Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng tời Y2-55: Tính toán sử dụng hợp lý công suất nâng của tời

cao. - Thuận tiện cho việc điều chỉnh tốc độ truyền tải choòng. b) Những tồn tại cần tập trung nghiên cứu, giải quyết - To, nặng, cồng kềnh. - Các phụ kiện kèm theo lắp đặt rất khó khăn. - Các chi tiết hay bị hỏng nên thay thế mất nhiều thời gian. - Công suất nhỏ hơn các loại tời tư bản. Vì vậy cần có các biện pháp khắc phục những vấn đề trên bằng cách nghiên cứu sử dụng tối đa công suất của động cơ, kiểm tra và bảo dưỡng đúng lịch và thời gian, thường xuyên kiểm tra toàn bộ hệ thống sau mỗi lần giao ca hoặc nhận ca. Trình độ người điều khiển phải có trình độ cao và hiểu rõ từng chi tiết trên tời. 1.3. Phương trình chuyển động của tời Sự làm việc của tời tiến hành trong các điều kiện của quá trình thay đổi liên tục. Thời gian của giai đoạn chuyển động liên tục được coi là hàm số mômen thừa của động cơ. Phương trình của quá trình chuyển tiếp là phương trình cân băng cơ học: Khi tăng tốc: Mcm - Mtc = Mqt ( 1.1 ) Khi hãm : Mh + Mth = Mqt ( 1.2 ) Trong đó : Mcm - Mômen tăng tốc, (KN.m); Mtc - Mômen kháng tĩnh khi tăng tốc, (KN.m); Mth - Mômen kháng tĩnh khi hãm, (KN.m); Mh - Mômen hãm, (KN.m); Mqt –Mômen quán tính ,(KN.m). Trong phương trình (1.1), (1.2) ta thấy sự thay đổi mômen trên tang tời khi tăng tốc và khi hãm. Tĩnh năng của hệ chuyển động được tính: (1.3) Trong đó: Jo - mômen quán tính chuyển tiếp đến vị trí bất kỳ trục nào của tời, (kN.m); ωo - tốc độ quay của hệ chuyển động, (rad/s). Mặt khác ta biết: (1.4) Ở đây: φ - góc quay của trục trong giai đoạn chuyển tiếp, (rad/s). Thay công thức (1.4) vào công thức (1.1) và (1.2) ta được: Mcm = Mqt + Mtc = Mtc + (1.5) Mh = Mqt - Mth = - Mth + (1.6) Việc chạy máy được tiến hành bằng việc đóng côn ma sát hoặc cho động cơ chạy. Trong trường hợp thứ nhất mômen lực quán tính của động cơ được cộng thêm với mômen của các chi tiết chuyển động đồng thời trước khi đóng côn ma sát. Trong trường hợp thứ hai động cơ phải thắng mômen của lực quán tính của tất cả các cơ cấu trong hệ thống chuyển động và thắng lực ỳ của Rotor trong khoan Rotor. Mômen dư có thể tính gần đúng bằng cách có thể coi gia tốc chuyển động thay đổi theo quy luật bậc nhất, khi đó: Md = ± [ Mdcm + ( M”d - M’d) ] (1.7) Trong đó: t - thời gian tăng tốc, (s); tk - thời gian chuyển động liên tục của tời, (s); M’d - mômen dư tăng tốc khi bắt đầu chuyển động liên tục, (KN.m); M’’d - mômen dư ở cuối giai đoạn chuyển động liên tục, (KN.m); Dấu “ + ” chỉ quá trình tăng tốc và dấu “ - ’’ chỉ quá trình hãm. Từ phương trình (1.5) và (1.6) ta có thể tìm được quy luật chuyển động, các quy luật này được nêu lên ở bảng sau: Bảng 1.3: Các thông số của tời khi tăng tốc và khi hãm Các thông số Tăng tốc Hãm Đoạn đường φ (rad) φcm = ωo . tcm φ = ωo . th Thời gian t ( s ) tcm = 2 . th = 2 . Tốc độ ω (rad/s) ωcm = . ωh = ωo - . Gia tốc J (rad/s2) Jcm = 2 . Jmax = 2. Jh = - ( - ) . Jmax = -2 . 1.4. Xác định tải trọng khi nâng thả bộ khoan cụ a) Quá trình nâng bộ khoan cụ từ lỗ khoan là tập hợp các công nghệ sau: - Nâng bộ dụng cụ lên một đoạn lớn hơn chiều dài của cần dựng. - Hãm tời, giữ bộ dụng cụ ở trạng thái treo. - Đặt bộ dụng cụ lên chạc, giải phóng cần dựng lên mặt đất khỏi lực kéo. - Tháo cần khỏi bộ dụng cụ, đặt nó vào chỗ cần dựng. - Tháo êlêvatơ. - Hãm tời để êlêvatơ ngoạm lấy cần dựng. - Nâng bộ khoan cụ lên một đoạn lớn hơn chiều dài cần dựng, quá trình lặp lại như vậy đến khi nâng được toàn bộ cần dựng lên khỏi lỗ khoan. b) Quá trình thả bộ khoan cụ tiến hành theo trình tự sau: - Kéo êlêvatơ lên ngang đầu cần dựng ở đỉnh tháp. - Hãm chuyển động của êlêvatơ đến cho nó ngoạm lấy đầu cần dựng. - Nâng cần dựng lên một đoạn nhỏ hãm lại để đưa đầu phía dưới của cần dựng vào khớp với đầu phía trên của cần dựng trước. - Vặn chặt cần khoan để nối chúng lại với nhau. - Thả êlêvatơ và bộ dụng cụ đi xuống lỗ khoan. - Hãm êlêvatơ đặt bộ dụng cụ lên chạc. - Giải phóng êlêvatơ, nâng êlêvatơ lên ngang đầu cần dựng ở đỉnh tháp, quá trình lặp lại theo trình tự trên. Trong quá trình nâng bộ dụng cụ, móc chịu tải trọng lớn, khi nó chuyển động từ duới lên trên và chuyển động không tải từ trên xuống. Trong thời gian thả bộ dụng cụ thì ngược lại, khi móc nâng chuyển động cùng với êlêvatơ từ dưới lên trên nó sẽ không chịu tác dụng của tải trọng, khi nó chuyển động từ trên xuống nó chịu trọng lượng của bộ khoan cụ. Lực kéo lớn nhất sinh ra trong quá trình nâng thả ở vị trí trên cùng của cần và được xác định bằng công thức: = (1.8) Trong đó : - trọng lượng bản thân của bộ cần, (KN); ms - lực ma sát của bộ cần lên thành lỗ khoan và lực ma sát do mùn khoan gây ra,(KN); qt - lực quán tính, (KN). a) Trọng lượng bản thân của cần : dc = α . F . L. ( γ - γd ) (1.9) Trong đ ó : F = ( d2 - d21 ) là diện tích tiết diện của cần khoan, (cm2); d, d1 là đường kính trong và ngoài của cần khoan, (cm); γ là trọng riêng của thép (γ = 7,86 G/cm3); γd là trọng lượng riêng của dung dịch (γd = 1,38 G/cm3 ); L là chiều dài cần khoan, (m). b) Lực ma sát: Lực ma sát khi khoan sinh ra do tác dụng với dòng nước chảy trong bộ khoan cụ và trong khoảng không giữa bộ dụng cụ và thành lỗ khoan gây nên. Lực đó được xác định bằng tổng tổn thất áp lực của dòng dung dịch. Lực ma sát được tính bằng công thức: ms = Km . dc (1.10) Km - hệ số ma sát; Km = 0,2÷ 0,3. c) Lực quán tính: Lực quán tính được xác định bởi công thức: qt = dc . (KN) (1.11) a - gia tốc chuyển động của bộ khoan cụ, (m/s2); g - gia tốc trọng trường, (m/s2). Tải trọng Qm trong quá trình nâng và thả là: Khi nâng: mn = ms + dc + qt , (KN); (1.12) Khi thả : mt = dc - ms + qt , (KN). (1.13) Thay các giá trị từ công thức (1.8), (1.9) vào công thức (1.11), (1.12) ta được : mn = α . F . L . (γ - γd ) ( 1 + Km + ), (KN); (1.14) mt = α . F . L . (γ - γd ) ( 1 - Km + ) , (KN). (1.15) Ta thấy Qmn và Qmt phụ thuộc vào gia tốc chuyển động bộ khoan cụ. Từ bảng 1.3 ta có: Vận tốc cáp vào tời là: Vt = , (m/s) (1.16) Dtt: đường kính tang tời (m) Gia tốc cáp là: at = = . = . J , (m/s2); (1.17) Nhưng vận tốc và gia tốc nâng thả phải qua hệ thống ròng rọc nên: Vận tốc nâng thả là: Vc = (m/s) (1.18) Z: số pully ròng rọc động. Gia tốc