cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy nén khí trục vít ga-75 phục vụ cho các thiết bị tự động hóa trên giàn

Hiện nay, trên các giàn khoan, khai thác của mỏ Bạch Hổ có rất nhiều trạm máy nén có thể cung cấp nguồn khí cho các thiết bị này nhng thông dụngnhất vẫn là trạm máy nén khí GA - 75 vì nó

Lời nói đầu

Ngày nay, việc ứng dụng tự động hoá vào trong công nghiệp dầu khí, một ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nớc đã mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế quốc dân Tuy vậy, công việc này cũng không dễ dàng, mặc dù chúng ta đã nhập nhiều thiết bị hiện đại từ nớc ngoài, mà còn phải đòi hỏi mộtkhối lợng công việc đa dạng và phức tạp Vì vậy, việc lựa chọn - vận hành - bảo dỡng - sửa chữa các thiết bị này phải thực sự thành thạo, nắm vững

nguyên lý hoạt động của chúng cho phù hợp với các yêu cầu về năng lợng của từng giàn, nhằm nâng cao năng suất, tuổi thọ của chúng

Trong điều kiện giàn khai thác, để đảm bảo tốt các công việc khai thác, cũng nh kiểm tra chặt chẽ các công việc này, thì việc sử dụng hệ thống đo l-ờng tự động là rất hữu hiệu Cũng nh trong môi trờng dễ cháy, nổ nh ở giàn khoan thì việc sử dụng khí nén làm nguồn năng lợng cung cấp cho các thiết bị

tự động hoá nh các van an toàn, các thiết bị đo, là có nhiều u điểm nhất Vì vậy, khí nén đợc chọn là nguồn năng lợng cung cấp cho hệ thống đo lờng tự

động và cung cấp cho các thiết bị điều khiển trên các giàn công nghệ và giàn bơm ép

Hiện nay, trên các giàn khoan, khai thác của mỏ Bạch Hổ có rất nhiều trạm máy nén có thể cung cấp nguồn khí cho các thiết bị này nhng thông dụngnhất vẫn là trạm máy nén khí GA - 75 vì nó có những u điểm vợt trội so với các loại máy khác là: nguồn khí cung cấp đạt yêu cầu, trạm máy đợc bố trí gọn, hoạt động hoàn toàn tự động, có hệ thống an toàn bảo vệ cao khi máy có

sự cố và đặc biệt là lu lợng của máy rất ổn định, tự động điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu sử dụng đã đặt trớc, đảm bảo tính tiết kiệm năng lợng

Chính những đặc điểm này, cùng với việc tìm hiểu về loại thiết bị này trong quá trình thực tập trên giàn MSP - 8 Với sự giúp đỡ, hớng dẫn tận tình

của thầyTh.S Lê Đức Vinh cùng các thầy trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí , em

đã nhận và tìm hiểu về loại thiết bị này với nội dung là: “Tính toán lựa chọn

thiết bị ép khí” Nhằm tìm hiểu,nghiên cứu và tính toán kiểm nghiệm cho

thực tế một giàn khai thác để thấy đợc việc lựa chọn thiết bị ép khí GA-75 là phù hợp với gian MSP-8

CHƯƠNG I GiớI THIệU CHUNG Về NGàNH CÔNG NGHIệP DầU KHí VIệT NAM

1.1 Sơ lợc về sự phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam.

ở Miền Bắc: Vào những năm đầu thập kỷ 60, công tác tìm kiếm và thăm

dò dầu khí đã đợc các nhà địa chất dầu khí thuộc Tổng cục địa chất tiến hành

Đợc sự giúp đỡ về tài chính và kỹ thuật của các chuyên gia Liên Xô (cũ), ta đã

khoan và phát hiện có dầu khí, condensat, song trữ lợng không đáng kể Năm

1975 đã phát hiện mỏ khí nằm ở địa phận Tiền Hải, Thái Bình Đến năm 1981

đợc đa vào khai thác song trữ lợng thấp, chỉ đủ sử dụng cho công nghiệp địaphơng

ở Miền Nam: Vào những năm cuối của thập kỷ 60, công tác tìm kiếmthăm dò khí của chế độ ngụy quyền Sài Gòn đợc tiến hành, đã phát hiện ra ba

bể trầm tích lớn có khả năng chứa dầu khí Bể Cửu Long, bể Sài Gòn - Brunei,

bể vịnh Thái Lan Từ đây các công ty nớc ngoài đã vào đấu thầu và khai thác ởnớc ta nh: Mobil Exploration Inc (Mỹ), Etsuman Oil Coltd (Nhật), SunigdateOil ( Pháp )

Năm 1975 sau khi miền nam hoàn toàn giải phóng, chính phủ quyết địnhthành lập tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam - quản lý toàn bộ phần tìmkiếm, thăm dò trên toàn lãnh thổ nớc ta Đến năm 1981 xí nghiệp liên doanhVietsopetro ra đời nhằm khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ Cùng với thời gian

đó Tổng cục dầu khí Việt Nam thành lập Ban quản lý công trình dầu khí VũngTàu để xây dựng công trình dầu khí của liên doanh dầu khí Vietsovpetro Tấndầu đầu tiên đợc lấy ở mỏ Bạch Hổ vào ngày 26-6-1986, đánh dấu mốc lịch sửcủa ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam

Năm 1990 do thay đổi luật đầu t, luật dầu khí ra đời cùng với việc hìnhthành nền kinh tế thị trờng Đồng thời có sự xác nhập của tổng cục dầu khívào Bộ công nghiệp nặng Tiếp đó là quyết định công văn số 252/CNNG TCngày 20-9-1990 của Bộ trởng bộ công nghiệp nặng về việc thành lập công tykhí đốt trên cơ sở ban quản lý công nghiệp dầu khí Vũng Tàu

Từ đó đến nay ngành công nghiệp dầu khí nớc ta ngày càng lớn mạnh.Trong 9 tháng đầu năm 2007 Toàn tập đoàn Dầu khí đạt doanh thu 143.100 tỷ

