Đề tài Nghiên cứu trạm máy nén khí T30-7100 phục vụ cho công tác tự động hóa trên giàn. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng

àm việc trở lại. Cứ như vậy hệ thống đảm bảo nguồn khí nén luôn đạt áp suất 6÷8 KG/cm2, đảm bảo cho các hệ thống sử dụng khí nén trên giàn hoạt động bình thường. 3.2.3 Các bộ phận chính của máy nén khí T30-7100 Các bộ phận chính trong máy nén khí T30-7100 gồm: Các-te, blốc xi lanh, trục khuỷu, tay biên, piston, van, nắp van, quạt gió và hệ thống điều khiển. 3.2.3.1 Các-te Các-te được đúc bằng gang có hai lỗ để lắp trục khuỷu, hai cửa sổ để tháo lắp thanh truyền và kiểm tra làm sạch buồng nhớt, hai mặt ghép phía trên để lắp cụm xi lanh. Trong khoang các-te có lỗ thông gió để cân bằng áp suất với áp suất với bên ngoài và để đổ dầu bôi trơn. 3.2.3.2 Trục khuỷu Hình 3.4: Trục khuỷu máy nén khí T30-7100. Nhận chuyển động quay từ động cơ, truyền chuyển động tịnh tiến cho tay biên và piston làm cho piston chuyển động lên xuống để thực hiện quá trình hút và nén khí Trục khuỷu gồm hai ổ trục đường kính 65 mm và được đặt trên hai gối đỡ. Hai gối đỡ này được cố định vào hai đầu các-te. Hai đầu trục khuỷu được lắp hai ổ bi côn đỡ chặn 7613. Trục được chế tạo từ thép CT40 có độ bền cao, có đối trọng để cân bằng lực quán tính. Góc lệch của hai chốt khuỷu được bố trí lệch nhau 1800. Tại một đầu trục lắp với bánh đai để dẫn động quạt gió làm mát khí nén, đầu còn lại lắp bánh đà có các lỗ dùng để bắt nối các khớp nối từ động cơ sang máy nén. Trên má khuỷu lắp đầu to thanh truyền. 3.2.3.3 Tay biên Có nhiệm vụ biến đổi chuyển động quay từ trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xilanh. Tay biên được chế tạo từ thép CT20. Đầu nhỏ không tháo ra được và được ép bạc đồng ở bên trong, đầu này để lắp với piston, đầu lớn có thể tháo ra được, được tráng babít, nắp đầu lớn của tay biên được gắn chặt với tay biên bằng hai bulông biên. Bulông biên là một chi tiết rất quan trọng của máy nén khí, nó được làm bằng thép CT45 và khi lắp bulông biên không cho phép một khuyết tật nhỏ nào trên bulông như: rạn nứt hay hư hỏng phần ren. Hình 3.5: Tay biên máy nén khí T30-7100. Bạc lót đầu nhỏ. Tay biên. Bulông tay biên. Bộ đệm. Nắp đầu to tay biên. Đai ốc xẻ rãnh. Chốt chẻ. Thìa vẩy dầu. Vít. Bạc. Eecu bắt thìa vẩy dầu. Ở đầu lớn của tay biên, người ta làm lỗ ren N10 để bắt ống vẩy dầu bôi trơn cho xilanh và cơ cấu truyền động. 3.2.3.4 piston Gồm piston cấp 1 và piston cấp 2 có cấu tạo như hình vẽ. Piston được đúc bằng gang, có hai xécmăng khí và hai xécmăng dầu. Chốt piston có dạng ống, được tôi bề mặt và được làm bằng thép 15X được thấm tôi với độ sâu 0.75÷1 mm, có HCR=50. Chốt được định vị bằng các vành hãm làm bằng thép lò xo nhằm chống dịch chuyển ngang trong quá trình làm việc. Hình 3.6: Piston cấp 1 máy nén khí T30-7100. Piston cấp 1. 4. Chốt piston. Xécmăng khí Y 210. 5. Vòng hãm. Xécmăng dầu M 210. Hình 3.7: Piston cấp 2 máy nén khí T30-7100. Piston cấp 1. 4. Chốt piston. Xécmăng khí Y 210. 5. Vòng hãm. Xécmăng dầu M 210. 3.2.3.5 Xilanh Xi lanh máy nén được đúc bằng gang với bề mặt có cánh tản nhiệt, được đúc đôi ở dạng khối có mặt bích trên và dưới. Phía dưới được lắp với cacte còn phía trên bắt với tổ hộp van hút và đẩy. 3.2.3.6 Van Hộp van làm bằng gang, được chia bên trong bởi các vách ngăn để tách phần hút và đẩy. Ống hút và ồng đẩy được bố trí trong hộp lá van. Nắp lá van bằng gang có gờ trên bề mặt để tăng cường sự làm mát. Van cấp 1 và 2 giống nhau về kết cấu và chỉ khác nhau về kích cỡ. Chúng cấu tạo gồm các tấm van trên đó có van hút và van xả. Các van hình thanh tự đàn hồi như lò xo. Trong thời gian máy nén làm việc dưới tác động của không khí hút và nén các lá van tương ứng của van hút và van xả bị ép cong lại và mở thông cho không khí đi qua. Các van trong máy nén khí T30-7100: Hình 3.8: Van hút. 1. Tấm thép định vị lá van. 3. Tấm thép đỡ lá van. 2. Lá van. 4. Tấm gang đậy cụm van. Hình 3.9: Van nén. 1. Tấm thép định vị lá van. 3. Tấm thép đỡ lá van. 2. Lá van. 4. Tấm gang đậy cụm van. Hình 3.10: Van một chiều 1, Đế van. 4. Đĩa van. 2. Thân van. 5. Đinh chốt bằng kim loại. 3. Lò xo. Van một chiều được lắp trên đoạn ống nén cấp 2 và dùng để ngăn chặn dòng khí từ đường ống có áp suất trở ngược về máy nén khi dừng hoặc ở chế độ điều chỉnh, khi áp suất máy nén giảm. Van thông áp dùng để đảm bảo an toàn cho máy trong mỗi lần khởi động và xả hết lượng khí dư ở đỉnh piston ra ngoài. Khi máy dừng làm việc van này sẽ mở ra đưa lượng khí nén trong khoang nén cấp 2 về khoang hút cấp 1 thông với bên ngoài. Hình 3.11: Van thông áp. 1. Nắp đậy. 4. Vít điều chỉnh lò xo. 7. Piston. 2. Ốc hãm. 5. Bệ tì lò xo. 8. Lò xo. 3. Đầu côn. 6. Thân van. 9. Cối van. Van an toàn gồm: Lá van, chốt chặn, thân, nắp chụp, lò xo, và thanh nối với vành. Lá van được ép bởi lò xo lên mặt côn ống lót của thân van. Điều chỉnh van bằng nắp chụp. Van an toàn cấp 1 được lắp trên nắp của buồng cấp 1 dùng để xả không khí khi áp suất nén cấp 1 tăng. Van an toàn cấp 2 cũng được lắp trên nắp buồng của cấp 2 dùng để xả không khí ra ngoài khi áp suất nén cấp 2 tăng quá mức. Các van cấp 1 và 2 được chỉnh với áp suất là (2,4 +0,1) và (9 +0,2) KG/cm2 và được kẹp chì. Hình 3.12: Van an toàn. 1. Ty van. 4. Thân van. 7. Piston. 2. Cối van. 5. Vít tì. 8. Ống lót. 3. Lò xo. 6. Bệ tì lò xo. 3.2.3.7 Bầu lọc khí, qụat gió và két làm mát trung gian Bầu lọc khí được làm bằng lưới và có thấm nhớt để khi hút có hơi nhớt đi theo để bôi trơn các chi tiết trong xi lanh. Quạt gió hướng trục được dẫn động từ trục khuỷu qua bộ truyền đai B-52 và dùng để hút gió từ ngoài vào qua bộ tản nhiệt làm mát khí nén sau cấp 1đồng thời tăng cường làm mát cho máy nén. Bộ phận làm mát trung gian dạng tản nhiệt bốn cửa dùng để làm mát không khí nén chạy qua các ống nhỏ của cấp 1, nó được cố định trên giá phía dưới quạt gió. Trên két làm mát có lắp van an toàn, van này sẽ mở khi áp suất vượt quá 2.4 KG/cm2. Sau khi làm mát nhiệt độ khí nén là 40÷60 0C. Dòng không khí được tạo ra bởi quạt gió bao bọc các ống nhỏ từ bên ngoài vuông góc với bó ống đảm bảo làm mát cho khí nén. Trong kết cấu của bộ làm mát đã tính đến các nắp riêng biệt để tránh việc nung nóng không khí qua vách tấm ngăn. Hình 3.13: Hệ thống làm mát máy nén khí. 3.2.3.8 