4 Trung tâm phân khối khí GDC

Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



Hình 2.4: Tổng quan Trung tâm phân phối khí GDC

Đầu vào trung tâm là thiết bị nhận thoi Pig Receiver PR- 6001 có chức

năng nhận thoi từ PL- 4003 của trạm tiếp bờ trong quá trình phóng thoi khi có

yêu cầu. Trong điều kiện vận hành bình thường khí không đi vào PR -6001 mà

đi qua Shutdown valve UV -6005 và UV -6002, sau đó vào hệ thống tách lọc

Filter Separator.

Hệ thống tách lọc gồm 3 thiết bị là FS -6002A, FS -6002B, và FS -6002C

được thiết kế song song, có khả năng tách đến 99.98% các hạt lỏng và rắn có

kích thước trên 0.5µm. Trong điều kiện vận hành bình thường, cung cấp khí

đồng thời cho cả hai nhà máy điện và nhà máy đạm, tùy tổng lưu lượng cấp cho

các hộ tiêu thụ sẽ có 1 hoặc 2 thiết bị ở trạng thái hoạt động, các thiết bị còn lại

ở trạng thái dự phòng.

Sau đó khí sẽ đi vào hệ thống thiết bị gia nhiệt nhằm đảm bảo nhiệt độ khí

cấp đúng theo yêu cầu của các nhà máy (trên 20 0C so với nhiệt độ điểm sương).

Hệ thống gia nhiệt gồm hai thiết bị HT -6003A và HT -6003B, mỗi thiết bj gồm

Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



có 3 buồng đốt. Trong điều kiện vận hành bình thường, chỉ cần một thiết bị hoạt

động là đủ công suất gia nhiệt cung cấp cho các nhà máy, thiết bị còn lại sẽ ở

trạng thái dự phòng.

Để tính toán sản lượng cấp cho các hộ tiêu thụ, khí sẽ được đi vào hệ

thống đo đếm khí. Hệ thống này gồm có các thiết bị đo vận tốc, nhiệt độ, áp

suất, thành phần khí, tính toán điểm sương, máy tính…Đầu ra là các giá trị lưu

lượng, khối lượng, thể tích, nhiệt trị, nhiệt lượng…theo giờ, theo ngày, theo

tuần, theo tháng…nhằm phục vụ cho quá trình thanh toán, giám sát sản lượng

khí cấp cho các hộ tiêu thụ.

Cuối cùng, khí được điều áp bởi hệ thống van điều áp PCV trước khi cấp

cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống gồm các van điều áp( 4 van cho nhà máy điện 1, 3

van cho nhà máy điện 2 và 4 van cho nhà máy đạm) có chức năng điều khiển áp

suất đầu ra ( bằng cách thay đổi độ mở của van) tương ứng với các giá trị cài đặt

nhằm đáp ứng theo yêu cầu của các nhà máy.

Trạm GDC còn có các Shutdown valve đầu vào/ra để cô lập trạm khi cần

thiết hoặc khi xảy ra các sự cố, các Blowdown valve dùng để xả khí ra ngoài hệ

thống Flare đốt khi có sự cố xảy ra( tùy theo mức độ cảnh báo ESD 1 hay ESD 2

mà BDV có xả khí hay không) hoặc trong trường hợp có sửa chữa bảo dưỡng

(SCBD).

Ngoải ra Trạm GDC còn có hệ thống cung cấp khí điều khiển nhiên liệu

cho sự hoạt động của các Shutdown valve, Blowdown valve, van điều áp và khí

nhiên liệu cho các thiết bị gia nhiệt, duy trì ngọn lửa cho Flare.



Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ

3.1. Tổng quan

Tại GDC, hệ thống đo đếm lưu lượng được lắp đặt trên đường ống chính dẫn

khí vào PP1, PP2 và PVCFC, tại đường ống đầu vào cụm Instrument, tại đường

ống dẫn purge gas và pilot gas và trên đường ống fuel gas cung cấp khí đốt cho

Heater.

