NÂNG CAO TÍNH CHÍNH XÁC TRONG ĐO LƯU LƯỢNG VÀ GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH

Nếu bạn muốn tăng khả năng hoạt động của nhà máy và giảm chi phí cho việc vận hành, thì việc tập trung vào các giải pháp đo lưu lượng có thể tiết kiệm đáng kể về tài chính. Việc đo lường chính xác lưu lượng các khí, hơi, chất lỏng là cực kỳ quan trọng trong rất nhiều các nhà máy và các quá trình như sản xuất hoá chất, năng lượng và nguồn năng lượng, thực phẩm/ nước giải khát, dược phẩm, giấy, nước và các ngành công nghiệp khác.

Trên thực tế, thật không may mắn, việc đo lưu lượng thường chỉ được chú trọng trong rất nhiều nhà máy khi cần mở rộng, nâng cấp các thiết bị và các dự án tái đầu tư. Việc lựa chọn và sắp đặt các thiết bị rơ le và đo lưu lượng thường đòi hỏi những cân nhắc rất cẩn thận. Việc lựa chọn sai công nghệ đo lưu lượng cho các ứng dụng của bạn hoặc đặt sai vị trí các thiết bị đo lưu lượng như quá gần các bơm hoặc van không những không thể tiết kiệm được chi phí mà còn phải thay đổi các vị trí lắp đặt khác không cần thiết hoặc thậm chí thay đổi cả phương án lắp đặt của công trình.

Hãy thật cẩn thận với những kế hoạch cho việc lắp mới hoặc nâng cấp thiết bị đo lưu lượng cho nhà máy của bạn, tuy nhiên, cũng có nhiều thuận lợi như:

• Chi phí lắp đặt ban đầu thấp hơn và quá trình khởi động nhanh hơn
• Giảm chi phí nhiên liệu cho việc vận hành các nồi hơi, lò hơi, quạt và các lò nung.
• Giảm thiểu tiêu hao các khí xử lý như clo và Nitơ
• Giảm mức tiêu thụ nước và quá trình xử lý nước thải.
• Ít phải bảo dưỡng thường xuyên và thay thế thiết bị

Vấn đề đặt ra

Trong một thế giới hoàn hảo, nếu tất cả các nhà máy đều có các kỹ sư thiết bị, những người thành thạo và có hiểu biết với tất cả các công nghệ đo lưu lượng khác nhau trên thị trường, có kinh nghiệm để áp dụng chúng trong nhiều quá trình xử lý đa dạng trong công nghiệp, có đủ tài chính để mua được các thiết bị tốt nhất, cùng đội ngũ thợ bảo trì xuất sắc để đảm nhận công việc lắp đặt,.v.v. thì bạn hoàn toàn có thể ngừng đọc bài viết dưới đây nếu bạn đang làm việc cho công ty này bởi chủ để này là dành cho hơn 95% các bạn, những người muốn tạo nên một thế giới thực.

Việc tối ưu hoá các thiết bị đo lưu lượng có thể tóm tắt đơn giản với bốn nguyên tắc sau đây:

• Chọn công nghệ đo lưu lượng thích hợp với quá trình của bạn (như môi chất đo, tỷ trọng, độ nhớt môi chất, dải đo, đường kính ống công nghệ, các điều kiện ảnh hưởng trực tiếp khác,..)
• Xem xét trước việc lắp đặt và các yêu cầu bảo trì
• Hãy cẩn thận khi lắp đặt các thiết bị khác xung quanh thiết bị đo lưu lượng
• Xem xét việc thêm một thiết bị điều tiết dòng chảy hoặc 1 thiết bị nắn dòng chảy.

Công nghệ đo lưu lượng

Khi chọn lựa các thiết bị đo lưu lượng, điều cần xem xét đầu tiên luôn là môi chất đo: khí, khí đốt, hơi, chất lỏng hay dạng sệt. Rất nhiều công nghệ đo có thể là tốt nhất với 2 môi chất là khí đốt và chất lỏng. Một số khác có thể là dạng sệt và một vài số khác nữa có thể không tốt cho bất kỳ môi chất nào kể trên. Các công nghệ đo lưu lượng sẵn có trong công nghiệp hiện nay bao gồm:

• Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis
• Đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine
• Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp (Differential Pressure)
• Đo lưu lượng theo nguyên lý siêu âm (Ultrasonic)
• Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính (Electro Magnetic)
• Đo lưu lượng theo nguyên lý biến thiên vùng (Variable Area)
• Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chỗ(Positive Displacement)
• Đo lưu lượng theo nguyên lý dòng xoáy (Vortex Shedding)
• Đo lưu lượng kiểu phân tán nhiệt – nguyên lý đẳng nhiệt (Thermal mass)
• Đo lưu lượng kiểu phân tán nhiệt – nguyên lý đẳng dòng (Thermal Dispersion)

Tất cả các công nghệ này đều có các ưu/nhược điểm riêng, phụ thuộc vào môi chất và thuộc tính riêng của từng nhà máy. Việc tính toán các thông số về môi chất cũng như các thiết bị của nhà máy, điều kiện môi trường hoặc các điều kiện tác động khác, kế hoạch bảo trì,v..v.. cũng có thể giúp bạn thu hẹp các thiết bị về một hoặc hai sự lựa chọn tốt nhất.

Các vấn đề khi thường gặp khi lắp đặt

Một trong những vấn đề thường gặp nhất khi lắp đặt các thiết bị đo lưu lượng, đặt biệt là đồng hồ đo lưu lượng, là khoảng cách dòng môi chất chảy thẳng từ trước và sau thiết bị đo. Trước khi chỉnh định bất kỳ đồng hồ đo lưu lượng nào, nhất thiết bạn cần sự tư vấn về kỹ thuật của nhà sản xuất để xác định các khoảng cách ống chạy thẳng cần thiết.

Dòng chảy thường xuyên rối loạn có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của các đồng hồ đo, bơm và các thiết bị khác. Ví dụ với đồng hồ đo lưu lượng, vận tốc chảy không đều của môi chất  ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác và việc đo lặp lại của rất nhiều công nghệ đo phổ biến nhất hiện nay như: đo kiểu chênh áp, tuabin, từ tính, phân tán nhiệt, siêu âm,..Phụ thuộc vào công nghệ đo lưu lượng mà đồng hồ đo lưu lượng đòi hỏi khoảng cách đường ống chạy thẳng thay đổi từ 10 đến 20 lần đường kính ống hoặc hơn thế nữa.

Ví dụ, đối với đồng hồ đo lưu lượng khí GF90 của Hãng FCI (Mỹ) thì khoảng cách tối thiểu trước đồng hồ là 20D (20 lần đường kính ống) và khoảng cách sau đồng hồ là 10D (10 lần đường kính ống)

Tuy nhiên, trên thực tế thì không phải bất kỳ dòng môi chất nào từ thượng nguồn (Upstream) tới hạ nguồn (Downstream) cũng đều được đi qua đường ống thẳng. Việc thêm các khuỷu, cút nối, mở rộng hoặc thu hẹp, hoặc xoắn ốc đường ống gần sát với thiết bị đo thường làm trầm trọng hơn các vấn đề vốn bất cập của việc muốn có dòng chảy thẳng. Rất nhiều các thiết bị không có đủ không gian và phải bố trí làm việc cùng nhau trong một không gian chật hẹp. Kết quả là làm rối loạn dòng chảy, sinh ra dòng chảy xoáy, và làm biến dạng trạng thái vận tốc dòng chảy

Dòng chảy rối loạn như vậy sẽ có ảnh hướng đáng kể tới độ hiệu suất của thiết bị đo, bơm hay các thiết bị khác. Đặc biệt với đồng hồ đo lưu lượng thì vận tốc dòng môi chất thay đổi (không đều) sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác. Điều này ảnh hưởng trực tiếp nếu dòng môi chất thuộc dạng quý/đắt tiền, đến tính an toàn nếu dòng môi chất thuộc vào dạng dễ cháy/nổ,…Gây ra những thiệt hại đáng kể nhất định, điều này sẽ là không đơn giản với những nhà máy công nghiệp lớn và quan trọng.

Các giải pháp đưa ra

Một trong các cách phổ biến nhất hiện nay để tối ưu độ chính xác của đồng hồ đo và khắc phục các điều kiện lắp đặt bất lợi là sử dụng bộ điều tiết lưu lượng (flow conditioner). Qua việc sử dụng thiết bị này, nó có thể làm tăng tính chính xác và kết quả đo lặp lại của thiết bị đo lên 50% hoặc hơn thế nữa. Ví dụ, đồng hồ đo lưu lượng khối lượng nhiệt với việc dùng thêm một bộ điều tiết lưu lượng có thể tối ưu hoá để có được sai số chỉ là là 1% thay vì sai số chuẩn là 2%. Điều đó làm nâng cao các phép đo chính xác, do đó có thể dẫn đến việc tiết kiệm rất lớn trong việc kiểm soát các khí tự nhiên đắt tiền dùng cho việc đốt các lò hơi trong các nhà máy đã qua nhiều năm vận hành. Có rất nhiều loại điều tiết lưu lượng, bao gồm:

1.       Bộ điều tiết kiểu Honeycomb Vane được dùng phổ biến trong hệ thống HVAC hoặc các ứng dụng trong hệ thống xử lý khí nén. Với rất nhiều thiết kế khác nhau và các chất liệu có sẵn

2.       Bộ điều tiết kiểu Perforated Plate thường chọn để ứng dụng trong đường ống dẫn khí đốt tự nhiên hoặc khí sạch khác và các ứng dụng chất lỏng. Việc cài đặt rất đơn giản và không cần mảnh spool, nhưng cũng có thể dễ bị tắc nghẽn trong các đường ống chứa khí bẩn

3.       Bộ điều tiết kiểu Tube Bundles và Vanes đã được sử dụng trong nhiều thập niên. Ống bundles rất có hiệu quả trong việc lạo bỏ dòng xoáy, nhưng có xu hướng “làm tắc nghẽn” các trạng thái dòng chảy và do đó không hiệu quả khi điều chỉnh biến dạng dòng chảy.

4.       Bộ điều tiết kiểu Tab là một lựa chọn tốt dùng cho khí sạch hoặc bẩn và chất lỏng vì những thiết kế giảm dần của các tab. Chúng cung cấp những sự kết hợp tuyệt vời để loại bỏ các dòng xoáy và điều chỉnh trạng thái vận tốc đúng với áp suất tối thiểu

Trong bốn loại điều tiết lưu lượng trên, hiện có bộ điều tiết kiểu Tab (hay còn gọi Vortab) là bộ điều tiết được độc quyền sáng chế bởi FCI (Fluild Components International) – USA đã và đang được sử dụng rất rộng rãi hiện nay.

Để chọn được một bộ điều tiết lưu lượng, bạn sẽ cần tham khảo nhiều những ứng dụng tương tự để có thể xác định được đồng hồ lưu lượng. Môi chất đo là yếu tố đặc biệt quan trọng. Phải chắc chắn đã xem xét đến vận tốc của môi chất khi lựa chọn một bộ điều tiết lưu lượng. Một vài công nghệ rất dễ bị tắc nghẽn trong dạng sệt, ví dụ như các chất gây ô nhiễm trong quá trình xử lý khí thải bẩn.

Kết quả cho thiết bị sử dụng Vortab (Công nghệ độc quyền về sáng chế FCI-Mỹ), dòng môi chất trong điều kiện không thuận lợi đã được tối ưu.

Kết luận

Với những kế hoạch được tính toán kỹ lưỡng, thì việc lựa chọn những dòng thiết bị thích hợp, bằng cách áp dụng các kỹ thuật lắp đặt tốt nhất và cài đặt thêm các bộ điều tiết ở các vị trí thích hợp, bạn có thể tối ưu hóa hiệu suất của các thiết bị đo lưu lượng. Trong nhiều trường hợp, việc lắp đặt thêm bộ điều tiết lưu lượng đóng vai trò rất quan trọng trong việc nghiên cứu thiết kế và tạo ra các đường ống công nghệ cùng những thiết bị đo với độ chính xác rất cao. Giảm thiểu được chi phí cho việc vận hành, sữa chữa bảo trì thường xuyên. Đồng thời góp phần vào việc tăng hiệu suất làm việc của nhà máy. Nâng cao tuổi thọ của các thiết bị trong công trình của bạn.

Thông tin liên hệ:

Đại diện chính Hãng FCI-Mỹ tại thị trường Việt Nam

VINTEC ENGINEERING JSC
LK1-L12A, Roman Plaza, đường Tố Hữu
Phường Đại Mỗ, Q. Nam Từ Liêm, Hà Nội
Tel: +84 24 2284 4488
Fax: +84 24 2284 4489
Mobile: +84 936440286
Email: sales@vintec.com.vn
Web: www.vintec.com.vn