THIẾT KẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG

THIẾT KẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG
Mở đầu
Hệ thống đường ống là chi phí chính trong thiết kế và xây lắp các nhà máy công nghiệp,
lọc dầu, hóa dầu hoặc các nhà máy điện khi xem xét đến các chi phí kỹ thuật, chi phí vật
tư, và chi phí lao động cũng như chi phí chế tạo.
Việc hoạch định và thực hiện hợp lý của quá trình thiết kế và lựa chọn tuyến ống có thể
ảnh hưởng lớn đến việc kiểm soát chi phí lắp đặt tổng (total installed cost TIC).
Những phần chính của một nhà máy: hệ thống công nghệ, hệ thống phụ trợ:khí nén (để
vận hành hệ thống điều khiển và làm sạch và làm khô thiết bị, đường ống), lò hơi (boiler
# steam boiler: là tác nhân gia nhiệt, dòng lưu chất có áp suất cao và vận tốc cao, ví dụ:
sử dụng thiết bị tạo chân không kiểu ejector, vận hành động cơ kiểu turbine (động cơ đốt
trong, động cơ điện)), nước cấp, nước thoát, nước chữa lửa, hệ thống điện, hệ thống điều
khiển, hệ thống cảnh báo khói, nhiệt, lửa…và các hệ thống phục vụ cho việc vận hành và
bảo trì nhà máy.
Thiết kế hệ thống đường ống và sắp đặt thiết bị là các vấn đề có liên quan mật thiết đến
nhau. Hầu hết các nhà thiết kế giỏi trong lịch sử tích lũy kiến thức và hiểu biết của họ
trong thiết kế hệ thống đường ống bằng cách kết hợp giữa kiến thức khoa học và công
việc thực tế.
Công việc tại công trường và thiết kế trong văn phòng cộng thêm một chút kinh nghiệm
chế tạo là cơ sở tin cậy để thiết kế và tiếp thu kiến thức trong lãnh vực này. Việc sử dụng
các thiết kế và các bản vẽ đã thực hiện trước đó là cách tốt nhất để học và hoàn thiện cho
thiết kế hiện hữu.
Một người thiết kế hệ thống đường ống có kinh nghiệm cần phải có kiến thức làm việc
về mặt bằng nhà máy, sắp xếp các thiết bị và các chức năng hệ thống gắn với một hay
nhiều lãnh vực khó như thương mại, công nghiệp, lọc dầu, hóa dầu và năng lượng.
Ngoài ra, một người thiết kế phải có sự am hiểu về các ứng dụng thực tiễn của các vật
liệu làm ống, van, bơm, bồn chứa, bồn chứa áp suất cao, thiết bị trao đổi nhiệt, nồi hơi
năng lượng, các cụm thiết bị có sẵn cung cấp bởi các công ty thương mại, các động cơ
turbine và các máy móc cũng như các thiết bị khác.
Codes và standards
Những codes và standards được viết để thiết lập các yêu cầu tối thiểu cho thiết kế và xây

lắp một cách an toàn với sự xem xét rất ít đến tuyến ống vật lý của hệ thống đường ống.
Tuy nhiên, một người thiết kế hệ thống đường ống nên biết về các codes và standards khi
chúng được ứng dụng vào công việc cụ thể của họ. Có một số xem xét đặc biệt đến thiết
kế hệ thống đường ống về mặt vật lý của hệ thống van xả an toàn:
● The ASME Boiler and Pressure Code, Section I, Power Boilers, quy định rằng không
được có ống, van hoặc bộ phận nối xen vào giữa van xả an toàn và bồn chứa hoặc hệ
thống ống gắn với van xả an toàn. Điều này có nghĩa là van xả an toàn phải được liên kết
chặt chẽ.


● The ASME B31.1, Power Piping Code, Appendix II, Những quy luật không bắt buộc
cho thiết kế lắp đặt van xả an toàn, cung cấp hướng dẫn cho sắp xếp vật lý của hệ thống
ống cho van xả an toàn, với điều quan trọng nhất là khoảng cách giữa đường tâm của van
và đường tâm của khuỷu xả không được vượt quá 4 lần đường kính danh nghĩa của ống
nối với đầu ra của van xả an toàn.
Viện Pipe Fabrication Institute có một loạt các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định về việc chế
tạo, thiết kế, làm sạch và kiểm tra thử nghiệm hệ thống đường ống. Dưới đây liệt kê 3
trong các tiêu chuẩn này đặc biệt liên quan đến thiết kế hệ thống đường ống về mặt vật
lý:
ES2, Method of Dimensioning Welded Assemblies
ES3, Linear Tolerances, Bending Radii, Minimum Tangents
ES7, Minimum Length and Spacing for Welded Nozzles
Đối với các ký hiệu bản vẽ cho van và hệ thống đường ống tham khảo ANSI/ASME
Y32.2.3, Graphical Symbols for Piping Fittings, Valves and Piping.
Một điều quan trọng là người thiết kế hệ thống đường ống phải đọc và am hiểu các codes
và standards phải nên sử dụng trước khi tiến hành các thiết kế hệ thống đường ống để chế
tạo.

Những căn cứ cần xem xét khi thực hiện bố trí mặt bằng hệ
thống đường ống.

Khách hàng của dự án và các yêu cầu của chủ đầu tư
Hầu hết các dự án có các yêu cầu đặc trưng cho riêng từng dự án được quy định bởi chủ
đầu từ. Những yêu cầu này thường bao gồm các yêu cầu bổ sung ngoài các codes và
standards có ý nghĩa ảnh hưởng trực tiếp đến cả bố trí mặt bằng đường ống và vị trí lắp
đặt thiết bị. Hầu hết các yêu cầu này đươc đưa ra từ các phản hồi vận hành khi chủ đầu tư
liên hệ về mặt hợp đồng với các dự án trong tương lai. (contractually invokes).
Các chủ đầu tư có thể không có hiểu biết hoàn toàn về tất cả các mức độ chi tiết cần yêu
cầu để sản xuất một thiết kế hệ thống đường ống, nhưng họ biết rõ sản phẩm hoàn thiện
cuối cùng. Một điều rất quan trọng là tất cả nhân sự dự án và các nhà thiết kế biết và hiểu
những yêu cầu này.
Hệ thống tham khảo các thông tin thiết kế
Để bắt đầu lựa chọn tuyến ống và thiết kế hệ thống đường ống, người thiết kế cần tham
khảo tài liệu: hệ thống các tài liệu thiết kế (Hierarchy of Design Documents). Với những
file trên máy tính có thể sử dụng mẫu tài liệu có sẵn và thay thế các thông tin tương ứng,
tuy nhiên nội dung chính của các tài liệu vẫn không thay đổi.
Sơ đồ hệ thống đường ống và thiết bị (System Piping and Instrumentation Diagrams
(P&ID)).
Những sơ đồ này là các sơ đồ công nghệ đường ống đơn về mặt nguyên lý xác định thứ
tự của các thiết bị, van, các bộ phận trên đường ống, kích thước hệ thống đường ống, và
các sắp đặt hệ thống tổng thể được yêu cầu để thỏa mãn nhiệm vụ của hệ thống.


Các bản vẽ P&ID vẽ với phần mềm chuyên dụng có thể liên kết các sơ đồ nguyên lý với
các dữ kiện thiết kế trên máy tính có ưu điểm là cho phép kiểm tra tính tương thích của
các bản vẽ một cách nhanh chóng và có tính hệ thống.
Hiện thực hóa và hoàn tất bản vẽ P&ID (P&ID Implementation and Physicalization.)
Các bản vẽ hệ thống đường ống và thiết bị là tài liệu hướng dẫn cho người thiết kế hệ
thống đường ống khi thiết kế các bản vẽ mặt bằng bố trí các hệ thống đường ống. Người
thiết kế cần am hiểu bản vẽ P&ID và các đặc tính hệ thống đặc biệt. với kiến thức này
một người thiết kế được yêu cầu phát triển bản vẽ P&ID và sắp xếp các liên kết và các

đường ống nhánh đạt yêu cầu tương thích nhiều nhất giữa quá trình công nghệ với thiết
kế cụ thể thực tế.
Các tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống đường ống của dự án (Project Piping
Specifications).
Những tài liệu này hoặc những dữ liệu này xác định những thông tin cần thiết sau: thiết
kế hệ thống và điều kiện nhiệt độ cũng như áp suất vận hành, vật liệu của hệ thống đường
ống, bề dày ống hoặc schedule của ống, loại bộ phận nối được sử dụng, ví dụ, hàn giáp
mí, hàn trùm hoặc liên kết ren, cấp áp suất của bích và van cũng như các yêu cầu về cách
nhiệt.
Ngoài ra, tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống đường ống còn xác định quá trình chế tạo,
kiểm tra thử nghiệm và các yêu cầu lắp đặt bao gồm các yêu cầu cho lắp đặt chống động
đất nếu cần phải áp dụng.
Bố trí mặt bằng thiết bị (Equipment Outlines).
Những tài liệu này có thể được tạo từ các thiết kế bằng các phần mềm chuyên dụng
(CADD: computor aided design and drafting) hoặc những bản in của các thiết bị được
liên kết trong hệ thống đường ống. Những tài liệu này bao gồm các kích thước tổng và
kích thước đường ống, bề dày ống, cấp áp suất của bích và các kích thước vị trí của tất cả
các vòi và liên kết với tất cả các ống.
Sắp xếp tổng thể hoặc các bản vẽ vị trí thiết bị (General Arrangements or Equipment
Location Drawings.)
Những bản vẽ này sẽ chỉ rõ vị trí của tất cả các phần chính của thiết bị trong nhà máy mà
người thiết kế sẽ xác định hoặc sẽ chọn lại vị trí lắp đặt theo yêu cầu nếu có để thiết lập
tuyến đường ống cụ thể khi thiết kế hoặc khi thiết kế lại hệ thống đường ống để thiết lập
vị trí cho những bộ phận đặc biệt của thiết bị.
Các bản vẽ thiết bị tổng thể được phát triển bởi các nhà thiết kế hệ thống đường ống có
trình độ cao nhiều kinh nghiệm trong suốt giai đoạn chuẩn bị trình duyệt và được thực
hiện bởi đội ngũ dự án được lựa chọn thực hiện hợp đồng. Trên quan điểm này, các bản
vẽ được thẩm tra đánh giá và cập nhật theo quá trình thiết kế công nghệ.
Các thiết bị nên được sắp xếp với bố trí đường ống định trước. Các vị trí lắp đặt thiết bị
và các sắp xếp liên quan nên được đánh giá trong suốt quá trình thiết kế mặt bằng bố trí

