Với mục tiêu này, đề tài “Nghiên cứu giải pháp tăng cường hiệu quả trong bảo dưỡng động cơ tuốc bin trên giàn khoan biển” đã được triển khai bằng việc thiết lập một quy trình điều khiển
Trang 1-
ĐINH QUANG ĐẠT
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ TRONG BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ TUỐC BIN
TRÊN GIÀN KHOAN BIỂN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS ĐINH TẤN HƯNG
Hà Nội – 10/2019
Trang 2đặc biệt là các thầy cô Bộ môn Kỹ thuật hàng không và Vũ trụ đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng tôi trong thời gian học tập tại trường
Đặc biệt, tôi xin cảm ơn thầy Đinh Tấn Hưng, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý kiến cho tôi hoàn thành đề tài thạc sĩ này Tôi xin gửi lời cám ơn đến hai Lãnh đạo Phòng Kỹ thuật: anh Nguyễn Văn Phương, anh Vũ Văn Cường nói riêng và tập thể cán bộ trong Công ty Cổ phần Dịch vụ Khai thác Dầu khí PTSC đã
hỗ trợ, giúp đỡ và đồng hành cùng tôi trong quá trình thực hiện đề tài này
Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè, những người đã ở bên động viên, giúp tôi có thêm động lực để tiếp tục học tập và nghiên cứu
Cuối cùng, tôi xin kính chúc các thầy cô có sức khỏe dồi dào và thành công trong con đường sự nghiệp cao quý
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 3cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của TS Đinh Tấn Hưng
Các kết quả nêu trong Luận văn Thạc sĩ là trung thực, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳ công trình nào khác
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Tác giả LVTN
ĐINH QUANG ĐẠT
XÁC NHẬN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Giáo viên hướng dẫn
TS ĐINH TẤN HƯNG
Trang 4PTSC : Tổng công ty Dịch vụ Kỹ thuật Dầu khí Việt Nam
HP : Horse Power – Sức ngựa ( đơn vị đo công suất)
T1 : Nhiệt độ tại của hút động cơ
T2 : Nhiệt độ dòng khí trước khi vào buồng đốt
T3 : Nhiệt độ dòng khí sau buồng đốt
T5 : Nhiệt độ dòng khí sau 02 tầng tuốc bin dẫn động máy nén T7 : Nhiệt độ dòng khí tại cửa xả
TPZ : Nhiệt độ dòng khí trong buồng đốt của động cơ
PCD : Áp suất dòng khí trước khi vào buồng đốt
Trang 5LỜI CẢM ƠN 2
TÓM TẮT NỘI DUNG 3
LỜI CAM ĐOAN CỦA HỌC VIÊN 4
MỤC LỤC 6
DANH MỤC HÌNH ẢNH 8
DANH MỤC BẢNG 10
DANH MỤC VIẾT TẮT 5
MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
2.1 Mục tiêu 1
2.2 Đối tượng 2
2.3 Phạm vi nghiên cứu 2
3 Bố cục 2
ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI QUYẾT 4
A Đặt vấn đề 4
B Định hướng giải quyết 5
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ TUỐC BIN KHÍ 6
1.1 Chức năng, thông số của động cơ Mars 90 trên FPSO PTSC Lam Sơn 6
1.2 Đặc điểm, cấu tạo 7
1.3 Nguyên lý hoạt động 10
1.4 Các hệ thống phụ trợ của động cơ tuốc bin khí 12
CHƯƠNG 2: CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG TUỐC BIN KHÍ VÀ NHỮNG HẠN CHẾ, KHÓ KHĂN TRÊN CÁC GIÀN KHOAN BIỂN HIỆN NAY 16
2.1 Kế hoạch kiểm tra, bảo dưỡng 16
2.2 Kiểm tra hàng ngày 19
2.3 Kiểm tra hàng tháng 19
2.4 Bảo dưỡng sau mỗi 4000 giờ chạy (06 tháng) 20
2.5 Bảo dưỡng sau mỗi 8000 giờ chạy (hàng năm) 26
Trang 62.8 Ảnh hưởng về khoảng cách vật lý 33
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ BẢO DƯỠNG TUỐC BIN KHÍ TRÊN CÁC GIÀN KHOAN BIỂN VÀ KẾT QUẢ 34 3.1 Mục đích của nghiên cứu 34
3.2 Hệ thống giám sát động cơ tuốc bin khí 34
3.2.1 Giám sát động cơ tuốc bin khí trước đây 34
3.2.2 Giám sát động cơ tuốc bin khí sau khi áp dụng giải pháp cải tiến 40 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 47
A Các vấn đề đã đươc giải quyết 47
B Các vấn đề còn tồn tại 47
C Hướng phát triển 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
Trang 7Hình 2: Kho nổi FPSO PTSC Lam Sơn thuộc giàn dầu Thăng Long – Đông Đô 4
Hình 3: Bố trí tổng quan của động cơ Mars 90[2] 7
Hình 4: Khối máy nén trong động cơ tuốc bin khí[4] 8
Hình 5: Hướng đi và sự thay đổi của dòng khí qua máy nén[4] 8
Hình 6: Buồng đốt của động cơ tuốc bin khí Mars 90[4] 9
Hình 7: Khối tuốc bin trong động cơ tuốc bin khí[4] 10
Hình 8: Sơ đồ nguyên lý động cơ Mars 90[5] 10
Hình 9: Chu trình Brayton[5] 11
Hình 10: Thiết kế tương ứng của động cơ tuốc bin khí với Chu trình Brayton[4] 12
Hình 11: Hệ thống khởi động[4] 13
Hình 12: Vòi phun nhiên liệu của động cơ Mars 90[4] 13
Hình 13: Ổ đỡ, ổ chặn của động cơ Mars 90[4] 14
Hình 14: Sơ đồ nguyên lý điều khiển[4] 15
Hình 15: Bảng ghi chép thông số hoạt động hàng ngày của động cơ (bao gồm các giá trị nhiệt độ, áp suất, rung động, …) 19
Hình 16: Hệ thống bình cứu hỏa CO2[1] 20
Hình 17: Hệ thống phin lọc khí[1] 21
Hình 18: Bộ làm mát dầu bôi trơn[1] 21
Hình 19: Kiểm tra rò rỉ van 22
Hình 20: Bộ đánh lửa[1] 23
Hình 21: Vệ sinh bộ điều chỉnh góc đặt cánh[4] 23
Hình 22: Máy nội soi động cơ 24
Hình 23: Các vị trí nội soi động cơ[3] 25
Hình 24: Nội soi động cơ tuốc bin khí[1] 25
Hình 25: Hình ảnh bên trong động cơ Mars 90[1] 26
Hình 26: Vị trí phun dung dịch rửa động cơ 26
Hình 27: Sơ đồ căn chỉnh đồng tâm[2] 27
Hình 28: Lắp đặt thiết bị kiểm tra căn chỉnh[1] 28
Hình 29: Hướng dẫn lắp đặt thiết bị kiểm tra căn chỉnh[2] 28
Trang 8Hình 32: Bố trí tổng quan của động cơ Mars 90[2] 29
Hình 33: Đưa động cơ tuốc bin khí cũ ra khỏi vị trí làm việc[1] 30
Hình 34: Động cơ tuốc bin mới được thay thế sau 30000 giờ chạy[1] 31
Hình 35: Kiểm tra căn chỉnh bằng lazer[1] 31
Hình 36: Ăn mòn do muối biển[5] 32
Hình 37: Rung lắc do sóng, gió biển[5] 33
Hình 38: Hệ thống giám sát động cơ MARS 90 ban đầu 35
Hình 39: Vị trí đo nhiệt độ và áp suất dòng khí trong động cơ[4] 37
Hình 40: Vị trí các ổ đỡ, chặn trên động cơ[4] 37
Hình 41: Màn hình giám sát hệ thống dầu bôi trơn trên biển 38
Hình 42: Màn hình giám sát nhiệt độ T5 trên biển 38
Hình 43: Mẫu ghi lại thông số hoạt động của động cơ trên biển 39
Hình 44: Người vận hành giám sát hoạt động của động cơ trên biển 40
Hình 45: Hệ thống giám sát động cơ MARS 90 khi áp dụng cải tiến 41
Hình 46: Các file dữ liệu được gửi về bờ theo Email 42
Hình 47: Thông số hoạt động hiển thị theo dạng đồ thị 42
Hình 48: Hệ thống có thể tùy chọn thông số và thời gian hiển thị 43
Hình 50: Phân tích, chẩn đoán tình trạng động cơ dựa trên rung động 44
