Đề tài Nghiên cứu tời khoan Y2-55 sử dụng trong khoan khai thác dầu khí

990 Đường kính phanh, (mm) 1575 1575 1372 1372 1168 1067 1067 Chiều rộng phanh, (mm) 263,53 263,53 263,5 263,5 263,5 212 212 Khối lượng, (tấn) 40 38,8 34,3 28,8 19,2 18 9.5 Bảng 1.2: Các loại tời chế tạo ở Rumani. Chỉ tiêu Đơn vị Loại tời TF35 TF 25 TF 25* TF 21 TF15 Công suất KW 1500 1100 740 520 390 Đường kính cáp mm 35; 38 32 28 32; 38 25 Lực kéo cáp max KN 440 275 360 - 150 Vận tốc cáp m/s 4÷ 25 4÷ 25 4÷ 25 2,3÷ 17,2 2÷ 12,5 Lực kéo cáp KN 350 250 160 187,5 113 Đường kính tang tời mm 900 710 630 710 450 Số vận tốc 4+2 4+2 4+2 6 2+1 Đường kính tang tời mm 1510 1320 1180 1180 1100 Đường kính phanh mm 1570 1370 1570 1570 1100 Chiều rộng phanh mm 275 255 255 255 205 Bảng 1.3 Các loại tời chế tạo ở Liênxô. Chỉ tiêu Đơn vị Loại tời Y2- 47 Y2- 48 RY200Br BY75Br BY50Br BY40Br Công suất KW 900 440 810 400 300 190 Đường kính cáp mm 28 28 33 25 24 25 Lực kéo cáp max KN 153 153 232 125 98 80 Vận tốc cáp m/s 5,7÷ 20,6 2,25÷ 12,6 3,5÷ 17,7 3,2÷ 16 2,6÷ 11,6 2,8÷ 10,4 Số vận tốc 5 4 4 4 4 4 Đường kính tang tời mm 650 650 850 600 450 400 Chiều dài tang tời mm 840 840 1100 865 700 550 Đường kính phanh mm 1180 1450 1450 1180 1000 1000 Chiều rộng phanh mm 250 250 250 250 180 200 *Nhận xét: qua bảng thống kê các loại tời của 3 nước ta thấy nếu cùng kích thước thì công suất làm việc của tời do hãng National oilwell sản xuất lớn hơn công suất làm việc của hai loại tời còn lại, do vậy nó có khả năng nâng thả tải trọng lớn hơn, thiết bị làm việc tốt hơn. Để tương quan với công suất đó thì lực trong nhánh cáp cũng lớn hơn, khi đó kéo theo cấp tốc độ cũng đa dạng hơn do đó sự biến thiên về vận tốc trong phạm vi rộng hơn. Với các đặc tính kỹ thuật trên nên kích thước tời (đường kính tang, đường kính phanh, chiều dài tời và chiều rộng phanh) của hãng National oilwell lớn hơn. Từ khả năng làm việc cao nên tời của hãng National oilwell ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong công tác khoan dầu khí. Tùy theo mức độ khai thác, nâng thả bộ khoan cụ mà ta dùng một trong ba loại tời trên với công suất và đặc tính kỹ thuật tương ứng của tời. Từ trước tới nay, Vietsovpetro thường dùng thiết bị của Liên xo sản xuất, trong đó có tời khoan. Tời Y2-55 có công suất khá lớn nên đường kính cáp cũng như lực kéo và phạm vi vận tốc lớn hơn. Đường kính tang tời và chiều dài tang tời lớn hơn các tời khác nên khả năng cuốn cáp được nhiều hơn. Do vậy tời Y2-55 thường dùng trong khoan khai thác có độ sâu lớn. 1.3. Sơ đồ hệ thống nâng thả. Cụm thiết bị nâng thả là một tổ hợp thiết bị trên giàn khoan. Chúng hoạt động đồng bộ với nhau để thực hiện các chức năng quan trọng như kéo thả cần khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa. Cụm thiết bị nâng thả gồm các thiết bị chính như: Tháp khoan, tời khoan, hệ thống ròng rọc động, ròng rọc tĩnh,… Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nâng thả. 1. Cáp khoan 5. Cuộn dây dự trữ 2. Ròng rọc động 6. Tời khoan 3.Neo cáp cố định 7. Ròng rọc tĩnh 4. Kẹp 1.4. Một số kết quả đạt được trong quá trình sử dụng. - Công suất lớn hơn do trọng lượng của cột cần khoan và ống chống lớn. - Có số tốc độ trung gian hợp lý để giảm thời gian nâng thả. - Sơ đồ động học đơn giản tận dụng hết công suất động cơ. - Có số tốc độ lớn nhất để kéo thả móc không tải. - Hệ thống hãm tời làm việc với độ tin cậy cao. - Thuận tiện cho việc điều chỉnh tốc độ truyền tải choòng. Bên cạnh đó nó còn các nhược điểm: - To, nặng, cồng kềnh. - Các phụ kiện kèm theo lắp đặt rất khó khăn. - Các chi tiết hay bị hỏng nên thay thế mất nhiều thời gian. - Công suất nhỏ hơn các loại tời tư bản. Vì vậy cần có các biện pháp khắc phục những vấn đề trên bằng cách nghiên cứu sử dụng tối đa công suất của động cơ, kiểm tra và bảo dưỡng đúng lịch và thời gian, thường xuyên kiểm tra toàn bộ hệ thống sau mỗi lần giao ca hoặc nhận ca. Trình độ người điều khiển phải có trình độ cao và hiểu rõ từng chi tiết trên tời. CHƯƠNG II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỜI KHOAN Y2-55 2.1. Cấu tạo của tời koan Y2-55. 2.1.1 Cấu tạo trục tang tời. Hình 2.1: Cấu tạo trục tời Y2-55 1, 2 : Khớp nối 3: Bánh xích 4, 25: Gối đỡ 5: Tang phanh 6: Đĩa tang phanh 7: Trục tang 8: Tang tời 9, 15: Vú mỡ 10: Cụm bánh xích 11: Nắp bảo hiểm 12, 13: Tang côn 1065 14: Côn hơi 1070 16: Đường mở 17: Moay-ơ 18: Côn hơi 700 19: Đĩa chắn bẩn 20: Bộ kẹp cáp 22, 24: Ổ bi 3638 23, 28: Then 26, 27: Ổ bi 3534 29: Đường nối hơi 30: Đầu tiếp hơi Tang tời (8) được chế tạo thừ thép ΓX. Nó có thể cuốn được 4 lớp cáp. Trong quá trình làm việc nó chịu mômen xoắn rất lớn do cáp sinh ra, đồng thời nó chịu lực nén do các lớp cáp đè lên. Do vậy tang tời thường bị mòn do ma sát trượt cũng như có thể xảy ra hiện tượng nứt, rỗ. Tang tời được lắp với đĩa tang (6) bằng các vít chìm. Đĩa tang được chế tạo từ thép 35Λ lắp ghép với then bán nguyệt. Mặt bên của đĩa tang có các bộ kẹp cáp để cố định cố định một đầu cáp tời (vị trí A) với 6 con bu lông. Tang phanh (5) được chế tạo từ thép đúc, được liên kết với đĩa tang (6) và tang tời (8) bằng 12 con bu lông chốt M36 cho một tang. Tang phanh là một bộ phận của cơ cấu phanh hãm ma sát. Khi hãm phanh, các đai phanh cơ học sẽ bó sát vào tang phanh khiến cho tời giảm tốc độ hoặc dừng hẳn. Cụm bánh xích (10) gồm Z = 28, Z = 19 và tang côn Φ695 được lắp trên hai ổ lăn 3534. Tang côn Φ695 và côn hơi MΠ700 (18) khi ăn khớp sẽ truyền cho trục nâng vận tốc số 5. Tấm chắn bảo vệ (11) được bắt chặt trên tang côn Φ695 bằng 8 con bu lông M16 nhằm chắn dầu mỡ, nước, chất bẩn lọt vào bề mặt của tang côn và côn hơi MΠ700 (18). Moay-ơ (17) được lắp trên trục tời (7) bằng phương pháp ép chặt. Nó có vành moay-ơ để liên kết với tang côn Φ1065 (12) bằng 8 con bu lông M36. Tang côn (12) lại được kẹp chặt với tang côn (13) bằng bu lông chốt M24 tạo thành tang côn kép để ăn khớp với côn hơi MΠ700. Qua bộ côn hơi của tời, trục nâng nhận được 4 tốc độ truyền đến từ hộp số dẫn lực. Phía trên vành tang (13) còn có 3 vấu để bắt bu lông sự cố khi côn hơi MΠ700 bị hỏng. Côn hơi MΠ700 (18) cũng được kẹp chặt với tang côn (12) bằng 16 con bu lông M24. Để cung cấp hơi áp lực cao 8 kg/cm2 cho