Đề tài Quy trình lắp đặt, vận hành và sửa chữa máy bơm H C 65/35 – 500 trong công tác vận chuyển dầu. : Tính toán chiều cao hút hợp lý nhằm ngăn ngừa hiện tượng xâm thực khi lắp đặt máy bơm ly tâm H C 65/35 – 500 trên giàn MSP 05, mỏ Bạch Hổ

được lắp hai ổ đỡ chặn, gối đỡ phân đoạn phải lắp ổ bi đỡ. Việc chế tạo các gối đỡ và thân bơm tách rời nhau các chi tiết này được lắp với nhau bằng bulông M16 điều này gây khó khăn cho việc căn chỉnh đồng trục giữa Rôto và ổ bi. Vì thế khi lắp ghép đòi hỏi phải có tay nghề và kinh nghiệm cao phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tình hình phát triển chung của yêu cầu công nghệ. 3.4. Đường đặc tính của bơm HC 65/35 – 500 Đường đặc tính bơm HC 65/35 – 500 thử với = 1000 kg/m3, n = 2980 vòng/phút (hình 3.15) Hình 3.15. Đường đặc tính của máy bơm HC 65/35 - 500 CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ SỬA CHỮA MÁY BƠM LY TÂM HC 65/35 – 500 4.1. Quy trình lắp đặt, vận hành 4.1.1. Quy trình lắp đặt 4.1.1.1. Chuẩn bị lắp đặt - Sau khi bỏ bao gói cần phải kiểm tra xem đặc tính kỹ thuật của bơm có phù hợp với yêu cầu của công trình không. Sự đồng bộ của thiết bị có đủ như ghi trên bao bì: dấu niêm phong trạng thái nắp đậy ở các đường hút, đẩy còn nguyên không bị hư hỏng gì. - Làm sạch mặt ngoài của bơm khỏi mỡ bảo quản, mỡ dư thừa, rửa sạch bằng giẻ tẩm xăng hoặc dầu trắng. - Không cần làm sạch mỡ bao gói ở phần dẫn dòng của bơm nếu thành phần mỡ bao gói không ảnh hưởng xấu đến sản phẩm của bơm và trục của bơm quay tự do. Nếu việc rơi mỡ bảo quản vào sản phẩm bên không được phép hoặc quay khó thì phần dẫn dòng của bơm phải được làm sạch chất bảo quản bằng dung dịch đậm đặc sau đó rửa bằng dung dịch 25 + 0,5% NaNO2 nước Xôđa và sấy khô. - Vị trí đặt bơm phải thuận tiện cho việc bảo dưỡng, vận hành và sửa chữa phù hợp với tiêu chuẩn xây dựng và các yêu cầu kỹ thuật an toàn và vệ sinh công nghiệp. Không gian phía trên bơm cần phải tự do và có thể sử dụng được các cơ cấu nâng hạ khi lắp ráp và sửa chữa. - Đường ống hút và đẩy cần phải có gối tựa để làm giảm ứng lực truyền từ đường ống dẫn và chất lỏng trong chúng lên các miệng hút, miệng đẩy và các vấu giữ của bơm. Ứng lực mà đường ống và chất lỏng truyền cho miệng hút, đẩy và các vấu giữ của bơm không được gây nên cong vênh và sự xê dịch trục bơm và trục động cơ. - Ở các đường ống dẫn sản phẩm dầu mỏ nóng, cần phải ngừa phòng sự ngưng tụ. - Để giảm tổn thất cột áp, các đường ống cần phải lắp đặt với những chỗ chuyển tiếp và gấp khúc ít nhất. Chỗ gấp khúc phải có bán kính lượn lớn nhất có thể. - Để đảm bảo bơm làm việc không bị xâm thực, đường hút cần phải ngắn và thẳng không có chỗ nhô lên thụt xuống cục bộ, với góc nghiêng không đổi (810mm /1m chiều dài) về phía bơm, đảm bảo lối thoát tự do cho không khí trong nó. Ống chuyển tiếp dạng côn cần phải lệch tâm khi nằm ngang và đồng tâm khi thẳng đứng. Ở đường hút cần phải đặt phin lọc, tiết diện của nó cần phải gấp 34 lần lớn hơn tiết diện cửa hút. - Để liên kết các đường ống công nghệ và bơm người ta dùng kết cấu mặt bích. Các mặt bích của các đường ống cần phải bố trí song song với các mặt bích của bơm (cho phép độ không song song không lớn hơn 0,1 mm) còn các lỗ phải trùng nhau. Không được phép loại bỏ độ vênh giữa các mặt bích bằng cách xiết chặt gugiông hoặc bằng cách đặt các đệm lệch tâm. - Không được phép tiến hành hàn đường ống với mặt bích đã bắt chặt trên mặt bích của bơm, do có thể làm rơi kim loại hàn và xỉ hàn vào bơm. Sau khi làm song đường ống (đặc biệt ở đường ống hút) cần làm sạch cẩn thận khỏi xỉ kim loại hàn, gỉ và chất bẩn. - Giữa các mặt bích của bơm và các đường ống nối có thể đặt các tấm đệm làm kín như là sự đồng bộ cần có khi đặt mua bơm. - Thiết bị bơm và động cơ được lắp trên móng. Móng cần phải được chắc chắn vững bền, và là một khối đúc liền, không vết nứt, gỉ và lỗ rỗng. - Các bulông móng cần được đặt trong các ống với đường kính ống lớn gấp 34 lần đường kính bulông. - Trước khi lắp đặt thiết bị cần phải kiểm tra trạng thái các đường dẫn nước đến và dẫn nước đi của chất lỏng làm mát và làm kín thuỷ lực, cần phải chắc chắn rằng Rôto của máy bơm phải quay tự do được bằng tay. 4.1.1.2. Lắp đặt - Quét sạch rác bẩn trên máy. Đặt tấm đế máy đúng theo các vít điều chỉnh trên đế móng và lắp ráp máy lên nền móng đã hoàn toàn cứng. - Vị trí tổ máy tại nơi lắp đặt do thiết kế xác định. Độ lệch mặt bằng cho phép đối với tâm lắp đặt không quá 3 mm. - Vị trí máy theo chiều cao đối với mốc hoặc sàn được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh. Sai số cho phép đối với thiết kế không quá 5 mm. - Sau khi chỉnh vị trí móng, tiến hành đổ bê tông bulông móng và đế. Các vít điều chỉnh được bọc sơ hoặc bôi lớp dầu đặc. Đảm bảo cho hồ bê tông lấp đặc bề mặt, không có hốc, rỗ đế móng. Đồng thời móng phải tạo thành gờ khoảng 25 mm vượt qua khỏi đế dưới của đế máy. - Xiết chặt êcu của bulông móng được thực hiện sau khi bê tông đạt độ cứng ít nhất 12 Mpa (120 KG/cm2) nhưng không trước bảy ngày sau khi đổ. - Sau khi móng đông cứng, nối các đường ống hút và xả, đường ống cấp nước và dung dịch làm mát và đường ống phụ trợ. Kiểm tra chiều quay của động cơ, tiến hành định tâm các trục máy bơm và động cơ. - Định tâm trục bằng cách thay đổi vị trí của động cơ, vị trí chiều cao được điều chỉnh bằng cách thay đổi gioăng đệm lắp dưới các tựa đỡ. Điều chỉnh mặt phẳng ngang bằng cách chuyển dịch động cơ theo các mặt tiếp giáp của đế móng. * Kiểm tra định tâm: + Kiểm tra định tâm nhờ đai kẹp đặc biệt có đồng hồ chỉ báo. Đai kẹp có giá cứng được lắp đặt và gia cố chắc chắn trên nửa khớp của trục máy bơm và động cơ. + Lấy vị trí đứng của đai kẹp là 0 và đặt vị trí kim đồng hồ ở 0, quay trục bơm và động cơ đồng thời với đai kẹp liên tiếp vào các vị trí 90o, 180o, 270o và ghi các chỉ báo của đồng hồ ở từng vị trí. + Sau đó xác định tổng các chỉ số của từng đồng hồ ở hai vị trí: Đối với đồng hồ 1 (đảo đầu mút): và Đối với đồng hồ 2 (đảo xuyên tâm): và + Định tâm các trục coi là đạt nếu đại lượng tổng các chỉ số không quá 0,05 mm. Nếu ngược lại thì phải định tâm tiếp cho đến khi độ đảo đầu cuối và đảo tâm giữa các trục bằng hoặc nhỏ hơn đại lượng đã chỉ. + Sau khi định tâm các trục, đặt rào chắn khớp nối, các dụng cụ kiểm tra và bảo vệ. + Kiểm tra lại độ an toàn gia cố của các