Đề tài Tìm hiểu tổ hợp máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 dùng trong vận chuyển dầu - Các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và bảo dưỡng sửa chữa máy bơm NPS 65/35-500 trên giàn MSP-5

ểm tra mức dầu bôi trơn ở các gối đỡ và bổ sung khi cần thiết. - Kiểm tra tình trạng làm việc và mức độ rò rỉ ở các bộ phận làm kín trục. - Kiểm tra các cơ cấu chỉ báo, các dụng cụ đo các thông số làm việc của tổ hợp. Những sai sót, hư hỏng được phát hiện trong quá trình kiểm tra trước khi làm việc, trong khi bơm đều được báo lại với các bộ phận có liên quan như điện, KИП, cơ khí, để khắc phục kịp thời. 2.Bảo dưỡng định kỳ: + Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của các máy bơm dầu đầu mỗi ca biển: Đây là việc kiểm tra không nằm trong kế hoạch kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa dự phòng đã lập hàng năm. Việc kiểm tra này chỉ nhằm mục đích nắm biết thực trạng khả năng làm việc của các tổ hợp bơm để nếu có những hư hỏng, sai sót còn tồn tại thì bộ phận cơ khí sẽ lập kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa ngay trong thời gian ca biển của mình. Nếu những hư hỏng, sai sót là nhỏ và có thể khắc phục ngay được thì người kiểm tra, là thợ nguội sửa chữa thiết bị khai thác dầu khí tiến hành xử lý và sau đó báo cáo với kỹ sư cơ khí phụ trách. Như vậy, trung bình mỗi tháng, các tổ hợp bơm dầu (và các trang thiết bị khác nữa) được kiểm tra tình trạng kỹ thuật 2 lần, thường là vào ngày đầu ca biển của bộ phận khai thác ở trên giàn. + Kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa dự phòng định kỳ theo kế hoạch hàng năm : Đối với các tổ hợp bơm dầu NPS 65/35 - 500, thông thường theo kế hoạch hàng năm, đã được sự phê duyệt của chánh cơ khí xí nghíệp khai thác dầu khí, được luân phiên kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa dự phòng trong thời hạn định kỳ 4 tháng 1 lần. Lúc này số giờ làm việc trung bình của máy (trong 4 tháng) khoảng (600 - 700)giờ. Công việc kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa dự phòng định kỳ bao gồm : - Kiểm tra chất lượng dầu bội trơn ở các gối đỡ. Nếu thấy có nhiều cặn bẩn hoặc bị lọt nước vào nhiều thì phải thay ngay. Nếu phát hiện thấy nhiều mạt kim loại ở trong dầu bôi trơn thì cần kiểm tra lại độ đồng tâm giữa các trục của bơm và động cơ điện, kiểm tra lại tình trạng làm việc của các vòng hắt dầu và mức độ siết chặt các gối đỡ theo phương dọc trục, nếu thấy có sự sai sót thì căn chỉnh, sửa chữa lại và rửa sạch khoang chứa dầu bôi trơn của gối đỡ và thay dầu mới -sau đó cho máy bơm làm việc khoảng 12 ÷ 24giờ, rồi kiểm tra lại dầu bôi, nếu dẫn thấy còn nhiều mạt kim loại thì cần kiểm tra lại các bề mặt làm việc của vòng bi, tình trạng hoàn hảo của các vòng cách. - Kiểm tra tình trạng của kỹ thuật khớp nối răng, xem xét chất lượng mỡ bôi trơn của chúng. Nếu thấy mỡ bị biến màu, bị chảy lỏng hoặc bị biến cứng, mất tính dẻo thì cần phải thay thế. Ở khớp nối răng, có thể sử dụng các loại mỡ bôi trơn: Listol-24, Alvania EP-2 của Shell. Siết chặt lại các bulông khớp nối. - Kiểm tra bảo dưỡng các van chặn trên đường hút và đường ép của bơm. Siết chặt lại phần Salnhic làm kín ty van, khi cần phải bổ sung thêm dây Salnhic. Dùng mỡ Unedo (Shell) để bôi trơn cho ty van và bạc lót. - Kiểm tra mức độ rò rỉ chất lỏng công tác qua bộ phận làm kín trục. Đối với loại làm kín trục kiểu Salnhic dây quấn nên thêm vào 1 ÷ 2 vòng dây và ép nhẹ đều vòng ép theo phương dọc trục sao cho các vòng Salnhic dây không bị cháy do ma sát vào ống lót bảo vệ trục. - Kiểm tra các giá đỡ kẹp ống, các vành chắn bảo vệ ở bộ phận khớp nối và khoang chứa dầu rò rỉ ở 2 đầu trục. - Kiểm tra lại tình trạng làm việc của các đường ống dẫn nước làm mát, các van khóa ở trên hệ thống này. + Định kỳ lần 2: Sau lần kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa dự phòng thứ nhất (4 tháng) đến lần kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa dự phòng thứ 2 (8 tháng) (lúc này số giờ làm việc của bơm vào khoảng 1.200 - 1.500giờ) ngoài các công việc kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa như định kỳ 4 tháng, có một số công việc mang tính bắt buộc theo quy định của giàn như sau : - Thay dầu bôi trơn ở các gối đỡ trục (dùng dầu VITREA-32). - Thay mỡ bôi trơn ở khớp nối răng giữa bơm và động cơ. - Kiểm tra lại bộ đồng tâm giữa các trục bơm và động cơ. - Tháo các đoạn ống dẫn nước làm mát nối từ đường cấp vào vỏ gối đỡ, từ vỏ gối đỡ sang khoang làm mát bộ phận làm kín và đoạn ống từ khoang làm mát bộ phận làm kín đến đường hồi của nước làm mát và thông rửa, làm sạch cặn bẩn trong chúng. - Đối với những bơm sử dụng bộ phận làm kín kiểu Salnhic dây quấn, cần phải tháo toàn bộ chúng ra để kiểm tra lại bề mặt làm việc của ống lót bảo vệ trục. Nhận xét : Các công việc kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa hàng ngày cũng như định kỳ đối với các máy bơm dầu NPS 65/35 - 500 ở trên giàn tương đối đảm bảo. Thời hạn bảo dưỡng sửa chữa định kỳ ở giàn thường ngắn hơn so với mức qui định trong tài liệu "Hướng dẫn vận hành máy bơm NPS 65/35 - 500". Điều đó có thể được giải thích là: Do các máy bơm, cũng như các trang thiết bị khác, phải làm việc ở trong môi trường biển khắc nghiệt, khí hậu nóng, ẩm, nhiều hơi nước có độ mặn cao, có tính chất ăn mòn rất mạnh, do vậy các kết cấu kim loại cũng như các chất dầu, mỡ bảo vệ và bôi trơn nhanh chóng bị oxy hóa phá hủy bề mặt nếu không được chăm sóc, bảo dưỡng thường xuyên và kỹ càng. Mặt khác, do tính chất của công việc khai thác và vận chuyển dầu trên biển cũng đòi hỏi các trang thiết bị phải đảm bảo độ tin cậy cao hơn nữa, do giá thành chi phí cho việc sửa chữa các trang thiết bị trên các công trình biển cao gấp bội so với ở đất liền, nên việc tăng cường công tác kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa dự phòng nhằm hạn chế đến mức thấp nhất các sự cố hư hỏng lớn cũng là biện pháp có lợi làm tăng hiệu quả kinh tế. 4.4. Sửa chữa máy bơm NPS 65/35 - 500 trên giàn Thực tế sản xuất cũng như điều kiện biên chế nhân lực, trang thiết bị ở trên giàn khoan, khai thác không cho phép thực hiện công việc sửa chữa lớn máy bơm NPS 65/35 - 500. Thông thường, bộ phận cơ khí chỉ tiến hành công việc sửa chữa vừa và nhỏ hoặc tiến