nâng thả là: ac = .J (m/s2) (1.19) Trong quá trình nâng thả bộ khoan cụ, gia tốc J biến thiên theo bảng 1.3. Qua các bảng và các công thức ta thấy lực ở đầu móc cẩu phụ thuộc vào chiều gia tốc ac và độ lớn của chúng. Còn trong quá trình làm việc ta coi chuyển động nâng thả là chuyển động đều, khi đó ac ≈ 0. Ta có thể biểu diễn sự thay đổi gia tốc trong quá trình nâng hoặc thả trên sơ đồ sau: Hình 1.6 : Sự biến đổi gia tốc trong quá trình nâng hoặc thả. tcm: thời gian tăng tốc , (s); t : thời gian nâng thả đều, (s) ; th : thời gian hãm , (s). CHƯƠNG 2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỜI KHOAN Y2-55 2.1. Cấu tạo tời Y2 - 55 I: Trục các đăng II: Trục cao tốc III: Trục thấp tốc IV: Trục nâng V: Trục phanh thuỷ lực VI: Trục của hộp giảm tốc truyền động cho Rotor VII: Trục truyền chuyển động cho Rotor VIII: Trục các đăng truyền vận tốc thứ năm IX: Trục dẫn động vận tốc thứ năm X: Trục tời phụ XI: Trục chủ động của tời 1: Bộ ma sát 2-7-10-21: Bánh xích 3: Cặp bánh răng 4: Hộp số 5: Hộp giảm tốc 6: Xích 8: Phanh thuỷ lực 9: Khớp nối vấu 11-12: Phanh đai 13: Cụm bánh xích 14-15-20: Côn hơi 16-22: Van nạp khí nén 17-18: Bánh răng 19: Khớp nối cứng Hình 2.1. Cấu tạo tời Y2-55 Qua hình vẽ 2.1, ta thấy tời Y2 - 55 có 5 vận tốc, trong đó có 4 vận tốc của trục nâng IV được truyền từ trục số qua trục các đăng I và trục cao tốc II của hộp số. Sau đó qua các cặp bánh răng có tỉ số truyền 27/93 để truyền tới trục giảm tốc III. Từ lực này chuyền qua sang trục IV bằng côn hơi kép 15. Để côn hơi làm việc thì khí nén được nạp vào miệng 16 và được điều khiển từ bảng điều khiển. Vận tốc thứ 5 là vận tốc độc lập, dùng để nâng êlêvatơ. Nó được truyền từ hộp số dẫn động qua trục các đăng VIII đến IX. Sau đó truyền đến trục IV thông qua bánh xích 7, xích 6 và cụm bánh xích 13. Cụm bánh xích 13 được lắp trên hai vòng bi đũa. Nó còn được dùng để truyền chuyển động cho trục tời phụ X. Việc đóng ngắt vận tốc số 5 được thực hiện bằng côn hơi 14 thông qua miệng nạp khí 16 để cung cấp nguồn khí cho côn hơi này từ bảng điều khiển. Tời phụ nhận được chuyển động qua bộ bánh xích 13, cặp bánh răng 19/35, xích 6, trục tời X. Trục tời quay sẽ truyền chuyển động đến bộ bánh răng hành tinh, nếu đóng côn ma sát của tời phụ thì tời phụ sẽ làm việc. Để truyền chuyển động cho Rotor thông qua trục các đăng trục II. Cặp bánh răng 27/44 sẽ được tiếp tục truyền chuyển động các tốc độ cho trục VI. Nếu đóng khớp nối vấu 19, côn hơi MP500 thì bánh xích 21 sẽ truyền lực quay đến rotor với các cấp tốc độ khác nhau. Ở đầu trục VII có miệng nạp khí 22 để đóng côn hơi MP500 (20). Việc đóng ngắt côn hơi này được thực hiện từ bảng điều khiển. Cấu tạo của tời Y2 - 55 cho phép trong khi trục nâng của tời vẫn hoạt động thì Rotor vẫn nhận được chuyển động quay, đồng thời nguyên công quay Rotor trong khi thả bộ khoan cụ. Trong nguyên công quay thả bộ khoan cụ, trục nâng tách khỏi nguồn cấp lực bằng ngắt côn hơi MP1070 (15) và được nối với phanh thuỷ lực bởi khớp nối vấu 9. Chuyển động quay lúc này do trọng lực của bộ ròng rọc động và bộ khoan cụ tác động. Vận tốc thả khoan cụ sẽ được điều chỉnh bằng phanh cơ học 12 và mực nước vào phanh thuỷ lực 8. Như vậy khi thả bộ khoan cụ vận tốc sẽ đều, từ từ không gây hư hỏng bộ khoan cụ cũng như làm hỏng phanh cơ học. Bảng 2.1: Các thông số cơ bản của tời Y2-55. STT Nội dung Đơn vị Đặc tính 1 Công suất KW 810 2 Đường kính cáp Mm Ф 32 3 Số vận tốc 5 4 Vận tốc cáp m/s 2,5 ÷ 15,8 5 Đường kính tang tời mm 800 6 Chiều dài tang tời mm 1000 7 Đường kính tang phanh mm 1450 8 Chiều rộng tang phanh mm 250 9 Chiều dài m cáp Ф 18 mm 3000 10 Chiều dài m cáp Ф 32 mm 900 2.2. Nguyên lý làm việc của tời Y2 - 55 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý làm việc của tời 1: Cụm trục tang tời 2: Côn ly hợp chậm 3: Côn ly hợp nhanh 4: Cụm phanh chính 5: Đầu nối không khí với nước 6: Ly hợp an toàn 7: Cụm trục tời phụ 8: Khớp ly hợp 9: Đầu mèo 10: Bộ hãm tời phụ 11: Dầm đỡ 12: Trục truyền trung gian 13: Cụm trục truyền động 14: Bộ phận cấp dầu bôi trơn 15: Buồng điều khiển chính 16: Buồng điều khiển phụ 17: Động cơ điện 18: Bộ hãm quán tính 19: Phanh điện 20: Bộ điều khiển mực nước 21: Cụm khớp ly hợp Trước khi vận hành tời, phải căn cứ vào cột cần khoan hoặc ống chống để lựa chọn chế độ điện cho động cơ và lựa chọn tốc độ nâng của tang tời chính, lựa chọn đầu tời phụ ở chế độ tháo cần hay siết cần để chọn chuyển động điện. Sau khi chọn xong các chế độ trên, bật công tắc khởi động để hai động cơ điện (17) làm việc. Động cơ điện truyền chuyển động qua khớp nối răng (Z = 25 và Z = 28) làm quay trục trung gian và quay hai đĩa răng xích ở hai đầu trục. Từ hai đĩa xích này, truyền chuyển động qua bộ truyền xích (Z= 28 và Z = 38) làm quay đĩa xích tốc độ nhanh (Z = 38) và bộ truyền xích (Z = 25 và Z = 77). Khi đó nếu chọn chế độ làm việc của tời ở tốc độ thả nhanh (thả cần, kéo các vật nhẹ,…) thì đĩa xích tốc độ nhanh sẽ làm quay côn nhanh (3) để truyền chuyển động quay đến trục tời. Nếu chọn chế độ làm việc của tời ở tốc độ chậm (kéo cần, kéo các vật nặng,…) thì đĩa xích tốc độ chậm sẽ làm quay côn chậm (2) để truyền chuyển động quay đến trục tời. Tời khoan muốn làm việc phải thông qua hệ thống ròng rọc động và ròng rọc tĩnh, như vậy đòi hỏi tháp phải có sự ổn định vững chắc để đóng vai trò như là ổ tựa cho hệ thống tời khoan làm việc. Trong quá trình làm việc, tời khoan phải tạo được mômen thắng trọng lượng bản thân của tời. Cơ cấu dẫn động của tang tời tạo lên được mômen hãm lớn để thắng mômen quán tính của các phần quay vì thế khi khởi động thì mômen và công suất của tời đạt giá trị cực đại. 2.3. Các bộ phận chính của tời 2.3.1. Cấu tạo trục tời Y2-55 Hình 2.3: Cấu tạo trục tời Y2-55 1, 2 : Khớp nối 3: Bánh xích 4, 25: Gối đỡ 5: Tang phanh 6: Đĩa tang phanh 7: Trục tang 8: Tang tời 9, 15: Vú mỡ 10: Cụm bánh xích 11: Nắp bảo hiểm 12, 13: Tang côn 1065 14: Côn hơi 1070 16: Đường mở 17: Moay-ơ 18: Côn hơi 700 19: Đĩa chắn bẩn 20: Bộ kẹp cáp 22, 24: Ổ bi 3638 23, 28: Then 26, 27: Ổ bi 3534 29: Đường nối hơi 30: Đầu tiếp hơi Tang tời (8) được chế tạo thừ thép ΓX. Nó có thể cuốn được 4 lớp cáp. Trong quá trình làm việc nó chịu mômen xoắn rất lớn do cáp