Tài liệu Đồ án tốt nghiệp:Thiết bị trong khai thác dầu khí tại Xí nghiệp Liên doanh VIETSOVPETRO docx

3 PHẦN 1: ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU VÀ VIỆC SỬ DỤNG CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH “VIETSOVPETRO” 1.1- Đặc điểm công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển của

Trang 1

Thiết bị trong khai thác dầu khí tại Xí nghiệp

Liên doanh VIETSOVPETRO

Trang 2

Mục lục

Lời nói đầu 3

PHẦN 1: ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU VÀ VIỆC SỬ DỤNG CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH “VIETSOVPETRO” 1.1- Đặc điểm công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển của xí nghiệp liên doanh “VIETSOVPETRO” 5

1.2- Sử dụng bơm ly tâm trong công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển

9

PHẦN 2: LÝ THUYẾT BƠM LY TÂM 2.1- Chuyển động của chất lỏng trong bơm ly tâm – Phương trình cơ bản của bơm ly tâm 16

2.2- Hiệu suất của bơm ly tâm 18

2.3- Đường đặc tính của bơm ly tâm 19

2.4- Số vòng quay đặc trưng 20

2.5- Ảnh hưởng của số vòng quay và đường kính bánh công tác đến bơm ly tâm .22

2.6- Ảnh hưởng khối lượng riêng và độ nhớt đến bơm ly tâm 23

2.7- Lực dọc trục trong bơm ly tâm 23

2.8- Các phương pháp khử lực dọc trục trong bơm ly tâm 24

2.9- Độ cao hút của bơm ly tâm 26

2.10- Hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm 27

2.11- Sự làm việc của các máy bơm mắc song song và mắc nối tiếp 29

2.12- Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm ly tâm 29

2.13- Làm kín trục bơm ly tâm 29

PHẦN 3: TỔ HỢP BƠM LY TÂM NPS 65/35-500 33

3.1- Công dụng 33

3.2- Các đặc tính kỹ thuật của bơm NPS 65/35-500 34

3.3- Cấu tạo và nguyên lý làm việc 35

3.4- Lắp đặt thiết bị 38

Trang 3

Lời nói đầu

Nền kinh tế của đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiếnvượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao Đónggóp một phần không nhỏ vào các thành tựu phát triển đó, ngành công nghiệp Dầukhí của chúng ta, mà điển hình là Xí nghiệp Liên doanh “VIETSOVPETRO”, mặc

dù là ngành công nghiệp còn non trẻ nhưng đã không ngừng học hỏi, tích lũy kinhnghiệm sản xuất, tiến bộ của khoa học kỹ thuật để trở thành ngành công nghiệp mũinhọn, chủ lực của đất nước như ngày nay

Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là đơn vị đi đầu trong công tácthăm dò, tìm kiếm, khai thác Hiện nay xí nghiệp có 12 giàn cố định và một số giànnhẹ, tất cả đều ở trên biển do đó đòi hỏi phải có hệ thống trang thiết bị phù hợp,hiện đại Đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng cũng như tuổi thọ của thiết bị cũng

là nhiệm vụ hết sức quan trọng

Thiết bị trong khai thác dầu khí hết sức đa dạng trong đó bơm ly tâm là thiết

bị cơ bản được dùng rất phổ biến, đặc biệt là bơm ly tâm NPS 65/35-500 Do đó

trong quá trình thực tập, nghiên cứu, đồng thời với sự đồng ý của bộ môn Thiết Bị Dầu Khí Và Công Trình, Khoa Dầu Khí, Trường Đại Học MỎ ĐỊA CHẤT, em đã

được giao đề tài: “

Phần 1: Đặc điểm công tác vận chuyển dầu và việc sử dụng các loại Bơm ly tâm tại

Xí nghiệp Liên doanh “VIETSOVPETRO”

Phần 2: Lý thuyết cơ bản về bơm ly tâm.

Phần 3: Tổ hợp bơm ly tâm NPS 65/35-500.

Phần 4: Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hút của máy bơm và phương pháp

khắc phục

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy TRẦN VĂN BẢN và các thầy trong bộ

môn Thiết Bị Dầu Khí Và Công Trình, cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay

em đã hồn thành xong đồ án này

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức thực tế, kiến thức bản thân cònhạn chế nên không tránh khỏi nhưng sai sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô

và bạn bè

Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Trần Văn Bản,

các thầy trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí Và Công Trình, công nhân và cán bộ

thuộc xí nghiệp liên doanh Vietsovptro và bàn bè đã giúp đỡ em nhiệt tình chu đáo

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội: Tháng 06 năm 2010Sinh Viên: Nguyễn Danh Công

CHƯƠNG I

Trang 4

ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU VÀ VIỆC SỬ DỤNG CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH

“VIETSOVPETRO”

1.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH BIỂN CỦA XNLD VIETSOVPETRO:

Hiện tại cũng như từ hơn thập niên trước đây, xí nghiệp liên doanh

“VIETSOVPETRO” đã và đang tiến hành khoan và khai thác dầu khí chủ yếu ởtrên hai vùng mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng nằm ở vùng biển thềm lục địa phía Nam -Việt Nam Do vị trí địa lý của các vùng mỏ nằm cách xa đất liền hơn 100Km, nêntất cả các công đoạn công nghệ khoan, khai thác, vận chuyển và tồn trữ dầu khí đềudiễn biển, trên các ra trên giàn cố định, giàn nhẹ và tàu chứa dầu Tất cả các đườngống chính, chủ yếu dùng trong công tác vận chuyển dầu khí đều nằm chìm dướibiển Điều đó đòi hỏi công tác vận chuyển dầu khí của chúng ta phải đạt được sự antồn và độ tin cậy cao hơn nhiều lần so với ở đất liền

