Chuyên đề Cấu tạo, nguyên lý làm việc, lắp đặt và vận hành máy bơm H C 65/35 – 500 dùng trong công tác vận chuyển dầu ở mỏ Bạch Hổ” và phần: Điều chỉnh đường đặc tính mạng dẫn bằng

ng bi. 4.1.3. Công tác an toàn -Lắp đặt và vận hành bơm phải là các thợ cơ khí và thợ nguội lành nghề có kinh nghiệm nhất định về bảo dưỡng, sửa chữa và kiểm tra bơm (khi bơm đang làm việc) đã qua kiểm tra về nguyên tắc lắp ráp và bảo dưỡng bơm. -Khi nâng hạ và lắp đặt máy lên móng phải cẩu bằng cáp bằng cách buộc cáp vào lỗ ở đế móng. Cấm buộc vào móc động cơ và tai vỏ máy bơm. Không cho phép vận chuyển bơm khi đang có dung dịch bơm. -Thiết bị điện của tổ hợp bơm phải lắp ráp và vận hành phù hợp với quy định trong ngành điện. -Khi vận hành bơm cần phải nối đất. Nối đất thân bơm, từ một lỗ ren ở gối tựa đã có sẵn. -Tất cả các cơ cấu và phụ tùng làm kín (chịu áp lực) trước khi lắp ráp, và cả sau mỗi lần sửa chữa cần phải được thử nghiệm độ kín hơi và độ bền bằng áp suất. -Nghiêm cấm khởi động bơm khô, nghĩa là chưa mồi đầy bơm và chưa dẫn chất lỏng làm kín vào bộ làm kín trục trước khi khởi động. Dẫn chất lỏng làm kín vào bộ làm kín chỉ ngừng lại sau khi đã bỏ áp lực trong thân bơm (khi dừng máy). -Khi bơm làm việc: +Nghiêm cấm xiết đệm phớt hoặc sửa một trục trặc bất kỳ nào đó. +Tất cả các phần quay của bơm cần phải có lớp chắn bảo vệ. -Không cho phép bơm làm việc khi không có Xupáp một chiều và van trên tuyến ép, van được lắp giữa Xupáp một chiều và bơm. -Cấm việc điều chỉnh loại bỏ những hư hỏng nào đó khi bơm đang đầy chất lỏng. -Khi tiến hành công việc sửa chữa động cơ cần phải ngắt điện hoàn toàn khỏi nguồn điện. -Ở vị trí có khả năng gây nổ, khi bảo dưỡng và sửa chữa cần phải sử dụng các dụng cụ không tạo tia lửa. -Trước khi tháo rời máy bơm dùng để bơm chất lỏng độc hại, nhiên liệu dễ cháy nổ, phải rửa bơm bằng nước và khử độc bằng hơi nước hoặc khí trơ cho đến khi khử hoàn toàn cặn dung dịch được bơm. -Khởi động bơm sau khi lắp ráp hoặc đại tu có thể được tiến hành sau khi ban kiểm tra của Xí nghiệp đã kiểm tra độ an toàn của máy. -Để tăng cao độ an toàn làm việc tại các liên kết hoặc mặt bít nên lắp đai bảo vệ. 4.1.4. Kiểm tra Công tác kiểm tra bơm trong quá trình làm việc là yêu cầu cần thiết. Để bơm làm việc ổn định, không xảy ra sự cố làm giảm tuổi thọ cũng như hiệu suất làm việc của máy, gây ảnh hưởng đến công suất làm việc của hệ thống vận chuyển. -Kiểm tra số vòng quay của động cơ, chính là số vòng quay của bơm. Nếu số vòng quay của động cơ bị sai lệch sẽ làm thay đổi đường đặc tính của bơm cũng như tuổi thọ của nó, cần phải kiểm tra số vòng quay của bơm bằng đồng hồ đo số vòng quay (thường dùng Takhômêtter). -Khi máy bơm làm việc cần kiểm tra hệ thống làm kín: khi bơm làm việc với áp suất dư ở cửa vào, đệm làm kín ngăn cản sự rò rỉ ra ngoài của chất lỏng bơm. Khi bơm làm việc ở áp suất chân không đệm làm kín ngăn không cho khí bên ngoài lọt vào trong bơm. Nếu khí lọt vào sẽ làm giảm áp suất đầu vào của bơm dẫn đến giảm áp suất và lưu lượng dễ bị xâm thực khí… do vậy cần kiểm tra sự rò rỉ của đệm làm kín. -Ổ đỡ gồm hai loại ổ đỡ chặn 66414 và ổ đỡ 414 dùng để chịu tải hướng tâm và hướng trục tác dụng đến Rôto. Do vậy trong quá trình làm việc ổ đỡ chặn bị hỏng hoặc ổ đỡ chặn có khe hở quá lớn cần có biện pháp kiểm tra khắc phục kịp thời. Hệ thống bôi trơn phải hợp lý với tốc độ quay của ổ bi trượt với tốc độ khoảng 8 m/s, người ta dùng vòng bi tự bôi trơn còn khi vận tốc trượt lớn hơn 8 m/s thì bôi trơn cưỡng bức. -Do đặc điểm máy bơm vận chuyển dầu có số vòng quay cao, khoảng 2950 vòng/phút. Vì vậy trong quá trình làm việc nhiệt độ ổ bi cao. Muốn kiểm tra nhiệt độ ổ bi ta chỉ cần dùng đồng hồ đo nhiệt độ của hệ thống nước làm mát ổ bi ở đầu ra và đầu vào để xem mức độ chênh lệch nhiệt độ ổ bi đó. 4.2. Bảo dưỡng kỹ thuật Để máy bơm làm việc đảm bảo có hiệu quả cao thì trong quá trình làm việc công tác bảo dưỡng là rất quan trọng: -Trong thời gian máy bơm làm việc phải theo dõi thường xuyên các chỉ số của các dụng cụ đo kiểm tra và không cho phép bơm làm việc lâu ở lưu lượng bằng không hoặc xấp xỉ bằng không cũng như khi động cơ làm việc quá tải. -Không cho phép bơm làm việc khi áp suất trong ống nạp thấp hơn áp suất khảo sát bởi thiết kế. -Theo dõi mức bôi trơn của các cụm ổ trục. -Kiểm tra định kỳ nhiệt độ của vòng bi, bộ làm kín mặt đầu hoặc đệm Xanhich, động cơ, quan sát theo dõi việc cung cấp đầy đủ lượng nước làm mát. Nhiệt độ quy định của ổ bi và bộ làm kín không quá 60oC. -Sau 20003000 giờ làm việc, xả nhớt và lau sạch buồng ổ bi và thay nhớt mới. Nếu là bơm mới lắp hoặc mới sửa chữa thì qua 24 giờ làm việc đầu tiên thì phải thay dầu bôi trơn. -Sau 40005000 giờ làm việc cần: +Kiểm tra tình trạng ống lót bảo vệ (đệm dây quấn) và ổ bi nếu cần thì thay mới. +Thay nhớt trong khớp nối răng. -Sau 900010000 giờ làm việc thì phải tháo toàn bộ bơm kiểm tra độ mài mòn, xói mòn, độ gỉ của các chi tiết và thay thế các chi tiết bị mài mòn quá giá trị cho phép. Kiểm tra tình trạng các đệm làm kín và nếu cần thiết thì thay thế. -Nếu sơ đồ công nghệ dự tính sử dụng hai tổ máy (làm việc và dự phòng) thì: +Bơm dự phòng phải được mồi đầy đủ chất lỏng bơm và van trên đường ống hút phải mở hoàn toàn. +Phân bố đều chu kỳ thời gian làm việc cho hai tổ máy bơm hoặc đảm bảo cho máy bơm dự phòng làm việc không nhỏ hơn 1/3 lần thời gian giữa hai kỳ sửa chữa. -Phải theo dõi độ rò rỉ qua bộ làm kín, độ rò không được vượt quá quy định. Khi rò lớn phải ngừng máy bơm, kiểm tra và xử lý trục trặc. -Theo dõi tiếng ồn và độ rung của máy bơm không được vượt quá giới hạn cho phép. Quá trình bảo dưỡng kỹ thuật máy bơm được thực hiện dựa trên 3 yếu tố cơ bản sau đây: -Thực hiện từ tài liệu hướng dẫn kỹ thuật, cần chú ý đến điều kiện làm việc của máy bơm ở giàn và nhiệt độ khí hậu ở Việt Nam. -Từ điều kiện làm việc thực tế trên giàn, dựa vào các chế độ và các thông số thực tế để thay đổi liên tục. Mà từ đây xác định và lập quy trình bảo dưỡng thiết bị được tốt nhất, phải có thiết bị thay thế đồng bộ, kịp thời và đảm bảo chất lượng. -Phụ thuộc vào trình độ của đội ngũ công nhân vận hành cũng là yếu tố quyết định đến năng suất làm việc và tuổi thọ của thiết bị. Sự liên hệ giữa hệ thống này với hệ thống kia: công tác căn tâm theo định kỳ - công tác lắp ráp căn