Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phân phối khí thấp áp Vũng Tàu Đại học Bách Khoa Hà Nội

Dự án “Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ Mỹ Xuân – Gò Dầu” là dự án đầu tư xây dựng công trình phân phối khí. Điểm tiếp nhận khí Bạch Hổ và Nam Côn Sơn tại hạ nguồn là Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ và cung cấp khí cho các hộ tiêu thụ nằm trong các khu công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân thuộc huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu và khu công nghiệp Gò Dầu thuộc huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai. PetroVietnam đã giao cho Công ty Chế biến và Kinh doanh các sản phẩm khí sau này là Tổng công ty Khí Việt Nam – PV Gas nhiệm vụ Luân chứng nghiên cứu khả thi dự án này nhằm phát triển và đa dạng hóa thị trường tiêu thụ khí, tăng cường sự ổn định và hoạt động và tận thu lượng khí tránh bị đốt bỏ của hệ thống phân phối tiêu thụ khí đồng hành Bạch Hổ. Ngoài ra, dự án này cũng góp phần giảm rủi ro về mặt thương mại trong quá trình tiêu thụ khí Nam Côn Sơn đặc biệt vào mùa mưa, do nhu cầu bao tiêu sản phẩm khí với mức cố định. Với đề tài: “Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phân phối khí thấp áp Vũng Tàu”, đồ án này sẽ đưa ra những thông số sơ lược nhất về hệ thống phân phối khí cũng như đánh giá sơ bộ khả năng làm việc và nâng cao năng suất trong tương lai. TÀI LIỆU BÁCH KHOA

Trang 1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP PHÚ MỸ - MỸ XUÂN – GÒ DẦU 7

I Giới thiệu về hệ thống khí thấp áp Việt Nam 7

II Đường ống khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu 9

1 Tổng quan về dự án 9

2 Tổng quan về hệ thống đường ống dẫn khí 9

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ 13

I Sơ lược về trạm Off-take: 13

II Sơ lược về trạm Gò Dầu 15

III Sơ lược cụm nhận khí của khách hàng 16

1 Sơ đồ tổng thể 16

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 21

I Mô phỏng với phần mềm Hysys 21

1 Thông số khí vào trạm khách hàng: 21

2 Thông tin về tiêu chuẩn ống Schedule 40: 23

3 Thông số đường ống sử dụng trong HYSYS: 24

3.1 Kích thước đường ống tính toán bằng HYSYS: 26

3.2 Tính toán trao đổi nhiệt trong HYSYS: 29

II Mô phỏng bằng Pipe Flow Expert 32

II.1 Giới thiệu về phần mềm Pipe Flow Expert: 32

1.1 Giao diện và menu 34

1.2 File và thao tác thiết kế 34

II.2 Mô phỏng cụm Gò Dầu 44

III MÔ PHỎNG ĐƯỜNG ỐNG VỚI OLGA 51

1 Mục tiêu mô phỏng: 51

2 Mô phỏng đường ống Gò Dầu – Bạch Mã 51

3 Mô phỏng đường ống từ trạm off-take GDC Phú Mỹ đến Gò Dầu 61

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

TÀI LIỆU BÁCH KHOA

Trang 2

DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG

Hình 1.1 Sơ đồ phân phối Khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu 11

Hình 1.2 Hình ảnh đầu phóng pig 12

Hình 1.3 Cột mốc đường ống 12

Hình 2.1 PFD rút gọn trạm phân phối Off-take 13

Hình 2.2 Sơ đồ P&ID rút gọn trạm phân phối khí Off- take 14

Hình 2.3 Sơ đồ tổng thể cụm nhận khí 16

Hình 2.4 Hình ảnh thiết bị lọc bụi 18

Hình 2.5 P&ID của filter 18

Hình 2.6 Cụm metering 19

Hình 2.7 Hình ảnh của cụm metering 20

Hình 2.8 P&ID bộ phận điều áp 20

Hình 3.1 Đường ống 4 inch 27

Hình 3.5 Thiết lập trao đổi nhiệt 29

Hình 3.6 Giao diện Pipe Flow Expert 34

Hình 3.7 Menu Bar 34

Hình 3.8 Labeling tab 37

Hình 3.9 Units tab 38

Hình 3.10 Pipe Settings Tab 39

Hình 3.11 Fluid Zone Menu 40

Hình 3.12 Node pane for tanks 41

Hình 3 13 Node pane for join point 42

Hình 3.14 Hộp thoại Set Flow Demands 42

Hình 3.15 43

Hình 3.16 43

Hình 3.17 44

Hình 3.18 48

Hình 3.19 52

Trang 3

Hình 3.20 53

Hình 3.21 54

Hình 3.22 55

Hình 3.23 55

Hình 3 24 56

Hình 3 25 56

Hình 3 26 57

Hình 3 27 57

Hình 3 28 58

Hình 3 29 59

Hình 3 30 60

Hình 3 31 62

Hình 3 32 62

Hình 3 33 63

Hình 3 34 64

Hình 3 35 64

Hình 3 36 65

Hình 3 37 65

Hình 3 38 66

Hình 3 39 66

Hình 3 40 67

Bảng 2.1 Điều kiện dòng khí đầu vào trạm Off-take 14

Bảng 2.2 Khả năng đáp ứng nhu cầu 15

Bảng 3.1 Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng cũ và mới của trạm Off-take 21