hành công tác lắp đặt các tổ hợp bơm mới. Các dạng sửa chữa này bao gồm : Bổ sung hoặc thay thế loại Salnhic dây quấn; sửa chữa hoặc thay thế bộ phận làm kín kiểu 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 giữa các trục; kiểm tra điều chỉnh vị trí của 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; tháo các bơm cũ do lưu lượng và áp suất bơm bị giảm quá mức hoặc do bị kẹt roto không thể khắc phục được; lắp đặt, căn chỉnh, kiểm tra và thử nghiệm các bơm mới để đưa vào vận hành .v.v.. có thể liệt kê các dạng hư hỏng của bơm NPS 65/35 - 500 và cách khắc phục chúng tại MSP-5 trong khoảng thời gian từ 1995 trở lại đây theo bảng thống kê sau: Bảng 4.1. Các trường hợp hư hỏng chính của bơm nps 65/35 - 500 nguyên nhân và biện pháp khắc phục: STT Dạng hư hỏng Số Lượng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Thời gian khắc phục sự cố Ghi chú 1 - Các vòng bi ở gối đỡ trục bị nóng hơn mức bình thường 1 -Do khoang áo nước làm mát của vỏ gối đỡ bị cặn bám làm khả năng thoát nhiệt của nước làm mát bị giảm. -Điều chỉnh lưu lượng nước đi qua áo nước . - Kiểm tra dầu bôi trơn và độ đồng tâm giữa trục bơm và động cơ. - Kiểm tra và căn chỉnh lại vị trí của vỏ gối đỡ trục để tránh việc các vòng bi bị ép quá chặt. - Tháo vỏ gối đỡ đổ đầy khoang áo nước dung dịch H2SO4 lỏng (nồng độ 5%) ngâm 5 ÷ 6 giờ sau đó rửa sạch nhiều lần bằng nước ngọt và lắp lại. Điều chỉnh (tăng) lưu lượng nước làm mát đi qua khoang áo nước. 2 giờ 4giờ 8 giờ - Ít có tác dụng - Không có sự sai sót về sự bôi trơn và sự đồng tâm của các trục. - Gối đỡ phía bên phải không có tác dụng. - Nhiệt độ giảm xuống dưới 60°C 2 Các vòng bi ở gối đỡ (bên phải) bị nóng quá mức (bốc khói). 1 - Vỡ vòng cách làm kẹt các viên bi ở vòng bi phiá trong. - Tháo vỏ gối đỡ và các vòng bi. Mài rà lại bề mặt trục do bị cháy dính với vỏ trong của vòng bi. Thay mới vòng bi bị cháy (No 414) và căn chỉnh lại vị trí vỏ gối đỡ.. 24 giờ -Sau khi thay mới vòng bi chạy thử nghiệm bơm làm việc bình thường, nhiệt độ nước làm mát đi qua gối đỡ là 45°C 3 - Kẹt Roto, bơm không quay được 3 -Do không tháo vỏ bơm nên không phát hiện ra nguyên nhân hư hỏng Tháo đường hút kiểm tra cửa hút của bơm nhưng không phát hiện được gì. Tháo gửi về bờ sửa chữa. Thay thế bằng bơm mới 60 h/lần 4 - Năng suất và cột áp của bơm giảm nhiều so với mức qui định 02 - Dự đoán: do các bánh công tác bị mòn và các bộ phận làm kín bị hở. - Kiểm tra đường hút bơm (không phát hiện được gì) - Tháo gửi về đại tu, thay thế bơm mới 60 giờ/lần 5 - Tắc đường hút của máy bơm 02 - Do máy bơm nằm trong chế độ dự phòng quá lâu, không được vận hành dẫn đến dầu bị đông đặc lại trên đường hút. - Tháo đường hút của bơm và thông rửa sạch. 4 giờ/lần 6 Đường ống nước làm mát cho gối đỡ và bộ phận làm kín trục bị thủng, vỡ hoặc bị tắc. 18 - Do chất lượng nước làm mát không được tốt (bị nhiễm mặn và có nhiều chất kết tủa) nên các đường ống bị ăn mòn nhanh hoặc bị đóng cặn ở trong lòng ống. - Hàn đắp các lỗ thủng hoặc làm mới thay thế hoặc thông nước bên trong ống. 4 giờ/lần 7 - Dầu bị rò rỉ nhiều quá mức cho phép ở bộ phận làm kín trục kiểu Sanhíc dây quấn. 75 - Do dây Salnhic bị mòn cháy do mat sát với bề mặt ống lót bảo vệ trục hoặc do bề mặt ống lót bị hỏng - Thay mới các vòng dây Salnhic làm kín. - Thay cả ống lót và các vòng dây Salnhic làm kín. 2 giờ/lần 24 giờ/lần - Có 3 lần phải thay ống lót bảo vệ 8 - Dầu bị rò rỉ nhiều quá mức cho phép ở bộ phận làm kín trục kiểu mặt đầu. 16 - Do các gioăng làm kín bị hỏng - Do lò xo ép của vành làm kín tĩnh bị gãy. -Do bề mặt làm việc của cặp ma sát (bề mặt tiếp xúc của vòng làm kín động và vòng biến tĩnh) bị mòn hỏng - Thay thế các chi tiết, các cụm bị hỏng, hoặc thay mới toàn bộ. - Kiểm tra lại các điều kiện làm việc của bộ phận làm kín như sự làm mát, bôi trơn, khe hở thoát nhiệt. 16 giờ/lần 9 - Máy bơm bị rung kêu hơn mức bình thường 01 - Do dầm lắp ráp của tổ hợp bơm được đặt trên phần sàn yếu. - Hàn thêm các gân chịu lực cho sàn đặt máy bơm. 24 giờ 10 - Hỏng khớp nối răng. - Do khi thay động cơ điện, không đảm bảo khoảng cách để lắp khớp nối răng (nhỏ hơn 220 mm) - Thay đổi lại vị trí đ/cơ để đảm bảo đủ khoảng cách (220 - 230 mm) để lắp khớp nối răng và căn chỉnh lại độ đồng tâm của các trục. 24 giờ Nhận xét: 1.Các hư hỏng chủ yếu của máy bơm NPS 65/35 - 500 là rò rỉ chất lỏng công tác ở bộ phận làm kín trục quá mức cho phép (do bị hỏng bộ phận làm kín). Chúng chiếm đến 76% số lượng các sự cố hỏng hóc của máy bơm và mất khoảng 52% thời gian để khắc phục, sửa chữa các bộ phận làm kín trục. 2.Bộ phận làm kín trục kiểu mặt đầu mặc dầu có sự ổn định và độ bền khi làm việc cao hơn nhiều lần so với bộ phận làm kín kiểu Salnhic dây quấn nhưng việc sửa chữa điều chỉnh chúng mất rất nhiều thời gian. Với 16 lần sửa chữa, mất 256 giờ làm việc so với 216 giờ của 75 lần sửa chữa bộ phận làm kín kiểu Salnhic dây quấn. Nguyên nhân là do khi kiểm tra, sửa chữa, điều chỉnh bộ phận làm kín kiểu mặt đầu, bắt buộc phải tháo gối đỡ trục và các vòng bi một cách rất cẩn thận để tránh hư hỏng, và khi lắp ráp lại cũng đòi hỏi phải mất rất nhiều thời gian để căn chỉnh lại. CHƯƠNG V CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG VÀ BẢO DUỠNG SỬA CHỮA MÁY BƠM NPS 65/35 - 500 TRÊN GIÀN MSP - 5 5.1. Các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy bơm NPS 65/35 - 500 Thông qua việc theo dõi, khảo sát thực tế công tác vận hành, bảo dưỡng sửa chữa các máy bơm dầu NPS 65/35 - 500 trên MSP-5, kết hợp với các kinh ngiệm thực tế ở một số giàn khác cùng với việc ứng dụng các kiến thức cơ bản về bơm ly tâm nói chung và các đặc điểm trong kết cấu, vận hành của loại máy bơm NPS 65/35 - 500 nói riêng, có thể mạnh dạn nêu ra một số đề xuất về mặt kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và cả trong công tác bảo dưỡng sửa chữa loại bơm này để mọi người quan tâm đến vấn đề này cùng suy nghĩ và góp phần giúp đỡ hoàn thiện chúng. 