bulông bằng các êcu. Kiểm tra sự quay đều và nhẹ của Rôto bằng tay hoặc êcu và cả sự làm việc bình thường của các van. Hình 4.1. Sơ đồ căn tâm 4.1.2. Quy trình vận hành 4.1.2.1. Trước khi khởi động bơm - Kiểm tra tình trạng kỹ thuật hệ thống dẫn dòng chảy của bơm, hệ thống phụ trợ, các thiết bị đo và bảo vệ bơm. - Trước lần khởi động đầu tiên sau khi lắp đặt cần phải khởi động thử động cơ trong thời gian ngắn (tức thời) để kiểm tra chiều quay của bơm (không có khớp nối). - Đổ đầy đủ dầu bôi trơn vào hai ổ đỡ bằng dầu bôi trơn T22 (T30), Vetrea – 32, Vetrea – 46. Bôi trơn khớp nối bằng dầu công nghiệp U 40A (Vetrea 100) có thể cho thêm 3050% chất làm đặc mỡ can xi hoặc mỡ Liptôn 24. - Kiểm tra độ chắc chắn của các mối liên kết (lắp ghép) bulông, kiểm tra mức độ nhẹ nhàng của Rôto khi làm việc bằng tay hoặc khoá van (đặt vào khớp nối), kiểm tra sự làm việc của các van. - Kiểm tra và đảm bảo không có sự tiếp xúc giữa phần chuyển động và phần đứng yên của các chi tiết bằng kim loại của bơm. - Theo dõi và đảm bảo không xảy ra xâm thực khi bơm làm việc, áp suất vào bơm không vượt quá giá trị cho phép của đệm làm kín trục bơm. - Tháo đồ gá để lắp ráp đệm làm kín ma sát mặt đầu. - Đóng van trên đường đẩy của bơm. - Mở van của hệ thống phụ trợ tuần hoàn chất lỏng cuả bơm. - Mở van đường hút để nạp chất lỏng vào bơm. Đảm bảo bơm phải được nạp đầy và không có khí trong bơm. Chú ý: không cho phép bơm vào làm việc khi bơm không được điền đầy chất lỏng. Làm việc khi van ở cửa ra đóng quá 5 phút và khi lưu lượng thấp hơn 10% lưu lượng tối ưu. 4.1.2.2. Khởi động bơm - Khi bơm đạt chỉ số vòng quay tính toán, từ từ mở van đường đẩy cho đến khi áp suất sau bơm tương ứng với áp suất kỹ thuật lắp đặt. Khi đó cần phải chú ý theo dõi chỉ số của ampekế và đảm bảo động cơ không quá tải (dòng làm việc bé hơn dòng cho phép của động cơ). - Trong trường hợp áp suất đường ra giảm nhanh, động cơ quá tải chảy chất lỏng qua đệm làm kín nhiều, xuất hiện tiếng ồn không bình thường và va đập thì phải đóng nhanh van đường đẩy, tắt động cơ, tìm hiểu nguyên nhân và cách khắc phục. 4.1.2.3. Trong khi bơm hoạt động - Sau 510 phút khởi động kiểm tra mức độ rò rỉ chất lỏng qua đệm làm kín, nhiệt độ ổ bi, độ rung và tiếng ồn của bơm: + Nhiệt độ ổ bi luôn luôn 60o. + Nhiệt độ bộ làm kín 60o. + Độ ồn cho phép: Đối với bơm đồng bộ với động cơ điện công suất lớn hơn 132 kBT : 180 dB. Đối với bơm đồng bộ với động cơ điện công suất nhỏ hơn 132 kBT : 130 dB. + Lượng nước thoát ra qua bộ làm kín dây quấn 180 cm3/h. + Tốc độ dao động của thiết bị 10 mm/s. - Sau vài giờ thiết bị làm việc ở chế độ bình thường cần phải kiểm tra lại độ đồng tâm. - Trong thời gian bơm làm việc theo dõi các chỉ số của dụng cụ đo lưu lượng, áp suất, nhiệt độ chất lỏng làm mát, chất lượng và mức dầu bôi trơn, nhiệt độ ổ đỡ, tình trạng đệm làm kín… - Nếu dao động kim dụng cụ đo nhiều, có tiếng ồn và rung nhiều… Trong những trường hợp đó cần phải dừng bơm và loại trừ sai sót. Khi dừng bơm không lâu, vẫn tiếp tục truyền dẫn chất lỏng làm kín và làm nguội. 4.1.2.4. Dừng bơm Công việc dừng máy cần thực hiện các bước: - Đóng từ từ van ở đường đẩy. - Ngắt điện vào động cơ điện. - Đóng van ở đường hút. Sau khi dừng bơm cần thiết phải để hệ thống làm mát chảy một thời gian để nhiệt độ giảm xuống khoảng 5060oC. Sau đó mới đóng các van đường nước làm mát. Trong trường hợp máy bơm chỉ ngừng tạm thời, hoặc trong một thời gian ngắn thì không cần phải ngắt nước làm mát và dung dịch làm kín. Khi dừng các máy bơm đang bơm các chất dễ bị kết tủa, dễ bị đông đặc, cần phải xả toàn bộ chúng ra khỏi bơm. Sau đó bơm qua bơm loại dầu nhẹ không bị đông đặc, hoặc có thể sử dụng các biện pháp phòng ngừa khác nhằm ngăn chặn sự đông đặc, sự kết tủa hoặc sự hoá bùn của các chất lỏng trong bơm. Khi dừng bơm trong thời gian dài, cần phải xả hết chất lỏng trong bơm để ngăn ngừa sự ăn mòn các chi tiết trong bơm. Ở khoang làm kín kiểu mặt đầu dạng đôi thì cần phải đổ dầu bôi trơn vào, còn ở loại Xanhich thì nên tháo ra. Sau khi dừng bơm, cần phải kiểm tra lại mức dầu ở trong khoang chứa vòng bi, kiểm tra lượng dầu bôi trơn đã qua làm việc thất thoát ra ngoài. Không được để dầu bôi trơn thất thoát vượt quá 60% lượng dầu rót vào khoang chứa vòng bi. 4.1.3. Công tác an toàn - Lắp đặt và vận hành bơm phải là các thợ cơ khí và thợ nguội lành nghề có kinh nghiệm nhất định về bảo dưỡng, sửa chữa và kiểm tra bơm (khi bơm đang làm việc) đã qua kiểm tra về nguyên tắc lắp ráp và bảo dưỡng bơm. - Khi nâng hạ và lắp đặt máy lên móng phải cẩu bằng cáp bằng cách buộc cáp vào lỗ ở đế móng. Cấm buộc vào móc động cơ và tai vỏ máy bơm. Không cho phép vận chuyển bơm khi đang có dung dịch bơm. - Thiết bị điện của tổ hợp bơm phải lắp ráp và vận hành phù hợp với quy định trong ngành điện. - Khi vận hành bơm cần phải nối đất. Nối đất thân bơm, từ một lỗ ren ở gối tựa đã có sẵn. - Tất cả các cơ cấu và phụ tùng làm kín (chịu áp lực) trước khi lắp ráp, và cả sau mỗi lần sửa chữa cần phải được thử nghiệm độ kín hơi và độ bền bằng áp suất. - Nghiêm cấm khởi động bơm khô, nghĩa là chưa mồi đầy bơm và chưa dẫn chất lỏng làm kín vào bộ làm kín trục trước khi khởi động. Dẫn chất lỏng làm kín vào bộ làm kín chỉ ngừng lại sau khi đã bỏ áp lực trong thân bơm (khi dừng máy). - Khi bơm làm việc: + Nghiêm cấm xiết đệm phớt hoặc sửa một trục trặc bất kỳ nào đó. + Tất cả các phần quay của bơm cần phải có lớp chắn bảo vệ. - Không cho phép bơm làm việc khi không có Xupáp một chiều và van trên tuyến ép, van được lắp giữa Xupáp một chiều và bơm. - Cấm việc điều chỉnh loại bỏ những hư hỏng nào đó khi bơm đang đầy chất lỏng. - Khi tiến hành công việc sửa chữa động cơ cần phải ngắt điện hoàn toàn khỏi nguồn điện. - Ở vị trí có khả năng gây nổ, khi bảo dưỡng và sửa chữa cần phải sử dụng các dụng cụ không tạo tia lửa. - Trước khi tháo rời máy bơm dùng để bơm chất lỏng độc hại, nhiên liệu dễ cháy nổ, phải rửa bơm bằng nước và khử độc bằng hơi nước hoặc khí trơ cho đến khi khử hoàn toàn cặn dung dịch được bơm. - Khởi động bơm sau khi lắp ráp hoặc đại tu có thể được tiến hành sau khi ban kiểm tra của Xí nghiệp đã kiểm tra độ an toàn của máy. - Để tăng cao độ an toàn làm việc tại các liên kết hoặc mặt bít nên lắp đai bảo vệ. 4.1.4. Kiểm tra Công tác kiểm tra bơm trong quá trình làm việc là yêu