sinh ra, đồng thời nó chịu lực nén do các lớp cáp đè lên. Do vậy tang tời thường bị mòn do ma sát trượt cũng như có thể xảy ra hiện tượng nứt, rỗ. Tang tời được lắp với đĩa tang (6) bằng các vít chìm. Đĩa tang được chế tạo từ thép 35Λ lắp ghép với then bán nguyệt. Mặt bên của đĩa tang có các bộ kẹp cáp để cố định cố định một đầu cáp tời (vị trí A) với 6 con bu lông. Tang phanh (5) được chế tạo từ thép đúc, được liên kết với đĩa tang (6) và tang tời (8) bằng 12 con bu lông chốt M36 cho một tang. Tang phanh là một bộ phận của cơ cấu phanh hãm ma sát. Khi hãm phanh, các đai phanh cơ học sẽ bó sát vào tang phanh khiến cho tời giảm tốc độ hoặc dừng hẳn. Cụm bánh xích (10) gồm Z = 28, Z = 19 và tang côn Φ695 được lắp trên hai ổ lăn 3534. Tang côn Φ695 và côn hơi MΠ700 (18) khi ăn khớp sẽ truyền cho trục nâng vận tốc số 5. Tấm chắn bảo vệ (11) được bắt chặt trên tang côn Φ695 bằng 8 con bu lông M16 nhằm chắn dầu mỡ, nước, chất bẩn lọt vào bề mặt của tang côn và côn hơi MΠ700 (18). Moay-ơ (17) được lắp trên trục tời (7) bằng phương pháp ép chặt. Nó có vành moay-ơ để liên kết với tang côn Φ1065 (12) bằng 8 con bu lông M36. Tang côn (12) lại được kẹp chặt với tang côn (13) bằng bu lông chốt M24 tạo thành tang côn kép để ăn khớp với côn hơi MΠ700. Qua bộ côn hơi của tời, trục nâng nhận được 4 tốc độ truyền đến từ hộp số dẫn lực. Phía trên vành tang (13) còn có 3 vấu để bắt bu lông sự cố khi côn hơi MΠ700 bị hỏng. Côn hơi MΠ700 (18) cũng được kẹp chặt với tang côn (12) bằng 16 con bu lông M24. Để cung cấp hơi áp lực cao 8 kg/cm2 cho côn hơi MΠ700 (18) làm việc, người ta lắp đầu tiếp hơi (30) và dẫn qua ống mềm (29) và côn hơi MΠ700 làm cho côn hơi ôm lấy tang côn và truyền chuyển động mômen quay cho tời. Phía đầu kia của trục nâng, người ta lắp khớp nối vấu (2) để ăn khớp với phanh thuỷ lực UT1450. Khớp nối này di trượt được trên trục then hoa và có cơ cấu cần gạt để đóng ngắt sự ăn khớp của chúng. Toàn bộ các chi tiết của trục nâng được đỡ bởi các gối đỡ (4) và (25), gối đỡ này được kẹp chân đế vào khung của tời và lắp hai ổ lăn 3638. Việc bôi trơn các gối này bằng cách bơm qua lỗ mở trên gối đỡ. Còn để bôi trơn hai ổ lăn 3534 thì bơm qua đường ống (16) và vú mỡ (15), mỡ sẽ đi qua dọc trục rồi vào hai ổ lăn. 2.3.2. Tang tời Hình 2.4: Tang tời Tang tời dùng để chứa và cuốn bộ cáp khoan. Trong quá trình làm việc, tang tời chịu mômen xoắn, nén do lực căng của cáp sinh ra và lực nén do cáp đè lên. Đường kính tang tời phụ thuộc vào đường kính cáp. Thông thường ta có: Dtt > 400dc Trong đó: + Dtt: đường kính tang tời, (mm); + dc: đường kính sợi cáp, (mm). 2.3.3. Bộ ly hợp của tời khoan Các bộ tời khoan được lắp bộ ly hợp điều khiển bằng khí nén từ bàn kíp trưởng. Hiện nay người ta sử dụng các bộ ly hợp sau: + Ly hợp dạng đĩa ma sát. + Ly hợp dạng bánh hơi. Các bộ ly hợp có cấu tạo dạng đĩa ma sát hay dạng bánh hơi đều được điều khiển nhờ không khí nén, được dùng cho cả hai cấp độ cao và thấp của tời. Van điều khiển bộ ly hợp dạng bánh hơi và khí nén vận hành được đặt gần địa điểm bàn kíp trưởng. Bộ ly hợp còn có tác dụng tách sự dẫn động từ đầu ra của trục chính đến trục tang tời ở mức thấp nhất và sự ngắt của trục tời trong khi khoan. Nếu áp suất làm việc của côn ly hợp là P = 8 at thì mômen quay sinh ra do bộ côn thực hiện là: Mt =P.D.l.. . = P.D2.l. .. ( N/cm) (2.1) Trong đó: l: chiều rộng của côn , (cm); D: đường kính tay côn của tời,(cm); μ: hệ số ma sát giữa côn và tang côn (μ = 0,3). Hình 2.5: Bộ ly hợp 1: Buồng chứa khí 2: Ống dẫn khí 3:Vành tang côn 2.3.4. Bộ hãm tời khoan Bộ hãm tời được chia làm 2 loại: + Bộ hãm tời chính: bộ hãm tời băng. + Bộ hãm tời phụ: - Bộ hãm thuỷ lực. - Bộ hãm điện. 2.3.4.1.Bộ hãm tời băng - Bộ hãm tời băng đơn giản. - Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ. a) Bộ hãm tời băng đơn giản Hình 2.6: Sơ đồ bộ hãm tời băng đơn giản 1,2: hệ thống điều khiển 6: xi lanh khí nén 3: bánh hãm 7: cơ cấu trục khuỷu 4: băng hãm 8: thanh đối trọng 5: tang tời 9: Van khí Bộ hãm tời gồm hai băng hãm (4) ôm lấy hai phần ba vòng trong của bánh hãm (3) trên tang tời (5). Một đầu băng hãm (4) nối với thanh đối trọng (8), đầu còn lại nối với cơ cấu trục khuỷu (7). Thanh đối trọng có tác dụng cân bằng lực giữa hai bánh hãm. Ngoài ra nó còn tác dụng như một đòn bẩy để khi hãm thì lực hãm tăng lên gấp nhiều lần, đẩy băng hãm (4) bóp chặt vào bánh hãm (3). Băng hãm (4) bóp chặt vào bánh hãm (3) để hãm tời nhờ bộ phận điều khiển (2). Để hỗ trợ quá trình hãm thì bộ phận điều khiển (1) sẽ điều khiển van khí (9) để truyền khí đến xi lanh nén khí (6) nhằm mục đích giữ trục khuỷu (7) trong quá trình hãm. Tuy nhiên, để tăng khả năng hãm thì mặt trong của băng hãm (4) người ta thiết kế nhiều tấm tạo ma sát gắn vào nó bằng các bulông có đầu chìm. Vì vậy trong quá trình hãm, các tấm tạo ma sát bóp chặt vào bánh hãm (3) của tang tời (5), làm nhiệt độ giữa chúng tăng lên rất cao và làm biến dạng bề mặt. Do vậy người ta thường thiết kế thêm hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoặc dùng bộ hãm tời phụ để hấp thụ lượng nhiệt này sinh ra trong quá trình bộ hãm làm việc. b) Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ Hình 2.7: Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ 1: Vấu đơn 8: Khoang làm việc 2: Khấu nối 9: Xi lanh hãm phụ 3: Cơ cấu trục khuỷu 10: Hệ thống điều khiển 4: Vấu kép 11: Xi lanh hãm chính 5: Đòn bẩy (thanh kéo) 12: Cơ cấu đối trọng 6: Lò xo 13: bánh hãm 7: Piston 14: Bánh hãm So với bộ hãm tời băng đơn giản thì loại này được lắp thêm xi lanh khí nén (9) nối với trục khuỷu (3). Xi lanh hãm phụ (9) có nhiệm vụ hỗ trợ thêm giữ tang tời sau khi hãm bằng bộ hãm chính. Ngoài ra còn hệ thống lò xo (6), piston (7), khoang làm việc (8) được nối với trục khuỷu qua vấu (4) được dùng để khi sự cố xảy ra. Trong quá trình làm việc thông qua hệ thống điều khiển (10) và xi lanh hãm chính (11) tiến hành hãm tời, lúc đó hệ thống lò xo (6), piston (7), khoang làm việc (8) ở trạng thái nhả. Dưới tác dụng của khí nén qua van A nó sẽ đẩy piston (7) ép hệ thống lò xo (6). Khi có sự cố thì van khí A được xả ra lò xo đẩy piston để vấu (4) kết hợp với thanh kéo (5) để tác dụng lên trục khuỷu (3) hỗ trợ quá trình hãm. Nhờ cơ cấu khấu nối cho phép tăng được góc ôm của băng hãm, vì vậy mômen hãm tăng trong quá trình làm việc. 2.3.4.2. Bộ hãm phụ a) Bộ hãm thuỷ lực Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ lực 1: Stato 7: Đường vào ống nước lạnh 2: Rotor 8: Ly hợp cam 3,4,5: Hệ thống đường ống dẫn nước 9: Thiết bị làm lạnh 6: Hệ thống các van điều chỉnh lượng nước Cấu tạo: - Rotor: được gắn với trục và được nối với trục trục tời qua bộ ly hợp cam, trên rotor có các cánh nghiêng phẳng. - Stator: là phần vỏ bộ hãm, được gắn trực tiếp lên khung, bệ tời. Stator cũng có các cánh nghiêng phẳng. Các cánh Rotor nghiêng theo chiều quay Rotor khi thả bộ dụng cụ còn các cánh Stator nghiêng theo chiều ngược lại. Trong bộ hãm chứa đầy chất lỏng, khi làm việc giữ chất lỏng ở nhiệt độ ≤ 80°C. Bộ hãm thuỷ lực không có tác dụng dừng bộ khoan cụ vì mômen cản sinh ra phụ thuộc vào tốc độ thả hay tốc độ quay của trục tời. Tác dụng hãm xảy ra khi có sự chuyển động của Rotor, trong đố chất lỏng chứa ở khoảng hở giữa Rotor và Stator. Nước được chuyển vào trong qua các lỗ, chạy vào buồng nạp cũng sinh ra sự biến thiên vòng quay của Rotor. Bộ hãm thuỷ lực biến cơ năng sinh ra do hạ một tải trọng thành nhiệt thông qua Rotor được tang tời kéo quay. Lượng cơ năng có thể bị mất đi phụ thuộc vào vận tốc quay và thể tích tuần hoàn trong cácte. Trong quá trình bộ hãm làm việc thì chất lỏng trong khoang làm việc sẽ nóng lên và lực phanh giảm đi.Vì vậy người ta làm một hệ thống để tuần hoàn chất lỏng lạnh vào thiết bị làm lạnh (9) nhờ ống dẫn chất lỏng lạnh (7) thông qua một côn trượt. Côn trượt này chỉ có tác dụng một chiều cho phép bộ hãm làm việc khi ròng rọc động từ trên cao đi xuống. Khi Rotor quay, nước ở trong các lõm của Rotor chuyển động về phía ngoài biên. Nhờ các lực ly tâm, nước lại chuyển động vào các rãnh của Stator. Nhờ lực ma sát và chuyển động rối xảy ra của nước từ đó tạo nên một mômen ma sát chống lại chuyển động của Rotor. Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản. - Làm việc ổn định. - Khả năng hấp thụ nhiệt lượng tốt, hấp thụ phần lớn nhiệt lượng do bộ hãm chính sinh ra (khoảng 85%). Nhược điểm: - Mômen phụ thuộc vào tốc độ quay của tời. - Không điều chỉnh được mômen hãm theo sự thay đổi trọng lượng bộ dụng cụ khi thả. - Để đảm bảo quá trình hãm thực hiện tốt thì nước trong bình hãm ≈ 80°C. b) Bộ hãm điện Ưu điểm: - Với bộ hãm có cùng kích thước thì bộ hãm điện có thể tạo ra mômen gấp 2 lần so với bộ hãm thuỷ lực. - Không có bộ phận mòn cơ học nên tuổi thọ cao. - Mômen hãm ổn định, không phụ thuộc vào tốc độ quay của trục tời, phương pháp điều chỉnh cũng đơn giản hơn. Nhược điểm: - Giá thành đắt, chế tạo phức tạp. - Độ chính xác không cao. Theo cấu tạo có thể chia bộ hãm điện thành 3 loại: + Loại 1: dùng máy phát điện động cơ 3 pha làm việc ở chế độ hãm động. Loại này ít dùng vì trọng lượng lớn và không êm. + Loại 2: là bộ hãm điện động lực, trong đó mômen hãm được tạo bởi sự tác động tương hỗ của từ trường với dòng Fucô sinh ra ở Rotor. + Loại 3: dùng động cơ điện một chiều cho làm việc ở chế độ máy phát. Trong đó loại 2 (bộ hãm điện động lực) được dùng rộng rãi trong công tác dầu khí. Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm điện động lực 1: Rotor 4: Cuộn kích 2: Trục truyền 5: Hệ thống làm mát bằng nước 3: Stator 6: Nam châm 7: Vòng chặn 8: Đầu (gối) đỡ 9: Bộ sắt từ Khi có dòng điện chạy qua trong cuộn kích (4) sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng. Chúng tác dụng với từ thông của cuộn sắt từ tạo ra mômen quay trên trục truyền (2), giá trị của mômen được điều chỉnh phụ thuộc vào dòng kích thích đưa vào cuộn kích (4), chính vì vậy ta có thể điều chỉnh mômen quay, tốc độ quay trên trục truyền (2) bằng cách thay đổi dòng điện kích thích. Trong quá trình bộ hãm làm việc, nhiệt độ tăng cao nên cần bố trí hệ thống làm mát (5) để giảm nhiệt độ của bộ hãm. Còn vòng chặn (7) làm bằng vật liệu không từ tính có nhiệm vụ ngăn không cho bột sắt từ văng ra ngoài trong quá trình bộ hãm làm việc. 2.3.5. Bảng điều khiển tời khoan Bảng điều khiển được làm đơn giản hoá và thiết kế với những chức năng cao, được lắp ráp trước hoặc sau những giá đỡ có thể tháo lắp được để tạo điều kiện cho sự bảo dưỡng một cách tốt nhất. Van và thiết bị đo được lắp trên bề mặt tấm thép không gỡ và được in chìm trên các thao tác. Van được đặt ở những chỗ thuận tiện để dễ vận hành và lập thành nhóm. Bảng điều khiển cũng được thiết kế và lắp đặt vào vị trí cao ngang tời phụ. Tất cả được nối bằng ống cao su từ bảng tới tời khoan. Chế độ khí được điều chỉnh từ bảng điều khiển một cách nhanh chóng và tất cả các van, áp kế đều phải có chất lượng cao, sử dụng dễ dàng và đáng tin cậy. Hình 2.10: Bảng điều khiển tời khoan 1: Đồng hồ đo áp lực nước 2: Đồng hồ đo áp lực dầu 3: Đồng hồ đo áp suất khí của bộ côn ly hợp Rotor 4: Đồng hồ do áp suất khí tời phụ 5: Áp kế của côn ly hợp tời chính 6: Áp kế của tời khoan 7: Hộp điều khiển của Rotor và phanh Rotor 8: Hộp điều khiển ngắt bộ ly hợp và quay tời phụ 9: Hộp điều khiển tốc độ cao thấp của bộ ly hợp 10: Phanh điện 11: Bảng điều khiển tự động ngắt ròng rọc động 12: Tay gạt điều khiển tời cáp địa vật lý 13: Tay gạt điều khiển đầu ra và vào của tang rời ở mức thấp nhất 14: Tay gạt điều khiển tốc độ cao và thấp 15: Tay gạt điều khiển phanh cơ học 16: Đồ thị đặc tính của tời khoan 2.3.6. Hệ thống điều khiển khí nén của tời Hình 2.11: Cơ cấu điều khiển khí nén MN1-MN2: áp kế CRM1: van máy PB: bàn điều khiển Φ1: bộ lọc S2: bộ thoát khí ĐR1: long đen C4-C5: xupap chuyển hướng S1: xilanh khí CRTr1-CRTr2-CRTr3-CRTr4: van phân phối bốn cửa V1-V2-V3: miệng nạp C1-C2-C3: van xả CRĐ1-CRĐ2-CRĐ3: van phân phối 1: hộp tổng hợp bàn điều khiển MP1-MP2-MP3: côn hơi Việc điều khiển hệ thống khí nén MP1, MP2, MP3, xi lanh khí S1 của phanh, bộ thoát khí S2 bắt đầu từ bàn điều khiển khoan PB. Qua van CRTr1 không khí được truyền hoặc là vào trục MP2 (bật lưu tốc thứ năm của tời) qua miệng nạp V1 & V2 hoặc là vào trục MP1 (bật cả bốn tốc độ của tời) qua V. Việc xả khí của MP2 khi ngắt diễn ra qua van C1 còn MP1 thì qua van C2. Van CRTr1 nhận nhiên liệu từ hộp tổng hợp van hai xu-pap CRĐ1 và CRĐ2. Khi làm việc thì van CRĐ1 mở