Bảng 3.2 Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân 22

Bảng 3.3 Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Gò Dầu 22

Bảng 3.4 Thông số của các loại ống sử dụng trong lưu trình 23

Bảng 3.5 Các đường ống giai đoạn 1 24

Bảng 3.6 Các đường ống của khu công nghiệp Phú Mỹ 1 24

Bảng 3.7 Các đường ống của khu công nghiệp Mỹ Xuân A 25

Bảng 3.8 Các đường ống của khu công nghiệp Gò Dầu 26

Bảng 3.9 Kết quả nhiệt độ tại đầu ra của các đoạn ống 30

Trang 4

Bảng 3.10 44

Bảng 3.11 45

Bảng 3.12 46

Bảng 3.13 49

Bảng 3.14 51

Bảng 3.15 52

Bảng 3.16 53

Trang 5

MỞ ĐẦU

Dự án “Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu” là dự án đầu tư xây dựng công trình phân phối khí Điểm tiếp nhận khí Bạch Hổ và Nam Côn Sơn tại hạ nguồn là Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ và cung cấp khí cho các hộ tiêu thụ nằm trong các khu công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân thuộc huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu và khu công nghiệp Gò Dầu thuộc huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai PetroVietnam đã giao cho Công ty Chế biến và Kinh doanh các sản phẩm khí sau này

là Tổng công ty Khí Việt Nam – PV Gas nhiệm vụ Luân chứng nghiên cứu khả thi dự

án này nhằm phát triển và đa dạng hóa thị trường tiêu thụ khí, tăng cường sự ổn định và hoạt động và tận thu lượng khí tránh bị đốt bỏ của hệ thống phân phối tiêu thụ khí đồng hành Bạch Hổ Ngoài ra, dự án này cũng góp phần giảm rủi ro về mặt thương mại trong quá trình tiêu thụ khí Nam Côn Sơn đặc biệt vào mùa mưa, do nhu cầu bao tiêu sản phẩm khí với mức cố định

Với đề tài: “Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phân phối khí thấp áp Vũng Tàu”,

đồ án này sẽ đưa ra những thông số sơ lược nhất về hệ thống phân phối khí cũng như đánh giá sơ bộ khả năng làm việc và nâng cao năng suất trong tương lai

Cảm ơn thầy Nguyễn Anh Vũ đã hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này!

Trang 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP PHÚ MỸ - MỸ XUÂN – GÒ DẦU

I Giới thiệu về hệ thống khí thấp áp Việt Nam

Khí thấp áp (Natural Gas) là khí thiên nhiên ở áp suất thấp có thành phần chủ yếu

là các hydrocacbon ở thể khí trong đó Metan chiếm tỷ lệ lớn nhất có thể đến 85%, Etan 10% và một lượng nhỏ hơn propan, butan và các loại khí khác Khí thiên nhiên được dùng phổ biến rộng rãi trên thế giới cung cấp khoảng 25% năng lượng trong mọi lĩnh vực Ở Việt Nam, khí thấp áp là dạng nhiên liệu mới cung cấp tới nơi tiêu thụ bằng đường ống có nhiều lợi thế vượt trội về phương diện công nghệ, môi trường và kinh tế

so với các nhiên liệu truyền thống khác

Về phương diện công nghệ, khí thấp áp có nhiệt trị lớn, hiệu suất đốt cháy cao,

dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt, công tác vận hành/bảo dưỡng hệ thống dễ dàng Nhiệt trị của khí thấp áp được cung cấp bởi PV GAS D trong dải từ 38-42 MJ/Sm3

Về phương diện môi trường, sử dụng khí thấp áp sẽ giảm thiểu được tác động ô nhiễm môi trường, hàm lượng khí thải COx, SOx và NOx ở mức thấp hơn nhiều so với đốt cùng một lượng nhiên liệu khác Trong các loại nhiên liệu hóa thạch, khí thấp áp thân thiện nhất với môi trường

Về phương diện kinh tế, giá khí thấp áp ở Việt Nam được cung cấp bởi PV GAS

D cạnh tranh hơn so với các nhiêu liệu truyền thống khác như DO, FO, LPG (tính theo đơn vị nhiệt lượng) Mặt khác, sử dụng khí thấp áp làm nhiên liệu sẽ giảm đáng kể chi phí đầu tư cho kho bãi, bể chứa và chi phí bảo trì, bảo dưỡng cũng như tăng tuổi thọ của thiết bị

Hiện PV GAS D là đơn vị đầu mối được Tập đoàn Dầu khí Việt Nam và PV GAS giao nhiệm vụ phân phối nguồn khí tự nhiên đến khách hàng trên toàn quốc, với sản lượng cung cấp trên 600 triệu Sm3 khí/năm từ hai nguồn chính tại phía Nam là bể Bạch

khí/năm từ mỏ Hàm Rồng, Thái Bình để cung cấp cho thị trường khách hàng khu vực Bắc Bộ Mục tiêu của công ty là phát triển bền vững và đi đầu trong lĩnh vực phân phối các sản phẩm khí tự nhiên, đưa nguồn nhiên liệu sạch đến các khu công nghiệp (KCN),

đô thị trên lãnh thổ Việt Nam và các nước trong khu vực

Trang 7

Thực hiện nhiệm vụ được giao, PV GAS D đã đưa vào vận hành, hoạt động các

hệ thống phân phối khí thấp áp để cung cấp nguồn nhiên liệu sạch đến các khách hàng, đặc biệt là các doanh nghiệp tại các KCN trên toàn quốc Cụ thể, hệ thống phân phối khí đang cung cấp cho các KCN Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu (tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu - Đồng Nai) đã bắt đầu vận hành từ năm 2003 với công suất hệ thống tối đa 3 triệu Sm3

khí/ngày, tương đương 1.100 triệu Sm3 khí/năm Các KCN Nhơn Trạch (tỉnh Đồng Nai) được cung cấp hệ thống có công suất thiết kế 2 triệu Sm3 khí/ngày, cung cấp khí cho các khách hàng tại 9 KCN tập trung KCN Hiệp Phước - Long Hậu (TP Hồ Chí Minh - Long An) được sử dụng hệ thống phân phối khí thấp áp cho khách hàng KCN Hiệp Phước - giai đoạn 1 Hệ thống được PV GAS D đầu tư đưa vào hoạt động từ năm 2012 với công suất thiết kế 400.000 Sm3 khí/ngày