chỉnh hệ thống…sao cho đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đề ra. Bảng 4.1. Những hỏng hóc, nguyên nhân và biện pháp khắc phục Các dạng hư hỏng Nguyên nhân có thể Biện pháp khắc phục 1. Động cơ không khởi động được - Điện áp trong mạng thấp hơn yêu cầu. - Hệ thống bảo vệ động cơ tác động. - Đứt cáp điện, mối nối cáp với động cơ không tốt. Kiểm tra lại hệ thống đường dây điện. 2. Bơm không đẩy chất lỏng (không có lưu lượng) - Bơm không được điền đầy chất lỏng. - Nạp đầy chất lỏng cho bơm. - Có không khí hay gas trong đường ống hút hoặc trong bơm. - Xả không khí hay gas ra khỏi bơm và điền đầy chất lỏng cho bơm. - Lọt khí qua mối nối ở đường ống hút hoặc đệm làm kín trục bơm. - Kiểm tra lại các đệm làm kín ống hút, kiểm tra đệm làm kín và khắc phục. - Chiều quay của trục bơm không đúng. Động cơ điện không đạt đủ số vòng quay cần thiết. - Đảm bảo sự làm việc bình thường của động cơ. Đảm bảo cho động cơ quay đúng chiều. - Chiều cao hút lớn hay cột áp hút bé hơn giá trị cho phép. - Kiểm tra sự mất mát chỗ cản trở trong ống nạp và mực chất lỏng trong bể. Điều chỉnh lại cho đúng với thiết kế các giá trị trên. - Cột áp yêu cầu (cản của hệ thống) vượt quá cột áp có thể tạo ra được. - Kiểm tra hệ thống công nghệ và so sánh các thông số của bơm với chế độ công nghệ - Bịt kín các kênh dẫn của bánh công tác và kẹt tắc pin lọc dầu hút. - Làm sạch các kênh dẫn và phin lọc. 3. Bơm không tạo ra cột áp theo yêu cầu - Chiều quay của trục bơm không đúng, động cơ không đạt số vòng quay cần thiết. - Kiểm tra lại động cơ. - Có lẫn không khí hoặc gas trong chất lỏng bơm. - Kiểm tra lại các đệm làm kín của các mối ghép ống hút và các cụm làm kín. - Đường kính bánh công tác bé hơn cần thiết. - Thay bánh công tác có đường kính lớn hơn, phù hợp. - Mòn các vòng làm kín, hư hỏng các phễu dẫn hướng của bánh công tác. - Thay thế các chi tiết bị hư hỏng hoặc mài mòn. - Tắc một phần kênh dẫn của bánh công tác hoặc thân. - Làm sạch kênh dẫn dòng. - Độ nhớt của chất lỏng bơm không phù hợp với tính toán thiết kế lắp đặt bơm. - Kiểm tra lại. 4. Bơm yêu cầu công suất lớn - Số vòng quay cao hơn tính toán. - Kiểm tra động cơ. - Cột áp thấp, lưu lượng lớn (bơm làm việc trong tiêu hao công suất lớn). - Đóng bớt van đường ra. - Trọng lượng riêng hay độ nhớt chất lỏng bơm lớn. - Kiểm tra lại các thông số chất lỏng bơm. - Hư hỏng cơ khí các chi tiết của động cơ hoặc bơm - Thay nhớt các chi tiết. - Xiết quá căng đệm làm kín. - Nới lỏng 5. Rung và ồn khi làm việc - Xuất hiện xâm thực. - Giảm lưu lượng bằng cách đóng bớt van đường đẩy hoặc tăng cột áp hút. - Độ đồng tâm của động cơ và trục bơm không tốt. - Căn chỉnh lại độ đồng tâm. - Mài mòn các ổ lăn, cong trục, hư hỏng các chi tiết quay. - Thay thế các chi tiết hư hỏng. - Giá đặt máy (bơm + động cơ) không đủ bền. - Thay thế hoặc gia cố thêm. - Các bulông bắt gá máy không được đủ lực căng và các giá kẹp ống dẫn không chắc. - Kiểm tra và xiết lại các bulông. - Rôto, bánh công tác không cân bằng. - Kiểm tra và cân bằng lại. - Lưu lượng của bơm thấp hơn giá trị cho phép bé nhất, nghĩa là thấp hơn 10% so với lưu lượng tối ưu. - Tăng lưu lượng của bơm. 6. Nhiệt độ ổ bi quá cao - Tăng lực dọc trục do áp suất tăng vào cửa hút. - Giảm áp suất hút đến độ lớn được khảo sát bởi thiết kế. - Độ đồng tâm không tốt. - Căn chỉnh lại độ đồng tâm. - Điều chỉnh khe hở chiều trục của ổ đỡ chặn không tốt. - Điều chỉnh lại. - Không đủ lượng dầu bôi trơn hoặc không có. - Thêm dầu bôi trơn. - Không đủ nước làm mát. - Kiểm tra lại hệ thống bơm và đường ống dẫn nước làm mát, tăng lưu lượng nước làm mát. - Loại dầu bôi trơn không phù hợp. - Kiểm tra và thay lại dầu theo đúng loại quy định. - Dầu bôi trơn có lẫn nước hoặc bị bẩn. - Xả dầu, rửa và đổ dầu mới. 7. Đệm làm kín quá nóng - Áp suất chất lỏng trước đệm làm kín lớn hơn cho phép. - Giảm áp suất đường hút đến giá trị cho phép, kiểm tra lại ống giảm tải. - Lắp không đúng hoặc ép quá chặt đệm làm kín dây quấn. - Nới lỏng bớt. - Không đủ nước làm mát. - Tăng thêm lượng nước làm mát. - Ma sát ống lót và ống lót bị quay. - Tìm nguyên nhân và khắc phục. 8. Chảy chất lỏng qua đệm làm kín nhiều - Mòn đệm làm kín dây quấn. - Thay mới. - Áp suất chất lỏng làm kín thuỷ lực thấp (loại CT). - Điều chỉnh lại áp suất. - Độ đảo trục cao hơn cho phép. - Hiệu chỉnh lại. - Bề mặt ống lót bảo vệ không đủ độ bóng. - Đánh bóng hoặc thay mới ống lót. 4.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của bơm Trong quá trình vận chuyển dầu mỏ, các thông số kỹ thuật của bơm, tuổi thọ của bơm giảm do ảnh hưởng của nhiều yếu tố tác động: Vận chuyển chất lỏng có độ nhớt cao, điều kiện làm việc phức tạp, thồi gian làm việc lâu và liên tục. Để tăng hiệu quả bơm cần phải khắc phục những yếu tố tác động đến sự hoạt động của bơm và đề ra biện pháp khắc phục. Nhận xét: Dầu thô ở mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng là loại dầu thô có nhiều Parafin, nhiết độ đông đặc cao. Nếu lượng dầu vận hành không liên tục sẽ ảnh hưởng đến hệ thống đường ống, gây tắc nghẽn đường ống dẫn đến giảm hiệu suất làm việc của bơm, cần có biện pháp khắc phục dầu nhiều Parafin. Duy trì chạy liên tục và có máy bơm dự phòng sằn sàng hoạt động đảm bảo cho lượng dầu bơm vận chuyển ổn định. Cần duy trì tổng thể bố trí giờ bơm sao cho hợp lý và phân bố đều, trong công tác vận hành cần bố trí lượng dầu bơm sao cho phù hợp không để nhiệt độ của đường ống quá thấp ảnh hưởng đến sự đông đặc của dầu thô. Cần có thiết bị kiểm tra nhiệt độ của dầu để bố trí hệ thống bơm và tiếp điểm sao cho hợp lý. Làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, nước làm mát thường là nước biển. Vì vậy hệ thống thiết bị đóng cặn nên chế độ giảm nhiệt kém. Cần có thiết bị tinh lọc nước biển để tránh hiện tượng này xảy ra, cần có chất phụ gia để trung hòa sự ăn mòn của nước đối với hệ thống thiết bị. Máy bơm luôn làm việc với tốc độ cao, mômen, lực quán tính lớn khi khởi động, vận hành liên tục, dừng đột ngột, chịu nhiều va đập và ảnh hưởng của điều kiện môi trường nước biển, cho nên hệ thống khớp nối dễ bị hư hỏng. Cần lập kế hoạch và có biện pháp xử lý kịp thời khi có dầu hiệu hư hỏng khớp nối, làm giảm hiệu quả làm việc của máy bơm. Trong quá trình hoạt động do điều kiện làm việc ảnh hưởng tới một số chi tiêt làm sai lệch độ chính xác cũng như yêu cầu kỹ thuật, do vậy có biện pháp xử lý. Máy bơm làm việc với tốc độ cao, có rung động lớn làm các chi tiết của máy dễ bị sai lệch, nếu độ cứng vững của sàn không tốt sẽ ảnh hưởng đến độ mòn của Rôto và ổ trục, dẫn đến hiệu suất làm việc của máy giảm. Thường xuyên kiểm tra các bu lông, đai ốc, nếu bị rơ long phải xiết chặt lại. Cần trang bị thiết bị đo độ rung, tìm biện pháp khử và giảm độ rung tới mức thấp nhất. Cần gia cố để đặt máy có độ cứng vững cần thiết, đảm bảo cho quá trình làm việc của máy liên tục. Một số hỏng hóc thưởng xảy ra ở đệm Xanhic: Lắp đặt bị lệch tâm, đệm nhanh mòn, nhiệt độ cao. Cần sử dụng các loại đệm phù hợp với từng loại bơm, tránh hiện tượng lệch tâm làm hư hỏng và hở đệm làm kín, dẫn tới hiệu suất của bơm giảm. Cần kiểm tra hệ thống đệm làm kín thường xuyên và có biện pháp xử lý kịp thời khi hiện tượng xảy ra. Khi bơm làm việc ổ bi thường hay bị hỏng, gây ảnh hưởng đến hiệu suất tuổi thọ cũng như thời gian làm việc có ích của bơm. Trong quá trình sử dụng bơm cần chú ý đến một số công tác sau: Cân tâm để đảm bảo độ đồng tâm của máy. Công tác bôi trơn có tác dụng làm giảm ma sát, nhiệt độ, giảm độ mòn, việc bôi trơn hợp lý đúng yêu cầu kỹ thuật chọn đúng chất bôi trơn sẽ làm tăng tuổi thọ của các chi tiết của bơm. Bảo dưỡng và cân chỉnh ổ bi, thường xuyên theo dõi kiểm tra và thay thế kịp thời; khi làm việc khe hở nhiệt cần phải thông thoáng tránh hiện tượng tắc nghẽn ảnh hưởng đến hệ thống gối đỡ, ổ bi. 4.3.1. Ảnh hưởng do xâm thực Hiện tượng xâm thực: Khi bơm ly tâm làm việc, chất lỏng bơm vào ống hút và bánh công tác chuyển động qua vùng có áp suất thấp. Nếu vì nguyên nhân nào đó áp suất trong dòng chảy giảm xuống bằng áp suất hơi bão hòa thì chất lỏng sẽ sôi tạo nên nhiều bọt khí trong dòng chảy. Các bọt khí được dòng chảy cuốn vào vùng có áp suất cao hơn sẽ ngưng tụ thành những giọt chất lỏng có thể tích nhỏ hơn nhiều so với thể tích các bọt khí, trong dòng chảy xuất hiện những khoảng trống cục bộ. Ở thời điểm xảy ra ngưng tụ các phần tử chất lỏng đột ngột dừng lại. Các phần tử chất lỏng ở xung quanh xô đến chỗ trống với vận tốc rất lớn làm cho áp suất tại đó tăng lên đột ngột. Với nhiều bọt khí thì có thể gây ra hiên tượng cộng hưởng, áp suất có thể lên tới hàng ngàn atmophe và phá hỏng các chi tiết bơm. Ảnh hưởng đến vật liệu: Khi xảy ra hiện tượng xâm thực, do áp suất tăng đột ngột nên sẽ gây ra một áp lực lớn tác động vào bề mặt kim loại của các chi tiết như: bánh công tác, thân dẫn hướng… phá kim loại dưới hình thức va đập thủy lực gây ăn mòn và gỉ. Ngoài ra các chi tiết còn bị phá hỏng do tác dụng hóa học gẩy ra bởi các hợp chất hữu cơ, đó là các chất khí hòa tan tách ra từ chất lỏng và do các hiện tượng có tính chất điện phân gây ra làm cho các lớp bề mặt bị han gỉ. Ảnh hưởng đến đường đặc tính của máy bơm: Khi trong dòng chảy xuất hiện các bọt khí sẽ làm giảm tiết diện chảy của chất lỏng, dẫn đến làm giảm lưu lượng của bơm một cách đột ngột. Đường đặc tính của bơm sẽ thay đổi từ dốc thoải thành dốc đứng. Giai đoạn đầu các bọt khí còn ít giới hạn trong khu vực diện tích hẹp, lưu lượng của bơm chưa bị giảm nên đường đặc tính của bơm chưa bị thay đổi. Khi các bọt khí bắt đầu tăng lên trong dòng chảy thì lúc này tiết diện dòng chảy giảm nhanh do các bọt khí tăng lên và chiếm chỗ dòng chảy. Dẫn tới lưu lượng, cột áp, hiệu suất làm việc của bơm cũng giảm theo và sau đó bơm có thể ngừng hoạt động. Ảnh hưởng đến các bộ phận khác: Khi xảy ra hiện tượng xâm thực, do áp lực dòng chảy lớn va dập vào các chi tiết máy gây nên tiếng động lớn làm cho hệ thống máy bị rung động mạnh dẫn đến các chi tiết bị sai lệch so với thực tế. Đó là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ của máy. Mômen và lực quán tính tăng lên làm cho hệ thống khớp nối giữa động cơ và trục bơm dễ bị hư hỏng, dẫn tới cong vênh trục hư hỏng ổ bi. Làm tăng nhiệt độ bơm lên rất cao làm giảm độ bền của đệm, gioãng làm kín. *Nguyên nhân gây hiện tượng xâm thực: Hiện tượng xâm thực chỉ xảy ra ở máy bơm vận chuyển dầu là do các nguyên nhân sau: -Do tốc độ dòng chảy ở cửa vào quá cao làm cho áp suất của chất lỏng giảm mạnh, khi áp suất đó nhỏ hơn áp suất hoi bão hòa của chất lỏng thì sẽ có khí xâm thực. Hiện tượng này xảy ra do kết cấu bánh công tác có cửa hút không hợp lý dẫn tới khi chất lỏng vào tới cửa hút sẽ làm tăng vận tốc dòng chảy. -Do các đoạn ống bị uốn cong quá gấp dẫn đến giảm áp suất cục bộ. -Do hiện tượng xoáy tách dòng ở bộ phận cánh dẫn và do bố trí góc hướng dòng của cánh bơm có hệ số xâm thực lớn, lựa chọn số cánh và số vòng quay không hợp lý. - Do tăng chiều cao hút. - Khí từ ngoài lọt vào trong máy qua hệ thống làm kín, nhất là khí lọt vào qua hiện tượng tạo phễu ở bể hút gây nên hiện tượng xâm thực cục bộ. -Lượng khí đồng hành trong dầu quá nhiều chưa được tách lọc một cách triệt để. -Nhiệt độ của chất lỏng thay đổi dẫn đến giảm áp. *Biện pháp khắc phục và ngăn ngừa hiện tượng xâm thực Đảm bảo lượng khí đồng hành sau khi đã tách lọc trong dầu vào bơm là ít nhất. Đây là yếu tố quan trọng trong công tác vận chuyển dầu, nó quyết định rất lớn đến hiệu suất làm việc của bơm. Biện pháp giảm lượng khí: -Có thiết bị tách lọc hợp lý sao cho lượng khí đồng hành sau khi tách lọc còn lại trong dầu là ít nhất. -Sự dụng những bình ngưng lớn tập trung dầu qua một thời gian sau đó điều phối về máy bơm . - Tăng áp suất dầu trong bình tách làm cho lượng khí lẫn trong dầu sẽ giảm. Ổn định áp suất, nhiệt độ dầu trong quá trình bơm: Nhiệt độ và áp suất dầu ảnh hưởng rất lớn đến hiện tượng xâm thực. Muốn đảm bảo áp suất cũng như nhiệt độ dầu ổn định trong khi bơm dầu cần phải có thiết bị kiểm tra áp suất, nhiệt độ của dầu trong bình. Thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và áp suất dầu khi bơm. Thường xuyên kiểm tra hiện tượng rò rỉ chất lỏng trên đường ống hút tại các mặt bích lắp ghép hoặc tại các đệm làm kín trục và thân bơm. Lắp đặt bơm sao cho có chiều cao hút hợp lý. 4.3.2.