5.1.1. Giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy bơm NPS 65/35 – 500 trong vận chuyển dầu Công việc vận chuyển dầu ở trên các giàn khoan - khai thác đòi hỏi phải đưa một lượng lớn sản phẩm dầu mỏ đến các tàu chứa trong thời gian nhanh nhất đồng thời phải đảm bảo được sự an toàn cho các tuyến đường ống vận chuyển và các trạm bơm. Theo chúng tôi, đây là yêu cầu quan trọng nhất nên được đặt lên hàng đầu trong các tính toán về kế hoạch và chế độ bơm dầu cho các giàn, còn vấn đề về tính kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng giàn mà tính toán, qui định chế độ bơm cho phù hợp. Chính vì lẽ đó, và từ thực tế sử dụng các loại bơm dầu ly tâm loại NPS 65/35 - 500 trên MSP -5, có một số đề xất nhằm nâng cao hiệu quả công tác vận hành và bảo đảm hơn nữa độ tin cậy, sự an toàn khi làm việc cho các trạm bơm dầu cũng như đường ống vận chuyển như sau: 5.1.2. Nâng cao mức áp suất trong bình tách áp suất thấp (Б.E): Ta biết rằng, các loại máy thủy lực cánh dẫn, như bơm dầu NPS 65/35 - 500, khi làm việc chịu sự ảnh hưởng rất lớn của các chất lỏng công tác mà chúng bơm. Các tính chất vật lý như nhiệt, độ áp suất P, trọng lượng riêng (là khối lượng riêng của chất lỏng), độ nhớt (bao gồm độ nhớt động lực, đơn vị đo là P(poa-zơ)=1p = 0,1N.s/m2 và độ nhớt động n, đơn vị đo là St (Stốc): (1St =10-4m2/s) của chất lỏng công tác (dầu thô) có tác động rõ ràng đến các thông số làm việc của bơm ly tâm. Đối với dầu thô ở trên các giàn, xét trong một khoảng thời gian ngắn, thì nhiệt độ, khối lượng riêng, hàm lượng nước, khí chứa trong nó… thay đổi không đáng kể. Chỉ có áp suất của chất lỏng công tác (dầu thô) ở đầu vào của bơm, tương ứng với áp suất làm việc của bình 100m3 (Б.E) là có thể điều chỉnh thay đổi được dễ dàng trong khoảng từ 0,4 - 8 kG/cm2. Việc thay đổi áp suất đầu vào của bơm, sẽ làm thay đổi trực tiếp đến áp suất trên đường bơm dầu, ngoài ra nó còn làm thay đổi cả độ nhớt của chất lỏng công tác, dẫn đến làm thay đổi cả công suất tải của động cơ điện. Các nghiên cứu về độ nhớt của chất lỏng, nhất là đối với các loại dầu, cho thấy rằng: trong một khoảng áp suất nhất định từ 0 đến 300-400at, hệ số nhớt của các loại dầu tăng theo áp suất gần theo đường thẳng, và có thể biểu diễn bằng công thức: Trong đó: - hệ số nhớt động của chất lỏng ở áp suất p; - hệ số nhớt động (độ nhớt động) của chất lỏng khi áp suất bằng áp suất khí quyển pa ; k - là hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào loại chất lỏng. Tuy nhiên, đối với dầu thô của chúng ta, việc thay đổi áp suất làm việc của bình tách áp suất thấp (Б.E), (tương ứng với việc thay đổi áp suất đường hút của bơm) lại ảnh hưởng đến khả năng tách khí và qua đó lại làm thay đổi độ nhớt của dầu. Các mối liên hệ, ảnh hưởng qua lại này rất phức tạp, nhưng ta có thể xét đến ảnh hưởng của chúng thông qua chỉ số công suất tiêu thụ của động cơ điện ở những chế độ bơm nhất định. Tại MSP-5, qua tiến hành thực nghiệm trên cùng một máy bơm NPS 65/35 - 500 (No2) với những mức áp suất khác nhau ở bình tách áp suất thấp (Б.E) và thu được kết quả như sau : BẢNG 5.1 08/06/2001 Khi P = 0,45kG/cm2 ; t = 37oC ; Cos = 0,91 ; ñ/c = 0,94 ; daàu = 0,854.103 kg/m3 ; g = 9,81 m/s2 . Pb (kG/cm2) Chỉ số đh l.lượng (n %) Qb (m3/h) Iđ/c (A) Nđ/c (KW) Cs.hữu ích của đ/c NTđ/c (KW) CS thủy lực của bơm NTLb (kW) Hiệu suất hữu ích của bơm (%) 28 30 35 40 45 46 48 50 52 55 56 52 49 42 31 29 24 18 12 0 75,6 70,2 66,2 56,7 41,9 39,2 32,4 24,3 16,2 0 300 285 275 265 245 238 230 210 190 155 179,7 170,7 164,7 158,7 146,7 142,6 137,8 125,8 113,8 92,8 168,9 160,5 154,6 149,2 137,9 134,0 129,5 118,2 107,0 87,2 49,3 49,0 53,9 52,8 43,9 42,0 36,2 28,3 19,6 0 29,2 30,5 34,9 33,3 31,8 31,3 27,9 23,9 18,3 0 BẢNG 5.2 09/06/2001 Khi áp suất của БE . P = 0,55kG/cm2 ; t = 37oC ; = 0,854.103 kg/m3 ; g = 9,81 m/s2 hệ số Cos ñ/c = 0,91 ; hệ số công suất hữu ích của động cơ điện đ/c = 0,94 Pb (kG/cm2) n (%) Qb I đ/c (A) N đ/c (KW) NTđ/c (KW) NTLb (KW) (%) 30 35 40 45 48 50 52 55 54 50 42 32 26 20 15 0 72,9 67,5 56,7 42,2 35,1 27,0 20,3 0 285 273 265 245 232 215 195 155 170,7 166,7 158,7 146,7 138,9 128,8 116,8 92,8 160,5 156,5 149,2 137,9 130,6 121,0 109,8 87,3 50,9 55,0 52,8 44,2 39,2 31,4 24,6 0 31,7 35,1 35,4 32,0 30,0 26,0 22,4 0 GHI CHÚ : Mỗi chu kỳ bơm khoảng 50 ÷ 60 m3 BẢNG 5.3 10/06/2001 Khi P = 0,65kG/cm2 ; t = 37oC ; = 0,854.103 kG/m3 ; g = 9,81 m/s2 Cos= 0,91 ; đ/c = 0,94 Pb (kG/cm2) n (%) Qb I đ/c (A) N đ/c (KW) NTđ/c (KW) NTLb (KW) (%) 30 35 40 45 48 50 52 54 56 56 54 44 34 28 22 17 9 0 75,6 72,9 59,4 45,9 37,8 29,7 23,0 12,2 0 285 280 270 260 235 220 200 185 160 170,7 167,7 161,7 155,7 140,7 131,8 119,8 110,8 92,8 160,4 157,6 152,0 146,4 132,3 123,9 112,6 104,1 90,1 52,8 59,4 55,3 48,1 42,2 34,6 27,8 15,3 0 32,9 37,7 36,4 32,8 31,9 28,0 24,7 14,7 0 BẢNG 5.4 11/06/2001 Khi P = 0,75kG/cm2 ; t = 37oC ; = 0,854.103 kg/m3 ; g = 9,81 m/s2 Cos= 0,91 ; đ/c = 0,94 Pb (kG/cm2) n (%) Qb I đ/c (A) N đ/c (KW) NTđ/c (KW) NTLb (KW) (%) 25 30 35 40 45 50 52 53 55 62 56 52 42 33 22 16 3 0 83,7 75,6 70,2 56,7 44,6 29,7 21,6 4,1 0 290 280 270 250 240 220 210 170 155 173,7 167,7 161,7 149,7 143,7 131,8 125,8 101,8 92,8 163,3 157,6 152,0 140,7 135,1 123,9 118,2 95,7 90,1 48,7 52,8 57,2 52,8 46,7 34,6 26,1 5,1 0 29,8 33,5 37,6 37,5 34,6 27,9 22,1 5,0 0 Ở các bảng 5.1,5.2,5.3,5.4, các thông số: , , Iđ/c, được đo bằng thực nghiệm bởi các dụng cụ đo như: +) - được đo bằng đồng hồ đo áp suất, cấp chính xác 1,5 +) - được đo bằng đồng hồ lưu lượng, cấp chính xác 1,5 +) Iđ/c - được đo bằng Ampe kế, cấp chính xác 1,5 với Các công thức tính toán các số liệu như sau: - Lưu lượng bơm trong đó n là chỉ số đo trên đồng hồ lưu lượng. - Công suất động cơ điện Nđ/c = trong đó , Nđ/c : tính bằng KW; Iđ/c đọc trên đồng hồ Ampekế (A) (đối với động cơ điện của bơm NPS 65/35 - 500 No2). - Công suất hữu ích động cơ điện(Kw) NTđ/c = đ/c x Nđ/c trong đó: đ/c = 0,94 (đối với động cơ điện của bơm NPS 65/35 - 500 No2). - Công suất thủy lực của bơm (KW) : trong đó: là trọng lượng riêng của chất lỏng công tác (dầu thô), (N/m3) -Hiệu suất hữu ích của bơm (%) : = (%) - Ở những mức áp suất lớn hơn của bình tách áp suất thấp, chúng tôi lấy kết quả thử nghiệm ở MSP-3 để so sánh đối chiếu. Kết quả đó như sau: BẢNG 5.5 Khi P = 1,5kG/cm2; to = 40oC thử nghiệm trên cùng 1 máy bơm NPS 65/35 - 500 Pb(kG/cm2) 13 15 20 25 30 35 40 45 50 60 Qb (m3/h) 49 48 47 47 45 43 37 35 13 0 Nđ/c (Kw) 146,4 146,1 145,1 145,0 145,0 127,4 124,6 119,0 99,5 88 b (%) 10,8 12,0 16,1 19,9 22,6 29,0 29,1 32,2 16,1 0 BẢNG 5.6 Khi P = 2,1 kG/cm2 ; t = 40oC