Cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy bơm pittông vận chuyển dầu 9MГP-73 - Tính toán, lựa chọn bình ổn áp

tăng tổn thất trên đường ống hút. - Nhiệt độ của chất lỏng máy bơm thay đổi khi nhiệt độ chất lỏng tăng, dẫn đến giảm áp suất và gây hiện tượng xâm thực . - Khí lọt vào trong xilanh qua hệ thống làm kín hoặc khí lẫn trong dung dịch qua lớn, chưa được lọc một cách triệt để. Khi trong bơm xuất hiện các bọt khí thì chúng sẽ tập trung lại và chiếm chỗ dòng chảy, dẫn đến xuất hiện các khoảng trống cục bộ và làm diện tích dòng chảy giảm, nên các chất lỏng xung quanh xô tới với vận tốc cực lớn, làm cho áp suất tại đó tăng lên đột ngột, hình thành nên một áp lực lớn tác động vào bề mặt xilanh. Ban đầu, sẽ tạo ra các vết nứt nhỏ trên bề mặt, sau đó phát triển lên thành các lỗ hổng (vết rỗ) trong xilanh. Khi các lỗ hổng được hình thành, phần chất lỏng ít nhiều có sự trộn lẫn của hơi, xâm nhập vào các lỗ hổng này và gây ra hiện tượng va đập trong các vết rỗ, làm cho các vết này phát triển rất nhanh và làm thủng xilanh. Nếu bề mặt chi tiết không phẳng, nó sẽ hấp thụ phần lớn năng lượng nên sẽ bị phá hỏng nhanh do hiện tượng xâm thực nhanh hơn so với bbề mặt xilanh phẳng. * Sự tác động của lực quá tính: Như đã nói ở trên, dòng chảy trong bơm pittông là dòng khong ổn định, vận tốc chuyển động của dòng chất lỏng trong bơm phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của pittông, nó làm thay đổi theo thời gian: v = f(t), với . Nếu dung dịch khoan có khối lượng m chuyển động trong bơm sẽ chịu tác dụng của lực quán tính: . (dấu (-) của biểu thị lực quán tính ngược chiều gia tốc). Nếu vận tốc v tăng thì lực quán tính tác dụng ngược chiều dòng chảy, ngược lại, nếu vận tốc v giảm thì lực quán tính tác dụng cùng chiều dòng chảy. lực quán tính này sẽ tác dụng lên dòng chảy, gây ảnh hưởng không tốt đến bơm, cụm xilanh – pittông, đường ống và các bộ phận khác. Đồng thời, do vận tốc v của pittông thay đổi một cách có chu kỳ, nên gia tốc cũng thay đổi một cách có chu kỳ cả về chiều và độ lớn. Vì vậy, lực quán tính sinh ra trong bơm là một tải trọng động có chu kỳ, tác động vào các bộ phận của bơm. Tải trọng động này đôi khi rất lớn, nhất là đối với bơm có hệ số không đồng đều về lưu lượng lớn. Do có sự tồn tại của lực quán tính này, nên trong phương trình chuyển động của dòng chảy không ổn định có thành phần của lực quán tính. Đó là phương trình Becnuli cho dòng chảy không ổn định: Thành phẩn , với s là diện tích mặt cắt ống dẫn, liên quan đến lực quán tính, được gọi là cột áp quán tính. Cột áp quán tính có thể gây ra xâm thực cho máy bơm và dẫn tới làm hỏng cụm xilanh – pittông. b. Va đập cơ khí Dạng hỏng này chủ yếu do khâu lắp ráp bơm như: - Lắp các xilanh có khuyết tật: han, gỉ, rỗ… - Mối ghép giữa ty pittông và pittông bị lỏng. - Các bộ phận đệm làm kín lắp chưa đúng hoặc lắp chưa chặt… Do đó, khi bơm làm việc có thể xảy ra các hiện tượng: - Chất khí từ ngoài lọt vào khoang thủy lực; - Chất lỏng bơm chảy qua đệm làm kín và động lại ở bề mặt ngoài của xilanh, lỗ pittông; - Áp suất buồng làm việc giảm. Khi xảy ra các hiện tượng đó làm cum xilanh – pittông mòn hỏng rất nhanh, bơm làm việc có tiếng kêu lớn, sau đó dẫn đến sự phá hủy các chi tiết trong khoang thủy lực, cụ thể là cụm xilanh – pittông, rồi đến các bộ phận khác của bơm. 3.2.2.3. Hỏng do khuyết tật chế tạo Các khuyết tật chế tạo có thể xảy ra là: - Kết cấu chi tiết không hợp lý, không phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. - Bề mặt xilanh có các vết rỗ, nứt. - Việc áp dụng phương pháp gia công lần cuối bề mặt xilanh không hợp lý, trên bề mặt xilanh còn găm lại các hạt mài. - Lớp cao su của pittông không đảm bảo điều kiện độ bền, độ cứng, khả năng chịu nhiệt, chịu áp suất cao và chịu dầu. - Lỗ pittông bị rỗ, độ côn của lỗ không đảm bảo. Khi máy bơm làm việc thì pittông chuyển động tịnh tiến qua lại trong xilanh, làm xuất hiện lực ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc, tạo ra áp lực riêng trên bề mặt tiếp xúc giữa xilanh và pittông rất lớn, cộng với sự tác động của các hạt mài, chất oxi hóa làm cho các nhấp nhô (vết xước, vết rỗ) trên bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết nhanh chóng bị cuốn đi cùng với các lớp oxít, dẫn đến bộ truyền xilanh – pittông bị mòn rất nhanh. Do đó, khe hở hở lắp ghép giữa chúngtăng, sinh ra lực động học lớn, dẫn đến sự cố làm hỏng cụm này cũng như các bộ phận khác và làm giảm khả năng làm việc của máy bơm. 3.2.3. Các dạng mài mòn, nguyên nhân và cách khắc phục đệm làm kín cần pittông 3.2.3.1. Các dạng mài mòn của đệm a. Mòn cơ học Mòn cơ học là hiện tượng mòn xảy ra trên bề mặt làm việc của đệm và cần pittông, ăn mòn cơ học có thể xảy ra hai quá trình đồng thời như: mòn do mài, mòn do chèn ép hạt mài. - Mòn do mài: quá trình mòn do mài xảy ra giữa hai bề mặt làm việc của đệm và cần pittông chuyển động tịnh tiến qua lại, dưới tác dụng của tải trọng bề mặt tiếp xúc của hai chi tiết cần pittông và đệm dẫn đến xuất hiện lục ma sát làm cho các nhấp nhô vốn có trên bề mặt chi tiết bị san bằng. - Mài mòn do chèn ép hạt mài: là hiện tượng phá hỏng bề mặt tiếp xúc do chèn ép hạt mài, các hạt mài là các kim loại hoặc phi kim và các tạp chất có lẫn trong chất lỏng bơm có độ bền và độ cứng lớn. Những hạt này khi lọt vào phần tiếp xúc giữa đệm và cần pittông, chúng sẽ tạo nên những vết xước trên bề mặt tiếp xúc gây hỏng đệm. b. Mòn hóa học Ăn mòn hóa học là quá trình phá hủy vật liệu đệm và cần pittông dưới tác dụng của các nguyên tố hóa học có trong môi trường dung dịch chất không điện ly tạo ra trên bề mặt làm việc giữa đệm và cần pittông một lớp oxít hay gọi là gỉ, lớp oxít này có độ bền thấp, dưới tác dụng của tải trọng động làm cho bề mặt tiếp xúc bị mòn. 3.2.3.2. Nguyên nhân gây mòn và biện pháp khắc phục a. Tính chất lý hóa của vật liệu chế tạo Vật liệu chế tạo đệm không bảo đảm độ chịu mài mòn, chịu áp suất, nhiệt độ. Để khắc phục hiện tượng này thì các nhà chế tạo phải tính toán và chọn vật liệu có đủ độ chịu mài mòn, áp xuất, chịu nhiệt độ để đảm bảo quá trình làm việc được lâu nhất. b. Nguyên nhân do ma sát Đây là nguyên nhân