Ngoài các dự án đang vận hành, dự án hệ thống phân phối khí thấp áp cho KCN Hiệp Phước giai đoạn 2 - Long Hậu với tổng mức đầu tư trên 200 tỷ đồng đã được PV GAS D thực hiện đầu tư từ quý I/2016 và dự kiến hoàn thành đưa vào hoạt động cung cấp khí cho các khách hàng trong KCN Hiệp Phước - TP Hồ Chí Minh, KCN Long Hậu

- tỉnh Long An và các tỉnh lân cận từ quý I/2017 Với khu vực phía Bắc, KCN Tiền Hải (tỉnh Thái Bình) đã được công ty cung cấp hệ thống phân phối khí từ ngày 7/8/2015, công suất thiết kế tối đa của tuyến ống là 1 triệu Sm3 khí/ ngày, cung cấp khí cho các khách hàng trong KCN Tiền Hải

Trang 8

II Đường ống khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu

1 Tổng quan về dự án

Dự án được thiết kế với tổng công suất là 3 triệu m3 khí/ngày đêm Khi hoàn thành sẽ cung cấp khí cho các khu công nghiệp rộng lớn gồm Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò Dầu với tổng diện tích là 2.345 ha Giai đoạn đầu, dự án chủ yếu cung cấp khí từ mỏ Bạch Hổ cho các nhà máy điện Kidwell, nhà máy sản xuất bột ngọt Vedan, nhà máy sản xuất gốm sứ của Công ty Cổ phần công nghiệp sứ Taicera, Công ty cổ phần gốm sứ Toàn Quốc Giai đoạn tiếp theo, dự án cung cấp cho khoảng 25 nhà máy công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò Dầu Lượng tiêu thụ của các nhà máy từ 600 đén 1.320 nghìn

m3/ngày đêm Dự án được thiết kế, lắp đặt để cung cấp khí với dải áp suất thấp, phù hợp với đặc điểm của các hộ tiêu thụ là hoạt động với áp suất từ dưới 3 bar đến 15 bar

Đáp ứng tiến độ nhận khí của các hộ công nghiệp, dự án được phân kỳ đầu tư theo hai giai đoạn Giai đoạn 1 với tổng mức đầu tư là 94,7 tỷ đồng và được hoàn thành vào tháng 10 năm 2002 với giá trị quyết toàn theo “Báo cáo quyết toàn” trình ngày 21 tháng 8 năm 2006 là 88,471 tỷ đồng Giai đoạn 2, có tổng mức đầu tư là 142 tỷ đồng và

đã được hoàn thành vào tháng 2 năm 2009

Dự án “Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu” đạt được hiệu quả cao về kinh tế, xã hội, góp phần phát triển và đa dạng hóa thị trường tiêu thụ khí, làm giảm rủi ro thương mại trong việc tiêu thụ khí Nam Côn Sơn Dự án đảm bảo cung cấp đầy đủ cho các hộ tiêu thụ hoạt động trong khu công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò Dầu, góp phần phát triển công nghiệp địa phương tại các tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu và Đồng Nai Với những kết quả đạt được, dự án đã đóng góp một phần không nhỏ vào kế hoạch phát triển của ngành cũng như kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của cả nước trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa

2 Tổng quan về hệ thống đường ống dẫn khí

Hệ thống đường ống của trạm phân phối khí thấp áp Gò Dầu – Phú Mỹ được xây dựng từ năm 2003, có tổng chiều dài khoảng 37 km, cung cấp khí cho 39 khách hàng Đường ống dẫn khí từ nhà máy GPP, qua trạm phân phối khí Phú Mỹ và Gò Dầu Từ trạm Gò Dầu, đường ống được dẫn đến các trạm khách hàng, trong đó, hai đoạn ống chính dẫn đến Vedan và Bạch Mã

Trang 9

Đường ống chính đi đến trạm GDC Gò Dầu có đường kính 14 inch Áp suất khí đầu vào trạm là 22,5 barg, áp suất khí đầu ra là 16 barg Tùy thuộc vào khách hàng mà đường ống phân phối có các áp suất khác nhau

Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu nhận khí từ bể Cửu Long và Nam Côn Sơn sau trạm phân phối khí Phú Mỹ cung cấp cho các hộ tiêu thụ thuộc các khu công nghiệp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu với 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 đưa vào sử dụng cung cấp khí cho các hộ tiêu thụ từ tháng 11 năm 2003 Lượng khí tiêu thụ các hộ công nghiệp giai đoạn 1 khoảng 260 triệu m3

• KCN Phú Mỹ: Thép miền Nam, Dầu Tường An, BlueScope Steel (BSV), Thép tấm

lá Phú Mỹ (PFS), Thép Việt, VinaKyoe

• KCN Mỹ Xuân: Kính Nam Việt, PARK Việt Nam, Nhà Ý, Giấy Sài Gòn, VINACEGLASS, FRITMEN, Hoàng Gia, Khải Tụ, Mỹ Đức, Thiên Hưng, Gạch men Bạch Mã

Trang 10

Hình 1.1 Sơ đồ phân phối Khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu

Trang 11

Bên cạnh đó, tại trạm GDC Gò Dầu có thệ thống nhận PIG với chu kỳ 3 đến 5 năm/lần Quá trình phóng thoi sẽ được bắt đầu ở trạm GDC Phú Mỹ

Hình 1.2 Hình ảnh đầu phóng pig

Do khí vận chuyển trong đường ống là khí sạch, đã qua chế biến nên việc phóng pig nhằm mục đích chủ yếu để kiểm soát ăn mòn và kiểm tra đường ống Bên cạnh đó, trên các đoạn ống ngầm dưới đất còn được bọc bê tông và có hệ thống kiểm tra ăn mòn truyền tín hiệu về phòng điều khiển được bố trí cách nhau 500m