Tại các giàn khoan khai thác cố định trên biển, dầu được khai thác lên từ cácgiếng qua hệ thống đường ống công nghệ, vào bình tách khí áp suất cao, khoảng3÷25kG/cm2 (bình НГС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảngE) áp suất thấp vào khoảng0,5÷8kG/cm2 Sau khi qua bình НГС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng và БE) áp suất thấp vào khoảngE, một phần lớn lượng khí đồng hành đãđược tách ra, dầu đã được xử lý với hàm lượng khí hòa tan và ở trạng thái tự dothấp Rồi từ bình tách áp suất thấp (БE) áp suất thấp vào khoảngE) dầu được các tổ hợp bơm ly tâm đặt trêngiàn bơm vận chuyển đến các tàu chứa (trạm chứa dầu không bến) thông qua hệthống đường ống ngầm dưới biển

Trong khu vực mỏ Bạch Hổ, dầu khai thác trên các giàn được vận chuyểnđến 2 trạm tiếp nhận (tàu chứa dầu – FSO-1 và FSO-2) :

1.1.1 Trạm tiếp nhận phía Nam FSO-1: Ở đây tiếp nhận dầu vận chuyển

đến từ 2 điểm là MSP-1và giàn công nghệ trung tâm số 2 – (CPP-2) cùng với cácgiàn nhẹ (БE) áp suất thấp vào khoảngК – 1,2,3,4,5,6,7) chuyển đến Đây là 2 điểm vận chuyển dầu quan trọngnhất, có khối lượng vận chuyển lớn nhất Từ CPP-2 có đường ống vận chuyển dầunối với MSP-1 và khu vực mỏ Rồng Từ MSP-1 có đường ống vận chuyển dầu nốivới MSP-3, MSP-4 và MSP-8 và thông qua các điểm trung chuyển tại MSP-6 vàMSP-8 nối với trạm tiếp nhận phía Bắc FSO - 2

Trang 5

1.1.2 Trạm tiếp nhận phía Bắc FSO -2: Tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ 2

điểm trung chuyển là MSP-6 và MSP-8 Từ MSP-6 có đường ống vận chuyển dầunối với MSP-4, và thông qua đó nối với MSP-3, MSP-5, MSP-7, MSP-8, MSP-

10 Từ MSP-8 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-4, MSP-1, MSP-9,MSP-11 Trạm tiếp nhận FSO -2 chủ yếu tiếp nhận dầu từ các giàn MSP-4, MSP-5,MSP-3, MSP-6, MSP-7, MSP-8, MSP-9, MSP-10, MSP-11

Trong khu vực mỏ Rồng có trạm tiếp nhận dầu FSO–3 Giữa các trạm tiếpnhận dầu FSO –1, FSO –2, FSO –3 có mối liên hệ với nhau thông qua nhiều điểmtrung chuyển, được trình bày trên sơ đồ tuyến đường ống vận chuyển dầu trên biểncủa Xí nghiệp liên doanh “VIETSOVPETRO”

Căn cứ theo sơ đồ đường ống vận chuyển dầu ngầm dưới biển tại 2 khu vực

Trang 6

Một đặc điểm nữa có ảnh hưởng trực tiếp rất lớn đến công tác vận chuyểndầu trong khu vực mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng là các tính chất lý, hóa đặc trưng của

nó Tuy nhiên ở đây chỉ xem xét đến một số tính chất cơ bản, có ảnh hưởng quantrọng trực tiếp đến công tác vận chuyển, tồn trữ chứ không thể đi sâu vào các tínhchất công nghệ hóa dầu cùng tính thương phẩm của chúng Đối với công tác vậnchuyển, tồn trữ dầu thì những tính chất lý, hóa sau đây là đặc biệt quan trọng:

1.1.3 Khối lượng riêng : Hiện nay dầu thô của chúng ta khai thác được chủ

yếu tập trung ở các tầng sản phẩm Mioxen hạ, Oligen hạ và tầng móng kết tinh.Chúng thuộc loại dầu nhẹ vừa phải, khối lượng riêng nằm trong khoảng giới hạn(0,83  0,85).103kg/m3 Dầu thô ở khu vực mỏ Bạch Hổ có khối lượng riêngkhoảng 0,8319.103 kg/m3 (38o6API), đó là một thuận lợi đối với công tác vậnchuyển dầu, bởi vì mặc dù theo công thức tính lưu lượng của bơm Q= CmПDDb = (

60

n

Dn)  D (K1.D) = K D3n và cột áp H=U2C g2U ta không thấy có sự ảnhhưởng nào của khối lượng riêng chất lỏng công tác, nhưng nó lại ảnh hưởng đáng

kể đến công suất thủy lực (NTL) của các máy bơm : NTL = G.H = (.g.Q).H Điều đó

có nghĩa là nếu  nhỏ, việc cung cấp năng lượng (điện năng) cho các trạm bơm vậnchuyển dầu giảm đáng kể

