Chuyên đề Tìm hiểu bơm ly tâm NPS 65/35 - 500 trong vận chuyển dầu khí: Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hút của máy bơm và phương pháp khắc phục

n lẫn trong dung dịch bơm không vượt quá 0.2% trọng lượng chất lỏng trong bơm, kích thước các hạt rắn không vượt quá 0.2 mm, dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ có trọng lượng riêng ≤1050 kg/m3, độ nhớt động học v ≤8.10m2/s. Bơm được sử dụng trong khu vực có mái che và công việc đòi hỏi phải có sự an toàn cao như ở những nơi không có khả năng tạo thành hỗn hợp nổ của khí hơi lỏng hay bụi của không khí, phụ thuộc vào câp chính xác IIA, IIB và các nhóm T1,T2, T3, T4 theo tiêu chuẩn 12.1.011 - 87 của Liên Xô cũ. Trục máy bơm được làm kín bằng bộ làm kín mặt đầu hoặc bộ làm kín xanhich mềm. Máy bơm thuộc nhóm hai nửa dạng kiểu ly tâm theo tiêu chuẩn 15105 - 69 của Liên Xô cũ. Giải thích các ký hiệu của máy bơm NPS 65/35 - 500: H - Chất lỏng bơm là dầu thô. П - Lắp ráp hai thân nằm ngang. C - Bơm có cấu tạo gồm nhiều phân đoạn. 65 - Số chỉ lưu lượng lớn nhất của bơm (m3/h). 35 - Số chỉ lưu lượng nhỏ nhất của bơm (m3/h). 500 - Số chỉ cột áp đạt được (m). 3.1.2 Sơ đồ tổng thể của bơm Sơ đồ hình dạng bên ngoài của bơm được giới thiệu trên hình 3.1 bao gồm: Bơm và động cơ được liên kết với nhau bằng khớp nối bánh răng có trục chung gian. Hướng quay rôto bơm ngược chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ phía động cơ. Hình 3.1: Hình dạng ngoài của bơm NPS 65/35 - 500 1. Động cơ 2. Vỏ bảo vệ khớp nối 3. Khớp nối bánh rằng 4. Bơm 5. Giá máy lắp đặt động cơ và bơm Ngoài ra còn có các bộ phận phụ khác như: Hệ thống đường ống cấp thoát nước làm mát ổ bi và thiết bị làm mát trục, hệ thống đường ống này thường được đặt ngầm dưới móng máy, trên hệ thống có lắp đồng hồ đo áp suất và các van điều chỉnh. Hệ thống đường ống hút và đẩy: trên hệ thống này có lắp đồng hồ đo áp suất và van chặn, trên đường ống đẩy có lắp thêm van một chiều. Đồng hồ đo nhiệt độ của nhớt trên ổ bi. 3.1.2 Cấu tạo của bơm NPS 65/35 - 500 3.1.2.1 Cấu tạo thân bơm Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo thân trên bơm Thân bơm gồm hai nửa được lắp ghép với nhau bằng bulong M30 và các đai ốc dạng chụp M30. Bề mặt lắp ghép của thân được mài già để chống rò rỉ. Nửa thân dưới có kết cấu gồm thân đúc bằng thép cácbon hàn với nửa ống dạng máng dùng để nối liền cửa ra cấp IV và cửa hút cấp V và ống vuông góc để nối ống giảm tải. Ống giảm tải dùng để xả và giảm áp xuất trong buồng trước đệm làm kín trục phía cao áp cấp V bằng áp suất ở cửa hút. Phương đường tâm của ống nối bơm theo phương ngang, tiếp tuyến và vuông góc với trục bơm. Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo thân dưới bơm 3.1.2.2 Cấu tạo phần chảy (khoang hướng dòng) Hình 3.4: Sơ đồ cấu tạo khoang hướng dòng Phần chảy của bơm bao gồm các phân đoạn phải (14) và trái (8), buồng vào cấp I (6) và cấp V (18), buồng ra cấp IV (11) và cấp VIII (13). Tất cả các bộ phận và buồng được định tâm theo mặt trong của thân bơm và được hãm chống xoay bằng chốt. Vị trí tương đối của các buồng trong vỏ bơm được đảm bảo khi lắp ráp nhờ các bộ phận định vị. Việc làm kín khe hở của các chi tiết của khoang hướng dòng và thân bơm để ngăn chặn dòng chảy giữa các cấp nén được thực hiện bằng gioăng cao su chịu nhiệt (15) có tiết diện tròn Ø 6,2mm. Hình 3.5: Sơ đồ cấu tạo buồng vào cấp 5 3.1.2.3 Cấu tạo của bánh công tác Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo của bánh công tác Bánh công tác được lắp đặt trên trên trục gồm 8 bánh chia làm hai nhóm (nhóm trái và nhóm phải), mỗi nhóm gồm 4 bánh. Các bánh công tác ở mỗi nhóm có kích thước bằng nhau và có thể nắp lẫn cho nhau được (trừ bánh công tác thứ nhất có kích thước lớn hơn). Hau nhóm này có của hút bố trí ngược nhau, điều này có tác dụng khử lực dọc trục trong khi bơm làm việc. Giữa hai bánh công tác có nắp vành hãm để ngăn cản không cho chúng di chuyển dọc trục, tiếp xúc với nhau trong quá trình làm việc để tránh kẹt gây cháy hỏng bánh công tác và trục bơm. 3.1.2.4 Cấu tạo của trục bơm Trục bơm được làm bằng thép có độ cứng HB = 260 ÷ 280. Trục bơm quay trên hai gối đỡ. Hai gối đỡ này được liên kết với thân dưới của bơm bằng các bu lông và các chốt định vị. Phía đầu khớp nối với hai động cơ là hai ổ bi đỡ chặn 66414 theo tiêu chuẩn Г OCT 831 - 75 của (Liên Xô cũ). Phía đầu khớp nối là hai ổ bi đỡ 414 theo kiểu tiêu chuẩn Г OCT 8338 - 75 của (Liên Xô cũ). Ở giữa hai vòng bi của mỗi ổ đỡ có lắp các vòng cách để định vị tương đối giữa hai ổ bi với nhau. Một vòng lắp trên trục để định vị hai vòng trong và một vòng có đường kính ngoài bằng đường kính trong của lỗ lắp ổ bi để định vị vòng ngoài. Trên ông lót định vị vòng trong có lắp treo một vòng dầu lên bôi trơn ổ bi khi bơm làm việc. Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo bạc giữa 3.1.2.5 Cấu tạo của vòng làm kín: Được lắp trên thân bơm để làm kín khe hở với canh bơm (hv), ngăn không cho chất lỏng di chuyển từ khu vực đẩy về khu vực hút, hoặc từ cấp sau về cấp trước. Hình 3.8: Sơ đồ cấu tạo vòng làm kín 3.1.2.6 Cấu tạo buồng làm kín Hình 3.9: Sơ đồ cấu tạo của buồng làm kín 1: Đưởng dẫn nước làm mát 2: Thân buồng 3: Lỗ bắt vít Là khoang chứa bộ làm kín dây quấn hoặc bộ làm kín mặt đầu. Buồng làm kín này có lỗ để dẫn chất lỏng làm mát và làm kín. Tùy theo kiểu là kín ma thiết kế lắp đặt cho phù hợp. 3.1.2.7 Các kiểu làm kín bơm Để làm kín bơm và thân bơm ở hai đầu máy bơm, với máy bơm NPS 65/35 - 500 người ta hay dùng hai kiểu làm kín: kiểu làm kín mặt đầu và kiểu làm kín dây quấn. Công dụng của bộ làm kín là ngăn không cho không khí lọt vào trong bơm chảy từ trong ra ngoài. Làm mát bộ phận làm kín bằng nhớt nguội tuần hoàn, nhớt nguội tuần hoàn để làm mát trục bơm, ống lót dây quấn và đệm làm kín. Ngoài ra nó còn làm màn chắn thủy lực ngăn không cho sản phẩm dầu mỏ có nhiệt độ cao 800C chảy ra ngoài. Chất lỏng làm mát được đưa tới bộ làm kín với áp lực cao hơn áp lực chất bơm trước bộ làm kín từ 0,5 ¸ 1,5 KG/cm2. Áp lực đó đươc điều chỉnh nhờ các van vi chỉnh áp lực lắp đặt trong hệ thống phụ trợ của bộ làm kín. Trên đường ống làm mát người ta còn lắp các đồng hồ đo áp lực của hệ thống làm mát đó. a) Kiểu làm kín dây quấn: Được sử dụng khi có áp lực khi có áp lực trước bộ phận làm kín nhỏ hơn 10 KG/cm2. Nếu áp lực nhỏ hơn 5 KG/cm2 người ta dùng 4 vòng làm kín. Nếu áp lực phía trước tăng dần lên thì số vòng làm kín cũng tăng dần lên. Độ dầy của vòng làm kín lựa trọn phụ thuộc vào đường kính ống lót trục: S = áp dụng cho d<100 mm. S = áp dụng cho d>100 mm, Các vòng làm kín dược quấn lệch nhau một góc 90 đến 1800, để đảm bảo cho vòng làm kính thì ống lót trục phải lắp mặt bích. Người ta chế tạo với góc nghiêng 5¸100 so với phương thẳng đứng. Khe hở lắp bich Xanhich và ống lót trục từ 0,7 1 mm. Khe hở này không vượt quá 1,5 mm theo đường kính. Nếu lắp bích vào khoang làm kín với dây quấn mới thì chiều dài làm việc của lắp bích được nén vào khoảng làm kín là 1/3 tổng chiều dài làm việc của nó. Dây quấn thường có tiết diện vuông, vật liệu làm dây quấn thường là vải bông, gai…và được trộn với dầu Grafit. Khả năng làm việc lâu bền của bộ phận làm kín phụ thuộc vào tình trạng của bộ làm kín, ống lót trục (độ bóng bề mặt, độ đảo của trục). Hình 3.10: Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín dây quấn 1. Bulông nắp bích 4. Nắp bích 2. Nắp bích Xanhich 5. Bạc liên kết 3. Vòng dẫn nước cao áp 6. Dây quấn b) Kiểu làm kín bằng đệm làm kín mặt đầu: - Kiểu làm kín mặt đầu bằng đệm làm kín: Những yêu cầu kỹ thuật cho sự làm việc của đệm. + Bề mặt tiếp xúc: Những bề mặt của đệm phải được tiếp xúc với nhau liên tục để tránh rò rỉ. Những chi tiết linh động của đệm phải được tự do di chuyển theo hướng trục để bù sự lệch hàng và sự mài mòn hướng trục của bề mặt tiếp xúc. + Sự bôi trơn bề mặt: Ranh giới lớp màng mỏng chứa đầy những bọt khí và khuyết tật này là do chất lỏng trong khoang nén cung cấp. Đêm làm kín của máy bơm làm việc ma không bơi trơn thì chỉ vài giây là có thể hỏng đệm. Nếu bôi trơn hợp lý thì có thể tăng tuổi thọ của đệm kết hợp với bôi trơn ta có thể làm mát đệm bằng các dung dịch làm mát để có thể loại trừ nhiệt làm nóng máy trong quá trình làm việc. + Đệm làm kín không có vết xước, rạn, nứt… trên bề mặt làm việc cho phép độ mài mòn không quá 4 ¸ 6 mm. Độ đảo tương đối của bề mặt làm việc so với đường tâm trục không vượt quá 0,02 m. + Vật liệu chế tạo vòng làm kín mặt đầu có thể bằng đồng, hợp kim Grafit, thép cacbon chất lượng cao tôi cứng đến HRC =50. Hình 3.11: Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín mặt đầu 1. Trục xoay 7. Mặt sau 2. Vòng giảm chấn 8. Chi tiết ngăn cách 3. Vòng bít 9. Lò xo 4. Mặt tựa 10. Vỏ đệm 5. Bề mặt làm kín 11. Vòng làm kín 6. Vòng đệm 12. Lỗ làm mát Đệm làm kín mặt đầu bao gồm một vòng đệm có khả năng di chuyển theo hướng trục, theo mức độ mài mòn của các chi tiết bề mặt làm kín và một mặt tựa lắp bộ phận giảm chấn, ảnh hưởng đến sự rò dung dịch ở bề mặt làm kín trực giao với trục mà đệm và trục cùng xoay. Đệm làm kín mặt đầu có nhiều loại. Với máy bơm NPS 65/35 - 500 đang sử dụng ở xí nghiệp liên doanh Vietsovptro hay sử dụng loại đệm BO và BD do Liên Xô sản xuất. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của đệm: - Tần số vòng quay không vượt quá 3600 vòng/phút. Sự tụt áp cực đại trên đệm làm kín không quá 35 KG/cm2. Đệm làm kín mặt đầu loại BO và BD được dụng để làm kín trục bơm ly tâm vận chuyển dầu khí, các sản phẩm của dầu, các chất hữu cơ dễ hòa tan, các chất lỏng có cùng tính chất lý hóa với dầu khí. - Các chất lỏng cần bơm vận chuyển không được chứa các hạt rắn lơ lửng trong chúng với hàm lượng vượt quá 0,2% về trọng lượng và kích thước lớn hơn 0,2mm. c) Cấu tạo bộ làm kín mặt đầu loại BO Hình 3.12: Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín mặt đầu loại BO 1. Bạc Grafit quay 9. Rãnh răng nghiêng 2. Bạc lót 10. Rãnh vòng 3. Bạc Grafit đứng yên 11. Khoang chứa chất lỏng 4. Vỏ cụm đứng yên 12. Lỗ chứa lò xo 5. Thân bộ làm kín 13. Rãnh 6. Lò xo 14. Khe kẹp 7. Vòng làm kín 15. Rãnh lệch tâm 8. Chốt chuyển động 16. Lỗ thoát 17. Vòng làm kín Bạc Grafit quay (1) của cặp ma sát được lắp trên bạc lót (2) bắt chặt trên trục máy bơm và quay trên nó. Mômen từ bác lót (2) truyền đến bác (1) nhờ 2 chốt nhỏ. Bạc Grafit cố định (3) được lắp trên vỏ (4) có thể di chuyển dọc trục. Vỏ (4) lắp trên thân (5) của bộ làm kín mặt đầu và được giữ cố định bởi các chốt (8). Quá trình làm kín mặt đầu xảy ra nhờ sự tiếp xúc chặt chẽ giữa bạc (3) và bạc (1) nhờ áp lực thủy tĩnh của chất lỏng bơm và lực ép lò xo (6). Sự làm kín giữa vỏ (4) và thân (5), giữa bạc (4) và bạc (3), giữa bạc (1) và vỏ (2), giữa thân làm kín mặt đầu và thân máy bơm là nhờ vào vòng cao su hoặc chất dẻo (7) tiết diện tròn. Trong bộ làm kín mặt đầu có hai hệ thống làm nguội tự động, đảm bảo thoát nhiệt từ bề mặt bên trong và bên ngoài của các chi tiết bên trong thân (5): rãnh rạng vòng 10 tạo với vỏ cụm đứng yên (44) thành khoang đầu của dạng vòng. Khoang này nối với vòng (11) qua lỗ chứa lò xo (12) và các rãnh (13) trong vỏ (4). Để thoát chất lỏng làm mát bề mặt vỏ và bạc lót, người ta tạo khe hẹp dạng trụ (14), nối với các lỗ thoát (16) qua rãnh lệch tâm (15). Trong rãnh lệch tâm (10) cách ly với rãnh (15) nhờ gioăng (17). Gioăng này ngăn không cho dòng chất lỏng thoát qua lỗ thoát (16) mà phải đi theo hành trình kể trên. Thoát nhiệt từ bề mặt bên ngoài: chất lỏng làm mát được dẫn qua lỗ (1), sau khi làm mát mặt ngoài của vỏ (4), bạc Grafit (1), (3) được tuần hoàn tiếp tục nhờ bánh răng (9). 3.1.2.8 Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát làm mát các ổ bi và các bộ phận làm kín cơ khí bằng kỹ thuật theo hệ thống tuần hoàn nhờ máy bơm đặt ở các blôc. Hình 3.13: Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm mát của bộ phận làm kín sanhich Trong sơ đồ trên: 1. Đường ống cấp nước vào 2. Đường ống thoát nước ra 3. Đường thoát chất lỏng làm kín 4. Đường vào chất lỏng làm kín 5. Đướng thoát nước từ buồng xanhich 6. Đường thoát của nước làm mát bộ làm kín 7. Đường dẫn chất lỏng tới bộ phận dẫn áp suất 8. Đường thoát nước làm mát bộ làm kín 9. Đường dẫn chất lỏng làm kín vào bạc cách Xanhich 10. Đường dẫn nước vào bạc Xanhich 11. Đường dẫn nước làm mát vào gối đỡ ổ bi 12. Đường dẫn nước vào của buồng Xanhich 13. Đường thoát chất lỏng làm kín từ bạc cách Xanhich 14. Bình tách dùng cho dung dich hoạt tính cao 3.1.2.9 Nhận xét Máy bơm NPS 65/35 -500 có cấu tạo đặc biệt so với các máy bơm khác: bánh công tác của máy bơm được lắp trên trục được chia làm hai phân đoạn, phân đoạn trái và phân đoạn phải đối xứng nhau, nối liền giữa hai phân đoạn này là một ống dẫn đặt dưới thân bơm. Việc bố trí như vậy có tác dụng giảm lực chiều trục, bơm có kết cấu nhỏ gọn hơn so với việc phải bố trí hai cửa hút. Vì lực chiều trục sinh ra do phân đoạn phải (từ cấp 5 đến cấp 8) lớn hơn lực chiều trục sinh ra do phân đoạn trái (từ cấp 1 đến cấp 4) để khử hết lực chiều trục tại gối đỡ phân đoạn trái được lắp thêm hai ổ đỡ chặn, gối đỡ phân đoạn phải lắp ổ bi đỡ. Việc chế tạo các gối đỡ và thân bơm tách rời nhau các chi tiết này đươc lắp với nhau bằng bulông điều này gây khó khăn cho cân chỉnh đồng trục giữa rôto và ổ bi. Vì thế lắp ghép đòi hỏi phải có tay nghề và kinh nghiệm cao phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tình hình phát triển chung của yêu cầu công nghệ. 3.2 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA BƠM + Các đặc tính kỹ thuật của bơm được thể hiện như sau: 1. Lưu lượng Q 35 ÷ 65 m3/h 2. Cột áp H 500m 3. Tốc độ vòng quay của trục (n) 2950 vòng/phút 4. Công suất thủy lực 150 kW 5. Dự trữ xâm thực cho phép 4,2 + 0,5 m 6. Hiệu suất của bơm 59% 7. Cột áp hút chân không cho phép 4,7 m 8. Đặc tính của bộ làm kín - Trường hợp làm kín mặt đầu: + Áp lực phía trước bộ làm kín cho phép: P ≤ 25 KG/cm2 + Lượng chất lỏng rò rỉ cho phép: ΔQ ≤ 0,03 l/h - Trường hợp làm kín dây quấn: + Áp lực phía trước bộ làm kín cho phép: P ≤ 10 KG/cm2 + Lượng chất lỏng rò rỉ cho phép: ΔQ ≤ 0,0018 l/h 9. Bố trí trục Nằm ngang 10. Số bánh công tác 8 11. Số cửa hút 1 12. Công suất động cơ điện 160 kW 13. Điện áp làm việc của động cơ 380 V 14. Tần số dòng điện 50 Hz 15. Dòng điện thay đổi 16. Khối lượng máy bơm 1260 kg 17. Kích thước toàn bộ máy kể cả 1970 x 600 x 585 Động cơ: Đặc tính của bơm thể hiện trên đây (được thử nghiệm với nước). Bơm cần vận hành trong phạm vi lưu lượng làm việc của đường đặc tính bơm. Sự làm việc bơm vận hành ở mức lưu lượng lớn hơn phần đặc tính làm việc là không cần thiết (không nên vì có thể gây ra quá tải cho động cơ điện). Khi muốn giảm cột áp của bơm trong thời gian phân chia trên đường đặc tính bơm ở phạm vi Q-H cho phép tiện tương ứng đường kính ngoài của các bánh công tác. + Đường đặc tính của bơm NPS 65/35 - 500: Đường đặc tính của bơm NPS 65/35 - 500 thử với ρ = 1000 kg/m3, n=2980 vòng/phút . Hình 3.14: Đường đặc tính của bơm NPS 65/35 - 500 3.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BƠM LY TÂM VẬN CHUYỂN DẦU NPS 65/35 - 500 Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm vận chuyển dầu NPS 65/35 - 500: Khi động cơ điện của tổ hợp làm việc, truyền chuyển động quay với vận tốc n = 2950 ÷ 3000V/phút cho trục Roto của bơm thông qua khớp nối răng, chất lỏng công tác có áp lực (lớn hơn 0,42kg/cm2) từ đường cấp đi vào miệng hút qua khoang cửa vào của bánh công tác cấp 1 (ở nửa bên trái), chịu tác dụng của lực ly tâm bị cuốn dồn từ phía tâm ra ngồi, theo kênh dẫn hướng đến khoang cửa vào của bánh công tác cấp 2 và tiếp tục như vậy vào cấp 3, cấp 4 rồi theo đường dẫn hàn nới từ khoang cửa ra cấp 4 đến khoang cửa vào cấp 5 ở đầu bên phải của bơm. Ở nửa bên phải của bơm, chất lỏng công tác đi từ phải sang trái, qua cấp 5, cấp 6, cấp 7, cấp 8 tương tự như ở nửa bên trái, rồi qua cửa ra của bơm đi vào đường ép (đường bơm). Chất lỏng công tác từ cửa vào của bơm, đến cửa ra, qua mỗi cấp bánh công tác lại nhận thêm phần cơ năng mới thông qua các cánh dẫn của bánh công tác, tạo thành năng lượng thủy động (gồm động năng V2/2g và áp năng P/g ) cho dòng chảy của chất lỏng. Mặc dù số cánh dẫn của mỗi bánh công tác là có hạn, nhưng được quay với vận tốc góc lớn, và do sự liên kết nội năng giữa các phân tử chất lỏng nên dòng chảy chất lỏng đi qua bơm vẫn là liên tục và có năng lượng do các cánh dẫn của bánh công tác truyền cho. Ở bơm NPS 65/35- 500, việc 8 bánh công tác của nó được chia thành 2 nhóm bên trái và bên phải, có cửa vào của bánh công tác ở mỗi nhóm ngược nhau;- Ở ngăn bên trái ( từ bánh công tác cấp 1 đến bánh công tác cấp 4) dòng chất lỏng công tác đi từ trái sang phải; - ở ngăn bên phải (từ bánh công tác cấp 5 đến bánh công tác cấp 8) dòng chất lỏng đi từ phải sang trái; điều đó làm giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên Roto. Phần chất lỏng có áp lực lớn ở khoang cửa vào cấp 5 rò rỉ đến phía trước bộ phận làm kín trục đầu bên phải theo ống giảm tải trở về đầu cửa hút của bơm. 3.4 QUY TRÌNH LẮP RÁP VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG BƠM NPS 65/35 - 500 3.4.1 Quy trình tháo lắp bơm. 3.4.1.1 Quy trình tháo bơm 1. Ngắt nguồn điện đặt vào máy bơm. 2. Trước khi tháo bơm phải tháo hết chất lỏng trong bơm và thổi bằng khí nén, rửa sạch bằng nước sau khi đã mở các nắp đậy tương ứng hoặc các van trên đường thải. 3. Lắp các nắp đậy trên đường ống hút và ống đẩy. 4. Tháo các đường ống phụ trợ. 5. Tháo nhớt cho thân hai ổ bi. 6. Tháo tấm chắn bảo vệ, tháo phần giữa khớp nối. 7. Bắt tấm kẹp lắp ráp của bộ phận làm kín mặt đầu, mở bu lông các bộ phận làm kín mặt đầu (trường hợp làm kín mặt đầu). 8. Tháo các khớp nối đầu trục bơm. 9. Tháo các chốt định vị côn. 10. Tháo nắp đậy ổ bi, quay thân ổ bi quay trục 1800 theo hướng nằm ngang và tháo lắp đậy ra khỏi hai vòng bi. 11. Tháo vòng bi ra khỏi trục bằng van. 12. Tháo các bộ phận làm kín mặt đầu ra khỏi trục (nếu lắp bộ làm kín mặt đầu). Nếu làm kín bằng dây quấn thì tháo bằng chặn và bọc bằng dây quấn. 13. Tháo bu lông nối buồng sanhich với thân bơm. 14. Tháo các bu lông trục ra khỏi các vít cấy bắt chặt với thân dưới và thân trên của bơm. 15. Nhấc nửa thân trên ra khỏi bằng cẩu và đặt nó lên giá kệ gỗ mền. 16. Cẩu rôto ra khỏi thân dưới cùng hai buồng sanhich đặt lên giá đỡ đặc biệt để tiếp tục tháo các chi tiết của rôto lưu ý lấy các then và chất khác. - Quy trình tháo rôto. 1. Đối với bộ phận làm kín dây quấn thì tháo các vòng chăn, vòng làm kín trước, sau đó tháo dây quấn và ồng bảo vệ truc. 2. Kéo hai buồng sanhich và buồng đầu vào câp I, V. 3. Bẻ cong vành hãm đai ốc ở cả hai đầu trục, tháo các vòng bán nguyệt và bạc chăn khỏi trục. 4. Sau khi tháo các vòng bán nguyệt ta lần lượt tháo các bánh công tác và thân dẫn hướng ở cả hai phía tù giữa trục, tháo hoàn toàn rôto. 5. Tháo vòng làm kín ra khỏi thân bơm. 3.4.1.2 Quy trình lắp bơm Lắp bơm phải tiến hành trình tự ngược lại với quy trình tháo. Yêu cầu khi lắp máy bơm: 1. Các chi tiết lắp ráp không được sai hỏng, không có các vết rò rỉ, trước khi lắp ráp phải làm sạch, rửa trong dầu sau đó bôi trơn. Phải xem xét trục cẩn thận, các gioăng đệm bị mòn và các vòng đệm cao su làm kín hỏng phải thay thế. 2. Lắp ráp rôto từ các chi tiết mới cần phải tiến hành kiểm tra độ đảo của các bề mặt làm kín và các bề mặt lắp ghép phải cân bằng động rôto. Để cân bằng động rôto được lắp ráp không có cánh dẫn hướng vào các buồng khác. Sau khi cân bằng tương đối các chi tiết được cố định bằng cách vạch dấu, sau đó rôto được tháo ra và tiếp tục được lắp lại cùng bánh dẫn hướng và các buồng bơm. 3. Lắp ráp thân bơm trên và thân bơm dưới định vị bằng các chốt côn. Sau đó tiến hành siết chặt các đai ốc chụp đều đặn thân bơm ra phía sau. Khi đặt thân bơm trên và dưới phải chú ý không làm xô, hỏng các vòng cao su làm kín, không làm hỏng gioăng đệm làm kín của chúng. 4. Vị trí của rôto so với thân bơm được định vị bằng chốt côn, nằm ở mặt bích bán nguyệt của thân bơm dưới và thân của ổ bi. Khi lắp ráp rôto cần phải đặt đồng tâm so với bộ làm kín và buồng sanhich. Trục phải được quay nhẹ nhàng bằng tay. Trong trường hợp quay nặng thì điều chỉnh bằng các bu lông định vị. Sau đó định vị bằng chốt và các bulông kẹp thân ổ bi và thân bơm. Trong trường hợp rôto quay nặng thì cần chú ý đến bánh công tác cọ sát vào bạc hay có sự cọ sát vào bề mặt đối tiếp của bơm. 5. Sau khi lắp ráp xong rôto, úp thân bơm trên vào thân dưới cần cân chỉnh dọc của rôto. Việc xác định dịch dọc của rôto là rất cần thiết. Nếu như trục bơm cùng các chi tiết quay lắp trên trục dịch về một phía nào đó sẽ gây lên chi tiết quay và chi tiết đứng yên có sự cọ sát, làm cho hiệu suất của bơm bị giảm đồng thời gây ra sự hư hỏng của máy bơm. Đối với máy bơm NPS 65/35 - 500 khi có sự dịch dọc về một cánh bơm vào thân dẫn hướng khi làm việc tức là ta phải khống chế sự cọ sát của cánh bơm vào thân dẫn hướng khi làm việc tức là ta phải khống chế sự dịch chuyển dọc trục của bơm. Hai ổ bi 66414 lắp trong gối đỡ sẽ không cho phép trục được dịch dọc. Đồng thời các chi tiết quay phải được quay tự do không có sự cọ sát. Phương pháp căn chỉnh dịch dọc của rôto. Việc xác định việc dịch dọc được thực hiện bằng việc đóng trục về một phía, đánh dấu lại, đóng trục ngược lại ban đầu và đánh dấu. Đo khoảng cách giữa hai dấu ta xác định được khoảng dịch dọc. Lấy dấu ở vị trí ½ khoảng dich dọc đó là vị trí mà cánh bơm cách đều các thân dẫn hướng. Dấu thường được vách trên ống lót hoặc sanhich, chuẩn là đầu buồng sanhich. 6. Sau khi lắp bơm và lắp khớp nối phải kiểm tra độ đồng tâm của thiết bị. Khi tháo lắp bơm nghiêm cấm gõ búa hoặc các vật bằng kim loại khác trực tiếp lên các chi tiết của bơm. 3.4.1.3 Yêu cầu trong quá trình tháo lắp bơm Việc lắp ráp bơm phải được tiến hành ở những nơi làm việc và bộ phận chuyên ngành phù hợp với yêu cầu công nghệ. Các chi tiết bơm, các cụm chi tiết bơm được lắp ráp cần phải được làm sạch cẩn thận không bẩn, rỉ và kiểm soát của hệ thống kỹ thuật của xưởng sửa chữa. Bơm đã sửa chữa xong cần phải thử nghiệm, kiểm tra toàn bộ kết cấu. Các thông số kỹ thuật và kết cấu cần phải tương ứng với tài liệu kỹ thuật của bơm. Khi lắp ráp xong cần phải kiểm tra việt quay của rôto, rôto quay dễ dàng không được kẹt, tắc. 3.4.2 Quy trình vận hành. 3.4.2.1 Trước khi khởi động bơm Kiểm tra đường ống hút, ống đẩy hệ thống làm mát và kiểm tra thiết bị đo lường, các chi tiết đo lường phải hoạt động tốt, các van phải không rò rỉ, đóng mở rõ ràng. Kiểm tra toàn bộ các mối ghép bulông, vít cấy. Tất cả phải được kẹp chắc chắn, đảm bảo độ tin cậy. Kiểm tra mực chất lỏng trong bình chứa, phải đảm bảo thời gian máy hoạt động. Quay rôto thử bằng tay, rôto phải tự do nhẹ nhàng không có sự cọ sát. Mở van đường ống hút, đóng van đường ống đẩy. Mở van cấp nước, làm mát, xả khí trong gối đỡ. 3.4.2.2 Khởi động máy Khởi động động cơ điện để cho máy bơm làm việc ở vận tốc ổn định, từ từ mở van xả trên đường ống đẩy cho đến khi cột áp đạt giá trị định trước. Trong thời gian này phải quan sát đồng hồ chỉ báo nhằm tránh hiện tượng quá tải cho động cơ điện. 3.4.2.3 Trong khi bơm hoạt động Trong khi bơm hoạt động nếu có dấu hiệu bất thường như áp suất bơm dao động lớn, động cơ quá tải, có tiếng ồn, tiếng va đập khác thường hay lưu lượng làm mát không đúng mức cho phép, phải dừng máy kiểm tra và khắc phục hiện tượng. Sau khi bơm hoạt động được 5 - 10 phút phải kiểm tra nhiệt độ của các ổ bi của bơm và động cơ, kiểm tra độ dao động, tiếng ồn của thiết bị và lượng nước thoát ra ngoài từ bộ phận làm kín. Cứ sau 1 tiếng kiểm tra một lần với các điều kiện: Nhiệt độ ổ bi ≤ 600C. Nhiệt độ bộ làm kín ≤ 600C. Độ ồn cho ≤ 108 db. Lượng nước thoát ra qua bộ làm kín dây quấn ≤ 180 cm3/h. 3.4.2.4 Dừng máy Khi dừng máy phải tiến hành các bước sau: Đóng van xả trên đường ống đẩy. Ngắt động cơ điện. Đóng van hút. Khi dừng máy bơm thời gian dài cần phải tháo hết chất lỏng trong máy bơm nhằm tránh ôxi hóa trong các bộ phận của chi tiết, đổ dầu bôi trơn vào thiết bị. 3.4.2.4 Công tác an toàn khi vận hành Lắp ráp, vận hành máy bơm phải là những thợ cơ khí, thợ nguội chuyên môn cao, có kinh nghiệm sửa chữa máy, hiểu biết kết cấu của máy bơm, có kinh nghiệm nhất định về bảo dưỡng kiểm tra máy bơm. Khi nâng và khi đặt máy vào móng: buộc cáp vào lỗ ở đế móng, cấm buộc vào móc động cơ và tai của máy bơm. Không được vận chuyển máy bơm có đầy dung dịch khoan. Thiết bị điện của máy bơm phải được lắp đặt theo nguyên tắc lắp đặt thiết bị điện và vận hành phù hợp với nguyên tắc vận hành kỹ thuật máy điện và nguyên tắc kỹ thuật an toàn khi vận hành máy điện. Khi vận hành, tổ máy phải được đấu đất tĩnh điện ở một gối đỡ vỏ cố định trước một lỗ để đấu đất vỏ máy bơm. Trước khi lắp ráp sau mỗi lần sửa chữa, tất cả các cơ cấu khóa và thiết bị phải được thử nghiệm độ kín hơi và độ bền bằng áp suất. Cấm khởi động bơm khô, tức là khi không nạp đầy sơ bộ dung dịch được bơm. Khi máy bơm làm việc: Nghiêm cấm xiết đệm phớt hoặc xử lý trục trặc nào đó. Tất cả các bộ phận phải có lớp chắn bảo vệ. Khi tiến hành công tác sửa chữa động cơ phải hoàn toàn ngắt nguồn điện. Trước khi tháo rời máy bơm dùng để bơm nhiên liệu dễ cháy nổ phải rửa bơm bằng nước và khử đập 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 tiến hành sau khi ban kiểm tra của xí nghiệp đã kiểm tra độ an toàn vận hành của máy. Để tăng cao an toàn làm việc tại các liên kết hoặc mặt bích nên lắp đai bảo vệ. 3.4.3 Bảo dưỡng kỹ thuật. Trong thời gian làm việc của máy bơm, cần thiết phải quan sát áp suất, nhiệt độ, lưu lượng trên đồng hồ chỉ báo. Không cho phép làm việc lâu trong điều kiện kim đồng hồ chỉ lưu lượng chỉ số không, gần không hay động cơ điện làm việc quá tải. Không cho phép máy bơm làm việc áp suất nhỏ hơn áp suất thiết kế. Luôn theo dõi mức dầu trong ổ bi. Kiểm tra nhiệt độ ổ bi ≤ 600C, thiết bị làm kín mặt đầu hoặc đệm sanhich. Kiểm tra đầy đủ lượng làm mát, áp suất nước làm mát trong khoảng 1 ÷ 4 at. Trong khoảng 2000 ÷ 3000 giờ làm việc, tháo bỏ dầu cũ rửa khoang chứa dầu và thay dầu mới, hoặc máy bơm đã qua sửa chữa thì tháo dầu cũ và đổ dầu mới sau 24h làm việc. Sau thời gian khoảng 4000 ÷ 5000 giờ làm việc thì kiểm tra vòng bi. Trong trường hợp cần thiết phải thay mới. Nghiêm cấm không được sử dụng các vòng bi phục hồi, vòng bi hỏng phải được thay thế. Cần phải thường xuyên kiểm tra và thay dầu bơi trơn trong khớp nối bánh răng. Sau mỗi chu kỳ làm việc từ 9000 ÷ 10000 giờ làm việc máy cần kiểm tra và sửa chữa lớn. Trong sơ đồ công nghệ có tính đến hai tổ hợp bơm được sử dụng cùng một lúc thì phải tính đến trường hợp sau: Máy bơm dự trữ luôn luôn đầy dung dịch bơm và van trên đường ống hút luôn luôn mở. Theo dõi sự rò rỉ của chất lỏng từ đệm làm kín. Sự rò rỉ không được vượt quá giá trị cho phép. Khi rò rỉ quá nhiều cần phải ngừng bơm, kiểm tra và khắc phục sự cố. Theo dõi tiếng ồn và rung của tổ hợp bơm không được quá giới hạn cho phép. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa các thiết bị thực tế được thực hiện dựa trên 3 yếu tố sau đây: Thực hiện từ tài liệu hướng dẫn kĩ thuật của máy cần chú ý đến điều kiện làm việc của máy ở giàn khoan và vùng nhiệt đới khí hậu Việt Nam. Từ điều kiện làm việc thực tế trên dàn, dựa vào các chế độ các thông số thực tế thay đổi liên tục, mà từ đây xác định lập trình bảo dưỡng thiết bị được tốt nhất, phải có thiết bị thay thế đồng bộ kịp thời và đảm bảo chất lượng. Trình độ đội ngũ cán bộ công nhân vận hành cũng là yếu tố quyết định đến năng suất làm việc và tuổi thọ của thiết bị. Công tác lắp ráp, căn chỉnh hệ thống sao cho đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đề ra. Yêu cầu an toàn: Tháo bơm sửa chữa bơm lớn phải tuân theo: nguyên tắc vệ sinh và kỹ thuật an toàn sản xuất đối với xí nghiệp cơ khí, nguyên tắc an toàn trong công nghiệp dầu khí. Kiểm tra chi tiết bằng cách thăm dò khuyết tật phải tuân theo: nguyên tắc vận hành an toàn các chi tiết thiết bị điện trong xí nghiệp công nghiệp. Nâng hạ phải tuân theo: nguyên tắc về vận hành an toàn các cẩu nâng hạ tải. Sơn phủ kim loại phải tuân theo: nguyên tắc kỹ thuật an toàn về vệ sinh công nghiệp khi sơn và phủ kim loại 1960. Các bộ phận và vị trí làm việc cần phải đáp ứng nhu cầu: hướng dẫn về vệ sinh và sắp xếp và trang bị trong xí nghiệp sản xuất và nguyên tắc vệ sinh trong tổ chức sản xuất. 3.5 NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH 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. CHƯƠNG IV: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG HÚT CỦA MÁY BƠM LY TÂM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC. 4.1 VỊ TRÍ ĐẶT BƠM VÀ KHẢ NĂNG HÚT CỦA MÁY BƠM LY TÂM. Trong quá trình hút của bơm ly tâm dòng dầu được nạp vào và đi vào tâm bơm. Các cánh quạt quay và chất lỏng chịu lực ly tâm văng ra ngoài. Các khoang hình thành giữa rôto và thân bơm thay đổi, khi thể tích của khoang tăng lên cùng với lực ly tâm của khối lượng chất lỏng nằm trong khoang, có xu hướng làm văng chất lỏng ra ngoài, tạo khả năng hút chất lỏng vào khoang làm việc. Để đảm bảo cho bơm có thể cung cấp đủ lưu lượng cho quá trình bơm, và tránh đựợc hiện tựợng xâm thực thì vấn đề chọn vị trí đắt bơm là một yếu tố rất quan trong. Để đảm bảo được lưu lượng cho quá trình bơm thì tốt nhất nên chọn vị trí đặt bơm sao cho chiều cao hút của bơm là nhỏ nhất có thể. Nhưng trong điều kiện thực tế không phải lúc nào ta cũng có thể trọn được chiều cao đặt bơm nhỏ. Bởi khi hạ thấp cao trình bơm có thể rất tốn kém về kinh tế. Cho nên khi chọn vị trí đặt bơm phải đảm bảo đuợc yêu cầu về kỹ thuật và yêu cầu kinh tế là khối lượng xây lắp phải không lớn. Tính toán nâng cao khả năng hút của bơm ly tâm cũng là một vấn đề quan trọng. Nâng cao khả năng hút của bơm ly tâm sẽ cho ta có thể có nhiều phương án trong việc xác định vị trí đặt bơm so với bể chứa và có thể lắp đặt bơm ở nhiều vị trí. Nâng cao được khả năng hút cũng sẽ góp phần đảm bảo được lưu lượng, cột áp cần bơm và nâng cao được hiệu suất của bơm. Để có thể nâng cao được khả năng hút của bơm thì trước tiên ta phải xác định được các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hút của bơm. Qua đó ta có thể đưa được ra các biện pháp khắc phục và nâng cao khả năng hút cho bơm. 4.2 CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO HÚT VÀ CHIỀU CAO HÚT CHO PHÉP CỦA BƠM LY TÂM 4.2.1 Chiều cao hút của bơm ly tâm Chiều cao hút chính xác được xác định được tính từ mặt thoáng của bể hút đến điểm có áp suất thấp nhất ở mép cánh dẫn của bánh công tác (điểm B trên hình 4.1). Và ở máy bơm nhiều cấp thì phải xét cho bánh công tác đầu tiên. Hình 4.1: Sơ đồ tính toán chiều cao hút của bơm ly tâm Viết phương trình Bernoulli cho hai mặt cắt qua mặt thoáng bể hút và điểm B tao có: + = + + Hh,hh + htt,h [4-1] [4-2] Với: p1: áp suất chất lỏng tại mặt thoáng v1: vận tốc của chất lỏng tại mặt thoáng ρ: khối lượng riêng của chất lỏng g: gia tốc trọng trường tại nơi làm việc p2: áp suất tại mép cánh dẫn v2: vận tốc của chất lỏng tại cửa vào Hh,hh: chiều cao hút hình học tính đến điếm xảy ra xâm thực htt,h: tổn thất trên đường ống hút Thông thường thì thể hút thường có thể tích lớn nên vận tốc của chất lỏng tại mặt thoáng của bể hút thường = 0, vì vậy ta có thể viết công thức [4-2] như sau: [4-3] [4-4] Với Hck: cột áp hút chân không của bơm : tổn thất áp lực do sự thay đổi vận tốc khi chất lỏng vào bơm Phân tích công thức [4-4] ta có thể thấy được 3 yếu tố chính ảnh hưởng tới khả năng hút của bơm ly tâm: + Cột áp chân hút chân không của bơm + Tổn thất thủy lực trên đường ống hút + Tổn thất thủy lực do sự thay đổi vận tốc khi chất lỏng vào bơm 4.2.2 Chiều cao hút cho phép của bơm ly tâm Hiện tượng xâm thực là hiện tượng có ảnh hưởng lớn tới bơm ly tâm gây ra hỏng hóc lớn tới bơm ly tâm. Hiện tượng xâm thực xảy ra khi có sự giảm áp suất trong khoang hút, khi áp suất này giảm tới giá trị áp suất bão hòa của chất lỏng thì trong bơm sẽ xảy ra hiện tượng xâm thực. Vì vậy khi đặt bơm hút cần phải đặt bơm sao cho chiều cao hút nằm trong giá trị cho phép. Giá trì chiều cao hút cho phép này được tính như sau. Chiều cao hút cực đại của bơm được xác định khi bơm bắt đầu có hiện tượng xâm thực tức là khi p2 = pbh (pbh là áp suất hơi bão hòa của chất lỏng được bơm) [4-5] Tuy nhiên không bao h đạt được điều kiện lý tưởng đó. Như vậy, muốn đảm bảo hiện tượng xâm thực không xảy ra thì chiều cao hút cho phép phải nhỏ hơn chiều cao hút cực đại: [4-6] Trong thực tế chiều cao hút cho phép thường nhỏ hơn rất nhiều so với tính toán, do trong tính toán chỉ xác định được một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hút. Để đảm bảo an toàn, người ta đưa ra lượng dự trữ xâm thực Δh và phương trình được viết như sau: [4-7] Lượng Δh được tính theo công thức: (m) [4-8] Trong đó: n là số vòng quay của bơm v/ph Q lưu lượng m3/s Kn = 1- [4-9] Hình 4.2: Kích thước cửa vào của bánh công tác Kn hệ số thu hẹp ở cửa vào Ds đường kính miệng hút. dm đường kính may ơ bánh công tác. S là hệ số hút tính bằng thực nghiệm. S = 2,4 ÷ 2,47 với bánh công tác hỗn lưu. S = 2,35 ÷ 2,4 với bánh công tác ly tâm hướng kính cong một chiều và mép vào song song với trục. S = 2,4 ÷ 2,5 với bánh ly tâm hướng kính cánh cong một chiều, mép vào nghiêng với trục. S = 2.9 ÷ 3,0 bánh công tác ly tâm hướng kính, cách cong một chiều không gian, mép vào kéo dài ra cửa hút. Chiều cao hút cho phép sẽ tăng cùng cùng với sự tăng áp lực p trên mặt chất lỏng tự do. Ở bể chứa hở, áp lực p1 bằng áp lực khí quyển pa. Cần phải chú ý là đại lượng áp lực đọc ở phong vũ biểu pa sẽ giảm đi cùng với sự tăng cao trình trên mực nước biển. Bảng (4.1): Quan hệ giữa áp suất khí quyển và chiều cao mực nước biển: Chiều cao mực nước biển, m 0 100 200 300 400 500 600 Áp suất khí quyển, mmHg, Torr 760 751 742 733 724 716 707 Áp suất khí quyển, mH2O 10,33 10,20 10,08 9,97 9,85 9,73 9,62 Chiều cao mực nước biển, m 700 800 900 1000 1500 1600 1700 Áp suất khí quyển, mmHg, Torr 698 690 682 674 635 598 563 Áp suất khí quyển, mH2O 9,5 9,4 9,3 9,2 8,6 8,1 7,7 Mỗi máy bơm có một trị số dự trữ xâm thực cực tiểu Δhmin nào đó. Khi giảm lượng dự trữ xâm thực xuống nhỏ hơn trị số đó thì bơm bắt đầu bị xâm thực. Δhmin được tính theo công thức: [4-10] k1 = 1 ÷ 1,2 và k2 = 0,2 ÷ 0,3 là các hệ số phụ thuộc vào kết cấu ống hút và bánh công tác của máy bơm. Chất lỏng chuyển động tương đối với cánh dẫn tại điểm B với tốc độ W1, và chuyển động tuyệt đối với vận tốc V1. Từ phương trình [4-5] ta có: [4-11] Để đảm bảo bơm làm việc tốt, chiều cao hút cho phép khi vận hành Hh,hh cần phải có một lượng dự trữ nào đó và được tính bằng hệ số φ bên cạnh Δhmin Ta có phương trình: [4-12] Phụ thuộc vào điều kiện làm việc của bơm φ lấy từ 1,2 đến 1,4. 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA TỔN THẤT THỦY LỰC TỚI KHẢ NĂNG HÚT CỦA BƠM LY TÂM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC. Ta có phương trình xác định chiều cao hút của bơm [4-4]: Từ phương trình trên ta thấy tổn thất thủy lực trên đường ống hút và tổn thất thủy lực do sự thay đổi và tổn thất thủy lực do sự thay đổi vận tốc khi chất lỏng vào bơm và là hai yếu tố cơ bản làm giảm khả năng hút của máy bơm. Vì vậy việc giảm tổn thất thủy lực trên đường ống hút và sự thay đổi vận tốc của chất lỏng khi vào bơm là yếu tố làm tăng khả năng hút của bơm ly tâm. 4.3.1 Tổn thất thủy lực trên đường ống hút Công thức tính tổn thất thủy lực: [4-10] Trong đó: là tổn thất cục bộ trên đường ống hút. là tổn thất dọc đường trên đường ống hút. 4.3.1.1 Tổn thất dọc đường: [4-11] Trong đó: L chiều dài của đoạn ống hút D đường kính của đoạn ống hút V vận tốc của dòng chất lỏng trên đoạn ống hút λ là hệ số tổn thất dọc đường 4.3.1.1 Tổn thất cục bộ: Khi đổi hướng đột ngột hoặc gặp vật cản trên đường đi, dòng chảy bị tách khỏi ống và lập tức suất hiện khu vực xoáy. Tại đó xảy ra sự rối loạn của của các phần tử chất lỏng [4-12] Trong đó: V: vận tốc trung bình ở hạ lưu vật cản ξ: hệ số tổn thất cục bộ được tình bằng thực nghiệm Từ việc xác định tổn thất trên đường ống hút ta có thể thấy được nguyên nhân gây nên tổn thất trên đường ống hút và có thể đưa ra các biện pháp làm giảm tổn thất thủy lực. 4.3.2 Các biện phương pháp làm giảm tổn thất trên đường ống hút để làm tăng khả năng hút cho bơm. Ta có thể làm giảm tổn thất thủy lực trên đường ống hút và làm giảm tổn thất do thay đổi vận tốc chất lỏng khi vào bơm bằng cách chọn ống hút hợp lý và làm giảm độ nhớt của chất lỏng. 4.3.2.1 Công tác chọn ống hút: Chọn ống ít gấp khúc: chọn ống ít gấp khúc sẽ tránh được sự thay đổi đột ngột của dòng chảy hạn chế được sự chuyển động xoáy của chất lỏng trong ống. Chọn ống ít nhám: ống ít nhám sẽ làm giảm masát của chất lỏng chuyển động trong ống với thành ống. Chọn ống hút có đường kính lớn: ống hút có đường kính lớn phù hợp với lưu lượng và cột áp của bơm sẽ làm giảm vận tốc của chất lỏng chuyển động trong ống, qua đó làm giảm tổn thất thủy lực. Ngoài gia nó còn góp phần làm giảm vận tốc của chất lỏng ở đầu vào của bánh công tác. Tính đường kính ống hút từ công thức: vận tốc của chất lỏng trong chuyển động trong ống hút. Vận tốc trong ống hút phải nằm trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 m/s. Hạn chế việc bố trí các van trên đường ống hút: nó gây ra tổn thất rất lớn và làm tăng vận tốc của chất lỏng trong bơm. Ảnh hưởng rât lớn tới khả năng hút của bơm. Lựa chọn chiều dài ống hợp lý: chiều dài ống phải phù hợp với chiều cao hút để có thể giảm tối đa tổn thất thủy lực trên đường ống hút. 4.3.2.2 Giảm độ nhớt của chất lỏng được bơm: Tính nhớt của chất lỏng là nguyên nhân sinh ra tổn thất năng lượng dòng chảy, vì vậy , làm giảm độ nhớt của chất lỏng được bơm là rất quan trọng. Ta có thể làm giảm độ nhớt của chất lỏng bằng cách tăng nhiệt độ của chất lỏng, khi nhiệt độ của chất lỏng tăng. Khi nhiệt độ tăng thì các phần tử chất lỏng dao động mạnh hơn và do đó, sức dính phân tử yếu đi; độ nhớt của chất lỏng giảm đi. Và có thể làm giảm độ nhớt của chất lỏng bằng cách sử dụng các hóa chất làm giảm độ nhớt của chất lỏng. 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA CỘT ÁP HÚT CHÂN KHÔNG TỚI KHẢ NĂNG HÚT CỦA BƠM VÀ CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG HÚT CHO BƠM Từ công thức tính chiều cao hút của bơm: Ta có thể thấy cột áp hút chân không chính là yêu tố tạo nên khả năng hút cho bơm ly tâm. Từ phương trình trên ta có thể thấy để tăng được cột áp hút chân không ta có thể tăng áp suât p1 tức là tăng áp suất của chất lỏng trong bể chứa. làm giảm áp suất p2 áp suât trong khoang hút. Làm giảm giá trị ρ khôi lượng riêng của chất lỏng. + Khi ta tăng giá trị áp suất p1 sẽ làm tăng sự chênh áp giữa áp giữa áp suất của chất lỏng trong bể chứa và áp suất trong binh khoang hút của bơm. Giá tri chênh áp này tăng thì khả năng hút chất lỏng của bơm sẽ tốt hơn. Tuy nhiên phương pháp này chỉ áp dụng cho chất lỏng được để trong các bình chứa kín không thông với khí trời. + Đối với mỗi bơm nhất định thì ta có thể tích của khoang chứa và số vòng quay tới hạn nhất định. Có thể tạo được áp suât trong khoang nhỏ nhất khi bơm hoạt động với số vòng quay lớn nhất. Vì vậy cố gắng cho để bơm làm việc ở chế độ định mức và gần với chế độ định mức. + Để duy trì được giá trị chênh áp p1 – p2 thì phải hạn chế các khe hở trên đường hút và khe hở của bánh công tác và trục bơm. Ta phải thường xuyên kiểm tra các đoạn nối trên đường ống hút và kiểm tra độ kín của đệm làm kín trục bơm và khắc phục + Giảm khối lượng riêng của chất lỏng: khả năng hút của bơm sẽ tăng nhiều khi khối lượng riêng của chất lỏng được bơm giảm. Khối lượng riêng của chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ của chat lỏng. Để có thể giảm khối lượng của chất lỏng thì ta có thể tăng nhiệt độ của chất lỏng vận chuyển 4.5 ẢNH HƯỞNG HIỆN TƯỢNG GIẢM THỂ TÍCH CỦA CHẤT LỎNG TRONG BỂ CHỨA TỚI KHẢ NĂNG HÚT VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Trong quá trình bơm hút dầu từ bình chứa có thể xảy ra quá trình thể tính của dầu trong bình chứa bị giảm mạnh. Do lượng dầu đi vào bình chứa không phù hợp với lưu lượng của bơm. Do thể tích của dầu trong bể chứa giảm nhanh dẫn đến mặt thoáng chất lỏng trong bể chứa bị giảm mạnh, chiều cao hút của bơm sẽ tăng nhanh so với thiết kế gây ảnh hưởng tới khả năng hút của bơm. Do chiều cao hút giảm mạnh so với thiết kế, dẫn đến tình trạng bơm hút chất lỏng nhưng không đáp ưng được lưu lượng cần bơm. Cũng có thể xảy ra hiện tượng bơm không hút được chất lỏng. Và có thể gây ra hiện tượng xâm thực trong bơm. Dẫn đến tình trạng bơm bị hỏng. Biện pháp khắc phục: Ta có thể khắc phục hiện tượng lượng dầu trong bình giảm mạnh bằng cách lắp rơle phao trong bể chứa. Khi mực chất lỏng trong bình giảm xuống một giới hạn nào đấy sẽ làm cho Rơle ngắt để bảo vệ bơm. Nếu lượng dầu trong bình không giảm nhiều ta có thể đóng bớt van xả làm giảm lưu lượng của bơm 4.6 ƯU ĐIỂM CỦA SƠ ĐỒ LẮP ĐẶT THỰC TẾ CỦA BƠM NPS 65/35 – 500 TRÊN GIÀN MSP-5 VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG HÚT CHO BƠM. 4.6.1 Ưu điểm của sơ đồ lắp đặt thực tế của bơm NPS 65/35 - 500 trên giàn MPS-5 Hình 4.3: Sơ đồ lắp đặt thực tế của bơm trên giàn MPS-5 1: Bình tách áp suất thấp (Б.E). 2: Ống hút của bơm 3: van điều chỉnh 4: Bơm NPS-65/35 – 500 5: Cửa ra Trong sơ đồ lắp đặt thực tế của bơm NPS 65/35 – 500 trên giàn MSP-5 bơm được đặt dưới bình tách áp suất thấp (Б.E). Chiều cao hút của bơm có giá trị âm việc bố trí đặt bơm như vậy rất thuận lợi cho bơm trong quá trình hút dầu. Hạn chế được sự ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực tới bơm. Trong bình tách áp suất thấp (Б.E) có gắn Rơle bảo vệ, khi bơm làm việc mực chất lỏng ở trong bình giản xuống đến mức nhất định thì Rơle tác động cắt điện động cơ và dừng bơm, tránh được trường hợp trên đường hút của bơm không điền đầy chất lỏng công tác. 4.6.2 Các biện pháp nâng cao khả năng hút của máy bơm trên giàn MSP-5 4.6.2.1 Tăng sự chênh lệch áp suất giữa mặt thoáng của chất lỏng và áp suất trong thân bơm + Để tăng giá trị chênh lệch áp suất ta có thể tăng áp suất trong bình tách áp suất thấp (Б.E). Khi tăng áp suất của bình tách (Б.E) với cùng một chế độ thì lưu lượng của bơm cung cấp cho đường ra sẽ tắng và hiệu suất của bơm cũng tăng. Ví dụ: trên giàn MSP-5 người ta sử dụng bơm ly tâm NPS 65/35 - 500 hút dầu từ bình tách áp suất thấp (Б.E) với cùng chế độ bơm có áp suất trên đường ra Pb = 30kG/cm2 và với áp suất ở bình tách là P = 0.45 kG/cm2, lưu lượng nhận được qua đường vận chuyển dầu là Qb = 70,2 m3/h, đạt hiệu suất là ηb = 30,5%. Khi P = 0.55 kG/cm2; Qb = 72,9 m3/h; ηb = 31,7%. Khi P = 0,65 kG/cm2; Qb = 75,6 m3/h; ηb = 32,9%. Khi P = 0,75 kG/cm2; Qb = 75,6 m3/h; ηb = 33,5%. + Trong quá trình bơm làm việc thì phải đảm bảo bơm làm việc với số vòng quay gần với số vòng quay lớn nhất. + Hạn chế chế khí lọt khí qua mới nối ở đường ống hút hoặc đệm làm kín trục bơm. Bằng cách thường xuyên kiểm tra ống hút và khắc phục các mối nối bị hở. 4.6.2.2 Tăng tính lưu biến của dầu trước khi vận chuyển Dầu thô ở mỏ Bạch Hổ có khối lượng riêng nhỏ nhưng có độ nhớt cao và nhiều tạp chất và có nhiệt độ đông đặc khá cao khoảng 29 ÷ 340. Dầu thô trong mỏ Bạch Hổ có hàm lượng prafin khá cao khoảng 25% điều đó làm giảm tính linh động của chúng ở nhiệt độ thấp, và ngay cả ở nhiệt độ bình thường . Chính sự có mặt của Parafin với hàm lượng lớn làm cho nhiệt độ đông đặc của dầu thô tăng lên. Đây là một yếu tố làm ảnh hưởng tới khả năng hút của máy bơm bởi nó sẽ dễ đông đặc và làm giảm đường kính ống hút, làm cho độ nhám của ống hút tăng, làm hẹp van và gây tắc phin lọc trên đường ống hút + Phương pháp làm tăng tính lưu biến của dầu để làm tăng khả năng hút cho bơm: Do đó cần thiết xử lý dầu bằng hóa chất hoặc các phương pháp khác nhằm cải thiện tính chất của dầu. Đó là các phương pháp như sử dụng hóa chất hạ điểm đông đặc của dầu, hoặc phương pháp nung dầu nhằm tăng nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đông đặc. Và trong quá trình bơm phải thường xuyên kiểm tra ống hút và vệ sinh ống hút. Bảng (4.2): Kết quả thực nghiệm xác định độ nhớt của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ phụ thuộc vào nhiệt độ. t > 610C μ = 0,06.e-0,01t 380C < t ≤ 610C μ = 0,03.e-0,04t 300C < t ≤ 380C μ = 3,74.e-0,88t t ≤ 300C μ = 10,2.e-0,16t 4.6.2.3 Thực hiện tốt công tác kiểm tra bảo dưỡng bơm. Khả năng hút của máy bơm sẽ giảm đi khi suất hiện rò rỉ trên đường ống hút, trong thân bơm. Các hạt chất rắn lắng đọng trong đường ống hút, van chặn phin lọc sẽ gây ra tắc nghẽn trên đường ống hút làm cho lưu lượng của chất lỏng vào bơm giảm đi. Để hạn chế sự tác động của các yếu tố trên thì ta phải làm tốt công tác kiểm tra bảo dưỡng để có thế sớm phát hiện các yêu tố ảnh hưởng đó và có thể kịp thời đữa được ra biện pháp khắc phục sửa chữa. + Thường xuyên kiểm tra tình trạng kỹ thuật bên ngoài của bơm, các thiết bị chặn, các mối ghép trên đường ống hút, đêm làm kín của bơm để pháp hiện rò rỉ và có các biện pháp khắc phục kịp thời. + Kiểm tra và làm sạch các van, phin lọc và đường ống hút KẾT LUẬN Trong quá trình nghiên cứu học tập tại trường đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội đặc biệt là ba năm học chuyên môn tại khoa Dầu Khí, sau khi kết thúc đợt thực tập tốt nghiệp, thu thập và chỉnh lý tài liệu của liên doanh dầu khí Vietsovpetro, cùng với kiến thức của bản thân em đã hoàn thành đồ án này. Mặc dù gặp nhiều khó khăn về tài liệu và hiểu biết về kiến thức nhưng em đã cố gắng hoàn thành đồ án này đảm bảo chất lượng cao nhất nhằm trang bị cho bản thân về chuyên môn và thái độ làm việc nghiêm túc khóa học. Để hoàn thành đồ án này em đã sử dụng các tài liệu, số liệu thực tế thu được trong quá trình học tập, các giáo trình chuyên môn của các thầy giáo trong bộ môn cung cấp và trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cùng với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân và được sự giúp đỡ rất tận tình của các cán bộ, công nhân đang công tác tại Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsopetro và các thầy cô trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí Và Công Trình, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Văn Bản. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn nhà trường, Khoa Dầu Khí, bộ môn Thiết Bị Dầu Khí Và Công Trình, thầy giáo hướng dẫn, các cán bộ công nhân viên trong Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsopetro đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập, thực tập và làm đồ án tốt nghiệp. Hà Nội, tháng 6 năm 2010 Sinh viên: Nguyễn Danh Công