đường ống công nghệ.
Các điều chỉnh và các thay đổi quan trọng đôi khi xảy ra đối với sắp xếp các thiết bị được
yêu cầu giải quyết các vấn đề sắp xếp đường ống quan trọng. Thiết kế hệ thống đường


ống phụ thuộc và thông tin đầu vào từ các nguồn tham khảo rất lớn trước khi bắt đầu quá
trình thiết kế hệ thống đường ống.
Thu thập các thông tin hệ thống đã lắp đặt (Collection of As-Built Information)
Các loại bản vẽ:-Design drawings, As-built drawings (bản vẽ thực tế (bản vẽ hoàn công)
của hệ thống đã được lắp đặt, thường là có thay đổi so với bản vẽ thiết kế)
Thường các bản vẽ CADD và các bản vẽ từ phần mềm chuyên dụng luôn thay đổi và thay
đổi liên tục.
Photogrametry (các hình ảnh được đưa vào mô hình CADD ba chiều) và vẽ bản đồ bằng
tia laser (scan bằng tia laser sử dụng đèn laser kết nối với máy tính có chức năng chuyển
các điểm ảnh scan được thành mô hình 3 chiều) là các ứng dụng giúp các nhà thiết kế thu
thập các điều kiện hiện có và chuyển thành các file CADD.
Khảo sát trạm tổng thể là hệ thống khảo sát có trợ giúp của máy tính mà các kỹ thuật nên
yêu cầu để thu thập các điểm dữ liệu khảo sát với các file dữ liệu điện tử có khả năng
chuyển đổi trực tiếp thành các tập tin CADD.
Các cơ sở xem xét cho bản vẽ bố trí mặt bằng hệ thống đường ống và các nghiên
cứu hoạch định cho hoàn thiện yếu tố kinh tế của hệ thống đường ống
Việc hoạch định hợp lý là một công việc quan trọng phải được thực hiện bởi người thiết
kế hệ thống đường ống trong những giai đoạn đầu tiên của một dự án. Tiết kiệm không
gian và sắp xếp hệ thống đường ống cân đối có thể đạt được khi tất cả hệ thống được
đánh giá trong những giai đoạn sơ bộ của quá trình thiết kế.
Nghiên cứu này sẽ trở thành thiết kế sau cùng. Một điều quan trọng là phải xem xét chi
phí của vật liệu là ống tại thời điểm này đối với những đường ống đắt tiền. Những đường
ống này nên được thiết kế càng ngắn càng tốt, trong khi duy trì độ mềm dẻo thích hợp
của hệ thống đường ống ngay cả khi điều này đòi hỏi thay đổi sự sắp xếp lại các thiết bị.
Thiết kế chi tiết không nên bắt đầu cho đến khi các nghiên cứu hoạch định đã hoàn tất.

Chi phí cho thời gian làm việc cho thiết kế công nghệ ở mức độ chi tiết do chịu sự thay
đổi tùy theo mức độ hoàn tất của nghiên cứu hoạch định nên không được khuyến cáo
thực hiện trong giai đoạn này.
Bản vẽ bố trí mặt bằng hệ thống đường ống trở thành một vấn đề của thiết kế tuyến ống
về mặt kích thước từ một điểm này đến một điểm khác với các nhánh rẽ, van, các bộ phận
đặc biệt của đường ống và các thiết bị như được trình bày trong bản vẽ P&ID.
Tuy nhiên, điều này làm đơn giản quá mức quá trình công nghệ do nhiều yếu tố khác
cũng cần phải được xem xét, như sự ảnh hưởng lẫn nhau của các thành phần trong hệ
thống, độ mềm dẻo của hệ thống đường ống, chi phí cho vật liệu làm ống, các bộ phận đỡ
cho ống, chi phí vận hành và bảo trì và các yêu cầu về an toàn và xây dựng.
Một ví dụ là chuyển một bơm 3 inches (75mm) để tránh khuỷu ống ghép nhằm nối ống
đầu ra của bơm tại đỉnh bơm. Có thể thiết bị được sắp xếp trong quá trình hoạch định trên
một mặt hút và đẩy của bơm. Xem hình B3.1 sau đây:


Uốn ống - Pipe Bending
Uốn ống càng ngày càng phổ biến do nhu cầu giảm chi phí chế tạo ống. Nếu quá trình
uốn ống được sử dụng, người thiết kế nên xem xét các yêu cầu đặc biệt của quá trình
công nghệ (ví dụ, kích thước các tai hay bộ phận đầu thiết bị hay các ngàm được yêu cầu
bởi máy uốn ống, và các khoảng cách và không gian bị tăng cần yêu cầu do các đoạn uốn
có kích thước từ tâm ống đến bề mặt lớn hơn so với kích thước của bộ phận nối thông
thường)
Các trở ngại do giao thoa các bộ phận trong hệ thống đường ống - Interferences
Một trong các phương diện quan trọng nhất của bố trí mặt bằng hệ thống đường ống là
tránh các trở ngại do giao cắt các bộ phận trong hệ thống với các bộ phận khác trong nhà
máy như các hệ thống đường ống khác, kết cấu thép và bê tông, các bệ đỡ thiết bị truyền
nhiệt, thông gió, điều hòa nhiệt độ (viết tắt là HVAC: heating, ventilating, and airconditioning) và các trạm nối và khay nối cáp.
Đối với các phần mềm hỗ trợ thiết kế kỹ thuật sử dụng CADD 2D hoặc các bản vẽ và
thiết kế bằng tay, nghiên cứu cho các trở ngạy là rất dài dòng và tốn nhiều thời gian do
người thiết kế phải nhìn vấn đề bằng cả phương diện thực tế và tưởng tượng đối với các