côn hơi MΠ700 (18) làm việc, người ta lắp đầu tiếp hơi (30) và dẫn qua ống mềm (29) và côn hơi MΠ700 làm cho côn hơi ôm lấy tang côn và truyền chuyển động mômen quay cho tời. Phía đầu kia của trục nâng, người ta lắp khớp nối vấu (2) để ăn khớp với phanh thuỷ lực UT1450. Khớp nối này di trượt được trên trục then hoa và có cơ cấu cần gạt để đóng ngắt sự ăn khớp của chúng. Toàn bộ các chi tiết của trục nâng được đỡ bởi các gối đỡ (4) và (25), gối đỡ này được kẹp chân đế vào khung của tời và lắp hai ổ lăn 3638. Việc bôi trơn các gối này bằng cách bơm qua lỗ mở trên gối đỡ. Còn để bôi trơn hai ổ lăn 3534 thì bơm qua đường ống (16) và vú mỡ (15), mỡ sẽ đi qua dọc trục rồi vào hai ổ lăn. 2.1.2 Cấu tạo tang tời. Hình 2.2 – Tang tời 1: Gối đỡ 5: Trục tang tời 2: Chốt hãm 6: Rãnh chứa cáp 3: Chốt bu lông 7: Ống dẫn nước làm mát 4: Gờ tang phanh Tang tời dùng để chứa và cuốn bộ cáp khoan. Trong quá trình làm việc, tang tời chịu mômen xoắn, nén do lực căng của cáp sinh ra và lực nén do cáp đè lên. Đường kính tang tời phụ thuộc vào đường kính cáp. Thông thường ta có: Dtt > 400dc Trong đó: + Dtt: đường kính tang tời, (mm); + dc: đường kính sợi cáp, (mm). 2.1.3. Cấu tạo côn của tời. Tời khoan được lắp bộ côn ly hợp điều khiển bằng khí nén từ bàn kíp trưởng. Hiện nay người ta sử dụng các bộ ly hợp sau: + Ly hợp dạng đĩa ma sát. + Ly hợp dạng bánh hơi. Các bộ ly hợp có cấu tạo dạng đĩa ma sát hay dạng bánh hơi đều được điều khiển nhờ không khí nén, được dùng cho cả hai cấp độ cao và thấp của tời. Van điều khiển bộ ly hợp dạng bánh hơi và khí nén vận hành được đặt gần địa điểm bàn kíp trưởng. Bộ ly hợp còn có tác dụng tách sự dẫn động từ đầu ra của trục chính đến trục tang tời ở mức thấp nhất và sự ngắt của trục tời trong khi khoan. Mômen quay sinh ra do bộ côn thực hiện là: Mt =P.D.l.. . = P.D2.l. .. ( N/cm) (2.1) Trong đó: l: chiều rộng của côn , (cm); D: đường kính tay côn của tời,(cm); μ: hệ số ma sát giữa côn và tang côn (μ = 0,3). Hình 2.3: Bộ ly hợp 1: Buồng chứa khí 2: Ống dẫn khí 3:Vành tang côn 2.1.4. Cấu tạo hộp số của tời. Hộp số được lắp đặt ở phía sau tang tời, gồm bánh răng, bánh xích, trục vào, trục ra, trục trung gian…Trên các trục được lắp các côn ly hợp bánh răng, bánh răng xích có các kích thước khác nhau, cho phép thay đổi tốc độ, chiều quay. Công dụng: Dùng để thay đổi tốc độ quấn cáp của tời. 2.1.5. Hệ thống điều khiển khí nén của tời. Hình 2.4: Cơ cấu điều khiển khí nén MN1-MN2: áp kế CRM1: van máy PB: bàn điều khiển Φ1: bộ lọc S2: bộ thoát khí ĐR1: long đen C4-C5: xupap chuyển hướng S1: xilanh khí CRTr1-CRTr2-CRTr3-CRTr4: van phân phối bốn cửa V1-V2-V3: miệng nạp C1-C2-C3: van xả CRĐ1-CRĐ2-CRĐ3: van phân phối 1: hộp tổng hợp bàn điều khiển MP1-MP2-MP3: côn hơi Việc điều khiển hệ thống khí nén MP1, MP2, MP3, xi lanh khí S1 của phanh, bộ thoát khí S2 bắt đầu từ bàn điều khiển khoan PB. Qua van CRTr1 không khí được truyền hoặc là vào trục MP2 (bật lưu tốc thứ năm của tời) qua miệng nạp V1 & V2 hoặc là vào trục MP1 (bật cả bốn tốc độ của tời) qua V. Việc xả khí của MP2 khi ngắt diễn ra qua van C1 còn MP1 thì qua van C2. Van CRTr1 nhận nhiên liệu từ hộp tổng hợp van hai xu-pap CRĐ1 và CRĐ2. Khi làm việc thì van CRĐ1 mở để giữ nguyên liệu của van CRTr2 còn van CRĐ2 đóng. Bộ truyền động hoặc van CRTr4 trên hộp truyền (trên đó việc điều chỉnh truyền động cần thiết khi thay đổi tốc độ trên hộp truyền được truyền từ bàn điều khiển khoan) được hoạt động bằng van CRTr2 qua xu-pap chuyển hướng C4. Van CRTr4 cho phép việc mở hay đóng chuyển động làm việc van đang hoạt động của bộ truyền bằng việc bật MP300 van đang hoạt động. Trong khi mối ghép talét đang hoạt động, hãm tời ăn mòn van CRĐ1 đóng, van CRĐ2 mở, nhịp độ làm việc của MP1 và MP2 phù hợp với áp suất côn đóng. Mở cùng lúc xi lanh nén khí S1 của phanh, không khí đến xi lanh này từ van CRĐ2 qua long đen Đr1, xu-pap chuyển hướng C5 và tang quay bị hãm. Van hai xu-pap CRĐ3 nhận nhiên liệu từ bộ điều khiển ma sát làm MP3 qua miệng nạp V3, hãm ma sát khi mở diễn ra qua xu-pap C3. Điều khiển bộ thoát khí S2 bằng van CRTr3 (van nhận nhiên liệu từ hộp tổng hợp của bàn điều khiển (1)). Van máy CRĐ1 nhận nhiên liệu từ bộ điều khiển khoan qua bộ lọc θ1 đưa không khí sạch lên bằng áp suất 0,45 Npa trong xi lanh khí S1 của phanh qua van xu-pap chuyển hướng C5 đảm bảo việc phanh êm nhẹ của tay phanh tời áp suất không khí ở lưới chắn hiện ra áp kế MN. 2.1.6. Bảng điều khiển của tời khoan. Bảng điều khiển được làm đơn giản hoá và thiết kế với những chức năng cao, được lắp ráp trước hoặc sau những giá đỡ có thể tháo lắp được để tạo điều kiện cho sự bảo dưỡng một cách tốt nhất. Van và thiết bị đo được lắp trên bề mặt tấm thép không gỡ và được in chìm trên các thao tác. Van được đặt ở những chỗ thuận tiện để dễ vận hành và lập thành nhóm. Bảng điều khiển cũng được thiết kế và lắp đặt vào vị trí cao ngang tời phụ. Tất cả được nối bằng ống cao su từ bảng tới tời khoan. Chế độ khí được điều chỉnh từ bảng điều khiển một cách nhanh chóng và tất cả các van, áp kế đều phải có chất lượng cao, sử dụng dễ dàng và đáng tin cậy. Hình 2.5: Bảng điều khiển tời khoan 1: Đồng hồ đo áp lực nước 2: Đồng hồ đo áp lực dầu 3: Đồng hồ đo áp suất khí của bộ côn ly hợp Rotor 4: Đồng hồ do áp suất khí tời phụ 5: Áp kế của côn ly hp tời chính 6: Áp kế của tời khoan 7: Hộp điều khiển của Rotor và phanh Rotor 8: Hộp điều khiển ngắt bộ ly hợp và quay tời phụ 9: Hộp điều khiển tốc độ cao thấp của bộ ly hợp 10: Phanh điện 11: Bảng điều khiển tự động ngắt ròng rọc động 12: Tay gạt điều khiển tời cáp địa vật lý 13: Tay gạt điều khiển đầu ra và vào của tang rời ở mức thấp nhất 14: Tay gạt điều khiển tốc độ cao và thấp 15: Tay gạt điều khiển phanh cơ học 16: Đồ thị đặc tính của tời khoan 2.1.7. Bộ hãm tời khoan. 