Máy bơm piston YHБ – 600 dùng trong công tác khoan dầu khí - Tính toán các thông số của van bơm piston YHБ – 600

ung đến đường xả nhờ trạc ba nắp phía trên của bơm. Từ trạc ba cao áp một đầu được nối với van an toàn một đầu được nối lên phía trên và được chia làm hai nhánh, một nhánh nối với đường ống cao áp dẫn dung dịch xuống giếng khoan, một nhánh nối lên trên và đi vào bình điều hoà. Trên hình 2.7 hộp thuỷ lực là chi tiết có ký hiệu 1. Phía trong hộp thuỷ lực là nơi lắp bộ xylanh 50 và cụm piston 49. Cụm piston gồm có piston được ép vào ty bơm và được vạn chặt vào trục trung gian. Để làm kín phía ngoài của xylanh người ta lắp bộ gioăng cao su làm kín 68. Khi mặt bích 8 áp vào làm phình bộ gioăng 67 ra làm kín phía ngoài giữa 2 phần của xylanh. Trên thân hộp thuỷ lực người ta để một lỗ kiểm tra ở vị trí lắp gioăng làm kín 67. Khi gioăng hỏng chất lỏng sẽ ra ngoài theo lỗ A báo hiệu để ta dừng máy thay gioăng làm kín 67. 3.2.2.2. Cụm xylanh piston (hình 3.9) Hình 3.9. Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh-piston Gioăng làm kín Khoang xilanh Đai ốc Piston Cửa hút Cần piston Ống ép phớt làm kín Vít cấy Cửa xả Vòng gioăng Bulông mặt bích bơm Vít ép gioăng Cụm xylanh-piston là bộ phận quan trọng nhất của phần thuỷ lực. Trong quá trình làm việc, chúng tiếp xúc trực tiếp với dung dịch khoan để tạo ra áp suất và lưu lượng yêu cầu, truyền chất lỏng xuống giếng khoan thông qua bộ khoan cụ để làm mát choòng, tạo dòng chảy và áp suất đưa mùn khoan lên trên mặt đất, nhằm làm sạch giếng khoan, tránh sập lở thàng giếng và tránh được hiện tượng phun trào dầu khí trong quá trình khoan. Chính vì tính chất quan trọng của cụm này, trong quá trình lựa chọn máy bơm ta phải xác định được đường kính của xylanh và piston hợp lý để tạo ra được lưu lượng yêu cầu. * Xylanh Xylanh của bơm là loại chi tiết có thể thay thế được, có dạng hình trụ với đường kính ngoài là 230mm, đường kính trong từ 130÷200mm, được chế tạo từ thép thấm cácbon. Bề mặt trong sau khi nhiệt luyện sẽ được tráng một lớp thép Crôm dày từ 0,5÷0,7mm để chống rỉ và mài mòn do dung dịch và piston gây ra. Xylanh được bắt chặt vào hộp thủy lực bằng bulông và đai ốc. Muốn thay đổi lưu lượng và áp suất ta thay đổi đường kính trong của xylanh. * Piston (hình 3.10) Hình 3.10. Cấu tạo piston Cấu tạo của piston là khối hình trụ bằng kim loại, trên bề mặt ngoài có phủ lớp kim loại cứng (thường mạ đồng) chịu ma sát, chống mài mòn cao, trong có lỗ để nối với cần piston. Mặt ngoài của piston có rãnh để lắp gioăng cao su tổng hợp. Khi bơm làm việc, các gioăng này tỳ sát vào thành xylanh nhằm giữ kín không cho dung dịch lọt qua giữa thành xylanh và piston để bơm làm việc ổn định. Nhờ vậy, trong xylanh sẽ tạo thành những vùng giảm áp và tăng áp để hút và đẩy dung dịch ra ngoài với áp suất lớn. Đường kính ngoài của piston bằng đường kính trong của xylanh, tức là từ 130÷200mm. Cần piston là thanh được làm bằng kim loại cứng trên bề mặt của nó cũng được phủ lớp kim loại chịu ma sát, chống mài mòn. Đầu dưới của cần piston tiện ren để nối vào thanh nối của máng trượt, đầu trên cũng tiện ren để giữ piston. Cần piston có tác dụng truyền chuyển động cho piston chạy trong xylanh. 3.2.2.3. Van Máy bơm dung dịch khoan YHБ – 600 sử dụng hai loại van chính là van thủy lực và van an toàn. * Van thủy lực (hình 3.11) Hình 3.11. Kết cấu van thủy lực Nắp van Gioăng làm kín Trục dẫn hướng Gioăng cao su Lò xo Êcu Đệm kín Đế van Van thủy lực có nhiệm vụ để ngăn cách khoảng không giữa buồng làm việc và các đường ống hút, ống đẩy. Van thủy lực là loại van ngược chỉ cho phép dung dịch đi theo một chiều nhất định, nó có cấu tạo đơn giản với kết cấu như sau: Khi van làm việc thì nắp van 1 sẽ được đóng mở qua sự dịch chuyển của nắp van nhờ bộ phận dẫn hướng 3. Trên bộ phận dẫn hướng 3 có êcu 5 và đệm làm kín 6, đệm này có tác dụng bịt kín khoảng không giữa khoang làm việc và đường ống. Trên êcu 5 có lắp lò xo để đóng van khi áp suất trong buồng làm việc thay đổi. Van thủy lực của bơm piston thường là loại van ngược, có nghĩa là khi áp suất trong buồng làm việc thay đổi tăng hoặc giảm so với áp suất đường ống hút hoặc ống xả do sự dịch chuyển qua lại của piston trong xylanh, thì nắp van 1 sẽ đóng hoặc mở để điều chỉnh quá trình bơm. Khi nắp van 1 mở thì bộ phận dẫn hướng 3 sẽ hướng dòng chảy đi qua nó để vào khoang làm việc (nếu thực hiện quá trình hút) hoặc đi ra ngoài qua đường xả (nếu thực hiện quá trình đẩy). Một quá trình mới lại được tiếp tục. * Van an toàn (hình 3.12) Hình 3.12. Van an toàn 1.Thân van; 2.Vòng làm kín; 3.Màng van; 4.Nắp van; 5.Gioăng làm kín  ; 6.Vít hãm van; 7.Lá van Van an toàn được nối vào ống xả của buồng thủy lực, nó có tác dụng ngăn ngừa, bảo vệ màng cao su của bình điều hòa, cũng như bảo vệ hệ thống đường ống và các thiết bị khác khi áp suất của bơm quá lớn hoặc xảy ra sự cố. Van an toàn là van thường đóng, vì một lý do nào đó, áp suất làm việc của bơm tăng lên một cách đột ngột lớn hơn áp suất giới hạn cho phép của van an toàn, nó sẽ làm rách màng đàn hồi và một phần của dung dịch khoan sẽ được đưa trở lại cửa hút ban đầu, nhằm giảm áp suất làm việc, tránh gây hư hỏng cho các thiết bị khác. * Van xả nhanh Van xả nhanh được nối trạc 3, một đầu được nối vào ống cao áp, một đầu nối vào đường hồi về bể chứa. Trong thời gian bơm làm việc, khi cần xả áp suất trong bơm nhanh hay cần xả khí trong buồng làm việc của bơm thì ta dùng van xả nhanh. Hình 3.13. Cấu tạo van xả nhanh. 1. Thân van. 2. Gioăng piston. 3. Piston. 