trở ngại giữa hệ thống hiện đang thiết kế với hệ thống đã được thiết kế trước đó hay hệ
thống và thiết bị hiện hữu.
Người thiết kế không được quan tâm đến các hệ thống hoặc thiết bị trong quá trình thiết
kế một cách đồng thời. Quá trình này cực kỳ phức tạp, phức tạp nhất so với tất cả các quá
trình thiết kế. Một cách truyền thống, quá trình này được hoàn tất bằng cách sử dụng
phần mặt phẳng các bản vẽ tích hợp (xem hình B.3.2) và các hình mẫu thu nhỏ bằng chất
dẻo.


Các bản vẽ tích hợp và các hình mẫu bằng chất dẻo trình diễn tất cả thiết bị trong nhà
máy được thiết kế theo trình tự thời gian và được sử dụng bởi người thiết kế để lựa chọn
một tuyến ống không bị trở ngại cho hệ thống hiện hữu trong quá trình thiết kế, tuy
nhiên, người thiết kế chỉ phải tìm ra các hệ thống hoặc thiết bị trong thiết kế hiện hữu.
Một khi người thiết kế đã thỏa mãn rằng bố trí mặt bằng của hệ thống hiện tại là không bị
trở ngại, tuyến ống sẽ được thêm vào trong mặt phẳng các bản vẽ tích hợp và mô hình
chất dẻo.
Một lựa chọn thay thế khác cho các bản vẽ tích hợp và các mô hình chất dẻo để phát hiện
các trở ngại là sử dụng thiết kế dưới sự trợ giúp của phần mềm máy tính chuyên dụng
(CAD). Đặc biệt, các mô hình hóa 3 chiều (3D) có thể cung cấp một phương án hiệu quá,
chính xác và chi phí thấp so với các phương pháp truyền thống đối với việc phát hiện trở
ngại.
Điều này và các ứng dụng khác của CAD đối với thiết kế bố trí mặt bằng hệ thống tuyến
ống được đề cập đến trong phần “Sử dụng CAD trong thiết kế bố trí mặt bằng hệ thống
đường ống” cũng như tham khảo trong hình B.3.3




Độ mềm dẻo của hệ thống đường ống - Piping Flexibility
Các ảnh hưởng của quá trình dãn nở nhiệt của ống và các bộ phận nối do việc thay đổi nhiệt độ

khi vận hành hệ thống đường ống có thể không được xem xét toàn diện trong quá trình bố trí mặt
bằng và lựa chọn tuyến ống của một hệ thống ống bất kỳ.
Nhiệm vụ của quá trình phân tích độ mềm dẻo hoặc ứng suất của một hệ thống đường ống trong
phần lớn công việc thiết kế được xử lý bằng các phần mềm máy tính chuyên dụng đặc biệt trong
trường hợp các hệ thống đường ống có nhiệt độ cao, áp suất cao.


Phân tích ứng suất hệ thống đường ống sẽ biên dịch và chuyển các dữ liệu thiết kế hệ thống
đường ống vào phần mềm máy tính, thẩm duyệt dữ liệu đầu ra và nếu hệ thống đường ống quá
cứng ngắc, có thể đề nghị các thiết kế bổ sung chính xác hơn. Tuy nhiên, đây là trách nhiệm của
người thiết kế hệ thống đường ống để bảo đảm rằng các kết quả phân tích ứng suất cuối cùng
được gắn với quá trình thiết kế tuyến ống và hệ thống bệ đỡ đường ống cuối cùng.
Trước đây, một phân tích ứng suất nhờ phần mềm máy tính, bao gồm việc phát triển của dữ liệu
đầu vào và biên dịch các dữ liệu đầu ra, có thể chiếm chi phí lớn và tiêu tốn nhiều thời gian nếu
các phép tính lặp quá nhiều khi chạy chương trình máy tính để đạt được một thiết kế hệ thống
chấp nhận được.
Một người thiết kế hệ thống đường ống có kinh nghiệm, với kiến thức và khả năng thiết kế các
hệ thống đường ống mà bản chất là có tính mềm dẻo, sẽ lựa chọn được số lần tính lặp tối thiểu
cho máy tính.
Ngày nay, vấn đề này hầu như không còn nữa do các tiến bộ vượt bậc về cấu trúc máy tính cũng
như rất nhiều phần mềm chuyên dụng để tính toán các ứng suất trong các hệ thống đường ống do
dãn nở nhiệt và do các tải trọng tĩnh cũng như các tải trọng động khác. Tuy nhiên, người thiết kế
hệ thống đường ống phải tích hợp các xem xét độ mềm dẻo của hệ thống đường ống vào bản vẽ
bố trí mặt bằng.
Người thiết kế hệ thống đường ống nên lựa chọn tuyến ống với độ mềm dẻo được thiết kế trong
đó, sử dụng số lượng tối thiểu của ống, bộ phận nối, và các vòng dãn nở bằng cách xem xét các
yếu tố sau:
-Tránh việc sử dụng của các đoạn ống thẳng giữa hai bộ phận của thiết bị hoặc giữa các điểm
neo.
-Một hệ thống đường ống giữa hai điểm neo trong một mặt phẳng đơn nên tối thiểu là có hình

