Đề tài Cấu tạo và nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm piston YHБ-600 phục vụ cho công tác khoan dầu khí từ đó nghiên cứu các dạng hỏng của cụm van máy bơm

làm việc. Mặt ngoài vỏ bọc này cũng này cũng có vòng đệm (1), gioăng (2) và ổ vòng đệm (3) để cách ly dung dịch qua bộ làm kín nắp trên xylanh ra ngoài. Vỏ bọc (13) được cố định chặt trên xylanh tại vị trí di chuyển của ty piston nhờ đai ốc (4), ống lót (5) và êcu (6). Khi piston di chuyển thì bộ làm kín ty này lắp trên thân xylanh sẽ ngăn không cho dòng dung dịch ra hệ thống dẫn động nhờ một hệ thống các đệm cao su, vòng gioăng và vòng đệm đỡ luôn lấp kín khe hở giữa chúng. 3.3.3.2. Bộ làm kín ty trung gian Bộ làm kín này có nhiệm vụ ngăn không cho dầu bôi trơn thanh nối con trượt chảy ra ngoài. Ngoài ra, nó còn có tác dụng ngăn không cho dung dịch rửa của ty piston bám trên ty chảy vào khoang chứa dầu của cụm truyền động, làm thay đổi tính chất của dầu bôi trơn. Trên thân (2) của bộ làm kín này có lắp gioăng làm kín (1) để làm kín trục trung gian, ngăn không cho dầu chảy ra ngoài và dung dịch chảy vào khoang chứa dầu. Ống đỡ (6) và lò xo (5) được gắn chặt vào thân (2) bởi việc xiết chặt bulông (4) trên vòng đệm (3), trên ống đỡ (6) có lắp gioăng cao su (7). Ngoài ra, thân (2) còn lắp tấm cách (13) đặt trên mặt bích (14), tấm cách này được gắn chặt nhờ bulông (11). Hình 3.21.Bộ làm kín ty trung gian 1. Gioăng làm kín 2. Thân 3. Vòng đệm 4. Bulông 5. Lò xo 6. Ống đỡ 7. Gioăng cao su 8. Vòng đệm 9. Nắp đậy 10. Vòng kẹp 11. Bulông 12. Lò xo 13. Tấm cách 14. Mặt bích 3.3.4. Hệ thống bôi trơn, làm mát Trong quá trình bơm làm việc thì lực ma sát sinh ra do chuyển động tương đối của bộ làm kín ty piston và ty piston là rất lớn, thậm chí lực này còn lớn hơn cả lực ma sát sinh ra do chuyển động của con trượt lên máng trượt và piston trong xylanh. Nhưng con trượt thì luôn có dầu trong khoang chứa dầu của phần truyền động bôi trơn làm mát, còn cặp ma sát xylanh- piston thì cũng luôn được làm mát bằng chính dung dịch khoan, nên hệ thống bôi trơn và làm mát ở đây chính là hệ thống bôi trơn ty bơm. Hệ thống bôi trơn ty bơm có nhiệm vụ làm mát các ty bơm, đồng thời làm giảm lực ma sát giữa các ty bơm với các gioăng cao su làm kín và làm tản nhiệt ở khu vực tập trung nhiều ma sát. Việc bôi trơn và làm mát các ty này được thực hiện bằng hệ thống bơm điện ly tâm nằm ngang có ký hiệu KM 50/32– 125. Hệ thống bơm điện ly tâm này được đặt trên giá 1 và các tấm hàn 14, ống nạp 4 được lắp vào hệ thống bơm 15 dọc theo biên của bơm nhờ cần ngang gắn vào ống dẫn 11. Ống nạp này bao gồm: Đồng hồ đo áp suất 3 và van 10 để điều chỉnh dòng chất lỏng làm mát ty. Thùng 8 được lắp trên giá 1 và được nối với bơm bằng ống hút 13. Ở phía dưới thùng 8 có một khoảng liên kết với ống 5, ống này có nhiệm vụ dẫn không khí nóng hoặc hơi nước nóng đến thùng để làm nóng dung dịch bôi trơn, làm mát trong điều kiện mùa đông hoặc ở nhiệt độ thấp. Hình 3.22. Hệ thống bôi trơn ty bơm 1. Giá máy 2. Khung máy 3. Đồng hồ đo áp suất 4. Ống nạp 5. Ống dẫn không khí 6. Nút xả 7. Thước thăm dò 8. Thùng chứa dung dịch bôi trơn làm mát 9. Ống xả 10. Van 11. Ống dẫn 12. Ống lọc 13. Ống hút 14. Tấm hàn 15. Bơm 16. Đầu nối đực 17. Ống nối 18. Ống cong 19. Khớp quay 20. Êcu hãm 21. Đệm làm kín 22. Ống nối Dung dịch bôi trơn làm mát được dẫn đến các ty bơm thông qua cơ cấu ống nối nhờ đầu nối đực 16, ống nối 17, ống cong 18, khớp quay 19, êcu hãm 20 và đệm làm kín 21. Để ngăn dung dịch bôi trơn làm mát phun toé thì trên ống 22 có đặt tấm chắn cao su. Mức độ hao hụt của dung dịch bôi trơn làm mát trong thùng 8 được kiểm tra bằng thước thăm dò 7. Phía dưới thùng có nút 6 được dùng để xả dung dịch đã bị bẩn ra ngoài. Dung dịch bôi trơn làm mát được thu chuyển theo chu kỳ khép kín. Dầu đã bôi trơn lại dịch chuyển qua ống 9 và đổ vào thùng 8 rồi lại tiếp tục quá trình bôi trơn. CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ THÁO LẮP CỤM THỦY LỰC MÁY BƠM YHБ – 600 4.1. Quy trình vận hành 4.1.1. Chạy thử bơm Việc chạy thử bơm sau khi sửa chữa, lắp ráp là một việc hết sức quan trọng và bắt buộc. Qua việc chạy thử này, ta có thể đánh giá một cách chính xác chất lượng công việc sửa chữa và lắp ráp, khẳng định độ tin cậy làm việc của bơm trước khi đưa vào hoạt động. Trong sửa chữa việc chạy thử máy có những đặc điểm riêng, bởi trong máy có nhiều loại chi tiết khác nhau: chi tiết mới, chi tiết được gia công sửa chữa lại, chi tiết đã qua sử dụng vẫn còn dùng được... Như vậy có nghĩa là, có những cơ cấu trong mối ghép máy việc chạy thử là chạy rà, nhằm san phẳng những nhấp nhô ban đầu, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt, giảm áp lực đơn vị trong mối ghép, đảm bảo độ ổn định làm việc lâu dài của mối ghép, tăng tuổi thọ của bơm. Nhưng cũng có những mối ghép việc chạy thử chỉ là để kiểm tra hiệu chỉnh lại khe hở và các thông số kỹ thuật. Khi tiến hành chạy thử máy bơm ta cần thực hiện những bước sau: - Kiểm tra các bộ phận của bơm một lần cuối, xem xét các mối ghép ren đã xiết đủ chặt chưa, tra dầu mỡ cho các mối ghép có sự chuyển động tương đối giữa các bề mặt chi tiết bơm ( tại những vị trí có lỗ tra dầu hoặc vú mỡ ). - Kiểm tra, dọn dẹp các dụng cụ lắp ráp, các ốc vít, các mảnh vụn sắt thép có xung quanh máy, không để chúng trên thành máy, trên các vị trí có thể vướng, rơi vào các bộ phận máy đang chuyển động. - Đóng điện chạy thử và xả trực tiếp chất lỏng ra ngoài, không đưa vào hệ thống ống dẫn. Kiểm tra áp suất và lưu lượng làm việc của bơm. Lưu ý, tất cả các chi tiết của hộp thuỷ lực chịu áp suất làm việc 25Mpa ( 250 KG/cm2 ) phải chịu áp suất thử là 37,5 Mpa ( 375 KG/cm2 ) trong thời gian 5 phút. - Đặt ta lên các thân ổ xem có hiện tượng rung, nóng không. Nếu rung cần vặn chặt các ốc lắp thân ổ với bệ máy. Nếu nóng cần xem xét chế độ bôi trơn, xem các vị trí tương quan của ổ có bị sai lệch không, nếu sai lệch đường tâm thì cần phải điều chỉnh lại. - Lắng nghe xem bơm chạy có xuất hiện tiếng ồn không, nếu có thì cần tìm nơi phát ra tiếng ồn và xử lý. Riêng đối với cụm xilanh– piston mới hoặc đã sửa chữa thì khi tiến hành chạy thử sẽ đạt được hai mục đích : - Làm mòn bề mặt trên các đỉnh độ nhám và ở các phần mà ở đó có sai số công nghệ ban đầu, các khuyết tật do lắp ghép và biến dạng nhiệt. - Huỷ hoại độ nhám ban đầu của bề mặt và tạo ra độ nhám mới có các thông số và hướng xác định cho mỗi bề mặt ma sát khi chúng làm việc trong chế độ sử dụng lâu dài. 4.1.2. Lưu ý khi vận hành Trong quá trình vận hành máy bơm, để bơm hoạt động bình thường ta phải thực hiện các thông số sau: - Kiểm tra chất lượng dung dịch trong bơm sao cho trong suốt quá trình làm việc bơm không bị khí xâm thực vào. - Kiểm tra nhớt bôi trơn và các bộ phận của máy xem có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật không? - Kiểm tra áp suất khí nén trong bình điều hoà không được cao hơn hay thấp hơn so với áp suất được đánh dấu trên biểu đồ. - Tiến hành kiểm tra định kỳ van an toàn ít nhất một lần sau 10 giờ làm việc để phòng ngừa các chất lắng đọng trên các bề mặt của van an toàn và trên các đường ống hút. - Kiểm tra thường xuyên các mối ghép có liên kết ren của bulông, đai ốc. Đặc biệt, chú ý đến các mối ghép chịu tải trọng của khối thuỷ lực vì các mối ghép này dù chỉ hơi yếu cũng dẫn đến sự phá hỏng các liên kết ren, làm mài mòn bề mặt lắp ráp, hư hỏng đệm kín ... - Không cho phép bơm làm việc lâu dài ở áp suất vượt quá chỉ số trong tính năng kỹ thuật. Nghĩa là, cho phép làm việc tăng công suất nhưng không vượt quá 10% trong thời gian 5 phút. - Hướng quay của trục chủ động phải đúng với hướng quay được chỉ ra trên khung máy ( theo chiều kim đồng hồ ). - Phải rửa sạch dung dịch ở hộp thuỷ lực khi bơm ngừng hoạt động trong thời gian dài, để tránh hiện tượng lắng đọng các hạt sét và các hạt mài trong hộp thuỷ lực, nhằm ngăn ngừa quá trình ăn mòn kim loại. - Trong khi bơm làm việc, không được tiến hành bất cứ một công việc nào liên quan đến bơm, ngoại trừ các việc xiết chặt các đệm làm kín hoặc các đai ốc, nắp van. - Ngoài ra, trong quá trình máy bơm làm việc thường xảy ra một số hiện tượng biểu hiện sự hỏng hóc. Để đảm bảo quá trình bơm không bị gián đoạn ta cần tìm hiểu kỹ và xác định rõ nguyên nhân của các hiện tượng đó để có biện pháp khắc phục kịp thời. 4.1.3. Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục Trong quá trình vận hành, sử dụng máy bơm hay gặp những hiện tượng sau: Bảng 4.1. Những hỏng hóc trong quá trình sử dụng máy bơm khoan Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục Máy bơm hoạt động nhưng không có chất lỏng trong ống cao áp. Thiếu hoặc không có chất lỏng trong bể. Van ở đường hút chưa mở. Ống hút không kín để lọt khì vào. Van an toàn bị thủng màng. Kiểm tra bổ sung đủ chất lỏng. Mở van hút. Sửa chữa ống hút Thay van an toàn. Lưu lượng bơm không đủ với tính toán. Phin lọc trong bể bị tắc. Ống cách giữa xilanh với mặt bích lắp không đúng, không trùng với lỗ van. Làm sạch phin lọc. Lắp lại ống cách. Có tiếng rít trong khung thuỷ lực. Mòn, vỡ piston Mòn xilanh. Rách vòng làm kín đế van Thay piston. Thay xilanh. Thay vòng làm kín. Có tiếng gõ trong buồng xilanh ở cuối hành trình. Ốc đầu ty bị hỏng. Ốc hãm ty với trục trung gian bị hỏng. Ốc hãm trục trung gian với con trượt bị hỏng. Xiết lại ốc đầu ty. Xiết lại ốc hãm. Xiết lại ốc. Có tiếng gõ trong van. Lò xo supáp bị gãy. Thay lò xo mới. Chất lỏng phun ra từ lỗ báo. Bộ gioăng làm kín giữa thân hộp thuỷ lực với xilanh bị hỏng. Gioăng làm kín nắp van bị hỏng hoặc lắp không đúng. Thay bộ làm kín. Thay gioăng. Chất lỏng chạy ra dọc theo ty bơm. Bộ làm kín ty bươm bị mòn. Xiết lại ốc chèn gioăng. Hoặc thay mới gioăng làm kín. Độ ổn định của áp suất đầu ra lớn. Khí nén trong bình ổn áp không đủ. Bình ổn áp bị hỏng. Kiểm tra và thay màng cao su, ép áp lực khí đủ theo yêu cầu. Bàn trượt nóng quá mức. Dầu bôi trơn không đủ hoặc dầu đã cũ. Tắc các lỗ dẫn dầu bôi trơn cho máng trượt, tấm chắn dầu không còn tác dụng. Máy bơm lắp đặt không đúng, bị nghiêng. Kiểm tra và thay dầu mới. Thông lại lỗ dẫn dầu và kiểm tra lá chắn dầu. Căn chỉnh lại máy bơm. Ổ bi nóng quá mức. Ổ bi thiếu mỡ bôi trơn. Ổ bi quá cũ, độ sai số lớn. Dây đai căng quá mức. Bơm mỡ mới. Kiểm tra lại vòng bi. Giảm độ căng dây đai. Có tiếng gõ mạnh trong xilanh. Mặt bích đầu hộp thuỷ lực ốc xiết không chặt. Xiết lại ốc. Có tiếng kêu trong phần cơ. Bánh răng truyền động bị hỏng. Vòng bi tay biên bị hỏng. Trục con trượt bị tháo lỏng. Bạc đầu nhỏ của tay biên bị mòn quá giới hạn. Kiểm tra lại bánh răng. Kiểm tra lại vòng bi tay biên. Lắp lại trục con trượt. Kiểm tra và thay lại bạc. Bánh đai dẫn động rung lắc quá lớn. Ốc xiết nắp trên của thân bơm với thân dưới bị tháo lỏng. Ốc xiết bánh đai với trục chủ động máy bơm bị tháo lỏng. Kiểm tra và xiết lại ốc. Hao dầu quá lớn. Ốc bắt máng trượt với thân bơm bị lỏng, dầu theo đó ra ngoài. Buồng cácte máy bị nứt. Xiết lại ốc. Kiểm tra lại thân dưới máy bơm. Nhận xét : Từ những hỏng hóc trong quá trình vận theo bảng trên, nhận thấy trong quá trình sử dụng, nếu theo dõi, kiểm tra máy thường xuyên có thể tránh được các sự cố lớn. Trong thực tế việc bảo dưỡng máy có vai trò hết sức quan trọng. Một số hỏng hóc như: Lỏng ốc, thiếu dầu mỡ bôi trơn, lắp đặt không chuẩn... gây hỏng có thể tránh được nếu thường xuyên kiểm tra hoặc cẩn thận khi vận hành, lắp đặt. Để tăng độ an toàn và độ bền cho các thiết bị, cần có quy trình bảo dưỡng hàng ngày, hàng tháng, hàng quý... tránh những hỏng hóc không đáng có do bất cẩn trong quá trình sử dụng. Ngoài ra, cán bộ công nhân viên trực tiếp vận hành máy móc, thiết bị phải được thường xuyên cập nhật quy trình bảo dưỡng, vận hành thiết bị, được học kiến thức về an toàn và tự mỗi người phải có ý thức thực hiện nghiêm túc các quy định về vận hành, bảo dưỡng máy móc, thiết bị tránh những hỏng hóc, sự cố đáng tiếc xảy ra. 4.1.4. An toàn khi vận hành máy bơm Trong quá trình làm việc có thể xảy ra những sự cố dẫn đến những tai nạn không lường trước được, gây thiệt hại cả về kinh tế lẫn vật chất, làm chậm tiến độ thi công công trình... Chính vì vậy, an toàn lao động là một vấn đề rất quan trọng đối với con người cũng như các thiết bị máy móc. Để bơm làm việc được tốt và đảm bảo an toàn, nhất thiết phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây: 1. Trước khi khởi động máy bơm cần kiểm tra: Không để các vật không cần thiết ở phần dẫn động của bơm. Kiểm tra rào chắn bảo vệ của bơm. Kiểm tra đồng hồ áp lực, van an toàn. Kiểm tra khí nén và áp suất khí nén trong bình ổn áp. Không cho người không liên quan ở gần máy bơm. 2. Khi hành trình của máy bơm đạt mức bình thường, phải đóng ngay van khởi động, đồng thời theo dõi chỉ số trên áp kế và điều chỉnh không cho áp suất tăng vượt quá mức giới hạn làm việc cho phép. 3. Máy bơm cần được lắp thiết bị bảo hiểm và hệ thống báo động. 4. Khi máy bơm đang làm việc, đặc biệt nghiêm cấm tiến hành các công việc sửa chữa. 5. Khi phát hiện máy bơm có các khuyết tật sau đây thì không cho máy bơm tiếp tục làm việc: - Xuất hiện các vết nứt ở các bộ phận như: bánh đai, bình điều hoà, van... - Các rãnh then, vít cấy bị hỏng. - Không có tấm chắn bảo vệ bộ phận dẫn động. - Đệm làm kín xilanh bị hỏng khi dung dịch rò rỉ qua lỗ báo hiệu A. - Xói mòn đường kính mặt trong của xilanh lớn hơn 1,5 mm so với đường kính danh nghĩa. - Ty bơm bị cong và có các vết nứt, gãy, sứt. - Có vết nứt, mẻ ở các mối hàn thân máy và các bộ phận khác. 6. Khi xảy ra cháy nổ, phải báo ngay cho trung tâm an toàn, cần nhanh chóng cứu chữa người và các thiết bị liên quan. Đồng thời, ngừng hoạt động máy bơm ngay lập tức. 7. Trong quá trình vận hành, cần ghi chép những biểu hiện của máy bơm vào sổ trực để theo dõi. 8. Chỉ rời máy khi đã bàn giao ca xong. Lưu ý, phải báo cáo cho thợ máy đổi ca về tình trạng hư hỏng, sai phạm, chế độ làm việc của máy bơm... 4.2. Quy trình bảo dưỡng Máy bơm YHБ– 600 là một tổng thể các chi tiết ghép lại với nhau. Sau một thời gian làm việc, trong bơm sẽ xuất hiện một số hư hỏng với các thiết bị, bộ phận do nhiều nguyên nhân như: bôi trơn kém, lắp ráp không đúng kỹ thuật, tải trọng động sinh ra quá lớn... dẫn đến hiệu suất làm việc của toàn bộ hệ thống giảm. Để ngăn ngừa hiện tượng này, giúp bơm làm việc có hiệu quả cao hơn, chống lại được các hư hỏng có thể xảy ra cho các chi tiết, bộ phận máy thì chúng ta phải có các biện pháp bảo dưỡng và chăm sóc toàn bộ hệ thống máy bơm theo một lịch trình nào đó. Sự hư hỏng trong hệ thống máy bơm thường là sự hỏng hóc dây chuyền. Nếu một số thiết bị hư hỏng mà không được sửa chữa thay thế kịp thời thì sẽ phá huỷ và gây hư hỏng cho các chi tiết, bộ phận khác, làm gián đoạn hoạt động của hệ thống, tăng khối lượng sửa chữa. Vì vậy, công tác bảo dưỡng và chăm sóc máy bơm làm một nhiệm vụ rất quan trọng và cần thiết, nó quyết định thời gian làm việc và hiệu quả làm việc của toàn bộ hệ thống. 4.2.1. Vấn đề bôi trơn Là một vấn đề hết sức quan trọng. Bôi trơn có tác dụng giảm lực ma sát, giảm hao mòn, làm mát chi tiết, bảo vệ chi tiết khỏi han rỉ, liên tục làm sạch chi tiết, làm tăng hiệu suất làm việc và độ bền cho máy bơm. Để nâng cao khả năng bôi trơn thì bơm không những cần phải được bôi trơn đầy đủ, thường xuyên mà còn phải được bôi trơn đúng chủng loại chất bôi trơn quy định. Có ba loại chất bôi trơn thường sử dụng là: dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn và chất rắn bôi trơn. Ngoài ra, với một số thiết bị đơn giản người ta còn sử dụng cả không khí để bôi trơn. Mỗi loại chất bôi trơn đều có tính chất lý, hoá và đặc điểm khác nhau. Tuỳ vào chế độ làm việc của mối ghép, chi tiết mà ta chọn chất bôi trơn phù hợp để đảm bảo quá trình bôi trơn được tốt nhất. Lưu ý, nên chọn chất bôi trơn có độ nhớt bé mà vẫn đảm bảo được màng bôi trơn mỏng trên các bề mặt tiếp xúc, lớp màng này phải bền vững để cho tất cả các điểm tiếp xúc làm việc êm trong suốt quá trình chuyển động. Bôi trơn hệ thống máy bơm tức là phải bôi trơn toàn bộ các cụm chi tiết quan trọng, có chuyển động ma sát tương đối với nhau: như cơ cấu tay quay– thanh truyền, hộp giảm tốc, bộ gioăng làm kín, cụm xilanh– piston... Trong đó cụm xilanh– piston được bôi trơn bằng chính chất lỏng bơm. 4.2.2. Vấn đề bảo dưỡng máy bơm Bảo dưỡng kỹ thuật là tập hợp các biện pháp nhằm chống lại sự mòn hỏng của các chi tiết, nhằm đảm bảo khả năng làm việc của máy bơm. Quá trình bảo dưỡng phải quy định thời gian, nội dung bảo dưỡng và khối lượng công việc để kịp thời kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết, bộ phận không còn khả năng làm việc, nhằm tránh gây ảnh hưởng đến các chi tiết, bộ phận khác cũng như toàn bộ hệ thống máy bơm. Công tác này phải được tiến hành thường xuyên, có kế hoạch phòng ngừa trước khi các chi tiết hết độ mài mòn giới hạn cho phép. Nếu các chi tiết được bảo dưỡng đúng kỹ thuật, đúng thời gian thì sẽ giảm được khối lượng công việc sửa chữa, tăng khả năng làm việc cũng như tuổi thọ của chúng, đặc biệt, làm giảm bớt các sự cố không tốt xảy ra trong quá trình làm việc với toàn bộ hệ thống máy bơm. Để đảm bảo khả năng làm việc của từng chi tiết, bộ phận cũng như của toàn bộ hệ thống thì ta phải có lịch trình bảo dưỡng hàng ngày, hàng tháng, hàng quý như sau : 1. Công tác bảo vệ hàng ngày : - Kiểm tra dầu và nhiệt độ dầu bôi trơn. - Kiểm tra phin lọc. - Kiểm tra áp suất hút. - Kiểm tra áp suất xả. - Bôi trơn các ổ bi trong bộ truyền bánh răng. - Kiểm tra hệ thống làm mát cần piston. - Kiểm tra lại các gioăng làm kín xem có rò rỉ không. - Kiểm tra bộ gioăng phớt của cần piston và thanh nối con trượt. - Kiểm tra, đổ thêm dầu vào hộp bánh răng, hộp xích ( nếu cần ). - Kiểm tra các mối ghép giữa xilanh với thân, ty piston với ty nối, ty trung gian... - Kiểm tra sự làm việc của xilanh– piston, nếu mòn thì thay. - Bơm mỡ vào phớt chắn dầu của ty trung gian. - Đổ thêm nước và rửa sạch bể nước, kiểm tra sự hoạt động của các vòi phun rửa xilanh. - Kiểm tra các bình ổn áp nạp và xả, nếu áp suất chưa đủ thì nạp khí vào. 2. Công tác bảo dưỡng hàng tuần : Sau hai tuần, tháo toàn bộ các chi tiết của van hút, van xả ra để kiểm tra, làm sạch. Chi tiết nào hỏng thì thay mới. Khi lắp vào, cần bôi mỡ vào ren của nắp. Kiểm tra các kẹp ty piston: kẹp, bulông, đai ốc. Các đai ốc kẹp đã dùng ba lần thì thay đai ốc khác. 3. Công tác bảo dưỡng hàng tháng : - Kiểm tra các mối ghép của các modyl phần thuỷ lực. - Kiển tra độ mài mòn của cần piston. - Kiểm tra độ mài mòn của xilanh– piston. - Kiểm tra cối van, van và lò xo. - Rửa phin lọc cao áp. - Kiểm tra tình trạng phớt chắn dầu của ty trung gian, nếu mòn thì thay. 4. Công tác bảo dưỡng 6 tháng một lần : - Kiểm tra khe hở ở cụm con trượt. - Kiểm tra khe hở ở các ổ bi trong bộ truyền bánh răng. - Kiểm tra trục bánh răng. - Kiểm tra lại khung máy. - Kiểm tra lại các dây đai thang. - Kiểm tra đai ốc của mặt bích hút– xả. - Kiểm tra, rửa mạt kim loại ở nam châm cửa xả và đổ dầu. - Rửa hộp chứa dầu trước khi thay dầu mới. - Thay dầu hộp bánh răng, hộp xích. 5. Công tác bảo dưỡng hàng năm. Sau 2 hoặc 3 năm, kiểm tra mối liên kết giữa ty trung gian với chạc chữ thập, các chi tiết chạc chữ thập... Kiểm tra các bulông kẹp dầm bơm. 4.3. Quy trình tháo, lắp cụm thủy lực 4.3.1. Lập danh mục thiết bị, dụng cụ và đồ gá cần thiết Trước khi tháo, lắp máy bơm, việc lập danh mục thiết bị, dụng cụ và đồ gá cần thiết để phụ trợ cho quá trình tháo, lắp các bộ phận, các cụm chi tiết là rất quan trọng. Nếu lập danh mục tốt có đầy đủ thiết bị, dụng cụ và đồ gá cần thiết thì sẽ giúp tăng năng suất tháo, lắp, giảm thời gian đi lấy và tìm kiếm các thiết bị, dụng cụ. Do có các đồ gá phù hợp nên việc định vị, kẹp chặt chi tiết trong khi tháo, lắp là rất chính xác, giảm sức lao động cho công nhân do các máy móc như: palăng, cầu trục, xe nâng... luôn sẵn sàng phục vụ việc tháo, lắp, đặc biệt nó còn giúp mở rộng khả năng công nghệ của máy. 4.3.1.1. Danh mục đồ gá - Máy rửa và làm sạch chi tiết. - Palăng, cầu trục, xe nâng để phục vụ tháo lắp. - Cẩu 40 tấn để nâng hạ toàn bộ máy cũng như lắp các cụm chi tiết. - Máy ép 50 tấn. - Bộ hàn gió để cắt, tháo các chi tiết sét, gỉ. - Bàn nguội. - Thiết bị phun sơn... 4.3.1.2. Danh mục dụng cụ và đồ gá Các dụng cụ cần thiết: cờlê dẹt, cờlê tuyt, cờlê chuyên dụng, tuốc nơ vít dẹt, cáp thép, kìm nguội, dũa nguội, êtô kẹp, búa thép, xà beng, thước cặp, panme... Các đồ gá cần thiết: vam ba càng, đồ gá thuỷ lực để tháo cối van và xilanh, giá sắt để đặt các chi tiết đã rửa sạch sau khi tháo, giá gỗ để các chi tiết chính xác khỏi bị xước bề mặt... 4.3.2. An toàn trong tháo, lắp chi tiết Trong quá trình tháo, lắp chi tiết để kiểm tra, sửa chữa, vấn đề an toàn cho người và thiết bị được đặt lên hàng đầu. Công việc chỉ thật sự đạt hiệu quả khi không có sự cố đáng tiếc xảy ra. Mọi cán bộ, công nhân viên khi sử dụng các thiết bị và khi làm việc đều phải nắm được những quy định an toàn cơ bản mà luật an toàn đã ban hành. Để đảm bảo an toàn trong tháo, lắp máy, cần thực hiện tốt các công việc sau : - Khu vực tháo và lắp máy không được để dầu, mỡ đổ, vướng ra sàn gây trượt ngã. Nếu có dầu, mỡ vương vãi, có thể dùng cát khô lau sạch. - Dụng cụ tháo, lắp, đặc biệt là các loại cờlê, mỏ lết không được dính dầu, mỡ. - Đối với các chi tiết nặng, việc tháo, lắp phải dùng cẩu, palăng thì cần chú ý : - Móc cáp đúng quy định. - Phải thử để kiểm tra trước khi nâng ( cáp phải ổn định ). - Không được nâng quá tải trọng cho phép của thiết bị nâng. - Đối với các chi tiết nặng vừa phải, có khả năng khiêng, vác được, cần chú ý dọn dẹp, chuẩn bị sẵn vị trí để máy hoặc vị trí lắp đặt, cũng như dọn dẹp đường di chuyển. Khi thực hiện cần phải thống nhất thực hiện hành động, giao một người chỉ huy ra hiệu lệnh. - Các trường hợp dùng kích nâng vật nặng để thao tác tháo, lắp phần phía dưới, khi kích cần phải chèn bảo hiểm, tránh tình trạng kích bị tụt, đổ do sụt áp, do lún nền, do kênh đáy kích... - Các mối ghép phải dùng búa đóng, phải dùng ống lót, tấm đệm, không được đóng trực tiếp lên chi tiết. - Không được tháo, lắp các chi tiết đang còn treo trên các thiết bị nâng. 4.3.3. Quy trình tháo, lắp cụm thuỷ lực Trước khi tháo, lắp cụm thuỷ lực, cần làm tốt các công tác sau : Chuẩn bị đầy đủ toàn bộ dụng cụ, đồ gá, thiết bị cần thiết như trong danh mục đã lập để phục vụ cho công việc tháo, lắp. Chuẩn bị và vệ sinh mặt bằng để tháo, lắp chi tiết. Chuẩn bị vị trí để cẩu trục phục vụ làm việc. Trước khi tháo chi tiết, làm sạch sơ bộ bên ngoài bằng tay và bằng khí nén. Trước khi lắp ráp chi tiết, cần làm sạch các bề mặt lắp ghép và rửa các chi tiết bằng dầu. Các chi tiết sau khi rửa được thổi sạch bằng khí nén và lau chùi bằng giẻ sạch. Khi tháo, lắp phải tuân theo nguyên tắc : Tháo từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong. Lắp từ trong ra ngoài, từ dưới lên trên. Sơ đồ tháo lắp cụm thuỷ lực của máy bơm YHБ – 600 mô tả bằng các hình vẽ : 4.1, 4.2 và 4.3. Hình 4.1. Sơ đồ tháo lắp cụm thuỷ lực Bảng 4.2. Các chi tiết trong sơ đồ cụm thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Bulông 24 Đinh vít 2 Đai ốc 25 Đinh vít 3 Ống hình trụ 26 Nắp xilanh 4 Đệm cao su 27 Đai ốc 5 Vòng chặn 28 Bulông 6 Ống lót 29 Bulông 7 Ốc nối 30 Vòng đệm 8 Đai ốc 31 Bulông 9 Vòng đệm 32 Hộp tiếp nhận 10 Vít cấy 33 Bulông 11 Hộp thuỷ lực phía phải 34 Mặt bích 12 Hộp thuỷ lực phía trái 35 Đệm cao su 13 Gioăng làm kín 36 Đai ốc 14 Thân máy 37 Đệm cao su 15 Đai ốc 38 Đệm cao su 16 Đinh vít 39 Bulông 17 Đinh vít 40 Lá van 18 Đai ốc 41 Vòng chặn 19 Mặt bích 42 Vòng chặn 20 Ren nối 43 Ống chèn 21 Vòng chặn 44 Nắp ép van 22 Thân van an toàn 45 Đai ốc 23 Đai ốc 46 Vòng chặn Hình 4.2. Sơ đồ tháo, lắp cụm van của cụm thuỷ lực Bảng 4.3. Các chi tiết cụm van của cụm thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Van 9 Vòng kẹp 2 Nắp đậy 10 Đệm làm kín bằng cao su 3 Ống định vị 11 Vòng đệm 4 Gioăng làm kín 12 Bộ phận định hướng 5 Gioăng làm kín 13 Ống định vị 6 Gioăng làm kín 14 Ổ tựa 7 Lò xo 15 Đệm làm kín bằng cao su 8 Đĩa van 16 Đệm làm kín bằng cao su Hình 4.3. Sơ đồ tháo, lắp hộp thuỷ lực của cụm thuỷ lực Bảng 4.4. Các chi tiết của hộp thuỷ lực trong cụm thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Đĩa phản xạ 14 Lồng nối 2 Đai ốc khoá 15 Vòng đệm 3 Đai ốc 16 Gioăng làm kín 4 Piston 17 Vòng đệm 5 Cần piston 18 Ống lót 6 Đai ốc 19 Ống lót 7 ống lót 20 Đai ốc chịu áp lực 8 Lồng định vị trong 21 Ốc hãm 9 Lồng định vị ngoài 22 Ống lót 10 Ống lót dầy 23 Vòng đệm 11 Ống lót mỏng 24 Vòng đệm 12 Vòng chặn 25 Vòng đỡ 13 Ống bọc xilanh 4.3.3.1. Trình tự tháo lắp Quy trình tháo các chi tiết trong cụm thuỷ lực được tiến hành như sau : Hình 4.1 tháo rời các phần của cụm thuỷ lực. Dùng cờlê tháo toàn bộ đinh vít 16 và đai ốc 15 để tách phần thân máy bơm 14 ra khỏi hai hộp thuỷ lực. Dùng cờlê tháo toàn bộ vít cấy 10, đai ốc 8 và vòng đệm 9 để tháo rời giá máy và hộp thuỷ lực 11, 12. Dùng cờlê tháo toàn bộ bulông 31 và vòng đệm 30 để tháo chạc ba ra khỏi phần hộp thuỷ lực. Dùng cờlê tháo toàn bộ đinh vít 24 và đai ốc 23 ra để tháo mặt bích 19 và ren nối 20 ra khỏi hộp thuỷ lực. Dùng cờlê vặn đai ốc 7 để tháo cụm van an toàn 22 ra ngoài. Nếu cần kiểm tra van an toàn thì tháo rời các chi tiết : nắp ép van 44 rồi đến ống chèn 43, các vòng chặn 41, 42, lá van 40 ra khỏi thân van 22 để kiểm tra. Tháo cụm van hút, van xả ra khỏi hộp thuỷ lực ( hình 4.2 ). Nếu cần kiểm tra cụm van thì tháo rời các chi tiết ra theo thứ tự từ trên xuống dưới như hình vẽ 4.2 : tháo nắp 2, ống định vị 3, các gioăng làm kín 4, 5, 6, đến lò xo 7, đĩa van 8, vòng kẹp 9, đệm cao su 10, vòng đệm 11, tiếp đến là tháo bộ phận dẫn hướng 12, ống định vị 13 và ổ tựa 14. Dùng cờlê tháo toàn bộ đinh vít 25 và đai ốc 27 để tháo hai nắp xilanh 26 ra khỏi hai hộp thuỷ lực 11, 12. Sau khi tách được hai hộp thuỷ lực ra khỏi thân bơm, ta đưa hai hộp này đến vị trí khác để tiến hành thao tác các chi tiết bên trong hộp thuỷ lực. Hình 4.3 thao tác các chi tiết bên trong hộp thuỷ lực. Dùng cờlê vặn đai ốc 6 để tháo đĩa 1. Dùng cờlê vặn đai ốc 2, 3 ra để tháo piston 4 ra khỏi cần piston 5. Tháo đai ốc chịu áp 20, ống lót 19, các vòng đệm 25, 24, 23, ống lót 22, ốc hãm 21, ống lót 18, vòng đệm 17, gioăng làm kín 16, vòng đêm 15 ra khỏi lồng nối 14. Sau đó, dùng van thuỷ lực tháo xilanh ra khỏi hộp thuỷ lực. Tháo ống lót 17, lồng định vị ngoài 9, lồng định vị trong 8 ra khỏi xilanh. Tháo ống lót dầy 10, ống lót mỏng 11, vòng chặn 12, đến xilanh 13, lồng nối 14 ra khỏi hộp thuỷ lực. 4.3.3.2. Trình tự lắp Quy trình lắp cụm thuỷ lực ngược với quy trình tháo. Trình tự tiến hành như sau : hình vẽ 4.3 lắp các chi tiết bên trong hộp thuỷ lưc. Lắp xilanh 13, vòng chặn 12, ống lót mỏng 11, ống lót dầy 12 vào lồng nối 14. Lắp các gioăng làm kín, lồng định vị trong 8, lồng định vị ngoài 9 vào ống lót 7 vào trong xilanh 13. Dùng cờlê xiết chặt đai ốc 2, 3 để lắp piston 4 vào cần piston 5, sau đó xiết chặt đai ốc 6 để lắp ty trung gian và đĩa 1. Lắp piston vào xilanh, sau đó lắp cụm xilanh – piston vào cụm thuỷ lực. Lắp các vòng đệm 15, 16, 17, ống lót 18, đến ốc hãm 21, ống lót 22, các vòng đệm 23, 24, vòng đỡ 25, ống lót 19 và đai ốc chịu áp lực 20 vào lồng nối 14. Hình 4.2 lắp cụn van. Lắp ống định vị 13 vào cối van 14, sau đó lắp bộ phận dẫn hướng 12, vòng đệm 11, đệm làm kín bằng cao su 10, vòng kẹp 9, đĩa van 8, lò xo 7, các gioăng làm kín 4, 5, ống định vị 3 và nắp van. Sau khi lắp các chi tiết của cụm van với nhau, ta lắp cụm van vào hộp thuỷ lực như hình vẽ, van hút ở dưới, van xả ở trên. Hình 4.1 lắp các phần của cụm thuỷ lực. Dùng cờlê xiết bulông và đai ốc 1, 2 để lắp ống hình trụ 3 vào chạc ba, lắp đệm cao su 4, vòng chặn 5, ống lót 6 và xiết đai ốc 7 để nối ống hình trụ 3 với thân van an toàn 22. Dùng cờlê xiết toàn bộ đai ốc 26 và đinh vít 25 để lắp xilanh 26 vào hộp thuỷ lực. Dung cờlê xiết chặt các đai ốc 23 và đinh vít 24 để lắp mặt bích 119 vào ren nối 20 vào cụm thuỷ lực. Vặn chặt tất cả các vòng đệm 30 và bulông 31 để lắp hộp thuỷ lực 11 và 12 vào chạc ba. Dùng cờlê xiết chặt toàn bộ đai ốc 8, vòng đệm 9 vào vít cấy 10 để lắp hộp thuỷ lực trái và phải vào giá máy. Xiết chặt tất cả các đai ốc 15 và đinh vít 16 để lắp hộp thuỷ lực vào thân máy 14. Cuối cùng lắp bình điều hoà và lắp phần thuỷ lực vào với phần cơ khí thành máy bơm hoàn chỉnh. Kiểm tra Sau khi lắp cụm thuỷ lực, cần kiểm tra việc lắp ráp đã đạt yêu cầu chưa, công việc bao gồm : Căn chỉnh độ thăng bằng của phần thuỷ lực : Dùng hai kích van đặt phía dưới đáy hộp thuỷ lực để hiệu chỉnh độ thăng bằng. Sau khi đã thăng bằng, tiến hành xiết chặt các bu lông chân máy và bulông chân đường ống hút. Kiểm tra tổng thể máy lần cuối : Kiểm tra đồng hồ và đầy đủ các chi tiết. Kiểm tra lại xem màng ngăn đã lắp vào bình điều hào chưa. Mở các thiết bị khoá, đóng trước khi cho bơm chạy thử. Xiết chặt các đai ốc, đinh ốc của hệ thống bảo vệ an toàn. CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG HỎNG CỦA CỤM VAN MÁY BƠM 5.1 Một số dạng hư hỏng, nguyên nhân và dấu hiệu nhận biết. Do môi trường làm việc của các van thủy lực là dòng dung dịch có vận tốc lớn và áp suất cao đồng thời chứa các hạt mài. Chính vì vậy sự mòn hỏng của các van thủy lực là không thể tránh khỏi. Sau đây là hai dạng hỏng cơ bản của cụm van: - Hỏng do mòn. - Hỏng do va đập. 5.1.1. Phân tích sự mòn cơ học của van Khi van làm việc thì các hạt mài trong dung dịch teo dòng chảy bắt đầu gây ra va đập, cọ xát vào bề mặt các chi tiết của van và gây ra mòn. Các hạt mài ở đây là do chính bản thân dung dịch cũng chữa các hạt rắn như các hạt làm nặng BaSO4, Fe2O3, chất kết tủa Na2CO3... và phải kể đến các hạt rắn như thạch anh, đá, cát, nham thạch… từ dưới giếng khoan lên do quá trình làm sạch dung dịch vẫn còn sót lại. Các hạt này có độ cứng lớn hơn rất nhiều so với kim loại chế tạo chi tiết của van. Khi các hạt mài này tiếp xúc với bề mặt chi tiết của van thì xảy ra hai khả năng: va đập vào chi tiết và trượt trên bề mặt chi tiết. Khi các hạt này va đập vào bề mặt các chi tiết làm cho bề mặt các chi tiết bị biến dạng đồng thời phá vỡ kết cấu kim loại cấu tạo lên chi tiết và làm cho bề mặt chi tiết xuất hiện các vết rỗ và bong các vẩy kim loại. Khi các hạt trượt trên bề mặt chi tiết thì sẽ cắt xén vật liệu của chi tiết và làm cho bề mặt chi tiết bị xước. Tuy nhiên các hạt tiếp xúc với các chi tiết chủ yếu là ở dạng va đập. Nhiều lần như vậy sẽ gây nên sự mòn hỏng cho các chi tiết của cụm van thủy lực làm ảnh hưởng đến tuổi thọ và khả năng làm việc của van. Ngoài ra các hạt mài còn có thể bị nhét vào giữa các bề mặt lắp ghép cứng của đế van và đĩa van khi đóng. Lúc đầu các hạt có kích thước nhỏ sau đó đến các hạt có kích thước lớn dần. Tại thời điểm các hạt mài phân vụn trong bề mặt lắp ghép cứng thì các vị trí tiếp xúc của chi tiết với hạt mài xuất hiện các ứng xuất cực đại. Ứng xuất này lớn hơn nhiều so với ứng xuất giới hạn cho phép của các mối ghép trong van. Sự lặp đi lặp lại nhiều lần như vậy trong quá trình làm việc của van gây ra mòn hỏng bề mặt các chi tiết của van. Khi giữa các chi tiết bị mòn tạo độ rơ thì lúc này vị trí tương đối giữa các đĩa van và bề mặt đế van bị mất đi, đồng thời lò xo nén đĩa van bị yếu do biến dạng mòn và các ống dẫn hướng của đĩa van bị mòn ô van đường kính trong làm cho đĩa van làm việc không còn vuông góc với bề mặt lắp ghép của mặt đế van, dẫn đến đế van bị cong và kéo theo đệm làm kín bị rách. Lúc này van đóng không còn được kín dẫn đến quá trình mòn hỏng của van diễn ra một cách nhanh chóng. Sự mòn hỏng của van do trong chất lỏng có pha rắn tạo ra một số dạng hỏng ở van như sau: - Mòn vảy nhỏ: là bề mặt chi tiết xuất hiện các vết rỗ nhỏ nông và thưa. Dạng mòn hỏng này ứng với cuối giai đoạn chạy mài. - Mòn vảy lớn: là bề mặt chi tiết xuất hiện các vết rỗ lớn, sâu và dày. Dạng mòn hỏng này ứng với giai đoạn mài mòn. - Mòn lỗ thủng (mòn toàn bộ bề mặt): là bề mặt chi tiết bị mòn thủng trầm trọng, không còn khả năng tiếp tục làm việc. Dạng mòn này ứng với giai đoạn mài mòn sự cố. Máy bơm piston thực hiện nhiệm vụ bơm dung dịch khoan, vì thế nên van thủy lực thường xuyên phải tiếp xúc với dung dịch khoan dẫn đến hiện tượng bề mặt của van xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa. Sự ăn mòn điện hóa này gây ra sự bào mòn bề mặt chi tiết của van. Cộng với áp suất dòng chảy của dung dịch tạo lên sự xói mòn bề mặt chi tiết. Quá trình ăn mòn cứ như vậy diễn ra cho đến khi gây hỏng van. Dòng chảy của dung dịch tạo lên sự xói mòn bề mặt chi tiết. Quá trình ăn mòn cứ như vậy diễn ra cho đến khi gây hỏng van. 5.1.2. Hỏng do va đập. 5.1.2.1. Hỏng do va đập cơ khí Do trong quá trình làm việc của van thì chuyển động của van là chuyển động lên xuống theo chuyển động của dòng chất lỏng (van hút và van xả có chuyển động ngược nhau trong mỗi chu trình chuyển động của piston trong xi lanh). Với chuyển động như vậy thì xảy ra hiện tượng va đập cơ khí giữa nắp van và cối van. Trước tiên ta xét đến chuyển động của van : Hình 5.2 Hình 5.1. Dạng mô phỏng van 1. Cối van 2. Đĩa van 3. Lò xo Xét với dòng chảy có lưu lượng Q = m.c.1.h ( 5.1 ) Q = F.r.w.sin a ( 5.2 ) Trong đó : h: Chiều cao nâng van (mm). Q: Lưu lượng của dòng chảy qua van. F: Diện tích mặt làm việc của piston. m: Hệ số dòng chảy ở khe hở của van. l: Chu vi đĩa van . c: Tốc độ dòng chất lỏng qua khe hở. r: Bán kính quay của tay biên. w: vận tốc góc . a: Góc quay tay biên. Có phương trình chiều cao nâng của van: ( 5.3 ) ( 5.4 ) Có h = hmax khi sin a = 1 , hay a = 900 * Xét với Van hút, khi van lên đến chiều cao lớn nhất (h = hmax) thì piston ở điểm chết phải và kết thúc quá trình hút. Piston chuyển động ngược lại về điểm chết trái thực hiện quá trình xả, khi này áp lực chất lỏng trong khoảng không xilanh tác dụng lên nắp van hút. Van hút vừa chịu áp lực này đi từ độ cao hmax về vị trí ban đầu (h = 0), gây ra va đập với đế van tạo ra những vết rỗ trên bề mặt của van (do biến dạng cấu trúc kim loại ở bề mặt đĩa van và đế van). Càng nhiều các vết rỗ thì mối ghép xuất hiện độ rơ, làm mất vị trí tương đối giữa đĩa van và mặt đế van cộng thêm với sự nhấp nhô bề mặt của chi tiết làm cho quá trình mòn xảy ra nhanh hơn. 5.1.2.2. Hỏng do va đập thuỷ lực Va đập thuỷ lực là hiện tượng biến đổi áp suất đột ngột khi có sự thay đổi đột ngột của vận tốc dòng chảy. Trong quá trình làm việc của van ở máy bơm piston khó tránh khỏi hiện tượng va đập thuỷ lực, nó gây ra sự mòn hỏng các chi tiết của van. Gây ra tiếng ồn và giảm hiệu suất làm việc của van. Hiện tượng va đập thuỷ lực trong máy bơm piston chủ yếu là do hiện tượng xâm thực . Hiện tượng xâm thực là hiện tượng xuất hiện các bộ khí hơi trong dòng chất lỏng do nguyên nhân giảm áp suất động tới một giá trị giới hạn nào đó. Thông thường giá trị tới hạn này là áp suất hơi bão hoà. Đây là hiện tượng thường xảy ra với các máy thuỷ lực thể tích. Với máy bơm piston thì hiện tượng xâm thực xảy ra là do các nguyên nhân sau: - Tốc độ dòng chảy ở cửa vào quá cao làm áp suất chất lỏng giảm nhanh, đến khi áp suất đó nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của chất lỏng thì sẽ xảy ra hiện tượng xâm thực. - Khí lọt vào trong dung dịch bơm qua hệ thống làm kín hoặc khí lẫn trong dung dịch quá lớn, chưa được lọc một cách triệt để. - Lựa chọn, tính toán đường kính, chiều dài ống hút không hợp lý, làm tăng tổn thất trên đường ống hút. Ngoài ra còn xảy ra hiện tiết diện lưu thông của đường ống bị giảm do đường ống bị méo hay bẹp. - Nhiệt độ của chất lỏng bơm khi tăng cao dẫn đến hiện tượng giảm áp gây hiện tượng xâm thực. Khi xảy ra hiện tượng xâm thực dòng chảy sẽ xuất hiện các khoảng trống cục bộ, tạo ra nhiều dòng chảy trong lòng của chất lỏng làm tốc độ dòng chảy chất lỏng tăng đột ngột xô tới bề mặt làm việc của van với vận tốc rất lớn, gây nên một áp lực lớn tác động vào bề mặt các chi tiết van một cách đột ngột. Ban đầu phá hỏng cấu trúc kim loại trên bề mặt chi tiết van, sau đó tạo thành các vết rỗ trên bề mặt chi tiết van. Khi bề mặt chi tiết có các vết rỗ, làm cho bề mặt tiếp xúc của chi tiết với chất lỏng tăng. Quá trình mòn hỏng xảy ra nhanh hơn, bề mặt chi tiết xuất hiện càng nhiều vết rỗ với đường kính lớn và nhanh chóng bị phá hỏng. Như đã phân tích ở trên, dòng chảy trong bơm piston là dòng không ổn định. Vận tốc chuyển động của dòng chảy chất lỏng trong bơm phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của piston. Nó là một hàm thay đổi theo thời gian. (với ) ( 5.5 ) Như vậy chất lỏng có khối lượng m chuyển động trong bơm sẽ chịu tác dụng của lực quán tính: ( 5.6 ) Nếu v tăng suy ra Rqt tác dụng ngược chiều dài dòng chảy. Nếu v giảm, Rqt tác dụng theo chiều dòng chảy. Lực quán tính này sẽ tác dụng lên dòng chảy của chất lỏng, ảnh hưởng xấu tới hệ thống bơm, đường ống và các bộ phận khác. Do vận tốc v của piston thay đổi một cách có chu kỳ nên gia tốc v cũng thay đổi một cách có chu kỳ cả về chiều và độ lớn, do đó lực quán tính sinh ra trong bơm là một tải trọng động có chu kỳ, tác động vào các bộ phận của bơm và các hệ thống. Tải trọng động này đôi khi rất lớn, nhất là đối với cũng thay đổi một cách có chu kỳ cả về chiều và độ lớn, do đó lực quán tính sinh ra trong bơm là một tải trọng động có chu kỳ, tác động vào các bộ phận của bơm và các hệ thống. Tải trọng động này đôi khi rất lớn, nhất là đối với những bơm có hệ số không đồng đều về lưu lượng lớn. Do có sự tồn tại của lực quán tính này nên trong phương trình chuyển động của dòng chảy không ổn định, có thành phần của lực quán tính. Phương trình Becnuli cho dòng chảy không ổn định. ( 5.7 ) Thành phần liên quan đến lực quán tính gọi là lực quán tính. Cột áp quán tính có thể gây ra hiện tượng xâm thực của bơm và các hệ thống mà cụ thể nó gây ra sự mòn hỏng của cụm van trong máy bơm piston. 5.1.2.3. Một số biện pháp chống xâm thực 1. Xét trong quá trình hút Hình 5.2. Bơm piston tác dụng đơn Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt a –a và b –b lấy mặt chuẩn tại a –a đủ lớn để Va @ 0 ( 5.8 ) Trong đó: Pa: Áp suất tại mặt thoáng bằng áp suất khí trời Zh : Chiều cao hút Pxl: Áp suất ở buồng làm việc trong quá trình hút Vxl: Vận tốc chất lỏng trong buồng làm việc (hay vận tốc piston) Shh: Tổng tổn thất cột cáp trên toàn bộ chiều dài của ống hút Hqt: Cột áp quán tính trên ống hút Þ ( 5.9 ) Mà vì thế cho nên áp suất buồng làm việc trong quá trình hút Pxl, nếu hpt>0 thì Pxl sẽ nhỏ hơn áp suất ở mặt thoáng (Pxl < Pa). Trong quá trình làm việc, để tránh hiện tượng gián đoạn dòng chất lỏng trong bơm, chất lỏng có thể tách rời khỏi piston, làm giảm lưu lượng của bơm và hiện tượng xâm thực của bơm thì: Pxl ³ Pbh (Trong đó Pbh: áp suất hơi bão hoà) Để có Pxl lớn Zh; phải nhỏ. Ta xét một vài biện pháp: * Xét Zh: đối với bơm piston Zh £ 4 ¸ 5 (m) Tốt nhất là có Zh < 0 tức là mực chất lỏng cao hơn miệng hút * Giảm tổn thất trên ống hút và giảm vận tốc piston ( 5.10 ) hvh: Tổn thất van hút x: Hệ số tổn thất cục bộ l: Hệ số tổn thất đường ống * Giảm tổn thất cục bộ trên đường hút và chọn ống hút ngắn nhất * Vận tốc piston càng lớn cột áp tổn thất càng lớn * Ta chọn ống hút ngắn, có đường kính lớn. Số vòng quay n không được lớn quá n = 100 ¸ 200 (vòng/phút) ( 5.11 ) Qua phân tích trên ta thấy rằng áp suất trong quá trình hút của bơm (Pxl) nhỏ nhất khi piston bắt đầu chuyển động hút từ B2 (X=0) và lớn nhất khi piston đến B1 (X=S) Do đó điều kiện làm việc bình thường của bơm không có hiện tượng xâm thực trong quá trình hút là: Dh: Cột áp dữ trữ khi có xâm thực. Þ 5.1.3.2. Xét trong quá trình đẩy Ta có ( 5.12 ) Trong đó: Zb= 0 Ze = Zđ: Độ cao đẩy Pc, Vc: áp suất và vận tốc dòng chảy tại nơi cần cung cấp. Px2: áp suất tại điểm đang xét trong quá trình đẩy Vx2: Vận tốc tại điểm đang xét trong quá trình đẩy Tđ: Hệ số tổn thất tương đương của ông đẩy xác định tương tự như ở ống hút. hvđ: Tổn thất năng lượng tại van đẩy x: Hệ số tổn thất cục bộ l: Hệ số tổn thất đường ống Shđ: Tổn thất trên đường ống đẩy ( 5.13 ) ( 5.14 ) Vì vận tốc của chất lỏng tại đoạn đường ống có chiều dài li, đường kính di, tiết diện fi. ( 5.15 ) ( 5.16 ) Lđ: Chiều dài tương đương ống đẩy vào ống hút ( 5.17 ) ( 5.18 ) Ta thấy: Px2 đạt max khi x = S (tức quá trình bắt đầu đẩy) Px2 đạt min khi x =0 ( 5.20 ) Khi Hqt(max) = lớn nhất thì trong buồng công tác của bơm có xuất hiện chân không và xảy ra hiện tượng xâm thực: Do đó điều kiện đảm bảo bơm piston làm việc bình thường không xảy ra hiện tượng xâm thực trong quá trình đẩy là: Đối với bơm piston truyền dẫn tay quay: * Vậy ta có một số biện pháp chống xâm thực như sau: - Giảm chiều dài ống đẩy (nên giảm các đoạn nằm ngang của ống đẩy). - Tăng diện tích mặt cắt ống đẩy, biện pháp này đơn giản có hiệu quả tốt. - Giảm diện tích mặt piston F, bán kính quay R và số vòng quay làm việc n. * Công thức tính số vòng quay lớn nhất trong quá trình hút và đẩy là: Thay w = p.n/30, trong điều kiện xâm thực ta được: ( 5.21 ) Tương tự như trên ta tính được số vòng quay giới hạn cho phép của bơm trong quá trình đẩy: Ta phải có: [n] £ nmax (1),(2) Với bơm nước thường [n] = 100 ¸ 200 (vòng/phút) * Kết luận: Để khắc phục hiện tượng xâm thực trong bơm piston ta cần chú ý các điểm quan trọng sau: - Giảm tổn thất trên đường hút. - Giảm tổn thất cục bộ trên toàn đường hút. - Chọn ống hút ngắn nhất. - Giảm chiều dài ống đẩy. - Tăng diện tích mặt cắt ống đẩy. - Giảm diện tích mặt piston, bán kính quay và số vòng quay làm việc. - Giảm vận tốc của piston. 5.2. Một số biện pháp hạn chế hư hỏng, và cơ sở lý thuyết 5.2.1. Các biện pháp về lắp ráp. Biện pháp đầu tiên để đảm bảo cụm van được vận hành một cách có hiệu quả và có thời gian sử dụng được kéo dài, thì cần phải có qui trình lắp ráp đạt được tiêu chuẩn theo qui định. Đây là một yêu cầu trong quá trình lắp ráp van: 1. Lắp ráp các van có bề mặt không bị rỗ, nút hay bị xói mòn. 2. Độ bóng bề mặt côn trong và mặt ngoài của cối van là 0,63(MK). 3.Yêu cầu tiếp xúc bề mặt giữa mặt ngoài của cối van và mặt rỗ của hộp thuỷ lực phải lớn hơn hoặc bằng 80% và phải phân bố đều trên toàn bộ bề mặt. (Việc kiểm tra độ tiếp xúc được tiến hành bằng phương pháp sau: bôi một lớp rất mỏng bột màu lên trên bề mặt ngoài của cối van, sau đó kiểm tra bằng phương pháp tiếp xúc vết) 4. Cối van và nắp van cao su khi nắp phải có độ kín đạt yêu cầu kĩ thuật. 5. Lắp lò xo với độ cứng sao cho nó phải có độ nén để ép nắp van vào mặt cối van nhằm đảm bảo độ kín và duy trì áp lực của bơm. 6. Phải lắp nắp chặn van với thoảng cao su làm kín đảm bảo yêu cầu kĩ thuật (thoảng không bị rách, đảm bảo tính đàn hồi... ). 5.2.2. Các biện pháp cải thiện điều kiện làm việc. Máy bơm piston khi bơm dung dịch thì có lẫn các pha rắn và pha khí lẫn trong dung dịch, tạo ra hỗn hợp pha rắn, lỏng và khí làm ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của máy bơm, đồng thời gây các hiện tượng mòn hỏng các chi tiết trong cụm van cũng như các chi tiết trong máy (như là: piston, xi lanh... ) . Vì vậy cần phải có biện pháp xử lý nhằm làm sạch dung dịch bơm. 5.2. 2.1. Xử lý pha rắn trong dung dịch. 1 . Sàng rung Sàng rung là thiết bị tách mùn khoan chính. Sàng rung được lắp trực tiếp ở đầu máng dẫn dung dịch từ giếng khoan trở về. Sàng rung bao gồm một lưới thép không gỉ lắp trong một khung. Khung này lắp trên các lò xo và khung rung động nhờ một trục lệch tâm. Trục lệch tâm chuyển động nhờ động cơ điện. Khung lưới đặt nghiêng một góc nhất định về phía máng chứa mùn. Do lưới thép rung động nên dung dịch chảy qua sẽ bị phá vỡ cấu trúc. Dung dịch lọt qua mắt lưới xuống máng dẫn, mùn khoan có kích thước lớn sẽ nằm lại trên sàng rung và theo chiều của lưới thép ra ngoài. Lưới sàng rung có nhiều loại khác nhau, thường được xác định bằng số mắt lưới trên một đơn vị chiều dài. Mắt lưới càng dày thì việc lọc mùn khoan càng tốt, tuy nhiên lại không đảm bảo được lưu lượng. Để đảm bảo hai điều kiện này người ta thường đưa vào sử dụng sàng rung kép nghĩa là đặt hai lưới thép song song, một lưới ở trên thưa hơn và lưới ở dưới dày hơn. Hoặc người ta đặt sàng rung song song. Hình 5.3. Sàng rung STT 1 2 3 Tên chi tiết Khung Lò xo Bộ phận rung 2. Máng lắng. Đây là thiết bị dùng để tách bớt pha rắn trong dung dịch đã lọt qua sàng rung. Máng lắng có chiều rộng từ 600 4 700(mm), sâu 400 4 600(mm) và dài 40 4 50(mm). Để phá huỷ cấu trúc dung dịch, tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng, người ta làm các vách ngăn đặt trong máng cách nhau từ 4 . 6(m). Các vách ngăn đặt cách đáy hoặc nhô cao trên thành máng từ 20¸ 30(cm), hoặc đặt sát đáy và thấp dưới thành, máng 20¸ 30(cm), đặt xen kẽ nhau. Trên đường máng đặt xen kẽ các hố lắng sâu. Hình 5.4. Máng lắng STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Máy bơm 3 Hồ lắng 2 Máng lắng 4 Bể chứa 3. Máy tách khí Dùng để xử lý dung dịch khi bị lẫn khí tránh nguy cơ phun trào, hoả hoạn, đồng thời giảm lượng khí có lẫn trong dung dịch đi vào bơm gây nên hiện tượng xâm thực làm hỏng hóc các bộ phận của bơm đặc biệt là hệ thống thuỷ lực, làm giảm hiệu suất làm việc của bơm. Máy tách khí có nhiều loại khác nhau nhưng đều làm việc theo nguyên lý: phá vỡ cấu trúc dung dịch bằng cách trải mỏng dung dịch lên các tấm ngăn trong thùng kín, phía trên tạo chân không để cho khí tách ra khỏi dung dịch. Hình 5.5. Máy tách khí 4. Máy xoáy thuỷ lực Tất cả các loại mùn khoan qua lưới sàng rung có kích thước lớn hơn 74hm được gọi là cát và nhỏ hơn 74(hm) được gọi là mùn. Nếu để cát và mùn lẫn vào dung dịch thì sẽ làm giảm tính chất của dung dịch và làm giảm tiến độ khoan đồng thời làm hao mòn các chi tiết của máy bơm và làm giảm tuổi thọ của choòng khoan. Vì vậy cần phải có phương pháp tách cát và mùn ra. Để làm được việc đó người ta dùng thùng xoáy thuỷ lực. Đây là thiết bị dùng để làm sạch dung dịch có hiệu quả nhất. - Nguyên lý hoạt động : Dung dịch từ lỗ khoan chảy ra được bơm vào ống (1) tiếp tuyến với thành máy xoáy lốc thuỷ lực (2). Do tác dụng của lực ly tâm, các phần tử nhẹ hơn sẽ văng ra xa tâm, tiếp giáp với thành nón của máy và chuyển dịch xuống dưới, chảy ra ngoài lỗ (3) của van điều chỉnh lỗ. Dung dịch nhẹ sẽ chảy xoáy ở tâm của máy qua lỗ (4) chảy vào hố chứa. Lỗ (5) được làm hẹp sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy vào máy. Máy xoay thuỷ lực làm việc bình thường cần có áp suất 0,2 ¸ 0,5 MN/m2 (2 ¸ 5kg/cm2). Tất cả các thiết bị được bố trí theo sơ đồ nguyên lý của hệ thống tuần hoàn dung dịch. Hình 5.6. Nguyên lý làm việc của máy xoáy thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Đường vào của dung dịch bẩn 4 Đường xa của dung dịch sạch 2 Thành máy xoáy thuỷ lực 5 Lỗ làm hẹp 3 Đường ra của cặn 5.2.2.2. Khắc phục hiện tượng xâm thực Giảm lượng khí có trong dung dịch sau khi thanh lọc vào bơm là ít nhất. Đây là yếu tố rất quan trọng, nó quyết định lớn đến hiệu suất làm việc của bơm. Nếu lượng khí này còn lớn nó sẽ tăng dần khi đi vào trong buồng làm việc, tạo ra các bọt khí và gây ra hiện tượng xâm thực. Để giảm lượng khí này : - Sử dụng thiết bị tách lọc khí sao cho lượng khí lẫn trong dung dịch còn lại trước khi vào bơm là ít nhất. - Thường xuyên kiểm tra hiện tượng rò rỉ chất lỏng qua đường ống hút, đệm làm kín. - Đảm bảo áp suất, nhiệt độ trong quá trình bơm không vượt quá giới hạn cho phép. - Lắp đặt bơm sao cho có chiều cao, đường kính ống hút hợp lý. Với một số các yêu cầu sau: + Đường kính ống hút tối thiểu 200(mm). + Chiều cao ống hút là 1,5(m) đối với xilanh có đường kính trong là 200(mm). + Chiều cao ống hút là 1,2(m) đối với xi lanh có đường kính trong là 130(mm). 5.2.3. Các biện pháp về qui trình sử dụng Ở đây ta chỉ nêu ra một số phương pháp cần thiết trong quá trình sử dụng của van nhằm nâng cao tuổi thọ của các van thuỷ lực. 1. Xử lý dung dịch sạch trước khi bơm, hạn chế thấp nhất pha rắn còn sót trong dung dịch bằng phương pháp: - Thường xuyên kiểm tra hệ thống làm sạch dung dịch: sàng rung, thùng xoáy thuỷ lực… - Cải tiến hoặc lắp thêm các mặt sàng vào bộ làm rung hoặc cho dung dịch đi qua bộ phận làm sạch nhiều lần. 2. Ngăn tình trạng chống xâm thực bằng cách: - Giữ ổn định nhiệt độ dung dịch và nhiệt độ trong buồng thuỷ lực, đặc biệt là trong các xi lanh. - Thường xuyên kiểm tra đường ống hút của bơm, tránh tình trạng đường ống hút bị hở hoặc đặt quá cao so với mặt dung dịch trong bể. 3. Khi phát hiện thấy tiếng va đập ở buồng thuỷ lực tại vị trí van thì cần phải có biện pháp xử lý ngay (có thể là do lò xo nén bị hỏng, đĩa van bị cong hoặc đệm làm kín bị rách… ). Nếu xảy một trong các trường hợp kể trên thì cần phải thay thế hoặc có biện pháp sửa chữa kịp thời để tránh việc ảnh hưởng đến các chi tiết khác. 4. Tuân thủ nghiêm ngặt về các quy định vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng của máy bơm . Kết luận Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã học hỏi thêm được rất nhiều điều bổ ích từ việc nghiên cứu thiết bị máy bơm piston dung dịch khoan YHБ-600. Qua đó em đã biết thêm được những ưu điểm và nhược điểm của máy bơm dung dịch khoan YHБ-600, cách vận hành và bảo dưỡng sửa chữa máy bơm. Đồ án này được hoàn thành dựa trên cơ sở và số liệu chung của tổ hợp máy bơm piston YHБ-600. Nó đã đem lại những kiến thức cùng kĩ năng rất bổ ích và thiết thực cho một kĩ sư cơ khí thiết bị khoan. Do thời gian tìm hiểu và khả năng của bản thân còn nhiều hạn chế, nên nội dung của đồ án còn nhiều thiếu sót. Em rất mong được những đánh giá và nhận xét của các thầy cô trong bộ môn cũng như các thầy cô khác và các bạn bè đông nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Văn Bản và các thầy cô trong bộ môn. Hà nội, ngày 08.6.2010. Sinh viên thực hiện Trần Sách Đôn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Máy thuỷ lực thể tích- Hoàng Thị Bích Ngọc. 2. Quy trình công nghệ sửa chữa máy bơm piston- Xí nghiệp sửa chữa cơ điện. 3. Công nghệ sửa chữa máy và thiết bị mỏ- Vũ Thế Sự. 4. Thuỷ lực và máy thuỷ lực Tập I , Tập II- Đinh Ngọc Ái (chủ biên) . 5. Bơm, Quạt, Máy nén khí- Nguyễn Văn May- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thật Hà Nội 1997. 6. Bơm, máy nén, quạt trong công nghiệp- Nguyễn Minh Tuyển- Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1985. 7. Kỹ thuật công nghệ cơ khí- PGS-TS Lê Văn Tiến- 1993. 8. Công nghệ chế tạo máy Tập 1 , Tập 2- Đặng Vũ Dao- Lê Văn Tiến- Nguyễn Đắc Lộc- Nguyễn Đức Năm- Nguyễn Thế Đạt- 1986. Môc lôc