Ứng Dụng Khóa Liên Động Trong Vận Hành Dầu Khí (Mechanical Interlock)
  • Happy

Ứng Dụng Khóa Liên Động Trong Vận Hành Dầu Khí (Mechanical Interlock)

Khóa liên động interlock được sử dụng hầu hết trong các công trình dầu khí ngoài khơi, cụ thể đó là hệ thống phóng pig / nhận pig hoặc các cụm test manifold đầu giếng nhằm đảo bảo an toàn tuyệt đối cho người vận hành và đạt được hiệu quả vận hành tối đa.

Trong bài viết này, chúng ta sử dụng tư liệu từ hãng Smith Flow, một trong những hãng nổi tiếng trên thế giới về thiết bị interlock, để cùng trao đổi về thiết bị này.

Khóa liên động interlock được thiết kế để tạo ra các cơ cấu cơ khí gắn vào thiết bị vận hành chính, tác động lên quá trình đóng / mở thủ công của thiết bị chính, làm cho nó không thể đóng mở tùy ý mà phải tuân theo một trình tự đã được thiết lặp sẵn. Chính vì thế, khóa liên động thường là một tổ hợp gồm ít nhất 2 interlock hoặc nhiều hơn kết hợp với nhau tạo thành một quy trình chặt chẽ (sequence logic).

I. Tại sao phải có hệ thống interlock?

Như có đề cập phía trên, an toàn luôn được ưu tiên hàng đầu trong quá trình vận hành trong các công trình dầu khí / công nghiệp, đặc biệt là công trình dầu khí ngoài khơi. Khi các mối nguy / rủi ro không được đánh giá hoặc ngăn chặn một cách đúng đắn, hậu quả xảy ra vô cùng lớn, phải trả giả bằng tài sản và thậm chí bằng cả tính mạng.

Hình 1. Pig Launcher

Pig launcher / receiver trên giàn dầu khí có áp suất rất cao khi hoạt động. Người vận hành phải thực hiện mở pig closure để đưa pig vào trong barrel (đối với quá trình launcher) hoặc tháo pig ra khỏi barrel (đối với quá trình receiver). Pig barrel được kết nối với các đường ống công nghệ để cung cấp áp suất cao đẩy pig đi qua toàn bộ hệ thống đường ống.

Chính vì áp suất cao nên người vận hành phải đảm bảo các van kết nối với pig phải được đóng, sau đó xả hết lưu chất là khí hoặc lỏng (gọi là quá trình de-pressurize) bên trong pig trước khi mở pig closure.

Chúng ta sẽ trao đổi về pig launcher để lấy ví dụ các quy trình liên quan mà trong đó, interlock bắt buộc phải được trang bị.

Hình 2. Sequence Logic

a. Trạng thái bình thường: Pig được cô lập bởi hệ thống bằng cách đóng các van A, C, D, I, J, F1, F2.

b. Quy trình đưa pig vào barrel:

1. Lấy key số 1 từ thùng chứa chìa khóa trong phòng điều khiển (control room).

2. Sử dụng key số 1 cho van C, van C mở, rút key 2.

3. Sử dụng key số 2 cho van D, van D mở, khí có áp trong pig barrel sẽ thoát ra ngoài (venting). Rút key 3.

4. Sử dụng key số 3 cho van J, van J mở, rút key 4.

5. Sử dụng key số 4 cho van I, van I mở, chất lỏng có áp trong pig barrel sẽ chảy ra ngoài (draining). Rút key 5.

6. Lúc này trong pig barrel hoàn toàn không có áp, an toàn cho người vận hành. Sử dụng key cho pig cloure, mở closure, đưa pig vào trong.

7. Thao tác quy trình ngược lại từ 6 đến 1 để trả key 1 về thùng chứa chìa khóa. Kết thúc quá trình đưa pig vào barrel.

c. Quy trình phóng pig:

1. Mở van F1, F2 bằng hệ thống điều khiển tự động.

2. Lấy key số 6 từ thùng chứa chìa khóa trong phòng điều khiển (control room).

3. Sử dụng key số 6 cho van A, van A mở, rút key 7.

4. Đóng van P bằng hệ thống điều khiển tự động để toàn bộ lưu chất chỉ đi qua đường kicker line. Khi đóng van P, áp suất trong pig được gia áp qua kicker line (pressurize), làm cho pig phóng vào hệ thống đường ống.

5. Kiểm ra thiết bị pig signal để đảm bảo pig đã được phóng đi vào hệ thống. Mở van P và thao tác quy trình ngược lại từ 4 tới 1 để trả key 6 về thùng chứa chìa khóa.

d. Quy trình xả áp sau khi phóng pig: sau khi pig đóng đi, phải xả hết áp trong pig đi để đám bảo an toàn.

1. Lấy key số 1 từ thùng chứa chìa khóa trong phòng điều khiển (control room).

2. Sử dụng key số 1 cho van C, van C mở, rút key 2.

3. Sử dụng key số 2 cho van D, van C mở, khí có áp trong pig barrel sẽ thoát ra ngoài (venting). Rút key 3.

4. Sử dụng key số 3 cho van J, van J mở, rút key 4.

5. Sử dụng key số 4 cho van I, van I mở, chất lỏng có áp trong pig barrel sẽ chảy ra ngoài (draining). Rút key 5.

6. Theo dõi đảm bảo chất lỏng chảy hết ra khỏi pig. Thao tác quy trình ngược lại từ 5 đến 1 để trả key 1 về thùng chứa chìa khóa. Kết thúc quá trình xả quá, trả lại trạng thái normal operation cho pig.

II. Cơ chế khóa của interlock như thế nào?

Để hiểu thêm về cách thức khóa đóng / mở của interlock, chúng ta hãy cùng làm quen với cách vận hành đóng mở thông thường của van và pig closure nhé.

Van được vận hành bằng cách tác dụng lực lên tay van (ở dạng lever như hình hoặc handwheel), truyền động qua stem làm cho ball quay.

Hình 3. Valve Operator

Khi vận hành mở pig closure, người vận hành sẽ tác dụng lực lên cần lực (handle, trong hình quay về phía bên trái) làm cho locking ring bị nén lại, không còn chức năng locking closure với pig barrel, làm cho pig closure có thể mở ra được.

Tuy nhiên, để làm được điều này, thì lock disc (chi tiết khoanh đỏ) phải được tháo rời trước khi tác dụng lực vào cần lực. Nếu không tháo rời, lock disc sẽ ngăn cản việc locking ring bị co lại, không thể mở closure ra được.

Hình 4. Quick Opening Closure

Đối với van, interlock sẽ dùng một cơ cấu gọi là apdater lắp vào stem. Khi quay tay van, stem quay đồng thời apdater cũng quay. Interlock cản trở việc đóng mở bằng khóa chặt apdater, làm cho stem không thể quay được. Đối với các loại van sử dụng gearbox có hai chế độ quay (two-speed gear), cần nghiên cứu thiết kế interlock kỹ lưỡng để đảm bảo van vẫn vận hành được ở cả 2 chế độ khi lắp interlock.

Hình 5. Valve Interlock Installation
Hình 6. Interlock Mechnism

Tương tự như van, dựa vào cơ chế đóng mở của pig closure, interlock sẽ dùng cơ cấu tác động việc khóa việc tháo rời lock disc.

Hình 7. Closure Interlock

Chúc các bạn cuối tuần vui vẻ, đừng quên bình luận và chia sẽ bài viết đến với các kỹ sư đường ống khác nhé! Hẹn gặp lại các bạn vào thứ bảy tuần tới nhé!


75610620_1210723459111670_53084058163641
© 2020. Proudly created with Piping Designers Team