cầu cần thiết. Để bơm làm việc ổn định, không xảy ra sự cố làm giảm tuổi thọ cũng như hiệu suất làm việc của máy, gây ảnh hưởng đến công suất làm việc của hệ thống vận chuyển. - Kiểm tra số vòng quay của động cơ, chính là số vòng quay của bơm. Nếu số vòng quay của động cơ bị sai lệch sẽ làm thay đổi đường đặc tính của bơm cũng như tuổi thọ của nó, cần phải kiểm tra số vòng quay của bơm bằng đồng hồ đo số vòng quay (thường dùng Takhômêtter). - Khi máy bơm làm việc cần kiểm tra hệ thống làm kín: khi bơm làm việc với áp suất dư ở cửa vào, đệm làm kín ngăn cản sự rò rỉ ra ngoài của chất lỏng bơm. Khi bơm làm việc ở áp suất chân không đệm làm kín ngăn không cho khí bên ngoài lọt vào trong bơm. Nếu khí lọt vào sẽ làm giảm áp suất đầu vào của bơm dẫn đến giảm áp suất và lưu lượng dễ bị xâm thực khí… do vậy cần kiểm tra sự rò rỉ của đệm làm kín. - Ổ đỡ gồm hai loại ổ đỡ chặn 66414 và ổ đỡ 414 dùng để chịu tải hướng tâm và hướng trục tác dụng đến Rôto. Do vậy trong quá trình làm việc ổ đỡ chặn bị hỏng hoặc ổ đỡ chặn có khe hở quá lớn cần có biện pháp kiểm tra khắc phục kịp thời. Hệ thống bôi trơn phải hợp lý với tốc độ quay của ổ bi trượt với tốc độ khoảng 8 m/s, người ta dùng vòng bi tự bôi trơn còn khi vận tốc trượt lớn hơn 8 m/s thì bôi trơn cưỡng bức. - Do đặc điểm máy bơm vận chuyển dầu có số vòng quay cao, khoảng 2950 vòng/phút. Vì vậy trong quá trình làm việc nhiệt độ ổ bi cao. Muốn kiểm tra nhiệt độ ổ bi ta chỉ cần dùng đồng hồ đo nhiệt độ của hệ thống nước làm mát ổ bi ở đầu ra và đầu vào để xem mức độ chênh lệch nhiệt độ ổ bi đó. 4.2. Công tác bảo dưỡng kỹ thuật Để máy bơm làm việc đảm bảo có hiệu quả cao thì trong quá trình làm việc công tác bảo dưỡng là rất quan trọng: - Trong thời gian máy bơm làm việc phải theo dõi thường xuyên các chỉ số của các dụng cụ đo kiểm tra và không cho phép bơm làm việc lâu ở lưu lượng bằng không hoặc xấp xỉ bằng không cũng như khi động cơ làm việc quá tải. - Không cho phép bơm làm việc khi áp suất trong ống nạp thấp hơn áp suất khảo sát bởi thiết kế. - Kiểm tra định kỳ nhiệt độ của vòng bi, bộ làm kín mặt đầu hoặc đệm Xanhich, động cơ, quan sát theo dõi việc cung cấp đầy đủ lượng nước làm mát. Nhiệt độ quy định của ổ bi và bộ làm kín không quá 60oC. - Sau 20003000 giờ làm việc, xả nhớt và lau sạch buồng ổ bi và thay nhớt mới. Nếu là bơm mới lắp hoặc mới sửa chữa thì qua 24 giờ làm việc đầu tiên thì phải thay dầu bôi trơn. - Theo dõi mức bôi trơn của các cụm ổ trục. - Sau 40005000 giờ làm việc cần: + Kiểm tra tình trạng ống lót bảo vệ (đệm dây quấn) và ổ bi nếu cần thì thay mới. + Thay nhớt trong khớp nối răng. - Sau 900010000 giờ làm việc thì phải tháo toàn bộ bơm kiểm tra độ mài mòn, xói mòn, độ gỉ của các chi tiết và thay thế các chi tiết bị mài mòn quá giá trị cho phép. Kiểm tra tình trạng các đệm làm kín và nếu cần thiết thì thay thế. - Nếu sơ đồ công nghệ dự tính sử dụng hai tổ máy (làm việc và dự phòng) thì: + Bơm dự phòng phải được mồi đầy đủ chất lỏng bơm và van trên đường ống hút phải mở hoàn toàn. + Phân bố đều chu kỳ thời gian làm việc cho hai tổ máy bơm hoặc đảm bảo cho máy bơm dự phòng làm việc không nhỏ hơn 1/3 lần thời gian giữa hai kỳ sửa chữa. - Phải theo dõi độ rò rỉ qua bộ làm kín, độ rò không được vượt quá quy định. Khi rò lớn phải ngừng máy bơm, kiểm tra và xử lý trục trặc. - Theo dõi tiếng ồn và độ rung của máy bơm không được vượt quá giới hạn cho phép. Quá trình bảo dưỡng kỹ thuật máy bơm được thực hiện dựa trên 3 yếu tố cơ bản sau đây: - Thực hiện từ tài liệu hướng dẫn kỹ thuật, cần chú ý đến điều kiện làm việc của máy bơm ở giàn và nhiệt độ khí hậu ở Việt Nam. - Từ điều kiện làm việc thực tế trên giàn, dựa vào các chế độ và các thông số thực tế để thay đổi liên tục. Mà từ đây xác định và lập quy trình bảo dưỡng thiết bị được tốt nhất, phải có thiết bị thay thế đồng bộ, kịp thời và đảm bảo chất lượng. - Phụ thuộc vào trình độ của đội ngũ công nhân vận hành cũng là yếu tố quyết định đến năng suất làm việc và tuổi thọ của thiết bị. Sự liên hệ giữa hệ thống này với hệ thống kia: công tác căn tâm theo định kỳ - công tác lắp ráp căn chỉnh hệ thống… sao cho đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đề ra. 4.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự hoạt động của bơm HC 65/35 – 500 Khi vận chuyển dầu mỏ, các thông số kỹ thuật và tuổi thọ của bơm giảm do ảnh hưởng của nhiều yếu tố tác động như: vận chuyển chất lỏng có độ nhớt cao, điều kiện làm việc phức tạp, thời gian làm việc liên tục. Để tăng hiệu quả sử dụng của bơm cần phải khắc phục những yếu tố tác động đến sự hoạt động của bơm và đề ra những giải pháp khắc phục. - Dầu sau khi khai thác thường có lẫn các tạp chất như: nước vỉa, các loại khí đồng hành, H2S, CO2, N2, các tạp chất cơ học...Các tạp chất này có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc của bơm vận chuyển dầu. Các chất khí hoà tan trong dầu không những gây ra hiện tượng xâm thực mà còn là tác nhân chính gây ra hiện tượng ăn mòn điện hoá, ăn mòn hoá học các thiết bị bơm và đường ống. Để hạn chế tác hại của các tạp chất, cần phải loại bỏ sự có mặt của chúng trong dầu khi vận chuyển. Có thể sử dụng các thiết bị tách lọc để loại bỏ các tạp chất cơ học, các loại khí trong dầu. Hoặc dùng hoá phẩm để làm trung hoà các chất gây ăn mòn điện hoá, gây ăn mòn hoá học trong dầu. - Vì dầu mỏ có chứa nhiều Parafin nên nhiệt độ đông đặc khá cao, nếu lượng dầu không vận hành liên tục sẽ ảnh hưởng đến hệ thống đường ống, làm tắc nghẽn đường ống dẫn đến giảm hiệu suất làm việc của bơm nên cần phải có biện pháp khắc phục. Cố gắng duy trì chạy liên tục và có máy bơm dự phòng sẵn sàng hoạt động đảm bảo cho lượng dầu được bơm vận chuyển ổn định. Cần phải có sự tính toán và dự báo trước để cho hệ thống thiết bị đảm bảo điều kiện làm việc tốt nhất. - Hệ thống thiết bị vận chuyển dầu gồm có các hệ thống đường ống vận chuyển liên kết với nhau. Ở những nơi giao nhau đó gồm có các bình trung chuyển và tạo áp suất chung để đưa lượng dầu đó về tàu chứa. Cần phải duy trì tổng thể bố trí giờ bơm chạy trên giàn sao cho hợp lý và phân bố đều trong công tác vận hành. Cần bố trí lượng dầu bơm sao cho phù hợp không để cho nhiệt độ của đường ống xuống quá thấp ảnh hưởng đến sự đông đặc của dầu thô. Cần phải có các thiết bị kiểm tra biến động nhiệt độ của dầu để bố