4. Cối van. 5. Đường khí đóng mở van. 6. Đường dung dịch. Van làm việc đóng mở bằng khí nén, ta cho khí đẩy vào piston tạo sự đóng mở van Cấu tạo van gồm 1 xilanh piston, hai đầu mặt bích của van có hai đường khí vào để đóng, mở. Có gioăng làm kín ở phần giữa ty và mặt bích. Ở đầu piston có ren để nắp đầu nút bịt. Khi van ở vị trí đóng thì 2 nút bịt sát khít vào nhau không cho dung dịch đi qua thân van, khi van ở vị trí mở thì hai phần tách nhau cho dung dịch đi qua. 3.2.2.4. Bình điều hòa Bình điều hoà hay còn gọi là bình ổn áp có tác dụng để ổn định áp suất và dao động thuỷ lực của dung dịch trong quá trình bơm là việc. Thông thường bình điều hoà được lắp ở cửa ra của máy bơm vì đối với máy bơm piston, dao động dòng chất lỏng là khá lớn trước khi đưa vào ống cao áp. Bình điều hoà cũng được lắp trên cửa vào khi chiều cao hút của bơm lớn. Máy bơm YHБ – 600 được lắp đặt loại bình biều hoà ПK – 70 – 250. Đây là loại bình biều hoà kín dạng màng hình cầu, có thể tích 70 lít và áp suất làm việc 250 KG/cm2. Ta đi tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của loại bình này. Để ổn định sự dao động của áp suất cũng như lưu lượng, người ta lắp ở đầu ra của máy bơm một bình điều hoà. Hình 3.14. Sơ đồ lắp đặt cấu tạo bình điều hoà Bảng 3.3. Các chi tiết trong sơ đồ lắp đặt cấu tạo bình điều hoà: STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Đồng hồ đo áp suất 12 Vít 2 Gioăng làm kín 13 Chụp bảo vệ đồng hồ 3 Đầu nối lắp đồng hồ 14 Van nạp, cả khí nén 4 Đế lắp đầu nối 15 Bu lông 5 Nắp bình ổn áp 16 Long đen 6 Ống dẫn dung dịch 17 Tấm lót cao su 7 Đệm làm kín 18 Màng cao su 8 Trạc ba 19 Thân bình ổn áp 9 Bu lông 20 Gioăng làm kín 10 Êcu 21 Đầu nối 11 Long đen 22 Gioăng làm kín Bình điều hoà ПK – 70 – 250 được cấu thành từ các thành phần chính sau: thân bình, màng cao su, tấm đế, đồng hồ đo áp lực và van. Thân bình điều hoà (19) có dạng hình cầu, được chế tạo bằng thép 35П-II nên có tuổi bền cao, chịu được áp suất lớn hàng trăm at. Trong thân bình có chứa màng cao su (18) được thiết kế để sử dụng tối đa thể tích bình điều hoà. Phía trên màng cao su có tấm lót (17) được kẹp chặt bằng vít (12) và long đen (11), (16). Màng cao su được đúc riêng từng chiếc bằng vật liệu cao su P-1385 và được thiết kế khít với phần rỗng của thân bình điều hoà nhằm loại trừ lực căng và độ mỏi đàn hồi. Màng cao su được cố định với thân bình (19) bằng nắp đậy (5) nhờ bulông (15). Trên nắp đậy (5) có lắp đầu nối (3) để lắp đồng hồ đo áp suất (1). Van (14) được dùng để nạp, xả khí nén trong bình và giúp giảm áp suất khi bình vận hành có áp suất lớn hơn áp suất định mức. Đồng hồ đo áp suất (1) dùng để kiểm tra áp lực khí ban đầu nén vào trong bình và tình trạng làm việc của bơm. Yêu cầu đồng hồ đo áp suất có giá trị cực đại của thang đo không được nhỏ hơn 400KG/cm2. Các van (14) phải là van cao áp có áp suất làm việc lớn hơn 250KG/cm2. Các gioăng làm kín (7), (20), (22) phải chế tạo bằng đồng hồ đỏ chịu được áp suất cao. Bình điều hoà chia làm hai ngăn, ngăn trên được nạp khí nén với áp suất phù hợp với áp suất bơm. Khi bơm hoạt động, áp suất và lưu lượng ở đầu ra không ổn định, tức là biên độ dao động nằm trong một khoảng max đến min nào đó. Nhờ có bình điều hoà mà khoảng cách này được thu ngắn lại để ổn định áp suất cũng như lưu lượng ở đầu ra của máy bơm. Để sử dụng đúng bình điều hoà, trên thân bình có gắn một biểu đồ. Căn cứ vào biểu đồ và áp suất bơm, người ta nạp áp suất cho bình điều hoà. c a b ( Mna ) (Mna) Y X 7.0 8.0 9.0 10 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 25 20 15 10 5.0 Hình 3.15. Biểu đồ biểu thị quan hệ giữa áp suất nạp cho bình điều hoà với áp suất máy bơm 3.2.3. Thiết bị làm kín Thiết bị làm kín của phần thủy lực máy bơm YHБ–600 là một trong những bộ phận rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Thiết bị làm kín bao gồm bộ làm kín ty piston và bộ làm kín ty trung gian. 3.2.3.1. Bộ làm kín ty piston (hình 3.16) Hình 3.16. Bộ làm kín ty piston Vòng đệm Gioăng Ổ vòng đệm Đai ốc Ống lót Êcu Ống lót Vòng đệm đỡ Vòng gioăng Ống lót Đệm cao su Ty piston Vỏ bọc Bộ làm kín ty piston có nhiệm vụ cách ly khoang làm việc của phần thủy lực với hệ thống dẫn động của bơm, để tránh không cho dung dịch tràn và gây ảnh hưởng xấu đến hệ thống. Đồng thời cũng để tạo áp suất nén trong buồng làm việc của bơm, tạo điều kiện cho bơm thực hiện quá trình hút và đẩy một cách dễ dàng. Bộ làm kín ty piston gồm vỏ bọc 13 và một hệ thống các vòng và gioăng đệm đỡ. Mặt trong vỏ bọc này có các đệm cao su 11, ống lót 10 và 7, vòng gioăng 9 và vòng đệm đỡ 8 làm nhiệm vụ cách ly giữa hệ thống dẫn động và khoang làm việc. Mặt ngoài vỏ bọc này cũng này cũng có vòng đệm 1, gioăng 2 và ổ vòng đệm 3 để cách ly dung dịch qua bộ làm kín nắp trên xylanh ra ngoài. Vỏ bọc 13 được cố định chặt trên xylanh tại vị trí di chuyển của ty piston nhờ đai ốc 4, ống lót 5 và êcu 6. Khi piston di chuyển thì bộ làm kín ty này lắp trên thân xylanh sẽ ngăn không cho dòng dung dịch ra hệ thống dẫn động nhờ một hệ thống các đệm cao su, vòng gioăng và vòng đệm đỡ luôn lấp kín khe hở giữa chúng. 3.2.3.2. Bộ làm kín ty trung gian (hình 3.17) Bộ làm kín này có nhiệm vụ ngăn không cho dầu bôi trơn thanh nối con trượt chảy ra ngoài. Ngoài ra, nó còn có tác dụng ngăn không cho dung dịch rửa của ty piston bám trên ty chảy vào khoang chứa dầu của cụm truyền động, làm thay đổi tính chất của dầu bôi trơn. Trên thân 2 của bộ làm kín này có lắp gioăng làm kín 1 để làm kín trục trung gian, ngăn không cho dầu chảy ra ngoài và dung dịch chảy vào khoang chứa dầu. Ống đỡ 6 và lò xo 5 được gắn chặt vào thân 2 bởi việc xiết chặt bulông 4 trên vòng đệm 3, trên ống đỡ 6 có lắp gioăng cao su 7. Ngoài ra, thân 2 còn lắp tấm cách 13 đặt trên mặt bích 14, tấm cách này được gắn chặt nhờ bulông 11. Hình 3.17. Bộ làm kín ty trung gian Gioăng làm kín Thân Vòng đệm Bulông Lò xo Ống đỡ Gioăng cao su Vòng đệm Nắp đậy Vòng kẹp Bulông Lò xo Tấm cách Mặt bích 3.2.4. Hệ thống bôi trơn, làm mát. Trong quá trình bơm làm việc thì lực ma sát sinh ra do chuyển động tương đối của bộ làm kín ty piston và ty piston là rất lớn, thậm chí lực này còn lớn hơn cả lực ma sát sinh ra do chuyển động của con trượt lên máng trượt và piston trong xylanh. Nhưng con trượt thì luôn có dầu trong khoang chứa dầu của phần truyền động bôi trơn làm mát, còn cặp ma sát xylanh- piston thì cũng luôn được làm mát bằng chính dung dịch khoan, nên hệ thống bôi trơn và làm mát ở đây chính là hệ thống bôi trơn ty bơm. Hệ thống bôi trơn ty bơm có nhiệm vụ làm mát các ty bơm, đồng thời làm giảm lực ma sát giữa các ty bơm với các gioăng cao su làm kín và làm tản nhiệt ở khu vực tập trung nhiều ma sát. Việc bôi trơn và làm mát các ty này được thực hiện bằng hệ thống bơm điện ly tâm nằm ngang có ký hiệu KM 50/32– 125. Hệ thống bơm điện ly tâm này được đặt trên giá 1 và các tấm hàn 14, ống nạp 4 được lắp vào hệ thống bơm 15 dọc theo biên của bơm nhờ cần ngang gắn vào ống dẫn 11. Ống nạp này bao gồm: Đồng hồ đo áp suất 3 và van 10 để điều chỉnh dòng chất lỏng làm mát ty. Thùng 