOĐƯỜNGỐNG 91

3.2.1 Một số yêu cầu về cấu tạo đường ống dẫn chính 91

3.2.2 Vật liệu chế tạo và quy cách ống 92

3.2.3 Các phụ kiện của đường ống 94

3.2.4 Bọc đường ống (pipe coating) 97

BÀI 4 BỂ CHỨA 100

4.1 KHÁINIỆMVÀPHÂNLOẠI 100

4.1.1 Khái niệm 101

4.1.2 Phân loại 101

4.2 CẤUTẠOMỘTSỐLOẠIBỂCHỨA 103

4.2.1 Bể chứa hình trụ nằm ngang (bullet) 103

4.2.2 Bể chứa hình trụ đứng (tank) 110

BÀI 5 THỰC HÀNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BỂ CHỨA 118 5.1.VẬNHÀNHHỆTHỐNGĐƯỜNGỐNGBỂCHỨA 118

5.1.1 Vận hành đường ống 119

5.1.2 Vận hành bể chứa 122

5.2.XỬLÝSỰCỐTHƯỜNGGẶPKHIVẬNHÀNHHỆTHỐNGĐƯỜNGỐNGBỂ CHỨA 125 5.2.1 Các sự cố thường gặp khi vận hành đường ống 125

5.2.2 Các sự cố thường gặp khi vận hành bể chứa 125

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Ký hiệu van theo P&ID 19

Hình 1.2 Ký hiệu van theo isometric 20

Hình 2.1 Cấu tạo ngoài của van cầu 24

Hình 2.2 Cấu tạo trong của van cầu 25

Hình 2.3 Ống lót tay quay 25

Hình 2.4 Liên kết giữa thân van và đường ống 27

Hình 2.5 Liên kết giữa thân van và nắp van 27

Hình 2.6 Trục van liên kết ren với ống lót tay quay 28

Hình 2.7 Trục van liên kết ren với nắp van 28

Hình 2.8 Trục van liên kết ren với cổng van 29

Hình 2.9 Cổng van chế tạo liền một khối 29

Hình 2.10 Khi van mở hoàn toàn và van tiết lưu 30

Hình 2.11 Rãnh trên thân cổng van 30

Hình 2.12 Cổng van đóng hoàn toàn 30

Hình 2.13 Cổng van chế tạo rời 31

Hình 2.14 Van cổng – có cổng van chế tạo rời 32

Hình 2.15 Lực tác dụng lên cổng van khi van đóng 32

Hình 2.16 Nguyên lý làm việc của van cổng 33

Hình 2.17 Van cầu 33

Hình 2.18 Đĩa nút 34

Hình 2.19 Sự ăn mòn trên đĩa 34

Hình 2.20 Các dạng đĩa van 35

Hình 2.21 Đĩa Composit 36

Hình 2.22 Đĩa kim loại 36

Hình 2.23 Khi có hạt rắn chèn vào đĩa kim loại 37

Hình 2.24 Nguyên lý hoạt động của van cầu 37

Hình 2.25 Van cầu mở hoàn toàn 37

Hình 2.26 Trạng thái làm việc tiết lưu của van cầu 38

Hình 2.27 Sự đóng mở của van 38

Hình 2.28 Van cầu 39

Hình 2.29 Cấu tạo của van chốt 39

Hình 2.30 Nguyên lý hoạt động của van chốt 40

Hình 2.31 Chốt van và ổ đặt mài mòn không đều 40

Hình 2.32 Van chốt không cần bôi trơn 41

Hình 2.33 Van chốt nhiều hướng 41

Hình 2.34 Cấu tạo của van bi 42

Hình 2.35 Cấu tạo của van bi 43

Hình 2.36 Van bi nhiều hướng 43

Hình 2.37 Một số loại van bi 46

Hình 2.38 Cấu tạo của van bướm 46

Hình 2.39 Chốt định vị và vạch chỉ góc độ mở trên thân van bướm 47

Hình 2.40 Van màng 47

Hình 2.41 Cấu tạo của van màng 48

Hình 2.42 Cấu tạo của van một chiều 49

Hình 2.43 Nguyên lý hoạt động của van một chiều 49

Hình 2.44 Van một chiều dạng đặt 49

Hình 2.45 Cấu tạo của van một chiều 50

Hình 2.46 Cấu tạo của van một chiều đặt thẳng đứng 50

Hình 2.47 Cấu tạo của van một chiều dạng bi 51

Hình 2.48 Cấu tạo của van một chiều dạng bi 51

Hình 2.49 Cấu tạo của van điều khiển 52

Hình 2.50 Thân van đơn 52