2.1.7.1. Bộ hãm tời băng: - Bộ hãm tời băng đơn giản. - Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ. + Bộ hãm tời băng đơn giản: Bộ hãm tời gồm hai băng hãm (4) ôm lấy hai phần ba vòng trong của bánh hãm (3) trên tang tời (5). Một đầu băng hãm (4) nối với thanh đối trọng (8), đầu còn lại nối với cơ cấu trục khuỷu (7). Thanh đối trọng có tác dụng cân bằng lực giữa hai bánh hãm. Ngoài ra nó còn tác dụng như một đòn bẩy để khi hãm thì lực hãm tăng lên gấp nhiều lần, đẩy băng hãm (4) bóp chặt vào bánh hãm (3). Băng hãm (4) bóp chặt vào bánh hãm (3) để hãm tời nhờ bộ phận điều khiển (2). Để hỗ trợ quá trình hãm thì bộ phận điều khiển (1) sẽ điều khiển van khí (9) để truyền khí đến xi lanh nén khí (6) nhằm mục đích giữ trục khuỷu (7) trong quá trình hãm. Hình 2.6: Sơ đồ bộ hãm tời băng đơn giản 1,2: hệ thống điều khiển 6: xi lanh khí nén 3: bánh hãm 7: cơ cấu trục khuỷu 4: băng hãm 8: thanh đối trọng 5: tang tời 9: Van khí Tuy nhiên, để tăng khả năng hãm thì mặt trong của băng hãm (4) người ta thiết kế nhiều tấm tạo ma sát gắn vào nó bằng các bulông có đầu chìm. Vì vậy trong quá trình hãm, các tấm tạo ma sát bóp chặt vào bánh hãm (3) của tang tời khoan (5), làm nhiệt độ giữa chúng tăng lên rất cao và làm biến dạng bề mặt. Do vậy người ta thường thiết kế thêm hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoặc dùng bộ hãm tời phụ để hấp thụ lượng nhiệt này sinh ra trong quá trình bộ hãm làm việc. + Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ: So với bộ hãm tời băng đơn giản thì loại này được lắp thêm xi lanh khí nén (9) nối với trục khuỷu (3). Xi lanh hãm phụ (9) có nhiệm vụ hỗ trợ thêm giữ tang tời sau khi hãm bằng bộ hãm chính. Ngoài ra còn hệ thống lò xo (6), piston (7), khoang làm việc (8) được nối với trục khuỷu qua vấu (4) được dùng để khi sự cố xảy ra. Trong quá trình làm việc thông qua hệ thống điều khiển (10) và xi lanh hãm chính (11) tiến hành hãm tời, lúc đó hệ thống lò xo (6), piston (7), khoang làm việc (8) ở trạng thái nhả. Dưới tác dụng của khí nén qua van A nó sẽ đẩy piston (7) ép hệ thống lò xo (6). Khi có sự cố thì van khí A được xả ra lò xo đẩy piston để vấu (4) kết hợp với thanh kéo (5) để tác dụng lên trục khuỷu (3) hỗ trợ quá trình hãm. Nhờ cơ cấu khấu nối cho phép tăng được góc ôm của băng hãm, vì vậy mômen hãm tăng trong quá trình làm việc. Hình 2.7: Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ. 1: Vấu đơn 8: Khoang làm việc 2: Khấu nối 9: Xi lanh hãm phụ 3: Cơ cấu trục khuỷu 10: Hệ thống điều khiển 4: Vấu kép 11: Xi lanh hãm chính 5: Đòn bẩy (thanh kéo) 12: Cơ cấu đối trọng 6: Lò xo 13: bánh hãm 7: Piston 14: Bánh hãm 2.1.7.2. Bộ hãm phụ. + Bộ hãm thuỷ lực: Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ lực 1: Stato 7: Đường vào ống nước lạnh 2: Rotor 8: Ly hợp cam 3,4,5: Hệ thống đường ống dẫn nước 9: Thiết bị làm lạnh 6: Hệ thống các van điều chỉnh lượng nước Cấu tạo: - Rotor: được gắn với trục và được nối với trục trục tời qua bộ ly hợp cam, trên rotor có các cánh nghiêng phẳng. - Stator: là phần vỏ bộ hãm, được gắn trực tiếp lên khung, bệ tời. Stator cũng có các cánh nghiêng phẳng. Các cánh Rotor nghiêng theo chiều quay Rotor khi thả bộ dụng cụ còn các cánh Stator nghiêng theo chiều ngược lại. Trong bộ hãm chứa đầy chất lỏng, khi làm việc giữ chất lỏng ở nhiệt độ ≤ 80°C. Bộ hãm thuỷ lực không có tác dụng dừng bộ khoan cụ vì mômen cản sinh ra phụ thuộc vào tốc độ thả hay tốc độ quay của trục tời. Tác dụng hãm xảy ra khi có sự chuyển động của Rotor, trong đố chất lỏng chứa ở khoảng hở giữa Rotor và Stator. Nước được chuyển vào trong qua các lỗ, chạy vào buồng nạp cũng sinh ra sự biến thiên vòng quay của Rotor. Bộ hãm thuỷ lực biến cơ năng sinh ra do hạ một tải trọng thành nhiệt thông qua Rotor được tang tời kéo quay. Lượng cơ năng có thể bị mất đi phụ thuộc vào vận tốc quay và thể tích tuần hoàn trong cácte. Trong quá trình bộ hãm làm việc thì chất lỏng trong khoang làm việc sẽ nóng lên và lực phanh giảm đi.Vì vậy người ta làm một hệ thống để tuần hoàn chất lỏng lạnh vào thiết bị làm lạnh (9) nhờ ống dẫn chất lỏng lạnh (7) thông qua một côn trượt. Côn trượt này chỉ có tác dụng một chiều cho phép bộ hãm làm việc khi ròng rọc động từ trên cao đi xuống. Khi Rotor quay, nước ở trong các lõm của Rotor chuyển động về phía ngoài biên. Nhờ các lực ly tâm, nước lại chuyển động vào các rãnh của Stator. Nhờ lực ma sát và chuyển động rối xảy ra của nước từ đó tạo nên một mômen ma sát chống lại chuyển động của Rotor. Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản. - Làm việc ổn định. - Khả năng hấp thụ nhiệt lượng tốt, hấp thụ phần lớn nhiệt lượng do bộ hãm chính sinh ra (khoảng 85%). Nhược điểm: - Mômen phụ thuộc vào tốc độ quay của tời. - Không điều chỉnh được mômen hãm theo sự thay đổi trọng lượng bộ dụng cụ khi thả. - Để đảm bảo quá trình hãm thực hiện tốt thì nước trong bình hãm ≈ 80°C. + Bộ hãm điện: Ưu điểm: - Với bộ hãm có cùng kích thước thì bộ hãm điện có thể tạo ra mômen gấp 2 lần so với bộ hãm thuỷ lực. - Không có bộ phận mòn cơ học nên tuổi thọ cao. - Mômen hãm ổn định, không phụ thuộc vào tốc độ quay của trục tời, phương pháp điều chỉnh cũng đơn giản hơn. Nhược điểm: - Giá thành đắt, chế tạo phức tạp. - Độ chính xác không cao. Theo cấu tạo có thể chia bộ hãm điện thành 3 loại: + Loại 1: dùng máy phát điện động cơ 3 pha làm việc ở chế độ hãm động. Loại này ít dùng vì trọng lượng lớn và không êm. + Loại 2: là bộ hãm điện động lực, trong đó mômen hãm được tạo bởi sự tác động tương hỗ của từ trường với dòng Fucô sinh ra ở Rotor. + Loại 3: dùng động cơ điện một chiều cho làm việc ở chế độ máy phát. Trong đó loại 2 (bộ hãm điện động lực) được dùng rộng rãi trong công tác dầu khí. Khi có dòng điện chạy qua trong cuộn kích (4) sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng. Chúng tác dụng với từ thông của cuộn sắt từ tạo ra mômen quay trên trục truyền (2), giá trị của mômen được điều chỉnh phụ thuộc vào dòng kích thích đưa vào cuộn kích (4), chính vì vậy ta có thể điều chỉnh mômen quay, tốc độ quay trên trục truyền (2) bằng cách thay đổi dòng điện kích thích. Trong quá trình bộ hãm làm việc, nhiệt độ tăng cao nên cần bố trí hệ thống làm mát (5) để giảm nhiệt độ của bộ hãm. Còn vòng chặn (7) làm bằng vật liệu không từ tính có nhiệm vụ ngăn không cho bột sắt từ văng ra ngoài trong quá trình bộ hãm làm việc. Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm điện động lực. 1: Rotor 4: Cuộn kích 2: Trục truyền 5: Hệ thống làm mát bằng nước 3: Stator 6: Nam châm 7: Vòng chặn 8: Đầu (gối) đỡ 9: Bộ sắt từ 2.2. Nguyên lý hoạt động của tời khoan Y2-55. 