1.1.4 Độ nhớt : là khả năng của chất lỏng có thể chống lại được lực trượt

(lực cắt), nó được biểu hiện dưới dạng lực ma sát trong (nội ma sát) khi có sựchuyển dịch tương đối của các lớp chất lỏng kề nhau Bởi vậy độ nhớt là tính chấtđặc trưng cho mức độ di động của chất lỏng Độ nhớt của chất lỏng thay đổi trongmột phạm vi rộng theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì  giảm và ngược lại Ngồi rakhi áp suất tăng thì độ nhớt của chất lỏng cũng tăng, trừ một và chất lỏng đặc biệtnhư nước Khi vận chuyển dầu, chúng ta phải đưa chúng vào trạng thái chuyểnđộng, muốn vậy phải đặt vào chúng một lực nhất định bằng sự tác dụng của cáccánh bơm Chuyển động của chất lỏng chỉ xuất hiện khi ứng suất ma sát vượt quámột giới hạn nào đó, gọi là ứng suất trượt ban đầu Như vậy rõ ràng độ nhớt củachất lỏng công tác ảnh hưởng rất lớn đến dòng chuyển động của nó, mặc dù trongcác công thức tính tốn cơ bản của các máy bơm dùng để vận chuyển chất lỏng (dầuthô) này không có mặt trực tiếp của đại lượng , nhưng chính nó là yếu tố ảnh

Trang 7

hưởng quan trọng nhất gây nên tổn thất của dòng chảy  càng lớn thì tổn thất thủylực của dòng chảy càng lớn, làm tăng tổn thất công suất và giảm lưu lượng của cácmáy bơm

Dầu thô của chúng ta, theo các kết quả nghiên cứu phân tích của Công tyDMC (Việt Nam) và Viện hóa dầu COPAH ( Tomsk – CHLB Nga ), có độ nhớt khálớn Độ nhớt động  (trong đó   ) của dầu tầng Mioxen ở 500C thay đổi trongmột khoảng rộng từ 8,185 16,75 Cst Độ nhớt động  của dầu ở tầng Oligoxenvào khoảng 6,614 Cst, của tầng móng vào khoảng 6,686 Cst ở 500C Điều đó gâykhó khăn rất lớn cho công tác vận chuyển dầu của chúng ta

1.1.5 Ảnh hưởng của các tính chất lý, hóa khác:

Dầu thô của chúng ta là loại sạch, chứa rất ít các độc tố, các kim loại nặngnhư chì (1,39ppm), Vanadium(0,46ppm), Magiê(7,270ppm), Lưu huỳnh (0,005%trọng lượng ) Đây là một điều tốt cho hệ thống vận chuyển dầu cũng như hệ thốngcông nghệ của chúng ta Tuy nhiên, từ kết quả phân tích phần cặn (chiếm một tỷ lệkhá cao, đến 21,5% trọng lượng đối với dầu thô Bạch Hổ) có nhiệt độ sôi trên

5000C trong quá trình chưng cất chân không, ta thấy dầu thô của chúng ta chứa hàmlượng Parafin rắn khá cao, đến 44,12%trọng lượng (phần cặn), điều đó làm giảmtính linh động của chúng ở nhiệt độ thấp, và ngay cả ở nhiệt độ bình thường Chính

sự có mặt của Parafin với hàm lượng lớn làm cho nhiệt độ đông đặc của dầu thôtăng lên Đối với dầu thô khu vực mỏ Bạch Hổ, nhiệt độ đông đặc ở mức khá cao,đến 330C Đây thực sự là một trở ngại lớn cho hệ thống vận chuyển dầu của chúng

ta bởi chúng rất dễ làm tắc nghẽn các tuyến đường ống, nhất là ở tại các điểm núthoặc tại các tuyến ống ở xa trạm tiếp nhận và có lưu lượng thông qua thấp, hoặckhông liên tục mà bị gián đoạn trong một thời gian lâu Đấy chính là nhược điểmcăn bản trong tính chất lý, hố của dầu thô Việt Nam, và việc xử lý, khắc phục chúngđòi hỏi cả một quá trình công nghệ phức tạp và tốn kém

Để cải thiện các tính chất lý hóa của dầu, phục vụ cho công tác vận chuyển,tồn trữ chúng, người ta sử dụng nhiều biện pháp nhằm làm giảm độ nhớt hoặc gianhiệt cho chúng để chống sự đông đặc làm tắc nghẽn đường ống của dầu Ví dụ,bằng phương pháp cấy vi sinh vào môi trường nước ép vỉa, người ta đã làm tăng tối

Trang 8

đa các quá trình phản ứng men ôxy hóa hydrocacbon của dầu có độ nhớt cao, điều

đó làm tăng khả năng thu hồi dầu ở các tầng sản phẩm và làm tăng được tính lưubiến của chúng

Ngồi các ảnh hưởng trên, yếu tố địa lý, khí hậu, thủy văn cũng có sự tác độngkhông nhỏ đối với công tác vận chuyển và các quá trình công nghệ khai thác dầu.Vùng biển thềm lục địa phía Nam này chịu ảnh hưởng gió mùa nhiệt đới, hình thành

2 mùa rõ rệt:

- Mùa mưa có gió Tây – Nam, được đặc trưng bởi lượng mưa lớn và nhiềusương mù kéo dài từ khoảng tháng 4 đến tháng 10 Vào mùa này khí hậu thườngnóng, do vậy dầu thô khai thác được khi qua các công đoạn xử lý công nghệ trêngiàn ít bị mất nhiệt, hạn chế được khả năng đông đặc của chúng

- Vào mùa khô thường từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, có gió Đông – Bắcvới cường độ lớn, gọi là mùa gió chướng Trong khoảng thời gian này, hay xuấthiện những cơn bão hay áp thấp nhiệt đới với sức gió đến 2530m/s, nhiệt độkhông khí giảm xuống rõ rệt Vì vậy ở các giàn khai thác có các giếng với sảnlượng thấp thường hay xảy ra hiện thượng dầu bị đông đặc, hoặc chí ít thì tính linhđộng của dầu cũng giảm xuống rõ rệt, gây khó khăn cho việc vận chuyển dầu Đó làchưa kể đến những sự cố bất thường xảy đến cho tuyến vận chuyển dầu (tắc nghẽn,gẫy vỡ đường ống) và các trạm tiếp nhận cũng thường hay xảy ra trong mùa thờitiết không mấy thuận lợi này