dạng chữ L, bao gồm hai đoạn ống và một khuỷu nối. Loại sắp xếp này nên cần trải qua phân
tích “kiểm tra nhanh” để xác định có cần tiến hành phân tích ứng suất bằng chương trình máy
tính chính thức hay không. Một giải pháp ưa thích trong trường hợp này có thể là chuỗi hai hay
nhiều hơn các đoạn ống hình chữ L.
Một hệ thống đường ống giữa hai điểm neo với đường ống trong hai mặt phẳng có thể bao gồm
hai đoạn ống có hình chữ L, ví dụ, một đoạn ống chữ L trong mặt phẳng nằm ngang và một đoạn
ống còn lại trong mặt phẳng thẳng đứng. Cách sắp xếp này cũng nên được phân tích “kiểm tra
nhanh”.
Một cấu hình ba mặt phẳng có thể bao gồm một loạt các đoạn ống hình chữ L hoặc vòng dãn nở
hình chữ U được thiết kế trong tuyến ống thông thường của hệ thống đường ống.
Khi một dãn nở nhiệt đã được tính trước trong một đoạn ống bất kỳ có độ lớn cao, có thể xem xét
việc sử dụng một neo ngay tại trung tâm hay gần với trung tâm của đoạn ống, do đó có thể phân
bố dãn nở nhiệt theo 2 hướng.
Đối với các hệ thống có ống chính có đường kính lớn và có nhiều nhánh đường kính nhỏ, người
thiết kế phải chắc chắn rằng các nhánh có độ mềm dẻo đủ để chịu được dãn nở nhiệt của đường
ống chính.
Các hệ thống được thổi bằng hơi nước hoặc bằng khí phải được thẩm tra để bảo đảm rằng chúng
sẽ có đủ độ mềm dẻo trong suốt quá trình vận hành thổi hơi nước hoặc khí.


Hệ thống hoặc thiết bị đường ống bypass có thể bị lạnh đi do không có dòng chảy khi đoạn ống
chính đang được vận hành ở nhiệt độ thiết kế, gây ra các ứng suất quá mức.
Các nhiệt độ trong giai đoạn khởi động và thử nghiệm thường lớn hơn nhiệt độ tại điều kiện vận
hành.
Van xả an toàn đóng thường xuyên và các hệ thống thổi khí nóng nên được quan tâm đặc biệt do
sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ.
Ngoài ra, người thiết nến có thể sử dụng nhiều loại sắp xếp ống đơn và ống phức hợp khác nhau
như ống chữ L, chữ U, chữ Z ( Xem hình)

Người thiết kế hệ thống đường ống phải có kiến thức về sử dụng hợp lý: van (cửa, cầu, chặn,
bướm, bi, góc, màng, một chiều, xả áp, điều khiển) và phương pháp vận hành (bằng tay, bằng
xích, bánh răng, không khí, thủy lực, motor).
Lưu ý những điểm sau khi đặt van trong hệ thống ống:
-

Van có trụ nằm giữa vị trí nằm ngang và thẳng đứng hướng lên sao cho tránh va chạm
vào đầu và đầu gối, nguy cơ vấp chân, trụ van trong mặt phẳng ngang có độ cao ngang
tầm mắt. Những động cơ lớn vận hành van nên lắp thẳng đứng, hướng lên sao cho dễ ổn
định và bảo trì.

-

Van cho ống có axit và baz nên lắp thấp hơn mặt phẳng của mắt người vận hành.

-

Vị trí van sao cho tiếp cận vận hành thuận lợi, nên lắp thẳng, tránh các vòng thẳng đứng
và các túi.

-

Van trong đường ống trên cao với trụ van ở vị trí nằm ngang nên đặt sao cho đáy của
bánh xoay không quá 2m trên sàn hoặc trên giàn. Chỉ những van ít vận hành mới nên lắp
cao hơn và cần xem xét khả năng vận hành bằng xích hoặc lắp giàn để vận hành.

-

Khi vận hành bằng xích, van nên đặt sao cho xích không gây nguy hiểm cho người vận
hành.

-

Xung quanh mỗi bánh xoay van nên có khoảng không tối thiểu 100mm

-

Van không nên lắp ngược hướng xuống đất

-

Khoảng không phải đủ để tháo được mọi bộ phẩn trong van ra.