trí hệ thống bơm và điểm tiếp nhận sao cho hợp lý nhất. - Do điều kiện làm việc khắc nghiệt, không có nước ngọt cho hệ thống làm mát, phải dùng nước biển để làm mát. Do vậy hệ thống thiết bị thường bị đóng cặn nên hiệu suất làm mát kém. Vậy cần phải có thiết bị tinh lọc nước biển để tránh hiện tượng này xảy ra. Thêm vào đó là việc sử dụng các chất phụ gia để trung hoà các chất ăn mòn có chứa trong nước biển. - Máy bơm luôn làm việc ở tốc độ cao, mômen, lực quán tính lớn khi khởi động, vận hành liên tục, dừng đột ngột, chịu nhiều va đập và ảnh hưởng của điều kiện môi trường nước biển, cho nên hệ thống khớp nối dễ bị hư hỏng, làm giảm hiệu quả làm việc của máy bơm do máy bơm không đảm bảo đúng số vòng quay thực tế. Vì vậy cần phải lập kế hoạch và có biện pháp xử lý kịp thời khi có dấu hiệu hư hỏng khớp nối. - Trong quá trình hoạt động do điều kiện làm việc ảnh hưởng tới một số chi tiết dễ bị sai lệch độ chính xác cũng như yêu cầu kỹ thuật, do vậy cần có biện pháp xử lý: + Khi làm việc, độ rung của máy lớn khiến các chi tiết dễ bị sai lệch, làm cho máy dễ bị hư hỏng, dẫn đến hiệu suất làm việc của máy giảm. Cần trang bị các công cụ đo độ rung giữa các hệ thống thiết bị. Tìm ra các biện pháp khử và giảm độ rung đến mức thấp nhất. + Cần gia cố đế lắp máy có độ cứng vững cần thiết, đảm bảo cho quá trình làm việc liên tục của máy. + Khi làm việc ở những điều kiện khác nhau bơm chịu áp suất lớn và liên tục nên phần đệm làm kín hay bị hư hỏng. Nguyên nhân hỏng là do áp suất và nhiệt độ của bơm cao tác động đến hệ thống đệm và gioăng làm kín. Cần phải chú ý đến vấn đề làm mát và tản nhiệt cho các bộ phận chịu nhiều tác động bởi áp suất, nhiệt độ cao. + Do nhiều lần đại tu sửa chữa dẫn đến tâm của trục bơm so với tâm mặc định sẽ có sai lệch dẫn đến tâm của trục bơm dễ bị sai lệch so với thân lắp ổ bi. Cần phải căn chỉnh tâm trước khi đưa vào vận hành, đảm bảo độ đồng tâm cao nhất. 4.4. Những hỏng hóc của bơm HC 65/35 – 500, nguyên nhân và biện pháp khắc phục Qua nghiên cứu đánh giá quá trình hoạt động của bơm ly tâm vận chuyển dầu HC 65/35 – 500 ở Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro, người ta thấy loại bơm này thường gặp các sự cố chính như sau: Bảng 4.1. Những hỏng hóc, nguyên nhân và biện pháp khắc phục Các dạng hư hỏng Nguyên nhân có thể Biện pháp khắc phục 1. Động cơ không khởi động được - Điện áp trong mạng thấp hơn yêu cầu. - Hệ thống bảo vệ động cơ tác động. - Đứt cáp điện, mối nối cáp với động cơ không tốt. Kiểm tra lại hệ thống đường dây điện. 2. Bơm không đẩy chất lỏng (không có lưu lượng) - Bơm không được điền đầy chất lỏng. - Nạp đầy chất lỏng cho bơm. - Có không khí hay gas trong đường ống hút hoặc trong bơm. - Xả không khí hay gas ra khỏi bơm và điền đầy chất lỏng cho bơm. - Lọt khí qua mối nối ở đường ống hút hoặc đệm làm kín trục bơm. - Kiểm tra lại các đệm làm kín ống hút, kiểm tra đệm làm kín và khắc phục. - Chiều quay của trục bơm không đúng. Động cơ điện không đạt đủ số vòng quay cần thiết. - Đảm bảo sự làm việc bình thường của động cơ. Đảm bảo cho động cơ quay đúng chiều. - Chiều cao hút lớn hay cột áp hút bé hơn giá trị cho phép. - Kiểm tra sự mất mát chỗ cản trở trong ống nạp và mực chất lỏng trong bể. Điều chỉnh lại cho đúng với thiết kế các giá trị trên. - Cột áp yêu cầu (cản của hệ thống) vượt quá cột áp có thể tạo ra được. - Kiểm tra hệ thống công nghệ và so sánh các thông số của bơm với chế độ công nghệ - Bịt kín các kênh dẫn của bánh công tác và kẹt tắc pin lọc dầu hút. - Làm sạch các kênh dẫn và phin lọc. 3. Bơm không tạo ra cột áp theo yêu cầu - Chiều quay của trục bơm không đúng, động cơ không đạt số vòng quay cần thiết. - Kiểm tra lại động cơ. - Có lẫn không khí hoặc gas trong chất lỏng bơm. - Kiểm tra lại các đệm làm kín của các mối ghép ống hút và các cụm làm kín. - Đường kính bánh công tác bé hơn cần thiết. - Thay bánh công tác có đường kính lớn hơn, phù hợp. - Mòn các vòng làm kín, hư hỏng các phễu dẫn hướng của bánh công tác. - Thay thế các chi tiết bị hư hỏng hoặc mài mòn. - Tắc một phần kênh dẫn của bánh công tác hoặc thân. - Làm sạch kênh dẫn dòng. - Độ nhớt của chất lỏng bơm không phù hợp với tính toán thiết kế lắp đặt bơm. - Kiểm tra lại. 4. Bơm yêu cầu công suất lớn - Số vòng quay cao hơn tính toán. - Kiểm tra động cơ. - Cột áp thấp, lưu lượng lớn (bơm làm việc trong tiêu hao công suất lớn). - Đóng bớt van đường ra. - Trọng lượng riêng hay độ nhớt chất lỏng bơm lớn. - Kiểm tra lại các thông số chất lỏng bơm. - Hư hỏng cơ khí các chi tiết của động cơ hoặc bơm - Thay nhớt các chi tiết. - Xiết quá căng đệm làm kín. - Nới lỏng 5. Rung và ồn khi làm việc - Xuất hiện xâm thực. - Giảm lưu lượng bằng cách đóng bớt van đường đẩy hoặc tăng cột áp hút. - Độ đồng tâm của động cơ và trục bơm không tốt. - Căn chỉnh lại độ đồng tâm. - Mài mòn các ổ lăn, cong trục, hư hỏng các chi tiết quay. - Thay thế các chi tiết hư hỏng. - Giá đặt máy (bơm + động cơ) không đủ bền. - Thay thế hoặc gia cố thêm. - Các bulông bắt gá máy không được đủ lực căng và các giá kẹp ống dẫn không chắc. - Kiểm tra và xiết lại các bulông. - Rôto, bánh công tác không cân bằng. - Kiểm tra và cân bằng lại. - Lưu lượng của bơm thấp hơn giá trị cho phép bé nhất, nghĩa là thấp hơn 10% so với lưu lượng tối ưu. - Tăng lưu lượng của bơm. 6. Nhiệt độ ổ bi quá cao - Tăng lực dọc trục do áp suất tăng vào cửa hút. - Giảm áp suất hút đến độ lớn được khảo sát bởi thiết kế. - Độ đồng tâm không tốt. - Căn chỉnh lại độ đồng tâm. - Điều chỉnh khe hở chiều trục của ổ đỡ chặn không tốt. - Điều chỉnh lại. - Không đủ lượng dầu bôi trơn hoặc không có. - Thêm dầu bôi trơn. - Không đủ nước làm mát. - Kiểm tra lại hệ thống bơm và đường ống dẫn nước làm mát, tăng lưu lượng nước làm mát. - Loại dầu bôi trơn không phù hợp. - Kiểm tra và thay lại dầu theo đúng loại quy định. - Dầu bôi trơn có lẫn nước hoặc bị bẩn. - Xả dầu, rửa và đổ dầu mới. 7. Đệm làm kín quá nóng - Áp suất chất lỏng trước đệm làm kín lớn hơn cho phép. - Giảm áp suất đường hút đến giá trị cho phép, kiểm tra lại ống giảm tải. - Lắp không đúng hoặc ép quá chặt đệm làm kín dây quấn. - Nới lỏng bớt. - Không đủ nước làm mát. - Tăng thêm lượng nước làm mát. - Ma sát ống lót và ống lót bị quay. - Tìm nguyên nhân và khắc phục. 8. Chảy chất lỏng qua đệm làm kín nhiều - Mòn đệm làm kín dây