Có hai phương pháp chống ăn mòn được sử dụng là: sử dụng Anode hy sinh và Cathiodic

Hình 1.3 Cột mốc đường ống

Trang 12

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ

I Sơ lược về trạm Off-take:

Khí từ Bạch Hổ và Nam Côn Sơn (sau khi đi qua GDC Heater) được đưa qua van điều áp trước khi vào Off-take Station để đảm bảo áp suất làm việc dưới 40 barg Khí từ Nam Côn Sơn có hàm lượng các cấu tử nặng nhiều hơn, nhiệt độ cao hơn khí từ Bạch Hổ đến 200C nên 40 barg là trường hợp xấu nhất mà đường ống có thể chịu được Tuy nhiên trong tương lai, dự kiến trạm phân phối Off-take sẽ nâng tải lên 60 barg

Hình 2.1 PFD rút gọn trạm phân phối Off-take

Ở trạm Off-take được lắp đặt hai đường phóng PIG đến trạm phân phối Gò Dầu

và trạm khí Thép Miền Nam (Southern Steel Gas Station) Đường ống phóng PIG tới trạm Gò Dầu có đường kính 14 inch và đường ống phóng PIG đến trạm Thép Miền Nam có đường kính 10 inch

Trang 13

Hình 2.2 Sơ đồ P&ID rút gọn trạm phân phối khí Off- take

Ở hình trên ta có thể thấy bộ phận valve điều chỉnh lượng khí trong đường ống sao cho khi chuẩn bị phóng PIG, khí từ nguồn sẽ được dừng lại và sau khi kết thúc quá trình phóng thoi, đường 4 inch đi vào PIG lại được by-pass

Bảng 2.1 Điều kiện dòng khí đầu vào trạm Off-take

Temperature ( o C) Pressure (barg)

Nam Con Son Gas (after GDC

Trang 14

II Sơ lược về trạm Gò Dầu

Trạm phân phối khí được cung cấp khí khô từ trạm Offtake qua đường ống 14” dài 7km Sau đó phân phối đến các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân A và khu công nghiệp Gò Dầu

Khách hàng của khu công nghiệp Mỹ Xuân A (IDICO) sẽ được cung cấp khí

tự nhiên từ trạm Gò Dầu bằng đường ống phân phối ngầm và đường ống nhánh ngầm được bố trí dọc tuyến đường đến trạm của khách hàng Có 11 (mười một) khách hàng hiện tại và một số khách hàng tiềm năng (các nhà máy đang ở xây dựng) tính tới thời điểm tháng 11/2003

Còn đối với khách hàng trong khu công nghiệp Gò Dầu được cung cấp khí tự nhiên bằng đường nhánh nối từ đường ống 10” đến Vedan và đường ống 4” đến Taicera

Có 04 (bốn) khách hàng hiện tại và khách hàng tiềm năng khác trong tương lai tính đến tháng 11/2003

Khả năng đáp ứng nhu cầu mới của đường ống 14” từ Phú Mỹ đến Gò Dầu

Tổng nhu cầu tối đa của các trạm khác hàng trong khu công nghiệp Mỹ Xuân

A và Gò Dầu là 2.496 MMSCMD (104000 Sm3/h) trong giai đoạn 1 Độ giảm áp trong dòng ở các trường hợp tính như sau:

Bảng 2.2 Khả năng đáp ứng nhu cầu

Lưu lượng dòng (Sm 3 /h)

Áp suất đầu vào (barg)

Tốc độ tối đa (m/s)

Độ giảm

áp (kPa)

Độ giảm áp/100m (kPa/100m)

Áp suất đầu ra (barg) Điều

Trang 15

III Sơ lược cụm nhận khí của khách hàng

Trong đó, hệ thống sử dụng:

- Hai shutdown valve đầu trạm và cuối trạm;

- Hai thiết bị lọc bụi và ẩm làm việc gián đoạn;

- Hai hệ thống đo lường làm việc song song và độc lập;

- Hai hệ thống điều áp làm việc song song nhằm kiểm tra đối chiếu;

Trang tiếp theo là cụ thể một bản vẽ PID của trạm khí Bạch Mã Về cơ bản, các trạm khách hàng khác đều có hệ thống nhận khí tương tự phù hợp với nhu cầu của mình

Hình 2.3 Sơ đồ tổng thể cụm nhận khí

Trang 16

P&ID trạm khách hàng Bạch Mã

Trang 17

2 Hệ thống lọc bụi (Gas Filtration Facilities)

Hệ thống lọc được thiết kế nhằm loại bỏ các hạt rắn trong đường ống khí của trạm, đảm bảo hệ thống thiết bị cuối được bảo vệ khỏi những tác hại về lâu dài bởi bụi bẩn

Các hạt rắn có thể bị cuốn theo cùng khí trong quá trình vận chuyển qua đường ống Nguồn của các hạt bụi này có thể là từ các vết rỉ sét, mài mòn ở lớp thành ống trong mà không được bảo vệ bởi hệ thống bọc ống phía trong Ngoài ra, các hạt rắn còn được tạo ra trong quá trình xây dựng hệ thống ống mà không được hoàn toàn loại bỏ trong quá trình phóng pig ở giai đoạn chuẩn bị hoàn thiện

Hệ thống lọc ở trạm khách hàng này thuộc loại khô vì tất cả chất lỏng được tách từ nhà máy xử

lý khí Dinh Cố Ở mỗi trạm khách hàng có hai thiết

bị lọc, trong đó có một thiết bị hoạt động và một thiết

bị chờ, mà mỗi thiệt bị được thiết kế ở năng suất tối

đa tương ứng với nhu cầu Khi kết nối đường ống, hai thiết bị lọc cùng được lắp đặt song song và sử