8 được lắp trên giá 1 và được nối với bơm bằng ống hút 13. Ở phía dưới thùng 8 có một khoảng liên kết với ống 5, ống này có nhiệm vụ dẫn không khí nóng hoặc hơi nước nóng đến thùng để làm nóng dung dịch bôi trơn, làm mát trong điều kiện mùa đông hoặc ở nhiệt độ thấp. Hình 3.18. Hệ thống bôi trơn ty bơm 1. Giá máy 2. Khung máy 3. Đồng hồ đo áp suất 4. Ống nạp 5. Ống dẫn không khí 6. Nút xả 7. Thước thăm 8.Thùng chứa dung dịch bôi trơn làm mát 9. Ống xả 10. Van 11. Ống dẫn 12. Ống lọc 13. Ống hút 14. Tấm hàn 15. Bơm 16. Đầu nối đực 17. Ống nối 18. Ống cong 19. Khớp quay 20. Êcu hãm 21. Đệm làm kín 22. Ống nối Dung dịch bôi trơn làm mát được dẫn đến các ty bơm thông qua cơ cấu ống nối nhờ đầu nối 16, ống nối 17, ống cong 18, khớp quay 19, êcu hãm 20 và đệm làm kín 21. Để ngăn dung dịch bôi trơn làm mát phun toé thì trên ống 22 có đặt tấm chắn cao su. Mức độ hao hụt của dung dịch bôi trơn làm mát trong thùng 8 được kiểm tra bằng thước thăm 7. Phía dưới thùng có nút 6 được dùng để xả dung dịch đã bị bẩn ra ngoài. Dung dịch bôi trơn làm mát được thu chuyển theo chu kỳ khép kín. Dầu đã bôi trơn lại dịch chuyển qua ống 9 và đổ vào thùng 8 rồi lại tiếp tục quá trình bôi trơn. 3.3. Quy trình vận hành, Bảo dưỡng. 3.3.1. Quy trình vận hành 3.3.1.1. Chạy thử bơm Việc chạy thử bơm sau khi sửa chữa, lắp ráp là một việc hết sức quan trọng và bắt buộc. Qua việc chạy thử này, ta có thể đánh giá một cách chính xác chất lượng công việc sửa chữa và lắp ráp, khẳng định độ tin cậy làm việc của bơm trước khi đưa vào hoạt động. Trong sửa chữa việc chạy thử máy có những đặc điểm riêng, bởi trong máy có nhiều loại chi tiết khác nhau: chi tiết mới, chi tiết được gia công sửa chữa lại, chi tiết đã qua sử dụng vẫn còn dùng được, ... Như vậy có nghĩa là, có những cơ cấu trong mối ghép máy việc chạy thử là chạy rà, nhằm san phẳng những nhấp nhô ban đầu, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt, giảm áp lực đơn vị trong mối ghép, đảm bảo độ ổn định làm việc lâu dài của mối ghép, tăng tuổi thọ của bơm. Nhưng cũng có những mối ghép việc chạy thử chỉ là để kiểm tra hiệu chỉnh lại khe hở và các thông số kỹ thuật. Khi tiến hành chạy thử máy bơm ta cần thực hiện những bước sau: Kiểm tra các bộ phận của bơm một lần cuối, xem xét các mối ghép ren đã xiết đủ chặt chưa, tra dầu mỡ cho các mối ghép có sự chuyển động tương đối giữa các bề mặt chi tiết bơm (tại những vị trí có lỗ tra dầu hoặc vú mỡ). Kiểm tra, dọn dẹp các dụng cụ lắp ráp, các ốc vít, các mảnh vụn sắt thép có xung quanh máy, không để chúng trên thành máy, trên các vị trí có thể vướng, rơi vào các bộ phận máy đang chuyển động. Đóng điện chạy thử và xả trực tiếp chất lỏng ra ngoài, không đưa vào hệ thống ống dẫn. Kiểm tra áp suất và lưu lượng làm việc của bơm. Lưu ý, tất cả các chi tiết của hộp thuỷ lực chịu áp suất làm việc 25Mpa (250 KG/cm2) phải chịu áp suất thử là 37,5 Mpa (375 KG/cm2) trong thời gian 5 phút. Đặt ta lên các thân ổ xem có hiện tượng rung, nóng không. Nếu rung cần vặn chặt các ốc lắp thân ổ với bệ máy. Nếu nóng cần xem xét chế độ bôi trơn, xem các vị trí tương quan của ổ có bị sai lệch không, nếu sai lệch đường tâm thì cần phải điều chỉnh lại. Lắng nghe xem bơm chạy có xuất hiện tiếng ồn không, nếu có thì cần tìm nơi phát ra tiếng ồn và xử lý. Riêng đối với cụm xilanh – piston mới hoặc đã sửa chữa thì khi tiến hành chạy thử sẽ đạt được hai mục đích: Làm mòn bề mặt trên các đỉnh độ nhám và ở các phần mà ở đó có sai số công nghệ ban đầu, các khuyết tật do lắp ghép và biến dạng nhiệt. Huỷ hoại độ nhám ban đầu của bề mặt và tạo ra độ nhám mới có các thông số và hướng xác định cho mỗi bề mặt ma sát khi chúng làm việc trong chế độ sử dụng lâu dài. 3.3.1.2. Lưu ý khi vận hành Trong quá trình vận hành máy bơm, để bơm hoạt động bình thường ta phải thực hiện các thông số sau: Kiểm tra chất lượng dung dịch trong bơm sao cho trong suốt quá trình làm việc bơm không bị khí xâm thực vào. Kiểm tra nhớt bôi trơn và các bộ phận của máy xem có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật không. Kiểm tra áp suất khí nén trong bình điều hoà không được cao hơn hay thấp hơn so với áp suất được đánh dấu trên biểu đồ. Tiến hành kiểm tra định kỳ van an toàn ít nhất một lần sau 10 giờ làm việc để phòng ngừa các chất lắng đọng trên các bề mặt của van an toàn và trên các đường ống hút. Kiểm tra thường xuyên các mối ghép có liên kết ren của bulông, đai ốc. Đặc biệt, chú ý đến các mối ghép chịu tải trọng của khối thuỷ lực vì các mối ghép này dù chỉ hơi yếu cũng dẫn đến sự phá hỏng các liên kết ren, làm mài mòn bề mặt lắp ráp, hư hỏng đệm kín, ... Không cho phép bơm làm việc lâu dài ở áp suất vượt quá chỉ số trong tính năng kỹ thuật. Nghĩa là, cho phép làm việc tăng công suất nhưng không vượt quá 10% trong thời gian 5 phút. Hướng quay của trục chủ động phải đúng với hướng quay được chỉ ra trên khung máy (theo chiều kim đồng hồ). Phải rửa sạch dung dịch ở hộp thuỷ lực khi bơm ngừng hoạt động trong thời gian dài, để tránh hiện tượng lắng đọng các hạt sét và các hạt mài trong hộp thuỷ lực, nhằm ngăn ngừa quá trình ăn mòn kim loại. Trong khi bơm làm việc, không được tiến hành bất cứ một công việc nào liên quan đến bơm, ngoại trừ các việc xiết chặt các đệm làm kín hoặc các đai ốc, nắp van. Ngoài ra, trong quá trình máy bơm làm việc thường xảy ra một số hiện tượng biểu hiện sự hỏng hóc. Để đảm bảo quá trình bơm không bị gián đoạn ta cần tìm hiểu kỹ và xác định rõ nguyên nhân của các hiện tượng đó để có biện pháp khắc phục kịp thời. 3.3.1.3. Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục Trong quá trình vận hành, sử dụng máy bơm hay gặp những hiện tượng sau: Bảng 3.3. Những hỏng hóc trong quá trình sử dụng máy bơm khoan Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục Máy bơm hoạt động nhưng không có chất lỏng trong ống cao áp. Thiếu hoặc không có chất lỏng trong bể. Van ở đường hút chưa mở. Ống hút không kín để lọt khì vào. Van an toàn bị thủng màng. Kiểm tra bổ sung đủ chất lỏng. Mở van hút. Sưar chữa ống hút Thay van an toàn. Lưu lượng bơm không đủ với tính toán. Phin lọc trong bể bị tắc. Ống cách giữa xilanh với mặt bích lắp không đúng, không trùng với lỗ van. Làm sạch phin lọc. Lắp lại ống cách. Có tiếng rít trong khung thuỷ lực. Mòn, vỡ piston Mòn xilanh. Rách vòng làm kín đế van Thay piston. Thay xilanh. Thay vòng làm kín. Có tiếng gõ trong buồng xilanh ở cuối hành trình. Ốc đầu ty bị hỏng. Ốc hãm ty với trục trung gian bị hỏng. Ốc hãm trục trung gian với con trượt bị hỏng. Xiết lại ốc đầu ty. Xiết lại ốc hãm. Xiết lại ốc. Có tiếng gõ trong van. Lò xo supáp bị gãy. - Thay lò xo mới. Chất lỏng phun ra từ lỗ báo. Bộ gioăng làm kín giữa thân hộp thuỷ lực với xilanh bị hỏng. Gioăng làm kín nắp van bị hỏng hoặc lắp không đúng. Thay bộ làm kín. Thay gioăng. Chất lỏng chạy ra dọc theo ty bơm. Bộ làm kín ty bươm bị mòn. Xiết lại ốc chèn gioăng. Hoặc thay mới gioăng làm kín. Độ ổn định của áp suất đầu ra lớn. Khí nén trong bình ổn áp không đủ. Bình ổn áp bị hỏng. Kiểm tra và thay màng cao su, ép áp lực khí đủ theo yêu cầu. Bàn trượt nóng quá mức. Dầu bôi trơn không đủ hoặc dầu đã cũ. Tắc các lỗ dẫn dầu bôi trơn cho máng trượt, tấm chắn dầu không còn tác dụng. Máy bơm lắp đặt không đúng, bị nghiêng. Kiểm tra và thay dầu mới. Thông lại lỗ dẫn dầu và kiểm tra lá chắn dầu. Căn chỉnh lại máy bơm. Ổ bi nóng quá mức. Ổ bi thiếu mỡ bôi trơn. Ổ bi quá cũ, độ sai số lớn. Dây đai căng quá mức. Bơm mỡ mới. Kiểm tra lại vòng bi. Giảm độ căng dây đai. Có tiếng gõ mạnh trong xilanh. Mặt bích đầu hộp thuỷ lực ốc xiết không chặt. Xiết lại ốc. Có tiếng kêu trong phần cơ. Bánh răng truyền động bị hỏng. Vòng bi tay biên bị hỏng. Trục con trượt bị tháo lỏng. Bạc đầu nhỏ của tay biên bị mòn quá giới hạn. Kiểm tra lại bánh răng. Kiểm tra lại vòng bi tay biên. Lắp lại trục con trượt. Kiểm tra và thay lại bạc. Bánh đai dẫn động rung lắc quá lớn. Ốc xiết nắp trên của thân bơm với thân dưới bị tháo lỏng. Ốc xiết bánh đai với trục chủ động máy bơm bị tháo lỏng. Kiểm tra và xiết lại ốc. Hao dầu quá lớn. Ốc bắt máng trượt với thân bơm bị lỏng, dầu theo đó ra ngoài. Buồng cácte máy bị nứt. Xiết lại ốc. Kiểm tra lại thân dưới máy bơm. Từ những hỏng hóc trong quá trình vận hành theo bảng trên, nhận thấy trong quá trình sử dụng, nếu theo dõi, kiểm tra máy thường xuyên có thể tránh được các sự cố lớn. Trong thực tế việc bảo dưỡng máy có vai trò hết sức quan trọng. Một số hỏng hóc như: Lỏng ốc, thiếu dầu mỡ bôi trơn, lắp đặt không chuẩn, ... gây hỏng có thể tránh được nếu thường xuyên kiểm tra hoặc cẩn thận khi vận hành, lắp đặt. Để tăng độ an toàn và độ bền cho các thiết bị, cần có quy trình bảo dưỡng hàng ngày, hàng tháng, hàng quý... tránh những hỏng hóc không đáng có do bất cẩn trong quá trình sử dụng. Ngoài ra, cán bộ công nhân viên trực tiếp vận hành máy móc, thiết bị phải được thường xuyên cập nhật quy trình bảo dưỡng, vận hành thiết bị, được học kiến thức về an toàn và tự mỗi người phải có ý thức thực hiện nghiêm túc các quy định về vận hành, bảo dưỡng máy mọc, thiết bị tránh những hỏng hóc, sự cố đáng tiếc xảy ra. 3.3.1.4. An toàn khi vận hành máy bơm Trong quá trình làm việc có thể xảy ra những sự cố dẫn đến những tai nạn không lường trước được, gây thiệt hại cả về kinh tế lẫn vật chất, làm chậm tiến độ thi công công trình... Chính vì vậy, an toàn lao động là một vấn đề rất quan trọng đối với con người cũng như các thiết bị máy móc. Để bơm làm việc được tốt và đảm bảo an toàn, nhất thiết phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây: 1. Trước khi khởi động máy bơm cần kiểm tra: -Không để các vật không cần thiết ở phần dẫn động của bơm. -Kiểm tra rào chắn bảo vệ của bơm. -Kiểm tra đồng hồ áp lực, van an toàn. -Kiểm tra khí nén và áp suất khí nén trong bình ổn áp. -Không cho người không liên quan ở gần máy bơm. 2. Khi hành trình của máy bơm đạt mức bình thường, phải đóng ngay van khởi động, đồng thời theo dõi chỉ số trên áp kế và điều chỉnh không cho áp suất tăng vượt quá mức giới hạn làm việc cho phép. 3. Máy bơm cần được lắp thiết bị bảo hiểm và hệ thống báo động. 4. Khi máy bơm đang làm việc, đặc biệt nghiêm cấm tiến hành các công việc sửa chữa. 5. Khi phát hiện máy bơm có các khuyết tật sau đây thì không cho máy bơm tiếp tục làm việc: Xuất hiện các vết nứt ở các bộ phận như: bánh đai, bình điều hoà, van, ... Các rãnh then, vít cấy bị hỏng. Không có tấm chắn bảo vệ bộ phận dẫn động. Đệm làm kín xilanh bị hỏng khi dung dịch rò rỉ qua lỗ báo hiệu (A). Xói mòn đường kính mặt trong của xilanh lớn hơn 1,5 mm so với đường kính danh nghĩa. Ty bơm bị cong và có các vết nứt, gãy, sứt. Có vết nứt, mẻ ở các mối hàn thân máy và các bộ phận khác. 6. Khi xảy ra cháy nổ, phải báo ngay cho trung tâm an toàn, cần nhanh chóng cứu chữa người và các thiết bị liên quan. Đồng thời, ngừng hoạt động máy bơm ngay lập tức. 7. Trong quá trình vận hành, cần ghi chép những biểu hiện của máy bơm vào sổ trực để theo dõi. 8. Chỉ rời máy khi đã bàn giao ca xong. Lưu ý, phải báo cáo cho thợ máy đổi ca về tình trạng hư hỏng, sai phạm, chế độ làm việc của máy bơm... 3.3.2. Quy trình bảo dưỡng Máy bơm YHБ – 600 là một tổng thể các chi tiết ghép lại với nhau. Sau một thời gian làm việc, trong bơm sẽ xuất hiện một số hư hỏng với các thiết bị, bộ phận do nhiều nguyên nhân như: bôi trơn kém, lắp ráp không đúng kỹ thuật, tải trọng động sinh ra quá lớn, ... dẫn đến hiệu suất làm việc của toàn bộ hệ thống giảm. Để ngăn ngừa hiện tượng này, giúp bơm làm việc có hiệu quả cao hơn, chống lại được các hư hỏng có thể xảy ra cho các chi tiết, bộ phận máy thì chúng ta phải có các biện pháp bảo dưỡng và chăm sóc toàn bộ hệ thống máy bơm theo một lịch trình nào đó. Sự hư hỏng trong hệ thống máy bơm thường là sự hỏng hóc dây chuyền. Nếu một số thiết bị hư hỏng mà không được sửa chữa thay thế kịp thời thì sẽ phá huỷ và gây hư hỏng cho các chi tiết, bộ phận khác, làm gián đoạn hoạt động của hệ thống, tăng khối lượng sửa chữa. Vì vậy, công tác bảo dưỡng và chăm sóc máy bơm làm một nhiện vụ rất quan trọng và cần thiết, nó quyết định thời gian làm việc và hiệu quả làm việc của toàn bộ hệ thống. 