Hệ thống điều khiển tự động và bảo vệ Hệ thống điều khiển tự động và bảo vệ sự cố máy nén dùng để điều khiển động cơ dẫn động, van thổi xả, van giảm tải, bảo vệ máy nén khỏi sự cố, đưa ra tín hiệu để khởi động và tắt máy nén khi có sự cố. Hệ thống điều chỉnh lưu lượng là một bộ phận của hệ thống tự động của máy nén và dùng để giữ áp suất không khí trong bình chứa trong giới hạn cho trước. -Hệ thống điều chỉnh lưu lượng gồm -Hèn bộ cảm biến, dùng để kiểm soát áp suất không khí trong bình chứa, truyền tín hiệu điện và hệ thống tự động của máy nèn. -Thiết bị chuyển đổi để biến tín hiệu điện thành tín hiệu khí (van điện từ). -Van xả tải. Trên mỗi đường ra của mỗi cấp có lắp các van xả áp suất trong các khoang đường ống và xi lanh của các cấp nén, chúng được điều khiển tự động bằng điện và gọi là các van điện từ. Trong máy nén khí T30-7100 đã định trước hai cách điều chỉnh lưu lượng phụ thuộc vào lưu lượng không khí – dừng động cơ với việc dỡ tải máy nén hoặc xả khí từ đường ra cấp 2 sang đầu hút cấp 1 (không dừng máy nén) bằng nút chuyển mạch trên bảng điều khiển. Khi điều chỉnh bằng cách dừng máy khi áp suất không khí trong bình chứa đến 0,82- 0,85 Mpa (G /cm2) thì theo tín hiệu của rơle áp suất thì máy nén phải tự động dừng đồng thời mở van điện từ xả bậc 1 (kí hiệu là Y2), được nối thông với bộ phận làm mát trung gian và van điện từ Y1 (sau cấp 2) điều khiển van thông tải mở đưa khí ra ngoài môi trường bên ngoài. Ngược lại khi áp suất trong bình chứa giảm xuống giá trị đặt thì rơle áp suất tác động, qua hộp điều khiển, đóng nguồn cung cấp cho động cơ, máy nén làm việc đồng thời hai van điện từ bị cắt nguồn và tự động đóng lại. Khi chọn cách điều chỉnh lưu lượng bằng cách xả khí từ cấp 2 xả về đường hút cấp1 thì khi áp suất trong bình chứa tăng đến 0,82 – 0,85 Mpa (8,2 – 8,5 KG /cm2) theo tín hiệu của rơle áp suất chỉ có van điện từ Y2 và van tháo tải Y1 được mở. Van Y1 mở để cung cấp khí vào van xả. Khi đó dưới tác động của khí nén ép piston và cùng với van của nó sẽ mở thông để khí xả từ đường đẩy cấp 2 về đường hút cấp 1. CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY NÉN KHÍ T30-7100 4.1 Quy trình vận hành Nhằm hướng dẫn và kiểm soát việc thực hiện đúng công tác vận hành và xử lý các tình huống sự cố của các máy nén khí Ingersoll-Rand kiểu T30/7100, phù hợp với các yêu cầu của nhà sản xuất, để đảm bảo sự an toàn, độ tin cậy, tăng tuổi thọ và khả năng làm việc hoàn hảo của chúng trong hệ thống Công nghệ, ở các đơn vị, các công trình biển của Xí nghiệp Khai Thác Dầu Khí. 4.1.1 Công tác chuẩn bị và vận hành 4.1.1.1 Kiểm tra máy trước khi vận hành Thông báo cho các bộ phận liên quan,chịu trách nhiệm về tình trạng kỹ thuật hoàn hảo của các máy nén khí Ingersoll-Rand kiểu T30/7100, như : Bộ phận Cơ khí; Bộ phận Tự động hóa & Đo lường; Bộ phận Điện (thuộc Xí nghiệp Cơ-Điện) về việc chuẩn bị đưa chúng vào làm việc. Xem xét bên ngoài máy nén, kiểm tra việc gia cố lần sau cùng. Đổ dầu vào cacte qua lỗ thông đến vạch cao que thăm dầu, khi rót phải có sử dụng phễu có lưới lọc. Thấm dầu vào lưới lọc và rót 200g dầu vào từng phin lọc hút không khí. Làm sạch và lau chùi máy nén khí khỏi bụi và dầu nhớt. Dọn dẹp dụng cụ và các vật lạ ra khỏi máy nén. Quay bánh đà không ít hơn 2 vòng bằng xà beng để kiểm tra tình trạng kỹ thuật của máy. Kiểm tra sự đảm bảo của hệ thống điều khiển và điện. Mở hết các van đường ra, vào bình chứa. 4.1.1.2 Chạy rà cho máy Khởi động máy nén bằng cách ấn nút “khởi động”, kiểm tra chiều quay của máy, cho máy làm việc khoảng 5-6 phút và nghe hoạt động của máy có những tiếng va đập bất thường hay không. Sau thời gian 5-6 phút thì dừng máy bằng nút “Stop”, rồi kiểm tra các chi tiết, các bulông thanh truyền, chân máy và nhiệt độ ổ bi không quá 80-90 0C. Tiến hành cho chạy rà máy nén không tải với thời gian 10 giờ để rà các phần chuyển động sau đó chuyển sang chế độ chạy tự động. Sau 10 giờ làm việc thì có thể rà máy ở chế độ có tải, mà được thực hiện với áp suất tăng từ: 4KG/cm2 – 7KG/cm2. Sau mỗi 2 giờ hoạt động cần phải tiến hành thổi thông gió máy nén bằng nút xả trên mạch hệ thống đều khiển. Nếu không sự cố thì máy nén được nâng tải toàn phần với áp suất làm việc 8 KG /cm2 trong vòng 5 giờ. Sau thời gian chạy rà thì dừng máy, xả nhớt cũ, rửa bể nhớt và thay nhớt mới. 4.1.1.3 Vận hành máy Máy nén khí T30-7100 được vận hành thông qua bảng điều khiển sau: Hình 4.1: Bảng điều khiển máy nén khí T30-7100. Chế độ vận hành tự động của trạm máy nén khí: Để đưa trạm máy nén khí vào chế độ vận hành tự động, sau các bước chuẩn bị nêu trên, cần phải: - Đặt công tắc điều khiển tuần tự 15 trên bảng điều khiển vào vị trí “AUTO” (hoặc SEQUENCE 1; SEQUENCE 2; SEQUENCE 3. - Bật công tắc nguồn 14 của các máy nén khí A,B,C trên bảng điều khiển về vị trí “ON” để cấp điện cho các máy nén khí. Ấn nút điều khiển 11 (LAMP TEST) để kiểm tra sự hoạt động hoàn hảo của các đèn tín hiệu cảnh báo. - Bật công tắc điều khiển 13 của các máy nén khí A,B,C trên bảng điều khiển về vị trí “AUTO”. Ấn nút 12 (Alarm Cancel) để ngắt các tín hiệu cảnh báo- nếu có- Ấn nút 10 (RESET) để đưa trạm MNK vào chế độ làm việc đã được cài đặt trước.. Lúc này các máy nén khí sẽ tự động khởi động ở chế độ chạy không tải, sau đó sẽ chuyển sang chạy ở chế độ mang tải theo những trình tự nhất định đã được thiết lập ở bộ điều khiển tuần tự và áp lực khí nén ở trong bình chứa. Vận hành máy nén khí ở chế độ điều khiển bằng tay: Đối với trạm máy nén khí Ingersoll-Rand T30-7100, thông thường, việc vận hành chúng ở chế độ điều khiển bằng tay chỉ để giải quyết những tình huống khẩn cấp hoặc nhằm mục đích kiểm tra. Chế độ vận hành này bắt buộc người trực tiếp điều khiển phải nắm vững đặc tính kỹ thuật của các máy nén khí và thông số làm việc của hệ thống khí nén để tránh gây ra những sai sót, hư hỏng. Các bước chuẩn bị để đưa các máy nén khí vào vận hành ở chế độ điều khiển bằng tay cũng giống như chế độ vận hành tự động, sau đó: - Bật công tắc nguồn 14 của các máy nén khí A,B,C trên bảng điều khiển về vị trí “ON” để cấp điện cho các máy nén khí. Ấn nút điều khiển 11 (LAMP TEST) để kiểm tra sự hoạt động hoàn hảo của các đèn tín hiệu cảnh báo. - Bật công tắc điều khiển 13 của các máy nén khí A,B,C trên bảng điều khiển về vị trí “HAND” để xác lập chế độ điều khiển bằng tay cho chúng. - Để chạy máy nén khí A (hoặc máy nén khí B,C-hoặc lần lượt cả 3 máy) hãy bấm nút 8 (START) trên bảng điều khiển của COMPRESSOR A (hoặc B,C hoặc lần lượt cả 3 máy). - Lưu ý: Trong suốt cả quá trình vận hành các máy máy nén khí ở chế độ điều khiển bằng tay, người vận hành luôn phải theo dõi áp lực khí nén ở bình chứa. Khi áp suất khí trong bình đạt đến giới hạn trên (thường đặt ở mức 8 ÷ 9 kG/cm2) phải lập tức ấn nút 9 (STOP) để dừng máy, tránh sự tăng áp quá mức cần thiết. 