Hình 2.4 Hình ảnh thiết bị lọc bụi

Hình 2.5 P&ID của filter

Trang 18

dụng các van cô lập đóng mở bằng tay nhằm đảm bảo hệ thống làm việc một cách liên tục để cung cấp khí, mà trong khi thiết bị đang ở trạng thái chờ được bảo trì và kiểm tra

Hiệu quả của thiết bị lọc này: loại bỏ các hạt rắn lớn hơn 5.0 micron và có thể đạt tới 99.98% Các hạt rắn lớn hơn hoặc bằng 10.0 micron có thể đạt tới 100% hiệu quả tách

Người ta kiểm soát khả năng làm việc của thiết bị lọc thông qua quan sát sự chênh

áp của dòng khí Thông thường, khi độ chênh áp đạt 0,5 bar thì thiết bị sẽ được cô lập, bảo trì và vệ sinh

3 Hệ thống đo lường (Gas Metering Facilities)

Có hai bộ phận được sử dụng: Đo áp đầu vào và cụm đo lường

Cụm đo áp đầu vào nhằm mục đích truyền tín hiệu đến phòng điều khiển của trạm phân phối khí, cung cấp thông tin về nhiệt độ, áp suất khí, vị trí

Cụm đo lường nhằm mục đích cung cấp thông tin về lưu lượng, áp suất, nhiệt độ (không có tác dụng điều khiển) Ở mỗi trạm, thiết bị gồm có: Van tay cô lập đầu vào, thiết bị truyền tín hiệu áp suất, đồng hồ đo (thường là sử dụng turbine meter), thiết bị truyền tín hiệu về nhiệt độ, van cô lập đầu ra và thiết bị tính toán dòng chảy Riêng ở Phú Mỹ GDC và trạm khí Gò Dầu có thêm thiết bị sắc ký khí

Hình 2.6 Cụm metering

Trang 19

và đảm bảo an toàn cho những thiết bị đầu cuối

b Cấu tạo của bộ phận điều áp:

Hệ thống gồm có:

open/fail closed)

- Active pressure regulator (fail open)

Ngoài ra, ở mỗi van regulator thì còn có van

an toàn (relief valve) giữa thiết bị đo và van điều khiển nhằm tránh sự cố xảy ra khi quá áp Mối quan hệ giữa set point của Relief valve và slam shut cần phải thường xuyên kiểm tra để đảm bảo khả năng hoạt động của slam shut nên là cần lượng khí rò ra một cách ổn định

Hình 2.8 P&ID bộ phận điều áp

Trang 20

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ

Trong đồ án này, các phần mềm được sử dụng

Tên phần mềm Mục đích

Mỹ - Gò Dầu

I Mô phỏng với phần mềm Hysys

1 Thông số khí vào trạm khách hàng:

Ban đầu khách hàng của trạm Off-take chỉ gồm Kidwell và DMC Sau này khi

mở rộng khu công nghiệp Phú Mỹ 1, lượng khách hàng đã tăng lên đáng kể nên nhà máy cũng có kế hoạch tăng công suất trong giai đoạn 2 của hệ thống phân phối

Bảng 3.1 Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng cũ và mới của trạm Off-take

Customers Flowrate (Sm 3 /h) Pressure (barg) Temperature ( o C)

Ở trạm Gò Dầu, hệ thống phân phối khí được mở rộng ra phục vụ các đối tượng khách hàng mới từ 2 khu công nghiệp Mỹ Xuân và Gò Dầu thay vì chỉ cung cấp cho

Trang 21

Bảng 3.2 Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân

Bảng 3.3 Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Gò Dầu

Trang 22

2 Thông tin về tiêu chuẩn ống Schedule 40:

Trong hệ thống phân phối khí này toàn bộ đều sử dụng ống Schedule 40 Đây là tiêu chuẩn phân loại độ dày của ống (Schedule 20, 40, 60, 80,…) và chúng hoàn toàn khác với ống Schedule 40S, 60S (loại ống làm bằng thép không rỉ và độ dày của thành ống khác nhau)

Ống Schedule 40 nhẹ, chịu được va đập, chịu ăn mòn bởi rò rỉ lỏng, khí hay các chất hóa học khác như axit, kiềm, muối, nấm mốc, vi khuẩn Schedule 40 có biểu hiện tốt về tính chất vật lý cũng như khả năng chịu lửa- những ống tiêu chuẩn này lý tưởng khi sử dụng cho điều kiện nhiệt độ lên tới 140 F

Chính vì vậy đây là loại ống thích hợp và kinh tế dùng để phân phối khí sau xử lý

Bảng 3.4 Thông số của các loại ống sử dụng trong lưu trình

Trang 23

3 Thông số đường ống sử dụng trong HYSYS:

- Các đường ống tồn tại từ giai đoạn 1:

Bảng 3.5 Các đường ống giai đoạn 1

- Các đường ống của khu công nghiệp Phú Mỹ 1:

Bảng 3.6 Các đường ống của khu công nghiệp Phú Mỹ 1 TÀI LIỆU BÁCH KHOA

Trang 24

- Các đường ống của khu công nghiệp Mỹ Xuân A:

Bảng 3.7 Các đường ống của khu công nghiệp Mỹ Xuân A

Trang 25

- Các đường ống của khu công nghiệp Gò Dầu:

Bảng 3.8 Các đường ống của khu công nghiệp Gò Dầu

3.1 Kích thước đường ống tính toán bằng HYSYS:

Ta sử dụng Pipe Segment trong HYSYS v7.3 để tính toán Ngoài dòng vào,

dòng ra và dòng năng lượng cần cung cấp thì kích thước đường ống là yếu tố không thể thiếu để thiết lập Pipe Segment Những thông số cần cung cấp bao gồm:

Trang 26

Hình 3.1 Đường ống 4 inch

Trang 27

Trang 28

3.2 Tính toán trao đổi nhiệt trong HYSYS:

HYSYS cung cấp 4 phương án trao đổi nhiệt cho đường ống và tùy vào thông

số có được ta sẽ chọn phương pháp tính toán trao đổi nhiệt phù hợp Với tài liệu hiện

có thì phương pháp “Estimate HTC” là tối ưu Phương pháp này ta chỉ cần cung cấp

nhiệt độ môi trường và tính chất của môi trường, sau đó HYSYS sẽ tự tính toán theo thư viện để ra kết quả trao đổi nhiệt sau khi đi qua đường ống

- Nhiệt độ môi trường: 25oC

- Môi trường: Nền đất

- Tính chất: Khô

Hình 3.5 Thiết lập trao đổi nhiệt

Trang 29

Bảng 3.9 Kết quả nhiệt độ tại đầu ra của các đoạn ống

STT Tên đoạn ống

Kích thước ống (inch)

Chiều dài ống (m)

Nhiệt độ quy định ( o C)

Nhiệt độ tính toán HYSYS ( o C)

Trang 30

KẾT LUẬN: Phương pháp tính toán trao đổi nhiệt “Estimate HTC” đã thiết lập ở

trên là phù hợp

Trang 31

II Mô phỏng bằng Pipe Flow Expert

II.1 Giới thiệu về phần mềm Pipe Flow Expert:

Pipe Flow Expert được thiết kế để giúp các kỹ sư ngày nay phân tích và giải quyết một loạt các vấn đề mà phải xác định dòng chảy và tổn thất áp suất trong mạng lưới

đường ống

Phần mềm này sẽ cho phép vẽ một hệ thống đường ống phức tạp và phân tích các tính năng của hệ thống khi dòng chảy đang diễn ra Pipe Flow Expert tính toán các điều kiện cân bằng lưu lượng và áp suất của hệ thống Phần mềm sẽ cho phép thực hiện phân

tích các hệ thống thay thế trong điều kiện hoạt động khác nhau

Các kết quả được báo cáo bao gồm:

• Dòng chảy của mỗi ống

• Vận tốc của chất lỏng trong mỗi ống

• Chiều cao cột áp hút thực của hệ thống bơm (NPSHa) ở đầu bơm

Dữ liệu đầu vào và thông tin hiển thị trên bản vẽ Pipe Flow Expert và trong các bảng kết quả có thể được hiển thị bằng đơn vị hệ mét hoặc hệ đo lường Anh cho phù hợp và các đơn vị cụ thể cho từng hạng mục (như tốc độ dòng chảy) cũng có thể được đặt theo yêu cầu

Các hệ thống ống dẫn từ những hệ thống rất đơn giản với một ống đơn đến mạng lưới phức tạp với hàng trăm ống nối Chúng có thể đơn giản như một đường ống dẫn nước từ một bể chứa vào bể chứa khác hoặc chúng có thể phức tạp hơn với nhiều đường ống nối liền để phân phối chất lỏng trên một diện tích rộng hoặc chúng có thể ở giữa một hệ thống chuyển một hóa chất từ một container cung cấp đến các điểm xử lý khác nhau

Trang 32

Các đường ống có thể thay đổi về kích cỡ và tính chất và thường sẽ liên quan đến

sự thay đổi độ cao từ điểm này sang điểm khác Các hệ thống đường ống này có thể bao gồm bể chứa, trạm nén khí, bơm, van, thiết bị kiểm soát dòng chảy, thiết bị trao đổi nhiệt

và các thành phần khác ảnh hưởng đến dòng chảy trong đường ống

Hệ thống đường ống được mô hình hoá bằng cách thể hiện các điểm nút và các đường ống nối trên một khung vẽ Các đường ngang, dọc hoặc dốc có thể được sử dụng

để kết nối một nút với một nút khác Dữ liệu vật lý mô tả hệ thống được nhập bởi người dùng và thường bao gồm:

o Đường kính trong, độ nhám và chiều dài của mỗi ống kết nối

o Độ nâng của mỗi điểm nối (nút)

o Dòng trong và dòng ngoài tại mỗi điểm nối (nếu áp dụng)

o Dữ liệu độ nâng, mực nước và áp suất bề mặt cho mỗi bể chứa

o Dữ liệu hiệu suất cho mỗi bơm

Hộp thoại nhập liệu được đặt ở phía bên tay trái của giao diện chương trình Các hộp thoại chứa thông tin đầu vào này sẽ hiển thị dữ liệu cho nút hiện tại hoặc đường ống

và có thể được sử dụng để sửa đổi dữ liệu hiện tại Dữ liệu cho một nút, ống, thành phần, bơm,… có thể được sửa đổi tại bất kỳ điểm nào trong quá trình thiết kế (bản vẽ)

Một khi thiết kế đã được hoàn thành, hệ thống có thể được phân tích và kết quả lưu lượng và áp suất có thể được tính toán Tổn thất áp suất trong hệ thống được tính bằng các hệ số ma sát thu được từ phương trình Colebrook-White và tổn thất áp suất do

ma sát của mỗi ống thu được từ phương trình Darcy-Weisbach

Một giải pháp gần đúng ban đầu thu được bằng cách sử dụng các phương pháp

lý thuyết tuyến tính và cách tính lặp để điều chỉnh tốc độ dòng chảy cho đến khi đạt được cân bằng áp suất gần đúng Cách tính gần đúng khác là sử dụng số liệu ước tính cho các dòng chảy ra và sử dụng những ước tính này để thiết lập tốc độ dòng chảy ban đầu trong mỗi ống, tổng lưu lượng vào mỗi điểm kết nối phù hợp với tổng lưu lượng ra

từ mỗi điểm nối Ước lượng dòng chảy ban đầu không có khả năng đưa ra kết quả áp suất cân bằng trên toàn bộ hệ thống và phải được tính toán thêm bằng tính toán lặp để điều chỉnh tốc độ dòng chảy cho đến khi đạt được cân bằng áp suất gần đúng Pipe Flow Expert xác định các thành phần của hệ thống đường ống trong một loạt các phương trình

ma trận và sử dụng phương pháp Newton để điều chỉnh ước tính cho tốc độ dòng chảy