Việc lắp đặt các thiết bị đo đếm lưu lượng tại các vị trí trên, bên cạnh những

mục tiêu riêng thì trên hết là nhằm mục đích tính toán cân bằng vật chất (CBVC)

cho hệ thống. CBVC có thể hiểu là tổng lượng khí tiêu thụ (cung cấp cho PP1,

PP2, PVCFC), thải bỏ (pilot gas, purge gas) hoặc dùng cho mục đích khác (khí

làm nhiên liệu cho Heater, khí để điều khiển ) phải bằng tổng lượng khí đi vào

đường ống từ giàn khoan

Thông thường, tổng lượng khí vào và ra chỉ được sai khác nhau 1%. Nếu sai

khác nhiều có thể là do những nguyên nhân sau

•

•



•



Có sự rò rỉ trong hệ thống, cần xác định điểm rò rỉ và tiến hành sửa

chữa

Thiết bị đo tại giàn khoan hoặc tại trạm GDC có vấn đề, cần xác

định thiết bị đó thông qua việc kiểm định độc lập, tiến hành sữa

chữa hoặc thay thế thiết bị

Công tác vận hành, ghi số liệu có sai sót



Bên cạnh đó, dù đều là những thiết bị đo đếm lưu lượng nhưng tại mỗi vị trí

lại bố trí một thiết bị khác nhau, với nguyên tắc hoạt động khác nhau. Việc lựa

chọn thiết bị trên phải

3.2. Hệ thống đo đếm khí cấp cho hai nhà máy điện:

Gồm 3 hệ thống riêng biệt tương ứng để đo lượng khí đi vào 3 nhà

máy. Hệ thông sẽ cho biết được lượng khí mà mỗi hộ tiêu thụ, từ đó tính

ra số tiền cần phải trả. Vì đặc thù trên mà hệ thống đo đếm này cần có độ

chính xác cao

a, Thành phần cấu tạo:

Hệ thống đo đếm khí cấp cho mỗi nhà máy điện gồm có các thành phần như

sau:

•

•

•



Hai Ultrasonic Flow Meters.

Transmitter nhiệt độ, Transmitter áp suất và đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất.

Các Ball Valve ngõ vào và ra.



Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



•

•

•

•

•



Khóa 2010-2014



Một máy phân tích sắc khí và một máy phân tích nhiệt độ điểm sương của

Hydrocacbon.

Một đường khí lấy mẫu để phân tích.

Hai Flow computers.

Một Station computer.

Hai máy in



b, Ultrasonic Flow Meters



Hình 1: Ultrasonic flow meter

Đây là bộ phận quan trong nhất trong hệ thống đo đếm, cung cấp giá trị vận

tốc tức thời của dòng khí phục vụ cho việc tính toán thể tích và nhiệt lượng cung

cấp.

Trạm GDC sử dụng Ultrasonic Flowmeter của hãng Daniel, Model 3400.

Mỗi một bộ USM sẽ bao gồm 4 cặp phát-nhận tín hiệu siêu âm (Ultrasonic),

chia thành 2 nhánh: Pay và Check.



Hình 2: Đầu phát tín siêu âm hiệu





Nguyên tắc hoạt động



Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



Ta sẽ nói về 2 cặp Ultrasonic A-A’ và B-B’ (nhánh Pay), nhánh check có

nguyên lý tương tự.

Các Ultrasonic đều có khả năng phát và nhận tín hiệu sóng siêu âm. Trong

một chu kỳ đã được định trước, A và B’ sẽ phát tín hiệu đồng thời cho A’ và B.

Như vậy cùng một lúc sẽ có hai tín hiệu được phát ra, một tín hiệu cùng chiều

với dòng lưu chất và một tín hiệu đi ngược chiều dòng lưu chất.

Tín hiệu đi cùng chiều dòng lưu chất (A-A’) được lưu chất hỗ trợ thêm,

ngược lại, tín hiệu đi ngược chiều (B-B’) bị cản trở bởi dòng lưu chất, dẫn đến

sẽ có độ trễ khi nhận tín hiệu giữa hai cặp Ultrasonic này. Vận tốc dòng càng

lớn, độ trễ càng nhiều. Lưu chất không chuyển động, độ trễ bằng 0. Và dựa vào

độ trễ này, bộ xử lý sẽ tính toán được vận tốc dòng khí, cung cấp cho quá trình

tính toán lưu lượng.

Ở chu kỳ tiếp theo, A’ và B sẽ phát tín hiệu, A và B’ sẽ nhận, quá trình diễn

ra tương tự.

c, Transmitter nhiệt độ, Transmitter áp suất

Có chức năng đo nhiệt độ và áp suất, gửi các tín hiệu này về bộ xử lý

để phục vụ cho quá trình tính toán chuyển đổi về điều kiện tiêu chuẩn (T

= 15°C, P = 101.325 Kpa).

d, Các Ball Valve ngõ vào và ra

Có tác dụng cô lập Metering khi cần thiết, đồng thời dùng để điều

chỉnh các chế độ hoạt động của hai Metering (nối tiếp hay song song).

e, Máy phân tích sắc khí (GC)

Có nhiệm vụ phân tích và tính toán %mol của các thành phần khí từ

C1 đến C6+ (C6, C7, C8) sau đó gửi về Flow Computer để tính ra nhiệt

trị của dòng khí trong từng thời điểm.

f, Flow computer

Mỗi Metering sẽ có một Flow computer kèm theo, có nhiệm vụ nhận các giá

trị vận tốc từ cả hai pay và check meter, cùng các thông số nhiệt độ và áp suất từ

các transmitters và các thành phần khí từ hai máy phân tích sắc khí để tính ra sản

lượng khí cung cấp cho nhà máy điện.

