Bồn áp lực là gì? Phương pháp đo bồn kín bằng cảm biến chênh áp

Bồn áp lực là thiết bị công nghiệp quan trọng trong việc lưu trữ và xử lý các chất lỏng, khí có áp suất cao. Để vận hành an toàn và hiệu quả, việc kiểm soát mức chất lỏng trong bồn kín là vô cùng cần thiết. Trong bài viết này, cùng Kim Thiên Phú tìm hiểu về bồn áp lực, nguyên lý hoạt động, phân loại và ứng dụng của chúng trong các ngành công nghiệp. Đồng thời, bài viết sẽ đi sâu vào phương pháp đo bồn kín bằng cảm biến chênh áp – một giải pháp hiệu quả và chính xác để theo dõi mức chất lỏng.

Bồn áp lực là gì?

Bồn áp lực (pressure vessel) là một thiết bị kín có khả năng chịu được áp suất cao bên trong. Nó được thiết kế để chứa chất lỏng hoặc khí nén ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển, thường được chế tạo từ các vật liệu bền như thép, composite. Cấu tạo của một bồn kín điển hình bao gồm vỏ bồn, đầu bồn, các cổng kết nối, thiết bị đo lường và van an toàn.

Bồn kín cần được thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành theo các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và môi trường. Cảm biến Yokogawa thường được sử dụng để đo áp suất bên trong bồn áp lực, cung cấp thông tin về mức độ an toàn và hiệu quả hoạt động của bồn.

Nguyên tắc hoạt động của bồn áp lực

Bồn áp lực hoạt động dựa trên định luật Boyle-Mariotte, theo đó áp suất và thể tích của khí có mối quan hệ nghịch đảo với nhau. Khi bơm chất lỏng hoặc khí vào bồn, áp suất bên trong tăng lên, giúp lưu trữ và vận chuyển hiệu quả.

Phân loại bồn áp lực

Dựa trên hình dạng, kích thước, vật liệu và ứng dụng, bồn áp lực được phân loại thành nhiều loại khác nhau như bồn hình trụ đứng, bồn hình cầu, bồn màng composite.

Loại bồn áp lực	Ưu điểm	Nhược điểm
Bồn hình trụ đứng	Dễ chế tạo và lắp đặt Chi phí thấp Phù hợp cho áp suất thấp và trung bình	Chiếm diện tích lớn Khó vệ sinh và bảo trì
Bồn hình cầu	Chịu được áp suất cao Dễ vệ sinh và bảo trì Tiết kiệm không gian	Chi phí chế tạo cao Lắp đặt phức tạp
Bồn màng composite	Trọng lượng nhẹ Chống ăn mòn tốt Tuổi thọ cao	Giá thành cao Yêu cầu kỹ thuật lắp đặt cao

Ứng dụng của bồn áp lực trong các ngành công nghiệp

Bồn áp lực đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, với chức năng chính là chứa và chịu áp lực cao cho các chất lỏng, khí hoặc hỗn hợp. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu:

Ngành dầu khí

• Lưu trữ: Bồn áp lực được sử dụng để lưu trữ dầu thô, khí đốt, sản phẩm tinh chế và các chất phụ gia trong quá trình khai thác, vận chuyển và chế biến dầu khí.
• Tách khí: Bồn tách khí giúp tách khí ra khỏi hỗn hợp dầu khí, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sản xuất.
• Lọc: Bồn lọc áp lực loại bỏ tạp chất và cặn bẩn khỏi dầu khí, nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Pha chế: Bồn pha chế trộn lẫn các thành phần khác nhau của dầu khí theo tỷ lệ mong muốn.

Ngành hóa chất

• Lưu trữ: Bồn áp lực chứa các hóa chất dạng lỏng, khí hoặc dung dịch trong quá trình sản xuất, vận chuyển và sử dụng.
• Phản ứng: Bồn phản ứng áp lực cung cấp môi trường an toàn và hiệu quả cho các phản ứng hóa học, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
• Lọc: Bồn lọc áp lực loại bỏ tạp chất và cặn bẩn khỏi hóa chất, đảm bảo độ tinh khiết cho sản phẩm.
• Pha chế: Bồn pha chế trộn lẫn các hóa chất khác nhau theo tỷ lệ mong muốn.