Hình 2.51 Thân van đôi 52

Hình 2.52 Cơ cấu định vị của van 53

Hình 2.53 Cơ cấu dẫn động bằng khí nén 54

Hình 2.54 Van thường đóng 54

Hình 2.55 Van thường mở 55

Hình 2.56 Cơ cấu dẫn động bằng điện sử dụng cuộn dây 55

Hình 2.57 Sử dụng mô tơ để dẫn động 56

Hình 2.58 Cơ cấu dẫn động bằng thủy lực 57

Hình 2.59 Mở van 57

Hình 2.60 Đóng van 58

Hình 2.61 Cấu tạo của van an toàn 59

Hình 2.62 Vận hành van lớn 60

Hình 2.63 Vận hành van trên cao 60

Hình 2.64 Nối dài trục van 61

Hình 2.65 Sử dụng bánh răng để giảm lực tác dụng 61

Hình 2.66 Hiện tượng va đập thủy lực 62

Hình 2.67 Áp lực tăng giữa hai bề mặt van 62

Hình 2.68 Đường cân bằng 63

Hình 2.69 Sử dụng choòng van 63

Hình 3.1 Một số loại co, cút, tê nối bằng ren 95

Hình 3.2 Một số loại co, cút, tê nối bằng mối hàn giáp mối 95

Hình 3.3 Olet 96

Hình 3.4 Một số dạng olet 96

Hình 3.5 Khớp nối thủy lực 97

Hình 3.6 Lớp phủ epoxy trong đường ống 97

Hình 3.7 Một số dạng vật liệu cách nhiệt 99

Hình 4.1 Bể trụ đứng 102

Hình 4.2 Bể trụ nằm ngang 102

Hình 4.3 Bể hình cầu 103

Hình 4.4 Bồn trụ ngang 103

Hình 4.5 Cửa thăm 108

Hình 4.6 Mặt bích 108

Hình 4.7 Chân đỡ 109

Hình 4.8 Thân bồn 110

Hình 4.9 Cấu tạo bể đứng 110

Hình 4.10 Trang bị bể chứa dầu thương mại 112

Hình 4.11 Van hô hấp cơ học (van thở) 114

Hình 4.12 Van an toàn thủy lực 114

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng mã màu nhận dạng ống 94Bảng 4.1 Tính chất vật liệu thép cacbon và thép hợp kim 105Bảng 4.2 Cơ tính vật liệu thép cacbon và thép hợp kim 106Bảng 4.3 Tính chất vật liệu thép Cabon và hợp kim thấp (Ứng suất cho phép 1000 psi – trị số S) 107

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN

1 Tên mô đun: Vận hành hệ thống đường ống và bể chứa

3 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

3.1 Vị trí: là mô đun thuộc phần các môn học và mô đun chuyên ngành của chương

trình đào tạo Môn đun này được dạy trước mô đun như: Vận hành máy thủy khí

I, vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt và dạy sau môn học Cơ sở quá trình và thiết

bị trong công nghệ hóa học

3.2 Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động

của hệ thống đường ống và bể chứa (van, đường ống và bể chứa) cho HSSV 3.3 Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Mô đun đề cập một cách hệ thống các kiến

thức cơ bản nhất về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và giúp học sinh thao tác thành thạo trong vận hành bảo dưỡng các loại van, đường ống, bể chứa và các

phụ kiện của chúng

4 Mục tiêu mô đun:

4.1 Về kiến thức:

A1 Phân loại được các loại: van, đường ống và bề chứa

A2 Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại van

A3 Trình bày được cấu tạo đường ống, bể chứa và các trang bị của bể chứa dầu khí

5 Nội dung của mô đun:

Mã

MH/MĐ/HP Tên môn học, mô đun

Số

tín chỉ

Thời gian đào tạo (giờ)

Tổng số

Trong đó

Lý thuyết

Thực hành/

thí nghiệm/

bài tập/

thảo luận

Thi/ Kiểm tra

II Các môn học, mô đun chuyên

môn ngành, nghề 70 1825 530 1180 36 79 II.1 Môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở 9 165 93 63 6 3

AUTM52111 Cơ sở điều khiển quá trình 2 45 14 29 1 1

II.2 Môn học, mô đun chuyên môn

PETR56109 Vận hành hệ thống đường ống và

PETR62110 Vận hành thiết bị tách dầu khí 2 45 14 29 1 1

PETR53111 Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị

PETR62114 Kỹ thuật phòng thí nghiệm 2 45 13 30 1 1

PETR56115 Vận hành phân xưởng chưng cất

Thời gian (giờ)

thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1.1 Khái niệm và vai trò của van 0.5 0.5

1.2 Phân loại và ký hiệu van 1.5 1.5

2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van 13 12 1

3.2 Một số yêu cầu về cấu tạo đường ống 3 2 1

4 Bài 4: Bể chứa 6 5 1

- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun theo quy định

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

7.2 Phương pháp:

Người học được đánh giá tích lũy mô đun như sau:

7.2.1 Cách đánh giá

- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư

số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh

và Xã hội

- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau:

Điểm đánh giá Trọng số

+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40%

+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)

+ Điểm thi kết thúc mô đun 60%

Chuẩn đầu ra đánh giá

Số

cột

Thời điểm kiểm tra

Thường xuyên Quan sát/

Hỏi đáp

Bảng kiểm/

Câu hỏi

A1, A2, A3 B1, B2, B3 C1, C2, C3

2 Sau 5 giờ

qua sản phẩm học tập

Tự luận/

Trắc nghiệm/ Sản phẩm học tập

A1, A2, A3 B1, B2, B3 C2

6 Sau 15 giờ

Kết thúc mô

đun

Viết/ Thông qua sản phẩm học tập

Tự luận và trắc nghiệm/ Sản phẩm học tập

A1, A2, A3 B1, B2, B3 C1, C2, C3

8 Hướng dẫn thực hiện mô đun

8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV trường Cao đẳng Dầu khí

8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun

8.2.1 Đối với người dạy

* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: nêu vấn đề, hướng dẫn

đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…

* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra

* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra

* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm

tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm

8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp Các tài liệu tham khảo sẽ được cung

cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu )

- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết và 100% buổi học thực hành Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc >0% số tiết thực hành phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau

- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ

- Tham dự thi kết thúc mô đun

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9 Tài liệu tham khảo:

Tài liệu tiếng Việt:

[1] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành van, Lưu hành nội bộ, 2017

[2] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Tài liệu hướng dẫn thực hành van, Lưu hành nội

- Tài liệu tiếng nước ngoài:

[1] Schweitzer, Philip A, Handbook of Valves, Industrial Press Inc 2005

[2] George A Antak, Piping and Pipeline Engineering, U.S.A, 2003

[3] Alireza Bahadori, PhD, Oil and Gas Pipelinesand Piping Systems, Australian

Oil and Gas Services, 2017

[4] Sunil Pullarcot ,Above Ground storage tanks, Taylor & Francis Group, 2015

❖ GIỚI THIỆU BÀI 1

Bài 1 giới thiệu về một số nội dung cơ bản liên quan đến Van để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận công việc sau này

❖ MỤC TIÊU BÀI 1

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

➢ Về kiến thức:

- Trình bày được khái niệm, vai trò và nguyên tắc hoạt động chung của van

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1

- Đối với người dạy:

+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy

+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)

- Đối với người học:

+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;

+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;

+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;

+ Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng mô hình

- Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, mô hình mô phỏng

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm)

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không

✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không

❖ NỘI DUNG BÀI 1

1.1 KHÁI NIỆM VÀ VAI TRÒ CỦA VAN

1.1.1 Khái niệm

Van là một thiết bị cơ khí dùng để điều chỉnh dòng chuyển động của chất lỏng trong các hệ thống đường ống Chất lỏng chuyển động qua đường ống gồm : dầu, nước, hỗn hợp chất lỏng và chất khí, khí gas, các loại khí khác

1.1.2 Vai trò của van

6 Dùng để nối các đoạn ống lại với nhau

7 Phân chia dòng chuyển động của chất lỏng trong các hệ thống đường ống

8 Điều chỉnh lưu lượng của chất lỏng trong hệ thống đường ống

1.2 PHÂN LOẠI VÀ KÝ HIỆU VAN

1.2.1 Phân loại

a Theo nguyên lý hoạt động

9 Chuyển động tịnh tiến lên xuống/linear valve

10 Chuyển động quay/rotating valve

b Theo chức năng

11 Van chặn/block/root valve

12 Van tiết lưu/throttling valve

13 Van an toàn/safety/relief valve

c Theo cơ cấu tác động

14 Van tay/hand valve

15 Van điều khiển/control valve

1.2.2 Ký hiệu van

Ký hiệu van được chia làm 2 loại:

16 Theo P&ID: đọc trên bản vẽ công nghệ

Hình 1.1 Ký hiệu van theo P&ID

17 Theo iso metric: đọc trên bản vẽ lắp

Hình 1.2 Ký hiệu van theo isometric

❖ TÓM TẮT BÀI 1

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

- Khái Quát chung về van

- Phân loại và ký hiệu van

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 1

Câu 1 Trong công nghiệp dầu khí, van có những vai trò nào?

A) Dùng để nối các đoạn ống lại với nhau

B) Phân chia dòng chuyển động của chất lỏng trong các hệ thống đường

ống

C) Điều chỉnh lưu lượng của chất lỏng trong hệ thống đường ống

D) Cả 3 đáp án còn lại đều đúng

Câu 2 Chức năng nào sau đây không phải là của van:

A) Làm giảm áp suất của dòng lưu chất

B) Làm tăng áp suất của dòng lưu chất

C) Điều khiển áp suất một dòng lưu chất

D) Đảm bảo áp suất của một dòng lưu chất luôn luôn nhỏ hơn một giá

Câu 5 Đối với van bi điều khiển bằng tay khi tay quay song song với đường

ống trên thân van thì thông thường van ở trạng thái nào:

A) Van đang đóng

C) Van làm việc ở trạng thái tiết lưu

D) Không xác định được

BÀI 2 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG VAN

❖ GIỚI THIỆU BÀI 2

Bài 2 giới thiệu về một số nội dung cơ bản liên quan đến Vận hành và bảo dưỡng Van

để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận công việc sau này

- Vận hành và bảo dưỡng được các loại van theo đúng quy trình

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2

- Đối với người dạy:

+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy

+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)

- Đối với người học:

+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;

+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;

+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;

+ Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng mô hình

- Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, mô hình mô phỏng

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm)

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (hình thức: trắc nghiệm)

✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 1 điểm kiểm tra thực hành trên mô hình mô phỏng

❖ NỘI DUNG BÀI 2

2.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA VAN

Van cổng là một loại van được sử dụng phổ biến trong công nghiệp

▪ Các bulông liên kết (bold)

▪ Tay quay (handwheel)

▪ Joăng làm kín (gasket)

Hình 2.1 Cấu tạo ngoài của van cầu

❖ Cấu tạo phần trong (Error! Reference source not found.)

▪ Cổng van (gate valve)

▪ Trục van (stem)

▪ Hộp làm kín (stuffing box)

▪ Vòng làm kín (packing)

▪ Ống lót trục van (stem bushing)

Hình 2.2 Cấu tạo trong của van cầu

Hình 2.3 Ống lót tay quay

Các chi tiết trong một van cổng

❖ Sự liên kết của van

18 Thân van được nối với đường ống thông qua các mặt bích nối và các bu lông liên kết Để tránh sự rò rỉ chất lỏng thì giữa hai mặt bích sẽ có một joăng làm kín (gasket)

19 Để nối thân van với nắp van thì ta cũng sử dụng mặt bích nối và các bu lông liên kết và ở giữa hai mặt bích của nắp và thân ta cũng bố trí một joăng làm kín để tránh rò rỉ chất lỏng

Hình 2.4 Liên kết giữa thân van và đường ống

Hình 2.5 Liên kết giữa thân van và nắp van

❖ Kết cấu trục van

Kiểu kết cấu thường dùng như sau:

Phía trên trục van chế tạo có ren để ăn khớp với ren trong ống lót trục van khi vận hành van

20 Phía dưới trục van được nối với cổng van, thường là mối ghép ngàm

21 Trong trường hợp này thì tay quay và ống lót trục tạo thành một khối, khi quay tay quay thì ống lót trục van cũng quay theo làm cho ren của ống lót trục ăn khớp với ren của trục và trục có thể chuyển động lên xuống Lúc này trục van di chuyển qua hộp làm kín nằm phía trong nắp van (hình 2.6)

Hình 2.6 Trục van liên kết ren với ống lót tay quay

Một kiểu kết cấu khác của trục van, khi van di chuyển thì ren của trục lại ăn khớp với ren của nắp van Trường hợp này thì trục và tay quay tạo thành một khối, vì vậy khi

trục di chuyển thì tay quay cũng di chuyển theo (Hình 2.7)

Hình 2.7 Trục van liên kết ren với nắp van

Sau đây là một kiểu kết cấu khác của trục van với ren trong

Trường hợp này thì trục van và cổng van liên kết với nhau thông qua mối ghép ren Do đó khi vận hành van thì trục van và tay quay không di chuyển dọc trục mà cổng

van dịch chuyển lên, xuống (Hình 2.8)

Hình 2.8 Trục van liên kết ren với cổng van

❖ Kết cấu cổng van

▪ Cổng van chế tạo liền một khối

Cổng van là một phần của van dùng để điều chỉnh dòng chất lỏng chuyển động qua van Vì thế nó được gọi là một phần tử điều chỉnh dòng chất lỏng

Khi cổng van chuyển động đi xuống thì nó ngăn chặn tất cả dòng chảy và đóng kín khít với các vòng làm kín trên đế van Vì vậy khi cổng van mở hoặc đóng thì có sự

ma sát và sinh ra sự mài mòn giữa cổng van với các vòng làm kín (Hình 2.9)

Hình 2.9 Cổng van chế tạo liền một khối

So sánh các hình vẽ A và B dưới đây ta thấy: trên hình B sự mài mòn sẽ xảy ra không đều do có sự ma sát giữa chất lỏng với cổng van Khi cổng van và các vòng làm kín trên đế van bị mòn không đều thì quá trình đóng kín không hoàn toàn Vì vậy khi

vận hành van thì không nên vận hành ở vị trí tiết lưu (Hình 2.10)

Hình 2.10 Khi van mở hoàn toàn và van tiết lưu

Loại cổng van chế tạo liền một khối thì hai bên cổng van thường có xẻ rãnh để

nó có thể dể dàng di chuyển khi vận hành (Hình 2.11)

Hình 2.11 Rãnh trên thân cổng van

Khi cổng van được chế tạo liền một khối ở vị trí đóng hoàn toàn, dòng chất lỏng chỉ tác động vào một mặt của cổng van (mặt A) Nhưng khi van mở thì dòng chất lỏng

sẽ tác dụng lên mặt B của cổng van Sự tác động này của áp suất dòng chất lỏng sẽ làm cho mặt B mòn nhanh hơn Khi mặt B mài mòn tới một giới hạn nào đó thì việc đóng kín van không thể thực hiện được.Vì có sự mài mòn này mà sự hoạt động của van không thường xuyên vì phải có một khoảng thời gian ngừng hoạt động để bảo dưỡng

Hình 2.12 Cổng van đóng hoàn toàn

▪ Cổng van chế tạo rời

Một kiểu kết cấu khác của cổng van là các đĩa ghép song song và cổng van hình nêm Đối với cổng van dạng này thì chúng được chế tạo thành nhiều phần rời nhau Khi van đóng thì các đĩa song song nằm giữa hai ổ đặt của van Khi nêm phía dưới của van đạt tới vị trí thấp nhất thì nó không thể di chuyển được nữa Nếu trục van tiếp tục đi xuống thì nó sẽ tác dụng một lực lên nêm phía trên và ép vào nêm phía dưới Vì nêm phía trên tác dụng một lực lên nêm phía dưới cho nên các đĩa bị đẩy ra ngoài làm cho chúng ép chặt với các ổ đặt của van Các van cổng kiểu này có thể đóng rất kín

Phía ngoài của đĩa bao giờ cũng bị mòn nhanh hơn so với phía khác bởi vì sự đóng kín sinh ra bởi tác động của nêm cho nên sự mài mòn về một phía vẫn cho phép van đóng kín hoàn toàn

Các đĩa được lắp với các nêm theo một phương pháp cho phép nó quay khi mở hoặc đóng Vì thế sự mài mòn xảy ra đều hơn

Khi mở một van dạng các đĩa song song và cổng hình nêm trước hết quay vô lăng

để giảm áp lực của nêm

Trong một số hệ thống sự biến đổi nhiệt độ và giản nở vì nhiệt của ống có thể làm biến dạng thân van sẽ gây nên một áp suất rất lớn lên cổng van Sự biến dạng này

có thể làm cho cổng van bị kẹt Do các điều kiện trên van dạng đĩa được sử dụng Mép van phía trên đi lên càng sớm càng tốt nó sẽ làm giảm áp suất của nêm vì khi áp suất này giảm thì các đĩa tự do hơn Dưới các điều kiện làm biến dạng thân van có thể xảy

ra, một van dạng đĩa song song thì dễ vận hành hơn

Hình 2.13 Cổng van chế tạo rời

Giả sử loại vật liệu có hạt thô thì phải được xử lý Bởi vì van có đĩa song song có nhiều chi tiết dễ dàng cho cổng này bị bám bẩn Vì thế van cổng có đĩa song song nên

sử dụng vật liệu sạch

Một số loại khác của cổng van là cổng solid split Cổng được chế tạo rời thành một mảnh Các mép phía ngoài của loại cổng này có tính đàn hồi Nếu thân van bị cong thì các mép phía ngoài của cổng có thể đàn hồi.

Hình 2.14 Van cổng – có cổng van chế tạo rời

Hình 2.15 Lực tác dụng lên cổng van khi van đóng

b Nguyên lý hoạt động của van cổng

Để mở van thì ta quay tay quay ngược chiều kim đồng hồ Khi đó chất lỏng sẽ bắt đầu di chuyển qua van Ở vị trí van mở hoàn toàn thì chất lỏng chuyển động qua van không có sức cản Cổng của van có tiết diện lưu thông lớn nhất Chất lỏng chuyển động qua van có phương song song với thành vách của ống và vuông góc với đuôi van Dạng chuyển động này gọi là chảy tầng

Để đóng van ta quay vô lăng cùng chiều kim đồng hồ đến vị trí thấp nhất của trục van Lúc này cổng của van sẽ ngăn dòng chuyển động của chất lỏng qua van

Van cổng chỉ làm việc ở vị trí tiết lưu khi đóng hoặc mở van

Hình 2.16 Nguyên lý làm việc của van cổng

2.1.2 Van cầu

a Cấu tạo của van cầu

❖ Cấu tạo chung

Hình 2.17 Van cầu

Cũng như van cổng, van cầu cũng có một số chi tiết chính như: tay quay, nắp

van, thân van, các bulông liên kết, các đệm làm kín, trục van, cổng van….(Hình 2.17)