Trang 33

Các kết quả của tốc độ dòng chảy trong mỗi ống, vận tốc của chất lỏng trong mỗi ống, chỉ số Reynolds, các yếu tố ma sát, tổn thất áp suất do ma sát cho từng ống, áp suất tại các điểm nối (nút), HGL (Chế độ dòng chảy), điểm hoạt động của bơm và nhiều hơn nữa có thể được xem trên bản vẽ và bảng kết quả

1.1 Giao diện và menu

Hình 3.6 Giao diện Pipe Flow Expert

Thanh menu có chín lựa chọn menu khác nhau để giúp bạn điều chỉnh và làm việc trong Pipe Flow Expext

Một khi hệ thống đã được tạo ra thì nó có thể được lưu vào một tệp tin thiết kế

hệ thống lưu trữ tất cả thông tin về hệ thống, bao gồm dữ liệu nút và đường ống, thông tin phụ kiện và van, thông tin về các thành phần, và dữ liệu bơm

Trang 34

Các mục riêng trong hệ thống như các thành phần và máy bơm cũng có thể được lưu vào tệp tin của riêng để chúng có thể được sử dụng lại và tải lại theo yêu cầu (có thể

sử dụng trong các hệ thống trong tương lai hoặc nhân bản và sao chép các mục này trong

hệ thống) Phần mở rộng của tệp tin là pfpm và đuôi tệp thành phần là pfco

Hình ảnh của màn hình có thể được lưu hoặc gắn vào email một cách thuận tiện

để chia sẻ một bản chụp nhanh của một hệ thống hoặc một bộ kết quả

1.2.2 Thao tác thiết kế:

a Tạo hệ thống ống mới

Nhấn nút New Grid, , hoặc chọn File | New để tạo một mạng lưới vẽ mới

Sau khi tạo một hệ thống đường ống, nên thiết lập các lựa chọn như về hệ đơn vị

sẽ sử dụng Các nhãn được sử dụng trên bản vẽ hệ thống đường ống có thể được thay đổi sao cho các mục cụ thể được lựa chọn để hiển thị hoặc loại bỏ theo yêu cầu

Các thiết lập cấu hình cho một hệ thống đường ống có thể được sửa đổi bất cứ lúc nào, tuy nhiên việc xác định lựa chọn trước sẽ làm cho nó dễ dàng hơn khi bắt đầu quá trình vẽ

b Thiết kế một hệ thống ống

Để thiết kế một hệ thống đường ống:

1 Xác định dòng của hệ thống ống và các tính chất của dòng

2 Thêm bể chứa dùng cho hệ thống

3 Thêm các điểm nối thích hợp vào hệ thống

4 Thêm các đường ống dùng trong hệ thống

5 Thêm máy bơm áp dụng vào hệ thống

6 Thêm các phụ kiện phù hợp vào hệ thống

7 Thêm tổn thất áp suất thành phần ở trong hệ thống

8 Thêm van điều khiển áp dụng vào hệ thống

9 Thêm các dòng nhu cầu áp dụng vào hệ thống

10 Thêm áp suất áp dụng vào hệ thống

11 Tính và giải quyết dòng chảy và áp suất của hệ thống đường ống

Trang 35

1 Nhấn vào nút Save File, , trên thanh công cụ hoặc chọn File | Save để mở hộp thoại Save As

2 Gõ tên thư mục vào ô File Name

3 Nhấn Save để lưu hệ thống

d Thay đổi chế độ xem- Nút bật/tắt chế độ isometric

Hệ thông ống Pipe Flow Expert có thể được hiển thị ở chế độ Isometric hoặc chế độ Standard mà không làm thay đổi các thông tin tuyến ống như kích thước đường ống, chiều dài đường ống, độ cao nút,…

Khi chuyển từ chế độ Isometric (măt phẳng) sang chế độ Standard, bất kỳ đường thẳng đứng nào từ chế độ isometric đều được vẽ ở 45 độ Do Pipe Flow Expert không cho phép có các nút trùng trên nút khác hoặc các nút nằm trên ống để tránh gây nhầm lẫm

Để thay đổi chế độ xem hệ thống:

1 Nhấn nút ISO Mode On/Off Toggle, , trên thanh công cụ

2 Một chế độ xem mới của hệ thống sẽ được hiển thị

3 Chọn chế độ “ Drag và Move” và điều chỉnh các vị trí nút theo yêu cầu

4 Sử dungj menu của bản vẽ để lựa chọn “ Isometric Tank View From Right” hay

“Isometric Tank View From Left”

e Lưu hình ảnh màn hình

Để lưu hình ảnh hiện tại được hiển thị trong ô bản vẽ:

1 Nhấn vào File Menu và chọn Save Screen Image

2 Một hộp thoại để lưu file được mở ra

3 Chọn vị trí muốn lưu file

4 Nhập tên muốn lưu

5 Chọn Save để lưu hình ảnh jpeg của bản vẽ

f Chọn nhãn

Trong Pipe Flow Expert, có thể lựa chọn nhãn cho một hệ thống đường ống để hiển thị trong khung vẽ Việc ghi nhãn cho hệ thống đường ống ở tab Labeling của hộp thoại Configuration Options Để thiết lập các labelinh cho hệ thống ống:

1 Nhấp vào nút Choose Labeling, , trên thanh công cụ để mở tab Labeling của hộp thoại Configuration Options

Trang 36

2 Chọn các ô bên cạnh các tùy chọn ghi nhãn bạn muốn áp dụng cho hệ thống đường ống trong phần ống, phụ kiện, bơm, và nút

