Những tiêu chuẩn kĩ thuật ngành khí nén

Những tiêu chuẩn cần thiết cho quản lý máy nén khí, nhà cung cấp, thiết kế hệ thông máy nén khí.

• Tiêu chuẩn chất lượng khí nén
• Tiêu chuẩn đường ống khí nén, tổn thất áp suất
• TCVN về thiết bị áp lực cụ thể là bình tích.

1, Tiêu chuẩn chất lượng khí nén

Được ví như thư thước đo ngành khí nén. Giúp người mua lựa chọn thiết bị, công nghệ của hệ thống khí nén. Cũng là căn cứ làm chuẩn cho trao đổi thỏa thuận với nhà cung cấp thiết bị. Đồng thời là cơ sở để kiểm tra duy trì hoạt động theo tiêu chuẩn mà nhà máy đang áp dụng.

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, ISO 12500 đặc biệt tiêu chuẩn ISO 8573-1:2010. 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 khí2, 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.

>> Bộ tiêu chuẩn ISO ngành khí nén đầy đủ thông số

2, 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)

Inch	DN	ĐK ngoài (mm)	Độ dày thành ống (mm)
			SCH 5	SCH 10	SCH 30	SCH 40	SCH 80	SCH 120	XXS
⅛	6	10,29 mm	0,889 mm	1,245 mm	1,448 mm	1,727 mm	2,413 mm	---	---
¼	8	13,72 mm	1,245 mm	1,651 mm	1,854 mm	2,235 mm	3,023 mm	---	---
⅜	10	17,15 mm	1,245 mm	1,651 mm	1,854 mm	2,311 mm	3,200 mm	---	---
½	15	21,34 mm	1,651 mm	2,108 mm	---	2,769 mm	3,734 mm	---	7,468 mm
¾	20	26,67 mm	1,651 mm	2,108 mm	---	2,870 mm	3,912 mm	---	7,823 mm
1	25	33,40 mm	1,651 mm	2,769 mm	---	3,378 mm	4,547 mm	---	9,093 mm
1¼	32	42,16 mm	1,651 mm	2,769 mm	2,972 mm	3,556 mm	4,851 mm	---	9,703 mm
1½	40	48,26 mm	1,651 mm	2,769 mm	3,175 mm	3,683 mm	5,080 mm	---	10,160 mm
2	50	60,33 mm	1,651 mm	2,769 mm	3,175 mm	3,912 mm	5,537 mm	6,350 mm	11,074 mm
2½	65	73,03 mm	2,108 mm	3,048 mm	4,775 mm	5,156 mm	7,010 mm	7,620 mm	14,021 mm
3	80	88,90 mm	2,108 mm	3,048 mm	4,775 mm	5,486 mm	7,620 mm	8,890 mm	15,240 mm
3½	90	101,60 mm	2,108 mm	3,048 mm	4,775 mm	5,740 mm	8,077 mm	---	16,154 mm

Ống từ 4" tới 8" (từ DN100 - DN200)

Inch	DN	ĐK ngoài (mm)	Độ dày thành ống (mm)
			SCH 5	SCH 10	SCH 20	SCH 30	SCH 40 STD	SCH 60	SCH 80	SCH 100	SCH 120	SCH 140	SCH 160
4	100	114,30 mm	2,108 mm	3,048 mm	---	4,775 mm	6,020 mm	7,137 mm	8,560 mm	---	11,100 mm	---	13,487 mm
4½	115	127,00 mm	---	---	---	---	6,274 mm	---	9,017 mm	---	---	---	---
5	125	141,30 mm	2,769 mm	3,404 mm	---	---	6,553 mm	---	9,525 mm	---	12,700 mm	---	15,875 mm
6	150	168,28 mm	2,769 mm	3,404 mm	---	---	7,112 mm	---	10,973 mm	---	14,275 mm	---	18,263 mm
8	200	219,08 mm	2,769 mm	3,759 mm	6,350 mm	7,036 mm	8,179 mm	10,312 mm	12,700 mm	15,062 mm	18,237 mm	20,625 mm	23,012 mm