2.2.1. Sơ đồ động học của tời khoan. Qua hình vẽ 2.1, ta thấy tời Y2 - 55 có 5 vận tốc, trong đó có 4 vận tốc của trục nâng IV được truyền từ trục số qua trục các đăng I và trục cao tốc II của hộp số. Sau đó qua các cặp bánh răng có tỉ số truyền 27/93 để truyền tới trục giảm tốc III. Từ lực này chuyền qua sang trục IV bằng côn hơi kép 15. Để côn hơi làm việc thì khí nén được nạp vào miệng 16 và được điều khiển từ bảng điều khiển. Vận tốc thứ 5 là vận tốc độc lập, dùng để nâng êlêvatơ. Nó được truyền từ hộp số dẫn động qua trục các đăng VIII đến IX. Sau đó truyền đến trục IV thông qua bánh xích 7, xích 6 và cụm bánh xích 13. Cụm bánh xích 13 được lắp trên hai vòng bi đũa. Nó còn được dùng để truyền chuyển động cho trục tời phụ X. Việc đóng ngắt vận tốc số 5 được thực hiện bằng côn hơi 14 thông qua miệng nạp khí 16 để cung cấp nguồn khí cho côn hơi này từ bảng điều khiển. Tời phụ nhận được chuyển động qua bộ bánh xích 13, cặp bánh răng 19/35, xích 6, trục tời X. Trục tời quay sẽ truyền chuyển động đến bộ bánh răng hành tinh, nếu đóng côn ma sát của tời phụ thì tời phụ sẽ làm việc. Để truyền chuyển động cho Rotor thông qua trục các đăng trục II. Cặp bánh răng 27/44 sẽ được tiếp tục truyền chuyển động các tốc độ cho trục VI. Nếu đóng khớp nối vấu 19, côn hơi MP500 thì bánh xích 21 sẽ truyền lực quay đến rotor với các cấp tốc độ khác nhau. Ở đầu trục VII có miệng nạp khí 22 để đóng côn hơi MP500 (20). Việc đóng ngắt côn hơi này được thực hiện từ bảng điều khiển. Cấu tạo của tời Y2 - 55 cho phép trong khi trục nâng của tời vẫn hoạt động thì Rotor vẫn nhận được chuyển động quay, đồng thời nguyên công quay Rotor trong khi thả bộ khoan cụ. Trong nguyên công quay thả bộ khoan cụ, trục nâng tách khỏi nguồn cấp lực bằng ngắt côn hơi MP1070 (15) và được nối với phanh thuỷ lực bởi khớp nối vấu 9. Chuyển động quay lúc này do trọng lực của bộ ròng rọc động và bộ khoan cụ tác động. Vận tốc thả khoan cụ sẽ được điều chỉnh bằng phanh cơ học 12 và mực nước vào phanh thuỷ lực 8. Như vậy khi thả bộ khoan cụ vận tốc sẽ đều, từ từ không gây hư hỏng bộ khoan cụ cũng như làm hỏng phanh cơ học. Hình 2.10. Sơ đồ động học của tời Y2-55. I: Trục các đăng II: Trục cao tốc III: Trục thấp tốc IV: Trục nâng V: Trục phanh thuỷ lực VI: Trục của hộp giảm tốc truyền động cho Rotor VII: Trục truyền chuyển động cho Rotor VIII: Trục các đăng truyền vận tốc thứ năm IX: Trục dẫn động vận tốc thứ năm X: Trục tời phụ XI: Trục chủ động của tời 1: Bộ ma sát 2-7-10-21: Bánh xích 3: Cặp bánh răng 4: Hộp số 5: Hộp giảm tốc 6: Xích 8: Phanh thuỷ lực 9: Khớp nối vấu 11-12: Phanh đai 13: Cụm bánh xích 14-15-20: Côn hơi 16-22: Van nạp khí nén 17-18: Bánh răng 19: Khớp nối cứng Bảng 2.1: Các thông số cơ bản của tời Y2-55. STT Nội dung Đơn vị Đặc tính 1 Công suất KW 810 2 Đường kính cáp Mm Ф 32 3 Số vận tốc 5 4 Vận tốc cáp m/s 2,5 ÷ 15,8 5 Đường kính tang tời mm 800 6 Chiều dài tang tời mm 1000 7 Đường kính tang phanh mm 1450 8 Chiều rộng tang phanh mm 250 9 Chiều dài m cáp Ф 18 mm 3000 10 Chiều dài m cáp Ф 32 mm 900 2.2.2. Nguyên lý hoạt động. Trước khi vận hành tời, phải căn cứ vào cột cần khoan hoặc ống chống để lựa chọn chế độ điện cho động cơ và lựa chọn tốc độ nâng của tang tời chính, lựa chọn đầu tời phụ ở chế độ tháo cần hay siết cần để chọn chuyển động điện. Sau khi chọn xong các chế độ trên, bật công tắc khởi động để hai động cơ điện (17) làm việc. Động cơ điện truyền chuyển động qua khớp nối răng (Z = 25 và Z = 28) làm quay trục trung gian và quay hai đĩa răng xích ở hai đầu trục. Từ hai đĩa xích này, truyền chuyển động qua bộ truyền xích (Z= 28 và Z = 38) làm quay đĩa xích tốc độ nhanh (Z = 38) và bộ truyền xích (Z = 25 và Z = 77). Khi đó nếu chọn chế độ làm việc của tời ở tốc độ thả nhanh (thả cần, kéo các vật nhẹ,…) thì đĩa xích tốc độ nhanh sẽ làm quay côn nhanh (3) để truyền chuyển động quay đến trục tời. Nếu chọn chế độ làm việc của tời ở tốc độ chậm (kéo cần, kéo các vật nặng,…) thì đĩa xích tốc độ chậm sẽ làm quay côn chậm (2) để truyền chuyển động quay đến trục tời. Tời khoan muốn làm việc phải thông qua hệ thống ròng rọc động và ròng rọc tĩnh, như vậy đòi hỏi tháp phải có sự ổn định vững chắc để đóng vai trò như là ổ tựa cho hệ thống tời khoan làm việc. Trong quá trình làm việc, tời khoan phải tạo được mômen thắng trọng lượng bản thân của tời. Cơ cấu dẫn động của tang tời tạo lên được mômen hãm lớn để thắng mômen quán tính của các phần quay vì thế khi khởi động thì mômen và công suất của tời đạt giá trị cực đại. Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý làm việc của tời. 1: Cụm trục tang tời 2: Côn ly hợp chậm 3: Côn ly hợp nhanh 4: Cụm phanh chính 5: Đầu nối không khí với nước 6: Ly hợp an toàn 7: Cụm trục tời phụ 8: Khớp ly hợp 9: Đầu mèo 10: Bộ hãm tời phụ 11: Dầm đỡ 12: Trục truyền trung gian 13: Cụm trục truyền động 14: Bộ phận cấp dầu bôi trơn 15: Buồng điều khiển chính 16: Buồng điều khiển phụ 17: Động cơ điện 18: Bộ hãm quán tính 19: Phanh điện 20: Bộ điều khiển mực nước 21: Cụm khớp ly hợp CHƯƠNG III QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, LẮP ĐẶT VÀ NHỮNG HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP CỦA TỜI Y2-55. 3.1. Quy trình vận hành tời khoan Y2-55. 3.1.1. Hướng dẫn trước khi khởi động: Tời khoan được vận hành trong một thời gian dài, muốn đảm bảo cho quá trình làm việc liên tục, không ngừng thì phải tuân thủ các yêu cầu sau: - Kiểm tra lượng dầu có lẫn bụi hay nước không, xả hết và làm sạch. - Rót đủ dầu mới theo sự chỉ dẫn cho phần bôi trơn. - Bôi trơn mỡ theo lịch và kịp thời. - Đối với động cơ điện phải tuân thủ các chỉ dẫn của nhà chế tạo. - Kiểm tra lại toàn bộ mức nhớt, nếu cần thì bổ sung thêm. - Kiểm tra áp suất nhớt trên đồng hồ tại bảng điều khiển. - Tháo hết các nắp, các nút trên đường xả và chắc chắn các cụm này hoạt động bình thường. - Kiểm tra dòng chảy của nước làm mát cho phanh chính và phanh phụ. - Kiểm tra độ an toàn của hệ thống ròng rọc. - Kiểm tra phần dẫn động Rotor, các bulông và êcu xem đã xiết chặt chưa. - Trước khi tiến hành công việc chuyển giao ca cần phải tiến hành kiểm tra bằng mắt các cơ cấu chi tiết cấu thành, chi tiết phụ. Các khuyết tật phải được khắc phục và ghi vào sổ giao ca. - Nếu thả bộ dụng cụ có trọng lượng > 10(tấn) phải tiến hành cùng với phanh thuỷ lực. 3.1.2 Điều khiển côn nhanh Rôtor: Bấm tay gạt AWAY ở bàn kíp trưởng, dòng khí nén sẽ đi vào côn ly hợp của Rotor. Kéo tay gạt về phía TOWARD ở bàn kíp trưởng, nguồn khí nén sẽ đi vào phanh và hãm Rotor. 