An toàn trong sử dụng thiết bị áp lực

KỸ THUẬT VÀ AN TOÀN VỀ THIẾT BỊ CHỊU ÁP LỰC I: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Thiết bị chịu áp lực ( Pressure Equipment ): Thiết bị chịu áp lực là một hay nhiều thiết bị ( nối với nhau thành một hệ thống ) được thiết kế, chế tạo để làm việc trong trạng thái có áp suất tác động của môi chất chứa trong nó lên thành của thiết bị từ bên trong, bên ngoài hay cả hai phía. Trong một thiết bị áp lực, áp suất làm việc có thể là một hay nhiều mức khác nhau. Các thiết bị áp lực chế tạo bằng kim loại có áp suất thiết kế để làm việc từ 0,07 MPa ( 0,7 Bar; 0,7 kGcm2 ) và dung tích từ 25 Lít trở lên và khi dung tích nhỏ hơn 25 lít nhưng tích số giữa dung tích ( tính bằng lít ) với áp suất làm việc ( tính bằng Bar ) lớn hơn 200 phải được quản lý nghiêm ngặt theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn Quốc gia liên quan. Các thiết bị chịu áp lực chế tạo bằng vật liệu phi kim loại được quản lý theo các tiêu chuẩn riêng của người thiết kế chế tạo quy định. 2. Các loại thiết bị chịu áp lực có yêu cầu quản lý nghiêm ngặt về an toàn theo quy chuẩn, tiêu chuẩn Quốc gia: a. Nồi hơi ( Boiler ): Theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7704:2007 Nồi hơi Yêu cầu kỹ thuật về thiết kế, kết cấu, chế tạo, lắp đặt, sử dụng và sửa chữa : Nồi hơi là thiết bị dùng để sản xuất hơi nước từ nước mà nguồn nhiệt do sự đốt cháy nhiên liệu hữu cơ, do nhiệt của các khí thải, có thể có nhiều, khác nhau về trạng thái vật lý của nước hay hơi nước nhưng có liên hệ với nhau để sản xuất hơi nước, đó là các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi: Phần sinh hơi;Bộ hâm nước; Bộ quá nhiệt; Bộ tái quá nhiệt. Những nồi hơi đơn giản có thể chỉ có phần sinh hơi. Nồi đun nước nóng có dạng như nồi hơi đơn giản không sản xuất hơi mà chỉ cung cấp nước nóng có nhiệt độ từ 1150C trở lên.b. Bình chịu áp lực ( Vessel, tank, Contener ): Là một hay nhiều bộ phận có thể tích đóng kín sử dụng để tiến hành các quá trình nhiệt học,

Trang 1

KỸ THUẬT VÀ AN TOÀN VỀ THIẾT BỊ CHỊU ÁP LỰC

I: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Thiết bị chịu áp lực ( Pressure Equipment ): Thiết bị chịu áp lực là một hay nhiều thiết bị ( nối với nhau thành một hệ thống ) được thiết kế, chế tạo để làm việc trong trạng thái có áp suất tác động của môi chất chứa trong nó lên thành của thiết bị từ bên trong, bên ngoài hay cả hai phía

Trong một thiết bị áp lực, áp suất làm việc có thể là một hay nhiều mức khác nhau

Các thiết bị áp lực chế tạo bằng kim loại có áp suất thiết kế để làm việc từ 0,07 MPa ( 0,7 Bar; 0,7 kG/cm2 ) và dung tích từ 25 Lít trở lên và khi dung tích nhỏ hơn 25 lít nhưng tích số giữa dung tích ( tính bằng lít ) với áp suất làm việc ( tính bằng Bar ) lớn hơn 200 phải được quản lý nghiêm ngặt theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn Quốc gia liên quan

Các thiết bị chịu áp lực chế tạo bằng vật liệu phi kim loại được quản

lý theo các tiêu chuẩn riêng của người thiết kế chế tạo quy định

2 Các loại thiết bị chịu áp lực có yêu cầu quản lý nghiêm ngặt về an toàn theo quy chuẩn, tiêu chuẩn Quốc gia:

a Nồi hơi ( Boiler ): Theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7704:2007 " Nồi hơi - Yêu cầu kỹ thuật về thiết kế, kết cấu, chế tạo, lắp đặt, sử dụng

Những nồi hơi đơn giản có thể chỉ có phần sinh hơi

Nồi đun nước nóng có dạng như nồi hơi đơn giản không sản xuất hơi

mà chỉ cung cấp nước nóng có nhiệt độ từ 1150C trở lên

b Bình chịu áp lực ( Vessel, tank, Contener ): Là một hay nhiều bộ phận có thể tích đóng kín sử dụng để tiến hành các quá trình nhiệt học,