3 Nhấp vào một trong các tùy chọn ghi nhãn trong Pipe Results , Fitting Results , Pump Results và Node Results để xác định kết quả tính toán nào của hệ thống đường ống được hiển thị trong khung vẽ

4 Nhấn OK để lưu và đóng hộp thoại Configuration Options

5 Để loại bỏ một lựa chọn nhãn, bỏ tích ô bên cạnh nhãn đó trong tab Labeling

Hình 3.8 Labeling tab

g Chọn hệ đơn vị

Đầu tiên xác định hệ thống đơn vị được sử dụng trong hệ thống đường ống

Trang 37

Để thiết lập đơn vị hệ mét hay hệ đo lường Anh, chọn Imperial hoặc Metric trên thanh công cụ hoặc tab Units trong hộp thoại Configuration Options, hoặc có thể chọn

Imperial hoặc Metric từ Units menu

Có thể tùy chỉnh các đơn vị và giá trị mặc định cho từng mục riêng trong hệ thống

bằng cách dùng hộp thoại Configuration Options như sau:

1 Nhấn nút Choose Units, , trên thanh công cụ, hoặc chọn Specific Units từ Units

menu để mở tab Units ở hộp thoại Configuration Options

Hình 3.9 Units tab

2 Lựa chọn hoặc nhập các đơn vị cho mỗi lạo thông số ở trên tab

Trang 38

Hình 3.10 Pipe Settings Tab

2 Lựa chọn đường kính , vật liệu, chiều dài cho ống mặc định hay thêm các fitting cho ống,…

Trang 39

Trong trường hợp hệ thống gồm các ống khác nhau thì cũng dễ dàng tùy chỉnh ở phía trái màn hình khi đã nhấn chọn vào đường ống hay nút

i Fluid Zones

Pipe Flow Expert cho phép người sử dụng thiết kế hệ thống đường ống với tới 9 dòng khác nhau Các tỷ trọng và độ nhớt của mỗi dòng phải được thiết lập bởi người sử dụng Pipe Flow Expert không tính tỷ trọng hoặc độ nhớt của các dòng trộn lẫn

Mỗi ống trong một hệ thống có thể được kết hợp với một dòng có sẵn Tỷ trọng

và độ nhớt của dòng liên quan sẽ được sử dụng để tính toán tốc độ dòng chảy và tổn thất

áp suất trong mỗi ống Hầu hết các hệ thống chỉ có thể có một dòng chảy, do đó khi một

hệ thống mới được vẽ, mỗi ống mới sẽ được liên kết với dòng liên kết với đường ống mặc định Thay đổi dữ liệu chất lỏng của một vùng nước sẽ ảnh hưởng đến tính toán

dòng chảy và tổn thất áp suất cho tất cả các đường ống liên kết với dòng vào

➢ Thiết lập dòng vào

Để xác định tính chất lỏng và chất lỏng cho vùng nước hiện được lựa chọn:

menu dòng và chọn Change Fluid từ cửa sổ hiện lên

2 Chọn dòng chứa trong hệ thống đường ống từ danh sách Cơ sở dữ liệu dòng

3 Nếu dòng không có trong danh sách Cơ sở dữ liệu dòng, hãy nhấn nút Thêm dữ liệu

dòng ( Add new fluid data) để thêm các dữ liệu dòng mới vào danh sách

4 Nhấp vào nút Use selected fluid hoặc nhấp đúp vào hàng chứa dòng

5 Dòng đã chọn được hiển thị trong phần Fluid properties của hộp thoại Fluid data

6 Chỉnh sửa các tính chất dòng có thể dùng trong phần thuộc tính chất dòng

7 Những chỉnh sửa đã thực hiện chỉ ảnh hưởng đến tính chất dòng của hệ thống, chúng không ảnh hưởng đến dữ liệu cơ sở

8 Nhấn vào Save để lưu dữ liệu dòng sẽ được sử dụng với dòng đang được chọn Tên của dòng sử dụng được hiển thị bên cạnh nút Fluid trên thanh công cụ

Hình 3.11 Fluid Zone Menu

Trang 40

Để thêm một bể vào hệ thống đường ống:

1 Nhấp vào nút Add Tank, , trên thanh công cụ

2 Khi bạn nhấp vào nút Add Tank, ký hiệu bể chứa được hiển thị bên cạnh con trỏ chuột khi nằm trong ô vẽ

3 Nhấp vào vị trí trên khung vẽ, nơi bạn muốn thêm một bể

4 Bể được thêm vào hệ thống Xác định tính chất của bể trong Node pane

5 Nhập tên, áp suất bề mặt, mức chất lỏng và độ nâng của đáy, lựa chọn nhãn cho bể

6 Để bổ sung thêm thùng vào hệ thống, lặp lại bước

k Nút ( điểm nối)

Điểm nối là nơi có hai hoặc nhiều ống gặp nhau trong hệ thống đường ống Một chấm xanh tượng trưng cho nỗi điểm kết nối trong khung vẽ Trong Pipe Flow Expert,

có thể thêm điểm kết nối khi thêm đường ống, hoặc có thể thêm điểm kết nối đầu tiên

và sau đó kết nối các điểm nối với đường ống Nếu bạn thêm một điểm nối vào một ống, và vị trí của điểm kết nối gây ra các đường ống được chia thì sẽ phải tự thiết lập lại chi tiết ống cho mỗi bộ phận của đường ống

Để thêm một nút (điểm nối) vào hệ thống đường ống:

1 Nhấn vào nút Add Join Point, ,trên thanh công cụ

2 Nhấp chuột vào vị trí trên khung vẽ nơi muốn thêm một điểm nối

3 Điểm kết nối được thêm vào hệ thống Xác định tên điểm, độ cao

Hình 3.12 Node pane

for tanks

Định dạng
Số trang	138
Dung lượng	5,63 MB