Ngồi ra, điều kiện khí hậu nhiệt đới, độ ẩm không khí lớn, và môi trườngbiển này hồn tồn có hại đến tuổi thọ, độ bền của máy móc, thiết bị công nghệ cũngnhư các tuyến đường ống vận chuyển dầu Các cấu trúc, kết cấu kim loại của máymóc thiết bị công nghệ ngồi việc chịu tải trọng lớn khi làm việc, còn chịu tác động

ăn mòn với cường độ lớn do môi trường biển gây ra Trong thực tế, có trên 50%các trường hợp sự cố đối với cac đường ống ngầm vận chuyển dầu là do tác độngcủa ăn mòn kim loại Vì vậy khi tính tốn thiết kế, lắp đặt các hệ thống thiết bị côngnghệ trên các công trình biển, phải nên đặt điều kiện làm việc này (môi trường biển,

độ ẩm lớn, khí hậu nhiệt đới ) lên mối ưu tiên hàng đầu

1.2 SỬ DỤNG BƠM LY TÂM TRONG CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH BIỂN.

Trang 9

Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, trong đó việc trao đổi năng lượnggiữa máy với chất lỏng ( gọi là chất lỏng công tác ) được thực hiện bằng năng lượngthủy động của dòng chảy qua máy Bộ phận làm việc chính của bơm ly tâm là cácbánh công tác trên đó có nhiều cánh dẫn để dẫn dòng chảy Biên dạng và góc độ bốtrí của các cánh dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần vận tốc của dòng chảynên có ý nghĩa rất quan trọng trong việc trao đổi năng lượng của máy với dòngchảy Khi bánh công tác của bơm ly tâm quay (thường là với số vòng quay lớn đếnhàng ngàn vòng trong 1 phút) các cánh dẫn của nó truyền cơ năng nhận được từđộng cơ (thường là động cơ điện) cho dòng chất lỏng đi qua nó tạo thành nănglượng thủy động cho dòng chảy Nói chung năng lượng thủy động của dòng chảybao gồm 2 thành phần chính: động năng (V2/2g) và áp năng (P/  ), và chúng có mốiliên quan mật thiết với nhau Trong quá trình làm việc của máy, sự biến đổi độngnăng bao giờ cũng kéo theo sự biến đổi của áp năng Tuy nhiên đối với máy thủylực cánh dẫn như bơm ly tâm, đối với mỗi loại kết cấu máy cụ thể, sự biến đổi ápnăng chỉ đạt đến một giới hạn nhất định Nó khác với máy thủy lực thể tích Ở máythủy lực thể tích, năng lượng trao đổi của máy với chất lỏng có thành phần chủ yếu

là áp năng, còn thành phần động năng không đáng kể Còn ở máy thủy lực cánh dẫnnhư bơm ly tâm, năng lượng cột áp chỉ tăng đến mức cần thiết, còn lại tồn bộ nănglượng thủy động của dòng chảy nhận được từ máy biến thành động năng Chính vìvậy việc dùng các máy bơm ly tâm để vận chuyển chất lỏng từ một điểm này đếnmột điểm khác chiếm một ưu thế hơn hẳn các loại máy thủy lực khác

Với tính năng kỹ thuật cao, chỉ tiêu kinh tế tốt, phạm vi sử dụng rộng rãi nêncác bơm ly tâm được dùng chủ yếu trong công tác vận chuyển dầu của XNLD

“VIETSOV PETRO” Tùy theo sản lượng khai thác và nhu cầu thực tế trên mỗigiàn cố định mà người ta sử dụng chủng loại và số lượng bơm ly tâm khác nhau.Hiện nay tại các trạm bơm vận chuyển dầu trên các công trình biển của XNLD

“VIETSOVPETRO”, chúng ta đang sử dụng các chủng loại bơm dầu ly tâm nhưsau:

1.2.1 Máy bơm NPS 65/35 –500 :

Trang 10

Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng (cấp), trục bơm đượclàm kín bằng các dây salnhic mềm hoặc bộ phận làm kín kiểu mặt đầu BơmNPS65/35 –500 được sử dụng để bơm dầu thô, các loại khí hydrocacbon hóa lỏng,các sản phẩm dầu khí ở nhiệt độ từ -300C đến 2000C và các loại chất lỏng khác cótính chất lý hóa tương tự Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất

cơ học có kích thước lớn hơn 0,2mm và hàm lượng không vượt quá 0,2% khốilượng Tổ hợp bơm được trang bị động cơ điện loại BAO 22 - 280M - 2T2,5 vớicông suất N= 160KW, U=380V, 50Hz và các thiết bị bảo vệ, làm mát, làm kín kháctheo đúng yêu cầu, quy phạm láp đặt vận hành chúng Một số các thông số đặc tính

kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm NPS 65/35 –500 như sau :

- Lưu lượng định mức tối ưu (m3/h ) : 65(35)

- Cột áp (m) : 500

- Tần số quay (s -1, V/ph) : 49,2 (2950)

- Độ xâm thực cho phép (m) : 4,2

- Áp suất đầu vào không lớn hơn ( MПDa, KG/cm2 )

1 Với kiểu làm kín mặt đầu : 2,5 (25)

2 Làm kín bằng salnhic : + Kiểu CГ : 1,0 (10)

+ Kiểu CO : 0,5 (5)