Trang 2

hoá học hoặc dùng để chứa, chuyên chở môi chất là hơi, khí, lỏng ở trạng thái có áp suất ở điều kiện môi trường khí quyển bình thường

Theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6153:1996 " Bình chịu áp lực - Yêu cầu kỹ thuật an toàn về thiết kế, kết cấu, chế tạo " các dạng bình chịu áp lực có tên gọi khác bao gồm:

+ Bồn, bể: Thường có dung tích lớn đặt cố định để chứa khí, khí hoá lỏng hoặc chất lỏng, rắn nhưng khi nạp hay tháo ra bằng chất khí;

+ Xitéc: Là dạng bồn gắn trên các phương tiện vận chuyển như ô tô,

xe lửa

+ Chai: Là một loại bình chịu áp lực được chế tạo theo một tiêu chuẩn an toàn cao thường có dung tích dưới 100 lít chuyên dùng để chứa, vận chuyển các khí, khí hoá lỏng, khí hoà tan ( chai Oxy, Nitơ, LPG ) Tiếng Anh thường gọi là Cylinder;

+ Thùng: Cũng như chai nhưng thường có dung tích lớn hơn và có thể lăn hay đặt đứng ( Thùng Clo, Phốt den )

c Hệ thống lạnh: Là thiết bị chịu áp lực tập hợp bởi một hệ thống máy nén và các bình chịu áp lực nối với nhau bằng các đường ống chứa tác nhân lạnh, chất tải lạnh Trong đó diễn ra một quá trình nhiệt học khép kín để cung cấp nhiệt cho quá trình làm lạnh hay sưởi nóng

d Đường ống dẫn hơi và nước nóng: Dùng để chuyển tải hơi, nước nóng từ nồi hơi, nồi đun nước nóng hoặc từ nguồn khai thác khác đến các thiết bị cần sử dụng hơi, nước nóng

e Đường ống dẫn khí đốt: Là đường ống dẫn khí đốt từ nguồn khai thác, điều chế, tồn trữ, chứa tới các thiết bị vận chuyển, nạp hay tiêu thụ

và ngược lại

f Hệ thống điều chế, tồn trữ nạp khí, khí hoá lỏng, khí hoà tan: Tập hợp thiết bị để sản xuất hay tồn trữ khí, khí hóa lỏng, khí hòa tan để nạp vào các chai, bồn, xitéc

+ Khí: Bao gồm tất cả các loại khí mà không thể hóa lỏng dưới bất kỳ

áp suất nào trong điều kiện môi trường tiêu chuẩn;

+ Khí hóa lỏng: Là các loại khí có thể hóa lỏng với một áp suất xác định ;

+ Khí hòa tan: Là loại khí có khả năng hòa tan vào một hay nhiều dung môi và được thoát ra trong quá trình sử dụng

Trang 3

3 Các thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn, vệ sing lao động:

Là các loại thiết bị tiềm ẩn các yếu tố nguy hiểm, có hại mà khi xảy ra sự

cố gây ra tai nạn và các tổn thất nghiêm trọng về người và tài sản

4 Các công việc có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn, vệ sinh lao động: Là các công việc tiếp xúc với môi trường tiềm ẩn các yếu tố nguy hiểm, có hại cao hoặc vận hành các thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt dễ xảy ra tai nạn, bệnh nghề nghiệp mà khi xảy ra hậu quả rất nghiêm trọng

II: CÁC THÔNG SÓ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ CHỊU ÁP LỰC

Các thông số kỹ thuật liên quan đến thiết bị chịu áp lực thì bao gồm:

áp suất, nhiệt độ, công suất ( năng suất ), dung tích, môi chất tiếp xúc ( làm việc ), hiệu suất

1 Áp suất: Là lực tác động vuông góc trên một đơn vị diện tích, ký hiệu bằng chữ P hoặc p

a, Áp suất thiết kế ( Design Pressure ): Là áp suất do người thiết kế xác định trong quá trình tính toán thiết kế, chế tạo; áp suất thiết kế

b, Áp suất làm việc cho phép lớn nhất: Là áp suất lớn nhất cho phép thiết bị có khả năng làm việc trong một khoảng thời gian xác định Áp suất làm việc lớn nhất thường nhỏ hơn áp suất thiết kế

c Áp suất làm việc ( áp suất định mức - Working Pressure - W.P ):