quấn. - Thay mới. - Áp suất chất lỏng làm kín thuỷ lực thấp (loại CT). - Điều chỉnh lại áp suất. 4.5. Công tác sửa chữa máy bơm ly tâm HC 65/35 – 500 * Quy trình sửa chữa máy bơm ly tâm HC 65/35-500 (hình 4.2) 4.5.1. Công tác sửa chữa nhỏ máy bơm HC 65/35-500 Trong quá trình bơm làm việc thì những hỏng hóc thường không tránh khỏi do đó phải có một đội ngũ kỹ sư cũng như công nhân lành nghề để sửa chữa ngay tại chỗ, những chi tiết đơn giản dễ dàng đáp ứng nhu cầu bơm vận chuyển không bị gián đoạn thiệt hại đến nền kinh tế. Sửa chữa nhỏ tại giàn là những dạng sửa chữa đơn giản nhất khối lượng công việc không nhiều, chủ yếu là thay thế các chi tiết nhanh mòn, chóng hỏng như: bổ sung hoặc thay thế lại Xanhich dây quấn, sửa chữa hoặc thay thế bộ phận làm kín mặt đầu, thay ống lót bảo vệ trục, thay vòng bi ở các gối đỡ trục, thay khớp nối răng giữa các trục, sửa chữa hoặc thay thế các đường ống nước làm mát cho gối đỡ và bộ phận làm kín, căn chỉnh độ đồng tâm, kiểm tra điều chỉnh vị trí gối đỡ trục, làm thông sạch đường hút, sửa chữa các van chặn trên đường hút, đường bơm dầu và các van chặn ở hệ thống làm mát. 4.5.2. Công tác sửa chữa lớn máy bơm HC 65/35-500 4.5.2.1. Nguyên tắc nhận máy vào để sửa chữa lớn - Máy bơm đưa vào sửa chữa lớn phải ở trạng thái lắp ráp đồng bộ như trong tài liệu về kết cấu đã quy định. Không cho phép thiếu quá 10% chi tiết kẹp chặt. - Bơm đưa vào sửa chữa phải kèm theo về trạng thái kỹ thuật của bơm, lý lịch máy và tài liệu kỹ thuật của máy. - Hư hỏng của bơm cần được trình bày rõ nguyên nhân: do vận hành lâu, các chi tiết bị mài mòn hay sự cố khác... ở trong biên bản. - Bơm đưa vào xưởng phải được làm sạch. 4.5.2.2. Chuẩn bị để đánh giá khuyết tật và sửa chữa - Tháo máy, rửa sạch và chuẩn bị để đánh giá khuyết tật và sửa chữa cần phải được tiến hành ở nơi làm việc chuyên môn hoá phù hợp với quá trình công nghệ. - Các chi tiết, các cụm chi tiết khi đưa vào đánh giá khuyết tật và sửa chữa được làm sạch cẩn thận khỏi gỉ sắt. - Đánh giá các chi tiết, các cụm chi tiết cần phải tiến hành theo các yêu cầu kỹ thuật của bơm. - Khi đánh giá các chi tiết, các cụm chi tiết cần phải phân loại ra thành: + Loại dùng được. + Loại sửa chữa. + Loại phế thải. 4.5.2.3. Yêu cầu về sửa chữa các chi tiết và liên kết không tháo được - Việc sửa chữa cần phải được tiến hành ở những vị trí làm việc chuyên dùng và các bộ phận sản xuất của xí nghiệp sửa chữa phù hợp với yêu cầu về công nghệ. - Các chi tiết của bơm đã sử dụng, có các chi tiết mới và chi tiết được phục hồi đều phải phù hợp với các yêu cầu của tài liệu. - Sai lệch giới hạn và kích thước dài của các bề mặt làm việc không đề dung sai cần phải đạt cấp 14 của tiêu chuẩn CP2 144 – 75. - Dung sai về phân bố đường trục của các chi tiết kẹp chặt phải tuân theo 414 – 69. - Các chi tiết kẹp chặt, chế tạo từ vật liệu không gỉ cần phải phủ lớp bảo vệ theo tiêu chuẩn 14007 – 69. - Các mối hàn phải không được bị lõm, rỗ khí, nứt, cong, và các khuyết tật khác, làm giảm độ bền và độ kín của mối ghép làm xấu chất lượng và vẻ đẹp bên ngoài của bơm. Sự chuyển tiếp từ vật liệu nền sang vật liệu hàn cần phải không có vết cắt và vết lồi lõm. - Kiểu và các phần tử liên kết hàn phải tuân theo các tiêu chuẩn sau: 5264 – 69; 871 – 71; 70 – 75 - Tất cả các chi tiết mới hoặc chi tiết phục hồi cần phải được sự nghiệm thu của ban OTK. Nội dung kiểm tra là: + Vật liệu chi tiết: chứng chỉ hoặc phân tích và thử nghiệm hoá chất. + Hình dạng bên ngoài bằng cách xem xét bên ngoài. + Kích thước và sai lệch giới hạn về hình dáng bằng các dụng cụ đo tổng hợp đặc biệt. + Đo độ nhám bề mặt bằng thước đo Paraphin theo tiêu chuẩn 2789 – 73 hoặc so sánh với mẫu độ nhám theo tiêu chuẩn 9378 – 75. - Khi sửa chữa các chi tiết cho phép sử dụng nguồn dự trữ lưu động các chi tiết ở Xí nghiệp sửa chữa sau khi đã kiểm tra chặt chẽ về kích thước, dung sai của chi tiết mới hoặc chi tiết thay thế. 4.5.3. Danh mục các dụng cụ, đồ gá cần thiết cho công tác sửa chữa - Cáp cẩu 3 tấn - Vam hai càng 3 tấn - Bộ Clê đầu dẹt và đầu vòng miệng S8 – S32 - Clê móc chuyên dụng - Clê đầu chìm S36 - Tuốc nơ vít dẹt - Bộ căn lá 0,02 - Giá và đồng hồ so 0,01 mm - Bộ đồ gá căn tâm - Panme đo lỗ 50 – 300 mm độ chính xác 0,01 - Thước cặp 0 – 300 có độ chính xác 0,02 - Nhiệt kế - Tốc kế - Đồng hồ đo độ rung - Búa nguội - Xà – beng hoặc tay đòn dài 1,52 m 02 cái 01 cái 01 bộ 01 cái 01 cái 01 bộ 01 bộ 01 bộ 01 bộ 01 bộ 01 cái 01 cái 01 cái 01 cái 01 cái 01 cái 4.5.4. Quy trình tháo và lắp bơm 4.5.4.1. Quy trình tháo bơm - Ngắt nguồn điện cung cấp cho động cơ và treo biển báo. - Tách rời các đường ống dẫn khỏi bơm, xả hết chất lỏng và rửa sạch khoang làm việc của bơm. - Đặt các mặt bịt ống hút và ống đẩy của bơm. - Tháo các đường ống phụ trợ. - Xả dầu bôi trơn ra khỏi các ổ đỡ. - Tháo nắp bảo vệ và tháo khớp nối trung gian. - Bắt tấm kẹp lắp ráp của bộ làm kín mặt đầu. Mở bulông của bộ làm kín mặt đầu (trường hợp lắp bộ làm kín mặt đầu). - Lắp đồ gá lắp ráp vào đệm làm kín ma sát mặt đầu. - Rút chốt còn định vị thân ổ đỡ, tháo các bulông bắt thân ổ đỡ với thân bơm. - Tháo nắp ổ đỡ, quay thân ổ đỡ quanh tâm 180o và tháo nó ra khỏi các ổ lăn. - Tháo các ổ lăn bằng dụng cụ chuyên dùng. Chú ý: có thể tháo một nắp phía ngoài của ổ đỡ và dùng dụng cụ chuyên dùng để tháo đồng thời thân ổ đỡ, nắp còn lại và tháo các ổ lăn ra khỏi ổ trục bơm. - Tháo đệm làm kín. - Tháo các bulông ghép buồng đệm làm kín với thân bơm. - Tháo các bulông hình ống chụp liên kết nửa trên và dưới của thân bơm. - Nhấc nửa thân bơm trên ra bằng tời và đặt nó lên giá kê gỗ mềm. - Nâng bằng tời phần Rôto của bơm gồm 8 phần, buồng vào, buồng ra, buồng đệm làm kín và đặt nó lên giá chuyên dụng để tiếp tục tháo rời Rôto. Chú ý: không làm hư hỏng các đệm làm kín và bộ phận định vị (4 miếng định vị chống xoay của khoang hướng dòng nằm trên rãnh bán nguyệt của nửa thân dưới) * Tháo Rôto: - Đối với đệm làm kín dây quấn: tháo các vòng ép đệm và ống lót bảo vệ trục. - Tháo buồng đệm làm kín và buồng vào cấp I và cấp V. - Bẻ cong đầu bàn của vòng hãm tì hai trục, tháo vành xẻ và ống lót trục. - Rút (tháo, lấy ra) các vòng hãm hai nửa và tháo trực tiếp các bánh công tác, khoang hướng dòng từ hai phía cửa trục theo từng cặp cho đến ống lót giữa trục. - Trục cho đến khi lắp ráp được bảo vệ ở vị trí