Cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy bơm ly tâm vận chuyển dầu HПC 6535500, nghiên cứu khắc phục hiện tượng xâm thực

LỜI NĨI ĐẦU Dầu khí Việt Nam nàng cơng nghiệp non trẻ song năm qua không ngừng vươn lên trở thành nghành công nghiệp mũi nhọn kin tế quốc dân Chúng ta nhìn tương lai dầu khí nghành cơng nghiệp đầy triển vọng Do không ngừng học hỏi, xây dựng phát triển ngành cơng nghiệp Dầu khí góp phần quan trọng cho nghiệp Cơng Nghiệp Hố-Hiện Đại Hố đất nước Hiện liên doanh khai thác dầu mỏ Bạch Hổ, Rồng Đại Hùng Ở mỏ Bạch Hổ có 11 giàn cố định giàn nhẹ mỏ chiếm phần lớn sản lượng sản phẩm khai thác liên doanh Để phục vụ cho cơng tác thu gom, vận chuyển dầu khí, đặt nhiệm vụ quan trọng phải có hệ thống trang thiết bị phù hợp với điều kiện khu mỏ, để đem lại hiệu kinh tế cao Các thiết bị máy móc phục vụ cho ngành dầu khí đa dạng, máy bơm ly tâm sử dụng rộng rãi Xí nghiệp đặc biệt lĩnh vực khai thác vận chuyển dầu Do vai trò quan trọng thiết bị thu gom vận chuyển dầu khí nói chung thiết bị vận chhuyển nói riêng hướng dẫn thầy : Nguyễn Văn Giáp thầy mơn Cơ Khí-Thiết Bị với q trình thực tập xí nghiệp khai thác VIETSOVPETRO tơi chọn đề tài: “ CẤU TẠO NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA MÁY BƠM LY TÂM VẬN CHUYỂN DẦU НПС 65/35-500 ” CHUYÊN ĐỀ: “NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC” Nội dung đề tài: Chương 1: Tổng quan việc sử dụng máy bơm ly tâm vận chuyển dầu VIETSOPETRO Chương 2: Cấu tạo, nguyên lý làm việc máy bơm ly tâm vận chuyển dầu НПС 65/35-500 Chương 3: Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm ly tâm vận chuyển dầu НПС 65/35-500 Chương 4: Quy trình xây lắp, vận hành cơng tác an tồn sử dụng Chương 5: Nghiên cứu khắc phục tượng xâm thực Qua hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Giáp thầy mơn tơi hồn thành đồ án xin chân thành cảm ơn thầy Trong đồ án cịn nhiều thiếu sót mong góp ý thày bạn để tơi hồn thiện hơn, góp phần vào nghiệp khai thác dầu khí nước nhà từ kiến thức học Hà nội SV:Lương Văn Khởi DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG ĐỒ ÁN Trang Bảng 1.1:Các loại máy bơm sử dụng VIETSOVPETRO thông số kỹ thuật Bảng 1.2 : Số lượng loại máy bơm Bảng 1.3 :Các chi tiết bình tách НГС -25-2000 Bảng 1.4 : Các đặc tính kỹ thuật cua bình НГС -25-2000 Bảng 3.1 : Những hỏng hóc, nguyên nhân biện pháp khắc phục MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở VIETSOVPETRO 1.1 Tình hình sử dụng máy bơm vận chuyển dầu VIETSOVPETRO 1.2 Sơ đồ công nghệ- nguyên lý hoạt động hệ thống thu gom dầu khí dàn khoan cố định 1.2.1 Sơ đồ công nghệ 1.2.2 Nguyên lý hoạt động 1.2.3 cấu tạo, nguyên lý làm việc thiết bị thu gom sử lý 1.3 Những yêu cầu công nghệ hệ thống vận chuyển dầu VIETSOVPETRO 1.4 Những kết đạt được, tồn cần tập chung nghiên cứu giải CHƯƠNG :CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM VẬN CHUYỂN DẦU НПС 65/35-500 2.1 Sơ đồ tổng thể sơ đồ cấu tạo bơm 2.1.1 Giới thiệu chung máy bơm ly tâm vận chuyển dầu НПС 65/35-500 2.1.2 Sơ đồ tổng thể bơm 2.1.3 Cấu tạo bơm НПС 65/35-500 2.1.4 Nhận xét 2.2 Đặc tính kỹ thuật bơm 2.3 Nguyên lý làm việc bơm ly tâm vận chuyển dầu НПС 65/35-500 2.4 Lý thuyết máy bơm ly tâm Trang 2.4.1 Sơ đồ cầu tạo 2.4.2 nguyên lý làm việc 2.4.3 phân loại máy bơm 2.4.4 Các thông số bơm ly tâm 2.4.5 Phương trình làm việc bơm ly tâm 2.4.5.1 Phương trình cột áp lý thuyết 2.4.5.2 Cột áp thực tế 2.4.6 Lưu lượng hiệu suất 2.4.7 Quan hệ tương tự máy bơm ly tâm 2.4.8 Đường đặc tính bơm ly tâm 2.4.8.1 Đường đặc tính lý thuyết 2.4.8.2 Đường đặc tính thực nghiệm 2.4.8.3 Đường đặc tính tổng hợp 2.4.9 Điểm làm việc điều chỉnh chế độ làm việc bơm ly tâm 2.4.9.1 Điểm làm việc bơm ly tâm 2.9.4.2 Điều chỉnh chế độ làm việc bơm ly tâm 2.4.10 Ghép bơm ly tâm 2.4.11 Lực hướng trục bơm ly tâm GHƯƠNG :QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA MÁY BƠM LY TÂM VẬN CHUYỂN DẦU НПС 65/35-500 3.1 Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật 3.2 Một số dạng hư hỏng bơm ly tâm НПС 65/35-500 nguyên nhân biện pháp hạn chế 3.2.1 Một số dạng hỏng, nguyên nhân biện pháp khắc phục 3.2.2 Sửa chữa nhỏ máy bơm ly tâm НПС 65/35-500 dàn khoan 3.3 Quy trình sửa chữa bơm ly tâm vận chuyển dầu НПС 65/35500 3.3.1 Quy trình cơng nghệ sửa chữa 3.3.1.1 Quy trình tháo bơm 3.3.1.2 Quy trình lắp bơm 3.3.2 Các yêu cầu kỹ thuật công tác sửa chữa 3.3.2.1 Nguyên tắc nhận máy vào để sửa chữa 3.3.2.2 Chuẩn bị để đánh giá khuyết tật sửa chữa 3.3.2.3 Yêu cầu sửa chữa chi tiết liên kết không tháo 3.3.3 Danh mục dụng cụ, đồ gá cần thiết cho cơng tác sửa chữa CHƯƠNG : QUY TRÌNH XÂY LẮP, VẬN HÀNH VÀ CƠNG TÁC AN TỒN TRONG SỬ DỤNG MÁY BƠM LY TÂM НПС 65/35-500 4.1 Quy trình xây lắp 4.1.1 Chuẩn bị lắp đặt 4.1.2 Lắp đặt 4.2 Quy trình vận hành 4.2.1 Trước khởi động bơm 4.2.2 Khởi động bơm 4.2.3 Trong hoạt động 4.2.4 Dừng bơm 4.2.5 Kiểm tra 4.3 Công tác an toàn lao động CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC 5.1 Bản chất tượng xâm thực 5.1.1 Bản chất 5.1.2 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến vật liệu 5.1.3 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến đường dặc tính bơm 5.2 Nguyên nhân dấu hiệu nhận biết 5.2.1 Nguyên nhân 5.2.1 Dấu hiệu nhận biết xâm thực 5.3 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa xâm thực 5.3.1 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa 5.3.2 Tính áp suất cửa hút bơm để tránh xâm thực 5.3.3 Tính vận tốc chất lỏng đầu vào CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở VIETSOVPETRO 1.1 Tình hình sử dụng máy bơm vận chuyển dầu Vietsovpetro Bơm ly tâm loại máy thuỷ lực dùng cánh dẫn, việc rao đổi lượng máy với chất lỏng ( gọi chất lỏng công tác ) thực nhờ lượng thuỷ động dịng chảy qua máy Bộ phận làm việc bơm ly tâm bánh cơng tác có nhiều cánh dẫn để dẫn dịng chảy Biên dạng góc độ cua cánh dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần vận tốc dòng chảy nên có ý ngĩa quan trọng việc trao đổi lượng máy với dịng chảy Khi bánh cơng tác bơm ly tâm quay ( thường với vòng quay lớn đến hàng ngàn vòng phút ) cánh dân truyền nhận từ động ( thường động điện ) cho dịng chất lỏng qua tạo thành lượng thuỷ động cho dịng chảy Hiện nay, xí nghiệp liên doanh dầu khí VIETSOVPETRO khai thác dầu mỏ Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng Dầu khai thác từ mỏ dược vận chuyển đến tàu Ba Vì tàu Chi Lăng bơm ly tâm theo đường ống đặt ngầm biển Một số loại bơm ly tâm thường sử dụng xí nghiệp liên doanh VIETSOVPETRO để vận chuyển dầu kê bảng : Bảng 1.1 : Các loại máy bơm sử dụng VIETSOVPETRO thông số kỹ thuật Các thông số Bơm НПС Bơm Bơm ∫HC 105- Bơm HK kỹ thuật 65/35-500 sulzer 294 200/120 65 130 105 200 500 400 294 120 150 147 138 100 (KBT) 59 74 68 72 2950 2969 2950 2950 4,2 4,1 4,5 4,8 380/660 380 380 380 160 185 145 100 50 50 50 50 1.Lưu lượng định mức (m/h) Cột áp tối ưu(m) Công suất thuỷ lực bơm(kw) Hiệu suất(%) Số vòng quay bơm(v/ph) 6.Độ dự trữ chống xâm thực (m) Động điện dùng cho động đó: 7.1 Điện áp(v) 7.2 Cơng suất(kw) 7.3 Tần số dịng điện(Hz) 7.4 Dòng Thay đổi Thay đổi Thay đổi Thay đổi điện Tuỳ thuộc vàovị trí giàn khai thác đến trạm rót dầu đặc điểm ,lưu lượng khai thác giếng, người ta bố trí chọn máy bơm cho phù hợp Khi vận chuyển lưu lượng dầu lớn mà khoảng cách ngắn ta dùng loại máy bơm để vận chuyển HK200-120, HK200-70, НПС 40-4000….ngược lại vận chuyển với lưu lượng không lớn mà khoảng cách vân chuyển lại xa loại máy bơm dùng Suzer, НПС 65/35-500… Các loại bơm ly tâm sử dụng liên doanh dầu khí VIETSOVPETRO để vận chuyển thu gom dầu gồm loại với số lượng thống kê sau: Bảng 1.2 : Bảng số lượng loại máy bơm Loại máy bơm НПС 65/35-500 НПС 40-400 HK 200-120 9MGP R360/150GM-3 R250/38GM-1 HK200-70 SULZER Số lượng 28 12 Như tổng số máy bơm vận hành để vận chuyển dầu 70 Trong liên doanh VIETSOVPETRO máy bơm НПС 65/35-500 sử dụng nhiều làm việc với độ tin cậy cao, giá thành rẻ, thuận tiện vận hành, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng Vì để nâng cao hiệu sử dụng máy bơm công tác vận chuyển dầu, đồ án ngiên cứu bơm ly tâm НПС 65/35-500… 1.2 Sơ đồ công nghệ -nguyên lý hoạt động hệ thống thu gom dầu – khí dàn khoan cố định 1.2.1 sơ đồ cơng nghệ : (Hình 1.1) Hệ thống thu gom, thiết bị xử lý dầu giàn khai thác cố định lắp đặt theo môđul sau : + Block môdul N1, N2 block môdul đầu giếng đường công nghệ cho 16 giếng khai thác МСП, có đường cơng nghệ : đường gọi dòng đường dự phòng CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC 5.1 Bản chất tượng xâm thực 5.1.1 Bản chất : Trong máy bơm thủy lực nói chung, máy bơm vận chuyển dầu nói riêng Hiện tượng xâm thực vấn đề phức tạp, phụ thuộc vào chất chất lỏng, áp suất nhiệt độ chất lỏng, phụ thuộc vào kết cấu, chế độ làm việc chiều cao lắp đặt bơm - Chất lỏng tồn dạng chung tồn dạng hỗn hợp pha : + Pha lỏng + Pha +khí hịa tan + Pha rắn, nhũ tương Sự tồn pha, hình thành làm ảnh hưởng gây phá vỡ tính chất liên tục dịng chảy điều kiện định, tính đồng chất chất lỏng khả phá vỡ tính chất liên tục dịng chảy phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất dòng chảy Ta biết chất lỏng nhiệt độ định sôi áp suất tương ứng định chất lỏng Áp suất gọi áp