Pay meters dùng để đo lưu lượng tính tiền với khách hàng.

Check meters dùng để kiểm tra lại lưu lượng đã được đo từ Pay meters,

phòng trường hợp tín hiệu nhánh Pay bị lỗi, hoặc Flow computer của nhánh Pay

Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



bị lỗi. Thông thường, nếu 2 kết quả thu được lệch nhau

g, Station computer

Station computer đóng vai trò như một cầu nối trung gian giữa người dùng

với các thành phần khác của thiết bị đo đếm, bao gồm những chức năng sau đây:

•

•

•

•

•

•

•



Chuyển dữ liệu tới Flow computer và nhận dữ liệu từ Flow computer

Cung cấp cho người vận hành một giao diện thân thiết về hệ thống

metering

Tạo ra report tại thời điểm hiện tại, từng giờ, ngày, tuần, tháng, danh sách

các sự kiện và các cảnh báo

Cung cấp khả năng lưu trữ những file reports theo một thứ tự để có thể

tìm lại một cách dễ dàng.

Hiển thị và in report.

Hiển thị dữ liệu phân tích của máy phân tích sắc khí (GC).

Lấy các giá trị tính như: khối lượng, năng lượng,thể tích thô và thể tích ở

điều kiện chuẩn,… từ Flow computer



h, Máy in:

Hệ thống metering gồm hai máy in, có chức năng như sau:

•

•



Một cái được nối tới Ethernet Switch để in report cho station computer

Cái còn lại được nối tới GC controller bằng đường parallel printer để in

kết quả phân tích, các cảnh báo, kết quả khi ta hiệu chuẩn, hiệu chỉnh GC.



i, Chế độ vận hành

Mỗi hệ thống gồm có 2 ultrasonic meter có thể vận hành theo kiểu nổi tiếp

hoặc song song

Xét hệ thống đo đếm lượng khí đi vào NM điện Cà Mau 1, ta có

•



•



Kiểu đo nối tiếp: Dòng khí được lần lượt cho qua 2 ultrasonic meter. Dựa

vào việc so sánh kết quả thu được từ 2 thiết bị, ta biết được khi nào meter

có hư hỏng để kịp thời sửa chữa

Kiểu đo song song: Dòng khí được chia ra làm 2 nhánh, một nhánh qua

ultrasonic meter thứ nhất, nhánh thứ 2 qua thiết bị meter còn lại. Chế độ

trên cho phép ta đo được dòng khí có lưu lượng lớn. Lưu lượng dòng khí

bằng tổng lưu lượng khí đi qua 2 nhánh



Thông thường, vì lưu lượng khí đi qua NM Đạm Cà Mau thấp nên sử dụng

kiểu đo nối tiếp. Lưu lượng khí qua NM Điện Cà Mau 1 và NM Điện Cà Mau 2

lớn nên sử dụng kiểu đo song song

Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



j, Nguyên tắc đo

PV Gas tính tiền các hộ tiêu thụ dựa vào nhiệt trị đã cung cấp, không phải

lưu lượng. Vì vậy, cần tính toán nhiệt trị trung bình trong ngày dựa vào thành

phần khí đã được xác định thông qua máy phân tích sắc kí

Hệ thống đo đếm lưu lượng dựa theo nguyên tắc: tính vận tốc của dòng khí

nhờ vào các Ultrasonic Flow Meters, quy đổi chúng về điều kiện tiêu chuẩn (T =

15°C, P = 101.325 Kpa) dựa vào các giá trị nhiệt độ, áp suất nhận được từ các

Transmitter, từ đó kết hợp với tiết diện ngang đã biết trước để tính được lưu

lượng, và cuối cùng tính được thể tích khí theo thời gian.

V=F.t

=v.S.t

Trong đó:



V: thể tích khí (tính theo tiêu chuẩn)

F: lưu lượng dòng khí đi qua USM

v: vận tốc dòng khí đã quy đổi về điều kiện chuẩn



S: tiết diện (trong) đường ống

t: thời gian

Thể tích đo được sau đó được quy đổi về điều kiện tiêu chuẩn (T = 15oC,

P = 101.325 Kpa). Trong đó, nhiệt độ và áp suất được chọn là nhiệt độ và áp

suất trung bình của ngày đo qua Transmitter nhiệt độ và Transmitter áp suất.