Dùng sai van và lắp van sai có thể gây hậu quả nghiêm trọng cho hệ thống. Nguyên nhân có thể
do van hỏng hoặc do va đập thủy lực làm van tự hỏng. Sau đây là những khuyến cáo đặc biệt cho
các loại van đặc biệt nên áp dụng:
Van điều khiển: trụ van nên thẳng đứng hướng lên, đoạn ống thẳng hai bên van rộng tối thiểu 3
lần đường kính ống để giảm xoáy rối dòng chảy khi vào và ra khỏi van cũng như có khoảng
không tháo lắp van. Nếu có thể, đoạn ống thẳng sẽ gồm cả phần giảm kích thước từ ống-van.
Nên có khoảng cách để tháo bu lông nến dùng van loại thân van lắp bằng bu lông.
Van bướm: Đoạn ống thẳng trước van tối thiểu là 5 lần đường kính ống và có hướng sao cho để
có thể vận hành trụ van và bảo trì trụ van thuận lợi. Nếu van bướm nằm sau khuỷu và không có


đoạn ống thẳng như trên, trụ van nên hướng cùng mặt phẳng với khuỷu. Điều này do profile vận
tốc dòng chảy qua khuỷu không đối xứng. Do vậy moment sinh ra có thể gấp hai lần so với van
có đoạn ống thẳng trước van. Lực ly tâm tác động lên đĩa van và sự rung động quá mức sẽ làm
hỏng van nhanh chóng.
Van một chiều: Thích hợp nhất là lắp theo phương ngang, liên tục với đoạn ống ngập lưu chất và
và được làm kín đầu ra. Tuy nhiên van một chiều loại cánh làm việc tốt hơn ở phương thẳng

đứng với dòng chảy hướng lên. Tuy nhiên, vận tốc và lưu lượng khi đó phải đủ để mở van.
Van một chiều rất dễ bị ảnh hưởng bởi sự rung động do xoáy rối dòng vào do khuỷu và ống
nhánh. Do vậy cần có đoạn ống thẳng trước van theo chỉ dẫn của nhà sản xuất. Khi không có chỉ
dẫn, đoạn thẳng tối thiểu là 5 lần đường kính ống. Trong một số trường hợp đặc biệt, đoạn thẳng
này có thể đến 10 lần đường kính ống.
Van xả an toàn: Việc sắp xếp lắp đặt van an toàn và van xả rất quan trọng: vị trí van, thiết kế
ống xả ra không khí, thiết kế các ống xả khô. Nên theo sát chỉ dẫn của nhà sản xuất và những
hướng dẫn sau đây:
Vị trí van:
-Phải được lắp thẳng đứng và gắn chặt với đỉnh của đoạn ống nằm ngang, nguồn áp suất và
không lắp gần hơn khoảng cách 1 đường kính ống với mối hàn giáp mí.
-Ống vào tốc độ cao nên lắp trước đoạn ống cong hoặc sau đoạn ống chia chữ T hoặc Y ít nhất 810 lần đường kính ống.
-Trên chu vi lắp van xả an toàn không nên lắp thêm bất kì gì khác.
-Khi lắp nhiều hơn 2 van xả trên một đoạn ống, khoảng cách tối thiểu giữa 2 van là 600mm hoặc
3 lần tổng của các đường kính vòi xả tùy theo khoảng cách nào lớn hơn.
Bộ phận xả: xem hình và nên tuân theo những hướng dẫn sau:
-Đường kính xả thỏa mãn lưu lượng xả tối thiểu yêu cầu khi không thổi ngược ngoại trừ khi
được yêu cầu để di chuyển họng xa từ vị trí lạnh sang vị trí nóng khi đó ống xả sẽ đặt trùng tâm
với ống thông ra khí trời ở vị trí nóng. Xem hình.
-Đường kính đầu vào của ống thông khí được duy trì suốt chiều dài của ống, làm lớn phần đầu
vào, sau đó giảm kích thước đến tối thiểu là thiết kế không được chấp nhận.
-Đầu xả của van gồm bích và khuỷu lắp chặt bán kính nhỏ để tối thiểu moment và lực gây ra cho
van.
-Ống xả nên có tuyến sao cho đoạn ống thẳng có chiều dài tối thiểu. Khi phải có phần bù hoặc
đổi hướng nên hạn chế góc đổi hướng nhỏ hơn 300, tuy nhiên có thể góc lớn hơn. Ống xả phải
cách mái tối thiểu 2.2m.
Đầu xả đóng kín: xem hình 3.11: hệ thống ống xả đóng kín là đoạn nối giữa đầu xả của van đến
một thiết bị thu nhận kín, như thiết bị ngưng tụ hoặc bồn blow-off. Loại này sử dụng cho phần vỏ
nhập liệu nước của thiết bị truyền nhiệt để bảo vệ hiện tượng ống bị bẻ gãy và có thể sử dụng
trong các ứng dụng khác.

Bộ phận xả khô: tuân theo những hướng dẫn sau:
-Phần khuỷu và phần trên của bệ xả khô rất quan trọng cho vận hành van xả an toàn. Những bộ
phận xả phải được thu nhận trong hệ thống chung, kín và dẫn đến điểm có thể xả an toàn ra khí


quyển. Do vậy phải có độ dốc và phải phân tích ứng suất để bảo đảm không có ứng suất tác động
lên van.



-Một vài loại van có sẵn bộ phận nối với phần xả khí ở đỉnh kích thước lớn và chịu áp khi van
xả. Bộ phận nối này có thể được nối vào cụm khuỷu xả và hệ thống xả thân van sau đó đến ống
xả khí, đến điểm xả khô.
-Mối nối xả khô của bộ phận xả khí họng mở ít quan trọng và chỉ có tác dụng loại nước mưa bám
vào khung hoặc những phần ngưng tụ trong quá trình thổi hơi nước.