đồng nộp ngân sách nhà nớc 56.900 tỷ đồng Công tác tìm kiến thăm dò đợctriển khai tìm kiếm trong nớc và ngoài nớc, cả khu vực các hợp đồng dầu khíliên doanh với nớc ngoài và các khu vực đầu t phát hiện dầu khí tại hai mỏ

Đông Đô, Báo Vàng Tập đoàn triển khai ký 6 hợp đồng dầu khí mới trong

n-ớc tìm kiếm thêm 6 dự án ở nn-ớc ngoài, khai thác 16,9 triệu tấn dầu Đến năm

2010 sẽ chấm dứt việc ký kết hợp đồng dầu khí giữa hai nhà nớc Việt Nam Liên Xô, và bắt đầu hợp đồng mới với t cách việc ký kết hợp đồng giữa hai tập

-đoàn dầu khí với nhau

2001 Vietsovpetro tổ chức lễ đón mừng tấn dầu thứ 100 triệu, đến ngày 4tháng 12 năm 2005 Vietsovpetro khai thác đợc 150 triệu tấn và đa vào bờ 15

tỷ m3 khí đồng hành, kế hoạch 2006 - 2010 VSP phấn đấu gia tăng trữ lợng 52

tấn dầu thô, với 20 giếng khoan tìm kiếm, khai thác từ 37 đến 40 triệu tấn dầu

và vận chuyển vào bờ 6,5 tỷ m3 khí

1.3 ứng dụng và phân loại máy nén khí.

1.3.1 Khái niệm.

Máy nén khí là máy để nén không khí hoặc gaz đến áp suất tơng đốikhông thấp hơn 0,5Mpa, nếu không khí đạt áp suất thấp hơn 0,2MPa gọi làquạt gió

1.3.2 ứng dụng của máy nén trong ngành dầu khí.

- Khai thác dầu bằng phơng pháp Gaslift

- Gọi dòng cho giếng

- Cung cấp nguồn khí nén có áp suất cho các thiết bị khoan

- Dùng để vận chuyển xi măng

- Cung cấp nguồn khí nuôi cho các thiết bị đo và tự động điều chỉnh

- Cung cấp cho các hệ thống điều khiển các thiết bị van…

- Cung cấp cho các hệ thống khởi động khí nén

- Là chất trung gian truyền nhiệt giữa các máy sấy, thiết bị lạnh…

- Theo áp suất tạo ra:

+ Bơm chân không áp suất: Làm việc khi áp suất ra bằng áp suấtkhí trời

+ Máy nén chân không: Làm việc khi áp suất ra cao hơn áp suấtkhí trời

+ Quạt gió: Làm việc với mức độ nén bé hơn 1,15 MPa

+ Thiết bị thổi gas: Làm việc với mức độ nén bé hơn 1,15 MPanhng không làm mát nhân tạo

+ Máy nén: Làm việc với mức độ nén lớn hơn 1,15 MPa nhng

có làm mát nhân tạo

- Theo kiểu dẫn động máy nén: Máy nén chạy bằng động cơ gas trong

đó máy nén đợc chế tạo cùng với động cơ có gas và các loại dẫn độngkhác

Các thiết bị dẫn động phụ thuộc vào số vòng quay của trục, công suất vàgiải điều chỉnh các thông số, có thể là động cơ điện, tuốc bin gas, hay động cơ

đốt trong

- Theo đặc tính môi chất có thể chia ra

+ Máy nén không khí

- Theo kiểu kết cấu của máy nén piston đợc phân ra

+ Theo cấp số nén: Một cấp, hai cấp, ba cấp…

+ Theo số dãy trong đó bố trí các xi lanh: Một, hai, hoặc nhiềudãy

+ Theo kết cấu cơ cấu chuyển động: Có con trợt và không có contrợt

+ Theo sự bố trí xi lanh: Dạng ngang, đứng, góc

+ Theo nguyên lý làm việc: Tác dụng đơn, tác dụng kép

+ Phụ thuộc vào kiểu làm mát

 Làm mát nớc hay bằng không khí

 Máy nén với môi chất công tác là chất làm lạnh: Máy nénlạnh

 Theo khả năng di chuyển: Máy nén cố định, di động

Hiện nay trong ngành dầu khí chủ yếu sử dụng các loại máy nén khí sau:Máy KP-2T (AK-150); máy nén khí 2BM4-9/101; máy nén khí 4BY 5/9; máynén khí trục vít GA75, SSP, MH75, GA22, GA30 ; máy nén khíINTERSOLLRAND T30 x 400

1.3.4 Đặc điểm các loại máy nén khí đợc sử dụng trong ngành dầu khí.

1.3.4.1 Máy nén khí cao áp KP-2T (AK 150).

Đợc sử dụng để tạo nguồn khí có áp suất cao (150 KG/cm2): dùng để

điều khiển hệ thống van cầu, ép vỉa, duy trì hoạt động của các bình ổn áp, máybơm piston Nạp khí cho các bình khí của động cơ diezen và các bình khí củaxuồng cứu sinh

Máy nén khí KP-2T là máy nén khí piston thẳng đứng, 3 cấp áp suất cửavào là áp suất khí quyển, áp suất của ra lớn nhất cho phép là 150 KG/cm2 với

lu lợng 1,8 m3/phút

1.3.4.2 Máy nén khí 2BM4-9/101 (của trạm máy nén khí CD9-101).

Đợc sử dụng trong quá trình gọi dòng các giếng khai thác là phơng pháplàm giảm cột áp thủy tĩnh của khối chất lỏng trong lòng giếng Đây là loạimáy nén piston nằm ngang dùng để nén áp suất khí quyển đến áp suất 100KG/

cm2 với lu lợng 9m3/phút

1.3.4.3 Máy nén khí 4BY5/9.

Dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống điều khiển li hợp khí (côn hơi)cho tời khoan và cấp khí nén phụ trợ cho hệ thống điều khiển tự động trêngiàn

Đây là loại máy nén khí piston chữ V, 2 cấp nén tác dụng đơn 4 dãy, 4xylanh áp suất cửa vào là áp suất khí quyển, áp suất cửa ra là 8KG/cm2 với lulợng là 5m3/phút.

1.3.4.4 Máy nén khí trục vít GA75, GA22, GA30, SSP, MH75

Loại máy nén này dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống điều khiển, hệthống bơm trám ximăng và các nhu cầu khác

1.3.4.5 Máy nén INGERSOLLRAND T30 x 400

Loại máy này dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống tự động hóa

Chơng II Giới thiệu chung về máy nén khí trục vít

2.1 Định nghĩa, u nhợc điểm.

2.1.1 Định nghĩa.

Máy nén trục vít là loại máy làm việc theo nguyên lý thể tích Hơi (khí)

đợc nén đến áp suất cao nhờ sự giảm thể tích tạo bởi các rãnh vít và thân máynén

Máy nén trục vít thờng đợc sử dụng trong hệ thống thu gom khí đồnghành ở các mỏ hoặc cung cấp nguồn khí nén cho các thiết bị đo và điều chỉnh

tự động

Do chuyển động tịnh tiến của piston đợc thay thể bằng chuyển độngquay của roto nên máy nén trục vít có thể làm việc với số vòng quay cao Cácchỉ tiêu của máy trục vít tốt nhất ở các điều kiện làm việc tối u cũng tơng đ-

ơng với máy nén piston Chênh lệch áp suất giữa đầu hút và đẩy của máy néntrục vít có thể đạt từ 17 đến 21 bar

2.1.2 u điểm

So sánh với máy nén piston thì máy nén trục vít có các u điểm:

+ Làm việc có độ tin cậy và độ bền cao, tốc độ quay lớn, kích thớc máynhỏ gọn, không có các chi tiết chuyển động tịnh tiến và các lực quán tính kèmtheo Bộ phận quay rất cân bằng về mặt động học nên không cần nền móngkiên cố, không có các xupap, xecmăng và các chi tiết chịu lực nặng nề, dễ hhỏng Các chỉ tiêu về năng lợng và thể tích đều ổn định trong thời gian vậnhành lâu dài Các tổn thất áp suất trong cửa hút và cửa đẩy đều nhỏ vì không

có các xupap Hầu nh không có hiện tợng va đập thủy lực, có khả năng làmviệc với môi chất hai pha máy có thể vận hành ở chế độ tự động

+ So sánh với máy nén ly tâm thì máy nén trục vít có các u điểm: Không

có vùng mất ổn định về thủy lực và trong công nghệ làm lạnh có thể làm việcvới tất cả các tác nhân lạnh khác nhau mà không cần thay đổi nhiều về cấutạo, tốc độ quay của máy nén không ảnh hởng đến tỷ số nén của máy, điềuchỉnh công suất rất kinh tế nhờ sự thay đổi tốc độ quay của máy (nhng không

ảnh hởng đến tỷ số nén) và điều chỉnh bằng “ngăn kéo”

2.1.3 Nhợc điểm

+ Máy nén trục vít có hiệu suất thấp hơn máy nén piston và nó cũng sinhnhiệt nhiều trong quá trình làm việc nên thờng phải dùng các biện pháp làmmát, đối với máy nén trục vít có dầu bôi trơn yêu cầu kết cấu của hệ thống phụtrợ và chế độ vận hành phức tạp hơn Cần dùng các vật liệu làm giảm ma sát(đồng thanh) tơng đối đắt tiền để làm bánh vít, các trục vít có độ chính xáccao, khó chế tạo, sửa chữa và có giá thành cao

2.2 Kiểu và kết cấu của máy nén.

Máy nén trục vít có thể có loại cấu tạo 1, 2 hoặc nhiều Rô to Trong đó,máy nén loại hai rô to là đợc sử dụng nhiều nhất

Máy nén trục vít là loại máy nén quay nhanh và không có van đầu hút và

đẩy Các bộ phận làm việc và các vít quay không tiếp xúc nhau và không tiếp

xúc với thân máy Các vít chỉ cho phép tiếp xúc với nhau trong trờng hợp cócung cấp dầu bôi trơn cho máy nén

Máy nén trục vít có thể chia làm 2 loại là: Máy nén trục vít khô và Máynén trục vít có dầu bôi trơn

2.2.1 Máy nén trục vít khô.

Xét loại máy nén trục vít khô có 2 roto Roto chủ động có răng lồi đợcnối trực tiếp hoặc qua khớp nối răng với động cơ (động cơ điện hoặc động cơdiezen) Roto bị động có răng lõm

Quá trình nén khí xảy ra không đợc cấp dầu hoặc chất lỏng khác vàokhoang làm việc của vít Vì vậy sự tiếp xúc giữa các răng của 2 roto khi không

có dầu thì không cho phép xảy ra, giữa chúng tồn tại khe hở nhỏ đảm bảo sựlàm việc an toàn cho máy nén khí

Để roto quay đồng bộ khi không có sự tiếp xúc tơng hỗ giữa chúng, ngời

ta lắp cặp bánh răng ăn khớp có tỷ số truyền bằng với tỷ số răng của roto chủ

động và roto bị động ở loại máy nén này việc làm lạnh khí nhờ vỏ bọc ngoài

và nhờ thiết bị làm lạnh trung gian hoặc thiết bị làm lạnh sau máy nén khí

Đặc trng của các bánh răng ăn khớp là khe hở mặt bên nhỏ Khe hở giữacác răng của chúng bằng nửa khe hở cho phép giữa các răng của các roto

Điều này đảm bảo không có sự tiếp xúc giữa các răng của phần vít của cácroto trong thời gian máy nén làm việc

Các roto đợc lắp trong thân trên các ổ đỡ Do máy làm việc với vận tốcvòng rất lớn (100 m/s) nên phải sử dụng các ổ trợt, ở phía cửa hút lắp ổ đỡ,phía cửa đẩy lắp ổ đỡ chặn Giữa các khoang ổ đỡ và khoang nén đợc lắp cụm

đệm làm kín để ngăn một phía là sự chảy dầu từ buồng ổ đỡ vào khoang nén

và phía khác là sự rò rỉ khí nén từ máy nén

Năng suất của máy nén trục vít khô có thể đạt tới từ 63 đến 400(m3/phút)

2.2.2 Máy nén trục vít có dầu bôi trơn.

Loại máy này có u thế hơn loại máy nén khô Nó có cấu tạo đơn giảnhơn Các trục vít là những bánh răng xoắn có môđun rất lớn làm bằng thép,còn vỏ máy chế tạo từ gang xám

Nhờ có dầu bôi trơn cho nên các vít có thể tiếp xúc với nhau do vậykhông cần sử dụng bánh răng truyền động Các bộ phận chèn và các ổ đỡ cũng

đơn giản hơn Dầu bôi trơn với số lợng lớn đợc phun vào các khoang làm việc

để chèn kín các khe hở giữa các bộ phận làm việc của máy nén làm giảm dòngchảy ngợc của khí nén, nên nâng cao hiệu suất làm việc cho máy nén

Ngoài ra, dầu bôi trơn còn có tác dụng làm giảm nhiệt khí nén và các chitiết bị nóng, để bôi trơn và giảm tiếng ồn khi máy nén làm việc

Khi so sánh với máy nén khô thì ta nhận thấy rằng: trong máy nén khô

hệ số nén không vợt quá 4 và nhiệt độ của khí trên đờng đẩy tăng đến 160 ữ

1800C Nghĩa là sự phun dầu cho phép chế tạo máy nén một cấp không làm

hơn 2,5 lần so với máy nén khô, cho nên các roto quay trên các ổ lăn thờng ởphía cửa hút đợc lắp ổ bi đũa chịu tải trọng hớng kính, ở phía cửa đẩy đợc lắpmột khối ổ đỡ trong đó gồm các ổ bi cầu chịu lực dọc trục và các ổ bi đũa chịulực hớng kính.

Máy nén trục vít có thể có loại cấu tạo một hoặc nhiều roto trong đó máynén loại 2 roto đợc sử dụng phổ biến nhất

Năng suất máy nén trục vít có dầu bôi trơn có thể đạt tới từ 10 40(m3/phút)

-2.3 Các thông số cơ bản của máy nén trục vít.

2.3.1 Tỷ số nén (α).

Là tỷ số giữa áp suất khí ra Pd và áp suất khí vào Ph của máy nén khí

h

d p

- Z1, n1: Số răng và số vòng quay của roto chủ động

- Z2, n2: Số răng và số vòng quay của roto bị động

Từ các công thức trên ta thấy lu lợng của máy nén trục vít là hàm số chỉphụ thuộc vào số vòng quay của roto và về lý thuyết nó không phụ thuộc vào

áp suất nén

Trong thực tế, khi tăng áp suất nén thì lu lợng của máy nén có giảm, điềunày đợc giải thích bằng sự chảy ngợc của khí nén về đờng hút của máy nénkhí qua khe hở giữa các roto sẽ càng nhiều khi áp suất càng tăng

Tơng ứng với sự tăng áp suất của máy nén khí thì hệ số lu lợng sẽ giảm,

hệ số lu lọng (hiệu suất) η V là một đặc trng quan trọng của máy nén thể tích

L

T V V

V



 (2.3)

Trong đó:

- VT: Là năng suất thực tế của máy nén khí

- VL: Là năng suất lý thuyết của máy nén khí

- Năng suất thực tế của máy nén là lợng khí đợc đa tới nơitiêu thụ và luôn thấp hơn năng suất lý thuyết một lợng ∆V do tổn thất trongmáy nén

Hiệu suất lu lợng này đặc trng cho độ kín của máy, nó càng cao nếu khe

hở trong máy nén càng giảm Tuy nhiên việc chế tạo khe hở chỉ nhỏ đến mộtgiá trị cho phép và không thể nhỏ hơn vì phải tính đến sự vận hành an toàn củamáy nén

Thể tích khí tổn thất ∆V qua khe hở ít phụ thuộc vào số vòng quay củaroto mà chỉ phụ thuộc vào sự chênh áp trớc sau khe hở

Tuy nhiên giá trị quan trọng hơn so với hiệu suất lu lợng là giá trị hiệusuất của máy nén trục vít, nó đặc trng cho sự hoàn thiện về năng lợng củamáy

Sự hoàn thiện về năng lợng của máy nén đợc xác định bằng chỉ số hiệusuất có ích của khí đoạn nhiệt, nó là tỷ lệ giữa công đoạn nhiệt của máy nénvới công tiêu hao trong thực tế

- dn: Hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén

- Adn: Công đoạn nhiệt

- ATT: Công tiêu hao thực tế

- Ndn: Công suất đoạn nhiệt

- NTT: Công suất tiêu hao thực tế

Công thức tính hệ số nén bên ngoài:

r v

P P

bằng áp suất xả, nghĩa là van xả đợc mở ở thời điểm khi mà áp suất trongxilanh đợc tạo thành bằng áp suất trong hệ thống.

Trong máy nén trục vít, áp suất cuối không chỉ phụ thuộc áp suất trong

hệ thống mà còn phụ thuộc vào sự bố trí cửa xả Nó xác định hệ số nén trongmáy nén khí

Công thức tính hệ số nén bên trong:

nt v

P P

hệ số nén ngoài là nhỏ

Nếu ngợc lại, hệ số nén trong lớn hơn hệ số nén ngoài thì khí trong máynén bị nén lên giá trị lớn hơn giá trị cần thiết do vậy áp suất trong ống xả giảmkhi đó năng lợng do sự nén bổ sung sẽ tiêu phí

2.3.3 Công suất (N).

Là công suất tiêu hao để nén và truyền khí

Khi roto đợc làm mát bằng nớc và quá trình nén là đẳng nhiệt thì côngsuất N đợc tính nh sau:

2 1

Khi quá trình nén chỉ làm nguội bằng không khí thì đợc xem là đoạnnhiệt, khi đó công suất N đợc tính nh sau:

.

1

1 1

k k

do n

P k

- Q: Năng suất hút của máy (m3/s)

- P1, P2: áp suất đầu (hút) và áp suất cuối (đẩy) (N/m2)

- k: Chỉ số đoạn nhiệt

-  da.n : Hiệu suất đẳng nhiệt

-  do.n : Hiệu suất đoạn nhiệt

-  m : Hiệu suất tính đén tổn thất ma sát (hiệu suất cơ khí)

-  da.n  m = 0,5  0,6

-  do.n  m = 0,6  0,7

2.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén trục vít.

2.4.1 Cấu tạo.

Hình 2.1: sơ đồ cấu tạo chung của máy nén trục vít.

Trong đó:

1- Nắp trớc 4- Roto bị động 7- ổ đỡ chặn

2- Thân 5- Roto dẫn động 8- Piston tháo tải

3- Nắp sau 6- ổ trục trợt 9- Ngăn kéo điều chỉnh

2.4.2 Nguyên lý làm việc.

Xét loại máy nén trục vít 2 roto có dầu bôi trơn Các bộ phận làm việc làcác trục vít quay (một trục chủ động, một trục bị dẫn động) nhng không tiếpxúc với nhau và không tiếp xúc với thân máy, các trục vít chỉ cho phép tiếpxúc với nhau trong trờng hợp có cung cấp dầu bôi trơn cho máy nén

Hai trục vít có các mối răng vít ăn khớp và quay ngợc chiều nhau Trụcdẫn nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn Khi các trục vítquay sẽ xảy ra quá trình hút khí ở đầu hút (do các vít giải phóng không gian

đã ăn khớp), tiếp đó là quá trình nén khí (nhờ thu hẹp không gian do các vítvào ăn khớp), quá trình kết thúc khi không gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy

và lúc này xảy ra quá trình đẩy khí vào ống đẩy Khí hoặc hơi đợc hút từ đầunày đợc nén sang đầu kia của cặp trục, khe hở giữa 2 trục vít (phần ăn khớp)

và giữa đỉnh răng với thân máy vào khoảng từ 0,1 - 0,4 mm

Phần rãnh của roto đợc nối qua cửa nằm ở phía đầu của máy nén vớikhoang hút, do có chân không phần đợc giải phóng của rãnh sẽ đợc nạp khí từkhoang hút do vậy khi có sự ăn khớp vào các răng với rãnh của roto, thể tíchrãnh bị giảm và xảy ra sự nén khí Khi quay roto, thể tích rãnh bị giảm tới giá

trị tính toán nào đó để nhận đợc áp suất nén đã quy định, ở đầu kia của máynén trong thân có cửa xả và qua cửa này khí nén đợc đẩy vào khoang xả Đểtránh khỏi dòng chảy ngợc của khí từ khoang nén và xả về khoang hút, cácrăng của roto đợc chế tạo để giữa chúng tạo thành đờng tiếp xúc liên trục

Chơng Iii các thông số cơ bản, cấu tạo, nguyên lý hoạt độngcủa máy nén ga -75

Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống khí nuôi trên giàn MSP - 8.

1 - Van 1 chiều

3.1 Các thông số cơ bản của máy nén khí GA-75.

Máy nén khí GA - 75 là máy nén khí trục vít có dầu bôi trơn, một cấpnén, đợc dẫn động bằng động cơ điện và đợc làm mát bằng không khí

- áp suất lớn nhất: 9,75 bar

- áp suất làm việc thực tế: 8,2 bar

- Điện áp: 380v / 3pha / 50 Hz

- Công suất: 75 kW

- Nhiệt độ lớn nhất cho phép của hỗn hợp khí ra: 1100C

- Nhiệt độ lớn nhất của khí nạp: 490C

- Kích thớc: 2000 x 850 x 2000 mm

- Khối lợng: 1550 kg

- Động cơ dẫn động: động cơ điện ABB kiểu M2A, SMC 250

- Số vòng quay của trục động cơ: 2975 V/phút

- Lu lợng dầu: 29 lít

- Dầu sử dụng với cấp độ nhớt: ISO UG 68,chỉ số nhớt bé nhất: 95

- Khớp nối: răng

- Bộ truyền trung gian: cặp bánh răng ăn khớp

- Giá trị đặt của van an toàn của bình tách: 12 bar

- áp suất duy trì của bình tách bé nhất: 4 bar

3.2.1.Thân máy nén

Hình 3.3 Hình dạng thân máy nén trục vít GA-75

1- Thân máy nén2- Trục phụ3- Trục chính

Thân máy nén là giá đỡ các bộ phận khác của máy nén và cũng là nơixảy ra quá trình nén khí Thân máy nén có độ ổn định lớn, nặng, bền và chịu

đợc áp suất cao Trong thân máy nén là không gian chuyển động quay tròncủa roto và chứa dầu bôi trơn ở hai đầu thân máy nén có ổ đỡ chính để đỡ cácroto, ở phía hút và đẩy lắp các ổ đỡ chặn

Trong phần dới của thân máy, ở đầu bên kia của cặp trục (roto) là cửa

đẩy đợc lắp van ngợc (CV) Còn ở giữa thân máy đợc nối với van chặn dầu(Vs) và hệ thống cung cấp dầu Ngoài ra, nó còn đợc nối với một đờng ống dẫndầu phụ để cung cấp dầu bôi trơn cho máy nén khí khi máy chạy ở chế độkhông tải

Mặt trên của thân đợc thông với khoang hút đợc nối với van hút Thânmáy đợc đúc bằng gang nên kết cấu bền và chắc chắn ít phải sửa chữa và phùhợp với thiết bị áp lực Thân máy đợc gắn trên giá đỡ và dới đế giá đỡ có các

Cụm roto bao gồm tất cả các thiết bị quay lắp đặt trên roto ngoại trừkhớp nối.

Thân roto có dạng rãnh vít và đợc bố trí ở phần giữa của trục (ở giữa hai

Roto của máy nén đủ độ cứng vững để không xảy ra sự biến dạng trongquá trình làm việc dẫn tới sự tiếp xúc giữa thân roto và thân máy

3.2.3 Hộp tốc độ.

3.2.3.1 Cấu tạo hộp tốc độ (tăng tốc).

Đầu trục phía lắp với động cơ đợc phay rãnh then và đợc lắp với ổ bi(5110), vành làm kín (5120), đệm (5135) và ngoài cùng là chi tiết hãm (5115).Trục chủ động của roto đợc lắp với đệm (5025), bạc (5020), nắp chụp(5030), bạc (5040) và bánh răng (2020) nhờ then (5045) và phần ngoài cùng

có đệm cách (5050) đợc bắt chặt vào trục bánh răng nhờ bulông 6 cạnh(5055).

Động cơ truyền chuyển động cho trục chủ động của hộp tốc độ khi đótrục roto quay nhờ sự ăn khớp giữa bánh răng chủ động (2025) và bánh răng

bị động (2020)

3.2.3.2 Bảo dỡng hộp tốc độ.

Cũng nh các hộp tốc độ khác, hộp tốc độ của máy nén GA - 75 cần đợcbảo dỡng, sửa chữa sau quá trình làm việc và chăm sóc trong quá trình vậnhành

Trong quá trình vận hành thì phải kiểm tra chế độ bôi trơn cho hộp tốc

độ, loại nhớt bôi trơn cho hộp tốc độ đợc nhà sản xuất quy định là loại I 40A

Khắc phục: Nếu một vài răng bị tróc thì có thể sửa chữa nhng nếu toàn

bộ răng bị tróc thì cần phải thay thế bánh răng mới Đổ thêm dầu cho đủ và

đúng độ nhớt cần thiết

b Xớc bề mặt làm việc của răng, răng mòn quá nhanh.

Nguyên nhân: Do răng làm việc dới điều kiện ma sát khô hay có hạt mài,bụi, mạt sắt lọt vào giữa hai bề mặt răng ăn khớp

Khắc phục: Lau chùi sạch, bôi trơn bộ truyền theo đúng quy định, thaydầu trong hộp truyền động bánh răng,

c Bộ truyền làm việc rung, ồn.

Nguyên nhân: Do có thể khe hở cạnh răng quá lớn, khoảng cách hai tâm

xa hoặc khe hở cạnh răng quá nhỏ, khoảng cách trục gần theo quy định, ở hainửa thân bị kẹt, bị quay nặng

Khắc phục: Thay bánh răng mới, đo lại khoảng cách trục, căn lại ổ bihoặc đo lại đờng kính lỗ lắp ổ

d Bạc ngoài của ổ quay nhanh.

Nguyên nhân: Do va đập, do tải trọng quá lớn hoặc do khe hở rãnh then

và then ban đầu lớn hơn so với quy định

g Khe hở hớng kính và chiều trục của ổ lớn, ổ làm việc có tiếng ồn.

Nguyên nhân: Do mòn các chi tiết của ổ, vật liệu làm chi tiết ổ bị mỏi, ổ

bị tróc, rỗ

Khắc phục: Cần phải thay mới

3.2.4 Động cơ dẫn động

Động cơ dẫn động đợc lắp đặt trên bệ đỡ, giữa bệ đỡ và động cơ đợc lắpcác đệm chống rung

Trục động cơ đợc nối với bộ truyền trung gian nhờ khớp, khớp nối gồm 3phần cơ bản sau:

- Phần nửa khớp lắp then trên trục động cơ có dạng mặt ngoài hình trụcbậc Đờng ngoài của phần trụ nhỏ có then hoa ngoài để lắp vào trục trung gian

có then hoa trong, đờng kính trong của phần trụ lớn cũng có then hoa trong đểlắp với trục trung gian có then hoa ngoài

- Trục trung gian hình trụ, ở giữa có đờng kính nhỏ hơn hai mặt trụ đầu,hai mặt trụ đầu có dạng then hoa

- Phần nửa khớp nối thứ hai lắp trên trục chủ động của hộp giảm tốc bằngthen và nó đợc lắp với trục trung gian bằng then hoa

3.2.5 Hệ thống dầu.

Hệ thống dầu có ảnh hởng rất lớn đến sự hoạt động của máy nén, ngoàiviệc cung cấp dầu cho máy nén trong quá trình hoạt động của máy nó còn cónhiệm vụ bôi trơn, làm mát các chi tiết trong máy nh roto, ổ trợt,

Dầu sử dụng cho máy nén phải đúng loại, đúng nhiệt độ, áp suất và phải

Hệ thống dầu có một van dự phòng (BV), khi nhiệt độ dầu thấp hơn 40 0Cthì van (BV) sẽ đóng đờng dầu cấp từ két làm mát (Co) về máy nén (E) và lúcnày áp lực khí nén sẽ đẩy dầu từ bình tách (AR) qua van (BV), qua phin lọc(OF) rồi theo đờng ống qua van ngắt dầu (Vs) vào máy nén (E) và các điểmbôi trơn của nó Két làm mát dầu (Co) lúc này ở vị trí dự phòng

Khi nhiệt độ dầu trong bình (AR) tăng lên quá 550C thì van (BV) sẽ

đóng, dầu khí từ bình (AR) sẽ qua két làm mát, qua phin lọc, qua van ngắt dầuvào máy nén (E) Van ngắt dầu (Vs) dùng để ngăn ngừa phần máy nén khỏi bịngập dầu khi máy nén dừng, van đợc mở bởi các tác động của áp suất ra khimáy nén đợc khởi động

3.2.6 Hệ thống làm mát.

Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm mát.

Trong đó:

Ca: Két làm mát khí nénCo: Két làm mát dầu Khi khí bị nén, các phần tử gia tăng sự cọ sát với nhau và làm nhiệt độkhí tăng lên, sự tăng nhiệt độ này sẽ làm nóng các bộ phận của máy nén Đểngăn chặn hiện tợng này thì máy nén sẽ đợc làm mát bằng khí và dầu

Hệ thống làm mát gồm két làm mát khí nén (Ca), két làm mát dầu dầu(Co) và quạt gió (FN)

3.2.7 Các thiết bị phụ trợ.

3.2.7.1 Van an toàn.

Trong máy nén khí có lắp van an toàn có tác dụng xả bớt áp suất khi ápsuất vợt quá mức cho phép Van an toàn đợc lắp trên bình tách, bình chứa khí(AR) và bình chứa khí nén (V - 801), giá trị đặt của các van an toàn là 12 bar

điều chỉnh ban đầu thì vị trí của kim van mới trở về vị trí ban đầu

3.2.7.2 Van một chiều (van chặn dầu Vs)

Van một chiều đợc lắp trên đờng ống của hệ thống cung cấp dầu chomáy nén Nó chỉ cho phép dầu đi theo một chiều Khi máy nén dừng thì nó sẽ

đóng lại, không cho dầu từ bình tách chuyển vào thân máy nén làm đầy cácrãnh vít, để ngăn ngừa khả năng gây quá tải cho máy nén khi máy nén làmviệc

Cấu tạo:

Hình 3.9: sơ đồ cấu tạo van một chiều.

Trong đó:

1075: Thân van 1105: Vít

1085: Piston 1115: Chốt núm vú1090: Lò xo 1120: Đệm

1100: Đệm 1130: Đệm kín1135: Bulông

Nguyên lý làm việc:

Cửa A đợc nối với hệ thống cung cấp dầu bôi trơn còn cửa B đợc nối vớicửa đấy của máy nén Khi máy nén hoạt động thì áp suất từ cửa đẩy sẽ đẩypiston (1085), ép van (1080) và lò xo (1090) lại, lúc đó dầu từ cửa A vào van

và cấp dầu cho máy nén

Khi máy nén ngừng hoạt động hoặc chạy ở chế độ không tải thì do ápsuất ở cửa đẩy không có hoặc quá thấp nên áp suất dầu từ cửa A lớn hơn sẽnén lò xo (1090) và van (1080) lại đóng đờng cấp dầu vào máy nén

3.2.7.3 Van áp suất thấp (Vp).

Nhiệm vụ của van áp suất thấp là để loại trừ khả năng áp suất trong bìnhtách giảm xuống thấp hơn áp suất bé nhất cho phép (4 bar) Van này đợc lắptrên mặt bích làm kín của bình tách dầu

Cấu tạo:

Hình 3.10: Sơ đồ cấu tạo van áp suất thấp.

Khi áp suất trong bình nhỏ hơn 4 bar thì van không thể mở ra, khi đó khítrong bình không đợc cấp tới két làm mát

Cấu tạo:

Hình 3.11: Sơ đồ cấu tạo van ngợc.

Trong đó:

1020: Thân van 1050: Đệm kín1040: Lò xo 1065: Vít1045: Đĩa van 1070: Đệm

3.2.7.5 Thiết bị lọc khí (AF).

Thiết bị lọc khí có nhiệm vụ cung cấp nguồn không khí sạch cho máynén trong quá trình hoạt động

Hình 3.12: Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc khí AF

Thiết bị lọc khí gồm hai bộ phận chính là: Bộ lọc khí (1) và ống lọc (2).Bên dới ống lọc và bộ lọc là bộ phận đỡ chúng và bộ phận này đợc đặttrên bệ đỡ (3), bệ đỡ (3) đợc gắn trên bệ đỡ (10) bằng bulông và bệ đỡ (10)này đợc gắn với thiết bị dẫn khí (cụm van không tải)

Phần trên của bộ lọc đợc nối với một đầu của ống khuỷu (5) bằng vòngkẹp (4) Đầu còn lại của ống khuỷu đợc nối với cửa vào của thiết bị dẫn khíbằng vòng kẹp (9)

Trên ống khuỷu có gắn đồng hồ đo nhiệt độ (6)

3.2.7.6 Phin lọc dầu (OF).

Phin lọc dầu có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất có trong dầu trớc khi cấptrở lại cho máy nén

Phin lọc dầu của máy nén GA - 75 là loại phin đôi, nó có thể lọc tạp chất

có đờng kính đến 25 μm

3.2.7.7 Bình tách dầu (AR).

Bình tách dầu (AR) đợc chế tạo với nhiệm vụ lọc tách dầu, khí ra khỏinhau và theo các dòng khác nhau đi ra ngoài (tách 2 pha)

Hình vẽ 3.13: Sơ đồ cấu tạo bình tách dầu AR.

Luồng khí thổi làm mát đợc cấp từ quạt gió, nó thổi qua các ống tỏanhiệt và lấy nhiệt từ các ống này để làm mát dầu trong các ống Két làm mátkhí nén cũng có cấu tạo tơng tự.

- Trục trung gian hình trụ, ở giữa có đờng kính nhỏ hơn hai mặt trụ đầu

có dạng then hoa

- Phần nửa khớp nối thứ hai lắp trên trục chủ động của hộp giảm tốc bằngthen và lắp then hoa với trục trung gian

3.3 Nguyên lý hoạt động.

3.3.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy nén GA- 75.

Hình 3.15: Sơ đồ sơ đồ nguyên lý làm việc của máy nén khí GA -75.

AF: Phin lọc khí AR: Bình tách dầu khí

AV: Van ra BV: Van dự phòng

Ca: Két làm mát khí CM: Modun điều khiểnCo: Két làm mát dầu CV: Van ngợc

Daa: Đờng xả tự động Dma: Van xả lỏng bằng tay

DP1: Chốt bình tách DP2: Chốt van chặn dầu

DP3: Chốt van ngợc E: Máy nén

FC: Vít FN: Quạt

GL: Đồng hồ đo mức dầu IV: Van vào

LP: Piston tải MTa: Bộ tách lỏng

M1: Mô tơ máy nén M2: Mô tơ quạt

OF: Phin lọc dầu OS: Phần tử tách dầu

PDT1: Thiết bị cảm ứng PT20: Thiết bị cảm ứng cửa ra Rf1,2: Van tiết lu SV: Van an toàn

TT11: Thiết bị cảm ứng nhiệt độ UV: Van không tải

UA: Đờng không tải VI: Đồng hồ chỉ báo

Vp: Van áp suất thấp Vs: Van chặn dầu

Y1: Van điện tử

Khi máy nén làm việc có thể để ở chế độ điều khiển bằng tay hoặc tự

động điều khiển theo giới hạn áp suất đã đợc đặt trớc, theo thiết kế giới hạn đólà:

Máy làm việc: 6,9 bar ữ8,2 bar

Máy dự phòng: 6,7 bar ữ 8,0 bar

Khi máy làm việc ở chế độ có tải:

Khí trời đợc hút qua phin lọc đầu hút (AF), qua van vào (IV) đi vàokhoang hút và đợc nạp vào rãnh vít của máy nén (E) Sau đó khí đợc nén đẩy

về phía cửa đẩy và đẩy vào khoang đẩy, đồng thời với quá trình nạp nén đó là

sự làm việc của hệ thống cung cấp dầu vào khoang làm việc của máy nén Saukhi khí nén vào buồng đẩy, khí nén sẽ đi qua van ngợc (CV), rồi theo đờngống dẫn tới bình tách dầu và chứa khí (AR) ở bình này dầu đợc tách ra vàlắng xuống dới đáy Sau đó dới tác dụng của áp suất bình, dầu sẽ đợc đẩy qua

bộ làm mát bằng khí (Co) (nếu nhiệt độ cao hơn 400C) hoặc đẩy thẳng khôngqua bộ làm mát tới phin lọc (OF) rồi theo đờng ống tới van chặn tự động (Vs)

và cấp vào khoang làm việc Phần khí nén sau khi ra khỏi bình tách thông quavan áp suất tối thiểu (Vp) (van Vp đợc lắp để loại trừ khả năng áp suất trongbình giảm xuống thấp hơn áp suất bé nhất cho phép 4 bar), sau đó khí nén đợc

đa tới két làm mát bằng không khí (Co), qua bộ xả lỏng MTa rồi tới bình chứa

và hệ thống làm sạch khí

Trên sơ đồ khí sẽ đi nh sau:

Khí đợc hút qua phin lọc (AF) và mở vào (IV) để vào máy nén (E) Khínén và dầu đợc đa tới thiết bị chứa và tách dầu khí (AR) qua van ngợc (CV),không khí nén đợc đẩy qua van ra (AV), qua van áp suất thấp (Vp), bộ làmmát không khí nén (Ca) và xả lỏng (MTa), van ngợc (CV) để ngăn ngừakhông cho dòng khí chảy ngớc khi máy nén dừng hoạt động

3.3.2 Hệ thống chạy mang tải và không mang tải cho máy nén.

3.3.2.1 Hệ thống chạy không tải.

Khi sự tiêu thụ khí nén ít hơn lợng cung cấp của máy nén thì áp suất hệthống tăng lên Khi áp suất hệ thống đạt tới áp suất không tải thì van điện tử(Y1) sẽ ngắt piston của van hồi về bởi lực đẩy của lò xo, khi đó:

- áp suất điều khiển có trong buồng của piston tải (LP) và van không tải(UV) đợc xả ra ngoài qua van điện tử (Y1)

- Piston tải (LP) chuyển động lên phía trên kéo theo van vào (IV) chuyển

động lên đóng cửa vào của khí nạp

- Van không tải (UV) đợc mở bởi áp suất từ bình chứa (AR) áp suất từbình (AR) qua van không tải (UV) xả về phía bộ phận không tải (UA) vàomáy nén (E)

- áp suất đợc duy trì ở giá trị thấp, một lợng nhỏ của khí đợc giữ lại và

a Bộ điều khiển

Bộ điều khiển có chức năng điều khiển tự động máy nén và bảo vệ máynén

Điều khiển tự động máy nén:

Bộ điều khiển có nhiệm vụ duy trì áp suất hệ thống giữa các giới hạntheo sự lập trình trớc bằng việc tự động có tải và không tải cho máy nén Trị

số của điểm đặt lập trình, nghĩa là trị số áp suất không tải, trị số áp suất mangtải, thời gian dùng lớn nhất và số lần khởi động môtơ nhiều nhất đợc đa vàochơng trình

Bộ điều khiển có thể dừng máy nén ở bất kỳ thời điểm nào để giảm tiêuhao năng lợng và khởi động tự động lại khi áp suất hệ thống giảm Trong tr-ờng hợp thời gian không tải quá ngắn thì máy nén sẽ đợc giữ chạy tiếp tục đểngăn ngừa khoảng thời gian nghỉ quá ngắn

Bảo vệ máy nén

Nếu nhiệt độ đầu ra của các phần tử máy nén vợt quá mức cài đặt trongchơng trình thì máy nén sẽ tự động dừng Điều này sẽ đợc chỉ báo trên thiết bịchỉ thị, máy nén cũng sẽ đợc dừng làm việc trong trờng hợp quá tải động cơ,quạt làm mát

Nếu nhiệt độ ra của các phần tử máy nén vợt qua giá trị thấp nhất đặttrong chơng trình thì nó cũng sẽ chỉ báo động tới ngời vận hành trớc khi dừngmáy

b Điều khiển bằng tay

Bình thờng máy nén làm việc tự động, nghĩa là máy nén chạy có tải,dừng máy và khởi động lại máy đều ở chế độ tự động (khi đó đèn LED sẽsáng lên)

Nếu do yêu cầu làm việc thì máy nén cũng có thể chạy không tải bằngtay, trong trờng hợp này máy nén đợc cắt khỏi chế độ tự động, nghĩa là máynén duy trì chạy không tải cho đến khi mang tải cho nó trực tiếp bằng tay

Chơng iv Lắp đặt, vận hành trạm máy nén khí ga-75

4.1 Thành phần cấu tạo và nguyên lý làm việc của trạm máy nén GA-75 4.1.1 Thành phần cấu tạo của tram máy nén GA -75.

Trạm máy nén khí GA - 75 là cụm thiết bị có nhiệm vụ cung cấp và làmsạch khí nén cho hệ thống đo và điều khiển tự động các quá trình công nghệcung cấp khí nén sạch cho hệ thống bơm trám xi măng và các mục đích khác Các thành phần cơ bản của trạm bao gồm:

1 Máy nén khí trục vít có dầu bôi trơn một cấp GA - 75 cùng các thiết bịphụ trợ khác (bình tách và chứa dầu, khí, hệ thống dầu, hệ thống làm mát, cácloại van, ) do hãng Alas Copco cung cấp Cấu tạo của bộ phận này đã đợcnêu ở chơng III

2 Hệ thống chứa và xử lý khí nén sau máy nén

Sơ đồ công nghệ của trạm máy nén GA - 75 (hình 4.1)