chủ yếu gây ra mòn hỏng đệm. Do chất lượng bề mặt làm việc của đệm và cần pittông ban đầu đưa và sử dụng không được nhẵn bóng, có những nhấp nhô bề mặt. Độ nhấp nhô này có thể tồn tại ở dạng vi mô hoặc siêu vi mô. Bản chất của việc hình thành chúng rất khác nhau, nguồn gốc nảy sinh những nhấp nhô này là do những sai lệch về hình dạng không đều đặn, có dạng sóng do thao tác gia công cơ cuối cùng. Trong quá trình mài mòn, các nhấp nhô bề mặt sẽ sinh ra sản phẩm mài, sản phẩm mài là một hỗn hợp trong đó có những hạt kim loại có hình dạng và kích thước khác nhau. Những hạt này bị chèn ép giữa hai bề mặt làm việc của đệm và cần pittông tạo nên những vết xước trên bề mặt làm việc dẫn đến quá trình mài mòn càng mãnh liệt hơn. Ngoài ra trong bản thân bơm chất lỏng không được sạch, chúng vẫn còn chứa các tạp chất do quá trình sử lý chất lỏng trước khi đi vào bơm không được tốt, những tạp chất này là tác nhân gây mài mòn, tạo nên những vết xước trên bề mặt tiếp xúc giữa đệm và cần pittông. Tốc độ trượt của cần pittông càng lớn, trong chất lỏng bơm có nhiều tạp chất, nhất là những tạp chất có độ cứng cao như cát thì sự mài mòn bề mặt càng xảy ra mãnh liệt. Để khắc phục hiện tượng này, thì chất lỏng bơm trước khi đi qua máy bơm phải được sử lý tốt để giảm tối đa các tạp chất có lẫn trong chất lỏng bơm. Ngoài ra khi thi công bề mặt làm việc của cần pittông và đệm phải đảm bảo độ bóng bề mặt theo đúng yêu cầu và khi lắp ghép đệm phải đảm bảo độ đồng tâm giữa đệm và cần pittông. c. Nguyên nhân do mỏi Trong điều kiện làm việc liên tục của đệm và cần pittông làm cho sự mòn hỏng do mỏi xuất hiện trên các bề mặt ma sát với nhau, sự phá hỏng bề mặt do mỏi được đặc trưng bởi sự xuất hiện các vết nứt tế vi, các rãnh trũng phân nhóm hay độc lập. Để đề phòng và giảm tối đa hiện tượng mòn hỏng này ta nên chọn chế độ làm việc của bơm cho phù hợp, giảm tốc độ trượt của cần pittông, vật liệu chế tạo đệm phỉa đúng theo yêu cầu thiết kế. d. Nguyên nhân do oxi hóa Mòn do oxi hóa là quá trình phá hoại dần bề mặt làm việc của đệm và cần piston, sự hao mòn này thể hiện ở việc hình thành các lớp màng hấp thụ hóa học giữa bề mặt làm việc với oxi và sự bong tách các lớp ấy ra khỏi bề mặt ma sát làm cho kích thước của đệm lớn lên. 3.2.4. Những hỏng hóc thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục Bảng 3.1: Những hỏng hóc thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục Hiện Tượng Nguyên Nhân Cách Khắc Phục Bơm chạy không cho lưu lượng và áp suất. -Van đầu vào bị đóng, chất lỏng không đủ. -Không khí lọt vào đường hút. -Trong xilanh không có chất lỏng. -Đường kính hút không kín. -Kiểm tra van đường vào, các mối nối trên đường hút. -Vận hành tại áp suất thấp qua van tuần hoàn (bay-pass) để khử khí. -Cho chất lỏng vào xilanh. Bơm không cho lưu lượng theo yêu cầu và không tương ứng với tính toán theo số vòng quay tương ứng của động cơ. -Tốc độ truyền của cả hệ thống bơm không phù hợp.-Không khí lọt vào bơm -Lượng chất lỏng trong bể không đủ. -Các van, đế van, đệm làm kín piston, ống lót, hoặc trục pittông bị rơ, bị mòn.-Một hoặc nhiều xi lanh của bơm không làm việc. -Lắp ống cách giữa xilanh và nắp bịt không đúng phương, không trùng với lỗ van.- Gãy lò xo van - Kẹt, tắc lá van, phin lọc. -Van bơm kẹt tắc ở vị trí mở. - Van xả, van hút, van tuần hoàn, van an toàn bị rò rỉ. -Điều chỉnh lại sức căng đai truyền động. - Kiểm tra và khắc phục các mối nối trên đường hút, các đệm làm kín van, nắp van. - Kiểm tra mực chất lỏng trong bể, tăng áp suất đầu vào bơm - Kiểm tra và khắc phục các mối nối đường hút. -Vận hành tại áp suất thấp qua van tuần hoàn (bay - pass) để khử khí. - Thay thế các chi tiết gẫy, hỏng và làm sạch van, phin lọc, lá van bị kẹt. Có tiếng kêu không bình thường trong phần thuỷ lực. -Mối ghép giữa pittông và trục pittông bị yếu. -Lót xi lanh không được kẹp chặc chắn do nắp xi lanh bị lỏng. -Có thể mòn pittông, bị xói mặt côn đế van hoặc rách vòng kín đế van. -Xilanh bi hỏng. -Lò xupap bị yếu hoặc gẫy. -Kiểm tra và kẹp lại pittông, xiết lại đai ốc hãm. -Thay thế lò xo yếu, gẫy. -Kiểm tra van đường vào. -Thay xilanh mới. Có tiếng gõ trong phần dẫn động. -Mối ghép pittông với trục pittông không chắc. -Mối ghép trục pittông với con trượt không chắc. -Hư hỏng con trượt, ổ bi giữa đầu nhỏ và con trượt, chốt con trược bị mòn nhiều. -Siết lại các chi tiết bị lỏng.-Thay thế các phần bị mòn. Đường hút và đường đẩy rung, giật mạnh. -Mòn hoăc kênh supap -Giá đỡ ống không đủ độ vững. -Bình ổn áp thiếu. -Nạp khí vào bình ổn áp. -Gia cố lại các giá đỡ. -Thay thế supap. Bơm rung và giật -Có khí trong chất lỏng - Kẹt supap. -Bơm không được điền đầy chất lỏng. -Một hoặc nhiều xi lanh bơm không bơm. -Tốc độ bơm vượt quá cho phép. -Gẫy lò supap, mòn hoặc kênh supap. -Lỏng pittông hoặc trục pittông. -Lỏng hoặc mòn ổ đỡ. -Lỏng chốt con trượt hoặc chốt trục khưỷu… -Bơm quay ngược. -Nước vào hộp trục khưỷu. -Mòn hoặc gẫy bánh răng. -Kiểm tra lại đường hút. -Vận hành tại áp suất thấp qua van tuần hoàn để khử khí trong trường hợp có khí trong chất lỏng. -Siết lại các chi tiết lỏng. -Thay thế các chi tiết gẫy, mòn. Tiếng gõ và va đập. Mòn hoặc lỏng ổ đỡ chính, bạc cổ biên, bạc lót chốt tay biên, trục trượt, mức nhớt bôi trơn thấp. -Siết lại các chi tiết lỏng, bổ sung nhớt bôi trơn. Hở bộ phận làm kín. Chất lỏng chảy ra từ lỗ báo, rãnh bào. -Lắp không đúng. -Làm mát kém. -Ép xa nhich quá chặt nên bị mòn và phá huỷ nhanh. -Bô làm kín giữa xilanh và thân bơm bị phá hủy, -Gioăng làm kín giữa nắp bịt van và thân phần thủy lực bị phá hủy. -Điều chỉnh nước làm mát cho phù hợp. -Siết lại xa nhích vừa phải. -Chỉnh lại pittông và trục pittông. -Sửa chữa và thay thế. Bàn trượt nóng quá mức. -Dầu bôi trơn không đúng chủng loại hoặc kém chất lượng. -Tắc các lỗ bôi trơn trên bàn trượt. -Độ nhớt của dầu quá lớn. -Máy bơm lắp đặt bị nghiêng. -Thay dầu bôi trơn. -Thông lại các lỗ. -Căn chỉnh sao cho đúng. Ổ bi nóng quá mức. -Thiếu dầu bôi trơn. -Ổ bi bị bó và rơ. -Ổ bi quá bẩn. -Cho thêm dầu bôi trơn vào. -Sửa chữa và vệ sinh ổ. Lượng dầu bôi trơn pittông giảm. -Thiếu dầu trong bồn chứa. -Bơm làm việc không đảm bảo thông số. -Bơm quay ngược -Bồn dầu quá bẩn. -Cho thêm dầu vào bồn. -Kiểm tra lại và thay đổi thông số cho phù hợp. -Đảo ngược chiều quay. -Thay dầu mới. 3.3. Quy trình sửa chữa 3.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sửa chữa máy bơm 9MГP-73 Kiểm tra sơ bộ Lau sạch bụi, dầu mỡ Chuyển máy để sửa chữa Tháo máy thành bộ phận Tháo bộ phận Rửa bộ phận và chi tiết Kiểm tra và phân loại chi tiết, lập bảng kê khuyết tật Chi tiết cần phải phục hồi và sửa chữa Chi tiết bị loại bỏ Chi tiết còn dùng Sửa chữa chi tiết Kiểm tra chất lượng chi tiết Chi tiết mới Lắp bộ phận Thử bộ phận Sơn bộ phận Lắp chung toàn bộ máy Chạy rà và thử máy Sơn máy Giao máy cho người sử dụng 3.3.2. Chuẩn bị thiết bị và đồ gá cần thiết 3.3.2.1. Các thiết bị cần thiết - Máy rửa và làm sạch chi tiết. - Palăng, cầu trục, xe nâng để phục vụ tháo lắp - Cẩu để nâng hạ toàn bộ máy cũng như lắp các cụm chi tiết. - Máy ép. - Bộ hàn gió để cắt, tháo các chi tiết sét, gỉ. - Bàn nguội. - Thiết bị phun sơn. 3.3.2.2. Dụng cụ đồ gá cần thiết Chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ cần thiết như: cờlê dẹt, cờlê tuyt, cờlê chuyên dụng, tuốc nơ vít dẹt, cáp thép, kìm nguội, dũa nguội, êtô kẹp, búa thép, xà beng, thước cặp, panme,… Chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ cần thiết như: vam ba càng, đồ gá thủy lực để tháo cối van và xilanh, giá sắt để đặt các chi tiết đã rửa sạch sau khi tháo, giá gỗ để các chi tiết chính xác khỏi bị xước bề mặt,… 3.3.3. Quy trình tháo dỡ 3.3.3.1. Công tác chuẩn bị trước khi tháo dỡ máy - Chuẩn bị đầy đủ toàn bộ dụng cụ, đồ gá, thiết bị cần thiết như trong danh mục đã lập để phục vụ cho công việc tháo dỡ máy. - Chuẩn bị mặt bằng để tháo dỡ, vị trí để cẩu phục vụ làm việc. - Tháo dầu bôi trơn trong hộp cácte. - Làm sạch sơ bộ bên ngoài bằng tay và bằng khí nén. 3.3.3.2. Trình tự tháo dỡ a. Tháo dỡ cụm chi tiết máy Đây là quy trình tháo dỡ máy thành các bộ phận, cụm chi tiết riêng biệt để quá trình kiểm tra, bảo dưỡng, sữa chữa và thay thế được dễ dàng, thuận tiện. Nó gồm các bước sau: - Dùng cờlê để tháo rời cụm bình ổn áp. - Dùng cờlê để tháo rời cụm van an toàn ra ngoài. - Dùng cờlê chuyên dụng (cơlê móc) để nới phần ty bơm và ty con trượt ra. - Tháo đai ốc hãm sanhích và đai ốc hãm ống sanhích. - Dùng cờlê để tách phần hộp thủy lực và phần thân bơm ra. - Dùng cờlê để tháo phần ống hút và hộp thủy lực. - Tháo phần bịt đầu xilanh gồm các chi tiết: bạc chặn đầu của đẩy, nắp bịt đầu xilanh, bulông, vít cấy, đai ốc. - Tháo bạc đỡ đầu xilanh và bạc chặn đầu xilanh ra. - Dùng cờlê chụp để chụp vào đai ốc bắt pittông, ty bơm thông qua hệ thống cần nối và tay bên ngoài tay quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ để tháo ty bơm và pittông ra khỏi ty con trượt. Sau khi đã tháo được hai ty bơm, pittông ra khỏi hai khoang thủy lực và toàn bộ vít cấy bắt giữa khoang thủy lực và thân bơm, ta tiến hành tách hai khoang thủy lực phải và trái ra khỏi thân bơm bằng cách dùng xe nâng hoặc cầu trục treo phần thủy lực lên. Đồng thời, treo một cây thép tròn theo phương nằm ngang để thay cho búa đập để tác động vào thân hộp thủy lực, sau đó dùng xà beng lách vào khe hở giữa phần hộp thủy lực và thân bơm để tách phần thủy lực ra khỏi vòng định vị. Ta dùng cẩu đưa hộp thủy lực ra vị trí khác và tiến hành tháo phần còn lại trong khoang thủy lực. Sau khi đã tháo dỡ máy thành các cụm riêng biệt, ta tiến hành tháo rời các chi tiết của từng cụm để kiểm tra và đánh giá chất lượng của từng chi tiết. b. Tháo dỡ các chi tiết trong cụm thủy lực Dùng xà beng và tay công tháo các vít hãm đậy van hút và van xả. Dùng cờlê tháo toàn bộ vít cấy và đai ốc bắt nắp chặn van và lấy nắp chặn van ra ngoài. Lấy cụm nắp van, lò xo, ống dẫn hướng ty van ra, phần cối van còn nằm lại trong vỏ hộp. Tháo cụm phốt làm kín ty bơm bằng cách tháo các chi tiết: đai ốc ép xanhích, bạc ép sanhích, bạc chặn ống sanhích ra khỏi ống sanhích. Kiểm tra phần cối van, nếu bề mặt đã bị rỗ, nứt, gỉ thì dùng van thủy lực để tháo. Nếu đã quá sét gỉ không tháo được thì dùng hàn gió để cắt bỏ. Tháo xilanh và ống sanhích bằng cách dùng van thủy lực để tháo xilanh ra, sau dó lấy ống sanhích. Nếu dùng van thủy lực mà không tháo được thì phải dùng máy ép thủy lực ép lên đầu ren của ống sanhích để lấy xilanh và ống sanhích ra khỏi hộp thủy lực. 3.3.4. Quy trình lắp ráp 3.3.4.1. Công tác chuẩn bị trước khi lắp ráp máy Chuẩn bị đầy đủ toàn bộ dụng cụ, đồ gá, thiết bị cần thiết như trong danh mục đã lập để phục vụ cho công việc lắp ráp máy. Chuẩn bị và vệ sinh mặt bằng để lắp ráp các cụm chi tiết, bộ phận máy bơm. Chuẩn bị các vị trí để cầu phục vụ làm việc. 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. 3.3.4.2. Trình tự lắp ráp cụm thủy lực Lắp ráp vối van, ép chặt cho tới khi cối van không thể xuống được nữa. Lắp cụm van gồm các chi tiết bọc hướng dẫn, ty hướng dẫn, lò xo, nắp van, đai ốc, kẹp nắp van. Lắp mặt bích ren, siết chặt vít cấy và đai ốc. Lắp chặt van. Siết chặt vít chặn trên nắp chặn van. Lắp ống sanhích, lắp bộ gioăng làm kín, vòng làm kín ngoài ống xanhích, phốt làm kín ngoài ống sanhích và đai ốc. Lắp xilanh, đồng thời lắp bộ làm kín ngoài xilanh. Lắp bạc đỡ đầu xilanh. Lắp bộ phốt làm kín ty bơm vào trong ống sanhích. Lắp bạc chặn và vặn gá đai ốc nén phốt sanhích. 3.3.4.3. Lắp ráp tổng thể máy bơm a. Lắp ráp phần truyền động cơ khí Lắp 2 bạc chặn dầu vòng bi vào hai đầu trục. Lắp 2 cối chứa bi vào, sau đó tiến hành lắp 2 vòng bi vào trong cối. Lắp ráp hoàn chỉnh cụm bánh răng bị động bao gồm bánh răng và trục lệch tâm, tay biên và vòng bi tay biên. Lắp ổ bi côn ở hai đầu trục và cối chứa bi, căn chỉnh độ dơ vòng bi, sau đó lắp bích chặn ngoài. Cẩu cụm bánh răng bị động vào thân máy. Lắp con trượt và chốt con trượt vào tay biên, đồng thời lắp chốt chỉnh khe hở con trượt. Lắp bánh răng chủ động ăn khớp với bánh răng bị động. Lắp puli đai vào trục chủ động. Căn chỉnh sự ăn khớp của hai bánh răng. Cẩu nắp máy vào và lắp 2 chốt định vị, sau đó siết chặt đai ốc. Siết nắp chặn hai đầu vòng bi trục chủ động và hãm bulông xung quanh thân máy. b. Lắp ráp cụm thủy lực vào thân máy Lắp hộp thủy lực vào ống hút. Lắp cả cụm ống hút và hộp thủy lực với thân máy thông qua vòng định vị và vít cấy. Lắp ty trung gian vào con trượt, siết chặt đai ốc hãm để cố định ty với con trượt. Lắp ty bơm và pittông vào ty trung gian bằng cách lồng qua bề mặt trong của xilanh, dùng cờlê vặn sơ bộ ty bơm nối với ty trung gian. Sau đó, dùng cơlê chụp chuyên dụng chụp lên đai ốc hai đầu pittông và ty để siết ty bơm nối với ty trung gian. Sau khi siết chặt, ta khóa bằng đai ốc để cố định ty bơm với ty trung gian. Lắp ống chặn đầu xilanh và cụm mặt bích bịt đầu xilanh. c. Lắp cụm van an toàn và bình ổn áp Lắp đường xả và van an toàn vào thân hộp thủy lực. Siết chặt đai ốc để cố định đường xả. Lắp ba chạc vào đường xả. Lắp bình ổn áp lên ba chạc bằng hệ thống vít cấy. d. Lắp ráp hệ thống bôi trơn ty bơm Lắp thùng dầu, máy bơm vào bệ máy và nối với đường ống bôi trơn. 3.3.5. Kiểm tra 3.3.5.1. Căn chỉnh độ thăng bằng của phần thủy lực Dùng hai kích van đặt phía dưới đáy hộp thủy lực để điều chỉnh độ thăng bằng. Sau khi đã thăng bằng, tiến hành siết chặt các bulông chân máy và bulông chân đường ống hút. 3.3.5.2. Kiểm tra khe hở giữa con trượt và máng trượt Kiểm tra bằng căn lá 0,2 ÷ 0,34 mm. Chú ý: kiểm tra tại hai điểm chết trên và chết dưới của hành trình con trượt. Nếu khe hở không đều phải căn chỉnh lại máng trượt, đảm bảo từ 0,2 ÷ 0,5 mm. 3.3.5.3. 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 vào bình điều hòa chưa. Mở các thiết bị khóa, đóng trước khi cho bơm chạy thử. Siết chặt các đai ốc, đinh ốc của hệ thống bảo vệ an toàn. CHƯƠNG IV: QUY TRÌNH XÂY LẮP, VẬN HÀNH VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG 4.1. Quy trình xây lắp 4.1.1. Tầm quan trọng của việc lắp đặt máy bơm Các bơm pittông khi được lắp đặt đúng cách, chú ý bảo quản tốt và bảo dưỡng thường xuyên sẽ hoạt động tốt trong thời gian dài. Quá trình lắp đặt phải được thực hiện đúng thứ tự và đúng chiều làm việc của các chi tiết. Khi lắp đặt phải chú ý xiết đúng lực để các chi tiết không bị nứt, vỡ mà vẫn đảm bảo sự kín, khít giữa chúng, nhất là đối với những bộ phận có chứa chất lỏng. 4.1.2. Chọn vị trí lắp đặt Chọn đặt bơm càng gần nguồn điện càng tốt. bơm phải đặt ở nơi sạch sẽ, thoáng mát và rộng rãi để có thể kiểm tra và thực hiện công tác bảo dưỡng bơm một cách dễ dàng. 4.1.3. Định vị an toàn bơm trên giá đỡ Chọn đặt bơm sao cho bơm quay theo chiều mũi tên ghi trên vỏ bơm. Bơm có thể làm việc ma ko cần chú ý tới chiều quay trục bơm, tuy nhiên sự ma sát và mài mòn của các thành phần trong bơm sẽ giảm nếu trục bơm quay đúng chiều quy định. Định vị bơm trên bệ bê tông hay một giá đỡ bằng thép các bu lông. Khi định vị bơm phải sử dụng các lá căn chỉnh để căn tâm cho bơm, tránh nứt vỏ bơm. Nếu bơm được truyền động bằng dây đai chữ V thì phải kiểm tra sự cân tâm của các bánh đai sau khi lắp đặt bơm trên giá đỡ. Căng lại dây đai cho phù hợp và đặt lại hộp chắn an toàn cho bộ truyền đai. Nếu bơm nối trực tiếp với hộp giảm tốc phải kiểm tra sự thẳng hàng của các trục sau khi lắp đặt bơm trên giá đỡ. Lắp lại và tra dầu mỡ cho khớp nối nếu đã tháo ra. Lắp các tấm an toàn cho trục. 4.1.4. Cách lắp đặt Khi lắp đặt các bơm pittông ta phải tuân theo các yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ lắp ráp, tuân theo những nguyên tắc về an toan cũng như trong quá trình vận hành và sữa chữa máy. Khi lắp máy, khoảng cách giữa hai máy không nhỏ hơn 1m và vị trí giữa máy và tường không nhỏ hơn 1m. Tất cả các phần chuyển động phải đảm bảo đúng kỹ thuật về yêu cầu che chắn. Khi đặt bơm, phần ống hút của máy bơm độ sâu không được đặt sâu quá 2m, ống hút không được nhỏ hơn 100mm, ống trên đường ra không nhỏ quá 50mm. Trên đường ra phải đặt van ngược và van chặn (van ngược phải đặt giữa van chặn và bơm), trong trường hợp đường vào ta đặt lưới lọc thì diện tích của nó không nhỏ hơn 20mm trên lỗ dưới thì diện tích không lớn hơn 8mm. Van ngược và van chặn để máy bơm hoạt động bình thường, trong quá trình vận hành ta phải thực hiện các công tác sau: Trước khi cho máy bơm vào hoạt động ta phải kiểm tra mực chất lỏng có trong bơm sao cho trong suốt quá trình làm việc chất lỏng luôn ở vị trí không có khí xâm thực vào. 4.2. Quy trình vận hành 4.2.1. Công tác chuẩn bị Kiểm tra bằng mắt phần che chắn bảo vệ đai truyền Kiểm tra tình trạng tiếp địa của động cơ Kiểm tra tình trạng các đồng hồ chỉ thị Kiểm tra áp xuất bình ổn áp (áp xuất nạp vào trong bình khoảng 0,3 áp xuất làm việc) Kiểm tra tình trạng và thời gian thử van an toàn Kiểm tra mực nhớt trong carte máy bơm Mở van đường vào máy bơm Mở van đường ra của máy bơm Mở van bay-pass đường hồi Mở nước làm mát ty van 4.2.2. Khởi động máy bơm - Ấn nút khởi động, khi động cơ đạt đến số vòng quay ổn định và có tuần hoàn van bay-pass, thì vừa theo dõi đồng hồ áp suất vừa từ từ đóng van bay-pass đường hồi sẽ được áp suất phù hợp (nếu áp suất đường ra quá cao thì mở lại van bay-pass và kiểm tra lại các van đường ra). - Kiểm tra độ chắc chắn của các bulông đai ốc. Độ kín các mối ghép mặt bích, nắp phần thuỷ lực. Không cho phép sự rò rỉ qua các bề mặt lắp ghép. - Quan sát các thông số chỉ thị của đồng hồ áp suất. Khẳng định đồng hồ trong tình trạng làm việc hoàn hảo. - Theo dõi áp suất bơm, không cho phép áp suất vượt giới hạn ống lót xi lanh đã lắp. - Theo dõi sự làm việc của máy bơm xem có tiếng kêu, tiếng gõ bất thường không 4.2.3. Dừng máy bơm - Ấn công tắc điện cho động cơ dừng hẳn - Đóng van đường ra của bơm - Mở từ từ van đường hồi bay-pass xả hết áp suất dư trong bơm - Đóng van đường vào của bơm, đóng van đường hồi - Tắt nước làm mát ty bơm - Dọn vệ sinh máy bơm và vị trí quanh máy bơm - Ghi lại các thông số làm việc của bơm: thời gian chạy, áp suất… 4.2.4. Dừng sự cố và các tình trạng khẩn cấp 4.2.4.1. Dừng bơm khi sự cố - Ấn công tắc điện dừng động cơ - Mở van đường hồi bay-pass để xả áp dư trong bơm - Đóng van đường ra của bơm - Đóng van đường vào của bơm - Đóng nước làm mát ty bơm Nguyên nhân, hệ quả và cách khắc phục sự cố 4.2.4.2. Khởi động lại máy bơm sau sự cố - Đảm bảo tình trạng vệ sinh khu vực máy bơm sau sự cố - Kiểm tra xem phần chuyển động, phần che bảo vệ và phần cố định có trạm nhau không - Kiểm tra tình trạng tiếp địa của động cơ - Kiểm tra chiều quay đúng của động cơ điện - Kiểm tra tình trạng các đồng hồ chỉ thị - Mở van đường vào máy bơm - Mở van đường ra của bơm - Mở van bay-pass đường hồi - Mở nước làm mát ty van - Tiến hành các bước khởi đông thông thường 4.3. Công tác an toàn 4.3.1. Yêu cầu chung 1. Thợ máy khi sử dụng bơm dung dịch sẽ dược giao nhiệm vụ là bảo vệ máy bơm, đảm bảo chế độ công nghệ làm việc ổn định. 2. Thợ máy chỉ được phép làm việc khi đã qua kiểm tra y tế, đủ điều kiện để đứng máy. 3. Thợ đứng máy trước khi vào làm phải qua đào tạo chuyên môn, được hướng dẫn an toàn trong công việc và đã qua kiểm tra kiến thức. 4. Thợ máy sau 3 tháng phải hướng dẫn định kỳ về an toàn kiểm tra kiến thức về chuyên môn cũng như an toàn. 5. Thợ đứng máy phải được trang bị đầy đủ đồ bảo hộ và mang chúng để đảm bảo an toàn làm việc trong khi đứng máy, quần áo, mũ bảo hộ phải gọn gàng phù hợp với công việc và mặc chỉnh tề, cẩn thận. 6. Nghiêm cấm sử dụng lửa, hút thuốc trong thời gian làm việc, chỉ được hút thuốc ở những nơi qui định. 7. Nghiêm cấm làm việc trên những thiết bị hư hỏng, tháo rỡ hàng rào bảo vệ. Không sử dụng những dụng cụ bị sứt mẻ, rạn nứt và trang thiết bị hư hỏng. 8. Thợ máy phải luôn có thiết bị, dụng cụ ở trạng thái tốt. 9. Thợ máy cần phải biết tiếp nhận và sử lý cứu trợ bạn trong công việc và không ít hơn một lần trong một năm phải hướng dẫn trong trường hợp sảy ra tai nạn lao động. 10. Để kiểm tra chế độ bơm và quá trình công nghệ, thợ máy cần thiết phải biết quy chế công nghệ của hệ thống, sơ đồ công nghệ của nó và những hướng dẫn sử dụng chúng. 11. Bảng điều khiển phải rõ ràng và đặt ở vị trí hợp lý, dễ quan sát. 4.3.2. Yêu cầu an toàn khi thực hiện công việc Trước khi bắt đầu công việc thợ máy cần phải đọc sổ giao ban về công việc của ca trước, những chỉ thị của lãnh đạo, mang quần áo, giầy dép bảo hộ và những thiết bị bảo hộ khác, kiểm tra tình trạng của máy trước khi nhận công việc, công việc kiểm tra gồm các khâu sau: Kiểm tra xem có hư hỏng gì không Kiểm tra hệ thống điều khiển có trục trặc gì không Kiểm tra bôi trơn cho hệ thống truyền động Kiểm tra đường hút, đường xả và các rãnh xả Kiểm tra thiết bị che chắn Kiểm tra các thiết bị an toàn cho máy và con người Kiểm tra đầu ra của chất lỏng dung dịch Kiểm tra hệ thống các van xả và hút Kiểm tra phần truyền động, coi chắc chắn rằng trục bánh răng quay theo chiều kim đồng hồ, còn trục khuỷu thì quay ngược lại. Mở nắp carte kiểm tra xem bên trong có gì bị bẩn, rỉ xét, nước hay vật lạ nếu như bơm đưa ra hoạt động lần đầu. Kiểm tra mức dầu bôi trơn trong carte bằng que thăm nhớt Kiểm tra hệ thống bơm dầu bôi trơn. Đổ đầy đủ chất lỏng dùng trong việc làm sạch xilanh – pittông. Kiểm tra sự xiết chặt của các bulông, các chỗ nối, độ kín của các mặt bích, tình trạng làm việc của vòng đệm, vòng bi. Chú ý: Trong trường hợp kiểm tra nếu phát hiện ra hư hỏng thì phải tìm cách khắc phục. Không tự khắc phục được thì báo cho đốc công hoặc kỹ sư phụ trách. CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN LỰA BÌNH ỔN ÁP 5.1. Mục đích sử dụng, nguyên lý hoạt động của bình ổn áp 5.1.1. Mục đích sử dụng bình ổn áp Để giảm dao động về áp lực, lưu lượng và giảm được khoản chênh áp lớn nhất và nhỏ nhất nhằm đạt được hiệu suất làm việc cao nhất. Một giải pháp được đặt ra là dùng bình ổn áp có sử dụng khí nén vào máy bơm trên cả ống hút và ống đẩy dung dịch. Hiệu suất làm việc cao nhất của máy bơm đạt trên đường ống đẩy là phải có điều kiện về đầu hút nhằm đảm bảo cho sự hoạt động của máy bơm. Nguyên lý làm việc của máy bơm tác dụng đơn là: Phần lưu lượng của bơm được xác định theo: Q = FC = FωRsinφ (5.1) Từ công thức (5.1) ta thấy lưu lượng bơm Q biến đổi theo hàm số sin. Do đó, lưu lượng Q của máy bơm là không ổn định gây tổn hao áp suất trên đường ống hút và đẩy. Vì vậy, để khắc phục sự không ổn định về lưu lượng bơm của máy và tổn hao áp suất trên đường ống vận chuyển dầu ta nên lắp đặt trên đường ống hút và đẩy bình ổn áp để duy trì, bù đắp sự thiếu hụt về lưu lượng bơm. Bình ổn áp được sử dụng trong máy bơm pittông có nhiều loại và chúng được phân loại theo: - Bình ổn áp phụ thuộc vào hướng chuyển động của chất lỏng: phân ra thành 2 nhóm chính: + Bình ổn áp kín: Nguyên lý làm việc của loại bình này là khi chất lỏng đi qua bình ổn áp, thì hướng chuyển động bị thay đổi và thay đổi các khoang chuyển động bên trong bình; + Bình ổn áp hở (bình ổn áp chảy): Loại bình này có nguyên lý làm việc đơn giản hơn. Chất lỏng trong bình chuyển động một hướng không đổi từ đầu vào đến đầu ra. - Bình ổn áp còn được chia theo cách bố trí: + Bình ổn áp hút (lắp đặt trên đường ống hút): có chức năng làm tăng khả năng hút của bơm; + Bình ổn áp đẩy (lắp đặt trên đường ống đẩy): có nhiệm vụ giữ ổn định dòng lưu lượng từ bơm ra tới cuối đầu đẩy; - Phân loại theo cấu tạo bình ổn áp: + Bình ổn áp có sử dụng màng ngăn; + Bình ổn áp có sử dụng màng ngăn và ống đục lỗ; + Bình ổn áp có sử dụng van: theo cách bố trí van có 2 loại: van định hướng và van làm việc tự do. So sánh các loại bình ổn áp không phụ thuộc vào cấu tạo thì loại bình ổn áp kín cho hiệu quả làm việc cao hơn. Qua thực tế, xét thấy các nhược điểm của bộ chao khí và bình ổn áp dạng ống nên đã tiến hành chế tạo bình ổn áp dạng cầu. Thực tế kiểm nghiệm trên các mỏ của bình ổn áp dạng cầu cho thấy tuổi thọ của mgàn ngăn cao su cao, và việc giảm độ không ổn định của lưu lượng và áp suất có hiệu quả ở điều kiện áp suất nén lớn do tăng áp suất khí nén trên đường hút. 5.1.2. Nguyên lý hoạt động của bình ổn áp 5.1.2.1. Nguyên lý hoạt động của bình ổn áp hút Theo nguyên lý hoạt động của máy bơm pittông, 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. Nên trong chế tạo người ta đã lắp đặt thêm bình ổn áp trên đường ống hút của bơm. Bình ổn áp này phải được lắp đặt càng gần cửa hút càng tốt. Với bình ổn áp 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 ổn áp cung cấp áp lực cao hơn ở mặt bích đầu hút để đảm bảo đổ đầy toàn bộ thể tích xi lanh trong bơm. Trong quá trình hút của bơm, một phần chất lỏng được tích lũy lại trong bình ổn áp. Nếu kích thước của bình 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 chảy từ bể lên 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 pittông. Do đó, lực quán tính trong ống hút chỉ còn xuất hiện ở một giai đoạn ngắn từ bình ổn áp đến bơm, giảm được tổn thất năng lượng trong ống hút. Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình ổn áp hút Việc sử dụng bình ổn áp trên đường ống hút và đẩy có thể cho phép máy bơm làm việc ở những chế độ khác nhau như: - Tăng thêm chiều cao hút bơm; - Tăng số vòng quay làm việc của bơm; - Giảm được dao động áp suất của bơm trong quá trình hút. Máy bơm dầu loại hai pittông hành trình khép 9MΓP-73 dùng trên các giàn khoan ở mỏ Bạch Hổ, do yêu cầu kỹ thuật mà có thể sử dụng bình ổn áp hay không có sử dụng bình ổn áp hút trong quá trình vận hành bơm. 5.1.2.2. Nguyên lý hoạt động của bình ổn áp đẩy Bình ổn áp đẩy được lắp ráp trên bình ống đẩy. Bình ổn áp đẩy sẽ đạt hiệu quả cao nhất khi được đặt gần bơm và xẩy ra hiện tượng dòng chất lỏng ở đầu đẩy máy bơm dội thẳng vào bình ổn áp đang mở. Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình điều hòa đẩy Đồ thị lưu lượng trên ống đẩy được biểu diễn như hình 5.2: Q Qtb 0 π 2π α Hình 5.3: Đồ thị lưu lượng trên ống đẩy Trong quá trình đẩy một phần lưu lượng của bơm cũng được tích lũy lại trong bình ổn áp. Khi pittông đẩy dung dịch qua van đẩy, chất lỏng sẽ dâng lên nèn vào trong bình làm cho không khí nén trong bình nén lại tạo lên áp suất lớn. Khi van đẩy đóng lại, nhờ có sự chênh áp giữa khối chất lỏng được đẩy ra ngoài ống đẩy. Vì vậy, dao động của lưu lượng và áp suất giảm đi, dòng chảy đi qua ống đẩy điều hòa hơn. Bình ổn áp đẩy cũng có tác dụng làm giảm lực quán tính trong ống đẩy của bơm pittông. Lực quán tính chỉ còn xuất hiện trên một đoạn ngắn từ bơm đến bình ổn áp đẩy. Để bình ổn áp đẩy 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 Nitơ và áp suất nén khí nạp trước trong bình này xác định theo áp suất làm việc của máy bơm. 5.2. Tính toán bình ổn áp Hydril I-P 2 1/2 x 3600 Psi 5.2.1. Sự biến đổi áp lực Sự biến đổi thể tích của bơm, áp lực xả max và min lý thuyết bất kỳ một loại bơm nào có thể được tính toán bằng cách sử dụng công thức sau: (5.3) (5.4) Pmax: áp lực đầu ra Max (kG/cm2) Pmin: áp lực đầu ra Min (kG/cm2) P1: áp lực đầu ra trung bình của (kG/cm2) K1: % lưu lượng bên trên lưu lượng trung bình / vòng quay tay biên K2: %lưu lưọng bên dưới lưu lượng trung bình / vòng quay tay bên 5.2.2. Tính toán các thông số của bình ổn áp Dao động áp lực của máy bơm khi không sử dụng bình ổn áp: ΔPW/O = Pmax – Pmin (5.5) - ΔPW/O (PSI): Dao động áp lực không sử dụng bình ổn áp - Pmax (PSI): Áp lực lớn nhất khi không dùng bình ổn áp - Pmin (PSI): Áp lực nhỏ nhất khi không dùng bình ổn áp Dao động áp lực của máy bơm khi có sử dụng bình ổn áp: ΔPW = ΔPW/O . (5.6) - ΔPW: Dao động áp lực khi có sử dụng bình ổn áp ( PSI) - A: % giảm dung động Thể tích làm việc của bơm piston hành trình khép 2 xi lanh được xác định theo công thức: V = (5.7) - D: Đường kính piston (mm) - L: Chiều dài tay biên bơm (mm) - N: Số buồng làm việc/ 1 vòng quay. Với bơm piston hành trình kép 2 xilanh có N = 4 - V: Thể tích buồng làm việc của bơm (l) Kích thước bình ổn áp được xác định theo công thức sau: ΔPW = P2 – P3 (5.8) Với: P2 = P1 (5.9) P3 = P1 (5.10) V2 = V1 - . VC (5.11) V3 = V1 - . VC (5.12) - ΔPw: dao động áp lực khi có bình ổn áp (kG/cm2) - P1: Áp lực đẩy trung bình (kG/cm2) - P2: Áp lực khí max nén lại trong bình (kG/cm2) - P3: Áp lực khí min nén lại trong bình (kG/cm2) - Pc: Áp lực khí nạp trước trong bình (kG/cm2) - V1: Thể tích khí trong bình ổn áp (l) - V2: Thể tích khí trong bình ổn áp ở áp lực max (l) - V3: Thể tích khí trong bình ổn áp ở áp lực khí min (l) - VD: Thể tích bình ổn áp (l) - VC: Thể tích từng xi lanh (l) - K1: 101,9 % - K2: 94,8% - n = 1,3 cho khí nạp vào bình là Nitơ Vậy khi sử dụng bình ổn áp Hydril I-P 2 1/2 x 3600 Psi cần chọn bình có thể tích khí trong bình V1: Theo đặc tính kỹ thuật làm việc của bơm 9MГP-73 có áp suất làm việc lớn nhất trong bình là: Pmax = 253 kG/cm2 (tra trong bảng quy đổi đơn vị) Áp dụng công thức (5.3) có: => P1 = Pmax. Với: Pmax = 253 kG/cm2 K1 = 101,9 => P1 = 253. (kG/cm2) Áp lực khí nitơ nạp trước vào bình có giá trị 75% áp lực làm việc tối thiểu của bơm do đó: Pc = 75% Pmax => Pc = 75% . 253 = 189,8 (kG/cm2) Có thể tích bình ổn áp: VD = 11,375 (dm3) Vậy thể tích khí trong bình ổn áp được xác định theo công thức: V1 = (dm3) Ta đi xác định dung tích tính toán cho xilanh VC đối với xilanh có đường kính trong Dx = 100 mm. Áp dụng công thức dung tích tính toán của máy bơm hoạt động hai chiều theo kích thước xilanh và hành trình pittông liên quan với nhau. VC = K.S(2F-f) = - DX: kích thước xilanh DX = 100 mm = 0,1 m - d: đường kính cần piston d = 70 mm = 0,07 m - K: số xi lanh của máy bơm K = 2 - S: Hành trình của pittông S = 250 mm = 0,25 m - F,f: tiết diện mặt cắt pittông và cần pittông Thay vào công thức sau ta xác định được thể tích làm việc của xilanh có đường kính trong DX = 100 mm VC = = 0,0059 m3 = 5,9 dm3 Vậy thể tích khí trong bình ổn áp ở áp lực max là: V2 = V1 - V2 = 8,76 dm3 Thể tích khí trong bình ổn áp ở lực min là: V3 = V1 + V3 = 9,18 dm3 Áp lực khí lớn nhất trong bình khi bơm có đường kính xilanh DX = 100 mm. Là theo công thức (5.9) P2 = P1 kG/cm2 Áp lực khí nhỏ nhất trong bình khi bơm có đường kính xilanh DX = 100 mm. Theo công thức (5.10) P3 = P1 kG/cm2 Độ dao động áp lực trong bơm 9MГP-73 có đường kính trong của xi lanh DX = 100 mm. Theo công thức (5.8) ΔP = P2 – P3 => ΔP = 247 – 232,7 = 14,3 kG/cm2 Qua tính toán như trên ta thấy: giải pháp cho các vấn đề về áp lực đầu hút, đầu đẩy chính là bình ổn áp xung Hydril ở cả hai phía ống hút và ống đẩy trong quá trình người ta đã chú ý đến đầu đẩy bơm nhằm giải quyết các vấn đề trong bơm 9MΓP-73. Tuy vậy để đạt được hiệu suất tối đa từ một bình ổn áp trong đường ống xả, các điều kiện đầu hút phải phù hợp nhằm đảm bảo sự hoạt động phù hợp của bơm. 5.3. Lựa chọn bình ổn áp 5.3.1. So sánh hiệu quả làm việc của các loại bình ổn áp khác Để tính toán lựa chọn một bình ổn áp cho máy bơm cần sử dụng, ta phải lựa chọn sao cho bình ổn áp khi làm việc đạt giá trị hiệu quả cao nhất. Hiệu quả của một loại bình ổn áp bất kỳ có thể đánh giá qua mức độ không ổn định của áp suất δp được tính toán theo công thức: δp = (5.13) Trong đó: Pmax , Pmin , Ptb : áp suất cực đại, áp suất cực tiểu và áp suất trung bình trong bình ổn áp. Nếu xác định δp càng nhỏ thì xung động áp suất ở đường nén càng nhỏ. Do đó hiệu quả làm việc của bình ổn áp càng cao. Mức xung động áp suất δp của bình ổn áp, được nạp trước khi nén tỉ lệ thuận với thể tích dư tối đa của bơm ΔV được điều hòa bởi bình ổn áp. Áp suất làm việc trung bình Ptb tỉ lệ nghịch với tích số của áp suất khí ban đầu P0. Thì sự nở của khí nén trong bình ổn áp được coi là quá trình đẳng nhiệt theo định luật Bôilơ Mariod ta có thể xác định theo công thức: (5.14) u = P0 . V0 = Ptb . Vtb = P . V = const u: Dung tích năng lượng của bình ổn áp Theo các nghiên cứu thực nghiệm bình ổn áp không khí hình ống của Sulâymanốp, và bình ổn áp khí dạng pittông Goronovic thì chỉ số mức độ đường đa biến của khí trong các bình là: (5.15) Vậy đối với các bình ổn áp dạng pittông thì quá trình giãn nỡ của khí nén có thể coi là quá trình đẳng nhiệt với sai số 5%. Từ công thức (5.14) ta cần điều chỉnh các thông số sao cho giá trị δp là nhỏ nhất. Khi đó cần đạt được giá trị dung tích năng lượng u đủ lớn. Việc tăng u có thể bằng cách tăng V0, hoặc tăng P0 hoặc tăng giá trị P0/Ptb. Trong bình ổn áp dạng ống và hình cầu chỉ có thể tăng dung tích năng lượng u bằng cách tăng V0. Bởi vì bình ổn áp dạng ống có P0 = 0,1Mpa, còn trong bình ổn áp dạng cầu việc tăng P0 > 1,35Ptb là không hợp lý vì nó phụ thuộc tuổi thọ của màng cao su. Hiệu quả của bình ổn áp có thể minh họa trên hình sau dựa trên quan điểm giảm xung động áp suất: Trên đồ thị này biểu diễn các đường đặc tính PV = Const của các loại bình ổn áp sau: 1: Bình ổn áp khí quyển hình ống ATPK 2: Bộ chao khí BVK 3: Bình ổn áp hình cầu dạng màng ПK-70-250 4: Bình ổn áp dạng piston: ПП K-3, ППK-4 5: Bình ổn áp dạng piston ППK-65-250. Hình 5.4: Các đường đặc tính PV = const của các loại bình ổn áp Các đường đồ thị trên đựơc thiết lập khi ptb= 15Mpa. Đối với các giá trị dung tích tối đa của bình ổn áp umax tương ứng với các giá trị cực đại của áp suất khí ban đầu pomax trong bình ổn áp. Các giá trị này được lấy trong phạm vi cho phép của chúng, các giá trị Vo, Pomax, Umax= Pomax.Thể tích bình ổn áp Vo ở áp suất trung bình Ptb= 15 Mpa đối với các loại bình ổn áp khác nhau thể hiện ở bảng 5-1. Bảng 5-1 Bình ổn áp Thể tích khí ban đầu Vo, dm3 Thể tích khí ban đầu Pomax, Mpa Dung tích năng lượng umax ATPK 330 0.1= const 33 BVK 52.2 6 313.2 ПK-70-250 70 7 490 ППK-3, ППK-4 52 12 624 ППK-65-250 65 12 780 Hình 5.5: Vùng áp suất khí p0 ban đầu cho phép trong các bình ổn áp khác nhau Ta cũng xác định được vùng áp suất khí Po ban đầu cho phép của các bình ổn áp khác nhau. Từ hình (5.7) suy ra trị số dao động Δp = Pmax - Pmin lớn nhất là bình ổn áp khí quyển hình ống. Còn nhỏ nhất là bình ổn áp dạng pittông ЛЛK-25-250. Gía trị dao động Δp và mức độ rung động áp suất δp của các bình ổn áp được trình bày ở bảng 5-2. 1: Bình ổn áp BVK 2: ПK-70-250 3: Bình ổn áp ППK-3 4: Bình ổn áp ППK-65-250 Bảng 5-2 Thông số kỹ thuật Trị số dao động Mức không ổn định áp suất Bình ổn áp ΔP, MPa ATPK 12,6 0,86 BVK 1,8 0,12 ПK-70-250 1,1 0,073 ППK-3, ППK-4 0,9 0,06 ПK-65-250 0,8 0,053 Khi đi phân tích ΔP, δp thấy rằng bình ổn áp làm việc không hiệu quả nhất theo quan điểm giảm xung đột áp suất trên đường ống đẩy là bình ổn áp khí quyển hình ống, với sự tiếp xúc của khí và chất lỏng. Ở áp suất nén cao, bình ổn áp này có giá trị δp cao, nghĩa là khả năng giảm xung động thấp. Có thể giả thích điều này bằng thể tích không đáng kể của không khí nếu Vtb ở áp suất Ptb. Từ đường đặc tính của ATPK (xem hình 5.7, đường cong 1) thấy rằng thể tích không khí ban đầu Vo = 330 dm3 ở áp suất khi quyển Po = 0.1 MPa bị nén lại trong bình ổn áp tới Vtb = 2.2 dm3 tại áp suất Ptb = 15 MPa có nghĩa là gấp đến 150 lần. Do đó khi máy bơm có bình ổn áp này làm việc ở áp suất cao thì xảy ra dao động mạnh ở cụm phân dòng, ống mềm vì thế thường xảy ra hiện tượng hở các mối nối và tạo thành các vết sâu trên đường ống. Từ dao động của cột chất lỏng cao (chiều cao hơn 5m, khối lượng m = 660 kg, tỉ trọng dung dịch sẽ là ρ = 2g/cm3) có gia tốc phát sinh dao động bản thân bình ổn áp và máy bơm. Các dao động của bình ổn áp hình ống lắp trên máy bơm là nguyên nhân gây ra các tai nạn lao động khi bơm vận hành. Các bình ổn áp này chỉ phát huy tác dụng ở áp suất làm việc không lớn 5 - 6 MPa. Bình ổn áp BVK với bình cao su trung bình giảm xung động áp suất δp đến 0.1. Với Ptb = 10 ÷ 12 MPa (xem hình 5.7, đường cong số 2) đến giá trị mà tuân thủ theo tỷ lệ tối ưu Po / Ptb = 0.5 ÷ 0.6. Theo quan điểm tuổi thọ của bình làm việc ở vùng biên sdạng đàn hồi và số chu kỳ ứng suất dẫn đến hư hỏng đáng kể. Việc tăng áp suât nén cao hơn Ptb = 12 MPo thì hoạt động của bình ổn áp ổn định Po = 6 MPa và suy ra dung tích năng lượng ổn định Umax = 312.2 KJ theo hình 5.8. Do đó khả năng điều tiết của bình giảm vì δp tăng. Theo công thức có nghĩa là Ptb tăng còn Po= const. Vậy tại Ptb =15 MPa, δp = 0,12 (theo bảng 5-2) nhược điểm lớn nhất của bình BVK là áp suất khi tối đa ban đầu thấp, Po = 6 MPa bị giới hạn bởi độ bền cắt của cao su tại các lỗ của ống đục lỗ mà lắp bình vào. Ngoài ta, ở áp suất Ptb > 12 MPa trong cao su của bình ứng suất kéo tăng xuất hiện biến dạng không đàn hồi làm hỏng bình. Qua so sánh ở ta thấy bình ổn áp dạng hình cầu khi sử dụng lắp cho máy bơm pittông vận chuyển dầu cho hiệu quả tốt nhất. 5.3.2. Lựa chọn bình ổn áp Tóm lại tuổi thọ của màng ngăn phụ thục vào vùng dao động của màng mà vùng này theo thứ tự phụ thuộc vào tỷ lệ p0/ptb. Trong điều kiện tuân thủ giới hạn cho phép p0/ptb tại nơi tuổi thọ của màng cao nhất thì hiệu quả sử dụng thể tích bên trong của thân màng không lớn. Tối đa chỉ 45% thể tích V0 là thể tích khí nén có ích. Ngoài độ nhạy của màng tới chỉ số tối ưu p0-ptb và hiệu quả của việc sử dụng thể tích bên trong của vỏ, nhưng việc chọn sử dụng bình ổn áp hình cầu Hydril I-P 2 1/2 x 3600 Psi là phù hợp nhất với loại bình ổn áp ở hệ thống bơm 9MΓP-73, do là bơm pittông tác dụng kép nên tương đối ổn định về lưu lượng do đó vẫn dùng bình ổn áp hình cầu mà không ảnh hưởng đến quá trình làm việc của bơm. Ngoài ra bình ổn áp Hydril I-P có những lợi ích: - Cấư tạo đơn giản, dễ vận hành; - Giảm thời gian ngừng máy; - Giảm rung do hệ thống; - Giảm sự cố do mỏi hệ thống; - Bảo vệ các đồng hồ đo và các thiết bị đo đắt tiền. 5.3.2.1. Cấu tạo bình ổn áp Hydril I-P (loại l-P 2 1/2 x 3600 Psi) Bình ổn áp xung Hydril I-P có số phụ tùng tối thiểu, mỗi phụ tùng được thiết kế đơn giản và bền vững. Thân bình hình cầu, cấu tạo hình dạng hiệu quả hợp lý làm giảm lực tác dụng lên tấm ngăn khi vận hành, toàn bộ trọng lượng được giảm và tuổi thọ của tấm ngăn được kéo dài. Màng cao su được thiết kế sử dụng tối đa bình điều hòa, nó được đúc riêng từng cái và được thiết kế khít với phần rỗng của thân, ngoại trừ lực căng và độ mỏi đàn hồi. Vì tấm ngăn làm việc bên trong thân, có xu hướng làm giảm điểm tập trung sức căng và hư hỏng. Tấm ngăn tách rời hoàn toàn thân bằng chính chất lỏng vì thế làm giảm sự ăn mòn tới tấm đáy. Hình 5.6: Bình ổn áp. 1. Thân (kim loại ép). 6. Tấm ghép (thép không gỉ) 2. Tấm đế. 7. Vòng đệm (teflon) 3. Màng cao su (buna N). 8. Gu dông 4. Van nạp (thép không gỉ). 9. Êcu 5. Móc treo (thép cacbon). 10. Êcu xiết A. 361,95 mm C. 476,25 mm B. 317,5 mm Dung tích: 11.375 (l) Tấm đế: sự ăn mòn bởi chất lỏng được ngăn chặn cho tấm đế, tấm đế có thể thay thế dễ dàng, giảm hẳn phí tổn khi sửa chữa, khi vận hành, thời gian ngừng làm việc và tăng tuổi thọ của bơm. Thép cacbon nhiệt luyện là loại vật tư tiêu chuẩn để làm các tấm đế đảm bảo chế độ làm việc tốt nhất ở phần lớn các môi trường. Nó cũng có thể được chế từ thép không gỉ hoặc được tôi cứng bề mặt dùng cho nơi bị ăn mòn và thô nhám. 5.3.2.2. Thử nghiệm Từng chi tiết phải được thử nghiệm trước khi đưa vào sử dụng Tất cả các chi tiết phải được tiến hành thử nghiệm thủy lực với áp xuất bằng 1,5 lần áp lực làm việc định mức. Tất cả các chi tiết phải được thử với khí nitơ để xác định rằng tất cả các đệm kín đều làm việc phù hợp. Tất cả các chi tiết đều được theo dõi về âm thanh phát ra trong quá trình thử thủy lực. Thí nghiệm siêu âm đảm bảo sự toàn vẹn của thân bình sau gia lực và hàn nối. 5.3.2.3. Lắp đặt Không nên nạp trước bình ổn áp trước khi lắp cả khối vào hệ thống ống. Tất cả các bình ổn áp xung I-P được cung cấp với gioăng chữ O hoặc các bề mặt nối ghép. Chỉnh trước áp lực là điều hết sức quan trọng để đạt tối ưu hiệu suất của bất cứ bình ổn áp nào. Áp lực nạp trước thông thường được dựa trên áp lực làm việc tối thiểu của hệ thống, nhưng có thể bị ảnh hưởng bởi các thông số khác của hệ thống. + Các chỉ dẫn nạp trước thông thường : Chú ý: chỉ dùng nitơ để nạp trước Dưới các điều kiện thông thường bình ổn áp I-P có thể được nạp trước với nitơ tới áp lực bằng 75% áp lực làm việc tối thiểu của hệ thống hoặc 2000Psi Chú ý: đặc biệt cho các bình ổn áp đầu hút: Bình ổn áp đầu hút nên được nạp vào khoảng 50% nhưng không được lớn hơn áp lực khả dụng. Van nạp được xác định ở phía dưới móc treo và có thể thấy rằng cách tháo bỏ móc treo (quay ngược chiều kim đồng hồ). Để mở van tháo êcu 6 cạnh xoay cạnh 3 hay 4 vòng ngược chiều kim. Sau khi nạp song bình ổn áp đóng van bằng cách xoay theo chiều kim đồng hồ và vặn chặn êcu. 5.3.2.4. Bảo dưỡng Nạp trước: sau khi lắp đặt và nạp song bình, bình ổn áp I-P thực ra không cần bảo dưỡng. Tuy nhiên, bình phải được kiểm tra định kỳ để đảm bảo được nạp và xem xét phù hợp. Trừ trường hợp các điều kiện chỉ ra khác đi, việc kiểm tra thiết bị trong thời gian 6 tháng / lần là đủ. Việc nạp trước dựa trên cơ sớ áp suất tối thiểu trong hệ thống. Nếu mức áp suất này thay đổi, cần phải tiến hành nạp lại. Tháo màng cao su: màng cao su được tháo ra khi sảy ra 1 trong 2 điều sau: - Chất lỏng của hệ thống suất hiện trên van hút. - Thiết bị không duy trì được nitơ đã nạp. Khi cần thiết phải thay tấm ngăn, thiết bị phải được tháo khỏi hệ thống Phải mở van nạp để xả hết áp lực dư bên trong bình trước khi tháo mặt bích. Áp lực của hệ thống và thiết bị nạp phải bằng 0 trước khi tháo bình ổn áp ra khỏi đường ống. Khi tháo bình ổn áp ra phải tháo bỏ tất cả các êcu hãm khỏi bulông mặt bích và tháo tấm đế bằng 1 tuanơvít. Màng cao su có thể tháo bằng 1 trong 2 cách sau: - Cắt vòng quanh kim loại được gắn và lôi ra, phần còn lại sẽ được tháo ra dễ dàng. - Vặn một móc kéo và phần tấm đệm được ngăn bằng một thanh đòn bẩy ngang nhấc màng cao su lên. Lắp lại màng cao su: - Vệ sinh sạch sẽ bề mặt bên trong của bình, nhất là các bề mặt làm kín. Nếu cần, cạy và làm sạch cặn xung quanh miệng làm bằng giấy nhám. - Vệ sinh và kiểm tra tấm đế có bị hư hỏng hay ăn mòn không. Thay hoặc sửa chữa nếu nghi ngờ khả năng làm kín của tấm đế, loại bỏ sạch cặn bẩn bằng giấy nhám nếu cần. - Bôi mỡ tấm đế và tất cả bề mặt trong của bình bằng chất bôi trơn tương ứng với vật liệu của màng cao su. - Bắt chặt màng cao su mới, đặt nó ở vị trí tĩnh cho xoay tròn từ chiều này sang chiều kia. Có thể dùng sợi dây mảnh để giữ chặt bề mặt này. - Nếu muốn có thể dùng mỡ bôi trơn, nhét màng cao su vào thân của nó càng nhiều càng tốt (màng cao su phải được đưa vào ít nhất là một nửa trong bình). Luồn giá đỡ của màng cao su vào bên trong bình và cho phép đưa nó vào trong thân đỡ. Màng cao su bây giờ có thể được đưa trở lại đúng vị trí trong cổ họng của bình. - Nếu đã lắp đặt song bình, đặt lại vòng kéo ngược bằng teflon phía trên tấm đế. - Đưa tấm đế vào cổ màng cao su, chú ý không đẩy màng cao su vào trong thân. - Vặn các êcu hãm lên từng bulông và xiết các êcu theo đúng các vị trí đối xứng đến khi tấm đế được áp chặt vào thân. - Lau sạch, kiểm tra và sửa chữa (nếu cần) mặt bích cần lắp. - Sử dụng tấm đệm lót mới, đặt bình ổn áp và vặn êcu, bulông của mặt bích. - Tháo, làm sạch và kiểm tra van nạp và gioăng đệm chữ O, thay van nếu hỏng. - Vệ sinh và kiểm tra ống nối van nạp trên thân, đặt lại van nạp, sử dụng một loại chất bôi trơn thông thường. Xiết êcu 6 cạnh của van. - Nạp trước bình ổn áp bằng nitơ theo quy định.