Lắp ống cho bơm ly tâm:
Ống cho bơm ly tâm đặc biệt họng hút có thể tác động nghiêm trọng đếu hiệu suất vận hành và
tuổi thọ bơm. Thiết kế họng hút sai có thể gây hút khí vào bơm và gây xâm thực, tạo ra rung
động làm bơm mất cân bằng.
Nếu chỉ có xâm thực, guồng bơm có thể bị bào mòn nghiêm trọng.
Vận hành không cân bằng có thể gây xoắn trục lệch tâm một ít làm hỏng bộ phận đệm kín của
bơm. Khi thiết kế ống cho bơm, nên tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất, các tiêu chuẩn của
viện thủy lực (hydraulic institute standard) và theo các chỉ dẫn sau:
-Ống hút và ống xả phải được đỡ độc lập với bơm để tải trọng không truyền vào vỏ bơm. Có thể
sử dụng bộ phận nối đàn hồi cho ống hút và ống xả khi cần. Tuy nhiên chỉ dùng bộ phận này khi
không thể tránh được.
-Ống hút phải được đầy lưu chất, không có vòng thẳng đứng và không có túi khí.
-Khi phải giảm kích thước ống cho miệng hút, dùng mặt giảm lệch tâm hướng lên trên (hình
B3.12)

-Khuỷu phần hút trong ống tại họng hút kép nằm ngang có thể nối chặt và trong mặt phẳng thẳng
đứng với dòng chảy từ cả hai phía trên và dưới bơm.
-Khi ống hút nằm trong mặt phẳng nằm ngang, tạo khoảng cách tối thiểu 3-4 lần đường kính của
đoạn ống thẳng giữa bộ phận nối của họng hút và khuỷu đầu tiên, bộ phận giảm kích thước ở trên
có thể được gắn vào đoạn ống thẳng.
-Chỉ gắn với họng hút hay gần họng hút những khuỷu có bán kính cong lớn.
-Mọi đường hút của bơm phải thiết kế lắp bộ phận dãn nở dạng nón.
-Neo ống phải có giữa các mối nối giãn nở hoặc mối nối không cứng và vòi bơm .
-Khi bích của bơm là gang phẳng phải sử dụng đệm và keo làm kín và sử dụng bu lông thường
(ASTM A 307, Grade B), không sử dụng bu lông ứng suất cao (ASTM A 193, Grade B7).
Tham khảo thêm Hydraulic Institute Standard khi sắp xếp hệ thống ống cho bơm.


Bộ phận xả khí và xả khô:
Trong hệ thống ống cần có ống xả khí ở cao và ống xả khô ở thấp nhằm:
-Làm đầy ống bằng nước để thử thủy lực và trong vận hành và đuổi khí bị giữ lại trong quá trình
công nghệ.
-Thoát hết nước dùng trong thử thủy lực và vận hành trong thời kì khởi động và bảo trì hệ thống.
Các ống xả khí vị trí cao sử dụng thường xuyên nên được hướng xuống một mặt phẳng có thể
tiếp cận từ sàn xưởng. Tránh quá tầm tay người vận hành. Hệ thống bị dãn nở nhiệt nên được
xem xét kỹ và bảo đảm được xả khô trong cả hai trường hợp nóng và lạnh.

Các hệ thống ống chôn ngầm:
Chôn ống sẽ tiết kiệm chi phí nhiều so với ống trên mặt đất ở khoảng bộ phận đỡ ống và bó ống.
Mọi hệ thống ống nên được đánh giá cho thiết kế chôn ống để giảm chi phí lắp đặt ống. Các hệ
thống nhiệt độ thấp và áp suất thấp nên được chôn. Các vật liệu phi kim loại dùng tốt khi chôn
ống thay cho ống thép, ống kim loại hay ống thép không rỉ do chúng phải phủ bề mặt và quấn
lớp bảo vệ để chống lại hiện tượng ăn mòn điện hóa, do vậy làm tăng chi phí lắp đặt.

Giá đỡ ống:

Giá đỡ ống là cấu trúc để đỡ hệ nhiều ống khi cần thiết. Tránh thiết kế từng ống riêng để tránh
hiện tượng có quá nhiều ống và bộ phận nối cùng đi vào và đi ra khỏi giá đỡ ống. Nếu có thể,
ống nên nằm hoàn toàn trên giá và có cách nhiệt nếu cần. Ống hơi nước nên ra khỏi giá theo
phương thẳng đứng hướng lên để tránh các điểm đọng nước ngưng tụ trong khi ống nước nên ra
khỏi giá đỡ ống theo phương thẳng đứng hướng xuống để tránh các điểm thu khí ở vị trí cao.

Bộ phận đỡ ống:
Là cấu trúc đỡ ống để ống đặt gần với cấu trúc thép hoặc bê tông. Không nên đặt ống quá gần
cấu trúc để tạo không gian đủ để lắp đặt các bộ phận đỡ ống. Nếu ống có cách nhiệt thì cần có
khoảng cách cho các vòng cách nhiệt.


Phổ biến nhất là đặt ống lên cấu trúc thép đối với đáy bộ phận đỡ hoặc dùng dây đơn quấn trên
ống.
Trong giai đoạn thiết kế mặt bằng bố trí cần chú ý đến bộ phận đỡ ống để giảm thiểu những vấn
đề gây ra do bộ phận đỡ ống. Do vậy cần kiến thức các bộ phận đỡ có sẵn trên thị trường. Hệ
thống ống cần có đường đi để sử dụng cấu trúc bao quanh để có các điểm đỡ hợp lý, neo, dẫn
hướng hoặc giảm ứng suất và không gian đủ để thao tác.
Các ống song song có độ cao khác nhau nên nối theo phương ngang và có không gian đủ cho
phép các bộ phận đỡ ống độc lập cho mỗi đường ống. Hệ ống trên giá đỡ ống nên có đường đi sử
dụng độ cao của đáy ống. Kết hợp với thiết kế cấu trúc của giá đỡ ống và bộ phận đỡ và các
phương pháp đỡ trung gian sẽ tránh cong ống.