4.1.2 Kiểm tra trong quá trình vận hành Ở chế độ vận hành tự động: Trong khoảng thời gian mới đưa trạm vào làm việc, cần phải theo dõi liên tục sự hoạt động của các MNK ở các chế độ chạy không tải, chạy có tải ít nhất từ 1 ÷ 2 chu kỳ làm việc ổn định. Kiểm tra,theo dõi nhiệt độ, áp suất trên đường ra (thông qua các đồng hồ đo sau két tản nhiệt cấp 2), sự tăng áp và tốc độ tăng áp của khí nén trong bình, các tín hiệu cảnh báo bằng đèn,chuông. Kiểm tra sự làm việc của các van an toàn cấp 1, 2 và bình bằng cách xả cưỡng bức bằng tay để xem chúng có bị kẹt, dính hoặc bị hở không. Theo dõi tiếng ồn, độ rung của MNK bằng cách lắng nghe, quan sát , nếu phát hiện có sự bất thường phải lập tức dừng máy và báo với kỹ sư Cơ khí. Mọi sự bất thường của trạm MNK đều phải được ghi nhận vào sổ trực ca. - Kiểm tra hàng ngày: Người chịu trách nhiệm về vận hành trạm MNK phải ít nhất một lần/ngày xả condensate cho bình chứa và các MNK thông qua van xả tay trong cơ cấu xả condensate.Phải Theo dõi tiếng ồn, độ rung, sự làm việc của các dây đai truyền động, các đèn tín hiệu cảnh báo, các đèn báo nguồn… của trạm MNK. Nếu phát hiện có sự bất thường phải lập tức dừng máy, báo với kỹ sư Cơ khí, và mọi sự bất thường của trạm MNK đều phải được ghi nhận vào sổ trực ca. - Kiểm tra hàng tuần: Người chịu trách nhiệm về vận hành trạm MNK phải thực hiện tất cả các công việc kiểm tra hàng ngày. Sau đó lần lượt kiểm tra các van an toàn cấp 1, 2 và mức dầu bôi trơn cho các MNK bằng nút thăm lắp ở lỗ rót dầu . Trước khi kiểm tra mức dầu bôi trơn, phải ngắt nguồn điện, treo bảng “Cấm đóng điện”, dừng máy ít nhất 15÷20 phút, để dầu bôi trơn hồi về và lắng lại. Nếu mức dầu thấp hơn giới hạn dưới, phải bổ sung thêm dầu bôi trơn cùng chủng loại đang sử dụng. Mác dầu bôi trơn, theo hướng dẫn của nhà sản xuất là: Shell Tellus C-220 hoặc có thể thay thế bằng các loại dầu có tính năng tương tự như VITREA-100 (theo hướng dẫn của phòng Cơ-Điện XNKT). Nếu phát hiện có sự bất thường phải lập tức dừng máy, báo với kỹ sư Cơ khí, và mọi sự bất thường của trạm MNK đều phải được ghi nhận vào sổ trực ca. Ở chế độ vận hành các máy nén khí bằng điều khiển bằng tay: Thực hiện như các lưu ý trong hướng dẫn “Vận hành máy nén khí ở chế độ điều khiển bằng tay”. 4.1.3 Dừng máy/hệ thống - Ở chế độ vận hành tự động: Chuyển công tắc điều khiển 13 của các máy nén khí A,B,C trên bảng điều khiển về vị trí “OFF”. Chuyển các công tắc nguồn 14 về vị trí “OFF” để cắt điện nguồn của các máy nén khí. - Ở chế độ vận hành các máy nén khí bằng điều khiển bằng tay: Ấn nút điều khiển 9 (STOP) để dừng máy. Chuyển công tắc điều khiển 13 của máy nén khí trên bảng điều khiển về vị trí “OFF”. Chuyển công tắc nguồn 14 về vị trí “OFF” để cắt điện nguồn của máy nén khí. 4.1.4 Kiểm soát sự cố và các tình huống khẩn cấp - Dừng thiết bị/hệ thống khi có sự cố: Khi xuất hiện những sự cố bất thường đối với máy nén khí, người chịu trách nhiệm vận hành cần phải lập tức dừng máy như hướng dẫn trong mục “Dừng máy/hệ thống”. Những sự cố thường gặp được nêu trong bảng hướng dẫn sau đây: Bảng 4.1: Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục các sự cố trong quá trình vận hành. TT Hiện tượng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục 1 Máy nén khí dừng. Đèn cảnh báo 5 (Low oil level) sáng. -Mức dầu bôi trơn của MNK thấp dưới mức giới hạn bảo vệ dưới. -Có sự trục trặc ở công tắc bảo vệ mức dầu thấp. Người vận hành tiến hành: -Dừng máy nén khí khoảng 10÷15’. -Kiểm tra và bổ sung dầu bt. -Bật công tắc nguồn 14 về vị trí “ON”và công tắc điều khiển 13 về vị trí “AUTO”. -Ấn nút 12 (Alarm cancel) và nút bấm 10 (RESET) để tắt các cảnh báo và phục hồi lại chế độ làm việc cho máy nén khí. Nếu vẫn không giải trừ được tín hiệu cảnh báo và MNK vẫn không làm việc, phải báo ngay với các kỹ sư CK và kỹ sư TĐH&DL trên giàn để khắc phục. 2 Máy nén khí dừng. Đèn cảnh báo 7 (Motor overload) sáng. Do dòng tải đ/c điện quá lớn vì nhiều nguyên nhân: -Độ nhớt dầu bt quá cao. -Dây đai truyền động quá căng. -Do các nguyên nhân về hệ thống điện, hệ thống đ/k. Người vận hành phải chuyển ngay công tắc điều khiển 13 và công tắc nguồn 14 về vị trí “OFF” để dừng MNK và báo với các kỹ sư CK, TĐH&ĐL, và kỹ sư điện trên giàn để tìm biện pháp khắc phục. 3 Dầu bôi trơn lọt vào khí nén. -Do tắc fil lọc cửa hút -Do độ nhớt dầu bt quá thấp và mức dầu quá cao. -Do piston, xylanh hoặc các vòng xecmăng bị mòn, hỏng, hoặc do lắp đặt không đúng. Người vận hành phải báo ngay với các kỹ sư CK trên giàn để tìm biện pháp khắc phục. 4 Có sự rung động, va đập -Do lỏng dây đai truyền động. -Do các bulông đế đ/c hoặc MNK, hoặc các lắp ghép vỏ bảo vệ két tản nhiệt bị lỏng -Do sự mòn, lỏng, gẫy vỡ các khâu khớp quay ở cơ cấu tay biên, trục khuỷu, piston, lá van … Người vận hành phải chuyển ngay công tắc điều khiển 13 và công tắc nguồn 14 về vị trí “OFF” để dừng MNK và báo với các kỹ sư CK trên giàn để tìm biện pháp khắc phục. 5 Nổ van an toàn cấp 1(Van an toàn của bộ phận làm mát trung gian) -Do điều chỉnh áp suất xả của van an toàn quá thấp. -Do tắc đường dẫn khí nén từ cấp 1 đến khoang hút cấp 2. -Có sự rò rỉ khí nén từ cấp 2 về cấp 1 Người vận hành phải chuyển ngay công tắc điều khiển 13 và công tắc nguồn 14 về vị trí “OFF” để dừng MNK và báo với các kỹ sư CK trên giàn để tìm biện pháp khắc phục. 6 Nổ van an toàn cấp 2 (Van an toàn sau két tản nhiệt) -Do điều chỉnh áp suất xả của van an toàn quá thấp. -Do tắc đường dẫn khí nén từ cấp 2 đến bình chứa. Người vận hành phải kiểm tra và mở ngay van chặn 3, nếu van này còn đóng. Nếu van này đang mở, phải chuyển ngay công tắc điều khiển 13 và công tắc nguồn 14 về vị trí “OFF” để dừng MNK và báo với các kỹ sư CK trên giàn để tìm biện pháp khắc phục. 7 Các đèn tín hiệu và cảnh báo trên bảng ĐK bị nhấp nháy khi các MNK chạy. -Do các bóng đèn bị lỏng. -Do nguồn cấp không ổn định (vì bị lỏng các đầu nối dây, các tiếp điểm…) Người vận hành phải báo ngay với các kỹ sư TĐH&ĐL trên giàn để tìm biện pháp khắc phục. Việc sửa chữa, khắc phục các sự cố do các bộ phận Cơ khí, TĐH&ĐL, Điện tiến hành phải tuân thủ theo các quy trình riêng của chuyên ngành, nhưng phải được cập nhật vào lý lịch Thiết bị và sổ trực ca của bộ phận chịu trách nhiệm về vận hành. Khởi động lại thiết bị/hệ thống sau sự cố: Tuân thủ theo các bước như hướng dẫn ở mục: “4.1.1.3 vận hành máy”. 