- Công suất thủy lực yêu cầu của bơm (KW) : 160

- Trọng lượng của bơm (KG) : 1220

- Công suất của động cơ điện (KW) : 160

1.2.3 Máy bơm Sulzer – Ký hiệu MSD-D Model 4x8x10,5 :

Là loại bơm ly tâm có 5 cấp, nằm ngang, trong đó bánh công tác thứ nhất làloại hai cửa hút ngược chiều nhau, 4 bánh công tác còn lại là loại 1 cửa hút đượcchia làm 2 nhóm đối xứng, có cửa hút ngược chiều nhau Thân máy có cấu tạo gồm

2 nửa tháo được theo bề mặt phẳng ngang và được định vị với nhau bởi các chốtcôn Thân máy có nhiều khoang chứa các bánh công tác và giữ luôn vai trò của cácbánh hướng dòng Phía dưới có ống giảm tải nối từ khoang chứa đệm làm kín phía

áp suất cao đến khoang cửa vào cấp I của bơm Trục bơm được làm kín bằng đệm

Trang 11

làm kín chì dạng kép, có nhiệt độ làm việc dưới 1600C Đệm làm kín này được làmmát bằng dầu Tellus 46, đồng thời dầu làm mát này có tác dụng như nêm thủy lựclàm kín bổ sung cho đệm Dầu làm mát đệm làm kín trao đổi nhiệt với bên ngồithông qua các lá đồng tản nhiệt dọc theo đường ống.

Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm như sau :

- Lưu lượng bơm (m3/h) : 130

- Cột áp định mức (m) : 400

- Hiệu suất hữu ích (%) : 74

- Công suất thủy lực của bơm (KW) : 147

- Lượng dự trữ xâm thực cho phép (m) : 2,1

- Công suất động cơ điện (KW) : 185

- Số vòng quay (V/ph) : 2969

- Điện áp (V) : 380 – Tần số dòng điện : 50Hz

- Chiều dài khớp nối trục (mm) : 180

- Khối lượng của tổ hợp : 3940Kg

1.2.4 Máy bơm NK-200/120 :

Là loại bơm ly tâm dùng để bơm dầu, khí hóa lỏng, dung dịch hữu cơ và cácchất lỏng khác có tỷ trọng không quá 1050Kg/m3, độ nhớt động đến 6.10-4m2/s.Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thướclớn hơn 0,2mm và hàm lượng vượt quá 0,2% và nhiệt độ trong khoảng –80oC 

400oC Tổ hợp bơm gồm động cơ điện và bơm được lắp ráp trên cùng mộtkhung dầm và được liên kết với nhau bằng khớp nối răng Đây là loại bơm lytâm 1 tầng, công –Xon, có thân bơm, vấu tựa, ống hút và ống nối có áp (cửa ra)được đặt trên cùng một giá đỡ Việc làm kín trục được thực hiện bởi một bộphận làm kín kiểu С) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảngГ – hoặc С) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảngО

Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của bơm như sau :

- Lượng dự trữ xâm thực cho phép : 4,8 (m)

Trang 12

Là tổ hợp bơm ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng, phân đoạn Nó thườngđược dùng để vận chuyển dầu bão hòa khí, dầu thương phẩm lẫn nước có nhiệt độ

từ 274oK  318oK (1oC  45oC) hoặc dùng để bơm nước trong các hệ thống côngnghệ Các chất lỏng công tác dùng cho bơm ЦНС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng -105/294 cần phải đảm bảo cácyêu cầu : Tỷ trọng không lớn quá 1060 Kg/m3 (từ 700  1060Kg/m3), độ nhớt độngkhông lớn quá 2,5.10-4m2/s, tạp chất cơ học có kích thước không lớn quá 0,2mm vàhàm lượng không quá 0,2% trọng lượng Tổ hợp bơm ЦНС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng -105/294 bao gồmđộng cơ điện và bơm được liên kết với nhau thông qua 2 mặt bích có phần may-ơgắn then ở 2 đầu trục Hai mặt bích này được siết chặt với nhau bởi các bulông cólót ống đệm cao su giảm chấn Đây là loại bơm ly tâm có từ 2  10 cấp bánh côngtác có cửa vào cùng chiều, do đó để cân bằng lực dọc trục tác dụng lên roto người taphải bố trí ổ đỡ thủy lực ở một đầu trục phía cao áp với đường kính phù hợp với sốcấp bánh công tác của bơm

Các thông số đặc số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm ЦНС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng-105/294như sau

- Số vòng quay (V/ph) : 2950

- Điện áp (V)- tần số dòng điện (Hz) : 380-50

Tuy nhiên, tại các giàn cố định loại, bơm này (ЦНС - 105/294) thường chỉ

được sử dụng để bơm nước

Ngồi các loại bơm ly tâm thông dụng đã nêu trên, người ta còn lắp đặt, trang

bị thêm một số chủng loại bơm khác như R360/150GM-3, R250/38GM-1, hoặc đôikhi, trong những trường hợp cần thiết các loại bơm thể tích như 9MΓP, ЦA-320,P, ЦA-320,ЦA-400, УБE) áp suất thấp vào khoảngН-700, cũng có thể tham gia vào công tác vận chuyển dầu trên cáccông trình biển

Việc bố trí, lắp đặt các trạm bơm trên các giàn cố định hoặc giàn nhẹ đượcthiết kế, tính tốn phù hợp với sản lượng khai thác dầu và vai trò công nghệ của giàntrong hệ thống công nghệ chung của tồn khu mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng Với sơ đồ