Cách nhiệt:
Mỗi hệ thống ống cần bề dày và vật liệu cách nhiệt đặc trưng. Trong thiết kế vị trí và không gian
cho hệ thống ống, phải có không gian trống đủ giữa cách nhiệt của hai ống gần nhau hoặc với
các bộ phận khác như cấu trúc thép. Cách nhiệt có thể không để tránh thất thoát nhiệt mà để bảo
vệ cho người vận hành, khi đó vị trí và không gian trống cần thích hợp.

Gia nhiệt:

Gia nhiệt cần khí ống có thể bị hỏng do băng giá hoặc khi hệ thống ống cần được duy trì cao hơn
nhiệt độ phòng (ví dụ với các ống baz). Khi đó cần có không gian và khoảng trống cho cả gia
nghiệt bằng điện hoặc bằng hơi nước và phần cách nhiệt bên ngoài của nó khi gặp hệ thống
đường ống chính.

Khả năng vận hành, bảo trì, an toàn và tiếp cận hệ thống:
Khả năng vận hành, bảo trì, an toàn và tiếp cận hệ thống là độc lập và khi một đoạn ống có thể
tiếp cận được có nghĩa là có thể vận hành và bảo trì. Tuy nhiên bảo trì đòi hỏi không gian lớn
hơn để tháo lắp. Khi đó phải thiết kế không gian đủ lớn với chi phí thấp nhất do liên quan đến bộ
phận đỡ, bộ phận nối, chiều dài ống…
Khả năng vận hành là có thể tiến hành các nhiệm vụ hàng ngày một cách hiệu quả có nghĩa là
vận hành thường xuyên. Không thể thiết kế hệ thống mà mọi van và thiết bị đều có thể tiếp cận
một cách lý tưởng nhưng quan trọng là các bộ phận vận hành thường xuyên. Các thiết bị liên
quan đến yếu tố an toàn và van yêu cầu vận hành trong trường hợp khẩn cấp hoặc thực hiện các
nhiệm vụ đặc biệt phải được tiếp cận dễ dàng.
Để bảo đảm thiết kế hiệu quả, người thiết kế, kỹ sư hệ thống, nhân công vận hành phải kết hợp
nhau. Đôi khi cần các thông tin từ nhân công xây dựng, khởi động và từ các nhà cung cấp thiết
bị.
Trước đây trong những trường hợp khó, việc thiết lập mô hình thậm chí dựng thử kích thước thật
đã được sử dụng. Ngày nay, xu hướng là mô phỏng nhờ máy tính. Do vậy làm giảm đáng kể chi
phí thiết kế.
Nhìn chung, một van hoặc một thiết bị có thể vận hành có nghĩa là người nhân công có thể dễ
dàng tiếp cận chúng từ sàn thao tác, có thể có độ cao khác với độ cao sàn.
Vị trí của bánh xoay van nên sao cho lực cần để vận hành van có thể sử dụng mà không tạo ra
ứng suất hoặc tác động tới các bộ phận khác của van, các thiết bị khác, các đường ống khác. Lưu


ý rằng các vòi xả khô có thể được mở khi quỳ xuống hoặc các vòi xả khí có thể được mở bằng
thang nhưng chỉ trong trường hợp chúng ít được vận hành.
Việc dễ dàng bảo trì bắt đầu bằng việc phát triển việc sắp xếp thiết bị đủ không gian để bảo trì

thiết bị, ống và các bộ phận liên quan đến thiết bị.
Những không gian này bao gồm: không gian kéo, không gian đặt nằm, không gian để dời rotor
và ống khi tháo rời toàn bộ thiết bị. Thiết kế P&ID sẽ chỉ ra yêu cầu cho vấn đề bảo trì ở dạng
các van chặn và van bypass cho phép một phần của thiết bị và bộ phận được làm việc trong khi
hệ thống đang vận hành và ít thời gian ngừng máy nhất.
Tuy nhiên, người thiết kế phải đưa những yêu cầu này vào hệ thống và cung cấp khả năng tiếp
cận cần thiết để bảo trì bao gồm cả việc lắp đặt thêm các bộ phận nâng đỡ như cẩu, davit, ray
đơn và hoist.
Về khía cạnh an toàn, Occupational safety and Health Act 1970 là cơ sở để thiết kế hệ thống ống,
thiết bị và bộ phận liên quan như thang, sàn, cầu thang, hành lang…
Nếu không thể lắp van có trụ van thẳng đứng thì trụ van không nên có độ cao trong khoảng 1.52m có nghĩa là độ cao của mặt người. Van hơi nước cũng vậy đặc biệt trường hợp hơi nước quá
nhiệt vì không thể nhìn thấy được. Các lưu chất nguy hiểm và độc hại cũng tương tự.
Tuy nhiên điều này có thể quá chặt chẽ, và không cần phải quá chặt chẽ nếu:
-