3.3. Thiết bị đo đếm tại cụm Instrument

Cụm Instrument tại GDC sử dụng thiết bị đo đếm có tên gọi Coriolis

Flowmeter, thuộc bộ The ROTAMASS 3 của hãng Yokogawa.



Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



Hình 3: Coriolis Flowmeter

a, Nguyên lý Coriolis

Coriolis Flowmeter hoạt động dựa trên nguyên lý Coriolis của nhà bác

học cùng tên, được phát hiện cách đây hơn 200 năm

Có một dòng chảy (với vận tốc V) đang chảy trong một ống nhựa dẻo

được quay quanh trục (với vận tốc góc W) như hình vẽ bên dưới.



Hình 4: ống bị biến dạng khi quay

Kết quả là dòng chảy sẽ uốn cong đoạn ống.

Bây giờ, nếu ta xét một vật có khối lượng M di chuyển từ tâm ra ngoài rìa

của một chiếc đĩa đang quay, vật M đó sẽ vẽ lên đường B như hình vẽ.



Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



Hình 5: Đường đi của vật M

Nhưng nếu ta định hướng vật M đó trong một rãnh A, thì vật M sẽ đi thẳng,

và sinh ra một lực tác dụng vào rảnh A, ta gọi đó là lực Coriolis.

Lực Coriolis đó được tính như sau: FC = -2.M.V.W

Với: FC : Lực Coriolis

M : Khối lượng vật M

V : Vận tốc của chất lỏng

W : Vận tốc góc của chuyển động quay

Dựa vào nguyên lý trên người ta đã thiết kế một thiết bị đo lưu lượng với

tên gọi Coriolis Flowmeter.

b, Coriolis Flowmeter

 Cấu tạo



Hai ống Plastic dẫn hướng dòng chảy



Một thiết bị kích thích (Impulse), tác động một xung thích





hợp lên ống Plastic.

Hai sensor đặt tại đầu vào và ra của ống, nhận các tín hiệu

chuyển động của ống



Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



Hình 6: Cấu tạo Coriolis Flowmeter





Hoạt động

Khi lưu chất đứng yên, thiết bị kích thích sẽ tác động một xung thích hợp



khiến ống Plastic dao động đồng đều và ghi nhận lại tần số này (đường màu

hồng bên dưới). Hai sensor cảm biến ở hai đầu cũng sẽ ghi nhận tín hiệu (đường

màu xanh lá và xanh dương) với độ lệch pha bằng 0. Lúc này cả ba đồ thị bên

dưới sẽ trùng nhau tại vị trí của đường màu hồng. Ta sẽ dùng tần số này để tính

toán khối lượng riêng của lưu chất.



Hình 7: Tần số dao động khi lưu chất đứng yên

Khi lưu chất chuyển động, chuyển động tới của dòng lưu chất kết hợp với

Công ty khí Cà Mau



Trang



Thực tập tốt nghiệp



Khóa 2010-2014



dao động tạo ra của thiết bị kích thích sẽ khiến ống dao dộng không đều ở hai

đầu ống, dẫn đến hai sensor ghi nhận các tín hiệu với độ lệch pha α (của đường

màu xanh lá và xanh dương), vận tốc dòng càng lớn, độ lệch pha càng lớn, và

giá trị này sẽ được dùng để suy ra vận tốc của dòng lưu chất.

Các tín hiệu sẽ được gửi về bộ xử lý để suy ra độ lệch pha, tần số dao động

và từ đó tính được các giá trị lưu lượng, khối lượng riêng, thể tích,…

3.4. Thiết bị đo đếm tại đường ống Purge Gas và Pilot (duy trì ngọn lửa mồi

cho Flare)

Sử dụng lưu lượng kế dạng phao (Variable Area Flowmeter), có tên

Rotameter của hãng Yokogawa.



Hình 8: Rotameter

Nguyên tắc hoạt động

Cấu tạo chính của thiết bị là một chiếc phao nằm bên trong ống dẫn lưu chất,





có thể chuyển động lên xuống trên một trục được đặt ngay tại tâm ống. Phao đủ

nhỏ để có lưu chất có thể đi qua khoảng trống giữa thành ống và phao. Khi lưu

chất chuyển động từ dưới lên cũng đồng thời sẽ nâng phao lên. Vận tốc dòng

càng lớn thì phao càng được nâng cao. Khi lưu chất không chuyển động, phao

nằm sát phía dưới.

Phao được kết nối với một cơ cấu truyền động ra bên ngoài (dùng từ trường),

chuyển thành chuyển động quay và kích hoạt lên kim chỉ lưu lượng dòng chảy.



Công ty khí Cà Mau



Trang