Kiến thức chi tiết—Dụng cụ đo áp suất

Trong quá trình sản xuất hóa chất, áp suất không chỉ ảnh hưởng đến mối quan hệ cân bằng và tốc độ phản ứng của quá trình sản xuất mà còn ảnh hưởng đến các thông số quan trọng của cân bằng vật chất hệ thống. Trong quá trình sản xuất công nghiệp, một số yêu cầu áp suất cao cao hơn nhiều so với áp suất khí quyển, chẳng hạn như polyetylen áp suất cao. Quá trình trùng hợp được thực hiện ở áp suất cao 150MPA, và một số cần được thực hiện ở áp suất âm thấp hơn nhiều so với áp suất khí quyển. Chẳng hạn như chưng cất chân không trong nhà máy lọc dầu. Áp suất hơi nước áp suất cao của nhà máy hóa chất PTA là 8,0MPA và áp suất cấp oxy là khoảng 9,0MPAG. Đo áp suất rất rộng, người vận hành phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc sử dụng các dụng cụ đo áp suất khác nhau, tăng cường bảo trì hàng ngày và bất kỳ sự cẩu thả hoặc bất cẩn nào. Tất cả đều có thể gây ra thiệt hại và tổn thất lớn, không đạt được mục tiêu chất lượng cao, năng suất cao, tiêu thụ thấp và sản xuất an toàn.

Phần đầu tiên khái niệm cơ bản về đo áp suất

• Định nghĩa về căng thẳng

Trong sản xuất công nghiệp, áp suất thường được gọi là lực tác dụng đều và theo phương thẳng đứng lên một đơn vị diện tích, và độ lớn của nó được xác định bởi diện tích chịu lực và độ lớn của lực thẳng đứng. Được biểu thị bằng công thức toán học như sau:
P=F/S trong đó P là áp suất, F là lực thẳng đứng và S là diện tích lực

• Đơn vị áp suất

Trong công nghệ kỹ thuật, nước tôi áp dụng Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI). Đơn vị tính áp suất là Pa (Pa), 1Pa là áp suất tạo ra bởi một lực 1 Newton (N) tác động theo phương thẳng đứng và đều lên diện tích 1 mét vuông (M2), được biểu thị bằng N/m2 (Newton/mét vuông). Ngoài Pa, đơn vị áp suất còn có thể là kilopascal và megapascal. Mối quan hệ chuyển đổi giữa chúng là: 1MPA = 103KPA = 106PA
Do thói quen sử dụng lâu năm, áp suất khí quyển kỹ thuật vẫn được sử dụng trong kỹ thuật. Để thuận tiện cho việc chuyển đổi lẫn nhau trong quá trình sử dụng, mối quan hệ chuyển đổi giữa một số đơn vị đo áp suất thường dùng được liệt kê trong mục 2-1.

• Các cách thể hiện căng thẳng

Có ba cách để biểu thị áp suất: áp suất tuyệt đối, áp suất đo, áp suất âm hoặc chân không.
Áp suất trong chân không tuyệt đối được gọi là áp suất không tuyệt đối và áp suất được biểu thị trên cơ sở áp suất không tuyệt đối được gọi là áp suất tuyệt đối
Áp suất đo là áp suất được thể hiện dựa trên áp suất khí quyển, do đó nó chỉ chênh lệch đúng một atm (0,01Mp) so với áp suất tuyệt đối.
Tức là: P bảng = P tuyệt đối-P lớn (2-2)
Áp suất âm thường được gọi là chân không.
Từ công thức (2-2) có thể thấy rằng áp suất âm là áp suất chuẩn khi áp suất tuyệt đối thấp hơn áp suất khí quyển.
Mối quan hệ giữa áp suất tuyệt đối, áp suất đo, áp suất âm hoặc chân không được thể hiện trong hình dưới đây:

Hầu hết các giá trị chỉ thị áp suất được sử dụng trong công nghiệp là áp suất kế, nghĩa là giá trị chỉ thị của đồng hồ đo áp suất là sự chênh lệch giữa áp suất tuyệt đối và áp suất khí quyển, do đó áp suất tuyệt đối là tổng của áp suất kế và áp suất khí quyển.

Mục 2 Phân loại dụng cụ đo áp suất
Phạm vi áp suất cần đo trong sản xuất hóa chất rất rộng, mỗi loại có đặc thù riêng trong các điều kiện quy trình khác nhau. Điều này đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị đo áp suất có cấu trúc và nguyên lý hoạt động khác nhau để đáp ứng các yêu cầu sản xuất khác nhau.
Theo các nguyên tắc chuyển đổi khác nhau, các thiết bị đo áp suất có thể được chia thành bốn loại: đồng hồ đo áp suất cột chất lỏng; đồng hồ đo áp suất đàn hồi; đồng hồ đo áp suất điện; đồng hồ đo áp suất piston.

