FCI với các thiết bị và giải pháp bảo vệ bơm hữu hiệu trong các ngành công nghiệp trọng điểm


Người Việt Nam chúng ta vẫn thường nói: “Phòng bệnh hơn chữa bệnh” điều này được đặt ra bởi trong các quá trình và dây chuyền công nghệ trong nhà máy, các kỹ sư quá trình đã phải mất rất nhiều công sức để sửa chữa hoặc thay thế các máy bơm.



Bài 1 - Nâng cao độ chính xác trong đo lưu lượng và tiết kiệm trong vận hành.

Bài 2 - Nâng cao độ linh hoạt và đơn giản hóa việc bảo dưỡng thiết bị đo lưu lượng.

Bài 3 - So sánh giữa công nghệ đo chênh áp và công nghệ phân tán nhiệt trong việc lựa chọn đo lưu lượng khí.

Bài 4 - Đo mức/ giao diện chất lỏng trong kiểm soát chất lỏng sệt/ chất tạo kết tủa.

Bởi trong thực tế tự động hóa quá trình, các máy bơm đang được sử dụng rất nhiều. Tuy nhiên, có thể do các yếu tố chủ quan hoặc khách quan của con người như hoạt động không đúng theo các chỉ dẫn của nhà sản xuất hoặc tắt hoàn toàn một số thiết bị dẫn đến dây chuyền công nghệ không còn hoạt động theo đúng thiết kế. Qua rất nhiều năm kinh nghiệm, các nhà sản xuất máy bơm và các nhà tư vấn giải pháp trên Thế giới đã thấy được vấn đề này, để đưa ra được các giải pháp bảo vệ bơm hữu hiệu và tối ưu.

Các kỹ sư và kỹ thuật viên đang tìm cách để tối ưu hóa quy trình của họ cho hoạt động sản xuất, điều này có thể bắt đầu với bơm, và bảo vệ bơm chống lại các mối nguy hiểm thường gặp. Việc bảo vệ bơm giúp nâng cao chất lượng của các lô thành phẩm cuối cùng, giảm chi phí nguyên liệu đầu vào, loại bỏ chất thải và làm giảm chi phí bảo trì. Việc duy trì tốt các công việc theo dõi, quan tâm đến các máy bơm đem lại các hiệu quả rất tích cực. Đây là một số chiến lược đơn giản mà có thể được triển khai, bắt đầu với việc phân tích các môi chất dòng chảy (media flow rates).

Bảo vệ quá trình - 24/7

Sự cạnh tranh sôi động của thị trường công nghiệp tự động hóa toàn cầu hiện nay đòi hỏi rất cao về hiệu suất hoạt động của các máy bơm trong các ngành công nghiệp như hóa dầu (hình 1), thực phẩm / nước giải khát, dược phẩm, và nước / xử lý chất thải và một số các ngành khác. Tại đây, các quá trình hoạt động và chuyển giao diễn ra liên tục 24/7. Kết quả là các máy bơm tại hầu hết các nhà máy đang chạy gần như với 100% công suất để đáp ứng theo kịp các quá trình công nghệ nhằm đạt mục tiêu và yêu cầu đề ra. Một trong những mối nguy hiểm phổ biến nhất đe dọa đến hoạt động hiệu quả của bơm là môi chất dòng chảy không đều ( irregular material flow), mà có thể dẫn đến ba yếu tố tiêu cực: (1) nhiễu loạn dòng chảy - dòng xoáy (flow turbulence), (2) lưu lượng dòng chảy thấp (low flows), hoặc (3) điều kiện chạy khô (dry running conditions).



Hình 1: Các ứng dụng công nghiệp hiện nay yêu cầu rất cao về hiệu suất hoạt động của các máy bơm

Kiểm soát dòng chảy bất thường

Bước đầu tiên trong quá trình bảo vệ bơm bắt đầu bằng việc phân tích lưu lượng dòng chảy. Bạn muốn phân tích lưu lượng dòng chảy để đảm bảo các môi chất là thường xuyên chảy ở áp suất yêu cầu của bơm với một headloss tối thiểu. Bất kỳ một điều kiện nào trong quá trình cũng có thể gây ra dòng chảy bất thường, như nhiễu loạn, thay đổi nhiệt độ, các khí tạp chất không mong muốn lẫn trong môi chất, v.v. Những vấn đề của dòng chảy không đều và nhiễu loạn có thể được đặc biệt coi trọng và là thách thức thực sự cần phải giải quyết, vì loại bỏ nguyên nhân gốc rễ thường là rất khó khăn - do đó bạn cần có và thực hiện một chiến lược phù hợp để loại bỏ nó.

Nguyên nhân chính khi nói đến máy bơm bị hư hại là sự biến đổi nhiệt độ từ dòng chảy thấp hoặc các điều kiện hoạt động khô (không có môi chất chảy qua), trong đó khi xảy ra khi chất lỏng chảy đột ngột chậm hoặc dừng hoàn toàn chảy qua các đường ống hoặc bơm. Khi không có môi chất chảy qua, nhiệt độ tăng có thể phá hủy vòng bi hoặc mối hàn của một máy bơm. Việc sửa chữa được thậm chí có thể, tuy nhiên sẽ rất tốn kém về chi phí sửa chữa, thay thế và thời gian.

Loại bỏ dòng chảy bất thường (Irregular Flows)

Để bơm có thể hoạt động tốt và hiệu quả cao cần một cấu hình ổn định của dòng chảy ở thượng nguồn trong đường ống dẫn chất lỏng trước khi đi vào bơm. Các dòng chảy bất thường (Irregular flows) thường dẫn đến các rạn nứt (cavitation), điều này cực kỳ nguy hiểm tại điểm hút bơm. Các nhà sản xuất bơm đã khuyến cáo rằng cần ít nhất một khoảng cách bằng 10 lần đường kính (10D) của ống thẳng (unobstructed pipe) được đặt giữa các điểm bơm hút và khuỷu đầu tiên hoặc các nhiễu loạn khác (disturbance). Vật cản và/hoặc ăn mòn trong đường ống có thể làm thay đổi vận tốc và trạng thái của các môi chất và ảnh hưởng đến cả áp suất của nó.


Hình 2: Cấu hình phù hợp cho những đường ống bị ảnh hưởng bởi dòng xoáy xuất hiện khi qua các khuỷu (elbow)



Hình 3: Cấu hình phù hợp cho những đường ống có các van điều khiển

Trong hầu hết trường hợp thực tế tại các nhà máy, các kỹ sư thường rất hạn chế việc lắp đặt các khuỷu, các van hoặc thiết bị khác ở quá gần với một máy bơm. Các thiết bị này có thể tạo ra dòng chảy xoáy (swirl) và làm biến dạng trạng thái vận tốc dòng chảy (velocity profile distortion) trong đường ống (cũng như thay đổi áp suất). Rối loạn này có thể gây ra tiếng ồn, rung vượt quá cho phép và có thể sinh ra các vết rạn nứt, kết quả là làm giảm tuổi thọ của vòng bi hoặc các mối hàn, và đương nhiên sẽ làm giảm tuổi thọ của bơm.

Một giải pháp tốt để đảm bảo một cấu hình dòng chảy tối ưu cho hoạt động hiệu quả hơn là cài đặt một thiết bị điều tiết dòng chảy thượng nguồn khi qua các khủy tới bơm. Việc cô lập những tác động của biến dạng cấu hình vận tốc, nhiễu loạn, dòng xoáy và dòng chảy dị thường khác trong đường ống dẫn của bạn sẽ tạo ra được một trạng thái vận tốc tương đối thẳng, đối xứng, với tổn thất áp lực tối thiểu. Điều này sẽ làm tăng hơn nữa tuổi thọ của bơm.




Hình 4: Thiết bị điều tiết lưu lưu lượng Vortab với thiết kế các miếng tab tại các khuỷu nhằm tạo ra dòng chảy thẳng

Kiểm soát lưu lượng bơm


Để tránh những hư hại do dòng chảy thấp hoặc hoạt động trong các điều kiện không có môi chất gây ra cho bơm, có thể giải quyết bằng cách cài đặt một điểm chuyển đổi lưu lượng trong quá trình. Rơle chuyển mạch lưu lượng kép sẽ phát hiện không chỉ là một điều kiện lưu lượng thấp, mà còn báo động trong điều kiện quá khô. Khả năng này cho phép hệ thống kiểm soát hoặc người vận hành biết để có biện pháp khắc phục, xử lý kịp thời trước khi vòng bi của máy bơm là quá nóng và bị hỏng



Nhiều loại trong số các thiết bị rơ le lưu lượng (khóa chuyển mạch) luôn có sẵn. Ví dụ,
FCI FlexSwitch ® FLT Series với thiết kế không có phần tử chuyển động (no moving parts design), cung cấp một giải pháp rất mạnh để bảo vệ máy bơm với khả năng báo động kép (Hình 5). Với Cảnh báo 1, việc chuyển đổi sẽ phát hiện dòng chảy thấp bất cứ nơi nào trong khoảng cách từ 0,01 đến 3 feet/giây (FPS) (0.003 to.9 MPS mét/giây). Điều này cảnh báo lưu lượng thấp có thể được coi là một tín hiệu cảnh báo trước cho hệ thống điều khiển hoặc người vận hành. Cảnh báo 2 có thể được cài đặt ở tình trạng không có dòng chảy. Các hệ thống hoặc người vận hành sau đó có thể quyết định để giữ cho máy bơm tiếp tục chạy hoặc tắt chúng.




Hình 5: FlexSwitch FLT Series của FCI cung cấp một giải pháp hoàn hảo để bảo vệ máy bơm với các tính năng như khả năng báo động kép.

Chức năng cảnh báo kép này áp dụng cho cả lưu lượng và nhiệt độ, hoặc phát hiện mức trong chỉ một thiết bị duy nhất. Thiết bị này có hai kiểu lắp đặt là In-line và Insertion (cắm trực tiếp vào đường ống) cho các ứng dụng là đường ống lớn và nhỏ.

Chọn lựa một rơ le lưu lượng (khóa chuyển mạch lưu lượng)


Khi đánh giá một rơle lưu lượng để bảo vệ máy bơm hoặc bất kỳ ứng dụng nào, bước đầu tiên là việc lựa chọn công nghệ phù hợp với môi chất và lưu lượng dòng chảy. Có rất nhiều công nghệ cảm biến sẵn có, và những công nghệ chính hiện nay bao gồm:


* Tấm chắn điều khiển (Paddle)

* Pit-tong (Piston)
* Công nghệ nhiệt (Thermal Mass)
* Áp suất (Pressure)
* Từ trường (Magnetic Reed)

Với mỗi công nghệ lại có những ưu/nhược điểm riêng, phụ thuộc vào môi chất và các yêu cầu ứng dụng riêng. Tuy nhiên, để chọn được thiết bị là phù hợp nhất, cần phải lưu tâm đến các điều kiện hoạt động, môi trường, kế hoạch bảo trì của nhà máy để đưa ra những lựa chọn tốt nhất.





Hình 6: Các bơm công nghiệp được bảo vệ an toàn với các rơle lưu lượng của FCI

Kết luận


Từ những kinh nghiệm trên đã cho thấy, chúng ta hoàn toàn có thể phòng tránh được những rủi ro và phiền phức do việc phải thường xuyên sửa chữa và thay thế các máy bơm bằng cách chú ý tới công nghệ đo và việc lắp đặt phù hợp. Dưới đây là ba bước đề xuất để chủ động phòng ngừa để tránh thay thế bơm sớm:


Khi thiết kế nhà máy mới hay cũ, hãy chắc chắn để xem xét các yêu cầu của bơm. Việc tối ưu hóa quy trình của bạn với máy bơm trong một dải rộng phải đi kèm với các lợi ích: công suất cao (higher capacity), chất lượng được cải thiện (improved quality), chi phí năng lượng thấp (lower energy costs), bảo trì giảm (reduced maintenance), và tuổi thọ các thiết bị tăng lên (máy bơm).


Xem xét việc lắp đặt thêm một thiết bị điều tiết dòngchảy để loại trừ các vấn đề về rối loạn dòng chảy. Bởi một trong những vấn đề phổ biến nhất với bơm là dòng chảy bất thường và rối loạn cấu hình dòng chảy.


Việc lắp đặt thiết bị rơle lưu lượng với cảnh báo kép (dual-arlam) trong các quá trình sẽ giúp nâng cao độ tin cậy và an toàn trong việc vận hành ổn định dây chuyền công nghệ. FCI (Mỹ) là Hãng đi đầu thế giới hiện nay về các thiết bị đo lưu lượng và đo mức với môi chất khí và chất lỏng, với công nghệ phân tán nhiệt theo nguyên lý đẳng dòng, FCI đã tạo dựng được uy tín rất lớn bởi hàng loạt các giải pháp bảo vệ hữu hiệu trong các ngành công nghiệp trọng điểm như dầu khí, hóa dầu, nhiệt điện, hóa chất,.v.v..

No. of read: 1431
Send via email Print
  Others:
   FCI MT Series Multi-Point – Giải pháp lý tưởng cho việc kiểm soát lưu lượng khí thải liên tục trong hệ thống CEMS ( 26/9/2017 )
   Ứng dụng nguyên lý đo tán xạ ánh sáng trong việc theo dõi và giám sát nồng độ bụi trong khói thải ( 26/9/2017 )
   Giải pháp kiểm soát nồng độ bụi trong các nhà máy công nghiệp ( 26/9/2017 )
   ST100 SERIES, LƯU LƯỢNG KẾ CAO CẤP THEO CÔNG NGHỆ PHÂN TÁN NHIỆT - NHỮNG ĐỘT PHÁ THIẾT KẾ TRONG LĨNH VỰC ĐO LƯỜNG LƯU LƯỢNG KHÍ TRONG THẾ KỶ 21 ( 2/8/2017 )
   FCI - Công nghệ tạo nên thương hiệu sản phẩm ( 22/7/2010 )
   ST51: Lưu lượng kế đo lường khí metan mỏ than của FCI ( 22/7/2010 )
   FCI-GF90 Giải pháp đo lưu lượng khí cho nhà máy lọc dầu, nhà máy điện và hóa chất ( 22/7/2010 )
   GF90: Giải pháp đo lưu lượng khí/gas với độ chính xác cao cho việc giám sát lỗ thông khí ở các nhà máy lọc dầu ( 22/7/2010 )
   So sánh giữa công nghệ đo chênh áp và công nghệ phân tán nhiệt trong việc lựa chọn đo lưu lượng khí ( 21/7/2010 )
   Đo mức/ giao diện chất lỏng trong kiểm soát chất lỏng sệt/ chất tạo kết tủa ( 21/7/2010 )
   Giải pháp đo lưu lượng khí BIOGAS ( 21/7/2010 )
   Giải pháp đo lường và kiểm soát lưu lượng cho các dây chuyền và phụ trợ ( 21/7/2010 )
   Kiểm soát lưu lượng khí Ozone trong hệ thống xử lý nước thải ( 21/7/2010 )
   Giải pháp FCI cho các quá trình công nghệ trong ngành công nghiệp giấy ( 21/7/2010 )
   Nâng cao độ linh hoạt và đơn giản hóa việc bảo dưỡng thiết bị đo lưu lượng ( 20/7/2010 )
   Nâng cao độ chính xác trong đo lưu lượng và tiết kiệm trong vận hành ( 20/7/2010 )

7/ 145,954