Ảnh hưởng của lực hướng trục Khi máy bơm làm việc, bánh công tác chịu tác dụng của nhiều lực khác nhau. Có thể chia làm 2 loại: Lực khối lượng gồm trọng lực và lực quán tính; Lực bề mặt gồm các lực tác dụng tương hỗ giữa bề mặt bánh công tác với chất lỏng và phản lực tại chỗ lắp bánh công tác. Trong quá trình chế tạo bơm, người ta thường tiến hành cân bằng dộng học Rôto nên trục quán tính trùng với trục quay của Rôto dẫn tời mômen quán tính bằng không. Như vậy còn lại lực bề mặt xuất hiện do tác dụng của dòng chảy lên bánh công tác. Lực hướng trục có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm việc của bơm ly tâm nói chung và bơm vận chuyển dầu HC 65/35 -500 nói riêng. Áp lực hướng trục sinh ra trong quá trình làm việc là rất lớn, áp lực này làm mòn hỏng các ổ bi ổ chắn tạo nên sự sai lệch các khe hở trong bơm. Trong quá trình làm việc do tác dụng của lực dọc trục làm cho bánh công tác di chuyển dọc theo trục cọ xát với thân dẫn hướng gây mòn, làm sai lệch so với thiết kế ban đầu dẫn đến làm giảm hiệu suất bơm. Lực hướng trục làm cho Rôto cọ xát vào thân bơm khi làm việc gây mòn, kẹt cháy Rôto. Ngoài ra lực hướng trục còn làm mòn các vòng đệm làm kín làm giảm hiệu suất làm kín của bơm. Hình 4.2.Lực dọc trục *Giải pháp khắc phục lực hướng trục Ảnh hưởng của lực hướng trục đối với bơm HC 65/35 -500 là rất lớn. Để hạn chế các tác hại đó, người ta thường dung mộ số giải pháp: Thiết kế bơm có kết cấu đặc biệt: Bơm gồm 2 phân đoạn lắp đối xứng, mỗi phân đoạn lắp 4 bánh công tác, có cửa hút bố trí ngược nhau và triệt tiêu lẫn nhau. Hạn chế sự dịch dọc của Rôto bằng cách lắp ổ đỡ chặn 66414 trong gối đỡ . Cố định bánh công tác trên trục bằng các vòng hãm. Vòng hãm gồm 2 nửa vành khuyên lắp trên các rãnh trên trục để ngăn cho bánh công tác di chuyển dọc trục. 4.3.3.Ảnh hưởng của lực hướng kính Lực hướng kính là lực xuất hiện do sự thay đổi lưu lượng của máy bơm ly tâm ngoài chế độ định mức và do cấu tạo của máng xoắn ốc dẫn hướng ra. Lực hướng kính làm tăng tổn thất thủy lực của bơm, là nguyên nhân gây cong đảo trục bơm. Biện pháp khắc phục lực hướng kính: Để khắc phục lực hướng kính người ta thực hiện các biện pháp như kết cấu máng xoắn ốc kép hoắc sắp xếp vị trí máng dẫn hướng ra cho hợp lý để khử lực, bơm làm việc ổn định. 4.3.4. Một số ảnh hưởng khác *Tính chất lý hóa của dầu Dầu thô khai thác tại các mỏ của XNLD VIETSOVPETO là loại dầu có hàm lượng nước và parafin cao, ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế như tốn kém thời gian và chi phí vận chuyển. Để khắc phục vấn đề này người ta sử dụng các biện pháp: -Bơm trộn dầu nhiều parafin với các dung môi hoặc dầu có độ nhớt thấp. Mục đích là làm cho tính lưu biến của dầu nhiều parafin tốt hơn, sử dụng các chất hòa tan như: Xăng, dầu diezen, condensate hoặc dầu thô có độ nhớt thấp. -Bơm chuyển dầu nóng: Là phương pháp phổ biến nhất để vận chuyển dầu nhiều parafin có độ nhớt cao. Dầu được nung nóng đến nhiệt độ nào đó để giảm nhiệt độ đông đặc, giảm độ nhớt của dầu xuống giá trị thích hợp -Bơm chuyển dầu đã xử lý nhiệt: Mục đích là làm tăng tính lưu biến của dầu -Bơm chuyển dầu đã xử lý bằng hóa chất hạ điểm đông: Dùng hóa chất giảm nhiệt độ đông đặc xuống còn 20°C, làm tăng tính lưu biến của dầu. -Bơm chuyển nước–dầu: Lợi dụng tính lưu biến của nước, dầu được phân bố dưới dạng dòng chảy trong dòng nước hoặc dạng nhũ tương dầu trong nước. -Bơm chuyển bão hòa khí: Tăng lượng khí bão hòa trong dầu. -Bơm chuyển dầu nhờ các nút đẩy phân cách: Bản chất của phương pháp này là sau khi bơm một lượng dầu nhiều parafin có độ nhớt cao sẽ bơm nối tiếp một nút dầu có độ nhớt thấp hoặc nước hoặc chất ngăn cách đặc biệt. *Ảnh hưởng của tạp chất Dầu thô khi khai thác thường có lẫn các tạp chất như: Nước vỉa, khí đồng hành, H2S, CO2, N2, các tạp chất cơ học… Các tạp chất này có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc của bơm vận chuyển dầu: Gây ra hiện tượng xâm thực khi bơm, ăn mòn điện hóa, ăn mòn hóa học thiết bị bơm và đường ống… Để hạn chế tác hại của các tạp chất cần phải loại bỏ sự có mặt của chúng trong dầu khi vận chuyển. Có thể sử dụng các biện pháp sau: -Dùng thiết bị tách lọc để loại bỏ các tạp chất cơ học, các loại khí trong dầu. -Dùng các bình ngưng lớn tập trung dầu qua một thời gian sau đó điều phối về máy bơm. -Dùng hóa chất làm trung hòa các chất gây ăn mòn điện hóa, gây ăn mòn hóa học trong dầu. CHƯƠNG 5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM VẬN CHUYỂN DẦU H П C 65/35 – 500 Để có phương pháp điều chỉnh chế độ làm việc của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu H П C 65/35-500 đạt hiệu quả cao thì ta phải hiểu được điều chỉnh như thế nào, điều chỉnh khu vực nào, khi nào thì cần điều chỉnh và tương ứng với từng điều kiện cụ thể thì ta phải lựa chọn phương pháp điều chỉnh ra làm sao… Tất cả những vấn đề này sẽ được giải đáp ở dưới đây: 5.1. Cở sở điều chỉnh chế độ làm việc của máy bơm ly tâm Như chúng ta đã biết, điểm làm việc là giao điểm của đường đặc tính máy Hb với đường đặc tính mạng dẫn Hmd. Vì vậy, điều chỉnh chế độ làm việc của máy bơm thực chất là điều chỉnh điểm làm việc của máy bơm đó. Tuy nhiên, không phải ta điều chỉnh điểm làm việc của máy bơm về bất kỳ vị trí nào đều được mà ta phải điều chỉnh điểm làm việc của nó vào khu vực nhất định. Khu vực đó được gọi là khu vực điều chỉnh của máy bơm ly tâm. 5.1.1. Khu vực điều chỉnh Theo sự phân tích ở trên, ta thấy rằng ứng với mỗi cặp đường đặc tính của hệ thống mạng dẫn và đường đặc tính của bơm thì chỉ có một điểm làm việc nhất định. Muốn thay đổi điểm làm việc (muốn điều chỉnh bơm) thì phải thay đổi đường đặc tính mạng dẫn hoặc thay đổi đường đặc tính của bơm. Nhưng thực tế, không phải có thể điều chỉnh điểm làm việc về bất kỳ điểm nào trên đường đặc tính của bơm. Xét một máy bơm làm việc trong hệ thống với các đường đặc tính thể hiện như hình vẽ 5.1 dưới đây: Q 0 ∆Q B H b ∆ Q A H>0 Q B M Q A H 0 H-Q b H-Q md A B II I Hình 5.1.Khu vực điều chỉnh Điểm M(điểm cao nhất) gọi là điểm giới hạn chia đường đặc tính bơm ra làm 2 khu vực. Đoạn đường đặc tính bên phải điểm M(II) bao gồm các điểm làm việc luôn luôn ổn định, gọi là khu vực làm việc ổn định của bơm. Còn lại đoạn đường đặc tính bên trái điểm M(I) tùy theo vị trí của đường đặc tính mạng dẫn mà bơm có thể làm việc không ổn định hay gọi là khu vực làm việc không ổn định của bơm. Thật vậy, ta thấy trên hình 5.1, bơm có 2 điểm làm việc A, B. Nhưng bơm không thể đồng thời làm việc ở hai chế độ, mà chỉ làm việc ở một trong hai chế độ: hoặc A(QA , HA), hoặc B(QB , HB). Giả sử bơm đang làm việc ở chế độ A(QA, HA), nếu một nguyên nhân nào đó làm mất trạng thái của bơm đang làm việc cân bằng của bơm trong hệ thống, ví dụ cột áp tĩnh của mạng lưới giảm đột ngột trong một khoảng thời gian ngắn. Khi đó lưu lượng của hệ thống sẽ tăng lên một lượng ∆QA và xuất hiện sự chênh lệch cột áp của hệ thống và của bơm: ∆HA=Hmd – Hb > 0 Hb < Hmd (5.1) Phần năng lượng thiếu hụt ∆H này trong hệ thống sẽ được bù đắp bằng động năng của toàn bộ chất lỏng chảy trong hệ thống do sự giảm vận tốc của dòng chảy. Vì vậy, lưu lượng của hệ thống giảm cho đến trị số QA, và bơm lại trở về trạng thái làm việc ổn định ở điểm A(Qmd = QB= QA, Hmd = HB= HA). Cũng trường hợp trên, ta xét đối với điểm làm việc B(QB,HB). Khi lưu lượng trong hệ thống tăng lên một lượng ∆QB thì: H = Hmd – Hb Hmd (5.2) Phần năng lượng dư ∆H trong hệ thống làm tăng động năng của toàn bộ khối chất lỏng trong hệ thống, vận tốc dòng chảy tăng, lưu lượng tăng và như vậy bơm làm việc không thể trở về trạng thái làm việc cân bằng ở điểm B được. Bằng cách lý luận tương tự như trên, ta có thể chứng minh được rằng trường hợp ∆Q < 0 (lưu lượng của hệ thống giảm do nguyên nhân cột áp tĩnh tăng đột ngột trong thời gian ngắn thì bơm vẫn sẽ làm việc ổn định ở điểm A và không ổn định ở điểm B. Nhánh đường đặc tính bên trái điểm chỉ có thể là khu vực làm việc ổn định của bơm khi nào đường đặc tính mạng dẫn cắt đường đặc tính của bơm ở một điểm. Theo [6,tr52]: Ht(md) = Hhh + < H0 . (5.3) Trong đó: H0: cột áp suất của bơm khi Q = 0 p1; p2: áp suất tại điểm đầu và điểm cuối của hệ thống. Trên hình (5.2) mô tả ảnh hưởng của chiều cao nâng nước hình học đến sự làm việc ổn định của máy bơm. Khi chiều cao nâng nước còn thấp, điểm làm việc trên nhánh phải của đỉnh S(điểm B) thì máy bơm làm việc ổn định. Khi chiều cao nâng nước quá lớn, thậm chí máy không nâng được nước lên nếu chiều cao nâng nước hình học tiếp tục tăng. H 0 QL QS QB QT Q L S B T H0 HL H1 n=const Hình 5.2. Ảnh hưởng của chiều cao nâng nước hình học đến các thông số làm việc của máy bơm ly tâm Qua phân tích ở trên ta thấy: Phải điều chỉnh bơm làm việc trong khu vực ổn định. Khi khởi động bơm, cần phải hạ thấp Hmd để điểm làm việc không rơi vào khu vực không ổn định. Đối với các bơm quan trọng thì yêu cầu về đường đặc tính có dạng dốc đứng hoặc thoải. Lý thuyết và thực nghiệm đã chứng tỏ rằng vị trí của điểm giới hạn M trên đường đặc tính của bơm phụ thuộc vào góc ra β2. Góc β2 càng nhỏ thì khu vực làm việc không ổn định càng nhỏ. Khi chế độ làm việc ở chế độ định mức thì máy sẽ đạt giá trị hiệu suất lớn nhất ηmax. Trong khi vận hành hoặc điều chỉnh máy, đường đặc tính mạng dẫn sẽ thay đổi, dẫn đến điểm làm việc sẽ di chuyển theo. Tuy nhiên phạm vi thay đổi hoặc điều chỉnh phải đảm bảo máy đạt hiệu suất cao, nghĩa là hiệu suất phải đạt η ≥ 0,9. ηmax. Từ đó ta có vùng sử dụng hợp lý của máy trong khoảng giữa M1 và M2 ứng với giá trị lưu lượng từ Q1 và Q2 (hình 5.3). Mặt khác, khi gặp đường đặc tính máy không ổn định thì chiều cao hình học Hhh không được quá lớn để không xảy ra hiện tượng mất ổn định, thậm chí dẫn đến sự phá vỡ chế độ làm việc của máy. Thường Hhh <0,9H0. 0 M 1 M M 2 H=f(Q) M M Q H H H 0 H 1 H n H 2 H hh 0,9 Q 1 Q n Q 2 Q ηmax H md =f(Q) η=f(Q) H md2 H md =f(Q ² ) H=f(Q) H md2 0 η Hình 5.3. Xác định chế độ làm việc của máy bơm Tóm lại, ta phải điều chỉnh điểm là việc của máy bơm ứng với vùng làm việc ổn định của nó và vùng ổn định với hiệu suất η >0,9ηmax. Như đã trình bày ở phần 2.8, điều kiện làm việc của máy bơm luôn thay đổi điểm làm việc và do yêu cầu thực tế mà máy bơm phải cung cấp một lưu lượng và cột áp khác với lưu lượng và cột áp ban đầu. Vì vậy, ta phải tiến hành điều chỉnh chế độ làm việc. Có 3 phương pháp điều chỉnh chế độ làm việc của máy bơm ly tâm: Phương pháp thứ nhất là thay đổi đường đặc tính của mạng: tức là thay đổi trở lực trong đường ống của mạng. Phương pháp thứ hai là thay đổi đường đặc tính của máy bơm và giữ nguyên đường đặc tính của mạng. Phương pháp thứ ba là điều chỉnh hỗn hợp. Đó là sự kết hợp giữa phương pháp trên để đảm bảo lưu lượng và cột áp yêu cầu. 5.1.2. Phương pháp điều chỉnh đường đặc tính máy Cơ sở của phương pháp này là xuất phát từ phương trình đặc tính cơ bản lý thuyết của bơm ly tâm, phương trình được viết dưới dạng sự phụ thuộc giữa cột áp lý thuyết với các thông số cấu tạo của bánh công tác: Theo công thức (2.21): Trong đó: u2 : vận tốc biên của bánh công tác . Q : lưu lương của máy bơm . β2 : góc biểu thị phương vận tốc ở lối ra của bánh công tác. D2 : đường kính ngoài của bánh công tác. b2:chiều rộng rãnh của bánh công tác tại lối ra. Thay u2= vào phương trình trên ta có: Hlt = (5.5) Từ phương trình trên ta thấy rằng để thay đổi đường đặc tính lý thuyết của máy bơm thì có các cách sau: -Thay đổi tốc độ quay n trên trục bơm. -Thay đổi đường kính ngoài của bánh công tác. -Thay đổi chiều rộng của bánh xe công tác tại lối ra. -Thay đổi độ lớn của góc ra. Tuy nhiên, để thay đổi đường đặc tính của máy bơm ly tâm, người ta rất ít sử dụng phương pháp thứ ba và bốn. Vì vậy, trong đồ án này tôi chỉ trình bày 2 phương pháp thay đổi đường đặc tính của máy bơm ly tâm, đó là tốc độ quay trên trục bơm và thay đổi đường kính ngoài cùng của bánh công tác. 5.1.2.1.Điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay của trục bơm Bản chất của phương pháp điều chỉnh này là nhằm làm thay đổi đường đặc tính máy bằng cách thay đổi số vòng quay trên trục bơm. Khi vòng quay n của trục bơm giảm dần từ n=ndm, n=0,9ndm, n=0,8ndm… thì đường đặc tính của bơm giảm dần, tương ứng với điều đó là điểm làm việc của bơm 1, 2, 3, 4 cũng bị giảm giảm dần và bị lệch sang bên trái như hình dưới 5.4: 0 n/n max Q 0 Q H 0 Q max 0,9n dm H 0,8n dm 0,7n dm Hình 5.4. Điều chỉnh số vòng quay Theo định luật tỷ lệ (được trình bày trong phần 2.5) khi ta điều chỉnh số vòng quay trên trục bơm thay đổi từ n1 đến n2 thì các thông số làm việc của bơm sẽ thay đổi theo các công thức sau: , , Từ các công thức trên, ta có thể xác định được một cách chính các điểm làm việc mới của bơm khi số vòng quay của nó thay đổi. Phương pháp này có các ưu điểm sau: -Phương pháp này có thể điều chỉnh tăng hay giảm năng suất. -Không có tổn thất năng lượng nên việc vận hành rất hiệu quả. Tuy nhiên, trong thực tế không phải lúc nào cũng sử dụng được phương