❖ Kết cấu của các dạng cổng van

Cổng của van cầu có rất nhiều loại khác nhau Tuy nhiên loại được sử dụng phổ

biến nhất là dạng đĩa nút Loại này thường có dạng hình côn (Hình 2.18)

Hình 2.18 Đĩa nút

Ổ đặt của van cầu cũng có dạng hình côn để có thể ăn khớp được với cổng van Sau một thời gian làm việc thì đĩa của van sẽ bị rỗ hoặc trầy xước do các tạp chất lẫn trong chất lỏng, tuy nhiên nếu các vết rỗ và xước này không lớn lắm thì khả năng đóng

kín của van vẫn được đảm bảo khi van đóng hoàn toàn (Hình 2.19)

Hình 2.19 Sự ăn mòn trên đĩa

Có sự biến đổi về đĩa van dạng nút Tuỳ thuộc vào việc vận hành mà xác định các đặc tính làm việc của van và các đặc tính đó lại tuỳ thuộc vào nút van được sử dụng

Sau đây là một số loại van mở nhanh, sở dĩ ta gọi là van mở nhanh bởi vì toàn bộ

sự dịch chuyển của trục van cần để mở và đóng van tương đối nhỏ (Hình 2.20)

Hình 2.20 Các dạng đĩa van

Với các van mở nhanh thì thường được sử dụng ở các van đóng - mở

Các van tiết lưu sử dụng các đĩa dạng nút thường có nhiều hình dạng khác nhau

Cụ thể là gồm các dạng sau đây: đĩa van dạng lỗ chữ V, dạng equal percentage plug, dạng tuyến tính, dạng kim Với các đĩa van dạng nút này, một sự di chuyển nhỏ của cán van sẽ làm biến đổi từ từ và nhỏ về lưu lượng

Các van cầu tiết lưu thì thường đóng hoặc mở một phần, chúng được sử dụng nhiều để điều khiển chính xác dòng chảy hơn là điều khiển vận tốc Một van dùng để điều chỉnh lưu lượng nhỏ nên trang bị với đĩa van dạng nút tiết lưu

Đây là một kết cấu khác của đĩa van, đĩa này có thể được lắp đặt trong van cầu

Nó được gọi là đĩa composit (vật liệu tổng hợp) Đĩa này không chế tạo bằng kim loại

mà chế tạo bằng vật liệu mềm như cao su Khi đóng hoàn toàn thì ổ đặt tiếp xúc với

phần mềm của đĩa (Hình 2.21)

Hình 2.21 Đĩa Composit

Khi đưa đường ống vào vận hành phải xử lý các chất lỏng có chứa các hạt rắn nhỏ Các hạt rắn này có thể tích tụ lên trên ổ đặt của đĩa hoặc đĩa Trường hợp này có thể không cho đĩa đóng kín hoàn toàn Khi đĩa composit được sử dụng, các hạt mịn nhỏ được hấp thụ vào trong các phần mềm của đĩa bởi vì đĩa đàn hồi cho nên van vẫn đóng

kín (Hình 2.22)

Hình 2.22 Đĩa kim loại

Đây là một đĩa van thường được sử dụng,đĩa và ổ đặt được chế tạo bằng kim loại rắn (hình vẽ)

Giả sử có một hạt rắn làm kênh ổ đặt và đế van thì sự tiếp xúc giữa các bề mặt

cứng sẽ nghiền nát chúng thành từng hạt nhỏ (Hình 2.23)

Hình 2.23 Khi có hạt rắn chèn vào đĩa kim loại

b Nguyên lý hoạt động của van cầu

Dòng chất lỏng chuyển động qua van cổng thường là đường thẳng, còn trong van

cầu thì dòng chất lỏng sẽ đổi hướng (Hình 2.24)