4.2 Quy trình bảo dưỡng T.O Nhằm hướng dẫn và kiểm soát việc thực hiện đúng quá trình bảo dưỡng các máy nén khí Ingersoll-Rand kiểu T30-7100, phù hợp với các yêu cầu của nhà sản xuất, để đảm bảo sự an toàn, độ tin cậy cao và tăng cường khả năng làm việc hoàn hảo của chúng trong hệ thống Công nghệ ở các đơn vị, các công trình biển của Xí nghiệp Khai Thác Dầu Khí. Áp dụng cho các máy nén khí Ingersoll-Rand kiểu T30-7100 làm việc thường trực trong trạm cung cấp khí điều khiển cho hệ thống Công nghệ ở các đơn vị, các công trình biển của Xí nghiệp KTDK .Đối với các MNK làm việc ở chế độ dự phòng hoặc không thường xuyên, tùy theo điều kiện thực tế, có thể áp dụng các chế độ bảo dưỡng theo những khoảng thời gian khác nhau (dài hơn). Các cá nhân và bộ phận có trách nhiệm liên quan đến tình trạng kỹ thuật hoàn hảo của các máy nén khí Ingersoll-Rand kiểu T3-7100 trong hệ thống Công nghệ,ở các giàn KTDK, như : Bộ phận Cơ khí; Bộ phận Khai thác; Bộ phận Tự động hóa & Đo lường; Bộ phận Điện (thuộc Xí nghiệp Cơ-Điện) phải tuân thủ hướng dẫn này. 4.2.1 Quy trình bảo dưỡng T.O-1 Chu kỳ bảo dưỡng là 3 tháng. Thời gian làm việc của máy khoảng 350÷500 h. 4.2.1.1 Công tác chuẩn bị 1) Bộ phận vận hành (khai thác): Làm các công việc chuẩn bị để đưa MNK vào T.O như : - Cung cấp các thông tin cần thiết về tình trạng kỹ thuật khi vận hành của thiết bị hoặc có thể cùng với bộ phận bảo dưỡng đưa MNK vào chế độ làm việc để kiểm tra, xem xét trước khi tiến hành T.O. - Dừng và cách ly MNK khỏi hệ thống, thực hiện các biện pháp an toàn cần thiết (báo cắt điện, treo bảng cảnh báo “CẤM KHỞI ĐỘNG”, xả áp suất dư, trực phòng ngừa sự cố…) trước khi cho phép tiến hành T.O thiết bị. 2) Bộ phận Tự động hóa & Đo lường: Thực hiện các công việc thuộc trách nhiệm của mình và khi có yêu cầu của bộ phận vận hành (khai thác), bộ phận BD thiết bị. 3) Bộ phận Điện (XNCĐ): Thực hiện các công việc thuộc trách nhiệm của mình và khi có yêu cầu của bộ phận vận hành (khai thác), bộ phận BD thiết bị. 4) Bộ phận Cơ khí: Thực hiện nhiệm vụ BD (T.O) thiết bị. Tiến hành các bước chuẩn bị như sau: - Công tác đảm bảo an toàn lao động. - Chuẩn bị nhân lực, trang thiết bị, vật tư phụ tùng. 4.2.1.2 Nội dung, trình tự tiến hành công việc T.O-1 1) Kiểm tra chất lượng dầu bôi trơn cũ để tìm hiểu tình trạng làm việc và thay mới dầu bôi trơn cho MNK: Tháo nút xả đáy khoang dầu bôi trơn, lấy mẫu để kiểm tra độ bẩn ( sự chuyển màu so với dầu gốc, sự đóng cặn, sự xuất hiện các mạt kim loại…), sự đọng nước. Trước khi kiểm tra dầu bôi trơn, phải dừng máy ít nhất 15÷20 phút, để dầu bôi trơn hồi về và lắng lại. Nếu dầu bôi trơn quá bẩn, có lẫn nước, và xuất hiện nhiều mạt kim loại, phải tìm hiểu nguyên nhân ở các bộ phận chuyển động và khắc phục chúng trước khi thay dầu mới. Mác dầu bôi trơn, theo hướng dẫn của nhà sản xuất là: Shell Tellus C-220 hoặc có thể thay thế bằng các loại dầu có tính năng tương tự như VTREA-100 (theo hướng dẫn của phòng Cơ-Điện XNKT)… 2) Tháo, kiểm tra và làm sạch phin lọc khí đầu vào máy nén khí: Tháo phần tử lọc ra, làm sạch bằng cách hút chân không hoặc rửa sạch trong nước ngọt pha chất tẩy rửa với nồng độ thấp. Sau đó, làm khô bằng khí nén khô,sạch và lắp lại. 3) Kiểm tra độ căng của các dây đai truyền động và điều chỉnh chúng khi cần thiết: Nếu dây đai lỏng, sẽ dẫn đến sự trượt làm mòn, cháy làm hỏng chúng. Nếu dây đai quá căng có thể dẫn đến sự quá tải cho các ổ bi đỡ trục và động cơ điện.Có thể kiểm tra độ căng bộ dây đai truyền động theo kinh nghiệm, nhưng chính xác nhất là sử dụng lực kế (kiểu lòxo), theo các bước sau : - Đặt lực kế (kiểu lòxo) tại điểm giữa khoảng vượt nhánh dẫn động và tác động một lực(kéo) vuông góc với phương chuyển động của nhánh này,vừa đủ cho 2 dây đai truyền động biến dạng, làm dịch chuyển (theo phương vuông góc với nhánh dẫn động) điểm đặt lực một khoảng bằng 1/64 chiều dài khoảng vượt nhánh dẫn động. - Khi các dây đai biến dạng đến mức cần thiết, xác định chỉ số đo trên lực kế và so sánh với các chỉ số tiêu chuẩn trong bảng dưới đây, đối với các dây đai đang sử dụng. Bảng 4.2: Tiêu chuẩn của các loại dây đai. Loại dây đai truyền động 100 % sức căng định mức 150 % sức căng định mức Dây đai loại A 0,565 kG. 0,85 kG. Dây đai loại B 2,0 kG. 3,1 kG. Dây đai loại C 4,1 kG. 6,1 kG. Dây đai loại D 7,1 kG. 10,7 kG. 4) Kiểm tra bằng tay các van an toàn cấp 1-2 và bình chứa khí nén để đảm bảo chắc chắn chúng không bị kẹt. Ngoài ra, van an toàn MNK và bình còn được kiểm tra hiệu chuẩn định kỳ 6 tháng/lần theo lịch riêng. 5) Làm sạch bên ngoài các cánh tản nhiệt của bộ phận làm mát trung gian (nối từ đầu ra cấp 1 đến đầu vào cấp 2), két tản nhiệt và bề mặt tản nhiệt của các xilanh cấp 1-2. 6) Tháo, kiểm tra, làm sạch các cụm van và thay thế lá van khi cần thiết: - Tháo các đầu nắp cấp 1& 2. - Tháo các tấm tấm đế, trên đó lắp đặt cụm van hút (dạng van lá: Cấp 1-9 lá; Cấp 2- 5 lá; và cụm van xả (dạng đĩa); Tách rời các chi tiết của cụm van. - Ngâm, rửa tất cả trong dầu DO sạch.Thổi sạch chúng bằng khí nén khô,sạch. Sau đó kiểm tra các bề mặt làm kín của chúng, nếu phát hiện có khyết tật,sứt mẻ hư hỏng, phải thay thế. - Thay mới đệm làm kín các bề mặt trên và dưới tấm đế lắp ráp các cụm van. - Lắp lại theo trình tự ngược với khi tháo. Lực siết một số chi tiết quan trọng được nêu trong bảng dưới đây: Bảng 4.3: Lực siết một số chi tiết quan trọng. TT Chi tiết Momen lực siết (Nm). Ghi chú 1 Vít hãm lá van 5÷8 2 Đai ốc hãm đĩa nắp van xả 33÷36 3 Bulông nắp xylanh 102 Siết đối xứng, sau 10÷30 phút v/h, phải siết lại lần nữa. 4 Bulông cơ cấu ngắt tải 13÷16 5 Bulông hãm đầu phân dòng bộ phận l/m trung gian. 20 Siết đối xứng 7) Phối hợp với bộ phận TĐH&ĐL kiểm tra sự tác động của công tắc bảo vệ mức dầu bôi trơn thấp,bằng cách xả gần hết dầu trong cacte và khởi động thử máy nén khí. Nếu máy chạy thì công tắc bảo vệ mức dầu bôi trơn thấp không làm việc, cần phải kiểm tra cơ cấu phao và yêu cầu bộ phận TĐH&ĐL sửa chữa khắc phục ngay. Nếu máy không khởi động được tức là công tắc bảo vệ mức dầu bôi trơn thấp có tác động. 8) Đưa máy nén khí vào vận hành thử để kiểm tra, theo dõi tiếng ồn, độ rung của MNK bằng cách lắng nghe, quan sát, nếu phát hiện có sự bất thường phải lập tức dừng máy, tìm hiểu nguyên nhân và biện pháp khắc phục. 9) Kiểm tra sự rò rỉ khí nén ở các kết cấu nối ghép bằng nước xà phòng. 4.2.1.3 Kết thúc công việc Những người thực hiện nhiệm vụ T.O kết hợp với người chịu trách nhiệm về vận hành đưa MNK vào chế độ làm việc bình thường (làm việc ở chế độ tự động). Ghi chép lại các điều chỉnh, bổ sung, sửa chữa và các thông số kỹ thuật của trạm theo yêu cầu đã nêu trong “Phiếu bảo dưỡng và nghiệm thu thiết bị”. Những người thực hiện nhiệm vụ T.O có trách nhiệm thu dọn nơi làm việc gọn gàng, sạch sẽ sau khi kết thúc công việc. Những người thực hiện nhiệm vụ T.O báo cáo kết quả với KST/KS Cơ khí chịu trách nhiệm bằng “Phiếu bảo dưỡng và nghiệm thu thiết bị” với các chữ ký xác nhận. KST/KS Cơ khí có trách nhiệm cập nhật thêm các thông tin cần thiết theo yêu cầu của “Phiếu bảo dưỡng và nghiệm thu thiết bị” rồi tiến hành thủ tục bàn giao thiết bị cho người chịu trách nhiệm vận hành. KST/KS Cơ khí có trách nhiệm cập nhật các thông tin cần thiết về công tác T.O đã thực hiện vào lý lịch thiết bị theo quy định. 4.2.1 Quy trình bảo dưỡng T.O-2 Chu kỳ bảo dưỡng là 1 năm. Thời gian làm việc của máy khoảng 1000÷1500h. Các công tác chuẩn bị, nội dung tiến hành và kết thúc quy trình bảo dưỡng T.O-2 tương tự như quy trình bảo dưỡng T.O-1. Riêng trong phần “Nội dung, trình tự tiến hành công việc” cần thêm ác mục sau: 10) Sau khoảng hơn 2000 giờ làm việc thực sự (khoảng 2 năm), tiến hành thay thế toàn bộ cụm van cấp 1& 2. Việc tháo, lắp, kiểm tra, thay thế chúng tuân thủ hướng dẫn đã nêu. 11) Tháo, kiểm tra và thông rửa sạch bên trong bộ phận làm mát trung gian (sau cấp 1) và két tản nhiệt (sau cấp 2) bằng dung dịch tẩy, rửa dầu mỡ và dầu DO. Sau đó thổi sạch chúng bằng khí khô, sạch. 12) Tháo, kiểm tra, làm sạch khoang xylanh và piston van ngắt tải ở đường vào cấp 1. Nếu vòng gioăng, đệm làm kín của piston van ngắt tải bị mòn, hỏng, không đảm bảo độ kín phải sửa chữa hoặc thay thế , sau đó bôi trơn cho vòng gioăng làm kín bằng các loại mỡ chịu nhiệt đến 200 0 F (khoảng 940C). 13) Tháo, làm sạch, bôi mỡ bảo dưỡng cơ cấu căng dây đai truyền động (các bulông đẩy, đai ốc, rãnh trượt…). 14) Tháo các dây đai truyền động. Kiểm tra tình trạng KT của chúng và các puly dẫn động. Làm sạch các bề mặt ma sát của dây đai và rãnh puly . 15) Tháo, làm sạch, sơn lại các kết cấu bảo vệ. CHƯƠNG 5 MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG 5.1 Đánh giá chung về thực trạng làm việc của máy nén khí T30-7100 Sau một thời gian hoạt động, các bộ phận quan trọng trong máy bị lão hóa và không thể làm việc đạt hiệu quả như tính toán ban đầu. Lúc này, máy thường xảy ra các sự cố (dù lớn-nhỏ) làm ảnh hưởng đến quá trình vận hành và sản xuất của cả hệ thống cung cấp khí. Thực tế làm việc của máy đã ghi nhận những hư hỏng thường gặp ở máy nén khí T30-7100, đồng thời chỉ ra nguyên và các biện pháp khắc phục. Những hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp đó được thống kê tại bảng dưới đây: Bảng 5.1: Những hư hỏng-Nguyên nhân-Biện pháp khắc phục. Hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng Biện pháp khắc phục 1. Máy nén không cho năng suất theo thiết kế. - Tắc phin lọc khí đầu hút. - Rò rỉ khí xuống cácte do xéc măng không kín : do xéc măng bị mài mòn hoặc bó kẹt xéc măng. - Rò rỉ khí trên đường dẫn, van an toàn. - Rò rỉ khí trong các van do gãy, kẹt lá van, đế van bị rỗ, rách đệm làm kín làm cho khoang nạp và xả thông nhau ở cấp 1. - Tháo kiểm tra và sửa chữa, thay thế khi đã hư. - Kiểm tra sự lọt khí xuống cacte qua lổ thông. Tháo kiểm tra xi lanh, pittông, thay thế xéc măng khi bị mài mòn quá cho phép. - Kiểm tra và khắc phục. - Tháo kiểm tra chiều dày tấm đệm mới thay thế. 2. Nhiệt độ khí nén quá cao. - Hệ thống làm mát làm việc không tốt: két làm mát bị hỏng, bề mặt trao đổi nhiệt quá bẩn, bơm làm việc không tốt, bình trao đổi nhiệt làm việc không tốt. - Bôi trơn mặt gương xi lanh kém. - Hư hỏng các lá van, lá van bị kẹt, đệm làm kín nắp bị rách làm thông khoang xả và khoang nạp. - Kiểm tra, sửa chữa và làm sạch - Kiểm tra lại hệ thống bôi trơn và dầu bôi trơn. - Tháo kiểm tra, làm sạch và thay thế các chi tiết bị hỏng. 3. Có tiếng gõ trong cơ cấu chuyển động - Mòn chốt pittông, bạc đầu nhỏ thanh truyền. - Mòn bạc đầu to thanh truyền. - Lỏng bù long và đai ốc - Tháo kiểm tra, thay thế chốt và bạc nếu cần. - Kiểm tra và thay thế nếu mòn. - Kiểm tra và xiết lại. 4. Có tiếng gõ đanh trong phần trên của xi lanh. - Đĩa van bị lỏng, các lá van bi gãy rơi vào xi lanh. - Có vật lạ rơi vào xi lanh. - Tháo kiểm tra và thay thế. - Kiểm tra xi lanh và pittông. 5. Áp suất nén sau cấp trước quá cao - Hư hỏng lá van cấp sau nó, lá van bị kẹt, đế van không tốt. - Đệm làm kín nắp van bị rách, hở, nối thông khoang nạp và xả. - Tắc đường dẫn giữa hai cấp. - Đồng hồ đo bị sai. - Tháokiểm tra, thay thế và sửa chữa đế can. - Thay thế đệm - Kiểm tra và thông tắc. - Kiểm tra lại đồng hồ đo. 6. Áp suất nén sau cấp trước quá thấp. - Đồng hồ đo bị hỏng. - Tắc đường hút của cấp đó, nếu là cấp 1 thì do tắt phin lọc đầu hút. - Lá van bị gãy, bị kẹt, bị kênh (của cấp nén đó và các cấp nén trước nó). - Đệm làm kkín nắp bị rách, không kín, nối thông van xả và nạp ( của cấp nén đó và các cấp nén trước nó). - Xéc măng của cấp nén đó và các cấp nén trước nó bị mòn, kẹt, gãy. - Kiểm tra lại đồng hồ. - Kiểm tra và thông rửa ; thay thế phin lọc đầu hút. - Tháo kiểm tra, sửa chữa và thay thế. - Tháo kiểm tra và thay thế. - Tháo kiểm tra và thay thế. 7. Áp suất nhớt bôi trơn cao - Đồng hồ chỉ sai. - Tắc đường dẫn dầu - Kiểm tra lại đồng hồ. - Kiểm tra và thông rửa. 8. Áp suất dầu bôi trơn quá thấp - Dầu bôi trơn không có hoặc ít. - Dầu không đúng chủng loại, quá đặc, quá bẩn bơm không hút được hoặc nhớt quá loãng. - Phin lọc đầu hút bị tắc. - Đường hút của vơm không kín, rò rỉ trên đường ra. - Bơm bị mòn, hoặc trục truyền động từ trục khuỷu bị gãy, then lắp bánh răng bị cắt đứt. - Nhiệt độ máy nén quá cao. - Khe hở bề mặt ma sát có dẫn dầu bôi trơn tới(đầu to thanh truyền) quá lớn do mài mòn. - Van bảo vệ quá tải, bơm bị kẹt không kín, lò xo bị gãy hoặc điều chỉnh không đúng. - Đồng hồ chỉ không đúng. - Kiểm tra và đổ dầu cho đủ số lượng. - Kiểm tra và thay nhớt. - Tháo làm sạch. - khắc phục chổ không kín. - Tháo kiểm tra và sửa chữa. - Kiểm tra lại nhiệt độ máy nén, khí nén và khắc phục. - Kiểm tra và khắc phục. - Kiểm tra, điều chỉnh lại và sửa chữa hư hỏng nếu cần. - Kiểm tra lại đồng hồ. 9. Tiêu hao dầu bôi trơn lớn. - Mòn, kẹt, gãy xéc măng dầu. - Lượng dầu trong cácte quá nhều. - Kiểm tra và thay thế. Thực trạng trên cho thấy tầm quan trọng của công tác bảo dưỡng máy. Khâu bảo dưỡng phải thực sự nghiêm túc, tiến hành đúng quy trình đề ra để phát hiện kịp thời các hư hỏng và có biện pháp sử lý hiệu quả. 5.2 Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy nén khí Việc kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ và phát hiện sớm các chi tiết bị mòn hỏng giúp ngăn chặn các sự cố sảy ra. Các chi tiết mòn hỏng cần được sửa chữa kịp thời và thay thế chi tiết mới nếu cần thiết. Bên cạnh đó cần đưa vào áp dụng các giải pháp kỹ thuật để nâng cao hiệu quả sử dụng trạm máy nén khí-trạm T30-7100 noi riêng và cả hệ thống khí nén nói chung. 5.2.1 Các giải pháp dược áp dụng 5.2.1.1 Giảm nhiệt độ khí vào Không nên đánh giá thấp tác động của khí vào với hiệu quả hoạt động của máy nén. Khí vào bị nhiễm bẩn hoặc nóng có thể làm giảm hoạt động của máy nén, làm tăng chi phí năng lượng và chi phí bảo dưỡng. Nếu hơi nước, bụi và các chất bẩn có nhiều trong khí vào, chúng sẽ gây ra bám bẩn ở các bộ phận bên trong máy nén như các van, bánh công tác, rôto, cánh gạt. Những cặn bám này sẽ gây mòn sớm và làm giảm năng suất của máy nén. Máy nén tạo ra nhiệt do quá trình hoạt động liên tục. Lượng nhiệt này phát tán trong phòng lắp máy nén làm nóng dòng khí vào dẫn đến làm giảm hiệu suất thể tích và tăng tiêu thụ điện. Theo quy tắc chung, “Cứ mỗi mức tăng 4°C của nhiệt độ khí vào, mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng thêm 1% để duy trì năng suất tương ứng”. Vì vậy, nếu khí cấp vào là khí mát sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của máy nén (bảng 5.2). Bảng 5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí vào với mức tiêu thụ điện của máy nén: Nhiệt độ vào (o C) Chu chuyển không khí tương ứng Tiết kiệm điện (%) 10,0 102,2 + 1,4 15,5 100 0 21,1 98,1 - 1,3 26,6 96,3 - 2,5 32,2 94,1 - 4,0 37,7 92,8 - 5,0 43,3 91,2 - 5,8 Khi lắp bộ lọc khí trên đường cấp khí vào, cần giữ nhiệt độ môi trường xung quanh ở mức tối thiểu để tránh giảm lưu lượng. Có thể giảm được nhiệt độ khí vào bằng cách đặt ống hút khí vào bên ngoài buồng hay nhà đặt máy nén. Khi bộ lọc khí vào được lắp bên ngoài nhà, nhất là trên mái, cần xem xét đến các yếu tố về môi trường xung quanh. 5.2.1.2 Chống sụt áp trong bộ lọc khí Việc lắp đặt một bộ lọc khí vào máy nén là cần thiết, nếu không thì phải lấy khí vào từ vị trí sạch và mát. Các nhà sản xuất máy nén thường cung cấp hoặc đề xuất một loại bộ lọc chuyên dụng cho khí vào để bảo vệ máy nén. Việc lọc không khí vào máy nén càng tốt thì khối lượng bảo dưỡng càng giảm. Tuy nhiên, cần giảm thiểu sự sụt áp qua bộ lọc khí vào (bằng cách chọn đúng công suất bộ lọc và bảo dưỡng tốt bộ lọc) để ngăn ngừa hiệu ứng thắt hẹp làm giảm công suất máy nén. Một trong những cách tốt nhất là lắp một đồng hồ đo chênh áp để giám sát tình trạng của bộ lọc khí vào. Sụt áp qua một bộ lọc khí vào còn mới không được vượt quá 3 pound/ inch2 (psi). Bảng 5.3. Tác động của sự sụt áp suất qua bộ lọc khí vào đối với mức tiêu thụ điện: Sụt áp suất qua bộ lọc khí (mm cột nước) Tăng mức tiêu thụ điện (%) 0 0 200 1,6 400 3,2 600 4,7 800 7,0 Theo quy tắc chung, “Cứ mỗi mức sụt áp suất hút 250mm cột nước do tắc bộ lọc ... mức tiêu thụ năng lượng của máy nén sẽ tăng thêm khoảng 2% với cùng một năng suất” Vì vậy, nên định kỳ làm sạch bộ lọc khí vào để giảm thiểu sụt áp. Có thể sử dụng áp kế hoặc đồng hồ chênh áp đo mức sụt áp qua bộ lọc nhằm phục vụ cho việc lên lịch vệ sinh bộ lọc. 5.2.1.3 Giảm độ cao đặt máy Độ cao so với mặt biển có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thể tích của máy nén. Tác động của độ cao so với mặt biển đối với hiệu suất thể tích được cho trong bảng 5.4. Máy nén đặt ở độ cao hơn so với mặt biển sẽ tiêu thụ nhiều điện hơn với cùng một mức áp suất cấp so với máy đặt ở độ cao bằng mặt biển, vì tỉ số nén cao hơn. Bảng 5.4. Tác động của độ cao so với mặt biển đối với hiệu suất thể tích Máy đo độ cao Áp suất khí quyển (mbar) Hiệu quả giữa máy đo thể tích và các mặt biển 4 bar 7 bar Mực nước biển 1013 100.0 100.0 500 945 98.7 97.7 1000 894 97.0 95.2 1500 840 95.5 92.7 2000 789 93.9 90.0 2500 737 92.1 87.0 (1mbar = 1.01972 x 10-3 kG/cm2) 5.2.1.4 Sử dụng bộ làm mát trung gian (giữa các cấp) và làm mát sau Phần lớn các máy nén đa cấp đều có bộ làm mát trung gian. Đó là các bộ trao đổi nhiệt thực hiện việc loại bỏ nhiệt sinh ra trong quá trình nén giữa các cấp nén. Làm mát trung gian ảnh hưởng đến hiệu suất toàn phần của máy nén. Khi cơ năng được cấp cho khí nén, nhiệt độ của khí tăng lên. Bộ làm mát sau được lắp đặt sau cấp nén cuối cùng để giảm nhiệt độ khí cấp. Khi nhiệt độ khí giảm, hơi nước trong không khí ngưng tụ lại, được phân tách, thu hồi và xả ra khỏi hệ thống. Hầu hết nước ngưng từ máy nén có bộ làm mát trung gian được loại bỏ ngay tại các bộ làm mát trung gian, và phần còn lại sẽ được loại bỏ trong bộ làm mát sau. Ở phần lớn các hệ thống công nghiệp, trừ những hệ thống cung cấp khí nén tới những thiết bị không nhạy cảm nhiệt, đều cần có quá trình làm mát sau. Ở một số hệ thống nén, bộ làm mát sau được tích hợp với bộ máy nén, trong khi ở một số hệ thống khác, bộ làm mát sau là một thiết bị rời. Một vài hệ thống có cả hai lựa chọn. Một cách lý tưởng, nhiệt độ khí vào ở mỗi cấp của máy nén đa cấp phải tương tự như nhiệt độ khí vào ở cấp đầu tiên. Đây được xem là “làm mát hoàn hảo” hoặc nén đẳng nhiệt. Nhưng trên thực tế, nhiệt độ khí vào ở các cấp tiếp theo thường cao hơn ở cấp đầu, dẫn tới mức tiêu thụ điện cao hơn, vì phải xử lý một thể tích lớn hơn cho cùng một tác vụ (bảng 5.5). Bảng 5.5. Tác động của bộ làm mát trung gian đối với mức tiêu thụ điện của máy nén: Chi tiết Làm mát không hoàn hảo Làm mát hoàn hảo (giá trị cơ sở) Nước làm mát được làm lạnh Nhiệt độ vào ở cấp 1 (oC) 21,1 21,1 21,1 Nhiệt độ vào ở cấp 2 (oC) 26,6 21,1 15,5 Năng suất (mm3/min) 15,5 15,6 15,7 Công suất hữu dụng (kW) 76,3 75,3 74,2 Tiêu thụ năng lượng cụ thể (mm3/min) 4,9 4,8 4,7 % thay đổi +2,1 -2,1 Sử dụng nước ở nhiệt độ thấp hơn làm giảm tiêu thụ điện. Tuy nhiên, nhiệt độ nước làm mát quá thấp sẽ làm độ ẩm trong không khí ngưng tụ, nếu không được xả bỏ, nước ngưng sẽ làm hỏng xy lanh. Tương tự như vậy, nếu làm mát ở bộ làm mát sau không hiệu quả (do cặn bám, vv...), sẽ làm không khí ẩm, nóng đi vào bình tích, tạo thêm nước ngưng tụ trong các bình tích khí và đường ống phân phối, làm tăng ăn mòn, sụt áp và rò rỉ trong đường ống cũng như trong các thiết bị sử dụng cuối cùng. Vì vậy, cần làm sạch định kỳ và đảm bảo đủ lưu lượng ở nhiệt độ hợp lý cả ở các bộ làm mát trung gian lẫn bộ làm mát sau để đảm bảo duy trì kết quả hoạt động mong muốn. 5.2.1.5 Đặt áp suất làm việc Với cùng một năng suất, máy nén tiêu thụ nhiều điện hơn ở áp suất cao hơn. Không nên vận hành máy nén ở mức áp suất vượt quá áp suất vận hành tối ưu vì như vậy sẽ không chỉ lãng phí năng lượng mà còn dẫn đến mòn nhanh, từ đó gây các lãng phí năng lượng khác. Hiệu suất thể tích của một máy nén cũng giảm khi áp suất cấp cao hơn. Giảm áp suất cấp Khả năng giảm (tối ưu hoá) mức đặt áp suất cấp cần được thực hiện thông qua các nghiên cứu kỹ về yêu cầu áp suất ở những thiết bị khác nhau và về sụt áp trên đường phân phối từ nguồn cấp khí nén tới các điểm sử dụng. Các mức tiết kiệm điển hình nhờ giảm áp suất cho trong bảng 5.6. Nếu một hộ tiêu thụ hoặc một nhóm thiểu số các hộ tiêu thụ cần áp suất cao hơn nhóm còn lại trong dây chuyền, nên xem xét việc lắp riêng một hệ thống cho nhóm đó hoặc lắp đặt thêm máy tăng áp suất khí nén tại các hộ tiêu thụ này, nhờ đó có thể duy trì nhóm đa số vận hành ở áp suất thấp. Vận hành hệ thống máy nén ảnh hưởng một phần đến giá thành của khí nén. Chẳng hạn như, vận hành máy ở mức 120 PSIG thay vì 100 PSIG sẽ tiêu tốn hơn 10% năng lượng, cũng như tăng tỷ lệ rò rỉ. Cần nỗ lực giảm áp suất đặt của máy nén và hệ thống xuống mức thấp nhất có thể. Bảng 5.6. Tác động của việc giảm áp suất cấp đối với mức tiêu thụ điện Giảm áp suất Tiết kiệm điện (%) Từ (bar) Đến (bar) Làm mát bằng nước 1 cấp Làm mát bằng nước 2 cấp Làm mát bằng khí 2 cấp 6,8 6,1 4 4 2,6 6,8 5,5 9 11 6,5 * Chú ý: Giảm áp suất 1 bar trong máy nén sẽ giảm tiêu thụ điện từ 6 ÷ 10 %. Điều biến máy nén thông qua thiết lập áp suất tối ưu Ở các doanh nghiệp, rất hay có trường hợp các máy nén với cấu tạo, năng suất, chủng loại khác nhau được kết nối với nhau thành một mạng lưới phân phối chung. Với những tình huống như vậy, việc lựa chọn phương thức kết nối các máy nén phù hợp và việc điều biến tối ưu các máy nén khác nhau sẽ giúp tiết kiệm năng lượng. Khi có một hoặc nhiều hơn máy nén cấp cho cho một đầu phân phối chung, cần vận hành máy nén sao cho chi phí sản xuất khí nén là nhỏ nhất. - Nếu tất cả các máy nén giống nhau, có thể điều chỉnh áp suất đặt sao cho chỉ có một máy nén xử lý những biến động về tải, còn những máy khác hoạt động ở điều kiện gần đầy tải. - Nếu các máy nén có năng suất khác nhau, cần điều chỉnh áp suất sao cho chỉ máy nén nhỏ nhất thực hiện điều biến (thay đổi lưu lượng). - Nếu các máy nén khác loại cùng làm việc với nhau, mức tiêu thụ năng lượng không tải là rất quan trọng. Cần dùng máy nén có công suất không tải thấp nhất để điều biến. - Nhìn chung, những máy nén có công suất tải thấp hơn sẽ phải thực hiện điều biến. - Các máy nén có thể được phân loại theo mức tiêu thụ năng lượng riêng, ở các áp suất khác nhau, với các máy có hiệu suất năng lượng cao nhất đáp ứng phần lớn nhu cầu hệ thống. Tách biệt các nhu cầu áp cao và áp thấp Nếu nhu cầu áp suất thấp nhiều, nên phát khí nén áp suất cao và thấp riêng rẽ và cấp riêng cho từng bộ phận thay vì phát với áp suất cao rồi dùng van giảm áp để giảm áp suất, sau đó cấp cho các hộ tiêu thụ áp suất thấp sẽ gây lãng phí năng lượng. Thiết kế nhằm giảm thiểu sụt áp trên hệ thống đường ống phân phối Sụt áp là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả hiện tượng giảm áp suất khí nén từ cửa ra máy nén tới hộ tiêu thụ. Sụt áp xảy ra khi khí nén đi qua hệ thống phân phối và xử lý. Một hệ thống thiết kế tốt sẽ có mức tổn thất áp suất ít hơn 10% áp suất đẩy của máy nén, đo từ đầu ra của bình tích tới hộ tiêu thụ. Ống càng dài và đường kính càng nhỏ thì tổn thất ma sát càng nhiều. Để giảm sụt áp hiệu quả, có thể sử dụng một hệ thống khép kín với lưu lượng hai chiều. Sụt áp gây ra do mòn và do bản thân các thành phần của hệ thống là những yếu tố quan trọng. Sụt áp quá mức do chọn kích thước ống không chuẩn, bộ lọc bị tắc, các mối nối và ống mềm kích thước không chuẩn sẽ gây ra lãng phí năng lượng. Bảng 5.7 mô tả mức tổn thất năng lượng nếu ống có đường kính nhỏ. Mức sụt áp hợp lý điển hình ở các ngành công nghiệp là 0,3 bar từ bộ phân phối chính tại điểm xa nhất và 0,5 bar ở hệ thống phân phối. Bảng 5.7: Sụt áp điển hình trên đường phân phối khí nén với ống Đường kính ống danh nghĩa (mm) Sụt áp trên 100 m (bar) Tổn thất điện tương ứng (kW) 40 1,80 9,5 50 0,65 3,4 65 0,22 1,2 80 0,04 0,2 100 0,02 0,1 5.2.2 Các giải pháp khác đề ra 5.2.2.1 Lựa chọn vị trí đặt máy thich hợp Vị trí đặt máy nén và chất lượng khí hút vào máy nén có ảnh hưởng rất lớn đến mức năng lượng tiêu thụ. Hoạt động của máy nén khí cũng giống như một máy thở, sẽ được cải thiện nếu sử dụng khí vào sạch, khô và mát 5.2.2.2 Giảm thiểu rò rỉ Như đã giải thích ở phần trước, rò rỉ khí nén sẽ gây lãng phí điện đáng kể. Vì rất khó thấy các rò rỉ không khí, cần phải sử dụng các biện pháp khác để xác định các chỗ rò. Cách tốt nhất để tìm ra vết rò là sử dụng bộ dò âm thanh siêu âm, để tìm ra những âm thanh xì hơi tần số cao do rò khí. Phát hiện rò rỉ bằng siêu âm là phương pháp tìm rò rỉ phổ biến nhất. Có thể sử dụng