Ngành thực phẩm và đồ uống

• Lưu trữ: Bồn áp lực chứa nước, sữa, nước trái cây, bia, rượu và các chất lỏng khác trong quá trình sản xuất, vận chuyển và bảo quản.
• Lên men: Bồn lên men cung cấp môi trường lý tưởng cho quá trình lên men rượu bia, nước mắm, tương ớt và các sản phẩm lên men khác.
• Sấy: Bồn sấy áp lực giúp sấy khô thực phẩm và đồ uống một cách nhanh chóng và hiệu quả.
• Pha chế: Bồn pha chế trộn lẫn các nguyên liệu theo tỷ lệ mong muốn để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Ngành dược phẩm

• Lưu trữ: Bồn áp lực chứa nguyên liệu thô, dung dịch trung gian và sản phẩm dược phẩm trong quá trình sản xuất.
• Phản ứng: Bồn phản ứng áp lực cung cấp môi trường an toàn và hiệu quả cho các phản ứng hóa học trong sản xuất dược phẩm.
• Lọc: Bồn lọc áp lực loại bỏ tạp chất và cặn bẩn khỏi nguyên liệu và sản phẩm dược phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
• Pha chế: Bồn pha chế trộn lẫn các thành phần dược chất theo tỷ lệ chính xác để tạo ra thuốc.

Phương pháp đo bồn kín bằng cảm biến chênh áp

Trong các ứng dụng công nghiệp, việc đo mức chất lỏng trong bồn kín là một yêu cầu quan trọng để đảm bảo quá trình vận hành an toàn và hiệu quả. Phương pháp đo bồn kín bằng cảm biến chênh áp nổi lên như một giải pháp ưu việt với nhiều ưu điểm vượt trội.

Nguyên tắc hoạt động

Nguyên tắc đo mức chất lỏng trong bồn kín bằng cảm biến chênh áp dựa trên mối quan hệ giữa áp suất thủy tĩnh và mức chất lỏng. Áp suất thủy tĩnh tại đáy bồn tỷ lệ thuận với mức chất lỏng và khối lượng riêng của nó.

Hệ thống đo bao gồm cảm biến chênh áp, ống dẫn áp suất và bộ xử lý tín hiệu. Cảm biến được lắp đặt tại đáy bồn và kết nối với ống dẫn áp suất. Áp suất thủy tĩnh tại đáy bồn được truyền qua ống dẫn tới cảm biến, tạo ra tín hiệu điện tương ứng. Bộ xử lý tín hiệu sẽ chuyển đổi tín hiệu này thành giá trị mức chất lỏng.

Để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo, cần lưu ý một số thông số và yếu tố ảnh hưởng như:

• Khối lượng riêng của chất lỏng
• Nhiệt độ và áp suất bên trong bồn
• Chiều cao và hình dạng của bồn
• Vị trí lắp đặt cảm biến và ống dẫn áp suất

Các bước thực hiện

Lắp đặt cảm biến:

• Lắp đặt hai cảm biến chênh áp tại hai vị trí khác nhau trong bồn: một vị trí gần đáy bồn và một vị trí gần đỉnh bồn.
• Cần đảm bảo vị trí lắp đặt cảm biến không bị ảnh hưởng bởi nhiễu loạn dòng chảy.
• Sử dụng các loại cảm biến phù hợp với môi trường và phạm vi đo lường của bồn.

2. Kết nối cảm biến:

• Kết nối hai cảm biến với bộ khuếch đại tín hiệu và bộ chuyển đổi analog-sang-số (ADC).
• Sử dụng cáp tín hiệu chất lượng tốt để đảm bảo độ chính xác của phép đo, giảm thiểu sai số cảm biến.
• Lắp đặt bộ khuếch đại và ADC tại vị trí thuận tiện cho việc bảo trì và vận hành.

3. Thu thập dữ liệu:

• Sử dụng phần mềm để thu thập dữ liệu từ ADC.
• Cài đặt tần suất thu thập dữ liệu phù hợp với yêu cầu ứng dụng.
• Lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ hoặc truyền đến hệ thống giám sát.

4. Xử lý dữ liệu:

• Sử dụng phần mềm để xử lý dữ liệu thu thập được, tính toán giá trị chênh áp và hiển thị kết quả.
• Áp dụng các thuật toán lọc nhiễu và bù trừ sai số để nâng cao độ chính xác của phép đo.
• Hiển thị kết quả đo lường dưới dạng biểu đồ, bảng số hoặc dạng khác phù hợp với nhu cầu người sử dụng.

5. Hiệu chuẩn cảm biến:

• Định kỳ hiệu chuẩn cảm biến để đảm bảo độ chính xác của phép đo.
• Sử dụng thiết bị hiệu chuẩn chuyên dụng để thực hiện hiệu chuẩn.
• Tuân thủ các quy trình hiệu chuẩn theo hướng dẫn của nhà sản xuất cảm biến.

Hy vọng những chia sẻ chuyên môn của Kim Thiên Phú đã cung cấp cho bạn đọc những kiến thức hữu ích về bồn áp lực và phương pháp đo bồn kín bằng cảm biến chênh áp. Hãy áp dụng những kiến thức này vào thực tiễn sản xuất để nâng cao hiệu quả và an toàn trong công việc.