Trang 13

vận chuyển dầu và các đặc điểm trong công tác này người ta bố trí kiểu loại và sốlượng máy bơm ly tâm trên các giàn như sau:

1 MSP-1 (Giàn 1)

 Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 2

 Máy bơm NK-200/120 - số lượng : 2

 Máy bơm SULZER - số lượng : 2

2 CPP-2 (Giàn công nghệ trung tâm số 2)

 Máy bơm R360/150 CM-3 - số lượng : 5

 Máy bơm R360/150 CM-1 - số lượng : 2

3 MSP-3 (Giàn 3)

 Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 2

7 MSP-7 (Giàn 7)

8 MSP-8 (Giàn 8)

 Máy bơm NK-200/210 - số lượng : 2

9 MSP-9 (Giàn 9)

10 MSP-10 (Giàn 10)

11 MSP-11 (Giàn 11)

12 RP-1 (Giàn 1 Mỏ Rồng )

 Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 1Theo thống kê trên, số lượng máy bơm NPS 65/35-500 và (NPS 40/400) là37/60 chiếm một tỷ lệ lớn, và trong thực tế người ta vẫn thường dùng các loại bơmNPS và SULZER để vận chuyển dầu Đây là 2 loại bơm ly tâm có nhiều ưu điểm :kết cấu bền vững, độ tin cậy, độ an tồn cao, lưu lượng bơm, cột áp và hiệu suất hữuích lớn, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa Ở hai loại bơm này, do cách bố trí các

Trang 14

bánh công tác thành hai nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau Do đólàm giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên Roto, tải trọng của các ổ đỡ trục giảm,

do đó tuổi thọ của chúng tăng lên rất nhiều Tuy nhiên do các bơm ly tâm đều làmviệc ở chế độ vận tốc góc lớn (khoảng 3000v/ph) nên việc lắp đặt, điều chỉnh chúngđòi hỏi độ chính xác cao Ngồi ra, do lưu lượng của chúng khá lớn nên việc đưachúng vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắm vững và tuân thủ đúng yêu cầu của kỹthuật vận hành để tránh hiện tượng quá tải cho động cơ điện

Công việc vận chuyển dầu đòi hỏi phải đưa một lượng lớn sản phẩm khaithác dầu khí từ các giàn cố định và giàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tàu chứatrong

Thời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo sự an tồn cho các tuyến đườngống vận chuyển Ngồi ra, chỉ tiêu kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện chocác trạm bơm cũng được đặt ra Do đó việc bố trí, phối hợp các chủng loại bơm trêncùng một trạm, hoặc việc phối hợp giữa các trạm bơm với nhau sao cho có thể giảmđược tải trọng trên các tuyến ống vận chuyển dầu và tăng được lưu lượng thông quacủa chúng

Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơmngười ta có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách Theo cách đặt các bơm theo kiểu mắcsong song với mục đích làm tăng lưu lượng vận chuyển của trạm Theo cách này,mặc dù đường ra của mỗi bơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏicác bơm trong hệ thống phải có các thông số đặc tính kỹ thuật không khác xa nhaunhiều lắm, để khi cùng đồng thời vận hành chúng không triệt tiêu lẫn nhau Theocách đặt bơm mắc nối tiếp với mục đích làm tăng áp suất trên đường vận chuyển để

có thể đưa chất lỏng đến được những điểm tiếp nhận rất xa Tuy nhiên cách này đòihỏi các tổ hợp bơm được mắc nối tiếp phải có lưu lượng như nhau và việc làm kíntrục cho các máy bơm ở phần cuối của hệ thống rất phức tạp do áp suất đầu vào củachúng tăng lên đáng kể Ngồi ra, cũng có thể phối hợp cả 2 kiểu bố trí song song vànối tiếp trên cùng một trạm Nhưng trong thực tế, trên các giàn cố định, các trạmbơm dầu được xây dựng theo kiểu mắc song song do các kiểu bơm ly tâm đã đượcchọn lựa đảm bảo đủ cột áp để có thể vận chuyển được dầu thô đến vị trí tiếp nhận

Trang 15

Tùy theo sản lượng khai thác hoặc vị trí công nghệ của mỗi giàn mà người ta sửdụng số lượng bơm ly tâm trên trạm là 2, 3 hoặc hàng chục như ở CPP-2 (15 bơm)

Trên mỗi trạm bơm, thông thường người ta dự tính từ 1/3 đến 1/2 số lượngbơm ở vị trí dự phòng để khi hư hỏng, sự cố các máy bơm đang ở chế độ làm việc,

ta có thể sử dụng chúng thay thế ngay không ảnh hưởng đến sản lượng khai thácdầu Các máy bơm dự phòng này không nên để chúng ở trạng thái không làm việctrong thời gian quá lâu vì dễ gây ra hiện tượng bó kẹt rôto do dầu bị đông đặc hoặcthành phần parafin trong dầu và các tạp chất gây kết tủa khác đóng cặn lại giữa cáckhe hở trong bơm Tùy theo mùa và thời tiết để có thể định ra một thời gian biểuvận hành các bơm dự phòng Việc này có thể tiến hành theo kinh nghiệm riêng, tùytheo đặc điểm công nghệ mỗi giàn Nhưng, tốt nhất vẫn là thực hiện chế độ luânphiên làm việc cho các máy bơm trong trạm Điều đó giúp cho kế hoạch bảo dưỡng,sửa chữa được dễ dàng và chủ động hơn

CHƯƠNG II

LÝ THUYẾT BƠM LY TÂM 2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BƠM LY TÂM