Là áp suất mà thiết bị làm việc lâu dài trong phần lớn tuổi thọ của thiết bị;

d Áp suất thử ( Test Pressure - T.P - hoặc Hydrolic Test ): Là áp suất thử thuỷ lực khi xuất xưởng sau lắp đặt hoặc trong chu kỳ kiểm định

d Đơn vị đo lường về áp suất: Đơn vị đo lường áp suất thường sử dụng gồm có:

+ Atmosphere ( thường gọi tắt là Át hoặc cân ) có ký hiệu at và thứ nguyên là kG/cm2 ( hoặc kgf/cm2

, kp/cm2 ) + Pascan, có ký hiệu là Pa thứ nguyên là N/m2 và các bội số của nó

là KPa = 103 Pa, MPa = 106 Pa;

+ Bar, có thứ nguyên như Pa và bằng 105

Pa;

+ PSI là đơn vị đo lường áp suất thuộc hệ Anh, Mỹ ( Pound per Square Inch 0,453 Kg/ (25,4)2 mm2 ) ;

+ mmH2O, mmHg: Áp suất tính theo chiều cao cột nước, thuỷ ngân

Đơn vị đo lường hợp pháp của Việt Nam hiện nay là Pa và Bar

Trang 4

Quan hệ giữa các đơn vị đo lường áp suất

= 1 Bar = 0,1 MPa = 14,3 PSI

Phương tiện đo lường áp suất gọi là đồng hồ đo áp suất hay còn gọi

là áp kế

Đơn vị đo lường áp suất hợp pháp của Việt Nam hiện tại là Pa và Bar

Trang 5

2 Nhiệt độ: Nhiệt độ là biểu hiện trạng thái mức độ nhiệt của vật chất

do sự dao động của các nguyên tử trong vật chất tạo ra, ký hiệu chung bằng chữ T hoặc t Đơn vị đo lường nhiệt độ bao gồm:

a, Nhiệt độ Cencius ( hay còn gọi là nhiệt độ bách phân ) : Ký hiệu và thứ nguyên là 0

C Ở điều kiện áp suất tiêu chuẩn, 00C là nhiệt độ nước tinh khiết chuyển hoá sang thể rắn và ở 1000C nước bắt đầu chuyển hoá sang dạng hơi ( khí ), vì vậy có tên gọi là nhiệt độ bách phân

b Nhiệt độ Keavin: Ký hiệu và thứ nguyên là 0K, là nhiệt độ tuyệt đối của vật chất Tại 00K các nguyên tử trong mọi vật chất đều ngừng chuyển động

c Nhiệt độ Phrenheit: Ký hiệu và thứ nguyên là 0

F Tại Việt Nam đơn vị đo lường hợp pháp là 0

K và 0C Quan hệ giữa các đơn vị đo nhiệt độ như sau:

4 Dung tích: Là tổng không gian chịu áp suất của thiết bị, tính bằng lít, m3

5 Môi chất tiếp xúc: Là môi chất tiếp xúc trực tiếp với bề mặt thành chịu áp suất của thiết bị trong quá trình làm việc

III: CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG SỬ DỤNG TRÊN THIẾT BỊ CHỊU ÁP LỰC

1 Thiết bị đo lường áp suất:

Thiết bị đo lường áp suất gọi là đồng hồ đo áp suất hay còn gọi là áp

kế

Trang 6

Hình 1: Các loại áp kế thông dụng

a, Các thông số kỹ thuật của áp kế:

- Đơn vị đo: Thường được ghi ngay phía dưới rốn kim, nếu có thêm đơn vị đo khác thì áp kế có hai vòng chia Vòng trong thường màu đen là thang đo của đơn vị đo chính, vòng ngoài màu đỏ là thang đo của đơn vị phụ;

- Thang đo: Là khoảng đo của áp kế Nếu áp kế có cả thang đo âm ( chân không thì gọi là áp chân không kế;

- Cấp chính xác: Là mức độ sai số tương đối trên toàn bộ thang đo của áp kế Cấp chính xác càng nhỏ thì độ chính xác của áp kế càng cao Thông thường cấp chính xác của áp kế được chế tạo từ 0,5 – 3 Trong thực tế áp kế sử dụng thường là 2,5 – 3, khi cần thì mới sử dụng áp kế có cấp chính xác 1,5;

- Đường kính áp kế: Là đường kính vỏ hộp áp kế Đường kính lớn thì quan sát và đọc rõ, chính xác hơn;