3.1.3. Điều khiển tháo vặn ren bằng đầu mèo: Dùng tay gạt từ bàn kíp trưởng, dòng khí nén sẽ đi vào theo hướng tháo hay siết ren tuỳ thuộc vào vị trí tay gạt. 3.1.4. Điều khiển phanh điện: Việc điều khiển phanh điện thông qua bộ cảm biến, việc tăng hay giảm mômen thông qua việc tăng hay giảm dòng kích thích. Tay điều khiển được gắn một lò xo để tự về vị trí ngắt khi ta nhả ra. 3.1.5. Điều khiển bộ tự động bảo vệ ròng rọc động - tĩnh: - Kéo tay gạt ra khỏi vị trí trung hoà đến vị trí RESET hạ xuống hết cỡ ròng rọc động cho đến khi khí nén tách ra khỏi sợi cáp cái, nâng tay phanh lên hết mức. - Quay van trở lại vị trí ban đầu. - Vẫn cho phanh hở và đặt trở lại vị trí tay gạt đến điểm bình thường ban đầu. 3.1.6. Điều khiển côn ly hợp nhanh chậm: 3.1.6.1. Truyền động chậm (số 1): - Vặn núm động cơ đến vị trí số 0 và đặt phanh. - Vào phanh để dừng chuyển động quay. - Tay gạt chuyển động không được chốt vào trong quá trình bộ truyền động đang quay, trục ra bắt buộc phải dừng trước khi gạt chốt. -Vào số chậm “ low- low’’, đặt tay gạt vào vị trí “low”. - Nhả phanh, từng vòng quay động cơ một cách từ từ. - Khi bộ chuyển động ở vị trí “low” lúc ấy gạt tay côn sang vị trí “slow”, lúc này tời đang ở vị trí quay thấp. 3.1.6.2. Truyền động nhanh- chậm (số 2): - Gạt núm điều khiển động cơ về số 0 và kéo phanh. - Vào phanh phụ để dừng mọi chuyển động quay. - Tay gạt chuyển động không được chốt vào trong quá trình bộ truyền động đang quay, trục ra buộc phải dừng hẳn trước khi gạt chốt. - Vào số “hight - low” gạt chốt điều khiển về vị trí “hight”. - Nhả phanh, tăng vòng quay động cơ từ từ sao cho chốt trượt hết vào vị trí. - Khi chốt gạt ở vị trí “hight” chuyển côn đến vị trí “low”. 3.1.6.3. Truyền động chậm - nhanh (số 3): - Đưa môtơ về số 0 và kéo phanh. - Vào phanh để dừng hẳn mọi sự quay. - Tay gạt chốt chuyển động không được chốt vào trong khi bộ truyền đang quay. - Vào số “low - hight” chuyển tay gạt về vị trí “low”. - Nhả phanh, tăng số vòng quay của động cơ từ từ sao cho tay gạt trượt hết về vị trí. - Gạt cần về vị trí “hight”. 3.1.6.4. Truyền động nhanh - nhanh (số 4). - Điều khiển động cơ về vị trí 0, đặt phanh. - Vào phanh để dừng hết mọi chuyển động quay. - Tay gạt chốt chuyển động không được chốt vào trong khi còn chuyển động quay. - Vào số “hight- hight”, đưa tay gạt về vị trí “hight”. - Nhả phanh, quay từ từ vòng quay của động cơ sao cho tay gạt trượt hết về vị trí “hight”. 3.2. Quy trình bảo dưỡng tời khoan: Sau một thời gian làm việc, tời khoan phải được tiến hành bảo dưỡng, kiểm tra kỹ thuật. Việc bảo dưỡng và kiểm tra kỹ thuật là một việc làm bắt buộc và cần thiết, nhằm: - Ngăn ngừa, phát hiện các hư hỏng một cách kịp thời, đảm bảo chế độ làm việc hiệu quả, ổn định cũng như kéo dài tuổi thọ của tời khoan. - Phục hồi khả năng làm việc của máy sau một thời gian làm việc lâu dài hoặc bị hư hỏng đột xuất. Nội dung cụ thể gồm các công việc như sau: 3.2.1. Bảo dưỡng kỹ thuật: Bảo dưỡng kỹ thuật bao gồm các công việc làm vệ sinh tời, kiểm tra tình trạng bên ngoài, tình trạng làm việc của tời, tra dầu mỡ, xiết lại ốc vít của các mối ghép bị nới lỏng do hiện tượng tự tháo, căn chỉnh một vài bộ truyền đơn giản như căng xích, đai,… 3.2.2. Kiểm tra kỹ thuật định kỳ: Đây là những đợt kiểm tra kỹ thuật bắt buộc sau một khoảng thời gian tời làm việc nhằm xem xét, đánh giá tình trạng hiện tại và khả năng làm việc tiếp theo của tời. Căn cứ vào những đợt kiểm tra này có thể quyết định mức độ sửa chữa tời. 3.2.3. Bảo dưỡng một số bộ phận của tời. 3.2.3.1.Chế độ bảo dưỡng bộ hãm tời: Khi bảo dưỡng bộ hãm tời cần tránh những điều sau: - Không được sơn lên bộ hãm hoặc phía trong băng hãm. Nếu sơn sẽ làm quá trình tản nhiệt kém đi. - Không được gắn quá chặt hoặc quá lỏng các đinh ốc bộ hãm. - Không được dùng bất kỳ vật liệu nào gắn vào bộ hãm. - Không được để bộ hãm hay băng hãm ngoài trời. - Khi lắp bộ hãm phải làm sạch bụi bẩn. - Nếu băng hãm bị hỏng phải thay ngay, không được hàn hay nối. Khi bôi trơn cho bộ hãm điện phải gắn trên tời được bôi trơn thông qua hai vú mỡ với cùng loại mỡ. Nó sẽ bôi trơn các vòng bi phía trên trục quay, sau mỗi ca làm việc cần bôi trơn cho phanh điện. Khi bôi trơn cho bộ hãm thuỷ lực thì nên dùng loại mỡ bôi trơn gốc canxi để bôi trơn vì chịu được nước. Các vú mỡ trên bộ hãm thuỷ lực yêu cầu phải có súng bơm đặc biệt gắn cùng bộ hãm. 3.2.3.2. Chế độ bảo dưỡng côn hơi: Trong thời gian vận hành, côn không được để dầu mỡ rót vào má côn làm hệ số ma sát giảm, ảnh hưởng đến mômen truyền tải. Muốn thay côn trước hết phải ngắt toàn bộ đường vào, ngắt hộp số tời, tháo vỏ chắn tời, tháo bu lông liên kết và dùng tời phụ nâng, đưa ra ngoài. Khi lắp côn mới phải kiểm tra chất lượng rồi mới đưa vào lắp. Khi má côn mòn quá giới hạn cho phép thì phải thay để đảm bảo khe hở giữa má côn và tang côn. Để côn hoạt động được tốt phải kiểm tra các bước sau: - Kiểm tra xem có sự rò rỉ khí nén trên đường ống không. - Nếu có dầu nhớt rơi vào bề mặt ma sát thì phải dùng các chất dung môi để rửa sạch. - Theo chu kỳ phải kiểm tra guốc ma sát, màng cao su, tang côn. - Guốc ma sát phải thay khi độ dày bị mất nhiều theo các bước sau: Tháo bỏ rào bảo vệ. Ngắt nguồn khí nén vào côn. Tháo các vít hãm, tháo vành ngoài. Tháo guốc côn, thấy phần nào hỏng phải thay luôn. Muốn thay màng cao su thì phải lấy hết guốc ma sát sau đó thay cái mới. Mở hết các chi tiết, sau đó lắp vào và kiểm tra xem có rò rỉ khí nén không. 3.2.3.3. Chế độ bảo dưỡng bộ làm mát tời: Việc bảo dưỡng bộ làm mát tời không đòi hỏi nhiều, mỗi bơm được lắp một phin hút tĩnh ở dầu mặt ống hút. Phin lọc này được kiểm tra 3-4 ngày một lần. Nếu áp suất ống xả giảm hay lưu lượng giảm thì phải kiểm tra ngay bộ lưới lọc trong phin hút, nếu không sẽ bị hỏng bơm hoặc hỏng bộ tản nhiệt Các van phải được kiểm tra sao cho đóng mở phải nhẹ nhàng, thời gian là 7 ngày/lần. Nếu van hoạt động kém thì phải sửa chữa và thay thế. Bộ nhớt trên bộ làm mát phải được bơm mỡ thường xuyên, còn bộ tản nhiệt phải được làm sạch. 3.2.3.4. Chế độ bảo dưỡng đầu mèo và dây xích: Đầu mèo là các tang tời nhỏ, được lắp hai bên tời khoan trên một trục riêng. Đầu mèo quấn các sợi xích để tháo lắp cần khoan, ống chống. Có đầu mèo để vặn ren và có đầu mèo để tháo ren ống chống. Để đảm bảo cho đầu mèo, cứ 12 tháng thì thay các tấm ma sát một lần với điều kiện làm việc bình thường. Các vú mỡ cung cấp mỡ bôi trơn cho các vòng bi của đầu mèo mỗi tuần bơm mỡ một lần. Tuy nhiên nếu mỡ quá nhiều sẽ gây giảm ma sát ở các bộ côn và làm suy yếu hoạt động của đầu mèo. Toàn bộ dây xích phải được bôi trơn bằng hệ thống phun tia nhằm đảm bảo cho tuổi thọ của xích và ổ trục, tấm chắn được thiết kế đảm bảo cho sự trở về của nhớt vào bể dễ dàng, tránh hiện tượng nhớt văng vào các bộ côn ly hợp làm giảm ma sát. 3.2.4. Bảo dưỡng tời bằng hệ thống bôi trơn Để đảm bảo cho tời làm việc hiệu quả, kéo dài được tuổi thọ thì cần phải được bôi trơn đầy đủ và đúng hướng dẫn. Đối với tời Y2-55, ngay khi lắp ráp xong và trước khi chạy thử phải bôi trơn tất cả các bộ phận và phải làm kín các gioăng, phớt và nắp đậy. Sau khi chạy thử phải xả hết dầu bôi trơn ra và đổ nhớt mới vào. Trước khi đổ nhớt mới vào phải kiểm tra tình trạng của bể chứa, nếu có nước hoặc nhiễm bẩn thì phải xả sạch ngay, rồi vặn kín nút xả phía dưới rồi lại đổ dầu vào. Loại dầu đổ vào phải đúng chủng loại và đủ lưu lượng. Mức dầu trong bể phải được kiểm tra thường xuyên, sau 30 ngày thì phải thay dầu bôi trơn mới, trong trường hợp để dầu bị bẩn thì phải thay ngay và mỗi lần thay phải làm sạch phần hút của thiết bị lọc. + Mỗi ngày: - Kiểm tra mực dầu trong bể. - Bôi trơn các ổ bi ở các trục ra, trục vào của tời phụ. - Bôi trơn ổ bi trục tang tời bằng bơm tay. + Hàng tuần: - Bơm mỡ cho các bản lề phanh, vòng bi tang tời, bánh lăn dẫn cáp, côn nhanh chậm, tay gạt phanh. + Hàng tháng: - Các van khí: tháo rời và làm sạch toàn bộ. - Xilanh khí: bôi trơn 6 tháng một lần hoặc đánh bóng hai lần bằng sự bôi trơn có gốc là than chì và vôi. Mỡ bôi trơn: Mỡ bôi trơn được phân loại theo chất làm cô đặc để biến đổi nhớt thành mỡ. Chất đông đặc thường sử dụng là xà phòng cứng (mỡ gốc natri và mỡ gốc canxi). + Mỡ bôi trơn gốc natri thường sử dụng cho ổ bi chống ma sát khi nhiệt độ vượt quá 200°F. Những mỡ gốc natri khả năng chống nước thấp nên trong thực tế thường sử dụng mỡ gốc canxi cho các loại hãm tời thuỷ lực thường xuyên tiếp xúc với nước. + Người ta cũng sản xuất một số loại chất bôi trơn đa mục đích kết hợp giữa mỡ chịu nhiệt gốc natri và mỡ chịu nước gốc canxi. + Ngoài ra còn có loại mỡ gốc liti, loại này dùng phụ gia tổng hợp hoặc đồng chất. Các mỡ này đắt tiền hơn nhưng lại sử dụng được nhiều mục đích khác nhau. Dầu bôi trơn. Tời khoan Y2-55 được thiết kế bôi trơn bằng các loại dầu rất thông dụng trên thị trường. + Dầu SAE 5w - 50: dùng cho môtơ, trục khuỷu. + Dầu SAE 75 - 250: dùng cho hộp số và các bộ phận khác. Các loại dầu không co phụ gia, nếu cho phụ gia vào thì loại dùng cho môtơ và hộp số rất khác nhau. Kí hiệu SAE có thể thay đổi tuỳ theo từng công ty, phụ thuộc vào từng loại dầu họ sản xuất để dùng cho tuabin, hộp số,…, độ nhớt của thiết bị này thường kí hiệu là SUS. + Bôi trơn xích: Để kiểm tra sự bôi trơn của dây xích, khi tời đang hoạt động ta mở ở phía sau của tời, xem dầu có được phun đầy đủ vào tất cả các sợi xích, bánh răng của hộp số không. Dầu bôi trơn cho xích có nguồn gốc khoáng vật thì tốt, song gây rò rỉ và ôxi hoá vì vậy phải thêm phụ gia. Việc chọn độ nhớt thích hợp phụ thuộc trước hết vào nhiệt độ môi trường mà nhớt làm việc. Thời tiết lạnh cần dùng loại dầu nhẹ, nhiệt độ từ 80°F÷100°F (27°÷38°C) nên dùng loại dầu SAE 30 và SAE 40. Dưới 0°F nhớt phải có điểm chảy thấp hơn 5° so với nhiệt độ thấp nhất ở hiện trường. + Bôi trơn cho bộ hãm tời: Các bộ hãm điện gắn trên trục tời được bôi trơn thông qua hai vú mỡ cùng loại mỡ. Nó sẽ bôi trơn các vòng bi ở phía trên trục quay. Sau mỗi ca làm việc cần bôi trơn cho bộ hãm điện. Khi bộ hãm thuỷ lực được gắn với tời thì nên dùng loại mỡ gốc canxi để bôi trơn vì chịu được nước. Các vú mỡ trên phanh thuỷ lực yêu cầu phải có một súng bơm mỡ đặc biệt gắn cùng bộ hãm. + Bôi trơn đặc biệt: Có những trường hợp bôi trơn đặc biệt, có những loại mỡ tốt có đặc tính bôi trơn tốt ở nhiệt độ thấp dùng trong trường hợp thời tiết quá lạnh. Gỉ sét và xói mòn các vòng bi, dây xích, bánh răng,…có vẻ bình thường nhưng lại trở nên nghiêm trọng khi ở nơi có khí hậu ẩm thấp, do vậy cần có loại mỡ bôi trơn đặc biệt. Để bảo vệ dây xích, bánh răng thì nên dùng loại mỡ tổng hợp theo thiết kế của nhà sản xuất. 3.3. Quy trình lắp ráp tời khoan. 3.3.1. Các bước tiến hành trong quy trình lắp ráp: Quy trình lắp ráp đuợc thực hiên theo các bước sau: - Đọc kỹ sơ đồ lắp ráp và tuân thủ theo từng bước trong quy trình công nghệ. - Trươc khi lắp ráp các chi tiết cần phải được lau sạch bằng rẻ khô. - Phần bề mặt tiết xúc giữa các chi tiết phải được làm sạch bụi bẩn và gia công lại các phần bị trầy xước, cong vênh trước khi lắp. - Các bích và trục phải đảm bảo khe hở từ 3-5 mm. Trong khi làm việc tời phụ thuôc rất nhiều vào chất lượng lắp ráp. Do đó yêu cầu các công nhân lắp đặt phải được hướng đẫn và kiểm tra kỹ lưỡng của các kỹ sư kỹ thuật trươc khi vận hành. Trong khi lắp đặt phải tuân thủ quy phạm an toàn trong khai thác dầu khí. 3.3.2. Lắp ráp. Lắp ráp tời là quá trình kết nối các chi tiết như đầu mèo, phanh, bảng điều khiển... với nhau. Ta lăp chân tời khoan với giá đỡ cố định, giá lắp phanh thủy lực với giá lắp tời bằng bulông sau đó lắp chúng với phanh. Cố định giá đỡ, các con lăn dẫn đường ống cuộn giảm tải. Lắp xích và chỉnh độ căng của xích. Xích không được kẹt và chạm vào các chi tiết khác khi làm việc Lắp cụm điều kiển của kíp trưởng, lắp và hoàn thiện hệ thống phanh và các thiết bị phụ trợ đến cụm phanh này. Lắp cáp cho hệ thông tời phụ. Sau khi lắp đặt và cố định lại tời khoan với sàn tháp khoan, kiểm tra và hiệu chỉnh tâm các trục, cân lại tâm nếu cầm thiết. Trong trường hợp đó phải cần có các tấm căn đặt ở tời khoan hoặc từng