2.1.1 Cột áp

Bơm li tâm khi làm việc với hệ thống đường ống sẽ có cột áp xác định, cột

áp này bằng cột áp cản của đường ống Ta gọi cột áp đó là cột áp làm việc của bơm

li tâm và được xác định theo công thức sau:

Trang 16

v 1 , v 2 – Là giá trị tốc độ dòng tại cửa hút và cửa đẩy của bơm;

z 1 , z 2 - Độ chênh hình học của hai vị trí đo áp suất P1 và P2;

Đối với bơm li tâm, ứng với mỗi vòng quay nhất định thì chỉ có một giá trịcột áp mà tại đó bơm làm việc với hiệu suất cao nhất, ta gọi là cột áp định mức Giátrị cột áp này được chỉ dẫn trên tài liệu kỹ thuật của bơm

2.1.2 Lưu lượng

Lưu lượng là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một đơn vịthời gian Giá trị sản lượng này thường được xác định bằng các cách đo trực tiếpdòng chất lỏng mà bơm cung cấp được

Lưu lượng thường được ký hiệu là Q, thứ nguyên là m3/giờ, m3/giây, lít/phút

γ - tỷ trọng riêng của chất lỏng (N/m3), γ =ρ.g

ρ - Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)

Q - Lưu lượng của bơm (m3/s)

H - Cột áp sinh ra bởi máy bơm (m)

- Công suất làm việc: là công suất trên trục của máy làm việc, ký hiệu là N,

ta có:

N = trong đó:

η - là hiệu suất tồn phần của máy bơm

Ở máy bơm ly tâm  = 1 + 2 + 3

Trang 17

- Với 1 : Hệ số tính đến những mất mát thủy lực do masát của chất lỏng vớiống dẫn hướng, trong bánh công tác … thông thường hệ số

1 = 0,7 – 0,95

2 : Hệ số tính đến những mất mát thể tích do sự rò rỉ của chất lỏng qua cáckhe hở giữa các ngăn của máy bơm với áp suất khác nhau, rò rỉ qua vòng làm kíngiữa rôto và thân máy , rò rỉ qua Salnhic ra ngồi

+ Nhờ sự hồn thiện của cơ cấu làm kín và độ chính xác ngày càng cao hiệnnay nên 2 = 0,9 -> 0,98

+ 3 : Hệ số tính đến sự mất mát cơ học do ma sát ở Salnhic, ở ổ bi và do masát giữa chất lỏng với bề mặt bên ngồi của bánh công tác

2.2 PHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CỘT ÁP LÝ THUYẾT CỦA BƠM

Hình 2.1 Phân bố tốc độ thành phần trên bánh cánh

Hình 2.2 Các tam giác tốc độ tại các điểm (1)

và (2) ở bánh cánh công tác

Trang 18

Trường hợp lý tưởng khi bánh cánh quay, tồn bộ mômen động lượng củadòng chất lỏng có được là mômen trên trục động cơ lai bơm tạo ra Mômen độnglượng dòng chảy qua bơm là:

;Nếu ta chuyển r 2 =u 2 và r 1 =u 1

thì: H= u2C2U g u1C1U

Hoặc C 1u =C 1. cos1 và C 2u =C 2. cos2

Thông thường tại điểm 1,  = 90O nên công thức tính cột áp còn:

Trang 19

Đây là phương trình động Eulera cho nhóm máy bơm cánh dẫn Song đối với

bơm có số cánh hữu hạn (i) cột áp mang một giá trị thấp hơn và được xác định bằng

công thức:

Hi= Hp1

Trong đó P  0 là hệ số hiệu chỉnh Pleidener Hệ số p được tính theo côngthức thực nghiệm:

2 2

Trong đó:

a, b là kích thước cửa thốt của dòng ra khỏi bánh cánh.

Hoặc ta biển đổi:

1



abi

Q u p

A, A ’ là các hệ số rút gọn;

Trang 20

Q: là sản lượng của bơm;

2 là góc phụ thuộc vào kết cấu cánh;

Vì u 2 = r 2 nên khi tính tốn ta sử dụng u = r;

r : là bán kính điểm quay từ đó xác định cột áp lý thuyết.

Hi= Au 2 - BQcos2

Hay Hi = A ’ - BQcos2

Cột áp lý thuyết của bơm được biểu diễn trên hệ toạ độ H-Q (Hình 2.5)

Hình: 2.3 Đồ thi đặc tính lý thuyết của bơm

70 0

2.4 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BƠM LY TÂM

2.4.1 Đường đặc tính thực của máy bơm ly tâm.

Đặc tính thực tế của bơm li tâm được thể hiện trên (Hình 2.4) Trường hợp lý

tưởng với số cánh là vô cùng (H) thì trao đổi năng lượng hồn tồn, với 2 900, đồthị đặc tính của bơm nằm ở vị trí cao nhất (đường a) Trong thực tế với số cánh bơm

Trang 21

là hữu hạn i nên cột áp của bơm bị giảm đi (đường b) Để tính tốn người ta sử dụng

hệ số hiệu chỉnh Pfleidener đã giới thiệu ở phần trước

Hình 2.4 Các dạng đặc tính H=f(Q) của bơm ly tâm

Do chất lỏng thực có độ nhớt   0 nên sinh ra tổn thất thuỷ lực Tổn thất

này tỷ lệ với bình phương tốc độ và vì vậy cũng tỷ lệ với bình phương sản lượng Q.