suất bão hịa kí hiệu Pbh , điều kiện định muốn chất lỏng khơng hóa hơi, u cầu áp suất điểm lòng chất lỏng phải tồn áp suất dự trữ :∆P dtrư =Pclong –Pbh (hay pcl > pbh) Để khơng cho chất lỏng hóa hơi, q trình làm việc chất lỏng nhiều yếu tố mà ta có ∆Pdtrư ln thay đổi, nhiệt độ cục cao, áp suất cục giảm điểm ∆Pdtrư giảm Thành phần tạp chất rắn lớn khả trì áp suất dự trữ giảm, khả trì áp suất dự trữ phụ thuộc vào lượng chất lỏng, phụ thuộc vào tính chất lý hóa chất lỏng ( thành phần hóa học ) Khi chất lỏng làm việc hệ thống thủy lực máng thủy lực, thơng số nhiệt độ, áp suất, thành phần pha ln biến đổi tồn diện cục bộ, làm tính ổn định thân biến đổi làm cho áp suất dự trữ nhỏ không điểm chất lỏng hóa tạo thành bọt khí làm tăng hàm lượng chất lỏng lên Các bọt khí chất lỏng chuyển động khơng ngừng vào vùng có áp suất lớn áp suất bão hòa Các bọt khí ngưng tụ giảm thể tích đột ngột, với nhiều bọt khí gây tượng cộng hưởng, áp suất lên tới hàng ngàn atmotphe phá hỏng chi tiết bơm Hiện tượng gọi tượng xâm thực bơm - Sự va đập thuỷ lực chất lỏng trình chuyển động hỗn độn vào máy bơm nguyên nhân gây nên tượng xâm thực, va đập gây nên chất lỏng với chất lỏng trình chuyển động chất lỏng với thành bánh công tác gây nên dao động cộng hưởng tạo nên dòng chất lỏng áp suất cao gây phá huỷ chi tiết bơm Với máy bơm vận chuyển dầu mỏ chất lỏng chứa nhiều parafin thành phần hợp chất hữu khác có chứa nhiều khí hịa tan, nên yếu tố gây nên tượng xâm thực máy bơm vận chuyển dầu 5.1.2 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến vật liệu : Như ta biết xảy tượng xâm thực, chất lỏng bên xô tới phận máy đặc biệt bánh công tác bánh dẫn hướng với vận tốc lớn làm cho áp suất tăng lên đột ngột gây lên áp lực tác động vào bề mặt kim loại chi tiết lớn Do vật liệu làm chi tiết thường gang, thép đồng có khả chịu va đập không cao Ban đầu tạo nên vết nứt nhỏ bề mặt sau phát triển thành lỗ hổng Khi lỗ hổng hình thành, phần chất lỏng nhiều có trộn lẫn với hơi, xâm nhập vùng gây va đập lòng lỗ hổng ngày phát triển : - Các bề mặt kim loại nhám không phẳng hấp thụ phần lớn lượng nên bị phá hủy tượng xâm thực nhanh so với bề mặt kim loại nhẵn phẳng - Kim loại giòn bị phá hủy nhanh mạnh, chi tiết cịn bị phá hủy tác dụng hóa học gây gây hợp chất hữu chất khí hịa tan tách từ chất lỏng tượng có tính chất điện phân gây làm cho lớp bề mặt bị han gỉ 5.1.3 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến đường đặc tính bơm : Khi dịng chảy xuất bọt khí, bọt khí làm giảm lưu lượng bơm cách đột ngột, làm cho đường đặc tính đường đặc tính bơm thay đổi nhanh chóng thành đường cong kéo dài gần thẳng đứng H H H' η η' O Q Hình 5.1.Đồ thị ảnh hưởng xâm thực đến đường đặc tính làm việc H Cột áp chưa có xâm thực η Hiệu suất bơm chưa có xâm thực H ' Cột áp ảnh hưởng xâm thực η ' Hiệu suất bị ảnh hưởng xâm thực Giai đoạn ban đầu bọt khí cịn cịn giới hạn khu diện tích hẹp, lưu lượng bơm chưa bị giảm nên đường đặc tính chưa bị thay đổi Khi bọt khí bắt đầu tăng lên dòng chảy lúc tiết diện dòng chảy giảm nhanh bọt khí tăng lên chiếm chỗ dòng chảy lưu lượng, cột áp, hiệu suất bơm giảm theo sau bơm ngừng hoạt động Qua nghiên cứu người ta thấy độ giảm cột áp vượt 3% lúc tượng xâm thực ảnh hưởng lớn đến đường đặc tính bơm Lúc lưu lượng bơm giảm nhanh sau bơm ngừng hoạt động 5.2 Nguyên nhân dấu hiệu nhận biết 5.2.1 Nguyên nhân : - Do tốc độ dòng chảy cửa vào lớn làm cho áp suất chất lỏng giảm mạnh, áp suất nhỏ áp suất bão hịa chất lỏng lúc xuất hiện tượng xâm thực Hiện tượng xâm tực xảy : + Kết cấu bánh dẫn có cửa hút khơng hợp lý dẫn đến chất lỏng vào tới cửa hút làm tăng vận tốc dòng chảy + Do đoạn ống bị uốn dòng gấp dẫn đến giảm áp cục + Do có tượng xốy tách dịng phận cánh dẫn bố trí góc hướng dịng cánh bơm có hệ số xâm thực lớn Lựa chọn số cánh số vịng quay khơng hợp lý + Do tăng chiều cao hút, ngun nhân dẫn đến tượng xâm thực tồn dòng làm cho làm cho áp xuất dòng chảy giảm mạnh mẽ Một số nguyên nhân sau làm tăng chiều cao hút : - Chọn chiều cao đẩy bơm, tức khoảng cách từ mặt thoáng bể hút đến tâm trục máy bơm không - Lựa chọn tính tốn đường kính, chiều dài ống hút khơng hợp lý làm tăng tổn thất dường ống - Đường ống hút bị nhỏ lại dầu có thành phần parafin bám dính khơng cịn kích thước ban đầu làm tăng tổn thất thủy lực + Khí bên ngồi lọt vào máy qua hệ thống làm kín lọt vào tượng tạo phễu bể hút gây nên tượng xâm thực cục + Do lượng khí đồng hành dầu nhiều chưa tách lọc cách triệt để + Do nhiệt độ chất lỏng bơm thay đổi, nhiệt độ chất lỏng tăng dẫn đến tượng giảm áp - Do bề mặt bánh công tác không đảm bảo độ nhẵn 5.2.2 Dấu hiệu nhận biết xâm thực - Gây nên tiếng động lớn máy bị rung nhiều - Lưu lượng, hiệu suất, cột áp bơm bị giảm đột ngột - Dòng chảy máy bị gián đoạn 5.3 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa tượng xâm thực 5.3.1 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa Để máy bơm làm việc ổn định đạt hiệu suất cao cần phải có giải pháp loại bỏ ngăn ngừa nguyên nhân gây nên tượng xâm thực - Đảm bảo lượng khí đồng hành dầu tách lọc bơm vào Đấy yếu tố quan trọng công tác vận chuyển dầu, định lớn đến hiệu suất làm việc bơm Để giảm lượng khí ta cần : + Có thiết bị tách lọc hợp lý cho lượng khí đồng hành sau tách lọc + Sử dụng bình ngưng lớn tập trung dầu qua thời gian sau điều phối máy bơm + Tăng áp suất dầu bình tách, lượng khí lẫn dầu giảm xuống - Đảm bảo áp suất, nhiệt độ trình bơm + Nhiệt độ áp suất dầu có ảnh hưởng lớn đến tượng xâm thực Khi nhiệt độ dầu tăng dẫn đến áp suất giảm Nếu áp suất giảm đến giá trị nhỏ áp suất bão hòa dầu xuất xâm thực Ngồi áp suất dầu giảm độ nhớt dầu giảm, tỷ trọng dầu tăng Đây nguyên nhân quan trọng làm giảm hiệu suất bơm Do muốn đảm bảo áp suất nhiệt độ dầu ổn định trình bơm cần phải có thiết bị kiểm tra nhiệt độ áp suất dầu bình, thường xuyên kiểm tra nhiệt độ áp suất dầu bơm - Phải thường xuyên kiểm tra tượng rò rỉ chất lỏng tuyến ống hút mặt bích lắp ghép đệm làm kín trục thân bơm - Lắp đặt cho bơm có chiều cao hút có chiều cao hút hợp lý - Tính tốn tốc độ chất lỏng đầu vào cho hợp lý để tránh gây va đập thủy lực (1,5