cụm chi tiết. Kiểm tra lại lần cuối chuẩn bị đưa và chạy thử. 3.3.3. Chuẩn bị đưa tời vào làm việc. Trươc khi đưa tời vào chạy thử ta phải bôi trơn hệ thống bằng dầu và mỡ cho các ổ bi và hộp số, tời phụ và tụ chứa nhớt bình bôi trơn xích, roto... Chạy khởi động thử, sau đó chạy rà tời không tải. Trong khi đó cần kiểm tra - Sự đóng ngắt của cần hơi. - Sự đóng ngắt của cụm chi tiết vận hành - Tình trạng kỹ thuật của dải phanh tay, trong chế độ tay và chế độ tự động. - Kiểm tra khi đóng tải côn tời và bộ điều khiển mũi khoan. - Đóng mở xi lanh hơi. - Kiểm tra nhiệt độ của tất cả các vòng bi phải < 700C. - Hộp số tời phải êm không có tiếng ồn mạnh, có biện pháp khắc phục nhanh những khuyết tật phát hiện - Trước khi tháo các chi tiết để sửa chữa cần phải kiểm tra sơ bộ để lắm được nguyên nhân gây hỏng hóc và tình trạng hư hỏng của vật liệu. Từ đó khái quát được khối lượng, công việc, vật tư, chi tiết cần sửa chữa cũng như dụng cụ chi tiết cần thiết cho tháo lắp trong quá trình sửa chữa. - Các chi tiết bị rỉ sét cần phải gõ cho bong hết lớp rỉ bê ngoài như tang tời và đĩa tang... sau đó thổi sạch bằng khí nén và các chi tiết có đất hay các chất bám dính cần phải dùng dao để cạo sạch hay dùng bàn chải thép trà sạch. sau đó rủa bằng dầu, thổi khô bằng khí nén. Các chi tiết nhỏ và vừa có nhiều dầu mỡ phải lau sơ bộ cho bớt dầu rồi sau đó cho vào máy rửa với dung dịch sô đa 5% đun nóng tới 800C và bơm rửa vài lần. Sau đó thổi thổi khí làm khô, các chi tiế đạt lên giá, sắp xếp theo trình tự từng bộ phận từng cụm để chuẩn bị đo kiểm tra và đánh giá khuyết tật. 3.4 Các dạng hỏng hóc thường gặp . 3.4.1 Nguyên nhân hỏng hóc: - Do điều kiện làm việc của tời: tải trọng, tốc độ trượt, nhiệt độ của mối ghép tăng cao một cách đột ngột. Những yếu tố này xuất hiện là do chế độ vận hành tời không đúng, do điều chỉnh các thông số làm việc của tời không hợp lý, do việc bôi trơn không đảm bảo, làm cho các chi tiết của tời bị biến dạng, bị mỏi dẫn tới hỏng đột ngột như: nứt, gãy, cong, kẹt,… - Do ảnh hưởng của môi trường ( độ ẩm, bụi, chất ăn mòn…), do thiết kế không đảm bảo( vật liệu không đủ bền, kết cấu không hợp lý…), do chế tạo( độ chính xác, phương pháp gia công…), do phương pháp lắp ráp, điều chỉnh… - Do ma sát xuất hiện giữa các bề mặt có sự chuyển động tương đối với nhau làm cho bề mặt giữa các chi tiết tiếp xúc với nhau bị mài mòn, dẫn đến giảm kích thước hình học các chi tiết của tời và thay đổi khe hở lắp ghép ban đầu, làm giảm độ kín khít, gây ra hiện tượng va đập và tải trọng động, xuất hiện tiếng ồn, làm giảm hiệu suất làm việc của tời.Sự mòn do ma sát như: sự chuyển động của bộ hãm tời, của côn hơi, tang côn và ổ bi, trục bị uốn, xoắn, mòn đường kính, biến dạng… 3.4.2. Một số dạng hỏng thường gặp. 3.4.2.1. Tang tời: Trong quá trình làm việc tang tời chịu lực nén của dây cáp quấn quanh nó (khi có tải), chịu xoắn do mô men bởi lực căng của dây cáp và lực nén tời do cáp đè lên. Vì vậy tang tời hay bị nứt, rỗ và mài mòn. 3.4.2.2. Bộ hãm tời: Bộ hãm tời làm việc trên nguyên tắc sự ma sát giữa hai bề mặt. Khi lực ma sát sinh ra sẽ xuất hiện mô men ma sát, tức là mô men hãm. Lúc này động năng sẽ được chuyển thành nhiệt năng và được dừng lại sau một thời gian. Trong quá trình hãm, khi ta ấn một lực lên tay đòn thì sẽ sinh ra một áp suất trên tang phanh. Sự biến thiên áp suất này sinh ra một nhiệt lượng làm giảm ma sát và tăng cường độ mài mòn giữa hai bề mặt. 3.4.2.3. Côn hơi: Do áp suất làm việc cao và thời gian lâu dài và liên tục nên má côn chóng bị mòn, buồng khí nén bị rò rỉ làm cho mô men ma sát giảm đi nên côn làm việc kém, ảnh tới quá trình vận hành cho tời. 3.4.2.4. Cụm bánh xích: Truyền động bánh xích là truyền chuyển động cho tời và một số bộ phận khác. Do lực kéo thả không đều của bộ khoan cụ gây ra biến đổi lực trong bánh răng và các răng, vì vậy gây ra sứt mẻ các răng xích ở các vị trí bất kỳ. 3.4.2.5. Bánh răng: Bánh răng do chịu lực pháp tuyến và tiếp tuyến ở chân răng nên răng bị hỏng do mỏi, ứng suất làm gãy răng, bị tróc răng, còn lực ma sát thì làm răng bị mòn hoặc dính. Răng thường mòn ở đỉnh và chân răng, chân răng thường mòn nhanh hơn đỉnh răng vì tốc độ trượt ở chân răng lớn hơn. Nguyên nhân là do vận hành không đúng, bôi trơn không đảm bảo,… Ngoài ra tời khoan còn có các dạng hỏng như: gối đỡ, ổ bi, xích bị mòn… 3.4.2.6. Biện pháp hạn chế, phòng ngừa các dạng hỏng của tời khoan Để hạn chế, phòng ngừa các sự cố hỏng hóc của tời khoan ta phải: - Tuân thủ đúng quy trình, quy phạm. - Thực hiện tốt quy trình chăm sóc, bảo dưỡng tời khoan * Đối với tang tời: để giảm bớt sự mài mòn và rỗ, nứt trong thực tế ta phải chống được mô men xoắn sinh ra trên tang tời. Để làm được điều đó ta phải dùng động cơ có mô men xoắn lớn. * Đối với côn hơi: ta phải giảm mô men do bộ cần gây nên tức là mô men này phải nhỏ hơn mô men bó côn với tang côn. Ngoài ra còn phải thường xuyên kiểm tra áp suất làm việc của côn. Áp suất làm việc của côn phải ≤ 8 at. * Đối với bộ hãm tời: để giảm nhiệt độ do ma sát sinh ra, đối với tang phải có hệ thống làm mát (lắp tản nhiệt ở phía sau tang). Việc giảm nhiệt độ của bộ hãm là cần thiết vì khi nhiệt độ tăng thì hệ số ma sát giảm đi, làm giảm hiệu suất làm việc của tang tời. Người ta thường lắp thêm các hệ thống phụ trợ như bộ hãm thủy lực, bộ hãm điện để giảm bớt sự làm việc của phanh cơ học. * Đối với các ổ bi, dây xích tải truyền động, bánh răng: để chống lại ma sát, giảm bớt sự mài mòn ta phải bôi trơn thường xuyên và đúng quy định như nhà sản xuất đã đề ra. CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN CHI PHÍ CÔNG SUẤT CHO TỜI. 4.1. Sử dụng hợp lý công suất nâng của tời khoan. 4.1.1. Các thông số tính toán cho giếng khoan G40. - Đường kính cáp: dc = 32 (mm) - Tốc độ từ trục đẫn vào tời: n0 = 1045 (v/p) - Công suất trục tời: N = 1470 (kW) - Chiều sâu giếng: l = 5040 (m) - Trọng lượng riêng của dung dịch: g = 1,5 (G/cm) - Đường kính chòong: d = 215 (mm) - Tốc độ vào hộp số của tời: n0 = 1045 (v/p) - Góc nghiêng trung bình của giếng: = 180 - Đường kính tang tời: dc = 800 (mm) - Tải trọng móc: Qmoc = 300 (tấn) - Trọng lượng riêng dung dịch khoan: gd =1,5 (G/cm3) - Trọng lượng riêng của thép vật liệu làm cần: gt =7,5 (G/cm3) Hình 4.1: Cấu trúc địa tầng giếng khoan G40. 