pháp này. Bởi vì, đối với bơm ly tâm năng suất nhỏ chạy bằng động cơ điện, việc thay đổi số vòng quay là không thể thực hiện được. Phương pháp này chỉ thực hiện đối với bơm ly tâm năng suất cao phải lắp thêm động cơ dẫn động (động cơ Diezen) để thay đổi số vòng quay theo cấp hoặc các hộp biến tốc làm thay đổi tỷ số truyền dẫn đến làm thay đổi số vòng quay của bơm. Phương pháp này có thể thay đổi năng suất của máy trong một khoảng rộng nhưng rất tốn kém. Mặt khác, việc lắp thêm các động cơ dẫn động hay sử dụng các hộp giảm tốc rất dễ làm tăng rung động, gây ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy, đặc biệt là khi bơm dầu làm việc với áp lực rất cao thì hiệu suất của bơm bị giảm. Vì vậy, khi vận chuyển dầu, người ta thường không áp dụng phương pháp này để thay đổi đường đặc tính của máy bơm mà chủ yếu sử dụng phượng pháp gọt đường kính ngoài của bánh công tác. 5.1.2.2.Phương pháp điều chỉnh bằng cách gọt bớt đường kính ngoài của bánh công tác. H Q 0 H hh I H-Q D 2 '=D 2 0,9D 2 N-Q 0,8D 2 0,9D 2 0,8D 2 Hình 5.5. Điều chỉnh nhờ gọt bớt bánh công tác Khi gọt bớt bánh công tác thì các thông số làm việc của bơm sẽ thay đổi theo định luật tỷ lệ, tức là đường đặc tính máy sẽ thay đổi. Giả sử gọt bánh công tác từ đường kính ngoài D2 xuống D2’, khi đó lưu lượng cũng giảm từ Q đến Q’, cột áp từ H đến H’. Ta có: Q’=Q H’=H m=2÷3. Khi gọt ≥6% thì m=2 Khi gọt≤1% thì m=3 Khi ta gọt bớt đường kính ngoài của bánh công tác D’ giảm dần từ D2 đến 0,9D2 đến 0,8D2 đến... thì đường đặc tính của máy bơm H-Q bị giảm dần còn đường N-Q thì thì tăng dần(như hình 5.7). Do đó các điểm làm việc của bơm 1, 2, 3,… và bị lệch sang bên trái. Để thay đổi đường đặc tính làm việc của máy bơm bằng phương pháp thay đổi đường kính ngoài của bánh công tác, ngoài cách tiện ngoài để giảm đường kính bánh công tác sẵn có, các máy bơm đều được trang bị bánh công tác với 2÷3 cấp đường kính khác nhau. Vì vậy, đây là phương pháp kinh tế, đơn giản, dễ áp dụng, ít ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của máy bơm và đặc biệt là không gẩy rung động và quá tải cho hệ thống. 5.2. Các cách ghép máy bơm ly tâm vận chuyển dầu Bản chất của phương pháp ghép bơm ly tâm cũng là nhằm thay đổi đường đặc tính của máy bơm nhưng đường đặc tính mạng dẫn thì không thay đổi.Phương pháp này được sử dụng khi mà một máy bơm không thể đáp ứng được yêu cầu về lưu lượng và cột áp. Ghép bơm ly tâm gồm có ghép nối tiếp, ghép song song và ghép hỗn hợp. Tuy nhiên, phương pháp hỗn hợp thực chất là sự kết hợp của hai phương pháp trên. Vì vậy, ta chỉ xét hai phương pháp cơ bản là ghép song song và ghép nối tiếp: -Các bơm được ghép song song khi cần đảm bảo lưu lượng lớn. -Các bơm được ghép nối tiếp khi cần đảm bảo cột áp lớn. 5.2.1. Đối với các máy bơm ghép song song Phương pháp hai hay nhiều máy bơm được mắc song song được sử dụng rất phổ biến trong thực tế. Phương pháp này thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng của hệ thống lớn hơn lưu lượng của một máy bơm. Hiệu quả của việc ghép song song càng tăng khi sức cản mạng dẫn càng nhỏ. Tuy nhiên, trong điều kiện ở mỏ Bạch Hổ do có sự lắng đọng của muối, các tạp chất cơ học và đặc biệt là sự lắng đọng của parafin ngày càng nhiều dẫn đến làm giảm tiết diện của đường ống, tức là làm tăng sức cản của hệ thống. Chính điều này là nguyên nhân làm giảm hiệu quả làm việc của các máy bơm khi ghép song song. Ở phương pháp này, các máy bơm được mắc với nhau có thể giống hoặc khác nhau, các máy này cũng có thể được mắc tập trung hay mắc phân tán. 5.2.1.1.Ghép song song tập trung hai hay nhiều máy Ghép song song tập trung tức là các máy bơm được ghép song song và đặt tại cùng một vị trí. Trong trường hợp này, theo tính chất của các máy ghép với nhau mà người ta lại phân làm trường hợp. Đó là ghép song song hai hay nhiều máy giống nhau và ghép song song hai hay nhiều máy khác nhau. *Ghép song song tập trung các máy giống nhau Khi ghép song song hai hay nhiều máy bơm thì khi đó điểm làm việc là giao điểm của đường đặc tính chung của các máy H=f(Qc) và đường đặc tính mạng dẫn Hmd=f(Q). Vì vậy, để xác định điểm làm việc thì trước hết ta phải xây dựng đường đặc tính chung cho các máy ghép theo nguyên tắc: Khi ghép song song các máy cùng làm việc thì lưu lượng đưa ra ống chung sẽ bằng tổng lưu lượng của hai máy, còn áp suất sẽ không đổi và bằng áp suất của từng máy. Qc=QI+QII+…+QN (5.6) Hc=HI=HII=…=HN *Ghép song song tập trung hai hay nhiều máy khác nhau Xét trường hợp có hai máy bơm khác nhau I và II ghép song song, bơm II lớn hơn bơm I và trên đường ống đẩy của mỗi bơm đều có van một chiều. Các bơm khác nhau nên đường đặc tính I, II của chúng khác nhau như hình 5.8. Từ hình vẽ ta thấy: -Với mọi cột áp H>HB trong hệ thống chỉ có máy bơm II làm việc được(đoạn AB). Vì vậy, khi đó từ A đến B đường đặc tính chung của hai máy trùng với đường đặc tính của máy lớn(máy bơm II). Khi điểm làm việc ở trên nhánh này thì van một chiều trên đường ống đẩy cảu bơm I đóng lại do áp suất của máy II lớn hơn. -Khi áp suất của máy bơm II bằng áp suất khởi điểm của máy bơm I, tức là khi HA=HB(ứng với điểm) thì cả hai máy bơm này đều cùng làm việc nhưng lưu lượng của hệ thống chỉ bằng lưu lượng của máy bơm II ứng với(QB). Vậy trong quá trình máy bơm I chạy từ A đến B là chạy không tải. -Khi H>HB (đoạn BC) thì cả hai máy cùng làm việc bình thường trong mạng, cùng cung cấp lưu lượng cho mạng ống dẫn. Vậy quá trình ghép song song chỉ có hiệu quả khi điểm làm việc nằm trong nhánh BC. Và khi đó, điểm làm việc chung của hai máy bơm M này được xác định giống như trường hợp ghép song song tập trung hay máy giống nhau theo nguyên tắc là cộng hoành độ và giữ nguyên tung độ. Ống đẩy I II ống hót N 0 Q2 Q1 QC Q M Hmd I+II I,II M 1 M 2 HC H1 M 1 ' M 2 ' A' A B I II QII QI Hình 5.6. Ghép song song tập trung hai máy khác nhau Điểm M với lưu lượng Qc, cột áp Hc là điểm làm việc có hiệu quả của tổ hợp máy trong mạng. Giả sử mỗi máy làm việc riêng rẽ trong mạng, ta có điểm M1(Q1,H1) cho máy I và điểm M2(Q2,H2) cho máy II. Vậy tổng lưu lượng của hai máy bơm ghép song song nhỏ hơn tổng lưu lượng của hai máy bơm đó khi làm việc riêng rẽ trong hệ thống: Qc= QI+ QII< Q1+ Q2 (5.7) Trong trường hợp nếu trên ống đẩy của mỗi máy bơm không có van một chiều thì khi bắt đầu