Mặt khác khi chất lỏng chuyển động tiếp xúc với cánh công tác sinh ra tổn thất vađập Giá trị tổn thất này phụ thuộc vào góc tiếp xúc giữa dòng chảy trong bơm vớicánh công tác, cho nên tồn tại một giá trị lưu lượng hay tốc độ mà tại đó tổn thất va

Trang 22

Hình 2.5 Đặc tính H=f(Q) của bơm li tâm cho các vòng quay khác nhau

2.4.2 Các đặc tính khai thác của máy bơm ly tâm.

Các đặc tính của bơm là những đường cong biểu thị mối quan hệ giữa các

thông số của bơm li tâm với nhau như: H=f(Q), N=f(Q) và =f(Q)

Các đặc tính thường gặp được biểu diễn trên (Hình 2.6)

Hình 2.6 Các đặc tính của bơm li tâm

2.4.3 Đặc tính ổn định và không ổn định của bơm ly tâm.

Đặc tính ổn định là đặc tính liên tục ổn định nghịch biến với mức gia tăng vềdòng chảy qua bơm (Hình 2.7)

Hình 2.7 Đặc tính ổn định của bơm

Trang 23

Đặc tính không ổn định của bơm li tâm (Hình 2.8) có dạng ban đầu đồng biếnvới lưu lượng, sau đó đạt giá trị cực đại và tiếp tục nghịch biến với lưu lượng.

Hình 2.8 Đặc tính không ổn định của bơm ly tâmĐối với loại bơm có đặc tính ổn định, mỗi giá trị cột áp ứng với một giá trịlưu lượng Còn đối với loại bơm có đặc tính không ổn định tồn tại vùng mà ứng với

mỗi giá trị cột áp cho hai giá trị lưu lượng (Hình 2.8)

Trong khoảng A-B là vùng hoạt động không ổn định Trong vùng này nếu sản

lượng giảm thì đồng thời cột áp cũng giảm, do đó mà năng lượng của chất lỏnggiảm theo Kết quả đó gây ra va đập ngược lại với chất lỏng và gây dao động ápsuất công tác, ảnh hưởng đến sự làm việc của bơm và hệ thống

Trong số hàng loạt bơm li tâm, một số bơm có đặc tính không ổn định,.nên khikhai thác loại bơm này cần lưu ý thận trọng, đặc biệt là khi chúng được nối songsong với các bơm khác Tránh khai thác bơm này tại khu vực không ổn định, nênđiều chỉnh đặc tính đường ống cho phù hợp

2.4.4 Đồ thị đặc tính công suất, N=f(Q)

Ứng với mỗi vòng quay của bơm n=const ta có đường đặc tính công suất

N=f(Q) là đường đặc tính nêu lên mối quan hệ giữa công suất thủy lực với lưu lượng

của bơm có dạng như (Hình 2.13)

Trang 24

Hình 2.13 Đặc tính N=f(Q) của bơm li tâm

Hình 2.14 Đồ thị =f(Q)

2.5 SỐ VÒNG QAY ĐẶC TRƯNG n s :

Kích thước hình học và các thông số làm việc của máy bơm về cơ bản đượcxác định bằng các hệ thức sau :

Trang 25

; ;

Từ đó suy ra : Các bánh công tác có các hệ thức này như nhau ( về mặthình học là tương tự nhau ) Tạo thành một nhóm xác định, để định tính của nhómnày người ta đưa ra khái niệm số vòng quay đặt trưng của máy bơm ns:

ns =

Với: Q : Lưu lượng [ m3/h]

H: Cột áp [m]

n : Số vòng quay ( Vòng / phút)

Đối với máy bơm nhiều bậc thì giá trị H được lấy là cột áp sinh ra do một bậc

Đối với máy bơm mà chất lỏng vào bánh công tác từ hai phía, lúc đó lưulượng sử dụng trong công thức trên là 0,5Q

Hệ số ns là chỉ số rất quan trọng, nó xác định loại máy bơm, cùng một lúctính đến 3 thông số cơ bản của máy bơm cánh quạt Lưu lượng cột áp và số vòngquay đặc trưng, bơm cánh quạt được chia ra làm các loại theo bảng trên

Từ các dữ liệu ban đầu – Q,H- có thể theo số vòng quay đặt trưng xác địnhdạng của máy bơm.( bánh công tác) và tỉ số tương đối giữa các đường kính bánhcông tác của nó Cho nên nS là hệ số trung gian thường được sử dụng trong khi thiết

kế các máy mới

Phân loại máy bơm theo số vòng quay

Loại bơm Tốc độ thấp Tốc độ trung bình Tốc độ cao

- Hằng số lưu lượng: = [3-5]

Trang 26

- Hằng số cột áp: = [3-6]

- Hằng số công suất: = [3-7]

Ảnh hưởng của số vòng quay:

Khi thay đổi số vòng quay n của máy bơm bằng n’ Từ [ 3-5], [3-6] [3-7]

ta có :

= [3-8]

= [3-9]

= [3-10]

Ảnh hưởng của đường kính bánh công tác

Khi thay đổi đường kính D2 của bơm bằng D’2 Từ [3-5] –[3-6] ,[3-7]

2.7 ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHỚT ĐẾN BƠM LY TÂM:

Các đường đặc tính của máy bơm cho bới lý lịch máy được xác định khibơm nước có  = 1.000 kg/m3 và  = 0,01cm2/s

Thực tế các bơm ly tâm được sử dụng để bơm nhiều loại chất lỏng có tínhchất vật lý khác nhau, cho nên khi chọn và sử dụng máy bơm ta cần tính đến ảnhhưởng của khối lượng riêng và độ nhớt đến máy

- Khối lượng riêng : Q và H không phụ thuộc vào tỉ trọng

P, N,  thay đổi tỉ lệ thuận với tỉ trọng của chất lỏng

- Độ nhớt: