Đường ống hóa chất, Kỹ thuật thi công, Tiêu chuẩn thường gặp
Tiêu chuẩn kĩ thuật ngành khí nén
Tiêu chuẩn chất lượng khí
Là một bộ tiêu chuẩn cần quan tâm khi thiết kế hệ thống khí nén cho các ứng dụng như Y tế, thực phẩm, ngành sơn, điện tử.Trong đó kể đến bộ tiêu chuẩn ISO ngành khí nén nó bao gồm tiêu chuẩn thiết bị, tiêu chuẩn chất lượng, tiêu chuẩn hệ thống khí nén.
Trong phạm vi kĩ sư Việt Nam thường dùng là Tiêu chuẩn chất lượng khí nén ISO 8570.1 và ISO 12500. Bên cạnh tiêu chuẩn chung ISO tùy thuộc vào loại hình nhà máy và tiêu chuẩn áp dụng mà có những tiêu chuẩn riêng nhưu tiêu chuẩn UCBO trong ngành thực phẩm của Mỹ. Thông thường khi thiết kế dây truyền nhà thiết kế đã đưa ra tiêu chuẩn và các thông số như
1, Hàm lượng dầu là 0 hay 0,01 hay 0,1 hay 0,3 hay 0,5 micro / m3 khí
2, kích thước hạt bụi là bao nhiêu micro? 0,01 hay 0,1 hay 0,3 hay 0,5 micro
3, lượng nước có trong 1m3 khí ( thường quy về độ ẩm bao nhiêu %)
Ngoài ra với một số ứng dụng đặc thù của khí nén còn yêu cầu hàm lượng khí. ví dụ máy nén + tách khí nitro dùng trong lò luyện cần khí trơ yêu cầu hàm lượng các chất chiếm bao nhiêu ( độ sạch 99 hay 99,5 hay 99.99)
Những thông số này phục vụ cho việc chọn lựa công nghệ máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén cho phù hợp. Nói chung không có tiêu chuẩn nào bao hàm toàn bộ các yêu cầu về các thông số chất lượng khí nén mà nó còn nằm rải rác tại các ngành sử dụng khí nén. Ví dụ ngành sơn ô tô yêu cầu độ khô khí nén ( hàm lượng nước trong khí nén) phải rất cao. Thuường những hệ thống này cần đến máy sấy dạng hút ẩm.
Tiếu chuẩn kích thước đường ống
Thông thường có 3 đơn vị đo đường kính ống thép thường được sử dụng: DN (A), phi (mm), Inch (“).
DN: là đường kính trong danh nghĩa.
– Ví dụ DN15 hoặc 15A, tương đương với ống có đường kính ngoài danh nghĩa là phi 21mm.
– Tuy nhiên, ống sản xuất với mỗi tiêu chuẩn khác nhau thì sẽ có đường kính ngoài thực tế khác nhau, (ví dụ theo ASTM là 21.3mm, còn BS là 21.2mm…).
– Nhiều người thường nhầm rằng ống DN15 tức là ống phi 15mm, nhưng không phải.
– Tuy DN là đường kính trong danh nghĩa, nhưng đường kính trong thực tế là bao nhiêu thì lại phụ thuộc vào từng tiêu chuẩn sản xuất. Khi có đường kính ngoài thực tế, ta chỉ cần lấy đường kính ngoài trừ 2 lần độ dầy, sẽ ra được đường kính trong thực tế.
Đường kính trong (mm) = Đường kính ngoài (mm) – 2 lần độ dầy (mm)
* Phi: đường kính ngoài danh nghĩa.
Ở Việt Nam, đơn vị để đo đường kính ống quen thuộc nhất vẫn là phi (Ø), tức là mm (ví dụ phi 21 là 21mm).
Cũng có nhiều người nhầm rằng, ống có phi 21 thì đường kính ngoài phải là đúng và đủ 21mm. Nhưng cũng như đã trình bày ở trên, ứng với mỗi tiêu chuẩn sản xuất thì ống cũng sẽ có những đường kính ngoài thực tế khác nhau, gọi là phi 21 chỉ để cho dễ gọi, và dễ hình dung ra cái kích thước của ống mà thôi.
Thường thì tất cả các nhà máy sản xuất đều công bố tiêu chuẩn sản xuất của mình, và có bảng quy cách chính xác của từng loại ống.
* Inch (“):
Một đơn vị cũng thường được dùng, đó là Inch (viết tắt là ký hiệu “).
Nhiều người sẽ hay bị nhầm trong việc quy đổi từ Inch ra DN hoặc phi và ngược lại.
Việc dễ nhầm lẫn này, có lẽ sẽ được khắc phục bằng bảng quy đổi, và các thông số cụ thể như bảng dưới đây:
Bảng kích thước ống danh định (được trích dẫn từ wikipedia.org)
Bảng này ứng với một số tiêu chuẩn như: ASTM A106, A53, API 5L, A312, ASME…Ống từ ⅛” tới 3½” (từ DN6 – DN90)
Độ sụt áp
Chọn kích thước đường ống khí nén khi thiết kế ?
Nhưng nếu xét theo khía cạnh tốt nhất về kỹ thuật, thì theo những kiến thức mình tổng hợp được, thì khi định size ống phải đảm bảo vận tốc khí nén theo các yêu cầu sau:
1. Ống kết nối trong phòng khí nén: không quá 6m/s
2. Ống góp: không quá 6m/s
3. Ống chính trong nhà máy: có thể sử dụng theo bất kỳ bảng nào bạn tìm được trên mạng, nhưng vận tốc không quá 15m/s và thỏa mãn được yêu cầu áp cuối của hệ thống.
những hệ thống đường ống khí nén chọn kích thước đường ống tùy thuộc vào các yếu tố sau.
1, Lưu lượng khí cần truyền là bao nhiêu.
2, Đặc tính khí truyền tải: CO2, khí nén, khí tự nhiên, Nitro…
3, Quan trọng hơn cả là yêu cầu của thiết bị xử dụng đầu cuối cùng đặc thù đường ống truyền tải.Ví dụ: Một nhà máy cán tôn xử dụng xi lanh khí nén để hoạt động. Tổng chiều dài dây truyền là 180m. Dây truyền sử dụng máy nén công suất 45kw nhãn hiệu ABC với lưu lượng khí nén là 130 m3/h tại áp lực 7Bar. Dây truyền có các xi lanh và máy tiêu thụ khí nén lớn tại đầu cuối và giữa dây truyền. Yêu cầu áp lực khí nén tại các điểm đầu cuối dây truyền không bị sụt áp cục bộ.
Như vậy nếu tính theo tiêu chuẩn và khuyến cáo nhà sản xuất máy này chỉ cần xử dụng ống G1-1/2 ine (D34) là đáp ứng đủ yêu cầu. Nhưng nếu như vậy dây truyền này vẫn có thể không được đáp ứng về áp lực khí nén tại một số thời điểm.
Để thiết kế đường ống cho dây truyền này cần căn cứ thêm các yếu tố sau.
– áp lực làm việc máy nén là loại mấy bar (thông thường là 7bar hay 10bar hay 13 bar)
– Áp suất tối thiểu tại đầu vào thiết bị xử dụng là bao nhiêu ( thông thường là 4 đến 5bar thùy ngành)
– Hệ thống đường ống là đường xương cá, zic zắc hay vòng tròn. Nếu không phải đường tròn thì chiều dài đầu nguồn đến cuối nguồn là bao nhiêu mét.
– Hệ thống có bình tích áp hay không thể tích là bao nhiêu vị trí đặt đầu day truyền hay cuối hay giữa hay theo từng điểm.
Căn cứ vào những yếu tố trên chúng ta tăng/giảm kích thước đường ống nhằm đảm bảo yêu cầu kĩ thuật về lưu lượng và áp suất khí nén. Cần lưu ý là tổn thất áp suất trên đường hoàn toàn có thể tính toán theo tiêu chuẩn. Nhưng Áp suất tức thời có thể bị suy giảm tại một điểm cục bộ trên đường ống truyền tải do máy / thiết bị đầu cuối xử dụng lưu lượng khí lớn tại một chu kì làm việc. Ví dụ minh họa là một máy thổi xốp tạo 1 sản phẩm trên 01 phút. Mỗi lần ép cần xả khí trong 03s với lưu lượng là 100 lít ở áp suất 6 Bar. Như vậy lưu lượng tính theo thời gian máy này chỉ dùng là 100 lít / phút => tính đường ống có tiết diện như trên ? nếu tính như này áp cục bộ có thể không đạt yêu cầu 06kg thổi vào buồng khuân, mặc dù áp tại đường ống và bình tích đang là 8kg. Như vậy với máy này chúng ta cần thiết kế đường ống nối vào máy có lưu lưu lượng đáp ứng 100/3 x 60= 2000 lít / phút.
Tương tự nhu vậy với quy mô của một xưởng sản xuất tại một thời điểm có thể có nhiều thiết bị cùng xử dụng khí nén. Điển hình các nhà máy xi măng có bình tích áp nằm khắp nhà máy, cạnh những máy quan trọng và có kích thước đường ống lớn hơn rất nhiều đường ống xử dụng tại nhà máy sản xuất điện tử hay may mặc.
Tóm lại việc chọn kích thước đường ống căn cứ chủ yếu theo yêu cầu thông số kĩ thuật của thiết bị xử dụng khí nén là áp suất và lưu lượng.
Tiêu chuẩn bắt buộc áp dụng Bình chịu áp lực
Bao gồm những tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn sau:
– TCVN 6153:1996: Bình chịu áp lực – Yêu cầu kỹ thuật an toàn về thiết kế, kết cấu, chế tạo.
– TCVN 6154:1996: Bình chịu áp lực – Yêu cầu kỹ thuật an toàn về thiết kế, kết cấu, chế tạo, phương pháp thử.
– TCVN 6155:1996: Bình chịu áp lực – Yêu cầu kỹ thuật an toàn về lắp đặt, sử dụng, sửa chữa.
– TCVN 6156:1966: Bình chịu áp lực – Yêu cầu kỹ thuật an toàn về lắp đặt, sử dụng, sửa chữa, phương pháp thử.
– TCVN 6008:1995: Thiết bị áp lực – Mối hàn yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm tra.
– TCVN 7472-2005: Thiết bị áp lực – Hàn liên kết.