- Các thông số bổ sung: Khi áp kế được chế tạo để sử dụng cho môi chất tiếp xúc đặc thù thì trên mặt áp kế ghi rõ tên hay công thức hóa học của môi chất đó Ví dụ áp kế sử dụng cho môi chất là Amoniac thì ghi là “ Amoniac ” hoặc NH3

Khi mà áp suất làm việc có sự dao động lớn thì người ta phải lắp áp

kế có khả năng giảm xung Áp kế giảm xung thường được đổ ngập dầu

trong suốt có độ nhớt phù hợp

Ngoài áp kế có cảm biến và chỉ thị trực tiếp nói trên, trong thực tế

còn sử dụng cả áp kế có cảm biến trực tiếp áp suất ( Transmiter – hay

còn gọi là áp kế vi sai ) và có chuyển đổi, chỉ thị gián tiếp bằng các

phương thức khác

b, Các quy định về lựa chọn, lắp đặt áp kế: Áp kế được lắp đặt trên

thiết bị chịu áp lực phải đảm bảo các điều kiện sau:

Trang 7

+ Đã được kiểm định hoặc còn hạn sử dụng thể hiện trên tem dán ở

áp kế ( 1 năm kể từ ngày kiểm định );

+ Áp kế phải được lắp với thiết bị qua ống xy phông ( Syphon ) và

van ba ngả ( Hình 2 )

Ống xi phông

Van ba ngả tay gạt

Van ba ngả tay vặn Cụm áp kế điển hình

Hình 2: Cách lắp áp kế đúng theo tiêu chuẩn Tác dụng lắp van ba ngả là để: Thông rửa áp kế, ống xi phong; kiểm tra độ chính xác của áp kế bằng cách đưa về tại vị trí không,

so với áp kế có cấp chính xác cao hơn và để khoá thay áp kế dự phòng khi áp kế đang lắp có sự cố

Tác dụng của ống syphon: Tạo nên nút nước hay môi chất lỏng có nhiệt độ thấp và không ăn mòn để bảo vệ áp kế và để áp kế làm việc chính xác hơn

+ Thang đo áp kế chọn sao cho áp suất làm việc của thiết bị nằm trong khoảng từ 1/3 đến 2/3 thang đo ( từ 1/2 đến 2/3 đối với nồi hơi );

Trang 8

+ Tùy theo yêu cầu cấp chính xác từ 1,5 – 2,5;

+ Đường kính chọn tùy theo khoảng cách quan sát của người vận hành đến vị trí áp kế Trong mọi trường hợp đường kính không nên nhỏ hơn 60 mm và khoảng cách không quá 5 m Đường kính của mặt áp kế nên chọn như sau:

- Không nhỏ hơn 150 mm khi đặt cao đến 3 m so với sàn phục vụ;

- Không nhỏ hơn 200 mm khi đặt cao từ 3m đến 4m so với sàn phục vụ;

- Không nhỏ hơn 250 mm khi đặt cao từ 4m đến 5m so với sàn phục vụ;

Góc nghiêng áp kế đảm bảo từ vị trí vận hành nhìn vuông góc với mặt áp kế

+ Áp kế sử dụng đúng với môi chất

Tại trị số áp suất làm việc phải có vạch chỉ thị mầu đỏ

Một số quy định bổ sung và lưu ý trong sử dụng áp kế:

+ Đối với các bình chứa khí không ăn mòn, nhiệt độ làm việc thấp thì cho phép không lắp ống syphon;

+ Các bình, nồi hơi áp suất trên 25 at hoặc nhiệt độ môi chất cao hơn 2500C, cũng như các bình có môi chất độc, nổ cho phép ống nối với

áp kế có van khoá để lắp áp kế thử thay cho van ba ngả tay vặn nêu trên; + Các bình di động không bắt buộc lắp van ba ngả;

+ Mỗi bình áp lực phải lắp 1 áp kế,khi áp suất làm việc của bình bằng hoặc lớn hơn áp suất của nguồn mà áp suất của bình không tăng do không có phản ứng hoá học thì không bắt buộc phải lắp áp kế trên bình khi nguồn cung cấp đã có áp kế

+ Không được sử dụng áp kế khi:

- Chưa kiểm định hay hết hạn kiểm định;

- Mất dấu niêm chì, tem kiểm định;

- Sai lệch quá ½ sai số cho phép;

- Kính vỡ hoặc các hư hỏng khác có thể làm ảnh hưởng đến sự làm việc chính xác của nó

2 Thiết bị đo mức: Dùng để xác định mức lỏng trong thiết bị khi có yêu cầu để đảm bảo cho thiết bị hay các thiết bị liên quan làm việc an toàn

Trang 9

Các thiết bị đo mức lỏng có thể là:

a, Ống thuỷ để đo trực tiếp mức nước theo nguyên lý bình thông nhau có vật liệu bằng thuỷ tinh trong suốt hay vật liệu trong suốt khác chịu được nhiệt độ và áp suất của môi chất;

b, Các đồng hồ đo mức lỏng là thiết bị đo mức lỏng gián tiếp nhờ sự biến đổi điện từ hay các dạng vật lý khác, lấy tín hiệu trực tiếp từ mức lỏng trong bộ phận có phân mức lỏng-khí của thiết bị ( Tranmister, phao điện, ống thủy từ, siêu âm, sóng ra đa…)

1 Van đường hơi 2 Van đường nước 3 Van xả

4 Ống thuỷ tròn, dẹt bằng thuỷ tinh 5 Thân kim loại ống thuỷ dẹt

Một số quy định bổ sung và lưu ý trong sử dụng đồng hồ đo

mức:

+ Mỗi nồi hơi phải có ít nhất hai thiết bị chỉ mức nước độc lập, một trong số đó là ống thuỷ nối trực tiếp vào thân bao hơi hay thân nồi hơi, cái thứ hai có thể là đo mức nước gián tiếp;

+ Các bình do đốt nóng làm mức lỏng thay đổi cần phải lắp ống thủy

để kiểm soát, điều chỉnh mức lỏng;

Trang 10

+ Các bồn, bình chứa khí hĩa lỏng cũng cần lắp ống thủy để kiểm tra, khống chế mức lỏng tối đa hay tối thiểu cho phép khi nạp hay rút lỏng

3 Thiết bị đo lường nhiệt độ: Phương tiện, thiết bị đo nhiệt độ là đồng hồ đo nhiệt độ hay cịn gọi là nhiệt kế

Tương tự áp suất và mức; nhiệt độ cũng được đo bằng nhiệt kế đo trực tiếp hay gián tiếp

a, Loại trực tiếp và thơng dụng cĩ: Nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế áp kế, lưỡng kim…;

b, Loại gián tiếp thơng dụng cĩ: Nhiệt kế nhiệt điện ( Can nhiệt ), nhiệt kế điện trở…

Để đo nhiệt độ cĩ thể cắm trực tiếp đầu cảm biến của nhiệt kế vào mơi chất hay thành của thiết bị hoặc gián tiếp qua mơi chất trung gian

Một số quy định và lưu ý trong sử dụng nhiệt kế:

+ Phải lắp nhiệt kế tại đầu vào và ra bộ quá nhiệt, tái quá nhiệt, bộ hâm nước bằng gang của nồi hơi;

+ Các bình, nồi hấp, bồn, bình chứa khí hĩa lỏng, đầu ra bộ hĩa hơi; Bình bay hơi, buồng lạnh…của hệ thống lạnh; tăng lên men… cần phải điều chỉnh nhiệt độ chính xác theo yêu cầu cơng nghệ thì cần phải cĩ nhiệt kế để kiểm sốt điều chỉnh đảm bảo chất lượng và an tồn sản xuất; + Khơng sử dụng nhiệt kế thủy ngân đo trực tiếp NH3 Mơi chất cĩ nhiệt độ áp suất cao, khi bắt buộc sử dụng nhiệt kế thì phải lắp gián tiếp + Nồi hơi, thiết bị sử dụng hơi bào hịa khơng yêu cầu phải lắp nhiệt

kế khi đã cĩ áp kế, vì nhiệt độ hơi và áp suất hơi bão hịa cĩ giá trị tương ứng với nhau như sau:

Ở áp suất 0,7 at hơi bão hòa có nhiệt độ 115,000C

Ở áp suất 1 at hơi bão hòa có nhiệt độ 119,620C;

Trang 11

Ở áp suất trên 30 at hơi bão hòa mới có nhiệt độ 2500C

Thiết bị an tồn chính sử dụng trong thiết bị chịu áp lực cĩ:

+ Van an tồn ( Safety Valve );

+ Đĩa nổ ( Bust Disk )

1 Van an tồn cĩ hai dạng:

a, Trực tiếp

- Mở khơng hồn tồn thường sử dụng nhiều nhất Van an tồn mở

khơng hồn tồn khi: h/d < 20

Trong đĩ: h là chiều cao nâng lên của đĩa van khi đến áp suất đặt

d là đường kính lỗ thốt của van

- Mở hồn tồn khi h/d > 20 , van an tồn quả tạ là van mở hồn tồn

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	812,83 KB