làm việc, khóa chắn trên ống đẩy mới mở, sức cản mạng dẫn còn lớn, điểm làm việc chưa nằm trên nhánh BC, một phần chất lỏng từ bơm lớn II chảy qua bơm nhỏ I để trở về bể hút, máy bơm I có lưu lượng âm, đoạn đường đặc tính tổng hợp lúc này sẽ là đường nét đứt A’B. Khi ghép máy cần tránh trường hợp này. Vậy khác với trường hợp ghép song song tập trung hai hay nhiều máy giống nhau, trường hợp này đường đặc tính chung của hay máy không còn là mô đường cong liên tục mà nó gồm hai đoạn đường cong parabol AB và BC. Với AB là đoạn đường đặc tính của máy bơm lớn hơn, và đoạn đặc tính BC được xác đình bằng phương pháp cộng hoành độ, giữ nguyên tung độ. 5.2.1.2.Ghép song song phân tán hai hay nhiều máy Ghép song song phân tán tức là các máy bơm không đặt chung tại một vị trí mà đặt ở các vị trí khác nhau với chiều dài đoạn ống đẩy khác nhau. Ghép song song phân tán cũng có hai trường hợp là ghép song song phân tán hai hay nhiều máy giống nhau và khác nhau. Cũng giống như ở phần trên, việc xác định đường đặc tính chung của các máy bơm trong hai trường hợp này là tương tụ nhau. Do đó ta chỉ xét trường hợp ghép song song phân tán hai máy bơm khác nhau I và II được lắp trong sơ đồ hình 5.7: Hình 5.7. Ghép song song phân tán hai máy bơm Ta có thể coi nhánh mạng dẫn BC và BD ghép song song với nhau, ta tổng hợp hai đường đặc tính mạng dẫn của hai nhánh đó theo nguyên tắc song song, sau đó coi đường đặc tính mạng dẫn tương đương đó ghép nối tiếp với nhánh chính AB, ta sẽ thu được đặc tính mạng dẫn chung. Xây dựng đặc tính mạng dẫn chung ở đâu, ta được điểm xác định chế độ làm việc của tổ máy. Cần chú ý rằng, khi chọn máy bơm làm việc song song phải chọn loại máy bơm có đường đặc tính dốc (độ giảm lưu lượng sẽ nhỏ) và không chọn loại máy bơm có đường đặc tính cong lồi có điểm cực đại. Sau khi nguyên cứu nguyên tắc ghép song song các bơm, ta thấy: -Sự thay đổi điểm làm việc của hệ thống có các bơm ghép song song tương đối phức tạp khi các bơm ghép có đường đặc tính khác nhau nhiều. Vì vậy, người ta thường ghép các bơm gần giống nhau hoặc như nhau để việc thay đổi điểm làm việc được dễ dàng hơn. -Cách ghép song song chỉ có hiệu quả lớn khi đường đặc tính của các bơm ghép thoải (có độ dốc nhỏ) và đường đặc tính mạng dẫn không dốc lắm. Cách ghép này được ứng dụng trong các hệ thống máy bơm cần có cột áp H thay đổi ít trong khi lưu lượng Q thay đổi nhiều. -Số lượng bơm ghép song song để tăng lưu lượng trong hệ thống có giới hạn nhấy định, xác định bởi đường đặc tính chung của các bơm ghép và đường đặc tính lưới. 5.2.2. Đối với các máy bơm ghép nối tiếp Trong một số trường hợp số máy bơm hiện có không thể tạo được áp suất cột nước cần thiết thì người ta thường bố trí các máy bơm làm việc nối tiếp. Ghép nối tiếp các máy bơm nhằm mục đích tăng áp suất cho mạng dẫn còn lưu lượng sẽ không đổi. Cũng giống như trường hợp ghép song song, ghép nối tiếp cũng có hai trường hợp là ghép nối tiếp tập trung và ghép nối tiếp phân tán. 5.2.2.1. Ghép nối tiếp tập trung hai hay nhiều máy Khi ghép nối tiếp, điều kiện để các máy bơm làm việc được bình thường trong hệ thống là các bơm ghép nối tiếp phải có cùng một lưu lượng. Qc= QI= QII=…= QN (5.8) Cột áp làm việc của hệ thống có các máy bơm ghép nối tiếp khi Q=const bằng tổng cột áp của các bơm ghép: Hc= HI+ HII+…+ HN (5.9) Xét hệ thống gồm hai máy bơm ghép nối tiếp như hình 5.10 thì cột áp chung trong mạng dẫn bằng tổng cột áp của các máy tạo ra, còn lưu lượng bằng lưu lượng của mỗi máy. Do đó muốn tìm đường đặc tính tổng I+II của hai máy ghép nối tiếp, ta cộng tung độ của hai đường đặc tính riêng hai máy I và II của hai máy ghép nối tiếp, hoành độ không đổi. Giao điểm của đường đặc tính tổng I+II với đường đặc tính mạng dẫn sẽ cho ta các thông số làm việc chung của trạm trong mạng dẫn. Theo hình vẽ ta xét hai trường hợp sau: -Nếu H01 và H02 đều lớn hơn Hhh1, chế độ làm việc xác định ở điểm A với QA và HA. Điểm xác định các thông số riêng của từng bơm là B và C. -Nếu H0I và H0II đều <Hhh2 sẽ cho ta điểm làm việc chung là M có Qc và Hc. Hình 5.8. Ghép nối tiếp hai máy bơm đặc tập trung So sánh hai trường hợp ta thấy hiệu quả của trường hợp hai sẽ cao hơn vì khi đó đạt áp suất cao hơn áp suất lớn nhất của từng bơm (chính là mục đích của ghép nối tiếp). Trường hợp một thì an toàn vì nếu một trong hai bơm bị sự cố thì bơm còn lại vẫn làm việc trong mạng nhưng hiệu quả thấp và thực ra khi đó không cần phải ghép nối tiếp hai bơm vì một máy bơm cũng có thể đáp ứng các yêu cầu của mạng dẫn. Lưu vì nếu một trong hai bơm bị sự cố thì bơm còn lại vẫn làm việc trong mạng nhưng hiệu quả thấp và thực ra khi đó không cần phải ghép nối tiếp hai bơm vì một máy bơm cũng có thể đáp ứng các yêu cầu của mạng dẫn. Lưu ý: khi ghép nối tiếp tập trung hai máy khác nhau thì phải đặt máy áp suất lớn trước, máy nhỏ sau(I>II) nếu không sẽ làm xâm thực máy hai, đảm bảo điều kiện bền và bơm không bị hư hỏng. 5.2.2.2. Ghép nối tiếp phân tán hai hay nhiều máy Xét sơ đồ lắp hai máy bơm I và II đặt phân tán như hình 5.11: Hình 5.9. Ghép nối tiếp hai máy bơm đặt phân tán Ta phải qui đổi máy bơm I tại A về thành I’ tại B bằng cách đem tung độ của đường đặc tính máy bơm I trừ đi tung độ của đường đặc tính mạng dẫn Hmd1, ta được đường đặc tính của máy qua đổi I’ đặt tại B như trường hợp mắc nối tiếp tập trung, ta được đường I’+II, đường này cắt Hmd2 tại điểm M, điểm đó xác định các thông số chung của hệ. Khi ghép nối tiếp phân tán phải hết sức chú ý vị trí đặt các máy sao cho áp suất do máy trước tạo nên đến vị trí máy sau thì gần hết(chỉ còn dư một lượng nhỏ cần thiết dự trữ), tới đó máy tiếp theo này sẽ tiếp tục cung cấp năng lượng. Nếu ghép quá xa, không hợp lý thì khi đến máy sau, áp suất ở cửa hút âm làm xâm thực. Việc tính toán để xác định vị trí đặt các máy nối tiếp phải thực hiện trên cơ sở các chiều cao hình học và tổng các sức cản trên mạng ống dẫn, làm sao chọn được phương án kinh tế nhất. Khi ghép nối tiếp cần chú ý là nên chọn các máy bơm và hệ thống có các đường đặc tính dốc nhiều mới có hiệu quả cao, vì phải thay đổi lưu lượng ít đã tăng được cột áp yêu cầu. Tuy nhiên, việc ghép nối tiếp bơm trong hệ thống tương đối phức tạp, không thuận tiện và kinh tế bằng chọn một bơm khác có đủ cột áp yêu cầu để làm việc trong hệ thống. 5.3.Phương pháp điều chỉnh đường đặc tính mạng dẫn Theo công thức (2.23) ta có phương trình đường đặc tính mạng dẫn: Hmd = Hhh + kmdQ2 Vì Hhh: là chiều cao tính từ mặt thoáng bể hút đến mặt thoáng bể đẩy nên đối với hệ thống vận chuyển dầu thì Hhh = const. Do đó, từ phương trình trên ta thấy để thay đổi được Hhh chỉ có 2 phương pháp: -Thay đổi lưu lượng bơm Q: phương pháp này được thực hiên bằng cách lắp them ống phụ có van điều tiết thu hồi lưu về bể hút hay ống hút. -Thay đổi tổng hệ số tổn thất trên đường ống hút hoặc đẩy kmd. Theo [5.tr26]: (5.4) Trong đó: λ;ξ: là hệ số tổn thất dọc đường và cục bộ. l,D:chiều dài và đường kính của đường ống. Fh; Fd:tiết diện ống hút và đẩy. Các chỉ số h là của ống hút và d là của ống đẩy. Từ biểu thức trên, ta thấy để thay đổi kmd thì chỉ có thể thay đổi Dhi hoặc Ddi hay chính là thay đổi Fhi hoặc Fdi.Ta chỉ có thể thay đổi kmd bằng cách lắp van tiết lưu trên đường ống đẩy, không lắp trên đường ống hút vì sẽ làm cho máy bơm bị xâm thực. Vậy có 2 phương pháp thay đổi đường đặc tính mạng dẫn đó là điều chỉnh van tiết lưu và lắp ống phụ có van điều tiết nước thu hồi. 5.3.1.Điều chỉnh bằng cách đóng bớt khóa chắn trên đường ống đẩy Bản chất của phương pháp này là thay đổi tiết diện đóng mở van S trên đường ống đẩy nhằm mục đích là thay đổi trở lực trong đường ống đẩy của mạng, để từ đó làm thay đổi đường đặc tính mạng dẫn. Khi ta điều chỉnh van tiết lưu đang ở trạng thái từ mở sang (S =100%) sang đóng (S=0%) thì điểm làm việc của bơm sẽ dịch chuyển lên trên và về phía bên trái. Ví dụ :Xét 1 đường ống khi van mở 100%. - Xét mạng dẫn của hệ thống vận chuyển dầu sử dụng máy bơm NPS 65/35-500 có các thông số mạng dẫn sau: Ống hút có đường kính Dh = 100 mm, Q = 65m3/h, độ nhớt của dầu m2/s, đường ống hút dài L = 15m. Trên đường ống hút có một van đáy, 2 cút 30° đến 60°, các hệ số tổn thất cục bộ cho bảng dưới đây: Tên thiết bị Cút 30 Cút 60 Khớp cầu Van đáy Van 1 chiều Hệ số tổn thất cục bộ, 0,62 0,29 0,5 5 5 Dh= 100 mm = 0,1 (m) Khi đó lưu lượng Q = 65 m3/h = 0,018 (m3/s) Ta có: vh=(m/s) Hệ số Reynol: Re= Vậy dòng chảy rối. Theo công thức Konacop khi 2320 < Re < 3,26.106, ta có hệ số tổn thất dọc đường: Tổn thất dọc đường trên đường ống hút được tính: (m) Tổn thất cục bộ trong ống hút được tính: (m) Vậy tổn thất trong ống hút là: (m) - Hệ thống đường đẩy có: Ống xả có đường kính D = 0,07 m, tổng độ dài L = 5000 m, ống xả có 1 van một chiều và 4 cút loại từ 30° đến 60°, 2 khớp cầu. Hệ số tổn thất cục bộ như bảng ở trên. Khi đó ta có: Vận tốc trên ống đẩy: vx(m) Hệ số tổn thất trên ống xả có thể lấy: Tổn thất dọc đường trên ống xả được tính: 1435,28 (m) Tổn thất cục bộ trên đường ống xả được tính: (m) Vậy tổng tổn thất trên ống xả là : (m) Như vậy, tổng tổn thất áp suất của hệ thống đường ống là: (m) Phương trình đặc tính mạng dẫn tuân theo qui luật: Hmd = Hhh + kmdQ2 Ở đây: Hhh = 0, ta tính kmd theo biểu thức: kmdQ2 = Vậy: kmd = Do đó ta có phương trình đường đặc tính của mạng dẫn là: Hmd = 0,34.Q2 . Ứng với điểm A(43, 650) trên hình 5.10 Lập bảng tính toán ta sẽ vẽ được đường đặc tính mạng dẫn của hệ thống bơm dầu: Vậy khi ta điều chỉnh bằng van tiết lưu từ mở 100% sang mở 80%, 60%, 40%,… thì theo cách tính trên ta cũng dễ dàng tìm được lưu lượng và cột áp. Khi van mở 80% thì khi đó đường kính ống giảm 20% (chỉ giảm đường kính ống xả). Theo cách tính ở trên ta tính được: Hmd = 1,03.Q2 Tương tự ta sẽ tìm được phương trình đường đặc tính mạng dẫn của bơm khi mở khóa trên đường đẩy còn 60%, 40%, 20%... Khi 60%: Hmd = 4,37.Q2 Ứng với điểm B(27, 670) trên hình 5.10 Khi 40%: Hmd = 33.33.Q2 Ứng với điểm C(14, 650) trên hình 5.10 Khi 20%: Hmd = 1652,17.Q2 Ứng với điểm D(7, 630) trên hình 5.10 Vậy khoảng làm việc hiệu quả của bơm khi thay đổi van tiết lưu là khoảng từ 80% đến 100%. Hình 5.10: Đặc tính điều chỉnh khi đóng mở khóa chắn trên đường ống Phương pháp này có ưu điểm là tính toán đơn giản nên phương pháp này vẫn được sử dụng. Nhưng khi sử dụng phương pháp này cần phải chú ý rằng chỉ điều chỉnh van tiết lưu trên đường ống đẩy (đầu đẩy). Nếu đăt trên đầu hút thì khi điều chỉnh sâu do công suất bị giảm nhanh, dẫn đến dễ xảy ra hiện tượng đứt dòng phá vỡ sự làm việc ổn định của máy bơm, có thể dẫn đến xảy ra hiện tượng xâm thực. 5.3.2. Điều chỉnh lưu lượng máy bơm bằng cách lắp ống phụ có van điều tiết nước thu hồi lưu về bể hút hay ống hút Qb Qmd Qx H Q Q2 Q1 0 H1 H2 Hb B 1 B 2 Hmd1 Hmd2 Q b Q md Về bể chứa hoặc ống hút Q x Khóa X Hình 5.11. Điều chỉnh nhờ van xả về bể hút hoặc về ống Phương pháp này nhờ khóa X (hình 5.11). Khi mở khóa thì một phần lưu lượng Qx được về bể hút, còn phần lưu lượng Qmd sẽ được cung cấp cho mạng dẫn. Và làm cho đường đặc tính mạng dẫn bị thay đổi từ Hmd1 (khi chưa điều chỉnh ) đến Hmd2 ( đã điều chỉnh ). Như vậy, khi điều chỉnh bằng phương pháp này làm cho đường đặc tính mạng dẫn bị giảm xuống. Điều này dẫn đến điểm làm việc của bơm bị di chuyển xuống dưới và bị lệch về bên phải. Phương pháp này tuy đơn giản nhưng chỉ sư dụng khi cần thiết . KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu và học tập, tôi đã hoàn thành cuốn đồ án với nội dung là: tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc,lắp đặt, vận hành máy bơm HC 65/35 – 500 dùng trong công tác vận chuyển dầu và phần chuyền đề là tìm hiểu các phương pháp điều chỉnh chế độ làm việc của máy bơm ly tâm. Để đảm bảo máy bơm nói riêng và các thiết bị khác nói chung tăng tuổi thọ và hiệu quả làm việc với năng suất cao thì quá trình làm việc, không nhưng ta cần phải tuân thủ các quy trình làm việc, vận hành và bảo dưỡng, mà còn phải điều chỉnh chế độ làm việc của bơm cho thích hợp. Vì vậy, tôi tiến hành nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh chế độ làm việc của bơm và cách ghép bơm ly tâm với nhau. Trong quá trình tìm hiểu các phương trình còn có những khó khăn nhưng tôi cũng đã hoàn thành xong cuốn đồ án này. Tôi nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều thầy cô giáo và các bạn. Vậy nhân đây tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giám trong bộ môn thiết bị dầu khí trường đại học Mỏ-Địa Chất, tập thể lớp thiết bị dầu khí K50, đặc biệt là giáo viên hướng dẫn thầy Lê Đức Vinh. Hà Nội, tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Trần Duy Hưng MỤC LỤC HHeHiêH