Hình 2.24 Nguyên lý hoạt động của van cầu

Sự đổi hướng này của dòng chất lỏng sẽ gây nên sự chuyển động hỗn loạn (chảy rối) và kết quả làm cho sự giảm áp suất qua van cao hơn Sự giảm áp cao hơn và áp suất giảm xuống có nghĩa là đòi hỏi nhiều năng lượng để dịch chuyển chất lỏng qua một van cầu khi nó mở Các ổ đặt trong van cổng thì vuông góc với dòng chảy, còn trong van

cầu thì các ổ đặt lại song song với dòng chất lỏng qua van (Hình 2.25)

Hình 2.25 Van cầu mở hoàn toàn

Trong van cổng ma sát giữa các ổ đặt và cổng van sẽ dừng lại khi van đóng hoàn toàn Còn đĩa van cầu không trượt dọc theo bề mặt của ổ đặt vì thế tất cả sự tiếp xúc

giữa đĩa và ổ đặt dừng lại khi dòng chảy bắt đầu (Hình 2.26)

Hình 2.26 Trạng thái làm việc tiết lưu của van cầu

Khi một van cổng đóng hoặc mở có nhiều ma sát và mài mòn giữa bề mặt ổ đặt

và cổng van, nhưng sự đóng hoặc mở trong van cầu thường gây ra ít mài mòn hơn Do

đó để cần đến các van vận hành thường xuyên thì van cầu thích hợp hơn

Khi van cổng làm việc ở vị trí tiết lưu thì dòng chất lỏng sẽ gây sự mài mòn không đều ở đáy của cổng van Ở chế độ mở một phần của van cầu thì toàn bộ đĩa đều tiếp xúc với chất lỏng vì thế sự mài mòn và xói mòn hầu như đều hơn Khi ổ đặt và đĩa van mòn đều thì cũng có thể kéo dài thời gian sử dụng Bởi vì các van cầu mài mòn đều khi mở

ở nhiều vị trí khác nhau thì van tiết lưu tốt hơn

Giả sử một van cầu làm việc ở vị trí tiết lưu Khi chất lỏng chuyển động từ A đến

B thì có sự biến đổi rất ít van sẽ đóng “sầm” lại khi đĩa van gần ổ đặt (Hình 2.27)

Hình 2.27 Sự đóng mở của van

Để vận hành ổn định nhất thì một van cầu nên được lắp đặt sao cho dòng chảy đi

từ dưới đĩa lên

Van cầu thỉnh thoảng được thiết kế ở một góc nghiêng nào đó Dòng chảy qua van có góc nghiêng thì có sự đổi hướng ít hơn so với van cầu thông thường Vì thế nó

có ít sự nhiễu loạn và giảm áp khi qua loại van này (Hình 2.28)

Hình 2.28 Van cầu

Tóm lại

Vì thiết kế van cầu có sự mài mòn đều hơn so với van cổng cho nên khi cần một van có sự giảm áp nhỏ hoặc sức cản đối với dòng chảy nhỏ là cần thiết thì nên sử dụng van cổng Còn đối với mục đích là để tiết lưu dòng chất lỏng thì sử dụng van cầu phù hợp hơn

Đối với một van cổng có thiết bị đi kèm, thiết bị đó cho phép cổng van sẽ đi ra ngoài dòng chảy Còn khi một van cầu được mở hoàn toàn thì đĩa van lại không lệch ra ngoài dòng chảy Có 3 loại kết cấu đĩa van (hay còn gọi là các phần tử điều khiển dòng chảy) chủ yếu thường được sử dụng trong van cầu Đĩa van này được thiết kế cho việc tiết lưu dòng chảy hoặc vận hành ở các chế độ đóng - mở (on – off) Ở một van đĩa composit thì ổ đặt được tiếp xúc với vật liệu mềm của đĩa Những van thông thường, trong lúc đóng van thì có sự tiếp xúc giữa 2 bề mặt cứng

2.1.3 Van chốt

Cấu tạo của van chốt thể hiện ở hình sau:

Hình 2.29 Cấu tạo của van chốt