Ống từ 10" tới 24" (từ DN250 - DN600)

Inch	DN	ĐK ngoài (mm)	Độ dày thành ống (mm)
			SCH 5s	SCH 5	SCH 10s	SCH 10	SCH 20	SCH 30
10	250	273,05 mm	3,404 mm	3,404 mm	4,191 mm	4,191 mm	6,350 mm	7,798 mm
12	300	323,85 mm	3,962 mm	4,191 mm	4,572 mm	4,572 mm	6,350 mm	8,382 mm
14	350	355,60 mm	3,962 mm	3,962 mm	4,775 mm	6,350 mm	7,925 mm	9,525 mm
16	400	406,40 mm	4,191 mm	4,191 mm	4,775 mm	6,350 mm	7,925 mm	9,525 mm
18	450	457,20 mm	4,191 mm	4,191 mm	4,775 mm	6,350 mm	7,925 mm	11,100 mm
20	500	508,00 mm	4,775 mm	4,775 mm	5,537 mm	6,350 mm	9,525 mm	12,700 mm
24	600	609,60 mm	5,537 mm	5,537 mm	6,350 mm	6,350 mm	9,525 mm	14,275 mm

Inch	Độ dày thành ống (mm)
	SCH 40s	SCH 40	SCH 60	SCH 80s	SCH 80	SCH 100	SCH 120	SCH 140	SCH 160
10	9,271 mm	9,271 mm	12,700 mm	12,700 mm	15,062 mm	18,237 mm	21,412 mm	25,400 mm	28,575 mm
12	9,525 mm	10,312 mm	12,700 mm	12,700 mm	17,450 mm	21,412 mm	25,400 mm	28,575 mm	33,325 mm
14	9,525 mm	11,100 mm	15,062 mm	12,700 mm	19,050 mm	23,800 mm	27,762 mm	31,750 mm	35,712 mm
16	9,525 mm	12,700 mm	16,662 mm	12,700 mm	21,412 mm	26,187 mm	30,937 mm	36,500 mm	40,462 mm
18	9,525 mm	14,275 mm	19,050 mm	12,700 mm	23,800 mm	29,362 mm	34,925 mm	39,675 mm	45,237 mm
20	9,525 mm	15,062 mm	20,625 mm	12,700 mm	26,187 mm	32,512 mm	38,100 mm	44,450 mm	49,987 mm
24	9,525 mm	17,450 mm	24,587 mm	12,700 mm	30,937 mm	38,887 mm	46,025 mm	52,375 mm	59,512 mm

Ghi chú: tác giả hy vọng những thông tin trên sẽ giúp được nhiều Quý vị đang có thắc mắc về vấn đề này.

Độ sụt áp của đường ống

Bạn có thể áp dụng bảng dưới để tham khảo

Đường kính ống danh nghĩa nghĩa (mm)	Sụt áp (bar) trên 100 m	Tổn thất điện tương ứng (kW)
40	1,80	9,5
50	0,65	3,4
65	0,22	1,2
80	0,04	0,2
100	0,02	0,1

Chọn kích thước đường ống khí nén khi thiết kế ?

Để tính toán cụ thể thường phức tạp và không kinh tế. Thông thường các đơn vị thiết kế thường chọn theo bảng định sẵn. Hoặc chọn theo thiết kế từ nhà sản xuất máy nén khí. Thông thường các hãng sản xuất sẽ quy ước kích thước đường ống đầu ra.

Thật ra định size ống khí nén mà nói theo chuẩn thì rất khó. Tùy theo nhu cầu thiết kế, ngân sách dự án mà định size ống.

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.

Nếu bạn cần thêm thông tin chi tiết hơn về các tiêu chuẩn và hướng dẫn liên quan đến máy nén khí, hãy liên hệ với chúng tôi tại Khí Nén Á Châu để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.