phương pháp này cho nhiều dạng phát hiện rò rỉ khác nhau. Rò rỉ thường hay xảy ra ở các mối nối. Có thể xử lý bằng cách rất đơn giản là xiết chặt mối nối hoặc rất phức tạp như là thay các thiết bị hỏng, gồm khớp nối, ống ghép, các đoạn ống, ống mềm, gioăng, các điểm xả ngưng và bẫy ngưng. Trong rất nhiều trường hợp, rò rỉ có thể do làm sạch các đoạn ren không đúng cách hoặc lắp vòng đệm làm kín không chuẩn. Chọn các ống ghép, ống ngắt, ống mềm và ống cứng có chất lượng cao và lắp đặt đúng cách, sử dụng ren làm kín phù hợp để tránh rò rỉ về sau. 5.2.2.3 Xả nước ngưng Sau khi khí nén rời buồng nén, bộ làm mát sau của máy nén sẽ giảm nhiệt độ khí xả xuống dưới điểm sương (với hầu hết các điều kiện môi trường xung quanh) và do đó, một lượng hơi nước đáng kể sẽ ngưng tụ. Để xả nước ngưng, các máy nén có lắp sẵn bộ làm mát sau được trang bị thêm một thiết bị tách nước ngưng hoặc bẫy ngưng. Trong trường hợp trên, nên lắp một van khóa gần cửa đẩy của máy nén. Đồng thời, nên nối một đường xả ngưng với lỗ xả ngưng ở bình tích. Để vận hành tốt, đường xả ngưng phải có độ dốc từ bình chứa ra ngoài. Có thể sẽ có nước ngưng thêm nếu đường ống phân phối làm khí lạnh đi và do vậy, tại những điểm thấp trên đường ống phân phối nên có bẫy ngưng và đường xả nước ngưng. Ống dẫn khí nén sau cửa đẩy phải có cùng kích thước với đầu ống nối trên cửa đẩy của máy nén sau bộ tiêu âm. Tất cả đường ống và ống nối phải phù hợp với áp suất khí nén. Cần xem xét kỹ kích thước ống từ đầu ống nối trên máy nén. Nghiên cứu kỹ chiều dài, kích thước ống, số lượng và kiểu của ống nối và van để máy nén có thể đạt hiệu suất tối ưu. 5.2.2.4 Kiểm soát sử dụng khí nén Khi hệ thống khí nén đã sẵn có, các kỹ sư của nhà máy thường có xu hướng muốn sử dụng khí nén để cung cấp cho các thiết bị cần áp suất thấp như cánh khuấy, vận tải bằng khí nén hoặc cấp khí cho buồng đốt. Tuy nhiên, các ứng dụng này nên lấy khí cấp từ quạt thổi, là thiết bị được thiết kế chuyên dụng cho áp suất thấp. Như vậy sẽ giảm rất nhiều chi phí và năng lượng so với sử dụng khí nén. 5.2.2.5 Điều khiển máy nén Máy nén khí sẽ không hiệu quả nếu chúng được vận hành ở mức thấp hơn nhiều so với định mức. Để tránh trường hợp chạy thêm các máy nén khi không cần thiết, nên lắp đặt một bộ điều khiển để tự động bật và tắt máy nén, tuỳ theo nhu cầu. Và nếu giữ áp suất của hệ thống khí nén được ở mức càng thấp càng tốt, hiệu suất sẽ được cải thiện và giảm được rò rỉ khí nén. KẾT LUẬN Sau thời gian thực tập, tìm hiểu, làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Giáp và các thầy, cô trong Bộ môn Thiết bị dầu khí, em đã hoàn thành bản đồ án này với đề tài: “Nghiên cứu trạm máy nén khí T30-7100 phục vụ cho công tác tự động hóa trên giàn. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng”. Nội dung đồ án gồm năm chương: Chương 1: Khái quát hệ thống nén khí và các trạm máy nén khí. Chương 2: Lý thuyết chung về máy nén khí piston. Chương 3: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén khí T30-7100. Chương 4: Quy trình vận hành và bảo dưỡng máy nén khí T30-7100. Chương 5: Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng máy nén khí T30-7100. Qua đồ án này em có thể nắm được đặc tính kỹ thuật của máy nén khí piston nói chung và máy nén khí T30-7100 nói riêng, cách vận hành, lắp đặt, bảo dưỡng và sửa chữa máy. Ngoài ra em cũng tìm hiểu được một số giải pháp sử dụng máy nén khí có hiệu quả để góp phần nâng cao hiệu quả hơn trong công việc khai thác dầu khí. Tuy nhiên do tài liệu còn chưa đầy đủ, quá trình thực tế còn chưa nhiều, trình độ còn hạn chế nên mặc dù đã cố gắng tìm hiểu song không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy, cô và bạn bè để có thể hoàn chỉnh bản đề tài hơn phục vụ cho công việc sau này. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Giáp và các thầy, cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí và các cán bộ, công nhân trên giàn MSP-3 của XNLD Vietsovpetro đã giúp em hoàn thành bản đồ án này. Hà Nội, tháng 05 năm 2011 Sinh viên Trần Duy Lập MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN STT SỐ HIỆU BẢNG TÊN BẢNG TRANG 1 Bảng 2.1 Tỉ số nén theo các cấp 13 2 Bảng 4.1 Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục các sự cố trong quá trình vận hành. 34 3 Bảng 4.2 Tiêu chuẩn của các loại dây đai. 38 4 Bảng 4.3 Lực siết một số chi tiết quan trọng 39 5 Bảng 5.1 Những hư hỏng-Nguyên nhân-Biện pháp khắc phục. 42 6 Bảng 5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí vào với mức tiêu thụ điện của máy nén 45 7 Bảng 5.3 Tác động của sự sụt áp suất qua bộ lọc khí vào đối với mức tiêu thụ điện: 46 8 Bảng 5.4 Tác động của độ cao so với mặt biển đối với hiệu suất thể tích 47 9 Bảng 5.5 Tác động của bộ làm mát trung gian đối với mức tiêu thụ điện của máy nén 48 10 Bảng 5.6 Tác động của việc giảm áp suất cấp đối với mức tiêu thụ điện 49 11 Bảng 5.7 Sụt áp điển hình trên đường phân phối khí nén với ống 51 DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phân phối khí nén giàn MSP-3 5 2 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy nén khí piston một cấp. 10 3 Hình 2.2 Chu trình làm việc lý thuyết của máy nén khí piston một cấp. 12 4 Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát của máy nén nhiều cấp. 14 5 Hình 3.1 Sơ đồ lắp đặt trạm máy nén khí T30-7100. 16 6 Hình 3.2 Cấu tạo máy nén khíT30-7100. 19 7 Hình 3.3 Sơ đồ động học của máy nén khí T30-7100 20 8 Hình 3.4 Trục khuỷu máy nén khí T30-7100. 21 9 Hình 3.5 Tay biên máy nén khí T30-7100. 22 10 Hình 3.6 Piston cấp 1 máy nén khí T30-7100. 23 11 Hình 3.7 Piston cấp 2 máy nén khí T30-7100 23 12 Hình 3.8 Van hút. 24 13 Hình 3.9 Van nén 25 14 Hình 3.10 Van một chiều 25 15 Hình 3.11 Van thông áp 26 16 Hình 3.12 Van an toàn 27 17 Hình 3.13 Hệ thống làm mát máy nén khí. 28 18 Hình 4.1 Bảng điều khiển máy nén khí T30-7100. 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Minh Tuyển (1998), Bơm máy nén quạt gió, Nxb Giáo dục & khoa học. [2]. Đinh Ngọc Ái – Đặng Huy Chí – Nguyễn Hoàng Phước (1972), Thủy lực và máy thủy lực, Nxb ĐH & THCN. [3]. Nguyễn Văn May (1997), Bơm quạt và máy nén khí, Nxb KHKT. [4]. Nguyễn Đức Sướng – Vũ Nam Ngạn (2004), Giáo trình máy thủy khí, Nxb GTVT. [5]. Các hồ sơ kỹ thuật về bơm, quạt và máy nén khí