Máy bơm piston YH Б-600 dùng trong khoan dầu khí, bình điều hoà và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của máy bơm YHБ-600

nhau thành từng cụm chi tiết, các cụm chi tiết và các chi tiết ghép lại với nhau thành bộ phận máy, và từ các bộ phận máy, các chi tiết máy đem ghép lại với nhau tạo thành một máy bơm hoàn chỉnh về kết cấu và động học để hoàn thành chức năng của nó. Lắp ráp là một khâu quan trọng và chiếm nhiều thời gian. N ó quyết định đến hiệu quả làm việc của bơm cũng như khả năng làm việc của các chi tiết, các bộ phận của bơm sau khi sửa chữa và thay thế. Quy trình công nghệ lắp ráp máy là tập hợp các công việc thực hiện theo một trình tự nhất định mà sơ đồ công nghệ lắp ráp của bơm đã chỉ rõ. Trên cơ sở biểu thị chi tiết cơ sở và tất cả các chi tiết phụ tham gia vào trong mối ghép, chi tiết cơ sở lắp ráp được chọn là những chi tiết mà các chi tiết khác phải dựa vào nó để tạo thành mối ghép. Việc lựa chọn quy trình công nghệ lắp ráp đúng đắn sẽ nâng cao được chất lượng, hiệu quả và năng suất, vì nó có khả năng cơ giới cao công tác lắp ráp và kiểm tra bơm Đặc điểm công tác lắp ráp sửa chữa và thay thế máy bơm là tính không đồng nhất của các chi tiết đem lắp. Có chi tiết mới đem gia công sửa chữa lại, có chi tiết được mua sắm thay thế, có chi tiết đã qua sử dụng. Do vậy, đòi hỏi phải có các nguyên công bổ sung là: Vệ sinh, lựa chọn, kiểm tra và hiệu chỉnh để có thể lắp ráp các chi tiết đúng với yêu cầu của mối ghép. 4.1.1. Công tác chu?n bị trước khi lắp ráp máy - ChuNn bị đầy đủ toàn bộ dụng cụ, đồ gá, thiết bị cần thiết trong danh mục đã lâp để phục vụ cho công việc lắp máy. - ChuNn bị vệ sinh mặt bằng để lắp ráp các cụm chi tiết, bộ phận máy bơm. - ChuNn bị vị trí để cNu phục vụ làm việc §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 47 - Làm sạch các bề mặt lắp ghép và các chi tiết bằng dầu. - Các chi tiết sau khi rửa được thổi sạch bằng khí nén và lau chùi bằng giẻ sạch. 4.1.2 Trình tự lắp ráp Khi lắp ráp thì các bề mặt lắp ráp của chi tiết phải được bôi trơn một lớp mỡ hoặc nhớt. Trong quá trình sửa chữa, lắp ráp máy có nhiều phương pháp lắp ráp khác nhau như lắp ráp đổi lẫn hoàn toàn, lắp ráp chi tiết theo nhóm, lắp ráp lựa chọn, lắp ráp áp dụng chi tiết bù, lắp ráp đơn chiếc có hiệu chỉnh. Mỗi phương pháp có những đặc điểm khác nhau nên sẽ đạt độ chính xác mối ghép và thời gian lắp ráp khác nhau. Tùy theo hệ thống tổ chức sửa chữa, trình độ chuyên môn hoá của đội ngũ công nhân, diện tích mặt bằng lắp ráp, yêu cầu của độ chính xác mối ghép.. ta sẽ chọn ra các phương pháp lắp ráp thích hợp nhất, bởi trong quá trình lắp ráp tạo thành một cơ cấu máy bơm hoàn chỉnh về kết cấu và động học, ta cũng có thể sử dụng kết hợp các phương pháp lại để lắp ráp cụm chi tiết, bộ phận máy nhằm đạt chất lượng hiệu quả và năng suất cao nhất. Trong công tác khoan dầu khí, qúa trình lắp ráp thường sử dụng phương pháp lắp ráp tại chỗ, lắp lần lượt từng cụm, từng bộ phận, sau đó lắp tổng thể máy bơm. Chú ý khi lắp ráp ta phải kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến khe hở máy. 4.2. Kiểm tra 4.2.1. Căn chỉnh độ thăng bằng của phần thuỷ lực: Dùng 2 kích van đặt dưới đáy hộp thủy lực để điều chỉnh độ thăng bằng. Sau khoa học đã thăng bằng, tiến hành xiết chặt các bulông chân máy và bulông chân đường ống hút. 4.2.2. Kiểm tra khe hở giữa con trượt và máng trượt. Kiểm tra bằng căn lá 0.2÷0.34 mm §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 48 Chú ý kiểm tra lại hai điểm chết trên và chết dưới của hành trình con trượt. N ếu khe hở không đều, phải căn chỉnh lại máng trượt, đảm bảo từ 0.2÷0.5mm 4.2.3. Kiểm tra tổng thể máy lần cuối - Kiểm tra đồng bộ và đầy đủ các chi tiết - Kiểm tra lại xem màng ngăn đã lắp ráp chính xác vào bình điều hoà chưa - Mở các thiết bị khoá, đóng trước khi cho bơm chạy thử. - Xiết chặt các đai ốc, đinh ốc của hệ thống bảo vệ an toàn. 4.3. Quy trình vận hành 4.3.1. Chạy thử bơm Việc chạy thử bơm sau khi đã sửa chữa, lắp ráp là một việc hết sức quan trọng và bắt buộc. Qua việc chạy thử này, ta có thể đánh giá một cách chính xác chất lượng công việc sửa chữa và lắp ráp, khẳng định độ tin cậy làm việc của bơm trước khi đưa vào hoạt động. Trong sửa chữa, việc chạy thử máy có những đặc điểm riêng, bởi trong máy có nhiều loại chi tiết khác nhau: Chi tiết mới, chi tiết được gia công sửa chữa lại, chi tiết đã qua sử dụng vẫn còn dùng được… N hư vậy có nghĩa là, có những mối ghép trong cơ cấu máy cần được chạy rà, nhằm san phẳng những nhấp nhô ban đầu do chế tạo, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt, giảm áp lực đơn vị trong mối ghép, đảm bảo độ ổn định làm việc lâu dài của mối ghép tăng tuổi thọ của bơm. N hưng cũng có những mối ghép việc chạy thử là để kiểm tra, hiệu chỉnh lại khe hở và các thông số kỹ thuật. Khi tiến hành chạy thử máy bơm ta cần thực hiện những bước sau: - Kiểm tra, các bộ phận của bơm một lần cuối, xem xét các mối ghép ren đã xiết đủ chặt chưa, tra dầu mỡ cho các mối ghép có sự chuyển động tương đối giữa các bề mặt chi tiết bơm (tại những vị trí có lỗ tra dầu hoặc vú mỡ). §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 49 - Kiểm tra dọn dẹp các dụng cụ lắp ráp, các ốc vít, các mảnh vụn sắt thép có xung quanh máy, không để chúng trên thành máy, trên các vị trí có thể vướng, rơi vào các bộ phận máy đang chuyển động. - Quay vài vòng khớp nối bằng tay đòn, xem xét hiện tượng kẹt vướng của bơm - Đóng điện chạy thử và xả trực tiếp chất lỏng ra ngoài, không đưa vào hệ thống ống dẫn. Kiểm tra áp suất và lưu lượng làm việc của bơm. Lưu ý, tất cả các chi tiết của hộp thuỷ lực chịu áp suất làm việc 25Mpa (250KG/cm3) phải chịu chạy thử áp suất là 37.5Mpa trong thời gian 5ph. - Đặt tay lên các thân ổ xem có hiện tượng rung, nóng không, nếu rung cần vặn chặt các ốc lắp thân ổ với bệ máy. N ếu nóng cần xem xét chế độ bôi trơn, xem các vị trí tương quan của ổ bi có bị sai lệch không, nếu sai lệch đường tâm thì cần phải điều chỉnh lại. - Lắng nghe xem bơm chạy có xuất hiện tiếng ồn không, nếu tiếng ồn có tính chất bị lỗi thì cần phát hiện và xử lý ngay. - Riêng đối với cụm xylanh - piston mới hoặc đã sửa chữa thì khi tiến hành chạy thử sẽ đạt được 2 mục đích: - Làm tròn bề mặt trên các đỉnh độ nhám và ở các phần mà ở đó có sai số công nghệ ban đầu, có các khuyết tật do lắp ghép và biến dạng nhiệt. - Huỷ hoại độ nhám ban đầu của bề mặt và tạo ra độ nhám mới có các thông số và hướng xác định cho mỗi bề mặt ma sát khi chúng làm việc trong chế độ sử dụng lâu dài. 4.3.2. Lưu ý vận hành Trong quá trình vận hành máy bơm để hoạt động bình thường ta phải thực hiện các công việc sau: - Kiểm tra lượng dung dịch trong bơm sao cho trong suốt quá trình làm việc bơm không bị khí xâm thực vào. - Kiểm tra nhớt bôi trơn và các bộ phận của máy xem có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật không. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 50 - Kiểm tra áp suất khí nén trong bình điều hoà không được cao hơn hay thấp hơn so với áp suất được đánh dấu trên biểu đồ. - Tiến hành kiểm tra định kỳ van an toàn một lần sau 10h làm việc để phòng ngừa các chất lắng đọng trên các bề mặt của van an toàn và trên đường ống hút. - Kiểm tra thường xuyên các mối ghép có liên kết ren của bulông, đai ốc. Đặc biệt chú ý đến các mối ghép chịu tải trọng của khối thủy lực vì các mối ghép này dù chỉ hơi yếu cũng dẫn đến sự phá hỏng các liên kết ren, làm mài mòn bề mặt lắp ráp, hư hỏng đệm làm kín… - Không cho phép bơm làm việc lâu dài với áp suất vượt quá các chỉ số trong tính năng kỹ thuật. N ghĩa là, cho phép làm việc tăng công suất nhưng không quá 10% trong thời gian 5ph. - Hướng quay của trục chủ động phải đúng với hướng quay được chỉ ra trên khung máy ( theo chiều quay kim đồng hồ). Phải rửa sạch dung dịch ở hộp thuỷ lực khi bơm ngừng hoạt động trong thời gian dài, để tránh hiện tượng lắng đọng các hạt sét và hạt mài trong hộp thủy lực nhằm ngăn ngừa quá trình ăn mòn kim loại. - Trong khi bơm làm việc không được tiến hành bất cứ một công việc nào liên quan đến bơm, ngoại trừ việc siết chặt các đệm làm kín hoặc các đai ốc, nắp van. N goài ra trong quá trình máy bơm làm việc thường xảy ra một số hiện tượng biểu hiện sự hỏng hóc. Để đảm bảo quá trình bơm không bị gián đoạn ra cần tìm hiểu kỹ và xác định rõ nguyên nhân của các hiện tượng đó để có biện pháp khắc phục kịp thời. 4.3.3. Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm Biểu hiện hỏng hóc guyên nhân Biện pháp khắc phục Khi bơm làm việc không chuyển dung dịch, áp suất không tăng lên -Dung dịch không đủ - Van hút bị đóng - Xylanh không có dung dịch - Chộn thêm dung dịch - Mở van hút, kiểm tra. - Giảm chiều cao hút. - Thay van an toàn §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 51 - Đường hút bị hở - Chiều cao hút quá lớn - Van an toàn bị hỏng - Khí xâm thực vào khoang bơm - Kiểm tra các đệm làm kín xylanh, ty piston, đường ống hút, bộ phận lọc khí. Lưu lượng bơm nhở, không phù hợp với tính toán - Van lắp sai - Tắc phiến lọc - Lắp ống lót xylanh chưa đúng, phương pháp không trùng với lỗ van - Lắp van sai - Làm sạch phiến lọc - Kiểm tra và lắp lại ống lót. Có tiếng rít trong bộ phận thuỷ lực Xylanh, piston đã bị mòn - Tháo xylanh, piston ra kiểm tra và tiến hành đo lại đường kính của xylanh, nếu tăng 1mm trở lên hoặc có vết xước với độ sâu từ 1mm trở lên thì phải thay mới. Piston mòn thì ta cũng tiến hành thay mới. Có tiếng rít ở trên đệm làm kín với ty bơm và dung dịch rò rỉ theo đường này - Đệm làm kín và ty bơm bị mòn - Lỏng ốc siết - Thayđệm làm kín và ty bơm khi đường kính ty bị mòn giảm đi hơn 1.5mm hoặc các vết xuớc lớn hơn 2mm. - Siết chặt lại ốc đến khi hết rò rỉ thì thôi. Có tiếng gõ trong hộp thuỷ lực khi piston hoạt động - Mối ghép giữa piston và ty piston bị hỏng - Xylanh không được siết chặt - Mối ghép giữa ty piston và ty trung gian bị hỏng - Kẹp chặt piston lên ty nhờ thiết bị gà ép hoặc siết chặt đai ốc. - Siết chặt lại xylanh -Siết chặt đai ốc hãm Tiếng gõ trong xylanh ở vị trí van - Lò xo của van bị yếu hoặc bị gãy - Bơm bị hiện tượng xâm thực quá nhiều - Thay lò xo mới - Kiểm tra lại bộ phận làm kín đường hút. Hiện tượng dung dịch rò ra từ rãnh trên nắp van. - Gioăng làm kín giữa nắp van và thân van bị hỏng Thay thế bộ gioăng mới Áp suất trên đường xả giảm mạnh - Áp suất ban đầu trong bình ổn áp chưa đạt yêu - Tăng áp cho bình ổn áp §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 52 cầu - Màng cao su bị rách - Thay thế màng cao su mới Màng trượt và con trượt bị hỏng quá mức - Dầu bôi trơn kém, độ nhớt của dầu quá lớn - Tất cả lỗ bôi trơn - Máy bơm lắp đặt bị nghiêng - Thay dầu bôi trơn - Thông lại các lỗ - Điều chỉnh lại máy cho cân bằng. Có tiếng gõ trong phần dẫn động - Răng ăn khớp bị gãy - Mối ghép giữa tay biên và ty trung gian bị hỏng hoặc đã mòn - Hàng ốc kẹp của nắp cácte máy vào thân bơm bị hỏng - Kiểm tra bánh răng qua nắp thăm dò, nếu bánh răng đã bị gãy cần thay thế bánh răng mới. - Lắp bạc lót vào giữa tay biên và ty trung gian hoặc thay mới. - Vặn lại ốc cho chặt. Các ổ bi bị hỏng - Dầu bôi trơn không đủ - Ổ bi bị bó bNn - Thêm dầu bôi trơn - Rửa sạch, lau chùi ổ 4.3.4. An toàn khi vận hành máy bơm Trong quá trình làm việc có thể xảy ra những sự cố dẫn đến những tai nạn không lường trước được, gây thiệt hại cả về kinh tế lẫn vật chất, làm chậm tiến độ thi công đối với con người cũng như thiết bị máy móc. Để bơm làm việc được tốt và đảm bảo an toàn nhất thiết phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây. 1.Trước khi khởi động bơm cần kiểm tra: - Không để các vật không cần thiết ở phần dẫn động của bơm - Kiểm tra rào chắn bảo vệ bơm - Kiểm tra đồng hồ áp lực, van an toàn - Kiểm tra khí nén và áp suất khí nén trong bình ổn áp. - Không cho người không liên quan công việc ở gần máy bơm. 2. Khi hành trình của máy bơm đạt mức bình thường, phải đóng ngay van khởi động, đồng thời theo dõi chỉ số trên áp kế và điều chỉnh không cho áp suất tăng vượt quá giới hạn làm việc cho phép. 3. Máy bơm cần được lắp thiết bị bảo hiểm và hệ thống báo động. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 53 4.Khi máy bơm đang làm việc, đặc biệt nghiêm cấm tiến hành các công việc sửa chữa 5. Khi thực hiện máy bơm có các khuyết tật sau đây thì không cho máy bơm tiếp tục làm việc: - Xuất hiện vết nứt ở các bộ phận như: Bánh đai, bình điều hoà, van.. -Các rãnh then, vít cấy bị hỏng. - Không co tấm chắn bảo vệ bộ phận dẫn động. - Đệm làm kín xylanh bị hỏng khi dung dịch rò rỉ qua lỗ báo hiệu A. - Xói mòn đường kính mặt trong của xylanh lớn hơn 1.5mm so với đường kính danh nghĩa. - Ty bơm cong và có các vết nứt, gãy, sứt. - Có vết nứt, mẻ ở các mối hàn thân máy và các bộ phận khác. 6. Khi xảy ra cháy nổ thì phải báo ngay cho trung tâm an toàn, cần nhanh chóng cứu chữa người và các thiết bị liên quan. Đồng thời ngừng hoạt động máy bơm ngay lập tức 7. Trong quá trình vận hành cần ghi chép những biểu hiện của thợ máy đổi ca về tình trạng hư hỏng, sai phạm chế độ làm việc của bơm 4.5. Quy trình bảo dưỡng, chăm sóc máy bơm Máy bơm khoan YHБ-600 là một tổng thể các chi tiết ghép lại với nhau. Sau một thời gian làm việc, trong bơm sẽ xuất hiện một số hư hỏng với các thiết bị, bộ phận do nhiều nguyên nhân như: bôi trơn kém, lắp ráp không đúng kỹ thuật, tải trọng động sinh ra quá lớn… dẫn đến hiệu suất làm việc của toàn hệ thống giảm. Để ngăn ngừa hiện tượng này, giúp bơm làm việc có hiệu quả hơn, chống lại được các hư hỏng có thể xảy ra cho các chi tiết bộ phận máy thì chúng ta phải có các biện pháp bảo dưỡng và chăm sóc toàn bộ hệ thống máy bơm theo một lịch trình nào đó. Sự hỏng hóc trong hệ thống máy bơm thường là sự hỏng hóc dây chuyền: nếu một chi tiết bị hư hỏng mà không sửa chữa thay thế kịp thời thì sẽ phá huỷ và gây hư hỏng cho các chi tiết, bộ phận khác, làm gián đoạn hoạt §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 54 động của hệ thống, tăng khối lượng sửa chữa. Vì vậy, công tác bảo dưỡng và chăm sóc máy bơm là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết, nó quyết định thời gian làm việc và hiệu quả làm việc của toàn hệ thống. 4.5.1. Vấn đề bôi trơn Là một trong những vấn đề hết sức quan trọng, nó các tác dụng giảm lực ma sát, giảm hao mòn, làm mát chi tiết, bảo vệ chi tiết khỏi han rỉ, liên tục làm sạch chi tiết đảm bảo tính khít giữa các chi tiết… làm tăng hiệu suất làm việc và độ bền cho máy bơm. Để nâng cao khả năng bôi trơn thì bơm không những cần phải được bôi trơn đầy đủ, thường xuyên mà nó còn phải được bôi trơn đúng chúng loại chất bôi trơn quy định. Có ba loại chất bôi trơn thường được sử dụng là dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn và chất bôi trơn. N goài ra, với một số thiết bị đơn giản người ta còn sử dụng cả không khí để bôi trơn. Mỗi chất bôi trơn đều có tính chất hoá lý và đặc điểm khác nhau. Tuỳ vào chế độ làm việc của mối ghép, chi tiết mà ta chọn chất bôi trơn phù hợp để đảm bảo quá trình bôi trơn được tốt nhất. Lưu ý nên chọn chất bôi trơn có độ nhớt bé mà vẫn phải đảm bảo được màng bôi trơn mỏng trên các bề mặt tiếp xúc, lớp màng này bền vững để cho tất cả các điểm tiếp xúc làm việc trong suốt quá trình chuyển động. Bôi trơn hệ thống máy bơm tức là ta phải bôi trơn toàn bộ các cụm chi tiết quan trọng, có chuyển động ma sát tương đối với nhau như cơ cấu tay quay - thanh truyền, hộp giảm tốc, bộ gioăng làm kín, cụm xylanh - piston.. trong đó cụm xylanh - piston thì được bôi trơn bằng chính dung dịch khoan. Ví dụ công tác bôi trơn trong cơ cấu tay quay - thanh truyền của máy bơm YHБ-600 ở xí nghiệp Vietsovpetro được bôi trơn bằng dầu Vistra 100 của hãng Shell. Trong quá trình chạy thử của bơm thì sau 500 giờ hoạt động, ta dừng bơm để xả dầu qua đai ốc có từ tính. Lau chùi sạch sẽ các kim loại làm dính vào đai ốc xả trước khi lắp lại. Sau đó thêm dầu mới vào. Trong quá trình làm việc bình thường của bơm thì sau 4000h bơm làm việc ta phải thay dầu mới. Hàng ngày nên kiểm tra lượng dầu bôi trơn trong §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 55 hộp dầu bôi trơn của cơ cấu thông qua dụng cụ đo. Mực dầu bôi trơn khoảng 2'' trên vạch thuỷ tinh thì đạt, còn thấp hơn thì phải bổ sung. N ếu lượng dầu này lớn hơn 2'' sẽ gây ra ứng suất dư lên bạc làm kín, làm biến dạng bạc dầu. 4.5.2. Vấn đề bảo dưỡng máy bơm Bảo dưỡng kỹ thuật là tập hợp các biện pháp nhằm chống lại sự mòn hỏng của các chi tiết, nhằm đảm bảo khả năng làm việc của bơm Qúa trình bảo dưỡng phải quy định, thời gian, nội dung bảo dưỡng và khối lượng công việc để kịp kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết bộ phận không còn khả năng làm việc, nhằm tránh gây ảnh hưởng đến các chi tiết hế độ mòn giới hạn cho phép. N ếu các chi tiết được bảo dưỡng đúng kỹ thuật, đúng thời hạn thì sẽ giảm được khối lượng công việc sửa chữa, tăng khả năng làm việc cũng như tuổi thọ của chúng, đặc biệt làm giảm bớt các sự cố không tốt xảy ra trong quá trình làm việc với toàn bộ hệ thống máy bơm. Để đảm bảo khả năng làm việc của từng chi tiết bộ phận cũng như của toàn bộ hệ thống thì ta phải có lịch trình bảo dưỡng hàng ngày, hàng tháng và hàng quý như sau: 1. Công tác bảo dưỡng hàng ngày: - Kiểm tra lượng dầu bôi trơn - Kiểm tra nhiệt độ dầu bôi trơn. - Kiểm tra fin lọc. - Kiểm tra áp suất hút. - Kiểm tra áp suất xả. - Bôi trơn các ổ bi trong bộ truyền động bánh răng. - Kiểm tra bình điều hoà. - Kiểm tra hệ thống làm mát cần piston - Kiểm tra lại các gioăng làm kín xem có rò rỉ không. - Kiểm tra bộ gioăng phớt của cần piston và thanh nối con trượt. - Kiểm tra sự sạch sẽ ở khu vực làm việc. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 56 - Kiểm tra lại bu lông và đai ốc. 2. Công tác bảo dưỡng hàng tháng: - Kiểm tra lại toàn bộ bulông và đai ốc của phần thủy lực. - Kiểm tra độ mài mòn của cần piston - Kiểm tra độ mài mòn của xylanh - piston - Kiểm tra các cối van, van và lò xo. 3. Công tác bảo dưỡng 6 tháng một lần: - Kiểm tra khe hở cụm con trượt. - Kiểm tra khe hở ở các ổ bi trong bộ truyền bánh răng - Kiểm tra trục bánh răng. - Kiểm tra lại khung máy - Kiểm tra lại các đai thang. - Kiểm tra đai ốc của các mặt bích hút - xả. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 57 PHẦ 3 BÌH ĐIỀU HOÀ VÀ ẢH HƯỞG CỦA Ó ĐẾ SỰ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM YHБ-600 –––––––––––––––––––––––––––––– CHƯƠG 1 ĐỘ KHÔG Ổ ĐNH CỦA LƯU LƯỢG VÀ PHƯƠG PHÁP ĐIỀU HOÀ CHỈH ĐỘ KHÔG Ổ ĐNH LƯU LƯỢG CỦA BƠM PISTO 1.1. Độ không ổn định lưu lượng (lưu lượng tức thời của máy bơm) Lưu lượng của máy bơm piston được xác định theo công thức: Q = F.C = FωRsinϕ (1.1) Trong đó: - F: Tiết diện piton - C: Vận tốc chuyển động của piston trong xylanh - R: Bán kính tay quay - ϕ : Góc quay của tay quay - ω: Vận tốc góc của tay quay. Do đó, lưu lượng Q của bơm piston luôn thay đổi khi góc quay tay quay ϕ thay đổi. Vậy sự biến đổi lưu lượng của bơm phụ thuộc vào sự biến đổi vận tốc piston. Khảo sát chuyển động của piston của bơm truyền dẫn bằng cơ cấu tay quay - thanh truyền (theo hình 1.1. tr 4). Gọi: L: Chiều dài của thanh truyền. X: Khoảng cách từ mặt làm việc của piston đến vị trí giới hạn B2 Khi trục quay được một góc ϕ thì piston (1) chuyển dịch được một quãng X = R (1 - cos π) ± L (1- cos β) (1.2) Dấu + khi piston chuyển động từ trái qua phải (-) khi piston chuyển động từ phải qua trái §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 58 Từ 2 tam giác IEF và OEF ta có: Lsin β = R sin ϕ Bằng biến đổi lượng giác và đặt (hệ số kết cấu của bơm piston) λ= L R Ta có công thức: X = R     ±− ϕ λ ϕ sin 2 )cos1( ;m (1.3) Trường hợp thanh truyền L lớn hơn rất nhiều lần so với R thì: X = R (1-cos ϕ); m (1.4) Trong đó: ϕ = ωt ω: Vận tốc góc; t: thời gian Vận tốc tức thời của bơm piston là dV = dt d R dt dX ϕ ϕsin= Do đó V = ωR sin ϕ (1.5) Vậy lưu lượng tức thời của bơm tác dụng đơn (hình 1.1) là: Q = R. ϕR sin ϕ (1.6) Ta thấy lưu lượng tức thời của bơm dao động theo hàm số hình sin và đạt giá trị cực đại (Qmax) khi ϕ = k 2 π ; cực tiểu (Qmin =0) khi k2π (k =1,2…) Các máy bơm khác nhau có mức độ ổn định lưu lượng Q khác nhau. N hững biến đổi thể tích này đối với các máy bơm khác nhau được mô tả như trên các biểu đồ sau: §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 59 Hình 1.1. Biểu đồ biến đổi lưu lượng của bơm piston Với máy bơm tác dụng đơn (Z =1) lưu lượng dao động và đạt giá trị cực đại Qmix khi góc tay quay ϕ = π/2 và đạt giá trị cực tiểu Qmin khi góc quay tay quay ϕ = 0 Qmax = RωR §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 60 Qmin = 0 Tương tự với cách suy luận như vậy, ta có thể xác định được biểu đồ biến đổi lưu lượng của bơm tác dụng kép, tác dụng ba,… (với Z là số píton tác dụng đơn) Sau khi nghiên cứu lưu lượng của bơm piston, ta thấy rõ tính chất dao động lưu lượng là một đặc điểm (cũng là một nhược điểm) thuộc về bản chất của bơm piston không nói riêng của bơm thể tích nói riêng. N hược điểm này gây nên tính chất không ổn định của dòng chảy trong bơm cho phạm vi sử dụng của bơm piston bị hạn chế trong các truyền động thuỷ lực và hệ thống điều khiển tự động cần độ chính xác cao. Để đánh giá mức độ không ổn định về lưu lượng ta dùng hệ số không ổn định lưu lượng m: m = tb ma Q Q (1.7) Theo công thức tính Qtb ta tính được: Qtb = 60 .2... )(0 nRFai df = ∫ π ϕϕ π (1.8) Với máy bơm piston tác dụng có lưu lượng Q lớn nhất khi sinϕ = 1, a = 1, i = 1 và ω = 60 2 nπ là: Qmax = FR. 60 2 nπ (1.9) Vậy với bơm tác dụng đơn có hệ số không đều về lưu lượng là: m = π π = 60 2 60 2 n FR n FR (1.10) Tương tự có thể tính được hệ số không đều về lưu lượng Q cho các bơm: Z =2: m = 2 π §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 61 Z = 3: m = 3 π Z = 4: m = 4 2π 1.2. Khắc phục sự chuyển động không ổn định của chất lỏng trong bơm piston 1.2.1. Tác hại của sự không ổn dịnh lưu lượng tới quá trình khoan Trong quá trình làm việc do áp suất và lưu lượng của bơm piston biến thiên theo diện rộng và tạo ra các xung va đập thuỷ lực trong buồng ra của máy bơm hoặc trên đường ống hút, đường ốn đNy nên làm tổn thất thủy lực của máy bơm là rất lớn. Do đó hiệu suất làm việc của máy bơm cũng sẽ bị giảm xuống. Trong trường hợp nhiều bơm cùng làm việc trong một hệ thống, biên độ dao động của áp suất có thể tăng lên rất lớn vì hiện tượng cộng hưởng. Vì nhược điểm này mà piston có hệ số không đều về lưu lượng lớn (bơm tác dụng kép m = 1.57, bơm tác dụng ba m = 1.047, bơm tác dụng bốn m = 1.11…) nên không được sử dụng trong các hệ thống truyền động thuỷ lực hoặc hệ thống điều khiển đòi hỏi chính xác cao. Do đó, cần phải có biện pháp để hạn chế tính không ổn định của dòng chảy chất lỏng trong bơm 1.2.2. Các biện pháp khắc phục điều chính độ không ổn định lưu lượng. - Ghép nhiều xylanh - Dùng máy bơm tác dụng hai chiều - Lắp thêm bình đìều hoà cho máy bơm (đây là biện pháp sử dụng rộng rãi nhất trong các máy bơm khoan hiện nay) Ở phạm vi đồ án này, ta nghiên cứu máy bơm lắp thêm bình điều hoà. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 62 CHƯƠG 2 BÌH ĐIỀU HOÀ DÙG TROG BƠM PISTO 2.1. Xét sự làm việc của bình điều hoà trong máy bơm piston Trong quá trình làm việc, khi máy bơm thực hiện quá trình hút đNy, trên đường làm việc (hút hoặc đNy) của máy bơm lắp một bình điều hoà, lúc này một phần chất lỏng đi vào bình, phần còn lại đi ra đường làm việc. Khi chất lỏng vào bình với thể tích tăng dần sẽ đNy màng ngăn phía trên ép phần chất khí lại. Khi kết thúc quá trình hút hoặc đNy, lúc này áp suất, lưu lượng trên đường làm việc máy bơm giảm nên bình điều hoà sẽ bổ sung lưu lượng và áp suất bằng cách: phần chất lỏng sẽ đi ngược trở ra do sự giản nở phần khí nén đNy đi ngược trở ra do sự giản nở phần khí nén đNy màng ngăn đi xuống ép chất lỏng bổ sung vào đường làm việc. Bình điều hoà trên đường hút là tăng chiều cao hút và giảm dao động thủy lực đối với cụm thủy lực của máy bơm. Bình điều hoà lắp trên đường đNy thì làm giá trị của P, Q ổn định, nâng cao hiệu quả làm việc của máy bơm. Trong các bình điều hoà, ở phần trên có chứa khí, phần dưới có chứa chất lỏng bơm, trong khi đó áp suất của không khí bằng áp suất lên bề mặt chất lỏng trong bình. 2.1.1. Bình diều hoà đầy. Trong một khoảng thời gian nào đó, khi mà lưu lượng tức thời của bơm lớn hơn lưu lượng trung bình như hình vẽ 2.1. Một phần chất lỏng dư đó được tích lũy lại trong bình điều hoà, phần chất lỏng dư đó ở trên đồ thị lưu lượng là phần bdcb. Khi đó, mực chất lỏng trong bình tăng lên làm cho khối khí trong bình bị nén lại. Khi mà lưu lượng nhỏ hơn lưu lượng trung bình hoặc là bằng 0 (đối vớii máy bơm tác dụng đơn ở quá trình hút) không khí trong bình nở ra và đNy phần chất lỏng dư vào ống đNy. Ở trên đồ thị phần bdcb tương ứng với phần chất lỏng dư, nó xuất hiện khi quay đi tay quay được một góc tương ứng với đoạn bc. Khi trục khuỷu quay đi một góc tương ứng với đoạn §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 63 ab và ce chất lỏng dư đó được đNy vào ống xả và giữ cho chất lỏng chuyển động với tốc độ không đổi. Hình 2.1a. Bình điều hoà trên ống đ5y Hình 2.1b. Bình điều hoà trên ống hút §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 64 Hình 2.2. Sơ đồ lưu lượng trung bình tương ứng với góc quay. 2.1.2. Bình điều hoà trên đường ống hút Khi lắp bình điều hoà trên đường ống hút có thể cho phép: - Tăng chiều cao hút - Giảm được dao động áp suất trong quá trình hút Trong quá trình hút, một phần chất lỏng được tích lũy lại trong bình, nếu kích thước của bình đủ lớn thì dao động chất lỏng trong bình sẽ nhỏ, trên mặt thoáng của chất lỏng trong bình luôn luôn có chứa không khí và có áp suất chân không. Vì thế mà chất lỏng chảy từ bể hút lên bình một cách liên tục và có thể xem như dòng chảy ổn định. Chuyển động không ổn định chỉ xuất hiện ở đoạn từ bình chứa đến mặt piston do đó lực quán tính trong ống hút chỉ còn xuất hiện ở một đoạn ngắn là từ bình điều hoà đến bơm, giảm được tổn thất năng lượng trong ống hút, do đó có thể tăng được chiều cao hút. Chú ý: - Bình điều hoà càng đặt sát bơm càng có lợi - Trong trường hợp ống hút ngắn và bể dung dịch nằm gần với bơm thì không cần dùng đến bình điều hoà trên ống hút. - Bình điều hoà trên ống đNy thì có thể dùng trong mọi trường hợp 2.2. Phân loại bình điều hoà Tuỳ theo các quan điểm khác nhau mà người ta chia ra nhiều loại: - Phụ thuộc vào hướng chuyển động: §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 65 + Bình điều hoà kín (chất lỏng đi qua bình điều hoà thì hướng chuyển động bị thay đổi và thay đổi các khoang chuyển động bên trong bình: đó là sự tăng giảm về thể tích của khoang khí và lỏng) + Bình điều hoà hở còn gọi là bình ổn áp chảy (chất lỏng trong bình chuyển động theo một hướng không đổi từ đầu vào đến đầu ra) - Theo cấu tạo: + Bình điều hoà dùng ống đục lỗ + Bình điều hoà dùng van định hướng + Bình điều hoà dùng van tự do - Theo vị trí lắp đặt: + Bình điều hoà cửa hút + Bình điều hoà cửa đNy. Tuy nhiên hiện tại đối với công tác khoan dầu khí thì người ta kết hợp hai loại trên nhằm mục đích tăng hiệu quả làm việc và phân ra một số bình điều hoà sau: + Bình điều hoà hở có không khí tự do + Bình điều hoà hở dùng ống đục lỗ + Bình điều hoà kín dùng ống đục lỗ + Bình điều hoà kín dùng van tự do Hình 2.3. Bình điều hoà chảy §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 66 Hình 2..4a,b. Bình ổn áp kín có màng ngăn §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 67 Hình 2.5. Bình điều hoà kín có van định hướng Hình 2.6. Bình điều hoà có sử dụng ống đục lỗ §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 68 Hình 2.7. Bình điều hoà kín có dùng van tự do 2.3.Tính toán lựa chọn bình điều hoà cho bơm YHБ-600 Kích thước của bình được xác định trên giá trị lớn nhất của mức độ không ổn định áp suất. Trong bình điều hoà vì có sự thay đổi mức chất lỏng làm cho khối chất khí chứa trong bình bị nén và giãn nở, đồng thời làm thay đổi áp suất của chất khí. V,P Thể tích và áp suất khí trong bình ở 3 mức min, trung bình, max trong một vòng quay của trục khuỷu, chuyển động của chất lỏng trong bình thực tế ta coi là ổn định nếu mức độ không ổn định của áp suất trong bình nhỏ: §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 69 δ = tbP PP minmax − ≤0.02÷0.05 (2.1) Ta cho rằng quá trình thay đổi thể tích khí trong bình là đẳng nhiệt khi đó theo định luật Bôilơ - Mariot ta có: Pmax. Vmin = Pmin. Vmax = Ptb.Vtb (2.2) ⇒ Pmax = Pmin. min max V P Áp suất trung bình của khí trong bình là: Ptb = min minmaxminminmax 2 )( 2 V VVPPP + = + (2.3) Thay giá trị của (2.2) và (2.3) vào (2.1) ta được: δ = tbtb V V V VV VV VV ∆ = − = + − minmax minmax minmax )(2 ⇒ Vtb = δ V∆ (2.4) Ở đây ∆V - Chính là khối lượng của chất lỏng được tích lại trong bình Bây giờ ta xác định ∆V: Để đơn giản ta xét cho trường hợp của máy bơm tác dụng đơn 1 xylanh. Đồ thị lưu lượng của nó có dạng như hình (2.2) Lưu lượng trung bình ứng với góc quay ϕ1, ϕ2. Phần diện tích bdc là lưu lượng dư, khi đó phân tố thể tích chất lỏng đi vào bình là: d∆V = dQ = Qtb.dt (2.5) dQ - Lưu lượng sau thời gian dt. dQ = F.R.ω. sinϕ dt mà dt = ω ϕd dQ = FR. sinω dω (2.6) Q = F.C; C = 3060 .2 SnnS = N ên d∆V = F.R. sinω dω - ϕ π d n nRF . 30 30 .. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 70 =F.R (sinϕ - 1/π) dϕ (2.7) Toàn bộ khối lượng chất lỏng tích vào bình sẽ là: ∆V = F.R 2 1 2 1 cos..) 1 (sin ϕ ϕ ϕ ϕ π ϕ ϕϕ π ϕ∫     −−=− RFd Từ điều kiện d∆V = 0 ta có: sinϕ=1 = 1/π ⇒ ϕ1 = 0.323 (rad) ϕ2 = π - ϕ1 = 2.817 (rad) Thay giới hạn tích phân và ta thu được: ∆V = 1,1 F.R = 0.55 F.S (Vì S = 2R) Tương tự ta có thể xác định được: - Với máy bơm 1 xylanh tác dụng kép: ∆V = 0.21.F.S - Với máy bơm 2 xylanh tác dụng kép: ∆V = 0.042.F.S (bơm tác dụng 4) - Với máy bơm 3 xylanh tác dụng đơn: ∆V = 0.09.F.S N ếu ta chọn δ = 0.025 (chuyển động của chất lỏng trong bình có độ ổn định max) Thì ta xác định được lượng khí cần nạp vào bình cho các loại bơm khác nhau: Từ Vtb = δ V∆ có thể xác định thể tích chứa khí của bình: Vtb = SFSF ..22.. 25.0 55.0 = - Cho máy bơm tác dụng bơm Vtb = 9.F.S - cho máy bơm tác dụng kép Vtb= 0.5.F.S - cho máy bơm tác dụng ba Vtb = 2.F.S - cho máy bơm tác dụng bốn (Các giá trị trên đều đúng cho bình điều hoà hút và đNy) Khi ống dẫn dài lực quán tính lớn thì lấy δ = 0.01 nếu kích thước của bình điều hoà lớn thì trên thân bơm chỉ đặt một bình điều hoà nhỏ, còn thể tích chính của không khí được tập trung trong bình điều hoà đặc biệt gần bơm. Bình điều hoà hút có thể lấy δ = 0.05 nếu ống hút ngắn và chiều cao hút nhỏ hơn 5m. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 71 Vì phần dưới của bình điều hoà chứa chất lỏng nên thể tích của bình điều hoà lớn hơn thể tích trung bình Vtb của khí trong bình điều hoà và xác định theo công thức; Vb =1.5Vtb = δ V∆.5.1 , m3 Khi mức độ không đều δ chọn đủ nhỏ (theo các giá trị đã cho) có thể coi chất lỏng trong ống dẫn chuyển động đều thi áp suất trung bình ở bình hút là: Ptb1 = ρg             +∑+−− 1 2 1 11 2 1 1 h h d h g v z pg p ξ λ ,N /m2 (2.8) Ở bình điều hoà đNy: Ptb2 = ρg             +∑+−− 1 2 2 22 2 2 2 h h d h g v z pg p ξ λ , N /m2 (2.9) *Áp suất lớn nhất trong bình điều hoà: áp suất trung bình ở bình điều hoà được xác định khi chất lỏng chuyển động ổn định. Căn cứ vào áp suất này ta xác định được các kích thước chủ yếu của bình điều hoà. Ở thời điểm khởi động bơm chất lỏng trong ống đNy tăng vận tốc lên nhiều lần, do đó xuất hiện lực quán tính dẫn tới nâng cao áp suất của bình điều hoà áp suất này sẽ càng lớn nếu ống dẫn càng dài, đường kính càng nhỏ, và năng suất của bơm tăng càng tăng nhanh (nghĩa là gia tốc càng lớn) Gỉa sử áp suất trong bình điều hoà chưa làm việc là 2zg P g P db ρρ = và thể tích không khí tương ứng trong bình là V0 thì khởi động bơm áp suất trong bình có giá trị g P ρ max . Ký hiệu bp Pmax = kp là hệ số nâng áp ở trong bình điều hoà và được tính theo công thức: lnkp+ bod d p pV Ql k 0 2 2 1 1 ∫ =+ ρ (2.10) Trong đó: ld- chiều dài ống dẫn sau bình điều hoà, m §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 72 Fod - diện tích tiết diện đNy ρ- khối lượng riêng chất lỏng, kg/m3 Q- Lưu lượng bơm, m3/s. V0- thể tích không khí bình, m 3 *Bình điều hoà và dao động chất lỏng: Muốn chất lỏng chuyển động hoàn toàn đồng đều, kích thước của bình phải lớn vô hạn. N hưng kích thước bình điều hoà hữu hiệu nên áp suất trong bình cũng dao động một ít xung quanh giá trị trung bình. Điều này, dẫn đến biến đổi vận tốc trong ống dẫn đNy và làm xuất hiện lực quán tính nâng cao hoặc giảm thấp áp suát trong bình điều hoà. Gía trị của áp suất quán tính không lớn lắm, nếu không trùng với sự tăng của áp suất trong bơm thì áp suất trong bình không thể cao quá giới hạn cho phép. N hưng nếu nó trùng thì tổng biên độ dao động có thể đạt giá trị rất lớn. N guy hiểm nhất là khi các biên độ dao động cực đại trùng nhau. Tần số dao động cột chất lỏng (số dao động trong 1s) là: z = 1)( 2 1 −∫ Onod b Vl g p ρ (2.11) Tần số dao động của chất lỏng trong bơm: z' = 60 n Ký hiệu: τ = 'z z là tiêu chuNn để xác định thời điểm cộng hưởng của dao động. Muốn tránh cộng hưởng phải thoả mãn điều kiện: τ<0.7τth (2.12) Trong đó: τth là giá trị tới hạn của τ (nghĩa là giá trị gây ra cộng hưởng). Đối với bơm tác dụng đơn thì: τth = 1; với bơm tác dụng kép thì τth = 2; với bơm tác dụng ba thì τth = 6; với bơm tác dụng bốn thì τth =4. N ếu quan hệ với (2.12) không thoả mãn thì phải tăng kích thước của bình điều hoà để giảm giá trị gây ra cộng hưởng. Từ các thống số đã tính toán ở trên thì ta sẽ lựa chọn được bình điều hoà cho máy bơm YHБ-600. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 73 Với thể tích khí làm việc Vtb = 9FS dành cho bơm tác dụng kép; đường kính xylanh lớn nhất có thể sử dụng là 200 mm và hành trình S = 400mm, ⇒Vtb = 72dm 3 Áp suất làm việc của bơm YHБ-600 có giá trị Pmax = 250KG/cm 2 Từ đó ta thấy bình điều hoà hình cầu dạng màng ΠK - 70-250 thoả mãn điều kiện làm việc của máy bơm. Do đó trên máy bơm YHБ-600 ta có thể lắp đặt loại bình điều hoà này. 2.3. Cấu tạo điều hoà ΠK - 70-250 Bình được cấu thành từ các thành phần chính sau: Thân bình, màng cao su, tấm đế, đồng hồ đo áp lực và van. Có thể chia cấu tạo của bình điều hoà gồm hai phần chính: Phần trên là phần khí nén (khí trơ, N 2), phần dưới là phần chứa chất lỏng làm việc. Để ngăn cách giữa màng khí và chất lỏng, người ta làm màng ngăn đặc biệt chịu được áp suất và có khả năng đàn hồi cao. Bình điều hoà thường được lắp trên đường đNy nhằm ổn định lưu lượng áp suất trên đường đNy. Đôi khi cũng được lắp trên đường hút để tăng chiều cao hút và giảm sự dao động trong xylanh - piston. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 74 Hình 2.9. Sơ đồ cấu tạo bình điều hoà 1. Gioăng làm kín 7. Vòng đệm 13. Đầu nối 2. Mặt đế 8. Bulông 14. Mặt bích 3. Vỏ bình 9. N ắp đậy 15. Gioăng 4. Lõi kim loại 10. Van 16. Bulông 5. Túi màng ngăn 11. N ắp van 17. Bảng biểu đồ 6. Đĩa cân bằng 12. Áp suất 18. Khuỷu nối §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 75 Bình được tạo thành từ vỏ bình 3 mà ở trong có gắn túi màng ngăn cao su 5, màng ngăn này có lõi kim loại đã được lưu hoá, ở phía trên túi có kẹp chặt đĩa cao su cân bằng 6 nhờ vòng đệm 7 đã được xiết chặt bằng bulông 8. N ắp đậy 9 của bình được kẹp chặt với vỏ bình 3 nhờ bulông 16, trên nắp có lắp đặt đầu nối 13, đồng hồ đo áp lực 12 và van 10. Van này được lắp gắn vào nắp 9 qua mặt bích và gioăng 15. N ắp van 11 để đóng mở van 10 thông qua áp lực khí nén vào ban đầu bằng áp kế 12. Áp suất khí nén vào này được xác định qua biểu đồ (hình 2.10 tr 71) ở phía dưới của bình thì vỏ bình 3 và khuỷu nối 18 được làm kín với nhau nhờ gioăng cao su 1. Ở đây có lắp thêm mặt đế 2 (loại có thể thay thế được) để làm mặt tựa của túi màng ngăn 5 khi bơm ngừng hoạt động, và túi này khi đó sẽ được định trung tâm lại nhờ bộ phận cân bằng 6. Trong thời gian làm việc dung dịch sẽ chảy qua khuỷu nối 18 với áp suất cao. Áp suất khí ban đầu ở bình điều hoà sẽ nén màng ngăn 5 về phía mặt đế 2 đến áp suất làm việc (áp suất chất lỏng đi vào bình). Khi lưu lượng của bơm giảm thì dung dịch trong bình sẽ đi vào ống xả nhờ sự giản ra của túi màng ngăn. Khi lưu lượng của bơm tăng thì ngược lại, một phần dung dịch trên đường ống xả sẽ lại được đi vào trong bình nhờ sự co lại của túi màng ngăn. Bằng cách này lưu lượng truyền dẫn dung dịch không đều của bơm được điều chỉnh ổn định, tránh gây hư hỏng, do va đập cho đường ống và thiết bị. 2.4. Lắp đặt Bình điều hoà cho máy bơm Bình điều hoà được lắp đặt theo cấu tạo và sơ đồ công nghệ đã đề ra của nhà chế tạo. Trước khi lắp đặt hoàn toàn sẽ không bơm khí nén vào bình tránh xảy ra các tai nạn như vỡ, rách màng cao su, phản hồi khí nén ngược trở lại… Các bề mặt lắp ghép Bình điều hoà được sử dụng gioăng làm kín có khả năng chịu lực lớn. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 76 Chỉnh trước áp lực nén là điều kiện quan trọng để đạt được hiệu suất làm việc tối đa. Áp lực này thông thường được dựa trên áp lực làm việc tối thiểu của hệ thống. Với máy bơm YHБ-600 thì khí nạp trước là khí N itơ. Áp lực khí nạp trước được mô tả ở biểu đồ. Hình 2.10. Biểu đồ xác định áp suất khí nén ban đầu trong bình điều hoà Z: Áp suất tại cửa ra của bơm Y: Áp suất ban đầu của khí nén trong Bình điều hoà C: Áp suất thực tế tại cửa ra của bơm A: Áp suất lớn nhất tại cửa ra của bơm B: Áp suất nhỏ nhất tại cửa ra của bơm Sơ đồ lắp đặt Bình điều hoà như sau: §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 77 Hình 2.11. Sơ đồ lắp đặt Bình điều hoà trong máy bơm YHБ-600 1. Đồng hồ đo áp suất 12. Vít 2. Gioăng làm kín 13. Chụp bảo vệ 3. Đầu nối lắp đặt 14. Van nạp, xả khí nén 4. Đế lắp đầu nối 15. Bulông 5. N ắp bình ổn áp 16. Long đen §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 78 6. Ống dẫn dung dịch 17. Tấm lót cao su 7. Đệm làm kín 18. Màng cao su 8. Trạc ba 19. Thân bình ổn áp 9. Bulông 20. Gioăng làm kín 10. Êcu 21. Đầu nối 11. Long đen 22. Gioăng làm kín Trình tự lắp các chi tiết được mô tả như hình vẽ. Đồng hồ đo áp lực 1 và van nạp, xả khí nén 14 được lắp lên trên nắp 5 của Bình điều hoà. N ắp 5 được lắp chặt với thân bình 19 nhờ các bulông 15. Cuối cùng là cả cụm thiết bị Bình điều hoà được nối với trạc ba 8 và lắp trên đầu ra của bơm Sau khi lắp đặt cần được kiểm tra trước khi sử dụng, kiểm tra hệ thống làm kín, thử áp lực với áp suất thử bằng 1.5 áp suất làm việc định mức. Khi thử nghiệm thì cần quan sát đồng bộ đo áp lực, theo dõi các âm thanh phát ra của các chi tiết. Đánh giá chất lượng thử nghiệm của các chi tiết. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 79 CHƯƠG 3 ẢH HƯỞG CỦA BÌH ĐIỀU HOÀ ĐẾ SỰ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM PISTO 3.1. Xét sự làm việc của máy bơm khi có lắp Bình điều hoà 3.1.1. Hoạt động của máy bơm khi có Bình điều hoà lắp ở cửa hút: Theo nguyên lý hoạt động của máy bơm piston, khi lắp đặt máy bơm cần lắp đặt sao cho máy bơm nằm trong chiều cao hút của bơm. Tuy nhiên, trong thực tế đòi hỏi cần tăng khả năng hút, tăng sự ổn định trong quá trình hút của bơm. N ên trong chế tạo người ta đã lắp đặt thêm Bình điều hoà trên đường ống hút của bơm. Bình điều hoà này phải được lắp càng gần cửa hút càng tốt. Với Bình điều hoà có kích thước hợp lý sẽ đạt được hiệu suất tối đa trên đường ống hút bằng cách sử dụng áp lực đến mức cao nhất. Để giảm tối đa tổn hao tăng tốc, Bình điều hoà cung cấp áp lực cao hơn mặt bích của đầu hút để đảm bảo đổ đầy toàn bộ thể tích xylanh trong bơm. Trong quá trình hút của bơm, một phần chất lỏng được tích luỹ lại trong Bình điều hoà. N ếu kích thước của bình đầy đủ lớn thì dao động mực chất lỏng sẽ nhỏ. Trên mặt thoáng của chất lỏng trong bình luôn có không khí và áp suất chân không. Vì thế mà chất lỏng từ bể vào bình một cách liên tục và có thể xem như dòng chảy ổn định. Chuyển động không ổn định của dòng chất lỏng chỉ xuất hiện ở đoạn từ bình chứa đến mặt piston. Do đó, lực quán tính trong ống hút chỉ còn xuất hiện một đoạn ngắn từ Bình điều hoà đến bơm, giảm được tổn thất năng lượng trong ống hút. Việc sử dụng Bình điều hoà trên đường ống hút có thể cho phép máy bơm làm việc ở những chế độ khác nhau như: - Tăng thêm chiều cao hút cho bơm - Tăng số vòng quay làm việc của bơm §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 80 - Giảm được dao động áp suất của bơm trong quá trình hút. Máy bơm khoan hai piston hành trình kép YHБ-600 dùng trên các giàn khoan ở mỏ Bạch Hổ, do yêu cầu kỹ thuật mà có sử dụng Bình điều hoà hay không sử dụng Bình điều hoà hút trong quá trình vận hành bơm 3.1.2. Hoạt động của máy bơm khí lắp Bình điều hoà ở cửa d?y: Bình điều hoà đNy được lắp ráp trên đường ống đNy. Bình điều hoà sẽ đạt hiệu quả cao nhất khi được lắp ở gần bơm và xảy ra hiện tượng dòng chất lỏng ở đầu đNy máy bơm đi thẳng vào Bình điều hoà đang mở. Trong quá trình đNy một phần lưu lượng của bơm cũng được tích luỹ lại trong Bình điều hoà. Khi piston đNy dung dịch khoan qua van đNy, chất lỏng sẽ dâng lên nén vào trong bình làm cho không khí nén trong bình nén lại tạo nên áp suất lớn. Khi van đNy đóng lại thì cũng là khi áp suất trong cửa ra của bơm giảm đi, nhờ có sự chênh áp giữa khối chất lỏng trên bình ổn áp và đường ống đNy, khối khí giãn ra nén chất lỏng tiếp tục được đNy ra ngoài ống đNy. Vì vậy, dao động của lưu lượng và áp suất giảm đi, dòng chảy đi vào ống sẽ ổn định hơn. Điều đó sẽ nâng cao hiệu suất làm việc của công tác khoan như tăng tuổi thọ của các thiết bị. Bình điều hoà đNy cũng có tác dụng làm giảm lực quán tính trong ống đNy của bơm piston. Lực quán tính chỉ còn xuất hiện trên một đoạn ngắn từ bơm đến Bình điều hoà đNy. Để Bình điều hoà đNy làm việc có hiệu suất cao, cần phải đảm bảo thường xuyên một lượng không khí cần thiết nhất định nén ở trong bình. Thông thường khí nén này bằng N itơ và áp suất khí nén nạp trước trong bình này xác định theo áp suất làm việc của bơm. 3.2. So sánh hiệu quả làm việc của Bình điều hoà ΠK -70-250 với bình điều hoà khác. Hiệu quả của một loại Bình điều hoà bất kỳ có thể đánh giá qua mức độ không ổn định của áp suất δp được xác định tính toán theo công thức: §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 81 δp = tbP PP minmax − (3.1) Trong đó: Pmax: Áp suất cực đại trong Bình điều hoà Pmin: Áp suất cực tiểu trong Bình điều hoà Ptb: Áp suất trung bình trong Bình điều hoà N ếu xác định được δP càng nhỏ thì xung động áp suất ở đường nén càng nhỏ do đó hiệu quả làm việc của Bình điều hoà càng cao. Bảng 3.1. So sánh thông số kĩ thuật của các dạng bình điều hòa Bình điều hoà Thể tích khí ban đầu V0,dm3 Áp suất khí ban đầu P0max, MPa Dung dịch năng lượng umax ∆P, MPa δP ATPK 330 0.1=const 33 12.6 0.86 BVK 52.2 6 313.2 1.8 0.12 ΠK -70-250 70 7 490 1.1 0.073 ΠΠK-3; ΠΠK-4 52 12 624 0.9 0.06 ΠK -60-250 65 12 780 0.8 0.053 Ta lựa chọn Bình điều hoà ΠK -70-250 vì có các tính năng ưu việt sau: - Về cấu tạo đơn giản, dễ vận hành khi sử dụng. - Các thiết bị thay thế, bảo dưỡng rẻ, thuận tiện, nhanh chóng - Khi vận hành bơn, giảm tối thiểu thời gian ngừng máy. - Khi làm việc do máy bơm piston hành trình kép loại hai xylanh có độ ổn định tương đối tốt nên khi sử dụng cùng với Bình điều hoà ΠK -70-250 sẽ làm cho máy bơm đỡ rung động do va đập thuỷ lực và tăng hiệu quả làm việc của bơm - Giảm sự cố tới mức tối thiểu do mỏi hệ thống ống. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 82 CHƯƠG 4 BẢO DUỠG SỬA CHỮA BÌH ĐIỀU HOÀ 4.1. Phát hiện hỏng hóc và cách khắc phục 4.1.1. Cách phát hiện hỏng hóc: Khi máy bơm làm việc mà kim đồng hồ chỉ áp suất dao động lớn, đường ống cao áp bị rung động hoặc giật nhiều lần thì phải dừng máy để kiểm tra sẽ thấy một trong các hiện tượng sau: - Thấy kim đồng hồ vẫn chỉ áp suất như lúc đang bơm. Ta mở van nạp thấy khí ra có lẫn dung dịch ra theo tức là bị thủng màng cao su. Do máy bơm làm việc áp suất lớn, dung dịch bị nén vào bên trong màng cao su theo lỗ thủng. Khi áp suất làm việc xuống thấm dung dịch trong màng cao su nén ngược trở lại, màng cao su sát vào vỏ bình không thoát ra được. Giữ nguyên lượng dung dịch trong màng có áp suất, làm bình bị tê liệt không điều hoà áp suất được. - Kim đồng hồ chỉ về 0, bơm khí nén vào nếu không có áp suất tức là màng ao su bị rách. 4.1.2. Cách khắc phục sửa chữa Mở van tháo hết khí hư còn lại trong bình. N ếu van bị hỏng thì đóng van của đồng hồ lại tháo đồng hồ ra xả khí van này. Sau khi xả hết khí tháo bulông mở mặt bích phía trên và lấy màng ngăn sửa ra, thay vào đó là màng cao su mới và lắp lại như cũ. Kiểm tra nếu van khí bị tắc thì thông và nếu bị hỏng thì thay mới. Lắp đồng hồ, lắp đường dẫn khí vào. Khí được đưa vào bình theo biểu dồ gắn trên bình. Sau khi hoàn tất công việc sửa chữa và bơm khí vào bình xong, nếu không thấy rò rỉ khí ra ngoài, đồng hồ chỉ áp suất tốt thì công việc sửa chữa đã hoàn thành. 4.2. Bảo dưỡng bình điều hoà §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 83 - Bình điều hoà sau một thời gian làm việc dưới môi trường áp lực cao, cũng cần phải bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ cho bình. Bình điều hoà cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo công tác an toàn khi làm việc. - N ạp khí vào bình: Sau khi được nén vào bình cần được kiểm tra trong thời gian 6 tháng một lần là đủ Việc nạp trước khí dựa trên cơ sở áp suất tối thiểu trong hệ thống. N ếu các điều kiện chỉ ra khác đi và mức áp suất này thay đổi thì cần tiến hành nạp lại. - Tháo màng cao su khi xảy ra các hiện tượng: + Chất lỏng của hệ thống xuất hiện trên van hút. + Thiết bị không duy trì được khí nitơ đã nạp vào trước đó. Khi kiểm tra xong màng cao su, có thể thay mới hoặc căn chỉnh lại theo đúng yêu cầu kỹ thuật: - Vệ sinh bề mặt trong của bình, nhất là các bề mặt làm kín. N ếu cần cạo và làm sạch bằng giấy nhám trong và xung quanh miệng bình. - Vệ sinh và kiểm tra tấm đế có bị hư hỏng hay ăn mòn hay không, thay mới hoặc sửa chữa lại nếu có nghi ngờ về khả năng làm kín của tấm đế. Loại bỏ cặn bNn bằng giấy nhám nếu cần thiết. - Bôi mỡ bảo vệ tấm đế và các bề mặt. - Vệ sinh, kiểm tra ống nối nạp trên thân bình ổn áp. Đặt lại van nạp và sử dụng các loại chất bôi trơn chuyên dùng để bảo dưỡng. 4.3. Thử nghiệm sau lắp đặt và bảo dưỡng Tất cả các cụm chi tiết sau khi bảo dưỡng, lắp đặt cần được thử nghiệm trước khi đưa vào hoạt động sản xuất Tất cả các chi tiết đều được tiến hành thử nghiệm thủy lực với áp lực bằng 1.85 lần áp suất làm việc định mức. Thử nghiệm các gioăng làm kín bằng khí nitơ xem khả năng làm kín có phù hợp với điều kiện làm việc hay không Khi thử nghiệm cần theo dõi tất cả các âm thanh phát ra của các chi tiết khi làm việc. Đánh giá chất lượng thử nghiệm của các chi tiết. §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 84 KẾT LUẬ Qua thời gian nghiên cứu và tìm hiểu đề tài: ''Máy bơm piston YHБ-600 dùng trong khoan dầu khí. Bình điều hoà và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của máy bơm YHБ-600' đã được hoàn thành dưới sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn và bản thân. Đồ án được chia làm 3 phần chính, tổng cộng gồm 11 chương và nhiều đề mục. Phần 1: Công tác khoan thăm dò - khai thác dầu khí Phần 2: Máy bơm piston YHБ-600 dùng trong khoan thăm dò - khai thác dầu khí. Phần 3: Bình điều hoà và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của máy bơm YHБ-600. Đồ án được viết dựa vào tài liệu về máy bơm piston YHБ-600 kết hợp với kiến thức đã học được trong nhà trường và kiến thức qua thực tế của quá trình thực tập. Tuy nhiên, do tài liệu còn hạn chế, kinh nghiệm và kiến thức còn non trẻ nên kết quả của đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy, cô trong Trường Đại học Mỏ Địa chất và các cán bộ thuộc Liên Doanh Dầu khí Vietsovpetro đã giúp đỡ để em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn Hà ội, ngày tháng năm Sinh viên §å ¸n tèt nghiÖp D−¬ng V¨n C−¬ng ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hội thảo cơ khí dầu khí Việt N am 1998 2. Kỹ thuật khoan dầu khí N gười dịch: Lê Phước Hảo Hiệu đính: Đặng Huy Chi N XB GD - 1995 3. Máy bơm dung dịch khoan hai piston YHБ-600 Mô tả kỹ thuật và cơ chế vận hành - 1998 (Tài liệu dịch từ tiếng N ga) 4. A.X. N icolich ''Máy bơm khoan'' (Tài liệu tiếng N ga) 5. Bơm, máy nén, quạt trong công nghiệp N guyễn Minh Tuyền - N XB KHKT 1985 6. Bơm, quạt, máy nén N guyễn Văn May (ĐH BKHN ) Hiệu đính: PGS. N guyễn N hư Thung N XB KHKT HN 7. Bài giảng vật liệu cơ khí TS. Đoàn Văn Ký. ĐH Mỏ Địa chất Hà N ội - 2001 8. Rửa lỗ khoan Đại học Mỏ Địa chất - 1971