Hình 49: Tư vấn vận hành được đội ngũ kỹ sư kỹ thuật gửi cho người vận hành 45
Trang 9Bảng 2: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống điều khiển và điện[3] 16
Bảng 3: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống khí[3] 16
Bảng 4: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống dầu bôi trơn và dầu thủy lực[3] 17
Bảng 5: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu khí[3] 17
Bảng 6: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu lỏng[3] 17
Bảng 7: Kế hoạch bảo dưỡng các mô tơ phụ trợ[3] 18
Bảng 8: Kế hoạch bảo dưỡng các bộ phận khác[3] 18
Bảng 9: Danh sách các cảm biến được gắn trên động cơ MARS 90 35
Trang 10MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Trong nền công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay, bên cạnh ngành công nghiệp dầu khí, các nhà máy phát điện, khu công nghiệp đã và đang có nhu cầu
sử dụng các động cơ công suất cao ngày càng tăng
So với các loại động cơ nhiệt rất thông dụng khác là động cơ piston, động
cơ diesel thì động cơ tuốc bin khí có ưu điểm nổi bật là công suất cực mạnh với một khối lượng và kích thước nhỏ gọn, chỉ số công suất riêng của loại động cơ này lớn gấp hàng chục lần động cơ diesel
Bên cạnh ưu điểm, một vấn đề nổi cộm đối với các động cơ tuốc bin khí là giá cả thiết bị, chi phí vận hành bảo dưỡng rất cao Việc cung cấp các phụ tùng thay thế chính và việc phục hồi sửa chữa các chi tiết hiện nay hầu như phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà sản xuất thiết bị ban đầu và có thể coi đây là sự độc quyền Người sử dụng hầu như không thể kiểm soát được giá cả và chất lượng của các dịch vụ đó
Việc vận hành, bảo dưỡng các động cơ này trên biển lại gặp nhiều khó khăn
do khoảng cách địa lý và môi trường khắc nghiệt như vận hành trong điều kiện
ăn mòn cao và chịu rung lắc lớn do phàn đế không cố định
Do đó, để hạn chế tối đa sự cố hỏng hóc hay chi phí sửa chữa cần có những giải pháp tăng cường hiệu quả trong bảo dưỡng động cơ tuốc bin khí
Với mục tiêu này, đề tài “Nghiên cứu giải pháp tăng cường hiệu quả trong bảo dưỡng động cơ tuốc bin trên giàn khoan biển” đã được triển khai bằng việc thiết lập một quy trình điều khiển mới từ xa dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Đinh Tấn Hưng
2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1 Mục tiêu
Nghiên cứu về các hoạt động bảo dưỡng sửa chữa động cơ tuốc bin trên giàn khoan dưới tác động của môi trường biển
Trang 11 Đưa ra những khó khăn, hạn chế gặp phải trong việc vận hành bảo dưỡng tuốc bin khí trên biển
Nghiên cứu, xây dựng giải pháp tăng cường hiệu quả vận hành bảo dưỡng động cơ tuốc bin khí bằng việc thiết lập một quy trình điều khiển mới từ xa
Xây dựng phương án triển khai, thực hiện và đánh giá kết quả - Kết luận về tính khả thi và hiệu quả của phương pháp được đề xuất
Trong đề tài này sẽ sử dụng và áp dụng cụ thể trên 01 động cơ tuốc bin khí Mar 90 của hãng Solar Turbines, đang hoạt động trên kho nổi FPSO PTSC Lam Sơn - một trong những cơ sở hạ tầng đi kèm các giàn khoan dầu khí trên biển
3 Bố cục
Chương 1: Giới thiệu chung về động cơ tuốc bin khí
Chương này sẽ giới thiệu về động cơ tuốc bin khí đang được sử dụng hiện nay trên các giàn khoan biển ở Việt Nam bao gồm chức năng, đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các hệ thống phụ trợ
Chương 2: Công tác bảo dưỡng tuốc bin khí và những hạn chế, khó khăn trên các giàn khoan biển hiện nay
Chương này sẽ trình bày về kế hoạch, mô tả chi tiết các hoạt động bảo dưỡng đang được áp dụng cho các động cơ tuốc bin khí trên giàn khoan biển hiện nay Bên cạnh đó là những khó khăn, hạn chế gặp phải ở trên biển
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp tăng cường hiệu quả bảo dưỡng tuốc bin khí trên các giàn khoan biển và kết quả
Trang 12Chương này sẽ đưa ra giải pháp tăng cường hiệu quả bảo dưỡng động cơ tuốc bin khí trên các giàn khoan biển bằng việc thiết lập một quy trình điều khiển mới từ xa, mô tả giải pháp và nguyên lý hoạt động
Kết luận chung và hướng nghiên cứu phát triển
Cuối cùng, luận văn đưa ra kết luận cho những mục tiêu đã đạt được, đề xuất một vài hướng nghiên cứu tiềm năng cho luận văn trong tương lai
Trang 13ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI QUYẾT
Hiện nay, tại Việt Nam đang có hàng trăm động cơ tuốc bin khí được sản xuất bởi đa dạng các hãng như: Solar Turbines, General Electric, Các động cơ dạng này xuất hiện phổ biển tại các Giàn khai thác dầu khí với mục đích dẫn động các máy phát điện, máy nén khí
Hình 1: Nhà máy lọc dầu là nơi sử dụng nhiều động cơ tuốc bin
Hình 2: Kho nổi FPSO PTSC Lam Sơn thuộc giàn dầu Thăng Long – Đông Đô
Trang 14So với các loại động cơ nhiệt rất thông dụng khác là động cơ piston, động cơ diesel thì động cơ tuốc bin khí có ưu điểm nổi bật là công suất cực mạnh với một khối lượng và kích thước nhỏ gọn, chỉ số công suất riêng của loại động
cơ này lớn gấp hàng chục lần động cơ diesel
Bên cạnh ưu điểm, một vấn đề nổi cộm đối với các động cơ tuốc bin khí là giá
cả thiết bị, chi phí vận hành bảo dưỡng rất cao Việc cung cấp các phụ tùng thay thế chính và việc phục hồi sửa chữa các chi tiết hiện nay hầu như phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà sản xuất thiết bị ban đầu và có thể coi đây là sự độc quyền Người sử dụng hầu như không thể kiểm soát được giá cả và chất lượng của các dịch vụ đó
Do đó, để hạn chế tối đa sự cố hỏng hóc hay chi phí sửa chữa cần có những giải pháp tăng cường hiệu quả trong bảo dưỡng động cơ tuốc bin khí
Đứng trước thực trạng này, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Đinh Tấn Hưng,
đề tài này đưa ra được giải pháp tăng cường hiệu quả vận hành bảo dưỡng động cơ tuốc bin khí trên các giàn khoan biển bằng việc thiết lập một quy trình điều khiển mới từ xa
B Định hướng giải quyết
Các bước thực hiện trong nghiên cứu này để đạt được tất cả các mục tiêu đã
Cuối cùng là áp dụng và đánh giá hiệu quả mà các giải pháp mang lại
Trang 15CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ TUỐC BIN KHÍ
Hiện nay, trong ngành dầu khí nói chung và trên các giàn khoan biển nói riêng đang
sử dụng rất nhiều các động cơ tuốc bin khí khác nhau Tuy nhiên, như đã đề cập trong phạm vi nghiên cứu, từ thời điểm này đề tài sẽ tập trung nghiên cứu đến một dòng động cơ tuốc bin khí cụ thể Đó là động cơ tuốc bin khí Mars 90 của hãng Solar Turbines đang được sử dụng, khai thác trên kho nổi FPSO PTSC Lam Sơn thuộc giàn khai thác dầu mỏ Thăng Long – Đông Đô ngoài khơi Việt Nam
1.1 Chức năng, thông số của động cơ Mars 90 trên FPSO PTSC Lam Sơn
Động cơ Mars 90 được thiết kế và sử dụng trên kho nổi FPSO PTSC Lam Sơn với mục đích dẫn động máy phát điện Với 03 động cơ (02 động cơ chạy, 01 động cơ nghỉ) nguồn điện tạo ra đủ để cung cấp cho tất cả các hoạt động sản xuất, sinh hoạt trên kho nổi cũng như cho 02 giàn khai thác xung quanh Một số thông số kỹ thuật chính của động cơ Mars 90:
Bảng 1: Thông số kỹ thuật của động cơ tuốc bin Mars 90 [3]
1 Công suất với nhiêu liệu lỏng (HP) 11691
2 Công suất với nhiên liệu khí (HP) 13120
3 Vòng quay tua bin dẫn động máy nén(vòng/phút) 11168
4 Vòng quay tua bin dẫn động máy phát(vòng/phút) 9500
5 Góc điều chỉnh góc đặt cánh taị 59F (độ) 4,5
6 Nhiệt độ T5 với nhiên liệu lỏng tại 59F (F) 1174
7 Nhiệt độ T5 với nhiên liệu khí tại 59F (F) 1218
8 Nhiệt độ T5 ở chế độ đủ tải nhiêu liệu lỏng (F) 1230
9 Nhiệt độ T5 ở chế độ đủ tải nhiên liệu khí (F) 1275
Trang 1612 Số trục 02
13 Số tầng tua bin dẫn động máy nén 02
14 Số tầng tua bin dẫn động máy phát 02
1.2 Đặc điểm, cấu tạo
Giống như động cơ tuốc bin khí trong các ngành công nghiệp khác, các bộ phận chính cấu tạo nên động cơ Mars 90 bao gồm:
Hình 3: Bố trí tổng quan của động cơ Mars 90[2]
Các bộ phận chính của động cơ tuốc bin khí:
Trang 173 Khối máy nén
Nhiệm vụ của máy nén là làm tăng áp suất không khí cung cấp cho buồng đốt
Hình 4: Khối máy nén trong động cơ tuốc bin khí [4]
Loại máy nén khí thông dụng nhất trong các động cơ tuốc bin khí là loại máy nén dọc trục (tiếng Anh: axial-flow compressor) Trong loại máy nén này không khí bị các đĩa cánh quạt quay (rotor) gia tăng vận tốc tuyệt đối và lùa không khí chảy dọc trục trong các rãnh khí giữa các cánh cố định Các rãnh khí này có hình dạng thiết diện nở ra (diffuser) và làm giảm vận tốc tương đối của không khí đồng thời làm tăng áp suất Vì hiệu suất nén của loại cánh quạt dọc trục không cao nên máy nén phải có nhiều tầng cánh quạt: không khí bị nén tại một tầng được dẫn hướng và nén tiếp trong tầng kế tiếp Động cơ tuốc bin khí hiện đại thường có từ 10-20 tầng nén khí, giữa các tầng cánh quạt nén
là các tầng cánh dẫn hướng trung gian được gắn cố định vào stator
Hình 5: Hướng đi và sự thay đổi của dòng khí qua máy nén [4]
Trang 18đó quá trình cháy là liên tục không cần nến điện nữa
Dòng khí thứ cấp chảy bao bọc bên ngoài buồng đốt, một phần dòng khí này
đi vào các lỗ nhỏ trên bề mặt buồng đốt đi vào bên trong tạo thành lớp khí làm mát trên mặt trong buồng đốt và bảo vệ buồng đốt Phần còn lại đi vào để làm chất giãn nở sinh công và để giảm bớt nhiệt độ của dòng lửa phụt trước khi đi vào tuốc bin
Hình 6: Buồng đốt của động cơ tuốc bin khí Mars 90 [4]
5 Khối tuốc bin
Nhiệm vụ của cụm tuốc bin là chuyển hóa động năng của dòng khí nóng giãn
nở thành cơ năng dẫn động máy nén và máy công tác
Cấu tạo của tuốc bin bao gồm nhiều tầng cánh, một tầng cánh của cụm tuốc bin bao gồm tầng cánh tĩnh dẫn hướng, theo sau là tầng cánh động
Trang 19Hình 7: Khối tuốc bin trong động cơ tuốc bin khí [4]
Cụm tua bin của động cơ được chia thành 02 phần và nằm trên 02 trục riêng biệt Phần đầu gồm 02 tầng tua bin được nối đồng trục với cụm máy nén để dẫn động máy nén, phần sau cũng bao gồm 02 tầng tua bin dẫn động máy công tác qua hộp số Cụ thể, 2/3 năng lượng sử dụng dẫn động máy nén tuốc bin, 1/3 sử dụng dẫn động máy công tác
Hình 8: Sơ đồ nguyên lý động cơ Mars 90[5]
1.3 Nguyên lý hoạt động
Là loại động cơ nhiệt, dạng rotor trong đó chất giãn nở sinh công là không khí Động cơ gồm ba bộ phận chính là khối máy nén khí dạng rô to, buồng đốt đẳng áp dạng hở và khối tuốc bin khí dạng rô to Khối máy nén và khối tuốc bin có trục được nối với nhau để tuốc bin làm quay máy nén
Động cơ tuốc bin khí hoạt động theo chu trình Brayton
Trang 20Sau đó không khí chảy qua buồng đốt, tại đây nhiên liệu (dầu hoặc gas) được đưa vào để trộn và đốt một phần không khí, quá trình cháy là quá trình gia nhiệt đẳng áp, không khí bị gia nhiệt tăng nhiệt độ và thể tích mà không tăng áp suất
Thể tích không khí được tăng lên và có nhiệt độ cao được thổi về phía tuốc bin với vận tốc lớn Tuốc bin là khối sinh công, tại đây không khí tiến hành giãn
nở sinh công: Nội năng biến thành cơ năng: áp suất, nhiệt độ và vận tốc không khí giảm xuống biến thành năng lượng cơ học dưới dạng mô men tạo chuyển động quay cho trục tuốc bin Tuốc bin quay sẽ truyền mô men quay máy nén cho động cơ tiếp tục làm việc
Phần năng lượng còn lại của dòng khí nóng chuyển động với vận tốc cao tiếp tục sinh công có ích tuỳ thuộc theo thiết kế của từng dạng động cơ: phụt thẳng
Trang 21ra tạo phản lực nếu là động cơ phản lực của máy bay; hoặc quay tuốc bin tự
do (không nối với máy nén khí) để sinh công năng hữu dụng đối với các loại động cơ tuốc bin khí khác
Hình 10: Thiết kế tương ứng của động cơ tuốc bin khí với Chu trình
Brayton [4]
1-2: Nén đẳng Entropy tại máy nén
2-3: Gia nhiệt đẳng áp tại buồng đốt
3-4: Giãn nở sinh công tại tuốc bin
4-1: Khép khí chu trình đẳng áp bên ngoài môi trường
1.4 Các hệ thống phụ trợ của động cơ tuốc bin khí
Ở phần trên, chúng ta đã nói về các bộ phận chính để tạo nên một động cơ tuốc bin khí Tuy nhiên, sẽ không đầy đủ nếu không nói đến các hệ thống phụ trợ
đi kèm của một động cơ tuốc bin khí và đảm bảo hoạt động của nó
1 Hệ thống khởi động
Hệ thống khởi động sử dụng động cơ AC điều khiển tốc độ bằng biến tần
Trang 22Hình 11: Hệ thống khởi động [4]
Có nhiệm vụ quay máy nén đến tốc độ nhất định để đánh lửa Khi tốc độ máy nén đạt tới khoảng 60% - 65% tốc độ hoạt động bình thường động cơ khởi động sẽ ngắt ra để động cơ tuốc bin tự vận hành[4]
2 Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu (gas hoặc diesel) cho quá trình cháy
để duy trì sự làm việc của tuốc bin
Hệ thống nhiên liệu bao gồm các bộ lọc nhiên liệu, các van điều chỉnh nhiên liệu Với các van điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào động cơ, hệ thống sẽ đảm bảo cấp đúng lượng nhiên liệu cần thiết cho động cơ và kiểm soát tốc độ của nó, tránh cho động cơ không bị quá nhiệt và vượt tốc
Một bộ phận cũng rất quan trọng khác của hệ thống nhiên liệu chính là các vòi phun Vòi phun được thiết kế đặc biệt có tác dụng tạo thành các dòng xoáy, xé tơi nhiên liệu để tăng hiệu suất đốt cháy
Vòi phun này cũng được thiết kế để có thể hoạt động với cả 2 kiểu nhiên liệu
là Dầu và khí Gas
Trang 233 Hệ thống dầu bôi trơn
Hệ thống dầu bôi trơn cung cấp dầu bôi trơn và làm mát các ổ trục của động
cơ tuốc bin khí
Ổ trục tuốc bin khí có hai loại: ổ đỡ và ổ chặn
Hình 13: Ổ đỡ, ổ chặn của động cơ Mars 90 [4]
Các thành phần chính:
Động cơ tuốc bin khí Mars 90 được thiết kế với 3 bơm dầu bôi trơn:
- Bơm chính, được dẫn động bằng chính động cơ tuốc bin khí thông qua hộp
số Bơm này hoạt động khi độc cơ tuốc bin khí tự hành
- Bơm dầu khi khởi động và dừng, được dẫn động bằng động cơ điện xuay chiều, cung cấp dầu bôi trơn cho động cơ trong quá trình khởi động và khi động cơ tắt Hoạt động độc lập với bơm chính và có thể được kích hoạt bằng hệ thống điều khiển để cấp dầu bôi trơn khi bơm chính bị hỏng
- Bơm dự phòng, được dẫn động bằng dòng điện 1 chiều (ắc quy) Có tác dụng dự phòng khi bơm dầu khởi động bị hỏng
Trang 24động cơ tuốc bin, bảo vệ các thông số cần thiết như tốc độ, nhiệt độ, độ rung,
hệ thống bôi trơn,
Hệ thống điều khiển tuốc bin bao gồm: bộ điều khiển máy tính PLC (Programmable Logic Controller); các mô-đun tín hiệu vào, tín hiệu ra; các đầu đo (nhiệt độ, tốc độ, áp suất, vị trí, độ rung) và các cơ cấu chấp hành (van điện từ, xy-lanh thủy lực, van điều khiển); bảng điều khiển có màn hình hiển thị HMI (Human Machine Interface – thiết bị cầu nối trung gian giao tiếp giữa con người và máy qua một màn hình hiển thị)
Hình 14: Sơ đồ nguyên lý điều khiển [4]
Trang 25CHƯƠNG 2: CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG TUỐC BIN KHÍ VÀ NHỮNG HẠN CHẾ, KHÓ KHĂN TRÊN CÁC GIÀN KHOAN BIỂN HIỆN NAY
2.1 Kế hoạch kiểm tra, bảo dưỡng
Bảo dưỡng động cơ và thiết bị phụ trợ được yêu cầu thực hiện theo những khoảng thời gian nhất định hoặc theo số giờ hoạt động của động cơ với những phạm vi công việc khác nhau Việc tuân thủ kế hoạch và phạm vi công việc để đảm bảo thiết bị luôn trong tình trạng hoạt động tốt nhất, phát hiện và khắc phục kịp thời các sự cố ngoài ý muốn
D: Daily – Hàng ngày
M: Monthly – Hàng tháng
S: Semi-Annual – 06 tháng hay 4000 giờ chạy
A: Annual – Hàng năm hay 8000 giờ chạy
Bảng 2: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống điều khiển và điện[3]
Kiểm tra định kì
Kiểm tra và ghi lại “speed magnetic pickup output voltage” x
Kiểm tra cảm biến nhiệt và thiết bị hỗ trợ x
Bảo dưỡng định kì
Tháo và kiểm tra ăn mòn, khe hở bộ phận đánh lửa, cáp x
Thử và hiệu chuẩn thiết bị giám sát vượt tốc dự phòng x
Kiểm tra và hiệu chuẩn tất cả thiết bị đo áp suất, nhiệt độ x
Thử và hiệu chuẩn các thiết bị an toàn, cảnh báo và dừng
Trang 26Kiểm tra hệ thống hút khí đầu vào máy nén Ghi lại áp suất
Kiểm tra bộ điều chỉnh góc đặt cánh máy nén x
Bảo dưỡng định kì
Thử và hiệu chuẩn bộ điều chỉnh góc đặt cánh máy nén x
Thực hiện chống ăn mòn hệ thống điều chỉnh góc đặt cánh
Kiểm tra và thay thế bộ lọc khí vào máy nén nếu cần thiết x
Tháo, vệ sinh, kiểm tra và lắp lại van trích khí xả x Bảng 4: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống dầu bôi trơn và dầu thủy lực[3]
Kiểm tra định kì
Kiểm tra mực dầu mỗi 24 giờ Ghi lại mức độ tiêu thụ x
Kiểm tra và ghi lại chênh lệch áp suất trước và sau bộ lọc
Thay bộ lọc nếu chênh áp vượt mức cho phép x
Bảo dưỡng định kì
Kiểm tra rò rỉ hệ thống dầu bôi trơn x
Kiểm tra và thay thế bộ lọc dầu nếu cần thiết x
Bảng 5: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu khí[3]
Kiểm tra định kì
Kiểm tra hệ thống điều khiển nhiên liệu x
Kiểm tra các van nhiên liệu, vệ sinh nếu cần thiết x Bảo dưỡng định kì
Ghi lại áp suất nhiên liệu, điều chỉnh nếu cần thiết x
Tháo, vệ sinh và lắp lại van nhiên liệu x
Bảng 6: Kế hoạch bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu lỏng[3]
Kiểm tra định kì
Kiểm tra hoạt động của bơm nhiên liệu áp suất thấp x
Trang 27Kiểm tra bộ lọc nhiên liệu Vệ sinh hoặc thay thế nếu cần x
Giám sát hiệu suất máy khi chạy nhiên liệu lỏng (sự ổn định,
thời gian khởi động, )
x
Kiểm tra hoạt động của van điều khiển Giám sát nhiệt độ
T5 trong quá trình khởi động và so sánh với thông số thiết
kế
x
Bảo dưỡng định kì
Tháo, vệ sinh và bôi trơn van ngắt nhiên liệu; thay thế
Bảng 7: Kế hoạch bảo dưỡng các mô tơ phụ trợ[3]
Kiểm tra định kì
Kiểm tra bơm dầu bôi trơn pre/post, bơm dầu bôi trơn dự
Kiểm tra gioăng làm kín của môt tơ đề với động cơ x
Bảng 8: Kế hoạch bảo dưỡng các bộ phận khác[3]
Đảm bảo không bị rò rỉ tại bất cứ điểm nào của hệ thống x
Kiểm tra bộ nối các mô tơ phụ trợ, van trích, đảm bảo
Kiểm tra các vết rạn nứt xuất hiện trên hệ thống x Bảo dưỡng định kì
Phân tích hiệu suất của động cơ tuốc bin x
Tiến hành nội soi để kiểm tra bên trong tuốc bin khí x
Bơm mỡ ổ bi cho tất cả các mô tơ phụ trợ x
Kiểm tra căn chỉnh đồng tâm của động cơ tuốc bin với máy
Trang 28Khởi động máy, ghi lại thời gian khởi động để đảm bảo hệ
Lấy dữ liệu rung động để phân tích, đánh giá tình trạng tuốc
bin
x
2.2 Kiểm tra hàng ngày
Hàng ngày, người vận hành sẽ kiểm tra xung quanh khu vực của động cơ tuốc bin khí để đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường, phát hiện các bất thường
Người trực tại Phòng điều khiển trung tâm chịu trách nhiệm ghi lại tất cả các thông số hoạt động của thiết bị, so sánh với giá trị hoạt động bình thường và thông báo ngay lập tức cho cấp trên khi có bất thường
Hình 15: Bảng ghi chép thông số hoạt động hàng ngày của động cơ (bao gồm các
giá trị nhiệt độ, áp suất, rung động, …)
2.3 Kiểm tra hàng tháng
Hàng tháng, đội bảo dưỡng sẽ thực hiện mở buồng tuốc bin khí để kiểm tra, lau dọn khu vực này và phát hiện các rò rỉ, bất thường nếu có[4]