thẳng đứng. 4.5.4.2. Quy trình lắp bơm - Lắp bơm tiến hành theo thứ tự ngược lại với quá trình tháo. - Các chi tiết trước khi lắp được kiểm tra cẩn thận và làm sạch lần cuối, đặc biệt chú ý đến trục, các vòng đệm kim loại, đệm cao su hỏng phải thay thế. - Khi lắp ráp Rôto với các chi tiết mới cần kiểm tra độ dao động khe hở giữa các bề mặt sau đó tiến hành cân bằng động Rôto. - Khi lắp Rôto với các chi tiết mới thay thế cần kiểm tra độ dao động dọc trục của Rôto, có thể lắp thêm các vòng đệm để giảm dao động này. - Chú ý vị trí của Rôto khoang hướng dòng so với thân bơm được định vị bằng 4 then tròn nằm trên rãnh bán nguyệt của nửa thân dưới. - Nửa trên và nửa dưới của thân bơm được định vị tương đối với nhau bằng các chốt hình côn (4 cái). Việc xiết các bulông phải đều và cẩn thận để không làm hỏng các đệm cao su. - Khi lắp Rôto vào máy cần chú ý sao cho Rôto được lắp đều và quay tay nhẹ nhàng. Nếu Rôto quay khó thì một là do ổ bi đỡ chặn bị ép quá chặt hoặc bánh công tác chạm vào các đệm lắp trên khoang hướng dòng, có ma sát lớn ở các vị trí đệm làm kín. 4.5.5. Rửa chi tiết Cụm chi tiết: thân máy, giá máy, giá bơm cần phải được rửa trên máy rửa của Xí nghiệp với dung dịch rửa chứa 0,15% xôđa, và gia nhiệt tới 60o80oC. Dùng bơm áp lực 1,53 KG/cm2 trong 10 phút sau đó lật chi tiết và bơm tiếp 10 phút, dùng khí nén thổi sạch. Trong trường hợp bị đóng cặn ta phải bơm rửa dung dịch axít H2SO4 nồng độ 5% gia nhiệt 60o70o, sau đó rửa lại bằng nước với 10% sôđa và rửa bằng nước sạch. Khi làm việc với axít phải dùng găng tay cao su, kính bảo hộ, không được pha axít vào nước nóng hơn 40oC, có biển báo cho mọi người biết. Các chi tiết của Rôto cần phải rửa bằng dầu Diezel hay dầu trắng và thổi sạch bằng khí nén. Sau khi làm sạch, các chi tiết được xếp theo từng cụm trên bàn lắp ráp, dùng các dụng cụ kiểm tra thích hợp để đánh giá khuyết tật. 4.5.6. Yêu cầu kỹ thuật chung về đánh giá khuyết tật - Đánh giá các chi tiết và cụm chi tiết phải tiến hành ở nơi làm việc phù hợp có trang bị sơ đồ đánh giá khuyết tật các chi tiết, phải có đồ gá, dụng cụ cần thiết cho việc đánh giá đồ khuyết tật. - Đánh giá khuyết tật các chi tiết và mặt lắp ráp phải dựa trên sơ đồ đánh giá khuyết tật, đó là tài liệu cơ bản cho người kiểm tra. - Khi đánh giá khuyết tật cần phải đánh dấu, phân loại thành bốn nhóm tương ứng với các màu sơn. + Dùng lại ngay (không sửa chữa) khi lắp ráp với các chi tiết đã sử dụng khác thì sơn màu xanh dương. + Chỉ sử dụng khi lắp ráp với chi tiết mới hoặc chi tiết đã phục phồi tới kích thước bản vẽ sơn màu vàng. + Phải sửa chữa sơn màu trắng. + Bỏ đi sơn màu đỏ. - Nếu đã phát hiện một chi tiết nào đó cần phải loại bỏ thì không cần phải kiểm tra các yếu tố khác nữa. - Kiểm tra các chi tiết với kích thước ở tiết diện và hướng bị mòn nhiều nhất. - Nếu trên sơ đồ đánh giá khuyết tật chỉ ra rằng chi tiết sửa chữa được sửa chữa tới kích thước sửa chữa thì chi tiết lắp với nó cũng được sửa chữa tới kích thước sửa chữa. - Nếu chi tiết đánh giá khuyết tật xác định rằng kích thước các chi tiết nằm trong giới hạn “kích thước cho phép” và có thể lắp với chi tiết khác đã sử dụng rồi hoặc chi tiết mới chi tiết này không cần sửa chữa, không cần thay thế. - Nếu trên sơ đồ các yêu cầu kỹ thuật về việc đánh giá khuyết tật và sửa chữa các chi tiết phục hồi không chỉ ra các yêu cầu kỹ thuật khác, điều đó có nghĩa là các yêu cầu cơ bản vẽ chế tạo vẫn có giá trị bình thường. 4.5.7. Thử nghiệm, kiểm tra và tiến hành nghiệm thu bơm sau khi sửa chữa Bơm đã qua sửa chữa phải có sự xác nhận nghiệm thu của bộ phận OTK của Xí nghiệp sửa chữa về kết quả kiểm tra bên ngoài, kiểm tra quy trình lắp ráp và chất lượng của việc sửa chữa, hiệu chỉnh. Không tiến hành thử nghiệm, kiểm tra bơm trên bộ gá chuyên dụng dùng để tháo lắp bơm. Việc nghiệm thu kiểm tra được thực hiện trên bệ thử (điều kiện tương tự nơi làm việc của bơm) ngay ở lần thử đầu tiên. Khi khởi động đưa bơm vào chế độ làm việc nên có mặt của đại diện bộ phận sửa chữa. Tất cả các khuyết tật, hư hỏng được phát hiện trong quá trình nghiệm thu phải được loại trừ. Sau đó bơm phải được đưa vào kiểm tra, nghiệm thu lại. Các kết quả kiểm tra, nghiệm thu phải được thể hiện thành biên bản và được đưa vào lý lịch của máy bơm. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHIỀU CAO HÚT HỢP LÝ NHẰM NGĂN NGỪA HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC CHO MÁY BƠM LY TÂM HC 65/35-500 5.1. Hiện tượng xâm thực 5.1.1. Khái niệm hiện tượng xâm thực Ở một nhiệt độ nào đó, khi áp suất trong chất lỏng bằng áp suất bốc hơi thì chất lỏng sẽ sôi tạo nhiều bọt khí trong dòng chảy. Các bọt khí này sẽ bị dòng chảy cuốn vào những vùng có áp suất lớn hơn (P>Pbh) sẽ ngưng tụ thành các giọt nước có thể tích nhỏ hơn nhiều so với thể tích của bọt khí. Khi đó dòng chảy sẽ hình thành những khoảng trống cục bộ thu hút các phần tử xung quanh xô tới với vận tốc lớn làm áp suất tại đó tăng đột ngột lên rất cao làm rỗ bề mặt kim loại, phá hỏng các bộ phận làm việc của máy. Hiện tượng này gọi là hiện tượng xâm thực. Trong máy bơm thủy lực nói chung, máy bơm ly tâm vận chuyển dầu nói riêng, hiện tượng xâm thực là một vấn đề rất phức tạp. Nó phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng, áp suất và nhiệt độ của chất lỏng... Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào kết cấu, chế độ làm việc và vị trí lắp đặt máy bơm. Với máy bơm ly tâm vận chuyển dầu thô, do trong dầu thô được vận chuyển có chứa nhiều parafin và các thành phần hợp chất hữu cơ khác có chứa nhiều khí hòa tan, đây cũng chính là một trong những nhân tố gây lên hiện tượng xâm thực trong máy bơm ly tâm vận chuyển dầu. * Dấu hiệu để nhận biết khi máy bơm bị hiện tượng xâm thực là: - Máy bị rung nhiều, gây tiếng động lớn. - Lưu lượng, cột áp và hiệu suất của máy bơm bị giảm đột ngột. - Dòng chảy của chất lỏng trong máy bị gián đoạn. 5.1.2. Những ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực 5.1.2.1. Ảnh hưởng đến vật liệu Như ta đã biết, khi xảy ra hiện tượng xâm thực, chất lỏng bên trong xô tới các bộ phận của máy bơm đặc biệt là bánh công tác và bánh dẫn hướng với vận tốc rất lớn làm cho áp suất tăng lên đột ngột gây lên một áp lực rất lớn tác động vào bề mặt kim loại của các chi tiết này. Do vật liệu làm các bộ phận này thường là gang, thép hay thép hợp kim nên khả năng chịu va đập không cao. Ban đầu sẽ tạo nên các vết nứt nhỏ trên bề mặt, sau đó sẽ phát triển thành các lỗ hổng. Khi lỗ hổng được hình thành, phần chất lỏng ít nhiều có sự trộn lẫn với hơi, xâm nhập vào vùng này gây ra hiện tượng va đập bên trong lòng các lỗ hổng khiến các lỗ hổng ngày càng phát triển, như vậy: - Các bề mặt kim loại nhám không phẳng sẽ hấp thụ phần lớn năng lượng va đập nên sẽ bị phá hỏng do hiện tượng xâm thực nhanh hơn so với bề mặt kim loại nhẵn phẳng. - Kim loại càng giòn càng bị phá hỏng mạnh. Ngoài ra, các chi tiết còn bị han gỉ và phá hỏng do tác dụng hóa học gây ra bởi các chất hữu cơ khi xâm nhập vào các vết nứt, lỗ hổng. 5.1.2.2. Ảnh hưởng đến đường đặc tính của bơm Khi dòng chảy xuất hiện các bọt khí sẽ làm giảm lưu lượng của bơm một cách đột ngột, làm cho đường đặc tính của bơm sẽ thay đổi nhanh chóng thành một đường cong kéo dài gần như thẳng đứng (đoạn nét đứt ----- trong hình 5.1). Giai đoạn ban đầu các bọt khí còn ít, nó còn giới hạn trong khu diện tích hẹp, lưu lượng của bơm chưa thay đổi nhiều nên đường đặc tính chưa có sự thay đổi rõ rệt. Khi các bọt khí bắt đầu tăng lên nhiều và chiếm chỗ dòng chảy thì lưu lượng và cột áp cũng như hiệu suất của bơm bắt đầu giảm theo và nếu kéo dài thì bơm có thể ngừng hoạt động. Hình 5.1. Ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đến đường đặc tính của máy bơm 5.1.3. Nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực Qua nghiên cứu và thực nghiệm, người ta đã chỉ ra những nguyên nhân cơ bản gây ra hiện tượng xâm thực của máy thủy lực nói chung và máy bơm ly tâm nói riêng. Dưới đây là một số nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu thô: - Do tốc độ dòng chảy ở cửa vào quá cao làm cho áp suất của chất lỏng giảm mạnh, khi áp suất nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa của chất lỏng thì lúc đó có hiện tượng xâm thực. Hiện tượng này xảy ra do: kết cấu cánh dẫn có cửa hút không hợp lý dẫn đến khi chất lỏng tới cửa hút sẽ làm tăng vận tốc dòng chảy. - Do các đoạn ống bị uốn dòng quá gấp dẫn đến giảm áp suất cục bộ. - Do có hiện tượng xoáy tách dòng ở bộ phận làm cánh dẫn và do bố trí góc hướng dòng của cánh bơm có hệ số xâm thực lớn. Lựa chọn số cánh và số vòng quay không hợp lý. - Do tăng chiều cao hút, đây là nguyên nhân chính dẫn đến xâm thực toàn dòng làm cho áp suất trong dòng chảy giảm mạnh mẽ. Một số nguyên nhân sau đều làm tăng chiều cao hút: + Chọn chiều cao bơm (khoảng cách từ mặt thoáng của bể hút đến tâm trục máy bơm) không đúng, độ ngập của ống hút trong bể chứa không hợp lý. + Lựa chọn và tính toán đường kính, chiều dài ống hút không hợp lý, làm tăng tổn thất trên đường ống. + Đường ống hút bị nhỏ lại do dầu có thành phần parafin bám dính, làm tăng tổn thất thủy lực. - Do khí từ ngoài lọt vào trong máy qua hệ thống làm kín và nhất là khí lọt vào do hiện tượng tạo phễu ở bể hút gây lên hiện tượng xâm thực cục bộ. - Do lượng khí đồng hành trong dầu còn quá nhiều vì chưa được tách một cách triệt để. 5.1.4. Biện pháp khắc phục và ngăn ngừa hiện tượng xâm thực Tất cả các nguyên nhân trên đều có thể xảy ra nếu không có biện pháp khắc phục và ngăn ngừa. Như vậy để máy bơm ly tâm làm việc không xảy ra hiện tượng xâm thực ta phải có biện pháp kỹ thuật nhằm hạn chế và loại trừ các nguyên nhân trên. Sau đây là một số biện pháp nhằm khắc phục và ngăn ngừa xâm thực xảy ra trong quá trình máy bơm làm việc: - Tính toán chọn bơm theo hệ số xâm thực cho phép: Việc chọn lựa bơm cho hệ thống vận chuyển dầu khí theo hệ số xâm thực cho phép của máy bơm sẽ giảm ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực và nâng cao được hiệu quả sử dụng cho máy bơm trong hệ thống. Đại lượng đánh giá khả năng chống xâm thực cho máy bơm (hệ số xâm thực) có thể là chiều cao hút dự trữ của bơm NPSHa hoặc cột áp chân không cho phép [Hck]. - Phải thường xuyên kiểm tra áp suất và nhiệt độ dầu khi bơm, các đồng hồ đo nhiệt độ và áp suất của dầu ở đầu vào. - Phải thường xuyên kiểm tra hiện tượng rò rỉ chất lỏng trên đường ống hút, các mặt bích lắp ghép hoặc tại các đệm làm kín trục và thân bơm. - Tăng áp suất chất lỏng cửa vào máy bơm, dẫn tới tăng NPSHa là khả năng hút của hệ thống máy bơm và ống hút, được xác định trong quá trình thiết kế, xây dựng trạm bơm hay qua thử nghiệm đường ống thực tế. - Chúng ta cũng có thể tăng NPSHa bằng cách giảm nhiệt độ làm việc của chất lỏng. Khi nhiệt độ làm việc giảm, áp suất bốc hơi chất lỏng giảm dẫn tới độ chênh lệch giữa áp suất bốc hơi và áp suất cửa vào tăng tức là NPSHa tăng. - Giảm tổn thất trên đường ống hút cũng làm cho NPSHa tăng lên. Có nhiều cách giảm tổn thất đường ống: tăng đường kính ống hút, giảm số lượng cút nối, giảm chiều dài đường ống hút. - Tăng độ chênh lệch giữa NPSHa và NPSHr, chúng ta cũng có thể giảm NPSHr. NPSHr không hoàn toàn là không đổi trong mọi điều kiện vận hành, cơ chế hoạt động của bơm. Thực tế, NPSHr tăng lên đáng kể khi lưu lượng tăng. - Khi vận hành máy bơm vận chuyển dầu cần phải hết sức chú ý đến sự thay đổi mực dầu trong bể hút. Nếu cần thiết có thể đặt các rơle mực dầu để điều khiển sự làm việc của máy bơm. 5.2. Tính toán chiều cao hút khi lắp đặt máy bơm HC 65/35-500 trên giàn MSP 05 Khả năng làm việc của máy bơm phụ thuộc rất nhiều vào quá trình hút của bơm. Trong quá trình máy bơm hút chất lỏng, bánh công tác phải tạo được độ chênh áp nhất định giữa cửa hút của máy bơm với mặt thoáng của chất lỏng trong bình chứa để tránh hiện tượng xâm thực có thể xảy ra trong quá trình làm việc. Không phải bơm đặt ở độ cao bất kỳ nào so với bình chứa cũng có khả năng làm việc được. Thực tế chiều cao hút bị giới hạn trong một phạm vi mà ta có thể xác định được. Lưu ý: (Bài toán tính trên cơ sở áp suất mặt thoáng của chất lỏng trong bình chứa là áp suất khí quyển). 