thử nghiệm trên cùng 1 máy bơm NPS 65/35 - 500 tại MSP-3 Pb(kG/cm2) 14,5 15 20 25 30 35 40 45 50 60 Qb (m3/h) 52 51,6 51,6 51,6 49 47,6 44 30,6 24,7 0 Nđ/c (Kw) 141,4 141,3 141,3 141,3 138,6 132,1 129,3 121,8 120,9 88,4 bôm (%) 13,5 13,9 18,3 22,6 25,8 32,2 32,3 28,0 24,7 0 BẢNG 5.7 Khi P = 2,4 kG/cm2 ; t = 40oC thử nghiệm trên cùng 1 máy bơm NPS 65/35 - 500 tại MSP-3 Pb(kG/cm2) 14,5 15 20 25 30 35 40 45 50 60 Qb (m3/h) 59 59 59 57 56 53 47,6 41 25 0 Nñ/c (Kw) 146,0 146,0 146,0 139,5 137,6 134,9 132,0 127,4 121,8 88 b (%) 14,4 14,4 19,9 25,1 31,3 33,8 35,5 35,5 25,3 0 - Nhận xét các kết quả thử nghiệm : 1.Hiệu suất thực tế của bơm NPS 65/35 - 500 khi môi chất công tác là dầu thô thường thấp hơn rất nhiều so với khi thử nghiệm với nước. Ta có trong đó: - là hệ số đánh giá tổn thất ma sát của các bộ phận cơ khí, gọi là hiệu suất cơ khí với cùng một máy bơm thì ck là như nhau. - là hiệu suất cột áp, đánh giá mức độ tổn thất cột áp của dòng chất lỏng qua máy. - là hiệu suất lưu lượng, đánh giá mức độ tổn thất do rò rỉ chất lỏng công tác làm giảm lưu lượng của máy bơm. Ta biết rằng độ nhớt của dầu thô lớn hơn của nước gấp nhiều lần, vì vậy mức độ tổn thất lưu lượng của nó sẽ nhỏ hơn đối với nước, nghĩa là Qdầu > Qnước . Như vậy, chắc chắn rằng do độ nhớt của dầu thô quá lớn( so với nước ) nên mức độ tổn thất cột áp của dòng chảy qua máy là rất lớn so với nước, tức là Hdầu << Nước . Tổng hợp lại ta có : bdầu < bnước . 2.Hiệu suất thực tế của bơm dầu NPS 65/35 - 500 (No2) trên MSP-5 lớn hơn so với máy bơm NPS 65/35 - 500 trên MSP-3 chỉ được giải thích là do hiệu suất cơ khí ( CK) và hiệu suất lưu lượng ( Q) là các chỉ số đánh giá chất lượng chế tạo, lắp ráp, sửa chữa máy bơm, khác nhau cùng với một loại bơm dầu thô là sản phẩm của tầng Miosen, ở các trạng thái nhiệt độ, áp suất không chênh lệch nhau nhiều, độ nhớt của chất lỏng công tác (dầu thô) không có sự khác biệt lớn do đó tổn thất cột áp của dòng chất lỏng qua bơm ở cùng một chế độ áp suất và nhiệt độ (không có chênh lệch lớn) có thể được coi là gần như nhau. Vì vậy rõ ràng công việc lắp ráp sửa chữa, hiệu chỉnh bơm có tác dụng quyết định đến chất lượng làm việc cuả nó. Để so sánh chính xác hơn nửa, ta lấy một thử nghiệm khác tại MSP-5 vào ngày 24/10/1999 đồi với máy bơm NPS 65/35 - 500 (No1), với kết quả như sau : (Bảng 5.8) Như vậy, nếu so sánh máy bơm NPS 65/35 - 500 (No1) và máy bơm NPS 65/35 - 500 (No2) ở trên NSP-5 thì chất lượng chế tạo, lắp ráp, sửa chữa, hiệu chỉnh ở máy bơm NPS 65/35 - 500 (No1) tốt hơn ở máy NPS 65/35 - 500 (No2), và máy bơm ở MSP-5 được lắp ráp, sửa chữa, hiệu chỉnh tốt hơn ở MSP-3. BẢNG 5.8 Áp suất Б.E P = 0,45kG/cm2 ; to = 37oC; ldaàu = 0,854.103 kg/m3 ; g=9,81m/s2 hệ số Cosñ/c = 0,91; hệ số công suất hữu ích động cơ điện đ/c = 0,94. Với các dụng cụ đo, kiểm tra tương tự như với thử nghiệm ở NPS 65/35 - 500 No.2 Pb(kG/cm2) Chỉ số đồng hồ lưu lượng n(%) Lưu lượng bơm Qb (m3/h) Iđ/c (A) Nđ/c (KW) Công suất hữu ích đ/c NT (KW) Công suất T. lực bơm NTL(Kw) Hiệu suất bơm b(%) 20 – 66 – 89,1 – 253,6 – 151,9 – 142,8 – 45,5 – 29,0 – 25 – 64 – 86,4 – 252,0 – 150,9 – 141,8 – 50,3 – 33,3 – 30 – 59 – 79,6 – 246,0 – 147,3 – 138,5 – 55,6 – 40,1 – 35 – 52 – 70,2 – 240,2 – 143,7 – 135,1 – 57,2 – 42,3 – 40 – 45 – 60,7 – 229,2 – 137,1 – 128,9 – 56,5 – 43,8 – 45 – 36 – 48,6 – 225,0 – 134,8 – 126,7 – 50,9 – 40,2 – 47 – 0 – 0 – 140 – 83,8 – 78,8 – 0 – 0 – 3.Qua các kết quả thực nghiệm thu được, ta thấy rằng, hiệu suất hữu ích của máy bơm ly tâm NPS 65/35 - 500 tăng rõ rệt khi áp suất ở trong bình tách áp suất thấp (Б.E) tương ứng với việc tăng áp suất đường hút của bơm. Ví dụ, với cùng chế độ bơm có áp suất trên đường ra Pb= 30kG/cm2 thì khi áp suất ở bình tách là P=0,45kG/cm2 , lưu lượng nhận được qua đồng hồ đo lưu lượng trên đường vận chuyển dầu là Qb=70,2 m3/h, đạt hiệu suất là b= 30,5%. Khi P=0,55kG/cm2; Qb=72,9m3/h; b=31,7%. Khi P=0,65 kG/cm2; Qb=75,6m3/h; b=32,9%. Khi P=0,75kG/cm2;Qb=75,6m3/h và b=33,5%. Ở các mức áp suất cao hơn ở bình tách áp suất thấp(Б.E) ta cũng thu được kết quả tương tự đối với một máy bơm NPS 65/35 - 500 khác như ở MSP-3: ở chế độ áp suất Pb=30kG/cm2 (áp suất đường ra của bơm) Khi P=1,5kG/cm2; thì Qb=45m3/h ; b=22,6%. Khi P=2,1kG/cm2; Qb=49m3/h và b=25,8%. Khi P=2,4kG/cm2; Qb=56m3/h và b=31,3%. Như vậy rõ ràng việc tăng áp suất trong bình tách áp suất (Б.E) làm tăng hiệu suất hữu ích và lưu lượng bơm lên khi bơm làm việc ở cùng một chế độ áp suất nhất định. Điều đó làm tăng hiệu suất kinh tế của sự vận hành bơm. Vấn đề là nguyên nhân của việc tăng hiệu suất hữu ích bơm (b) này là do đâu? Nếu là do việc tăng áp suất ở đường hút của bơm thì việc tăng này có thể đạt hiệu quả đến mức độ nào? Đây là một vấn đề lớn, đòi hỏi phải có một sự nghiên cứu nghiêm túc và qui mô. Trong chừng mực các thực nghiệm của mình, chúng tôi suy luận theo hướng sau: Về nguyên tắc, việc tăng của chất lỏng công tác trên đường hút sẽ làm thay đổi độ nhớt động () của chất lỏng công tác theo hướng tăng lên theo công thức thực nghiệm đã nêu : Tuy nhiên, ở đây, do hệ số k rất nhỏ và sự thay đổi áp suất p cũng không lớn, nên sự thay đổi (tăng) của độ nhớt động theo áp suất là không đáng kể. Vì vậy, việc tăng áp suất trong bình tách áp suất thấp (Б.E) không phải là mối quan hệ trực tiếp đến việc tăng hiệu suất hữu ích của bơm. Nhưng việc áp suất trong bình tách áp suất tăng làm giảm rõ rệt khả năng tách khí của chất lỏng công tác (dầu thô). Điều này làm giảm độ nhớt động của nó, dẫn đến làm giảm tổn thất thủy lực của chất lỏng công tác đi qua máy bơm, tức là tăng H, dẫn đến b tăng. Chính vì vậy, việc tăng áp suất trong bình tách áp suất thấp để làm tăng hiệu suất sử dụng bơm ly tâm NPS 65/35 - 500 không thể thực hiện một cách tùy tiện được, bởi chúng liên quan đến nhiều vấn đề công nghệ khác rất phức tạp. Trong giới hạn của mình, chúng tôi chỉ đề xuất việc tăng áp suất trong bình tách (Б.E) lên ở trong khoảng đến 1,0-2,5kG/cm2 để làm tăng hiệu suất làm việc của các máy bơm dầu NPS 65/35 - 500 ở trên giàn, như các thử nghiệm thực tế đã chứng tỏ. 5.1.3. Đề xuất chế độ làm việc cho các máy bơm NPS 65/35 - 500 trên giàn Qua các kết quả thử nghiệm trên các máy bơm NPS 65/35 - 500 đối với chất lỏng công tác là dầu thô (có thể lẫn nước), với khối lượng riêng vào khoảng 0,81.103kg/m3 - 0,85.103kg/m3, ở nhiệt độ khoảng t =35°C - 40°C và qua các kết quả tính toán được, chúng tôi thấy: chế độ bơm đạt hiệu suất hữu ích lớn nhất của các loại bơm NPS 65/35 - 500 là ở chế độ áp suất Pb = 30 - 40kG/cm2. Vì vậy có thể đề xuất rằng: khi tính toán thiết lập các chế độ công nghệ trong công tác vận chuyển dầu có sử dụng loại máy bơm NPS 65/35 - 500 , nên chọn chế độ áp suất bơm dầu nằm trong khoảng 30 ÷ 40kG/cm2. Nói tóm lại, qua những phân tích đã dẫn giải các phần trrên, có 4 đề xuất được nêu ra: 1.Đặt thêm chế độ bảo vệ áp suất nước làm mát cho gối đỡ và bộ phận làm kín trục trên đường ra ở mức cao để tránh hiện tượng bị tắc đường nước làm mát. 2.Đặt thêm chế độ bảo vệ mức áp suất thấp trên đường ra, trước van ngược của bơm ly tâm NPS 65/35 - 500 để bảo vệ bơm khỏi những xung động thủy lực lớn gây ra hỏng kẹt bơm. 3.Tăng áp suất trong bình tách áp suất thấp (Б.E) trong khả năng cho phép nhằm làm giảm độ nhớt của chất lỏng công tác để tăng hiệu suất hữu ích của bơm. 4.Chế độ bơm dầu ở trên giàn nên để vào khoảng áp suất làm việc Pb=30-40 kG/cm2, khi sử dụng các loại bơm ly tâm NPS 65/35 - 500 để đạt được hiệu suất bơm tốt nhất. 5.2. Các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao công tác bảo dưỡng,sửa chữa máy bơm NPS 65/35 – 500 trên giàn Công tác bảo dưỡng, sửa chữa dự phòng định kỳ hoặc công việc khắc phục sự cố hư hỏng các chi tiết, bộ phận làm việc của máy bơm dầu ở các trạm bơm trên giàn có những đặc điểm khác biệt so với việc sửa chữa chúng ở trên bờ, trong những xưởng sửa chữa lớn có đầy đủ các trang thiết bị, đồ gá tháo lắp và kiểm tra . Các máy bơm dầu ở trên giàn khi đưa vào bảo dưỡng, sửa chữa đều đang ở vị trí làm việc, với một khoảng không gian rất hạn chế. Công việc sửa chữa khắc phục sự cố hay bảo dưỡng định kỳ đòi hỏi phải kịp thời và nhanh chóng. Vì vậy cần phải bảo tồn chính xác các vị trí lắp ráp đã được xác lập để khỏi phải mất nhiều thời gian và công sức để điều chỉnh lại. Mặt khác, các bộ phận, chi tiết của máy bơm trong quá trình tháp lắp và sửa chữa cần phải được giữ gìn hết sức cẩn thận để sử dụng lại, hạn chế tối đa việc thay thế hoặc sửa chữa phục hồi chúng. Để làm được điều đó, cần phải có các trang thiết bị, đồ gá chuyên dụng tốt, và đây cũng là điều kiện cần thiết để nâng cao năng suất và hiệu quả trong công tác sửa chữa, bảo dưỡng các máy móc trên giàn nói chung và loại máy bơm ly tâm kiểu NPS 65/35- 500 nói riêng. Theo hướng suy nghĩ đó, với mục đích nâng cao tính hiệu quả và năng suất lao động trong công tác bảo dưỡng, sửa chữa các máy bơm dầu NPS 65/35 - 500, chúng tôi chọn giải pháp chế tạo mới hoặc cải tiến hoàn thiện hơn nữa các loại đồ gá chuyên dụng để phục vụ cho công tác này . Như đã trình bày ở trong phần 4.2- "Công tác bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm ly tâm NPS 65/35 - 500 ở trên giàn" thì các hư hỏng chủ yếu của bơm này là rò rỉ chất lỏng công tác (dầu thô) ở bộ phận làm kín trục do bị cháy các vòng dây Salnhic hoặc hỏng bề mặt ống lót bảo vệ trục, hoặc hỏng bộ phận làm kín dạng mặt đầu. Công việc sửa chữa, khắc phục các hư hỏng này thường đòi hỏi phải tháo lắp các gối đỡ trục, các vòng bi, các ống lót. Đây là công việc khó khăn và mất nhiều thời gian, nên cần phải có những bộ đồ gá chuyên dụng để thực hiện việc tháo lắp chúng, cũng như các mặt bích khớp nối.v.v… Trước đây công việc tháo lắp này, tại MSP-5 người ta thường dùng các loại vam ba chấu hoặc các loại vam dạng mặt bích và tất cả đều được dẫn động bằng các trục có ren, sử dụng lực siết của người thợ sửa chữa. Các loại đồ gá này có ưu điểm là đơn giản, dễ chế tạo, dễ sửa chữa khi hư hỏng. Tuy nhiên chúng có nhiều nhược điểm như : khá yếu, dễ bị biến dạng, lực kéo nhỏ và nhất là do sử dụng lực siết bằng tay của người thợ để làm quay các trục dẫn động có ren, cộng với việc chống giữ sự quay của bộ vam nên vị trí gá đặt của vam thường bị lệch tâm rất nhiều so với đường trục dịch chuyển của các bộ phận, chi tiết cần phải tháo ra như vòng bi, ống lót, mặt bích khớp nối vv… Điều đó làm tăng sự ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của chi tiết, dễ gây ra sự mòn, hỏng của các bề mặt lắp ráp này. Hoặc có khi do sự lệch tâm này mà lực cản tăng lên, buộc người thợ phải gia tăng lực siết ở trục ren dẫn động để tăng cường lực kéo, dẫn đến sự hư hỏng ren hoặc có khi phá vỡ cả các chi tiết cần phải được thaó ra hết sức cẩn thận để sử dụng lại. Để khắc phục những nhược điểm trên của bộ đồ gá cũ, chúng tôi đã thiết kế và chế tạo những bộ đồ gá mới, trong đó việc tạo ra lực kéo hoặc lực đẩy để tháo hoặc lắp các chi tiết, bộ phận là nhờ một xy lanh lực biến đổi áp năng của chất lỏng (hoặc chất khí) thành cơ năng. Sơ đồ nguyên lý và kết cấu của một số bộ đồ gá chủ yếu thực hiện các công việc như tháo các vòng bi gối đỡ, tháo và lắp ống lót bảo vệ trục, tháo mặt bích khớp nối vv… như sau: 5.2.1. Nguyên lý làm việc của bộ đồ gá 5.2.1.1. Bộ đồ gá tháo các vòng bi gối đỡ trục máy bơm dầu NPS 65/35 - 500 : a)Sơ đồ liên kết Hình 5.1. Bộ đồ gá tháo vòng bi 1 – Van xả áp suất của bơm tay 2 – Thân vỏ của xylanh lực 3 – Piston và cần nối xylanh lực 4, 7 – Mặt bích đồ gá 5 – Các thanh kéo (bulong kéo) 6 – Cụm vòng bi 8 – Các đai ốc điều chỉnh 9 – Trục bơm NPS 65/35 – 500 10 – Lò xo của xylanh lực b)Nguyên lý làm việc : Khi cung cấp các chất lỏng với áp lực P từ bơm tay I ( hoặc có thể dùng khí nén từ máy nén khí hoặc các nguồn khí ở trên giàn ) vào xy lanh II, do piston và cần nối tỳ lên đầu trục bơm, nên áp lực chất lỏng có xu hướng đẩy thân vỏ 2 của xy lanh lực về phía trái. Khi áp suất đủ lớn để tạo ra lực đẩy thắng được sức cản ma sát giữa các bề mặt lắp ráp của vòng bi với trục bơm, và cả lực cản do ma sát của bản thân xy lanh lực cũng như lực căng của lò xo 9 khi bị nén thì phần thân vỏ 2 dịch chuyển về bên trái kéo theo các mặt bích 4, 7 cùng các bu lông kéo 5 và cụm vòng bi 6 . Khi mở van xả 1 của bơm tay, chất lỏng có áp lực P trong xy lanh lực được xả về khoang chứa của bơm I, do tác dụng của sức căng lò xo 9 bị nén, thân vỏ 2 của xy lanh lực bị đẩy về phía bên phải . Do khoảng hành trình của phần thân vỏ 2 của xy lanh lực bị hạn chế, nên muốn kéo cụm vòng bi 6 ra hết khoảng chiều dài lắp ráp trên trục bơm cần phải sử dụng các đai ốc điều chỉnh 8 để khi xả chất lỏng có áp trong xy lanh lực trả phần thân vỏ 2 về vị trí ban đầu (bên phải) ta có thể siết chúng vào tỳ sát lên các mặt bích 4, 7 đảm bảo cho phần thân vỏ 2, các mặt bích 4,7 và cụm vòng bi 6 được liên kết thành một khối . 5.2.1.2. Bộ đồ gá lắp ống lót bảo vệ trục : a)Sơ đồ liên kết Hình 5.2. Bộ đồ gá lắp ống lót bảo vệ trục b)Nguyên lý làm việc : Ở sơ đồ này, phần piston và cần nối của xy lanh lực dịch chuyển về phía bên phải dưới áp lực chất lỏng P đủ lớn, được bơm tay I (hoặc sử dụng khí nén) bơm vào xy lanh lực II, thông qua phần ống chèn 8 đẩy ống lót bảo vệ trục 9 vào vị trí của nó trên trục bơm 10, còn phần thân vỏ 2 của xy lanh lực được giữ cố định bởi các đai ốc hãm 5, mặt bích 6 và các thanh giằng 7 được vặn chặt cố định vào thân bơm 11 . Do khoảng hành trình làm việc của piston 3 bị hạn chế trong một giới hạn nhất định mà chiều dài dịch chuyển trên bề mặt lắp ráp giữa ống lót bảo vệ 9 và trục bơm 10 khá lớn nên phải đặt ống chèn 8 vào khoảng giữa cần đẩy của piston và ống lót 9, các ống chèn 8 phải có kết cấu gồm 2 nửa và có chiều dài thay đổi được từ nhỏ đến lớn để có thể đẩy được ống lót 9 vào đến vị trí của nó trên trục bơm. 5.2.2. Tính toán kết cấu các bộ phận chủ yếu của đồ gá 5.2.2.1. Xy lanh lực : a)Các điều kiện giới hạn : Xy lanh lực là cơ cấu dẫn động, bộ phận quan trọng nhất của bộ đồ gá tháo lắp mà trong sơ đồ nguyên lý đã nêu. Khi sử dụng nó để tháo lắp các bộ phận của máy bơm NPS 65/35 - 500 đang ở vị trí làm việc ở trên giàn, đòi hỏi phải đảm bảo một số yêu cầu như sau : - Lực kéo (hoặc lực ép) phải đạt từ 3000kG trở lên, để không những có thể kéo được các vòng bi, các ống lót bảo vệ trục mà còn có thể sử dụng tháo các bánh đà của máy bơm 9MΓ, các loại động cơ rôto thủy lực của cần cẩu KEG 12518 v.v… - Chịu được áp suất làm việc P = 350kG/cm2 do các loại bơm tay thông dụng tạo ra hoặc áp lực khí P = 100kG/cm2 từ các nguồn khí hiện có trên giàn. - Độ dài của xy lanh lực kể cả khoảng hành trình làm việc không được vượt quá giới hạn khoảng cách giữa 2 mặt bích lắp đặt khớp nối răng của trục động cơ điện và bơm, vào khoảng 230mm, nhưng độ dài của khoảng hành trình làm việc càng lớn càng tốt để tiết kiệm thời gian gá đặt, điều chỉnh . - Kích thước đường kính thân vỏ (xy lanh) và piston, cần nối không được lớn quá để đỡ cồng kềnh và tốn kém vật liệu, nhưng chúng có thể tịnh tiến theo bề mặt ngoài đầu nhỏ của trục bơm (phía động cơ điện) để thực hiện việc lắp các ống lót bảo vệ trục mà các thanh giằng (sơ đồ 2) để cố định mặt bích giữ phần thân vỏ của xy lanh lực không bị dài quá. - Kích thước hình học của xy lanh lực phải được tính toán, chọn lựa sao cho có thể tận dụng đến mức tối đa các nguyên vật liệu hiện có ở trên giàn như ống, lò xo, gioăng phớt làm kín v.v… b)Chọn lựa kết cấu và các điều kiện bền, các giới hạn làm việc của xy lanh lực: Do mục đích sử dụng và các điều kiện giới hạn đã nêu, cùng với việc tận dụng các nguyên vật liệu hiện có như lò xo, gioăng phớt làm kín piston, ống thép ( Φ114 x14) vv… ta thiết kế sơ bộ kết cấu của xy lanh lực như hình vẽ trang bên (hình 1 ) Tóm tắt một vài thông số cơ bản như sau : Đường kính ngoài xy lanh lực : Φ114 (D) Đường kính trong xy lanh lực : Φ96 (d) Chiều dày phần đáy : δ = 13 Chiều dài làm việc của xy lanh : 126 Đường kính piston : Φ96 (dp) Chiều dài piston : 40 Mác thép chế tạo piston và xy lanh : Thép 45 Đường kính dây lò xo : Φl = 5 (dl) Đường kính trung bình vòng lò xo : Φtbl = 85(Dtbl) Bước của lò xo : tl = 20 Số vòng của lò xo : nl = 6 Khi xy lanh lực làm việc với áp suất P thì phần thân vỏ (xy lanh) là kết cấu yếu nhất, chịu các lực tác dụng sau : Lực kéo dọc trục : PK=p.F = p. Áp lực p tác dụng lên thành ống và phần đáy . - Đối với sự tác dụng của lực kéo dọc trục PK, do phần thân vỏ khá dày nên kết cấu yếu nhất khi chịu lực này là phần ren của nắp sau (M 114 x 3 -17) ta kiểm tra chúng theo điều kiện bền dập của ren : sd = [sd] = 0,3 [sk] Trong đó P = PK= p.F = p. = p. d = D = 114; d1 = d – 2 H1. Với : H1 được tra theo bảng ren tiêu chuẩn, bước 3: H1 = 5/8 H = 1,62 mm => H1 = 5/8 H = 1,62 mm => d1= 114 – 1,62 x 2 = 110,8 Số vòng ren làm việc : n = 17/3 = 5,7 ; lấy n = 5,5 vòng. sd = = = 0,3 [sk] = 0,3 . 610 MN/m2 => [sd] = 1830 kG/cm2 Áp lực giới hạn ở trong lòng xy lanh để đảm bảo điều kiện bền dập của ren là : [p] 557 kG/cm2 - Đối với sự tác dụng của áp lực p trong lòng xy lanh lên thành ống và phần đáy : Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất, ta có công thức tính ứng suất tương đương để xét điều kiện bền thành ống là: Trong đó : D = 114 ; d = 96 ; [s] = = 360MN/m2 = 3600kG/cm2 Với điều kiện bền này, áp suất cho phép lớn nhất [p] tác dụng lên thành ống là : [p] = 539 kG/cm2 - Xét điều kiện bền phần đáy : Ứng dụng bài toán tấm tròn bị ngàm chung quanh chịu áp lực phân bố đều p, sử dụng điều kiện bền theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất, ta có công thức sau : stñ = . Trong đó: R = ½ d = 48 mm h= = 13 mm [s]= sch = 3600 kG/cm2 Ta có : p = Áp suất cho phép lớn nhất tác dụng lên phần đáy là : [p] = [p] 352 kG/cm2 Kết hợp cả 3 điều kiện trên, ta có điều kiện bền của phần thân vỏ (xy lanh) là áp suất làm việc cho phép : : [p] 352 kG/cm2 - Tính hành trình làm việc lớn nhất của Piston : Khi các vòng lò xo bị ép sát vào nhau thì piston đạt được hành trình lớn nhất là : Hmax = 172 – 20 – 13 – 40 – 8 – 6 – (6 x 5) = 55mm - Tính lực căng của lò xo : Ở trạng thái lắp ban đầu, lò xo bị nén một khoảng là : n x t - (94 - 8 - 6 ) = 6 x 20 - 80 = 40 mm => chuyển vị f1 của mỗi lò xo là f1 = 6,7mm Lực căng ban đầu là : P1 = PIII . f1 Trong đó : PIII là lực căng lớn nhất của lò xo khi bị ép sát vào nhau : PIII = Trong đó : G = Môđum đàn hồi, đối với thép G = 8.000kG/mm2 d= 5mm ; D = 85 mm ; t = 20 mm . Vậy : - Lực căng lớn nhất của lò xo khi bị ép sát là : Pmax = PIII = = 124,4kG - Lực căng ban đầu là : P1 = PIII 55,3 kG - Áp lực cần thiết để thắng sức cản lớn nhất của lò xo là : p= 1,72 kG/cm2 - Áp lực này là không đáng kể . Qua tính toán trên, ta chọn được các thông số cơ bản của xy lanh lực như sau: - Đường kính Piston : Φ = 96 mm ; Chiều dài Piston = 40mm - Chiều dày thành xy lanh : 9 mm => đường kính ngoài xy lanh : Φ114 - Chiều dày phần đáy (đỉnh) : δ= 13mm - Áp suất làm việc cho phép lớn nhất của xy lanh lực : - Hành trình làm việc lớn nhất cho phép : 5.2.2.2. Bộ đồ gá tháo, lắp vòng bi và ống lót : Lực cản do ma sát giữa bề mặt lắp ráp vòng bi với trục bơm, giữa ống lót bảo vệ với trục bơm không thể xác định được bằng các công thức tính toán, chúng phụ thuộc phần lớn vào chất lượng bề mặt lắp ráp và cách gá lắp đúng vị trí của bộ đồ gá tháo lắp. Bộ đồ gá được lắp ráp đúng tâm và cân bằng thì lực cản ma sát nhỏ và ngược lại. Thực tế sử dụng ở trên giàn 5 (MSP-5) cho thấy, khi ứng dụng các sơ đồ tháo lắp 1 và 2 thì chỉ cần áp lực làm việc của xy lanh lực ở vào khoảng p = 50 70kG/cm2 là có thể tháo lắp dễ dàng các vòng bi và ống lót . Với áp lực này, lực kéo dọc trục tác dụng lên các thanh giằng (kéo) ở vào khoảng : PK = p.F = p. 72,3 (cm2) = 3600 ÷ 5000kG Khi sử dụng đến 4 thanh kéo (giằng) ở mỗi bộ độ gá thì đường kính lớn nhất của mỗi thanh phải là : 0,52cm = 5,2mm Khi áp lực làm việc của xy lanh lực đạt đến mức lớn nhất pmax = 350kG/cm2 thì lực kéo lớn nhất là PKmax = pmax . F = 350 . 72,3 25.305 kG (Ở đây ta bỏ qua sức cản ma sát của xy lanh, piston, sức cản của lò xo) . Nếu dùng 4 thanh kéo (giằng) thì đường kính cần thiết của mỗi thanh phải là: 1,15cm = 11,5mm Vậy dmin = 11,5mm là điều kiện để chọn lựa đường kính cần thiết cho các thanh giằng (kéo) của bộ đồ gá. - Đối với các mặt bích kéo của bộ đồ gá, do chúng không bị hạn chế về kích thước độ dày, để đảm bảo chịu được lực kéo PKmax = 25.305kG, ta không cần thiết phải tính toán mà chỉ lựa chọn các kích thước phù hợp với kết cấu lắp ráp yêu cầu, và độ dày của mặt bích chọn theo kinh nghiệm thực tế sử dụng ở MSP-5 là vào khoảngmm 5.2.3. Sử dụng đồ gá 5.2.3.1. Bộ đồ gá tháo vòng bi : Khi tiến hành tháo các vòng bi của gối đỡ trục, ta phải tiến hành các bước sau: - Tháo nắp chặn ngoài. - Tháo vỏ gối đỡ bằng tay theo hướng dẫn tháo lắp đã nêu ở phần máy bơm NPS 65/35 - 500 . - Tháo vành đai ốc hãm chặn ngoài của vòng bi . - Đẩy nắp chặn trong của vòng bi vào phía trong để lắp vòng móng ngựa vào giữa mặt bích này và vòng bi phía trong để đảm bảo khi kéo, lực kéo tác dụng lên cả vòng trong và vòng ngoài của ổ bi . - Lắp đoạn trục đệm Φ 65 có phần côn định tâm vào lỗ cần đẩy của piston, sau đó gá lắp xy lanh lực lên trục bằng 4 thanh kéo (giằng) liên kết với 2 mặt bích và siết chặt chúng bằng các đai ốc hãm . - Lắp bơm tay (thường dùng loại "RIKIN-SEKI" P-16B) nối với xy lanh lực và tiến hành bơm dầu tăng dần áp suất lên để kéo các vòng bi ra. - Khi thân vỏ xy lanh lực dịch chuyển đạt được hành trình Hmax = 50 - 55mm (được đánh dấu vạch trên cần đẩy của piston) thì ta xả áp suất ở trong xy lanh lực để thân vỏ xy lanh được trả về vị trí ban đầu do tác dụng của sức căng lò xo, ta đồng thời siết chặt các đai ốc hãm điều chỉnh ở các thanh kéo để đảm bảo các mặt bích kéo luôn được liên kết chặt chẽ với nhau . - Tiếp tục bơm dầu (nhớt) sau khi đóng van xả của bơm tay để kéo cụm vòng bi cho đến hết . 5.2.3.2. Bộ đồ gá tháo ống lót : Sau khi đã tháo được các vòng bi ra khỏi trục bơm, muốn tháo được ống lót ta tiến hành các bước sau : - Lắp lên phía đầu ngoài có rãnh của ống lót mặt bích kéo và vòng đệm 2 nửa vào rãnh của ống lót . - Lắp phần cần đẩy của xy lanh lực vào đầu nhỏ của trục bơm nếu ống lót ở phía động cơ. Nếu ống lót ở phía ngược lại thì cần phải lắp đoạn trục đệm 65 để định tâm cho xy lanh lực. Sau đó dùng 4 thanh kéo (giằng) liên kết 2 mặt bích kéo của bộ đồ gá với nhau bằng các đai ốc hãm . - Lắp bơm tay với xy lanh lực và bơm dầu (nhớt) tăng dần áp suất để kéo ống lót ra. Khi phần thân vỏ xy lanh lực đạt đến hành trình Hmax = 55mm (có đánh dấu trên cần đẩy của piston) thì xả áp suất trong xy lanh lực trả phần thân vỏ về vị trí ban đầu. Sau đó siết chặt lại các đai ốc hãm ở các thanh kéo rồi tiếp tục bơm cho đến khi kéo được ống lót ra . 5.2.3.3. Bộ đồ gá lắp ống lót : Khi tiến hành lắp ống lót bảo vệ trục phải chú ý đầu trong của ống lót có phần rãnh ăn khớp với then chống xoay nằm trên trục bơm, lệch góc 90° so với rãnh then lắp mặt bích khớp nối. Để có thể đưa phần rãnh ở ống lót vào ăn khớp được với phần then trên trục bơm ta tiến hành như sau : - Xoay trục bơm để phần then hãm chống xoay nằm lên vị trí trên cùng. Ở vị trí này ta vừa dễ quan sát và đánh dấu vị trí của chúng bằng một vạch phấn hoặc chì trên bề mặt lắp ráp của trục, kẻ từ mặt cạnh của then ra ngoài. Xác định khoảng cách từ phần đầu then đến bậc vát mép của bề mặt trục lắp ống lót . - Dùng dũa thợ nguội vát mép nhẹ 0,5 x 45° hai bên mép cạnh mặt đầu phần rãnh then của ống lót, sau đó cũng dùng phấn hoặc chì đánh dấu bằng vạch kẻ vị trí của phần mép rãnh tương ứng với mép then đã đánh dấu lên bề mặt ngoài của ống lót. - Lắp ống lót bảo vệ lên trục sao cho các vạch đã đánh dấu trên ống lót và trên bề mặt trục bơm phải trùng nhau, sau đó dùng tay đẩy nhẹ ống lót vào vừa điều chỉnh sự trùng khít của các vạch dấu cho đến khi không đẩy được nữa. Lúc này ta bắt đầu sử dụng xy lanh lực . - Lắp mặt bích nhỏ (dùng để tháo ống lót) cùng với vòng đệm 2 nửa lên bề mặt ngoài ống lót. Mặt bích này có tác dụng định vị và chống sự bung ra của 2 phần ống bán trụ trung gian để ép ống lót. - Lắp chặt 4 thanh giằng vào 4 lỗ ren dùng để lắp phần thân vỏ của bộ phận làm kín kiểu mặt đầu ở phần thân vỏ bơm. - Lắp ống nối dùng để định vị và chống sự bung ra của 2 phần ống bán trụ trung gian lên phần ren của cần đẩy piston. - Lắp xy lanh lực với mặt bích liên kết lên 4 thanh giằng, sau đó lắp 2 phần ống bán trụ ngắn nhất vào ống nối cần piston và đẩy toàn bộ chúng vào phía trong sao cho bề mặt 2 phần ống bán trụ nằm lọt vào trong mặt bích lắp trên ống lót và tỳ sát vào bề mặt ống lót. Siết chặt đai ốc hãm của các thanh giằng lại . - Lắp bơm tay vào xy lanh lực và bơm dầu (nhớt) để cho piston dịch chuyển về phía phải, thông qua cần đẩy và ống nối, đẩy 2 phần ống bán trụ trung gian ép ống lót đi vào trong. Khi piston đi hết khoảng hành trình Hmax = 55mm (đã được đánh dấu) hoặc khi không thấy piston dịch chuyển được nữa mà áp suất bơm tăng lên rất nhanh thì ta biết phần đáy của cần đẩy piston đã tỳ lên đầu trục bơm . Lúc này tiến hành xả áp suất trong xy lanh lực để trả piston về vị trí ban đầu. Tháo (rút) 2 phần ống bán trụ trung gian ngắn nhất ra khỏi vị trí và thay chúng bằng 2 phần ống bán trụ khác dài hơn. Khi thay thế 2 phần ống bán trụ, phải điều chỉnh lại các đai ốc hãm trên 4 thanh giằng để đảm bảo khoảng cách lắp ráp và bảo đảm 2 phần ống bán trụ tỳ sát bề mặt ống lót trục . - Tiếp tục bơm để ép ống lót vào phía trong cho đến khi đảm bảo rằng ống lót đã đi vào đúng vị trí để phần then trên trục nằm lọt vào rãnh then trên ống lót. Nếu phần then không vào đúng vị trí rãnh then thì khoảng cách từ mặt đầu phía ngoài ống lót đến mép vát kế tiếp của gờ trục bơm là nhỏ hơn 40mm cần phải điều chỉnh lại vị trí rãnh then ống lót. Nếu khoảng cách này đạt đến 40mm, tức là then đã vào đúng rãnh, nếu tiếp tục bơm nữa thì áp suất bơm sẽ tăng hơn mức bình thường, cần phải dừng bơm và tháo đồ gá ra. Công việc lắp ống lót coi như hoàn thành . 5.2.4. Đánh giá hiệu quả sử dụng thực tế của các bộ đồ gá Những bộ đồ gá thực hiện các công việc tháo lắp các chi tiết, bộ phận của máy bơm NPS 65/35 - 500 với sự dẫn động của xy lanh lực đã được sử dụng một thời gian ở trên MSP-5, qua đó chúng tôi đã rút ra được một số nhận xét về các ưu khuyết điểm của chúng như sau : 1- Bảo đảm chính xác, an toàn trong các công việc như tháo, lắp các vòng bi, ống lót, mặt bích, khớp nối v.v. … do phương của lực tác động đã được định tâm đưa gần về trùng với trục đối xứng của các chi tiết nên các lực cản ma sát do các bề mặt lắp ráp tạo ra không bị tăng lên. Vì vậy, khi sử dụng đồ gá, các chi tiết, bộ phận cần sửa chữa của máy bơm được tháo lắp rất dễ dàng, chính xác và an toàn . 2- Với các bộ đồ gá chuyên dụng sử dụng xy lanh lực với lực kéo rất lớn, có thể tháo cùng một lúc một cụm chi tiết, bộ phận, thậm chí có thể còn tháo đồng thời 2, 3 cụm. Vì vậy năng suất làm việc tăng lên rõ rệt. 3- Xy lanh lực trong bộ đồ gá tháo lắp máy bơm NPS 65/35 - 500 có thể sử dụng được vào trong những công việc khác rất tiện dụng như việc tháo các bánh đà rất lớn của máy nén khí, các bánh đà, các pu li dẫn động của các máy bơm piston như 9M ГP có lực cản ma sát rất lớn, hoặc có thể nâng, kích các thiết bị có khối lượng lớn v.v….. 4- So với những bộ đồ gá dẫn động cơ khí thì bộ đồ gá có sự dẫn động bằng xy lanh thủy lực có phần đơn giản, gọn nhẹ hơn. Tuy nhiên việc thiết kế, tính toán và công việc chế tạo chúng có phần đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao hơn nhiều. Nhưng với mức độ các trang thiết bị hiện có ở trên giàn, chúng ta hoàn toàn có thể làm được dễ dàng. Mặc dù có những ưu điểm đáng kể như đã nêu ở trên, bộ đồ gá phục vụ cho công việc tháo lắp các chi tiết, bộ phận của máy bơm NPS 65/35 - 500 không thể tránh khỏi những hạn chế nhất định như : - Hành trình làm việc ngắn do sự hạn chế của khoảng không gian gá đặt. - Còn phải sử dụng khá nhiều các chi tiết, kết cấu trung gian làm giảm độ ổn định, độ cứng vững của đồ gá v.v…. KẾT LUẬN Nâng cao hiệu quả sử dụng và bảo dưỡng sửa chữa các loại bơm ly tâm dùng trong vận chuyển dầu nói chung và bơm ly tâm NPS 65/35-500 nói riêng ở các trạm bơm trên công trình biển luôn là một vấn đề bức thiết. Việc tìm hiểu các loại máy bơm ly tâm nói chung và bơm ly tâm NPS 65/35-500 nói riêng để hiểu kĩ thêm về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các nguyên nhân gây hư hỏng để chúng ta có thể tìm ra các biện pháp phòng tránh và khắc phục kịp thời. Qua đó chúng ta có thể phát huy được tính năng của bơm và nâng cao hiệu quả sử dụng bơm Với việc thu thập các tài liệu trong đợt thực tập, vận dụng những kiến thức đã học, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Văn Bản em đã hoàn thành đồ án:”Tìm hiểu tổ hợp bơm ly tâm NPS 65/35-500”.Chuyên đề:” Các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và bảo dưỡng sửa chữa máy bơm ly tâm NPS 65/35-500”. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình, đặc biệt là thầy giáo Trần Văn Bản đã hướng dẫn tận tình trong quá trình làm đồ án Hà Nội, ngày 02 tháng 06 năm 2010 Sinh viên: Nguyễn Đông Hưng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Tạp chí dầu khí số 6-2000. Tổng công ty Dầu khí Việt Nam. [2]. Sồ tay công nhân cơ khí. Nguyễn Văn Sắt - Ngô Quốc Việt - Nguyễn Hữu Đức (Nhà xuất bản CN Kỹ thuật -1986) [3]. Ren TCVN 2246-77 ÷ TCVN 2256-7. Ủy Ban KH và KT Nhà nước Ban hành 30.12.1977 [4]. Thủy lực và máy thủy lực. Nguyễn Phước Hoàng - Phạm Đức Nhuận - Nguyễn Thạc Tân. Nhà xuất bản ĐH và THCN Hà Nội -1970 [5]. Chi tiết máy. Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản ĐH và THCN Hà Nội -1970 [6]. Sức bền vật liệu.Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Vượng - Nhà xuất bản giáo dục Hà Nội -1997 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm 13 2 Hình 2.2 Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm 19 3 Hình 2.3 Đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính tính toán 20 4 Hình 2.4 Điểm làm việc của bơm 21 5 Hình 2.5 Đường đặc tính mạng ống dẫn 22 6 Hình 2.6 Đường đặc tính máy bơm dầu nhớt 24 7 Hình 2.7 Đường đặc tính làm việc của bơm khi bơm hỗn hợp rắn-lỏng 25 8 Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể bơm NPS 65/35 – 500 31 9 Hình 3.2 Cấu tạo thân bơm trên 33 10 Hình 3.3 Cấu tạo thân bơm dưới 33 11 Hình 3.4 Cấu tạo khoang hướng dòng 33 12 Hình 3.5 Sơ đồ kết cấu bánh công tác 34-35 13 Hình 3.6 Sơ đồ trục bơm 36 14 Hình 3.7 Vòng làm kín 36 15 Hình 3.8 Sơ đồ buồn XanNhich 37 16 Hình 3.9 Gá đỡ vòng bi 38 17 Hình 3.10 Cấu tạo bộ làm kín dây quấn 39 18 Hình 3.11 Cấu tạo bộ làm kín mặt đầu 41 19 Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống làm mát 42 20 Hình 5.1 Bộ đồ gá tháo vòng bi 71 21 Hình 5.2 Bộ đồ gá lắp ống lót bảo vệ trục 72 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT SỐ BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG 1 Bảng 2.1 Quan hệ tương tự trong một bơm ly tâm 18 2 Bảng 3.1 Các bộ phận kết cấu và đơn vị lắp ghép 29 3 Bảng 3.2 Các đặc tính kỹ thuật của tổ hợp 29-30 4 Bảng 4.1 Các trường hợp hư hỏng chính của bơm nps 65/35 - 500 nguyên nhân và biện pháp khắc phục 58 BẢNG QUY ĐỔI CÁC ĐƠN VỊ 1 inch ('') = 25,4 mm 1 N/m2 = 10-5 bar = 1,02.10-5 kG/cm2 = 750.10-5 mmHg T°K = (273 + t) T°F = (1,8.t + 32) 1at = 98066,5 Pa 1 bar = 1,02 KG/cm2 = 1 at