• Đồng hồ đo áp suất cột chất lỏng

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo áp suất cột chất lỏng dựa trên nguyên lý thủy tĩnh. Thiết bị đo áp suất được chế tạo theo nguyên lý này có cấu trúc đơn giản, dễ sử dụng, độ chính xác đo lường tương đối cao, giá thành rẻ và có thể đo áp suất nhỏ, do đó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất.
Đồng hồ đo áp suất cột chất lỏng có thể được chia thành đồng hồ đo áp suất ống chữ U, đồng hồ đo áp suất ống đơn và đồng hồ đo áp suất ống nghiêng theo cấu trúc khác nhau của chúng.

• Đồng hồ đo áp suất đàn hồi

Đồng hồ đo áp suất đàn hồi được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hóa chất vì nó có những ưu điểm sau: cấu trúc đơn giản, chắc chắn và đáng tin cậy. Phạm vi đo rộng, dễ sử dụng, dễ đọc, giá thành thấp, độ chính xác cao, dễ dàng gửi và thực hiện lệnh từ xa, ghi tự động, v.v.
Đồng hồ đo áp suất đàn hồi được chế tạo bằng cách sử dụng các phần tử đàn hồi có hình dạng khác nhau để tạo ra biến dạng đàn hồi dưới áp suất cần đo. Trong giới hạn đàn hồi, độ dịch chuyển đầu ra của phần tử đàn hồi có mối quan hệ tuyến tính với áp suất cần đo. Do đó, thang đo của nó đồng nhất, các thành phần đàn hồi khác nhau, phạm vi đo áp suất cũng khác nhau, chẳng hạn như các thành phần màng chắn và ống thổi dạng sóng, thường được sử dụng trong các trường hợp đo áp suất thấp và áp suất thấp, ống lò xo cuộn đơn (viết tắt là ống lò xo) và nhiều ống lò xo cuộn được sử dụng để đo áp suất cao, trung bình hoặc chân không. Trong số đó, ống lò xo cuộn đơn có phạm vi đo áp suất tương đối rộng, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi nhất trong sản xuất hóa chất.

• Bộ truyền áp suất

Hiện nay, cảm biến áp suất điện và khí nén được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy hóa chất. Chúng là thiết bị đo áp suất liên tục và chuyển đổi thành tín hiệu chuẩn (áp suất không khí và dòng điện). Chúng có thể được truyền đi xa, và áp suất có thể được hiển thị, ghi lại hoặc điều chỉnh tại phòng điều khiển trung tâm. Chúng có thể được chia thành áp suất thấp, áp suất trung bình, áp suất cao và áp suất tuyệt đối theo các dải đo khác nhau.

Phần 3 Giới thiệu về các thiết bị đo áp suất trong nhà máy hóa chất
Trong các nhà máy hóa chất, đồng hồ đo áp suất dạng ống Bourdon thường được sử dụng. Tuy nhiên, đồng hồ đo áp suất dạng màng, dạng màng gợn sóng và dạng xoắn ốc cũng được sử dụng tùy theo yêu cầu công việc và vật liệu.
Đường kính danh nghĩa của đồng hồ đo áp suất tại chỗ là 100mm, vật liệu là thép không gỉ. Phù hợp với mọi điều kiện thời tiết. Đồng hồ đo áp suất với khớp nối hình nón dương 1/2HNPT, kính an toàn và màng thông hơi, chỉ báo và điều khiển tại chỗ bằng khí nén. Độ chính xác là ±0,5% toàn thang đo.
Cảm biến áp suất điện được sử dụng để truyền tín hiệu từ xa. Thiết bị có độ chính xác cao, hiệu suất tốt và độ tin cậy cao. Độ chính xác là ±0,25% của thang đo đầy đủ.
Hệ thống báo động hoặc liên động sử dụng công tắc áp suất.

Mục 4 Lắp đặt, sử dụng và bảo trì đồng hồ đo áp suất
Độ chính xác của phép đo áp suất không chỉ liên quan đến độ chính xác của đồng hồ đo áp suất mà còn phụ thuộc vào việc đồng hồ có được lắp đặt hợp lý hay không, có đúng hay không và cách sử dụng cũng như bảo trì đồng hồ.