4.1.2. Xác định các tốc độ quay (n) của tời: Tốc độ trục truyền: ntt = n0 . . = 1045 . . = 473 (v/p) Tốc độ của trục trung gian: n1tg = ntt . = 473 . = 172 (v/p) n2tg = ntt . = 473 . = 187 (v/p) n3tg = ntt . = 473 . = 454 (v/p) n4tg = ntt . = 473 . = 821 (v/p) Tốc độ của trục nâng: n1tn = n1tg . = 172 . = 119 (v/p) n2tn = n2tg . = 187 . = 129 (v/p) n3tn = n3tg . = 454 . = 314 (v/p) n4tn = n4tg . = 821 . = 568 (v/p) 4.1.3. Xác định đường kính tang tời theo các lớp cáp trên tang tời. - Đường kính tang tời ở lớp cuộn thứ nhất: Dt1 = Dt + dc Trong đó: Dt: Đường kính tang tời ,(mm); dc: Đường kính cáp, (mm); - Đường kính tang tời ở lớp cuộn thứ hai: Dt2 = Dt + 2dc - Đường kính tang tời ở lớp cuộn thứ ba: Dt3 = Dt + 4dc - Đường kính tang tời ở lớp cuộn thứ tư: Dt4 = Dt + 6dc Từ thông số cơ bản của tời : Dt = 800 (mm), dc = 32 (mm), nên ta có: Dt1 = Dt + dc = 800 + 32 =832 (mm) Dt2 = Dt + 2dc = 800 + 2.32 = 864 (mm) Dt3 = Dt1 + 4dc= 800 + 4.32 = 928 (mm) Dt4 = Dt1 + 6dc= 800 + 6.32 = 992 (mm) 4.1.4. Tính toán hệ ròng rọc. 4.1.4.1. Xác định tốc độ móc nâng: Tốc độ của móc nâng được tính theo công thức: Vmoc = Trong đó: Dp: Đường kính tính toán của tang tời (ở lớp cáp cuối cùng) Vmoc: Tốc độ móc, (m/s); nitn: Số vòng quay của trục nâng ở tốc độ i (i = 1¸ 4); m: Số nhánh cáp làm việc. Giả sử hệ hệ ròng rọc 4x5 nên: m=8; Tốc độ của móc nâng ở các cấp độ vân tốc: V1moc = = V2moc = = V3moc = = V4moc = = 4.1.4.2. Hiệu suất hệ thống nâng thả: x = Trong đó: b=1,03: Chỉ tiêu ngược của hiệu suất; z=4: Là số ròng rọc động. Thay số ta có: x=0,88. 4.1.4.3. Tải trọng móc ở các cấp độ: Ta có công thức: Qm= Trong đó: Qm : Là tải trọng định mức của móc nâng. N : Là công suất của tang tời. x : Là hiệu suất nâng thả. Vm : Là vận tốc móc. Vậy ta có: Q1m = (tấn) Q2m = (tấn) Q3m = (tấn) Q4m = (tấn) 4.1.4.4. Tính toán trọng lượng bộ khoan cụ. Tính toán cần nặng: Dcn= (0,75¸ 0,85).dt = 0,8.215=172 (mm) Chiều dài cần nặng: Trong đó: K=1,25: Là hệ số cứu kẹt Lcn: Là chiều dài cần nặng qcn =138 (kG/m): Trọng lượng 1m cần nặng Gc =13 (tấn): Tải trọng đáy q0 =180: Góc nghiêng của giếng gd =1,5 (G/cm3): Trọng lượng riêng dung dịch khoan gt =7,5 (G/cm3): Trọng lượng riêng của thép vật liệu làm cần Vậy ta có: Lcn = 153 (m). Trọng lượng bộ cần nặng: Qcn= 153.0,138 = 21,11 (tấn). Tính toán trọng lượng bộ cần khoan: Áp dụng công thức: Trong đó: L: Chiều dài cột cần khoan Qck: Trọng lượng cột cần qck = 31,9(kG/m): Trọng lượng 1 m cần khoan. Vậy ta có: Qck = (5040-153).0,0319.(1-0,2) = 124,72 (tấn). Tính toán trọng lượng bộ dụng cụ khoan: Q = Qcn + Qck + Qchoong Trong đó: Qck : Là trọng lượng bộ dụng cụ khoan. Qchoong = 0,04 (tấn): Là trọng lượng choong. Vậy: Q = 21,11 + 124,72 + 0,04 = 145,87 (tấn). 4.1.4.5. Tính toán công suất nâng thả của tời ở các cấp tốc độ: Áp dụng công thức: Thay số vào công thức trên ta được các kết quả: Từ các kết quả ta thấy công suất nâng ở tốc độ: Nhỏ là: N2 = 1365 (kW) < Ntoi = 1470 (kW); Lớn nhất là: N4 = 6057 (kW) > Ntoi = 1470 (kW) Ta thấy, công suất nâng thả ở tốc độ nhỏ n2 đã nhỏ hơn công suất của tời. Trong phần này ta đã giả sử cách mắc của hệ ròng rọc là 4x5 là cách bố trí số ròng rọc nhỏ nhất đã thỏa mãn yêu cầu đề bài nên ta sử dụng luôn cách mắc này để tránh lẵng phí. Vì vậy ta chọn cách bố trí hệ ròng rọc: 4x5. 4.1.5. Tính toán hợp lý công suất nâng thả của tời ở các cấp độ. Để sử dụng hợp lý công suất của tời khoan và tiết kiệm thời gian nâng của tời ta phải tính toán và chọn vận tốc nâng của tời: Ntoi ³ Hay là: Do Ntoi ³ N2 nên ta chọn V2moc = 0,77 là vận tốc ban đầu kéo bộ dụng cụ khoan từ 5040 (m) lên tới L3 . Tính L3: Ta có: Mà: Q3 =Qcn + Qck + Qchoong Þ Qcn + Qck + Qchoong £ 64,68 Þ Qck £ 64,68 - Qcn - Qchoong =64,68 - 21,11 - 0,04 Þ Qck £ 43,53 (T) Mà: Qck = (L3-Lcn). = (L3-153).0,0319.(1-0,2) Þ (L3-153).0,0319.(1-0,2) £ 43,53 (T) Þ L3 £ 1859 (m) Tính L4: Ta có: Mà: Q4 = Qcn + Qck + Qchoong Þ Qcn + Qck + Qchoong £ 35,85 (T) Þ Qck £ 64,68 - Qcn - Qchoong =35,85 - 21,11 - 0,04 Þ Qck £ 14,7 (T) Mà: Qck = (L4-Lcn). = (L4 - 153).0,0319.(1-0,2) Þ (L4-153).0,0319.(1-0,2) £ 14,7 (T) Þ L4 £ 729 (m) Kết luận: Ta sẽ thực hiện nâng thả bộ khoan cụ với các tốc độ và độ sâu tương ứng như sau: - Kéo bộ khoan cụ với = 0,84 (m/s) từ 5040 (m) lên đến 1859 (m) . - Kéo bộ khoan cụ với = 2,04 (m/s) từ 1859 (m) đến 729 (m) . - Kéo bộ khoan cụ với = 3,68 (m/s) từ 729 (m) trở lên. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Quyển: Kỹ thuật khoan dầu khí của NXB Giáo dục 1995 do J.P. Nguyễn, người dịch: Lê Phước Hào, 2. Quyển: Máy và thiết bị nâng của NXB Khoa học và kỹ thuật do PTS. Trương Quốc Thành, PTS. Phạm Quang Dũng biên soạn. 3. Quyển: Bài giảng thiết bị khoan thăm dò của NXB Hà Nội Trường Đại học Mỏ – Địa Chất do TS. Nguyễn Văn Giáp biên soạn. 4. Hướng dẫn sử dụng tời khoan Y2-55. 5. Bài gảng thiết bị dầu khí của thầy: Trần Văn Bản, bộ môn thiết bị dầu khí, Đại học Mỏ - Địa Chất. 6. Cở sở tính toán thiết kế dụng cụ khoan của thầy Trần Văn Bản, bộ môn thiết bị dầu khí, Đại học Mỏ - Địa Chất. MỤC LỤC CHươnG i: DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo tời khoan 3 2 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống nâng thả 8 3 Hình 2.1 Cấu tạo trục tời Y2-55 10 4 Hình 2.2 Tang tời 12 5 Hình 2.3 Bộ ly hợp 14 6 Hình 2.4 Cơ cấu điều khiển khí nén 15 7 Hình 2.5 Bảng điều khiển tời khoan 17 8 Hình 2.6 Sơ đồ bộ hãm tời băng đơn giản 19 9 Hình 2.7 Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ 20 10 Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ lực 21 11 Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo bộ hãm điện động lực 24 12 Hình 2.10 Sơ đồ động học của tời Y2-55 26 13 Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý làm việc của tời 29 14 Hình 4.1 Cấu trúc địa tầng giếng khoan G40 44 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT SỐ BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG 1 Bảng 1.1 Một số loại tời do hãng National sản xuất 4 2 Bảng 1.2 Các loại tời chế tạo ở Rumani 5 3 Bảng 1.3 Các loại tời chế tạo ở Liênxô 6 4 Bảng 2.1 Thông số cơ bản của tời khoan Y2-55 28