3.3.2.1. Vấn đề bôi trơn Bôi trơn có tác dụng giảm lực ma sát, giảm hao mòn, làm mát chi tiết, bảo vệ chi tiết khỏi han rỉ, liên tục làm sạch chi tiết, làm tăng hiệu suất làm việc và độ bền cho máy bơm. Để nâng cao khả năng bôi trơn thì bơm không những cần phải được bôi trơn đầy đủ, thường xuyên mà còn phải được bôi trơn đúng chủng loại chất bôi trơn quy định. Có ba loại chất bôi trơn thường sử dụng là: dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn và chất rắn bôi trơn. Ngoài ra, với một số thiết bị đơn giản người ta còn sử dụng cả không khí để bôi trơn. Mỗi loại chất bôi trơn đều có tính chất lý,hoá và đặc điểm khác nhau. Tuỳ vào chế độ làm việc của mối ghép, chi tiết mà ta chọn chất bôi trơn phù hợp để đảm bảo quá trình bôi trơn được tốt nhất. Lưu ý, nên chọn chất bôi trơn có độ nhớt bé mà vẫn đảm bảo được màng bôi trơn mỏng trên các bề mặt tiếp xúc, lớp màng này phải bền vững để cho tất cả các điểm tiếp xúc làm việc êm trong suốt quá trình chuyển động. Bôi trơn hệ thống máy bơm tức là phải bôi trơn toàn bộ các cụm chi tiết quan trọng, có chuyển động ma sát tương đối với nhau: như cơ cấu tay quay – thanh truyền, hộp giảm tốc, bộ gioăng làm kín, cụm xilanh – piston, ... Trong đó cụm xilanh – piston được bôi trơn bằng chính chất lỏng bơm. 3.3.2.2. Vấn đề bảo dưỡng máy bơm Bảo dưỡng kỹ thuật là tập hợp các biện pháp nhằm chống lại sự mòn hỏng của các chi tiết, nhằm đảm bảo khả năng làm việc của máy bơm. Quá trình bảo dưỡng phải quy định thời gian, nội dung bảo dưỡng và khối lượng công việc để kịp thời kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết, bộ phận không còn khả năng làm việc, nhằm tránh gây ảnh hưởng đến các chi tiết, bộ phận khác cũng như toàn bộ hệ thống máy bơm. Công tác này phải được tiến hành thường xuyên, có kế hoạch phòng ngừa trước khi các chi tiết hết độ mài mòn giới hạn cho phép. Nếu các chi tiết được bảo dưỡng đúng kỹ thuật, đúng thời gian thì sẽ giảm được khối lượng công việc sửa chữa, tăng khả năng làm việc cũng như tuổi thọ của chúng, đặc biệt, làm giảm bớt các sự cố không tốt xảy ra trong quá trình làm việc với toàn bộ hệ thống máy bơm. Để đảm bảo khả năng làm việc của từng chi tiết, bộ phận cũng như của toàn bộ hệ thống thì ta phải có lịch trình bảo dưỡng hàng ngày, hàng tháng, hàng quý như sau: 1. Công tác bảo dưỡng hàng ngày: Kiểm tra dầu và nhiệt độ dầu bôi trơn. Kiểm tra phin lọc. Kiểm tra áp suất hút. Kiểm tra áp suất xả. Bôi trơn các ổ bi trong bộ truyền bánh răng. Kiểm tra hệ thống làm mát cần piston. Kiểm tra lại các gioăng làm kín xem có rò rỉ không. Kiểm tra bộ gioăng phớt của cần piston và thanh nối con trượt. Kiểm tra, đổ thêm dầu vào hộp bánh răng, hộp xích (nếu cần). Kiểm tra các mối ghép giữa xilanh với thân, ty piston với ty nối, ty trung gian, ... Kiểm tra sự làm việc của xilanh – piston, nếu mòn thì thay. Bơm mỡ vào phớt chắn dầu của ty trung gian. Đổ thêm nước và rửa sạch bể nước, kiểm tra sự hoạt động của các vòi phun rửa xilanh. Kiểm tra các bình ổn áp nạp và xả, nếu áp suất chưa đủ thì nạp khí vào. 2. Công tác bảo dưỡng hàng tuần: Sau hai tuần, tháo toàn bộ các chi tiết của van hút, van xả ra để kiểm tra, làm sạch. Chi tiết nào hỏng thì thay mới. Khi lắp vào, cần bôi mỡ vào ren của nắp. Kiểm tra các kẹp ty piston: kẹp, bulông, đai ốc. Các đai ốc kẹp đã dùng ba lần thì thay đai ốc khác. 3. Công tác bảo dưỡng hàng tháng: Kiểm tra các mối ghép của các modyl phần thuỷ lực. Kiển tra độ mài mòn của cần piston. Kiểm tra độ mài mòn của xilanh – piston. Kiểm tra cối van, van và lò xo. Rửa phin lọc cao áp. Kiểm tra tình trạng phớt chắn dầu của ty trung gian, nếu mòn thì thay. 4. Công tác bảo dưỡng 6 tháng một lần: Kiểm tra khe hở ở cụm con trượt. Kiểm tra khe hở ở các ổ bi trong bộ truyền bánh răng. Kiểm tra trục bánh răng. Kiểm tra lại khung máy. Kiểm tra lại các dây đai thang. Kiểm tra đai ốc của mặt bích hút – xả. Kiểm tra, rửa mạt kim loại ở nam châm cửa xả và đổ dầu. Rửa hộp chứa dầu trước khi thay dầu mới. Thay dầu hộp bánh răng, hộp xích. 5. Công tác bảo dưỡng hàng năm: Sau 2 hoặc 3 năm, kiểm tra mối liên kết giữa ti trung gian với chạc chữ thập, các chi tiết chạc chữ thập... Kiểm tra các bulông kẹp dầm bơm. 3.4. An toàn lao động và bảo vệ môi trường khi vận hành máy bơm khoan: * An toàn trong vận hành Trong quá trình làm việc có thể gây ra các sự cố gây nên những tai nạn không thể lường trước được. Chính vì vậy các biện pháp an toàn là rất quan trọng đối với con người cũng như máy móc thiết bị. Để máy bơm làm việc tốt và an toàn nhất thiết phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau: - Trước khi máy bơm khởi động cần phải kiểm tra. + Không để các vật không cần thiết ở phần dẫn động của bơm; + Kiểm tra rào chắn bảo vệ của bơm; + Kiểm tra đồng hồ áp lực, van an toàn; + Kiểm tra khí nén và áp suất khí nén trong bình ổn áp; + Không cho người không có liên quan ở gần máy bơm. - Khi hành trình của máy bơm đạt mức bình thường cần thiết phải đóng ngay van khởi động, đồng thời theo dõi chỉ số áp kế. Không cho phép áp suất tăng vượt quá giới hạn làm việc; - Máy bơm cần lắp thiết bị bảo hiểm và hệ thống báo động; - Khi máy bơm hoạt động không được tiến hành bất cứ công việc sửa chữa nào; - Khi phát hiện máy có các khuyết tật sau thì cấm máy bơm tiếp tục làm việc: + Vết nứt ở các bộ phận như: Bánh đai, bình điều hòa, van an toàn; + Các rãnh then, vít cấy bị hỏng; + Không có tấm chắn bảo vệ bộ phận dẫn động; + Đệm làm kín của xi lanh bị hỏng khi dung dịch rò rỉ qua lỗ báo hiệu; + Xói mòn mặt trong của xi lanh theo đường kính > 1,5mm so với đường kính danh nghĩa; + Ty bị cong và có vết nứt, xước; + Nắp xilanh và bu lông có vết nứt, gãy sứt; + Có vết nứt, mẻ ở các bộ phận của máy có mối hàn. - Khi xảy ra cháy nổ cần phải báo ngay cho trung tâm an toàn và cần nhanh chóng cứu chữa những người và thiết bị liên quan. Ngừng máy bơm không hoạt động ngay lập tức; - Trong quá trình vận hành, cần ghi chép những biểu hiện của bơm vào sổ trực để theo dõi; - Chỉ rời máy khi bàn giao ca xong. * Bảo vệ môi trường - khi kết thúc các công tác vận hành ,bảo dưỡng, sửa chữa phải thu dọn gọn gàng, không vứt bừa bãi các loại chất thải ra ngoài. -khi thay dầu phải chuẩn bị đồ đựng dầu thải kỹ càng thuận lợi cho việc chuyển về nơi sử lý, tuyệt đối không xả ra ngoài gây ảnh hửơng tới môi trường. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VAN BƠM YHБ – 600 4. Lý thuyết về van 4.1.1. Các dạng van dùng trong máy bơm piston (a) (b) (c) (d) Hình 4.1: Một số dạng van sử dụng trong bơm piston Van máy bơm piston được phân loại theo các đặc điểm như sau: */ Theo dạng bộ phận dẫn hướng: - Van có ty dẫn hướng trên và dưới có hình chữ thập.