5.2.1. Sơ đồ lắp đặt máy bơm (hình 5.2) 5.2.2. Công thức tính toán chiều cao hút 5.2.2.1. Các thông số, đại lượng tính toán + Hh là chiều cao hút (chiều cao lắp đặt bơm) (m); + l là khoảng cách từ đầu ra ở bình tách đến mặt thoáng trên đường hút của bơm, l = l1 + l2 (m); + l là chiều dài ống hút (m); + Hck1 là chiều cao chân không ở cửa vào 1-1’ của bơm (m); + [Hck] là cột áp chân không cho phép của bơm, với bơm HC 65/35-500 thì [Hck] = 4,7 (m) ; + V1 là vận tốc dòng chảy tại cửa hút (m/s) ; + g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s); + h là tổn thất năng lượng trong ống (m); + hd là tổn thất dọc đường ống (m); + hc là tổn thất cục bộ (m); + là trọng lượng riêng của dầu (KG/m); + là khối lượng riêng của dầu, = 835 (kg/m); 5.2.2.2. Xây dựng công thức tính chiều cao hút * Áp dụng phương trình Becnuly cho 2 mặt cắt 0-0’ và 1-1’ ta có: (5.1) Mặt khác: Zo = 0; = 0 ( do vo = 0); => Hh = Ta lại có: Hck1 = Từ (5.1) ta có: => Hh = Hck1 - h - (5.2) => (5.3) - Áp suất tại mặt thoáng là Po = Pa = 1 at. - Khả năng hút tối đa của máy bơm sẽ ứng với áp suất cửa vào là P1 = 0. => Hck1 max = = 10 mH2O = Hck max Thực tế, chiều cao hút của máy bơm ly tâm lớn nhất khi áp suất trên mặt thoáng Po = Pa không bao giờ đạt tới 10m H2O. Cho nên để tránh hiện tượng xâm thực đối với từng loại bơm thì điều kiện là chiều cao chân không ở cửa vào của bơm phải nhỏ hơn [Hck], tức là: Hck1 = Hh + h + [Hck] (5.4) Từ đó ta suy ra chiều cao hút cho phép của máy bơm là: Hh [Hck] – h - (5.5) * Từ công thức (5.5) ta thấy : Để tính toán được chiều cao hút cho phép khi lắp đặt máy bơm trên bất kỳ giàn khai thác nào thì ta cần tính toán được hai giá trị là tổn thất h và vận tốc trên cửa vào của bơm v1. * Dưới đây trên cơ sở lấy số liệu của giàn MSP 05 ta sẽ tính toán chiều cao hút hợp lý để tránh hiện tượng xâm thực của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu HC 65/35-500 khi lắp đặt. * Các thông số trên giàn MSP – 05: + Lưu lượng vận chuyển Q = 2300 (tấn/ngđ). + Độ nhớt động học: = 2,089.10 (m/s). + Khối lượng riêng: = 835 (kg/m). + Đường kính ống hút: d = 114 (mm). + Số bơm làm việc: m = 2 chiếc. + Số bơm dự phòng: 1 chiếc. 1. Tính toán vận tốc dòng chảy tại cửa hút (v1) Áp dụng công thức: V = (5.6) Qb = = = 57,4 () (5.7) => Qb = 0,016 (m/s) Từ (5.6) và (5.7) ta tính được: V1 = = 1,57 (m/s) 2. Tính tổn thất năng lượng trong đường ống Ta có : h = hd + hc (5.8) a. Tính hd : Năm 1856 Đacxi đã xây dựng công thức tính hd : (5.9) l = ( Hh + l) ; v= v1 = 1,57 m/s ; là hệ số ma sát của chất lỏng ; Tính Re: Theo công thức : Re = = = 85677 Ta thấy 2320 < Re < 10 suy ra dòng chảy của dầu trong ống hút thuộc khu vực chảy rối thành trơn, theo Blasius thì : = = 0,018 Thay , v1, d, l vào (5.9) ta tính được : = 0,02.(Hh + ) (m) b. Tính hc : Tổn thất cục bộ hc là tổn thất xuất hiện tại những đoạn cong và ở tiết diện thay đổi đột ngột. Chúng xuất hiện do sự tạo thành xoáy và theo đúng quy luật bình phương của liên hệ giá trị trung bình của vận tốc, được xác định theo công thức Vaixbat : (5.10) c là hệ số tổn thất cục bộ phụ thuộc vào kết cấu vật cản (đoạn ống cong, van, khóa, lưới, lưới hút, đột thu – đột mở,...), hệ số c thường được tra theo bảng thủy lực. Trên đường hút có van chặn, cút nối, 2 điểm ngoặt 90và phin lọc. Các giá trị được lựa chọn thông quá mục bảng phụ lục dưới đây : * Hệ số tổn thất của đoạn ống cong Hình 1. Đoạn ống cong. Bảng 5.1. Hệ số tốn thất qua đoạn ống cong (theo [10]) 30 40 50 60 70 80 90 0,20 0,30 0,40 0,55 0,70 0,90 1,10 Bảng 5.2. Hệ số tổn thất phin lọc (lưới lọc) (theo [10]) d 40 70 100 120 150 200 300 12 8,5 7 6,5 6 5,2 3,7 * Hệ số tổn thất của van Bảng 5.3. Hệ số tổn thất của van trục nghiêng (theo [10]) 5 10 20 30 40 50 60 0,05 0,29 1,56 5,47 17,3 52,6 206 Hình 2 Van trục nghiêng Từ sơ đồ lắp bơm như trên ta có : c = 1 + 2 + 3 (5.11) 1 là hệ số tổn thất cục bộ qua lưới hút (theo bảng 5.2 chọn 1 = 6,5) ; 2 là hệ số tổn thất cục bộ qua ống cong (theo bảng 5.1 chọn 2 =2.1,1) ; 3 là hệ số tổn thất cục bộ của van (theo bảng 5.3 chọn3= 5,47) ; Thay các giá trị trên vào (5.10) ta được : = 1,78 (m) Suy ra : h = hd + hc = 0,02.(Hh + ) + 1,78 (m) 3. Tính toán với các số liệu có được Ta có : = 0,02.(Hh + ) + 1,78 (m); [Hck] = 4,7 (m); = 0,126 (m); Áp dụng vào công thức (5.5) suy ra: Hh [Hck] – h - Hh 4,7 – [0,02.(Hh + ) + 1,78] - 0,126 Hh 2,794 – 0,02.(Hh + ) 1,02 Hh 2,794 – 0,02. Hh 2,739 – 0,0196. (5.12) Giá trị l là khoảng cách từ đầu ra ở bình tách đến cửa vào của bơm, giá trị này thay đổi tùy theo vị trí đặt bơm trên mỗi giàn. Trên giàn MSP 05 thì giá trị l = l1 + l2 , l1 = 25m và l2 = 0,7. = 0,7.3 = 2,1m Thay các giá trị trên vào (5.12) ta có được kết quả sau : Hh 2,739 – 0,0196. 27,1 Hh 2,2 (m). Vậy khi lắp đặt bơm thì chiều cao Hh hợp lý để tránh xảy ra hiện tượng xâm thực là Hh 2,2 (m). KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau khi kết thúc đợt thực tập tốt nghiệp, với việc thu thập tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học, đồng thời được sự hướng dẫn, kiểm tra tận tình, chu đáo của thầy giáo Lê Đức Vinh cùng với sự nỗ lực của bản thân, đến nay em đã hoàn thành bản đồ án với đề tài: “ Quy trình lắp đặt, vận hành và sửa chữa máy bơm HC 65/35 – 500 trong công tác vận chuyển dầu. Chuyên đề: Tính toán chiều cao hút hợp lý nhằm ngăn ngừa hiện tượng xâm thực khi lắp đặt máy bơm ly tâm HC 65/35 – 500 trên giàn MSP 05, mỏ Bạch Hổ ”. Để nâng cao độ bền cho máy bơm HC 65/35 – 500 nhằm tăng hiệu quả sử dụng máy. Chúng ta cần phải biết được nguyên nhân gây lên các dạng hư hỏng của các chi tiết trong máy để từ đó tìm ra biện pháp khắc phục và loại bỏ kịp thời. Các nguyên nhân gây lên hư hỏng có thể là do điều kiện làm việc của bơm không đúng với điều kiện làm việc theo yêu cầu thiết kế bơm, do xảy ra các hư hỏng trong cách lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng bơm, do xảy ra hiện tượng xâm thực, ảnh hưởng của dầu và các tạp chất... Trong thực tế sẽ có nhiều biện pháp để nâng cao độ bền cho máy. Trong khuôn khổ bản đồ án này em chỉ xin đưa ra một vài biện pháp khắc phục những hư hỏng thường gặp của bơm. Đặc biệt là đi sâu nghiên cứu hiện tượng xâm thực của máy bơm và một số giải pháp ngăn ngừa và khắc phục. Do trình độ còn hạn chế, quá trình thực tế sản xuất chưa nhiều nên mặc dù đã rất cố gắng song với những gì bản thân đã thể hiện trong bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo góp ý của các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp. Một lần nữa em xin gửi lời biết ơn chân thành tới các thầy giáo trong bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình đặc biệt là thầy giáo Lê Đức Vinh đã hướng dẫn em tận tình trong suốt thời gian em làm đồ án. Hà Nội, ngày.....tháng 06 năm 2010 Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn