Hướng dẫn lựa chọn cút ống đường kính nhỏ cho đường ống đo lường: bán kính và kiểu kết nối

Cút đường kính nhỏ nên được lựa chọn như một phần của cụm đường ống thiết bị hoàn chỉnh, không phải như một phụ kiện riêng lẻ. Các câu hỏi then chốt là: đường dẫn bên trong có phù hợp với yêu cầu đo lường hay không, hai đầu có khớp với ống hoặc đường ống đã quy định hay không, và mối nối sau khi lắp đặt có chịu được áp suất, nhiệt độ, rung động và tải trọng bảo trì hay không. Một chiếc cút nhỏ gọn vừa với không gian hiện có vẫn có thể là lựa chọn không phù hợp nếu nó hạn chế dòng mẫu, giữ khí hoặc không chừa đủ chỗ để lắp ráp mối nối.

Bán kính đặc biệt quan trọng khi lưu chất chảy liên tục, có khả năng đóng cặn hoặc cách bố trí đường ống ảnh hưởng đến khả năng thoát lưu chất. Kiểu đầu nối quyết định phương pháp lắp ráp, độ kín, việc kiểm tra và thay thế. Trong đường ống truyền áp suất chủ yếu ở trạng thái tĩnh, chất lượng mối nối và cách bố trí đường ống có thể quan trọng hơn chênh lệch tổn thất áp suất giữa các dạng hình học của cút.

Xác định đường dẫn là ống tubing hay đường ống pipe

“Đường kính nhỏ” không xác định một hệ kích thước duy nhất. Ống tubing thiết bị được quy định theo đường kính ngoài và chiều dày thành ống; đường ống pipe sử dụng kích thước danh nghĩa cùng ký hiệu chiều dày thành ống, chẳng hạn như schedule. Ống tubing 1/2 inch và đường ống NPS 1/2 không thể thay thế cho nhau về kích thước.

Trước khi so sánh các loại cút, hãy xác định cơ sở kích thước của đường dẫn, quy cách vật liệu, áp suất và nhiệt độ thiết kế, cũng như chức năng sử dụng. Phân biệt giữa đường ống truyền áp suất, đường ống dẫn mẫu của thiết bị phân tích có dòng chảy và đường ống tín hiệu khí nén. Mức độ nhạy cảm của chúng đối với sự hạn chế tiết diện dòng chảy, thể tích bên trong, nhiễm bẩn và rò rỉ là khác nhau.

Cũng cần phân biệt cút cong với phụ kiện nhỏ gọn có đường dẫn bên trong giao nhau hoặc được gia công. Cả hai có thể đổi hướng đường dẫn 90 độ, nhưng đường đi của lưu chất không nhất thiết tương đương. Chỉ dựa vào mô tả trong danh mục là chưa đủ để xác định bán kính uốn, đường kính trong tối thiểu hoặc đặc tính thủy lực.

Đánh giá bán kính cùng với đường kính trong và kích thước sau lắp đặt

Đối với cút hàn đối đầu dùng cho đường ống thông thường, các thuật ngữ bán kính dài và bán kính ngắn thường chỉ bán kính đường tâm danh nghĩa lần lượt là 1.5D và 1D, trong đó D dựa trên kích thước đường ống danh nghĩa. Không nên mặc nhiên áp dụng các quy ước này cho cút nối ép hoặc phụ kiện thiết bị chuyên dụng. Hãy xác minh bản vẽ kích thước thực tế và tiêu chuẩn sản phẩm áp dụng.

Ba kích thước sau trả lời các câu hỏi lựa chọn khác nhau:

• Bán kính đường tâm: mô tả độ cong của đoạn uốn và hỗ trợ đánh giá cách bố trí cũng như mức độ ảnh hưởng của đường đi dòng chảy.
• Đường kính trong tối thiểu: xác định đoạn dẫn hẹp nhất, bao gồm cả các vị trí bị hạn chế tại hai đầu nối.
• Kích thước bao sau lắp đặt: bao gồm kích thước từ tâm đến đầu, đai ốc, phần chuẩn bị hàn, chiều sâu lắp ống tubing và khoảng trống để thao tác dụng cụ.

Thân phụ kiện bên ngoài lớn hơn không đảm bảo đường dẫn bên trong lớn hơn. Tương tự, cút nhỏ gọn có thể tiết kiệm không gian bố trí nhưng vẫn cần thêm khoảng trống xung quanh để thao tác cờ lê, vượt quá khả năng của mặt bằng. Hãy so sánh kích thước sau khi lắp ráp, không chỉ riêng thân phụ kiện.

Có thể loại bỏ một phụ kiện và các mối nối của nó bằng cách uốn liên tục ống tubing, nếu quy cách ống và điều kiện lắp đặt cho phép. Tuy nhiên, đoạn uốn phải đáp ứng yêu cầu về bán kính uốn tối thiểu của nhà cung cấp ống tubing cũng như các giới hạn của dự án về độ ôvan, độ mỏng thành ống và chất lượng gia công. Uốn tại hiện trường với bán kính hẹp không mặc nhiên tốt hơn việc chọn đúng loại cút.

Xác định liệu tổn thất áp suất có thực sự quyết định lựa chọn hay không

Trong đường dẫn có dòng chảy, có thể ước tính tổn thất áp suất qua cút bằng Δp = Kρv²/2, trong đó K là hệ số tổn thất, ρ là khối lượng riêng của lưu chất và v là vận tốc tại tiết diện liên quan. Hệ số này phụ thuộc vào hình học và điều kiện dòng chảy; không nên áp dụng một giá trị chung dành cho cút ống trơn cho phụ kiện thiết bị có lỗ khoan nếu không có cơ sở phù hợp.

Hãy kiểm tra toàn bộ đường đi của dòng chảy. Đường kính lỗ bị hạn chế tại đầu nối, van, bộ lọc hoặc đoạn ống tubing có đường kính trong nhỏ có thể là yếu tố chi phối lực cản. Chọn cút có bán kính lớn hơn sẽ ít có tác dụng nếu một bộ phận khác vẫn là vị trí hạn chế chủ yếu. Với hệ thống lấy mẫu khí có thay đổi áp suất đáng kể, cần tính toán dòng khí nén phù hợp thay vì chỉ dựa vào biểu thức đơn giản này.

Đường ống truyền áp suất hoạt động khác. Sau khi phép đo tĩnh đã ổn định, về cơ bản không có dòng chảy duy trì, nên ma sát của cút không gây ra sụt áp liên tục. Các vấn đề quan trọng hơn gồm khí bị giữ lại trong hệ thống đo lưu chất lỏng, các túi chất lỏng trong hệ thống đo khí, tắc nghẽn và cột áp chất lỏng do chênh lệch cao độ. Với phép đo quá độ, thể tích đường ống, các vị trí hạn chế và đặc tính lưu chất vẫn có thể ảnh hưởng đến đáp ứng.

Do đó, hình học cần duy trì độ dốc, khả năng thoát lưu chất hoặc bố trí thông khí theo yêu cầu. Bán kính được xem là tốt hơn trên danh nghĩa sẽ không mang lại cải thiện nếu cách lắp đặt tạo ra một túi lưu chất không mong muốn hoặc làm gián đoạn cách bố trí cột chất lỏng đã định.

Chọn kiểu kết nối phù hợp với việc lắp đặt và điều kiện sử dụng

Đầu nối ép cần có tổ hợp ống tubing phù hợp đã được kiểm định

Khả năng chịu áp suất của cút nối ép phụ thuộc vào phụ kiện và ống tubing được sử dụng cùng với nó. Xác nhận vật liệu ống tubing, chiều dày thành ống, độ cứng và giới hạn áp suất-nhiệt độ được nhà sản xuất cho phép. Định mức của thân phụ kiện không xác lập định mức cho mọi tổ hợp lắp ráp có thể có.

Không nên cho rằng vòng kẹp, đai ốc và thân phụ kiện của các nhà sản xuất khác nhau có thể thay thế cho nhau. Hãy tuân thủ hướng dẫn lắp ráp và lắp lại đã quy định. Chừa đủ đoạn ống tubing thẳng để lắp vào hết chiều sâu và đủ khoảng thao tác để siết, kiểm tra mối nối mà không phải kéo ống tubing để căn chỉnh.

Cả kiểu ren lẫn hướng lắp đều phải phù hợp

NPT, BSPT và BSPP không phải là các cách gọi có thể thay thế cho nhau đối với kết nối ren. Các loại ren trông tương tự có thể khác nhau về hình học và yêu cầu làm kín. Đầu ren song song có thể cần vòng đệm, O-ring hoặc bộ phận làm kín khác theo quy định, thay vì làm kín tại ren.

Hướng lắp đặc biệt quan trọng với cút ren ngoài: không được phụ thuộc vào việc nới lỏng một mối nối cần được siết chặt để làm kín nhằm đạt được hướng mong muốn. Khi được phép, đầu nối có thể điều chỉnh hoặc thay đổi cách bố trí đường ống có thể giải quyết vấn đề này. Chất làm kín cũng phải tương thích với lưu chất, nhiệt độ và yêu cầu về độ sạch.

Đầu hàn chuyển trọng tâm rủi ro sang kiểm soát chế tạo

Hàn loại bỏ một số bề mặt làm kín cơ khí nhưng đồng thời đặt ra yêu cầu về lắp ghép, luyện kim, độ sạch và kiểm tra. Mối hàn lồng có khe hở bên trong, có thể không phù hợp với môi trường nhạy cảm với nhiễm bẩn hoặc ăn mòn. Mối hàn này cũng cần khe hở lắp ráp theo quy định và phải được đánh giá khi sử dụng trong điều kiện tải tuần hoàn.

Đầu hàn đối đầu cần có kích thước chiều dày thành ống tương thích và được căn chỉnh có kiểm soát. Khi vật liệu và điều kiện sử dụng đòi hỏi phải kiểm soát ôxy hóa bên trong, hãy quy định phương pháp thổi khí bảo vệ phù hợp. Với cả hai kiểu kết nối, cần xác nhận vị trí lắp đặt cho phép thực hiện kiểm tra theo yêu cầu và việc thay thế sau này không đòi hỏi phải cắt hoặc tháo rời một cách bất khả thi.

Kiểm tra định mức và rung động ngoài thân cút

Áp suất cho phép được quyết định bởi bộ phận áp dụng có định mức thấp nhất tại nhiệt độ thiết kế. Thành phần này bao gồm ống tubing hoặc đường ống, phụ kiện, đầu nối chuyển tiếp, gioăng làm kín và cổng thiết bị. Cấp áp suất không phải là định mức áp suất phổ quát, độc lập với vật liệu và nhiệt độ.

Áp dụng các yêu cầu về đường ống chi phối cho hệ thống thực tế. ASME B31.3 có thể áp dụng cho đường ống thiết bị trong nhà máy chế biến nếu dự án đưa hệ thống này vào phạm vi áp dụng. ASME B16.9 đề cập đến phụ kiện hàn đối đầu bằng thép rèn chế tạo tại nhà máy, trong khi ASME B16.11 đề cập đến phụ kiện rèn nối hàn lồng và phụ kiện ren. Các tiêu chuẩn này không tự động chứng nhận các kết nối ép chuyên dụng.

Cần đánh giá rung động ở cấp độ toàn bộ cụm lắp ráp. Cút đặt cạnh van nặng hoặc thiết bị không được đỡ có thể chịu tải uốn mà định mức áp suất tĩnh không đề cập đến. Hãy xem xét khoảng cách giữa các điểm đỡ, chuyển động của thiết bị và việc cố định gần các kết nối cứng. Bán kính lớn hơn hay đầu hàn đều không thể bù đắp cho việc đỡ không đúng cách.

Chuyển lựa chọn thành quy cách có thể kiểm chứng

Mô tả mua hàng cần xác định riêng từng đầu nối, bao gồm đường kính ngoài và yêu cầu chiều dày thành ống tubing hoặc kích thước đường ống pipe và schedule, ký hiệu ren nếu có liên quan, cấp vật liệu, đường kính trong tối thiểu, kích thước bao và khả năng chịu áp suất-nhiệt độ yêu cầu. Bổ sung các yêu cầu riêng của dịch vụ về độ sạch, phương pháp nối, kiểm tra và hồ sơ tài liệu thay vì dựa vào cụm từ “chất lượng thiết bị” không có định nghĩa rõ ràng.

Đối với đường ống truyền áp suất tĩnh, ưu tiên độ kín, độ dốc, tránh tạo túi lưu chất và đỡ đường ống. Đối với đường ống dẫn mẫu có dòng chảy, đánh giá tính liên tục của đường kính trong và tổn thất áp suất cùng với khả năng thoát lưu chất và đặc tính vận chuyển. Khi không gian hạn chế, hãy xác nhận khả năng tiếp cận để lắp ráp và thay thế trước khi chấp nhận loại cút nhỏ nhất. Lựa chọn có cơ sở là tổ hợp hình học và kiểu kết nối đáp ứng chức năng vận hành của đường ống—không chỉ là phụ kiện chiếm ít không gian nhất.