(Hình 4.1-a) - Van có ty dẫn hướng trên và dưới (Hình 4.1-b,d) (Van chỉ có bộ phận dẫn hướng trên hoặc dưới với máy bơm áp suất , lưu lượng lớn ít sử dụng vì khả năng định tâm kém , dễ bị kẹt hoặc lệch tâm khi dóng mở van.) */ Theo cấu tạo bộ phận làm kín với đế van: - Van có bộ làm kín dạng đĩa (gắn với đĩa van) .(Hình 4.1-a,c) - Van có vòng làm kín gắn với đế van. (Hình 4.1-d) */ Theo cấu tạo đĩa van: - Đế van không có gân tăng cứng. (Hình 4.1-a) - Đế van có một gân tăng cứng ở bộ phận định hướng dưới.(Hình 4.1-d) - Đế van có gân đóng vai trò là ổ tựa cho đĩa van. 4.1.2 .Lý thuyết vế sự làm việc của van Trong máy bơm có van hút và van đẩy có cùng cấu tạo và dùng để ngăn cách các buồng làm việc của bơm với ống hút và ống đẩy. Khi làm việc,van t ự mở dưới tác dụng của áp suất chất lỏng chảy qua và đóng nhờ áp lực của lò xo và trọng lượng đĩa van. Hình 4.2 : Sơ đồ nguyên lý làm việc của van 1-Lò xo 3-Buồng van 2- Đĩa van 4-Cối van Ta g ọi: + Ph,P,Pđ: Áp suất ở ống hút, trong xilanh và ở ống đẩy. + G: Trọng lượng của van. + R: Sức căng của lò xo. + f: Diện tích đĩa van. Nếu bỏ qua sự trênh lệch diện tích giữa lỗ van và đĩa van và coi R=c onst trong quá trình làm việc thì: -Van hút được mở khi: Ph.f > P.f + G + R -Van đẩy được mở khi: P.f > Pđ.f + G + R Trong đó: + F: Tiết diện của piston + V: Tốc độ của piston + l: Chu vi của đĩa van + h: Chiều cao nâng của van + C: tốc độ chất lỏng qua khe hở của đĩa van Van được đóng dưới tác dụng của trọng lượng đĩa van G và sức căng của lò xo R Ta xét sự làm việc của van ở trạng thái nâng (Hình 4.1) */ Phương trình chiều cao nâng của van (h) Ta coi rằng khi van nâng lên đến độ cao h thì chất lỏng mới bắt đầu đi qua khoảng hở của van. Do dòng chảy đều liên tục ta có: F.V =µ.C.l.h h M à : V=w.r.sinα Thay giá trị của V vào công thức ta có h. w.r.sinα Từ công thức trên ta thấy : Nếu coi µ và C có giá trị không đổi khi van nâng ở những độ cao khác nhau thì h phụ thuộc vào α và tuân theo quy luật hàm số sin. Giá trị lớn nhất của h đạt được khi α=90o hmax=. w.r */ Phương trình tốc độ chuyển động của van (u) Đạo hàm bậc nhất chiều cao nâng (h) theo thòi giant a được tốc độ chuyển đọng của van (u) Mà h lại là một hàm theo α. Do đó u=. w2.r.cosα Từ (5-8) ta thấy phương trình vận tốc chuyển động của van là một hàm phụ thuộc vào α theo quy luật hàm số cos. */ Gia tốc chuyển động của đĩa van ( j ) Đạo hàm bậc nhất của tốc độ đĩa van u theo thời giant a được gia tốc j: j = j .w3.r.sinα Đó là phương trình biểu diễn gia tốc j của đĩa van. Ta thấy rằng j phụ thuộc vào α theo quy luật hàm số sin. 4.2. Tính toán các số thông số của van 4.2.1.Chiều cao nâng lớn nhất của đĩa van Điều kiện thiết kế van là van phải làm việc êm và không có tiếng gõ đập khi đóng van. Sự phát sinh ra tiếng gõ có lien quan mật thiết đến h và u, mà u lại phụ thuộc vào số vòng quay trục khuỷu. Gọi n là tốc độ vòng quay trục khuỷu (v/ph). Để không sinh ra tiếng gõ ta có: Với bơm cỡ lớn (Lưu lượng lớn) n.hmax= 600÷650 Từ đó ta có thể xác định được hmax(cm) 4.2.2. Xác định đường kính đĩa van Ta c ó: hmax=. w.r xác định được : l= Trong đó : + F,r,ω l à các thông số đã biết. + C: Ch ọn ph ụ thu ộc vào loại chất lỏng hút. Thông thường C=46 m/s. Với bơm cỡ lớn có thể lấy C=12÷16 (m/s) +µ : Phụ thuộc vào chiều cao nâng của đĩa van, kích thước hình dạng cũng như loại chất lỏng được bơm. µ lấy theo b ảng sau: Bảng 4.1 hệ số của µ: hmax 0.5 1 1.5 2 3 4 5 6 7 µ 0.91 0.87 0.78 0.73 0.65 0.59 0.56 0.53 0.51 hmax 8 9 10 11 12 13 14 15 16 µ 0.5 0.48 0.47 0.45 0.44 0.43 0.42 0.4 0.39 Khi biết được chu vi l , ta sẽ tính được đường kính d: -Nếu van tròn : d= -Nếu van hình vành khăn: d1+d2= 4.2.3. Xác định đường kính lỗ van) Xác định được đường kính đĩa van ta có thể xác định được theo công thức: Trong đó b là bề rộng thành tựa . Thông thường b=2÷4 mm 4.2.4. Tính toán lò xo * Độ cứng của lò xo (Z) Độ cứng của lò xo được tính theo công thức sau Z= Trong đó: + Rmax: Sức căng lớn nhất của lò xo khi chiều cao nâng của đĩa van đạt giá trị lớn nhất hmax. +Ro:Sức căng của lò xo khi van đóng Ro=(80÷85)% Rmax Trong quá trình làm việc , khi van được mở ra thì lò xo bị nén lại . Nói cách khác: Khi h tien dần tới hmax thì R tiến dần tới Rmax. Khi đó lực tác đọng lên đĩa van cân bằng với động năng chất lỏng: Suy ra: Rmax=.f.γG + G- Trọng lượng đĩa van. + f- Diện tích đĩa van. + γ- Trọng lượng riêng của dung dịch. Thay các giá trị vào công thức tính độ cứng ta có: Z=.Rmax * Đường kính của sợi lò xo(d*) Đường kính của sợi lò xo được tính theo công thức sau: d*= Trong đó: + d*:đường kính của sợi lò xo + Rmax:Sức căng lớn nhất của lò xo(KG) + r*: Bán kính của vòng lò xo (cm), r* được chọn theo cấu tạo của van. +: Ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo (KG/cm2) với thép =2000÷4500 (KG/cm2) * Số vòng của lò xo (i) Số vòng lò xo được xác định theo công thức : i= + g*: Mô duyn đàn hồi trượt (KG/cm2) với thép : g*=(7,5÷8).105 (KG/cm2) 4.3. Tính toán các thông số của van cho máy bơm YHБ – 600 */ Tính cao nâng của đĩa van: -Chiều cao nâng lớn nhất: Từ điều kiện để không sinh ra tiếng gõ của van với đế van khi làm việc: n.hmax=(600÷650) Nên ta có: + n: Số vòng quay trục khuỷu n chính bằng số hành trình kép lớn nhất của piston nên: n=65 (lần/phút). - Chiều cao nâng nhỏ nhất được tính bằng kích thước hạt mùn lớn nhất. Theo đó: hmin 2,5 (mm) */ Tính toán đường kính đĩa van: - Chu vi đĩa van: Ta có: + Diện tích piston.(Tính cho cấp đường kính xilanh lớn nhất: 200 (mm) + Vận tốc góc: + Khi piston thực được một hành trình thì trục khuỷu cũng quay được một vòng. Chiều dài trục khuỷu : + hmax= 10 (mm) = 0.01 (m) + Chọn C=12 (m/s) + Tra bảng (4-1) được µ=0.47 Thay các thông số ta được: - Đĩa van hình tròn ,đường kính đĩa van được tính: */ Đường kính lỗ van: Chọn b=4 mm : */ Tính toán lò xo: Phần trên ta đã có: Trong đó: +Chọn C=16 (m/s) + γ =1000 (kG/m). Tính đối với nước. + : Diện tích đĩa van. + G được chọn theo kinh nghiệm. chọn G= 8 (kG) Ta có: - Đường kính sợi lò xo: +=2000÷4500 (KG/cm2) + r* được chọn theo cấu tạo của van. r*<d chọn - Tính số vòng của lò xo: Trong đó: + g*=(7,5÷8).105 (KG/cm2) + Z == Nên ta có: Như vậy ta tính được các thông số van của bơm piston YHБ – 600 như sau: - Chiều cao nâng lớn nhất của đĩa van: 10 (mm) - Chu vi đĩa van: l = 567 (mm) - Đường kính đĩa van: d = 180 (mm) -Đường kính lỗ van: 172 (mm) -Đường kính sợi lò xo: d=18 (mm) -Số vòng lò xo: i=17 (vòng) Kết luận Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã học hỏi thêm được rất nhiều điều bổ ích từ việc nghiên cứu thiết bị máy bơm piston dung dịch khoan YHБ-600. Qua đó em đã biết thêm được những ưu điểm và nhược điểm của máy bơm dung dịch khoan YHБ-600, cách vận hành và bảo dưỡng sửa chữa máy bơm. Đồ án này được hoàn thành dựa trên cơ sở và số liệu chung của tổ hợp máy bơm piston YHБ-600. Nó đã đem lại những kiến thức cùng kĩ năng rất bổ ích và thiết thực cho một kĩ sư cơ khí thiết bị khoan. Do thời gian tìm hiểu và khả năng của bản thân còn nhiều hạn chế, nên nội dung của đồ án còn nhiều thiếu sót. Em rất mong được những đánh giá và nhận xét của các thầy cô trong bộ môn cũng như các thầy cô khác và các bạn bè đông nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Văn Bản và các thầy cô trong bộ môn. Hà nội, ngày 03.05.2011. Sinh viên thực hiện La văn Diệu MỤC LỤC Trang Lời nói đầu................................................................................................................1 Chương 1. Giới thiệu chung tổ hợp thiết bị khoan....................................................2 1.1. Chức năng và các bộ phận của tổ hợp khoan.....................................................2 1.2. Sơ đồ tổ hợp thiết bị khoan................................................................................3 1.3.Giới thiệu tổ hợp thiết bị khoan...........................................................................5 1.3.1.Hệ thống quay..................................................................................................5 1.3.1.1. Bàn rô to.......................................................................................................5 1.3.1.2. Đầu thủy lực.................................................................................................6 1.3.1.3. Động cơ đáy..................................................................................................7 1.3.1.4.Tua bin khoan................................................................................................7 1.3.1.5. Động cơ đáy trục vít.....................................................................................7 1.3.1.6. Động cơ điện chìm.......................................................................................7 1.3.2: Hệ thống nâng thả...........................................................................................8 1.3.2.1: Tháp khoan ..................................................................................................8 1.3.2.2 .:Tời khoan....................................................................................................8 1.3.2.3. Hệ thống palăng...........................................................................................8 1.3.3. Thiết bị chống phun.......................................................................................10 1.3.3.1. Đối áp vạn năng..........................................................................................10 1.3.3.2. Đối áp ngàm...............................................................................................11 1.3.5.3. Đối áp xoay ................................................................................................11 1.3.4. Hệ thống tuần hoàn dung dịch............................................................. .........12 1.3.4.1 Máy bơm dung dịch.....................................................................................13 1.3.4.2 . Thiết bị đường ống cao áp........................................................................14 Chương 2. Lý thuyết cơ bản bơm piston.................................................................14 2.1. Tổng quan về máy bơm khoan trong công nghiệp dầu khí..............................14 2.2. Phân loại máy bơm piston................................................................................16 2.3. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy bơm piston ...........................................17 2.3.1. Bơm piston tác dụng đơn ..............................................................................18 2.3.2. Bơm piston tác dụng kép ..............................................................................19 2.4. Các thông số cơ bản của máy bơm piston........................................................20 2.4.1. Cột áp (H)......................................................................................................20 2.4.2. Lưu lượng (Q)................................................................................................22 2.4.3. Công suất (N)................................................................................................22 2.4.4. Hiệu suất (h)..................................................................................................23 2.5. Đường đặc tính của máy bơm piston................................................................23 2.5.1. Đường đặc tính làm việc của máy bơm piston..............................................23 2.5.2. Đường đặc tính phụ thuộc giữa Q, N và η của máy bơm với H ...............24 2.5.3. Đường đặc tính xâm thực của máy bơm.....................................................25 Chương 3. máy bơm YHБ – 600 trongcông tác khoan dầu khí...........................26 3.1. Đặc tính Kỹ thuật và nguyên lý làm việc của máy bơm YHБ-600..................26 3.1.1. Đặc tính kỹ thuật của máy bơm YHБ-600....................................................26 3.1.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy bơm YHБ-600.......................................28 3.2. Cấu tạo máy bơm máy bơm YHБ-600 ...........................................................31 3.2.1. Phần cơ khí....................................................................................................33 3.2.1.1. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cụm cơ khí ..............................................33 3.2.1.2. Cấu tạo của cụm trục chủ động và bánh đai ..............................................35 3.2.1.3. Kết cấu con trượt .......................................................................................37 3.2.1.4. Tay biên......................................................................................................38 3.2.2. Phần thuỷ lực ................................................................................................38 3.2.2.1. Hộp thuỷ lực........................................................................................... ...41 3.2.2.2. Cụm xylanh piston ....................................................................................42 3.2.2.3. Van.............................................................................................................44 3.2.2.4. Bình điều hòa.............................................................................................46 3.2.3. Thiết bị làm kín.............................................................................................49 3.2.3.1. Bộ làm kín ty piston ..................................................................................49 3.2.3.2. Bộ làm kín ty trung gian ...........................................................................51 3.2.4. Hệ thống bôi trơn, làm mát..........................................................................52 3.3. Quy trình vận hành, Bảo dưỡng.......................................................................54 3.3.1. Quy trình vận hành........................................................................................54 3.3.1.1. Chạy thử bơm...........................................................................................54 3.3.1.2. Lưu ý khi vận hành..................................................................................55 3.3.1.3. Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục.........................................................................................................................56 3.3.1.4. An toàn khi vận hành máy bơm.................................................................59 3.3.2. Quy trình bảo dưỡng.....................................................................................60 3.3.2.1. Vấn đề bôi trơn...........................................................................................60 3.3.2.2. Vấn đề bảo dưỡng máy bơm.......................................................................61 3.4. An toàn lao động và bảo vệ môi trường khi vận hành máy bơm khoan...........63 Chương 4. Tính toán các thông số van bơm YHБ – 600.........................................65 4. Lý thuyết về van .................................................................................................65 4.1.1. Các dạng van dùng trong máy bơm piston....................................................65 4.1.2 .Lý thuyết vế sự làm việc của van..................................................................65 4.2. Tính toán các số thông số của van...................................................................68 4.2.1.Chiều cao nâng lớn nhất của đĩa van ............................................................68 4.3. Tính toán các thông số của van cho máy bơm YHБ – 600..............................70 Kết luận...................................................................................................................73 Mục lục....................................................................................................................74 Tài liệu tham khảo...................................................................................................78 Phụ lục TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. TS Nguyễn Văn Giáp: “Thiết bị khoan thăm dò”, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, năm 2002. [2]. TS Trần Đình Kiên: “Dung dịch khoan và vữa trám”, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, năm 2002. [3]. Vũ Thế Sự: “Công nghệ sửa chữa máy và thiết bị mỏ”, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, năm 2008. [4]. PGS-TS Lê Văn Tiến “Kỹ thuật công nghệ cơ khí”, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, năm 1993. [5]. GVC Trần Văn Bản: “Thiết bị khoan – khai thác dầu khí”. [6]. ThS Trần Ngọc Minh: Bài giảng “Máy thuỷ khí”. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Số hình vẽ Tên hình Trang 1 Hình 1.1 Sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan 3 2 Hình 1.2 Đầu xanhích 6 3 Hình 1.3 Đối áp vạn năng 11 4 Hình 1.4 Đối áp xoay 12 5 Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống tuần hoàn dung dịch 13 6 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo của máy bơm piston tác dụng đơn 18 7 Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo máy bơm piston tác dụng kép 19 8 Hình 2.3 Sơ đồ tính toán cột áp của bơm 21 9 Hình 2.4 Đường đặc tính làm việc của bơm piston 24 10 Hình 2.5 Đường đặc tính phụ thuộc giữa Q, N và η với H 24 11 Hình 2.6 Đường đặc tính xâm thực của máy bơm 25 12 Hình 3.1 Sơ đồ động học máy bơm khoan YHБ-600 28 13 Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể máy bơm piston YHB-600 32 14 Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo phần cơ khí của máy bơm YHБ-600 34 15 Hình 3.4 Trục chủ động và bánh đai máy bơm 36 16 Hình 3.5 Cấu tạo con trượt 37 17 Hình 3.6 Tay biên 38 18 Hình 3.7 Sơ đồ cấu tạo phần thủy lực 39 19 Hình 3.8 Hộp thuỷ lực 41 20 Hình. 3.9 Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh-piston 31 21 Hình 3.10 Cấu tạo piston 43 22 Hình 3.11 Kết cấu van thủy lực 44 23 Hình 3.12 Van an toàn 45 24 Hình 3.13 Cấu tạo van xả nhanh 46 25 Hình 3.14 Sơ đồ lắp đặt cấu tạo bình điều hoà 47 26 Hình 3.15 Biểu đồ biểu thị quan hệ giữa áp suất nạp cho bình điều hoà với áp suất máy bơm 49 27 Hình 3.16 Bộ làm kín ty piston 50 28 Hình 3.17 Bộ làm kín ty trung gian 51 29 Hình 3.18 Hệ thống bôi trơn ty bơm 53 30 Hình 4.1 Cấu tạo một số dạng van 63 31 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của van 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT Số bảng Tên bảng Trang 1 Bảng 1.1 Đặc tính kỹ thuật của bàn rôto 5 1 Bảng 2.1 Đặc tính kỹ thuật của một số loại máy bơm khoan 15 2 Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật bơm YHБ-600  26 3 Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật của xylanh ứng với số hành trình tối đa 65 (l/p) 27 4 Bảng 3.3 Các chi tiết sơ đồ động học dẫn động máy bơm khoan YHБ-600 29 5 Bảng 3.3 Các chi tiết trong sơ đồ lắp đặt cấu tạo bình điều hoà 47 6 Bảng 4.1 hệ số của µ 68