• Lắp đặt đồng hồ đo áp suất

Khi lắp đặt đồng hồ đo áp suất, cần chú ý xem phương pháp đo áp suất và vị trí đo có phù hợp hay không, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ, độ chính xác đo lường và chất lượng kiểm soát của đồng hồ.
Yêu cầu đối với điểm đo áp suất, ngoài việc lựa chọn chính xác vị trí đo áp suất cụ thể trên thiết bị sản xuất, trong quá trình lắp đặt, bề mặt đầu trong của ống áp suất lắp vào thiết bị sản xuất phải được giữ phẳng với thành trong của điểm kết nối thiết bị sản xuất, không được có gờ hoặc gờ nổi để đảm bảo áp suất tĩnh được đo chính xác.
Vị trí lắp đặt dễ quan sát và cố gắng tránh ảnh hưởng của rung động và nhiệt độ cao.
Khi đo áp suất hơi, cần lắp đặt ống ngưng tụ để ngăn hơi nước ở nhiệt độ cao tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận, đồng thời phải cách nhiệt ống. Đối với môi chất ăn mòn, cần lắp đặt bể cách ly chứa môi chất trung tính. Tóm lại, tùy thuộc vào các đặc tính khác nhau của môi chất đo (nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, ăn mòn, bụi bẩn, kết tinh, kết tủa, độ nhớt, v.v.), hãy áp dụng các biện pháp chống ăn mòn, chống đóng băng, chống tắc nghẽn tương ứng. Cũng nên lắp đặt van khóa giữa cổng lấy áp và đồng hồ đo áp suất, để khi đồng hồ đo áp suất được đại tu, van khóa nên được lắp đặt gần cổng lấy áp.
Trong trường hợp kiểm tra tại chỗ và xả ống xung thường xuyên, van khóa có thể là công tắc ba chiều.
Ống thông dẫn áp suất không nên quá dài để giảm độ chậm chạp của chỉ báo áp suất.

• Sử dụng và bảo trì đồng hồ đo áp suất

Trong sản xuất hóa chất, đồng hồ đo áp suất thường bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như ăn mòn, đông đặc, kết tinh, độ nhớt, bụi, áp suất cao, nhiệt độ cao và biến động mạnh, thường gây ra nhiều hư hỏng khác nhau cho đồng hồ. Để đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường, giảm thiểu sự cố và kéo dài tuổi thọ, cần thực hiện tốt công tác kiểm tra bảo dưỡng và bảo trì định kỳ trước khi đưa vào sản xuất.
1. Bảo trì và kiểm tra trước khi đưa vào sản xuất:
Trước khi bắt đầu sản xuất, công tác kiểm tra áp suất thường được thực hiện trên thiết bị xử lý, đường ống, v.v. Áp suất thử nghiệm thường gấp khoảng 1,5 lần áp suất vận hành. Trong quá trình kiểm tra áp suất, van kết nối với thiết bị đo phải được đóng lại. Mở van trên thiết bị đo áp suất và kiểm tra xem có rò rỉ ở mối nối và mối hàn không. Nếu phát hiện rò rỉ, cần xử lý kịp thời.
Sau khi hoàn tất thử áp suất. Trước khi chuẩn bị sản xuất, cần kiểm tra xem thông số kỹ thuật và model của đồng hồ đo áp suất đã lắp đặt có phù hợp với áp suất của môi chất đo được yêu cầu theo quy trình hay không; đồng hồ đo đã hiệu chuẩn có giấy chứng nhận hay không, nếu có sai sót, cần kịp thời điều chỉnh. Đồng hồ đo áp suất chất lỏng cần được đổ đầy chất lỏng làm việc và điểm 0 phải được hiệu chỉnh. Đồng hồ đo áp suất được trang bị thiết bị cách ly cần được bổ sung chất lỏng cách ly.
2. Bảo dưỡng và kiểm tra đồng hồ đo áp suất khi lái xe:
Trong quá trình khởi động sản xuất, đo áp suất của môi trường xung động, để tránh làm hỏng đồng hồ đo áp suất do va chạm tức thời và áp suất quá cao, van phải được mở từ từ và phải quan sát các điều kiện vận hành.
Đối với đồng hồ đo áp suất hơi nước hoặc nước nóng, cần đổ đầy nước lạnh vào bình ngưng trước khi mở van trên đồng hồ đo áp suất. Khi phát hiện rò rỉ ở thiết bị hoặc đường ống, cần đóng van trên thiết bị đo áp suất kịp thời và xử lý sau.
3. Bảo dưỡng đồng hồ đo áp suất hàng ngày:
Cần kiểm tra thiết bị đang hoạt động hàng ngày để giữ cho đồng hồ sạch sẽ và kiểm tra tính toàn vẹn của đồng hồ. Nếu phát hiện sự cố, hãy xử lý kịp thời.