để giữ nguyên liệu của van CRTr2 còn van CRĐ2 đóng. Bộ truyền động hoặc van CRTr4 trên hộp truyền (trên đó việc điều chỉnh truyền động cần thiết khi thay đổi tốc độ trên hộp truyền được truyền từ bàn điều khiển khoan) được hoạt động bằng van CRTr2 qua xu-pap chuyển hướng C4. Van CRTr4 cho phép việc mở hay đóng chuyển động làm việc van đang hoạt động của bộ truyền bằng việc bật MP300 van đang hoạt động. Trong khi mối ghép talét đang hoạt động, hãm tời ăn mòn van CRĐ1 đóng, van CRĐ2 mở, nhịp độ làm việc của MP1 và MP2 phù hợp với áp suất côn đóng. Mở cùng lúc xi lanh nén khí S1 của phanh, không khí đến xi lanh này từ van CRĐ2 qua long đen Đr1, xu-pap chuyển hướng C5 và tang quay bị hãm. Van hai xu-pap CRĐ3 nhận nhiên liệu từ bộ điều khiển ma sát làm MP3 qua miệng nạp V3, hãm ma sát khi mở diễn ra qua xu-pap C3. Điều khiển bộ thoát khí S2 bằng van CRTr3 (van nhận nhiên liệu từ hộp tổng hợp của bàn điều khiển (1)). Van máy CRĐ1 nhận nhiên liệu từ bộ điều khiển khoan qua bộ lọc θ1 đưa không khí sạch lên bằng áp suất 0,45 Npa trong xi lanh khí S1 của phanh qua van xu-pap chuyển hướng C5 đảm bảo việc phanh êm nhẹ của tay phanh tời áp suất không khí ở lưới chắn hiện ra áp kế MN. CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA TỜI KHOAN Y2-55 3.1. Quy trình vận hành tời khoan Y2-55 3.1.1. Hướng dẫn trước khi khởi động Tời khoan được vận hành trong một thời gian dài, muốn đảm bảo cho quá trình làm việc liên tục, không ngừng thì phải tuân thủ các yêu cầu sau: - Kiểm tra lượng dầu có lẫn bụi hay nước không, xả hết và làm sạch. - Rót đủ dầu mới theo sự chỉ dẫn cho phần bôi trơn. - Bôi trơn mỡ theo lịch và kịp thời. - Đối với động cơ điện phải tuân thủ các chỉ dẫn của nhà chế tạo. - Kiểm tra lại toàn bộ mức nhớt, nếu cần thì bổ sung thêm. - Kiểm tra áp suất nhớt trên đồng hồ tại bảng điều khiển. - Tháo hết các nắp, các nút trên đường xả và chắc chắn các cụm này hoạt động bình thường. - Kiểm tra dòng chảy của nước làm mát cho phanh chính và phanh phụ. - Kiểm tra độ an toàn của hệ thống ròng rọc. - Kiểm tra phần dẫn động Rotor, các bulông và êcu xem đã xiết chặt chưa. - Trước khi tiến hành công việc chuyển giao ca cần phải tiến hành kiểm tra bằng mắt các cơ cấu chi tiết cấu thành, chi tiết phụ. Các khuyết tật phải được khắc phục và ghi vào sổ giao ca. - Nếu thả bộ dụng cụ có trọng lượng > 10(tấn) phải tiến hành cùng với phanh thuỷ lực. 3.1.2. Điều khiển côn nhanh Rôtor Bấm tay gạt AWAY ở bàn kíp trưởng, dòng khí nén sẽ đi vào côn ly hợp của Rotor. Kéo tay gạt về phía TOWARD ở bàn kíp trưởng, nguồn khí nén sẽ đi vào phanh và hãm Rotor. 3.1.3. Điều khiển tháo vặn ren bằng đầu mèo Dùng tay gạt từ bàn kíp trưởng, dòng khí nén sẽ đi vào theo hướng tháo hay siết ren tuỳ thuộc vào vị trí tay gạt. 3.1.4. Điều khiển phanh điện Việc điều khiển phanh điện thông qua bộ cảm biến, việc tăng hay giảm mômen thông qua việc tăng hay giảm dòng kích thích. Tay điều khiển được gắn một lò xo để tự về vị trí ngắt khi ta nhả ra. 3.1.5. Điều khiển bộ tự động bảo vệ ròng rọc động - tĩnh - Kéo tay gạt ra khỏi vị trí trung hoà đến vị trí RESET hạ xuống hết cỡ ròng rọc động cho đến khi khí nén tách ra khỏi sợi cáp cái, nâng tay phanh lên hết mức. - Quay van trở lại vị trí ban đầu. - Vẫn cho phanh hở và đặt trở lại vị trí tay gạt đến điểm bình thường ban đầu. 3.1.6. Điều khiển côn ly hợp nhanh chậm a) Truyền động chậm (số 1). - Vặn núm động cơ đến vị trí số 0 và đặt phanh. - Vào phanh để dừng chuyển động quay. - Tay gạt chuyển động không được chốt vào trong quá trình bộ truyền động đang quay, trục ra bắt buộc phải dừng trước khi gạt chốt. -Vào số chậm “ low- low’’, đặt tay gạt vào vị trí “low”. - Nhả phanh, từng vòng quay động cơ một cách từ từ. - Khi bộ chuyển động ở vị trí “low” lúc ấy gạt tay côn sang vị trí “slow”, lúc này tời đang ở vị trí quay thấp. b) Truyền động nhanh- chậm (số 2). - Gạt núm điều khiển động cơ về số 0 và kéo phanh. - Vào phanh phụ để dừng mọi chuyển động quay. - Tay gạt chuyển động không được chốt vào trong quá trình bộ truyền động đang quay, trục ra buộc phải dừng hẳn trước khi gạt chốt. - Vào số “hight - low” gạt chốt điều khiển về vị trí “hight”. - Nhả phanh, tăng vòng quay động cơ từ từ sao cho chốt trượt hết vào vị trí. - Khi chốt gạt ở vị trí “hight” chuyển côn đến vị trí “low”. c) Truyền động chậm - nhanh (số 3). - Đưa môtơ về số 0 và kéo phanh. - Vào phanh để dừng hẳn mọi sự quay. - Tay gạt chốt chuyển động không được chốt vào trong khi bộ truyền đang quay. - Vào số “low - hight” chuyển tay gạt về vị trí “low”. - Nhả phanh, tăng số vòng quay của động cơ từ từ sao cho tay gạt trượt hết về vị trí. - Gạt cần về vị trí “hight”. d) Truyền động nhanh - nhanh (số 4). - Điều khiển động cơ về vị trí 0, đặt phanh. - Vào phanh để dừng hết mọi chuyển động quay. - Tay gạt chốt chuyển động không được chốt vào trong khi còn chuyển động quay. - Vào số “hight- hight”, đưa tay gạt về vị trí “hight”. - Nhả phanh, quay từ từ vòng quay của động cơ sao cho tay gạt trượt hết về vị trí “hight”. 3.2. Quy trình bảo dưỡng tời khoan Sau một thời gian làm việc, tời khoan phải được tiến hành bảo dưỡng, kiểm tra kỹ thuật. Việc bảo dưỡng và kiểm tra kỹ thuật là một việc làm bắt buộc và cần thiết, nhằm: - Ngăn ngừa, phát hiện các hư hỏng một cách kịp thời, đảm bảo chế độ làm việc hiệu quả, ổn định cũng như kéo dài tuổi thọ của tời khoan. - Phục hồi khả năng làm việc của máy sau một thời gian làm việc lâu dài hoặc bị hư hỏng đột xuất. Nội dung cụ thể gồm các công việc như sau: 3.2.1. Bảo dưỡng kỹ thuật Bảo dưỡng kỹ thuật bao gồm các công việc làm vệ sinh tời, kiểm tra tình trạng bên ngoài, tình trạng làm việc của tời, tra dầu mỡ, xiết lại ốc vít của các mối ghép bị nới lỏng do hiện tượng tự tháo, căn chỉnh một vài bộ truyền đơn giản như căng xích, đai,… 3.2.2. Kiểm tra kỹ thuật định kỳ Đây là những đợt kiểm tra kỹ thuật bắt buộc sau một khoảng thời gian tời làm việc nhằm xem xét, đánh giá tình trạng hiện tại và khả năng làm việc tiếp theo của tời. Căn cứ vào những đợt kiểm tra này có thể quyết định mức độ sửa chữa tời. 3.2.3. Bảo dưỡng một số bộ phận của tời a) Chế độ bảo dưỡng bộ hãm tời Khi bảo dưỡng bộ hãm tời cần tránh những điều sau: - Không được sơn lên bộ hãm hoặc phía trong băng hãm. Nếu sơn sẽ làm quá trình tản nhiệt kém đi. - Không được gắn quá chặt hoặc quá lỏng các đinh ốc bộ hãm. - Không được dùng bất kỳ vật liệu nào gắn vào bộ hãm. - Không được để bộ hãm hay băng hãm ngoài trời. - Khi lắp bộ hãm phải làm sạch bụi bẩn. - Nếu băng hãm bị hỏng phải thay ngay, không được hàn hay nối. Khi bôi trơn cho bộ hãm điện phải gắn trên tời được bôi trơn thông qua hai vú mỡ với cùng loại mỡ. Nó sẽ bôi trơn các vòng bi phía trên trục quay, sau mỗi ca làm việc cần bôi trơn cho phanh điện. Khi bôi trơn cho bộ hãm thuỷ lực thì nên dùng loại mỡ bôi trơn gốc canxi để bôi trơn vì chịu được nước. Các vú mỡ trên bộ hãm thuỷ lực yêu cầu phải có súng bơm đặc biệt gắn cùng bộ hãm. b) Côn hơi Trong thời gian vận hành, côn không được để dầu mỡ rót vào má côn làm hệ số ma sát giảm, ảnh hưởng đến mômen truyền tải. Muốn thay côn trước hết phải ngắt toàn bộ đường vào, ngắt hộp số tời, tháo vỏ chắn tời, tháo bu lông liên kết và dùng tời phụ nâng, đưa ra ngoài. Khi lắp côn mới phải kiểm tra chất lượng rồi mới đưa vào lắp. Khi má côn mòn quá giới hạn cho phép thì phải thay để đảm bảo khe hở giữa má côn và tang côn. Để côn hoạt động được tốt phải kiểm tra các bước sau: - Kiểm tra xem có sự rò rỉ khí nén trên đường ống không. - Nếu có dầu nhớt rơi vào bề mặt ma sát thì phải dùng các chất dung môi để rửa sạch. - Theo chu kỳ phải kiểm tra guốc ma sát, màng cao su, tang côn. - Guốc ma sát phải thay khi độ dày bị mất nhiều theo các bước sau: + Tháo bỏ rào bảo vệ. + Ngắt nguồn khí nén vào côn. + Tháo các vít hãm, tháo vành ngoài. + Tháo guốc côn, thấy phần nào hỏng phải thay luôn. + Muốn thay màng cao su thì phải lấy hết guốc ma sát sau đó thay cái mới. + Mở hết các chi tiết, sau đó lắp vào và kiểm tra xem có rò rỉ khí nén không. c) Bộ làm mát tời Việc bảo dưỡng bộ làm mát tời không đòi hỏi nhiều, mỗi bơm được lắp một phin hút tĩnh ở dầu mặt ống hút. Phin lọc này được kiểm tra 3-4 ngày một lần. Nếu áp suất ống xả giảm hay lưu lượng giảm thì phải kiểm tra ngay bộ lưới lọc trong phin hút, nếu không sẽ bị hỏng bơm hoặc hỏng bộ tản nhiệt Các van phải được kiểm tra sao cho đóng mở phải nhẹ nhàng, thời gian là 7 ngày/lần. Nếu van hoạt động kém thì phải sửa chữa và thay thế. Bộ nhớt trên bộ làm mát phải được bơm mỡ thường xuyên, còn bộ tản nhiệt phải được làm sạch. d) Đầu mèo và dây xích Đầu mèo là các tang tời nhỏ, được lắp hai bên tời khoan trên một trục riêng. Đầu mèo quấn các sợi xích để tháo lắp cần khoan, ống chống. Có đầu mèo để vặn ren và có đầu mèo để tháo ren ống chống. Để đảm bảo cho đầu mèo, cứ 12 tháng thì thay các tấm ma sát một lần với điều kiện làm việc bình thường. Các vú mỡ cung cấp mỡ bôi trơn cho các vòng bi của đầu mèo mỗi tuần bơm mỡ một lần. Tuy nhiên nếu mỡ quá nhiều sẽ gây giảm ma sát ở các bộ côn và làm suy yếu hoạt động của đầu mèo. Toàn bộ dây xích phải được bôi trơn bằng hệ thống phun tia nhằm đảm bảo cho tuổi thọ của xích và ổ trục, tấm chắn được thiết kế đảm bảo cho sự trở về của nhớt vào bể dễ dàng, tránh hiện tượng nhớt văng vào các bộ côn ly hợp làm giảm ma sát. 3.2.4. Bảo dưỡng tời bằng hệ thống bôi trơn Để đảm bảo cho tời làm việc hiệu quả, kéo dài được tuổi thọ thì cần phải được bôi trơn đầy đủ và đúng hướng dẫn. Đối với tời Y2-55, ngay khi lắp ráp xong và trước khi chạy thử phải bôi trơn tất cả các bộ phận và phải làm kín các gioăng, phớt và nắp đậy. Sau khi chạy thử phải xả hết dầu bôi trơn ra và đổ nhớt mới vào. Trước khi đổ nhớt mới vào phải kiểm tra tình trạng của bể chứa, nếu có nước hoặc nhiễm bẩn thì phải xả sạch ngay, rồi vặn kín nút xả phía dưới rồi lại đổ dầu vào. Loại dầu đổ vào phải đúng chủng loại và đủ lưu lượng. Mức dầu trong bể phải được kiểm tra thường xuyên, sau 30 ngày thì phải thay dầu bôi trơn mới, trong trường hợp để dầu bị bẩn thì phải thay ngay và mỗi lần thay phải làm sạch phần hút của thiết bị lọc. + Mỗi ngày: - Kiểm tra mực dầu trong bể. - Bôi trơn các ổ bi ở các trục ra, trục vào của tời phụ. - Bôi trơn ổ bi trục tang tời bằng bơm tay. + Hàng tuần: - Bơm mỡ cho các bản lề phanh, vòng bi tang tời, bánh lăn dẫn cáp, côn nhanh chậm, tay gạt phanh. + Hàng tháng: - Các van khí: tháo rời và làm sạch toàn bộ. - Xilanh khí: bôi trơn 6 tháng một lần hoặc đánh bóng hai lần bằng sự bôi trơn có gốc là than chì và vôi. Mỡ bôi trơn: Mỡ bôi trơn được phân loại theo chất làm cô đặc để biến đổi nhớt thành mỡ. Chất đông đặc thường sử dụng là xà phòng cứng (mỡ gốc natri và mỡ gốc canxi). + Mỡ bôi trơn gốc natri thường sử dụng cho ổ bi chống ma sát khi nhiệt độ vượt quá 200°F. Những mỡ gốc natri khả năng chống nước thấp nên trong thực tế thường sử dụng mỡ gốc canxi cho các loại hãm tời thuỷ lực thường xuyên tiếp xúc với nước. + Người ta cũng sản xuất một số loại chất bôi trơn đa mục đích kết hợp giữa mỡ chịu nhiệt gốc natri và mỡ chịu nước gốc canxi. + Ngoài ra còn có loại mỡ gốc liti, loại này dùng phụ gia tổng hợp hoặc đồng chất. Các mỡ này đắt tiền hơn nhưng lại sử dụng được nhiều mục đích khác nhau. Dầu bôi trơn. Tời khoan Y2-55 được thiết kế bôi trơn bằng các loại dầu rất thông dụng trên thị trường. + Dầu SAE 5w - 50: dùng cho môtơ, trục khuỷu. + Dầu SAE 75 - 250: dùng cho hộp số và các bộ phận khác. Các loại dầu không co phụ gia, nếu cho phụ gia vào thì loại dùng cho môtơ và hộp số rất khác nhau. Kí hiệu SAE có thể thay đổi tuỳ theo từng công ty, phụ thuộc vào từng loại dầu họ sản xuất để dùng cho tuabin, hộp số,…, độ nhớt của thiết bị này thường kí hiệu là SUS. a) Bôi trơn xích Để kiểm tra sự bôi trơn của dây xích, khi tời đang hoạt động ta mở ở phía sau của tời, xem dầu có được phun đầy đủ vào tất cả các sợi xích, bánh răng của hộp số không. Dầu bôi trơn cho xích có nguồn gốc khoáng vật thì tốt, song gây rò rỉ và ôxi hoá vì vậy phải thêm phụ gia. Việc chọn độ nhớt thích hợp phụ thuộc trước hết vào nhiệt độ môi trường mà nhớt làm việc. Thời tiết lạnh cần dùng loại dầu nhẹ, nhiệt độ từ 80°F÷100°F (27°÷38°C) nên dùng loại dầu SAE 30 và SAE 40. Dưới 0°F nhớt phải có điểm chảy thấp hơn 5° so với nhiệt độ thấp nhất ở hiện trường. b) Bôi trơn cho bộ hãm tời Các bộ hãm điện gắn trên trục tời được bôi trơn thông qua hai vú mỡ cùng loại mỡ. Nó sẽ bôi trơn các vòng bi ở phía trên trục quay. Sau mỗi ca làm việc cần bôi trơn cho bộ hãm điện. Khi bộ hãm thuỷ lực được gắn với tời thì nên dùng loại mỡ gốc canxi để bôi trơn vì chịu được nước. Các vú mỡ trên phanh thuỷ lực yêu cầu phải có một súng bơm mỡ đặc biệt gắn cùng bộ hãm. c) Bôi trơn đặc biệt Có những trường hợp bôi trơn đặc biệt, có những loại mỡ tốt có đặc tính bôi trơn tốt ở nhiệt độ thấp dùng trong trường hợp thời tiết quá lạnh. Gỉ sét và xói mòn các vòng bi, dây xích, bánh răng,…có vẻ bình thường nhưng lại trở nên nghiêm trọng khi ở nơi có khí hậu ẩm thấp, do vậy cần có loại mỡ bôi trơn đặc biệt. Để bảo vệ dây xích, bánh răng thì nên dùng loại mỡ tổng hợp theo thiết kế của nhà sản xuất. 3.3. Quy trình sửa chữa tời khoan 3.3.1. Công nghệ sửa chữa tời Sau khi tời làm việc được một thời gian nhất định thì không thể tránh khỏi sự mòn hỏng của một số chi tiết của tời, dẫn đến tời làm việc không hiệu quả, không đạt được công suất yêu cầu, mất an toàn hoặc không còn khả năng làm việc nữa. Để đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi sử dụng tời ta phải khắc phục tình trạng trên bằng phương pháp sửa chữa. a) Sửa chữa nhỏ Chủ yếu là thay thế các chi tiết mau mòn, chóng hỏng, trong một cụm chi tiết hoặc một số cụm chi tiết ở một vài bộ phận của tời. Tiến hành căn chỉnh lại các khe hở cho phép của mối ghép, kiểm tra dầu mỡ, chế độ bôi trơn,… thời gian dừng máy để sửa chữa không lâu, chừng một vài ca máy, tối đa là 1-2 ngày. b) Sửa chữa vừa Là dạng sửa chữa phức tạp hơn, khối lượng công việc sửa chữa nhiều hơn, thời gian sửa chữa có thể kéo dài từ 1-2 tuần đến 1 tháng. Tời đem ra sửa chữa phải tháo sửa một hay vài bộ phận chính, thường xuyên làm việc ở chế độ nặng. Còn các bộ phận khác chỉ bảo dưỡng, thay thế, hiệu chỉnh một vài chi tiết hay một cụm chi tiết. c) Sửa chữa lớn Là dạng sửa chữa có quy mô và khối lượng công việc lớn nhất trong công tác sửa chữa. Hầu như tất cả các bộ phận, các chi tiết của tời đều được tháo ra kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa lại. Khả năng làm việc của sau khi sửa chữa lớn được khôi phục hoàn toàn. Thời gian sửa chữa lớn có thể kéo dài 1-2 tháng, tuỳ theo mức độ phức tạp và dạng hỏng của tời. 3.3.2. Quy trình sửa chữa tời khoan a) Nhận máy Khi nhận máy vào sửa chữa cần thực hiện các công việc sau: - Lập biên bản bàn giao máy cụ thể giữa bên đưa máy vào sửa chữa và bên nhận sửa chữa, trong đó xác định tình trạng của máy khi đưa vào sửa chữa. - Ký kết hợp đồng quy định của mỗi bên tham gia vào sửa chữa máy nhằm đạt hiệu quả tốt trong quá trình sửa máy. - Nhận và bàn giao tài kiệu, hồ sơ, nhật trình làm vệc của máy để làm cơ sở cho việc sửa chữa sau này. - Lập hồ sơ dự toán chi phí vật tư, phụ tùng thay thế, chi phí lao động để dự trù kinh phí sửa chữa. b) Làm sạch máy Đưa máy đến vị trí sửa chữa. Vị trí sửa chữa cần đảm bảo diện tích và không gian đủ rộng để có thể sử dụng các phương tiện như cẩu, nâng và vận chuyển phục vụ cho công tác tháo lắp. Làm sạch bên ngoài máy, loại bỏ đất đá, cát bụi, dầu mỡ bám trên máy. Công việc làm sạch máy tạo điều kiện tốt cho việc kiểm tra vỏ, thân máy cũng như khi tháo các chi tiết. c) Tháo máy Tháo máy là công tác tách rời máy thành các cụm, các bộ phận, các chi tiết riêng biệt, phục vụ cho công tác kiểm tra, phân loại khi sửa chữa máy. Trước khi tháo phải chuẩn bị đầy đủ các loại thiết bị, dụng cụ cần thiết phục vụ cho việc tháo máy như: máy ép, các loại đồ gá, các loại cờ lê, búa, vam, kích, cần trục, cáp treo… Máy được tháo ra từng cụm, các chi tiết bên ngoài trước, bên trong sau. Các chi tiết tháo ra phải được sắp xếp theo từng cụm, bộ phận máy, không để lẫn cá chi tiết của cụm này sang cụm khác khi chưa được phân loại thống kê. Có hai cách tháo máy: + Tháo liên tục: tháo lần lượt hết cụm này sang cụm khác. + Tháo tổng hợp: tháo đồng thời các cụm chi tiết của máy cùng một lúc. Các nguyên công được thể hiện sơ đồ sau: Nhận máy Tháo máy Làm sạch máy Rửa và phân loại chi tiết Chi tiết hỏng không sửa chữa được Chi tiết còn dùng được Sửa chữa loại trừ hỏng Loại bỏ, thay thế bằng chi tiết mới Sơn, bàn giao máy Chi tiết hỏng sửa chữa được Lắp các chi tiết thành các bộ phận. Lắp các bộ phận thành máy Chạy thử, hiệu chỉnh các thông số CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN HỢP LÝ CÔNG SUẤT NÂNG CỦA TỜI KHOAN 4.1. Các thông số cơ bản của tời khoan Y2-55 - Công suất tời: N = 1470 kW - Hệ ròng rọc: 6 x 7 - Số nhánh cáp làm việc: m = 12 - Đường kính tang tời: Dt = 800 mm - Chiều dài tang tời: Lt = 1000 mm - Đường kính cáp: dc = 32mm - Số tốc độ của tời: 5 tốc độ - Tốc độ từ trục dẫn động vào tời: no = 1045 v/p 4.2. Xác định các thông số của tời 4.2.1. Tốc độ trục truyền v/ph (4.1) 4.2.2. Tốc độ của trục trung gian v/ph (4.2) v/ph (4.3) v/ph (4.4) v/ph (4.5) 4.2.3. Tốc độ của trục nâng v/ph (4.6) v/ph (4.7) v/ph (4.8) v/ph (4.9) 4.2.4. Đường kính tang tời theo các lớp cáp trên tang tời - Đường kính tang tời ở lớp cuộn thứ nhất: Dt1 = Dt + dc (4.10) Trong đó: Dt: đường kính tang tời, (mm); dc: đường kính cáp , (mm); - Đường kính tang tời ở lớp cuộn thứ hai: Dt2 = Dt1 + 2dc.b (4.11) Trong đó: b = 0,93: hệ số nèn chặt cáp. - Đường kính tang tời ở lớp cáp cuộn thứ ba: Dt3 = Dt1 + 4dc.b (4.12) - Đường kính tang tời ở lớp cáp thứ tư: Dt4 = Dt1 + 6dc.b (4.13) Tời Y2-55 có Dt = 800 (mm), dc = 32 (mm), ta có: - Đường kính tang tời ở lớp cáp thứ nhất: Dt1 = Dt + dc = 800 + 32 = 832 (mm) - Đường kính tang tời ở lớp cáp thứ hai: Dt2 = Dt1 + 2dc.b = 832 + 2.32.0,93 = 891,52 (mm) (4.14) - Đường kính tang tời ở lớp cáp thứ ba: Dt3 = Dt1 + 4dc.b = 832 + 4.32.0,93 = 951,04 (mm) (4.15) - Đường kính tang tời ở lớp cáp thứ tư: Dt4 = Dt1 + 6dc.b = 832 + 6.32.0,93 = 1010,56 (mm) (4.16) - Đường kính tang tời ở lớp cáp thứ năm: Dt5 = Dt1 + 8dc.b = 832 + 8.32.0,93 = 1070,08 (mm) (4.17) 4.2.5. Tốc độ nâng của móc nâng Tốc độ nâng của móc nâng được tính theo công thức: Vmoc = (4.18) Trong đó: - Vmoc: tốc độ móc, (m/s); - Dp: đường kính tính toán của tang tời, (mm); Dp = = = 951,04 (mm) (4.19) nitn: số vòng quay của trục nâng ở các tốc độ, (v/p); m: số nhánh cáp làm việc (m = 12). + V1moc = = = 0,48 (m/s) (4.20) + V2moc = = = 0,55 (m/s) (4.21) + V3moc = = = 1,33 (m/s) (4.22) + V4moc = = 2,4 (m/s) (4.23) 4.2.6. Hiệu suất của hệ thống nâng hạ (4.24) - β = 1,031: chỉ tiêu ngược của hiệu suất; - z = 6: số ròng rọc động. (4.25) 4.2.7. Tải trọng móc ở các tốc độ khác nhau (4.26) Trong đó: - Qm: tải trọng móc, (tấn); - N: công suất tời, (kW); - ηr: hiệu suất của hệ thống nâng hạ. * Ở tốc độ 1: (tấn) (4.27) * Ở tốc độ 2: (tấn) (4.28) * Ở tốc độ 3: (tấn) (4.29) * Ở tốc độ 4: (tấn) (4.30) 4.3. Tính toán sử dụng hợp lý công suất tời khoan Áp dụng cho giếng khoan khai thác dầu khí có chiều sâu khoan 3868m tại giàn nhẹ BK10 của mỏ Bạch Hổ. Bảng 4.1. Cấu trúc bộ khoan cụ tại khoảng khoan 2030 ÷ 3868m Thành phần bộ khoan cụ (inch) Đường kính (mm) Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Số lượng (chiếc) Choòng 8 1/2” 215,9 0,35 40 1 Định tâm 8 1/2” 215,9 1,68 259 1 Cần nặng xoắn 6 1/2” 165,1 9,4 3846 3 Định tâm 8 1/2” 215,9 1,68 259 1 Cần nặng xoắn 6 1/2” 165,1 9,4 7693 6 Định tâm 8 1/2” 215,9 1,68 259 5 Cần nặng xoắn 6 1/2” 165,1 9,4 1282 5 Búa thuỷ lực 6 1/4” 158,8 5,3 510 1 Cần nặng xoắn 5” 127 9,4 977 1 Cần khoan nặng 5” 127 9,4 6040 16 Tổng chiều dài bộ dụng cụ đáy: 302 (m) Tổng trọng lượng bộ dụng cụ đáy: Q dcđ = 21,165 (tấn) Trọng lượng riêng của dung dịch thả ống: γd = 1,38 (G/cm3) 4.3.1. Tải trọng tác dụng lên móc khi nâng Tải trọng tác dụng lên móc khi nâng được tính theo công thức: Qm = Qdc + Qms + Qqt (4.31) Trong đó: Qm: tải trọng móc, (tấn); Qdc: trọng lượng bộ dụng cụ khoan, (tấn); Qms: tải trọng do ma sát của bộ cần lên thành lỗ khoan và ma sát do mùn khoan gây ra, (tấn); Qqt: tải trọng do quán tính , (tấn); a) Trọng lượng bộ khoan cụ Qdc = (Q dcđ + Qck).(1 - ) (4.32) Trong đó: Q dcđ: trọng lượng bộ dụng cụ đáy, (tấn); Qck: trọng lượng cần khoan, (tấn); γd = 1,38 (G/cm3); λt = 7,86 G/cm3: trọng lượng riêng vật liệu làm cần Qck = L.q (4.33) q: trọng lượng 1m cần khoan, (kG); L: chiều dài cần khoan, (m); L = 3868 - 302 =3566 (m) Thông thường người ta sử dụng cần khoan 127 x 9,19G - 105 và 127 x 9,19S - 135 q127G = 31,99 kG/m và L127G = 3000 m q127S = 32,80 kG/m và L127S = 566 m Thay số vào ta được: Qck = (31,99 x 3000 + 32,80 x 566) = 114535 kG = 113,535 (tấn) (4.34) Thay vào (4.32), ta có: Qdc = (21,165 + 113,535).(1 - ) = 111 (tấn) (4.35) b) Tải trọng do ma sát ms = Km . dc (4.36) Km - hệ số ma sát; Km = 0,2÷ 0,3 Lấy Km = 0,3 => Qms = 0,3.111 = 33,3 tấn c) Tải trọng do quán tính (4.37) Trong đó: g: gia tốc trọng trường, ở đây lấy g = 9,8, (m/s2); a - gia tốc chuyển động của bộ khoan cụ, (m/s2); (4.38) Ta lấy: = 0,53 m/s; t2 = 5 s; t1 = 0. => => (m/s2) Thay vào (4.37), ta được: = 1,2 (tấn) Vậy ta có tải trọng tác dụng lên móc khi nâng là: Qm = 111 + 33,3 + 1,2 = 145,5 (tấn) 4.3.2. Sử dụng hợp lý công suất tời khoan Từ các kết quả tính tải trọng móc ứng với các tốc độ khác nhau ta thấy: + Q2m = 223,55 (tấn) > Qm = 145,5 (tấn) vì vậy ta bắt đầu kéo bộ khoan cụ từ tốc độ 2. + Đến khi Qm ≤ Q3m = 92,44 (tấn) thì chuyển sang tốc độ 3. Và Qm ≤ Q4m = 51,23 (tấn) thì sử dụng tốc độ thứ 4. Khi Qm ≤ Q3m thì số mét cần khoan được kéo lên là: L = = = 1660 m => Số mét cần khoan còn lại mà tời phải nâng lên là: 3868 - 1660 = 2208 m Vậy với giếng khoan này, khi bắt đầu kéo từ độ sâu 3868m lên đến độ sâu 2208m ta kéo bằng tốc độ số 2, còn từ độ sâu 2313m trở lên đến đầu giếng ta dùng vận tốc số 3 và số 4 để kéo cần. Như thế sẽ tiết kiệm được thời gian thi công, nâng cao hiệu quả sử dụng công suất của tời khoan. KẾT LUẬN Trên đây là toàn bộ nội dung đồ án của em, đồ án được hoàn thành trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã học, kết hợp với các nguồn tài liệu về thiết bị khoan nói chung và tời Y2-55 nói tiêng. Qua thời gian làm đồ án, em đã hiểu rõ hơn về thiết bị này, hiểu rõ tầm quan trọng của tời Y2-55 trong công tác dầu khí. Đề tài đi sâu vào việc tính toán và sử dụng hợp lý công suất nâng của tời khoan, từ đó sẽ tiết kiệm được thời gian nâng thả bộ dụng cụ khoan, rút ngắn thời gian thi công, phát huy và sử dụng được tối đa công suất của tời. Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án, em cũng gặp một số khó khăn như: nguồn tài liệu hạn chế, lần đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên chắc chắn còn nhiều sai sót. Em mong nhận được sự thông cảm và những đóng góp ý kiến quý báu từ các thầy cô và các bạn sinh viên. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Giáp cùng các thầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình của trường Đại học Mỏ-Địa chất, các cán bộ công nhân viên xí nghiệp Vietsovpetro đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này. Hà Nội, tháng 6 Năm 2010 Sinh viên thực hiện Phạm Ngọc Chiến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. J.P. Nguyễn, người dịch: Lê Phước Hào, Kỹ thuật khoan dầu khí, NXB Giáo dục 1995 [2]. PTS. Trương Quốc Thành, PTS. Phạm Quang Dũng, Máy và thiết bị nâng, NXB Khoa học và kỹ thuật [3]. Trường Đại học Mỏ – Địa Chất, TS. Nguyễn Văn Giáp, Bài giảng thiết bị khoan thăm dò, NXB Hà Nội [4]. Hướng dẫn sử dụng tời khoan Y2-55. MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo tời khoan 4 2 Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ ròng rọc 5 3 Hình 1.3 Ròng rọc cố định 6 4 Hình 1.4 Ròng rọc động 7 5 Hình 1.5 Sơ đồ hai cách mắc cáp 8 6 Hình 1.6 Sự biến đổi gia tốc trong quá trình nâng hoặc thả 17 7 Hình 2.1 Cấu tạo tời Y2-55 19 8 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của tời 21 9 Hình 2.3 Cấu tạo trục tời Y2-55 23 10 Hình 2.4 Tang tời 25 11 Hình 2.5 Bộ ly hợp 27 12 Hình 2.6 Sơ đồ bộ hãm tời băng đơn giản 28 13 Hình 2.7 Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ 29 14 Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ lực 30 15 Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo bộ hãm điện động lực 33 16 Hình 2.10 Bảng điều khiển tời khoan 34 17 Hình 2.11 Cơ cấu điều khiển khí nén 35 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT SỐ BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG 1 Bảng 1.1 Các loại tời chế tạo ở Rumani 10 2 Bảng 1.2 Các loại tời chế tạo ở Liênxô 11 3 Bảng 1.3 Các thông số của tời khi tăng tốc và khi hãm 13 4 Bảng 2.1 Các thông số cơ bản của tời Y2-55 21 5 Bảng 4.1 Cấu trúc bộ khoan cụ tại khoảng khoan 2030 ÷ 3868m 51