Tìm hiểu tổ hợp máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 dùng trong vận chuyển dầu

Nền kinh tế của đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến vượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao.

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 là ngành công nghiệp Dầukhí mà điển hình là xí nghiệp Liên doanh "VIETSOVPETRO", mặc dù là mộtngành công nghiệp còn non trẻ nhưng với tinh thần vừa làm vừa học hỏi, tích luỹkinh nghiệm sản xuất, kiến thức khoa học kỹ thuật cho mình, để đến nay có thểvững vàng là một ngành công nghiệp mũi nhọn, chủ lực của đất nước

Xí nghiệp liên doanh dầu khí” VIETSOVPETRO” là đơn vị đi đầu trongcông tác thăm dò, tìm kiếm, khai thác Hiện tại xí nghiệp đang khai thác dầu trên 3

mỏ chính là Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng.Ở mỏ Bạch Hổ có 11 giàn cố định và 7giàn nhẹ và là mỏ chiếm phần lớn sản lượng sản phẩm khai thác trong liêndoanh.Để phục vụ cho công tác,nhu cầu làm việc trên biển đòi hỏi phải có hệ thốngtrang thiết bị phù hợp,hiện đại

Thiết bị máy móc dùng trong nghành dầu khí rất đa dạng, trong đó máy bơm

ly tâm là thiết bị cơ bản được dùng phổ biến,đặc biệt là trong lĩnh vực khai thác vàvận chuyển dầu

Vì vậy, dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Văn Bản và các thầy trong bộ

môn Thiết bị dầu khí và Công trình, khoa Dầu khí cùng với quá trình thực tập tại xí

nghiệp khai thác VIETSOVPETRO, em chọn đề tài:” Tìm hiểu tổ hợp máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 dùng trong vận chuyển dầu”.

Với chuyên đề:” Các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng

và bảo dưỡng sửa chữa máy bơm NPS 65/35-500 trên giàn MSP-5”.

Nội dung đề tài:

Chương I : công tác vận chuyển dầu và việc sử dụng các loại bơm ly tâm tạiXNLD”VIETSOVPETRO”

Chương II : Lý thuyết bơm ly tâm

Chương III: Tổ hợp bơm ly tâm NPS65/35-500

Chương IV: Quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm lytâm NPS 65/35-500 trên giàn MSP-5

Chương V: Các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và bảodưỡng sửa chữa máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 trên giàn MSP-5

Dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Văn Bản và các thầy trong bộ môn em đã

hoàn thành đồ án này Khi làm đồ án, dù đã rất cố gắng nhưng với kiến thức bản

thân còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhậnđược sự góp ý của thầy cô và bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 02 tháng 06 năm 2010

Sinh viên:

Nguyễn Đông Hưng

CHƯƠNG I CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU VÀ VIỆC SỬ DỤNG

CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XNLD"VIETSOVPETRO"

1.1 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 ở trênhai vùng mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng nằm ở vùng biển thềm lục địa phía Nam -ViệtNam Do vị trí địa lý của các vùng mỏ nằm cách xa đất liền hơn 100km, nên tất cảcác công đoạn công nghệ khoan, khai thác, vận chuyển và tồn trữ dầu khí đều diễn

ra trên biển, trên các giàn cố định, giàn nhẹ và tàu chứa dầu Tất cả các đường ốngchính, chủ yếu dùng trong công tác vận chuyển dầu khí đều nằm chìm dưới biển.Điều đó đòi hỏi công tác vận chuyển dầu khí của chúng ta phải đạt được sự an toàn

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 () sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng0,5÷8kG/cm2 Sau khi qua bình НГС) sau đó chuyển đến bình tách ( và БE, 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) 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 chuyển đến

2 trạm tiếp nhận (tàu chứa dầu - FSO-1 và FSO-2) :

Trạm tiếp nhận phía Nam FSO-1: Ở đây tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ 2điểm là MSP-1và giàn công nghệ trung tâm số 2 (CPP-2) cùng với các giàn nhẹ (БК1,2,3,4,5,6,7) chuyển đến Đây là 2 điểm vận chuyển dầu quan trọng nhất, có khốilượng vận chuyển lớn nhất Từ CPP-2 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-1

và khu vực mỏ Rồng Từ MSP-1 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-3,MSP-4 và MSP-8 và thông qua các điểm trung chuyển tại MSP-6 và MSP-8 nối vớitrạm tiếp nhận phía Bắc FSO - 2

Trạm tiếp nhận phía Bắc FSO-2 : Tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ 2 điểmtrung chuyển là MSP-6 và MSP-8 Từ MSP-6 có đường ống vận chuyển dầu nối vớiMSP-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

6 (Φ325x16, L= 1284,5m, V= 87m3)-> FSO-2 (Φ325x16, L=1915m, V=129m3).Tổng cộng chiều dài toàn bộ tuyến là 5081,5m, V=310,5m3, áp suất làm việc tínhtheo xác suất thống kê trung bình là từ 2025kG/cm2 Tuy nhiên cũng trên tuyếnđường này còn có MSP-3, MSP-4, MSP-6, MSP-7, MSP-10, cùng tham gia vậnchuyển dầu, vì vậy việc tính toán sắp xếp để có một chế độ hoặc thời gian biểu củaviệc bơm dầu phối hợp một cách hợp lý trên toàn tuyến cũng khá phức tạp Nếuviệc phân bố thời gian biểu không hợp lý, có thể gây ra sự tăng đột ngột áp suất làmviệc của tuyến đường ống vận chuyển, làm cho một số giàn cố định như MSP-5,MSP-7, MSP-10 ở cách xa trạm tiếp nhận không thể bơm dầu đi được Điều đó làmảnh hưởng trực tiếp đến quy trình công nghệ và sản lượng khai thác dầu ở các giànnày

Một đặc điểm nữa có ảnh hưởng trực tiếp rất lớn đến công tác vận chuyển dầutrong 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 quan trọngtrực tiếp đến công tác vận chuyển, tồn trữ chứ không thể đi sâu vào các tính chấtcông nghệ hóa dầu cùng tính thương phẩm của chúng Đối với công tác vận chuyển,tồn trữ dầu thì những tính chất lý, hóa sau đây là đặc biệt quan trọng :

Khối lượng riêng: Hiện nay dầu thô của chúng ta khai thác được chủ yếu tậptrung ở các tầng sản phẩm Mioxen hạ, Oligen hạ và tầng móng kết tinh Chúngthuộc 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 riêng khoảng0,8319.103kg/m3 (38o6API), đó là một thuận lợi đối với công tác vận chuyển dầu,bởi vì mặc dù theo công thức tính lưu lượng của bơm Q= CmПDDb = (

Độ nhớt : là khả năng của chất lỏng có thể chống lại được lực trượt (lựccắt), nó được biểu hiện dưới dạng lực ma sát trong (nội ma sát) khi có sự chuyểndịch tương đối của các lớp chất lỏng kề nhau Bởi vậy độ nhớt là tính chất đặc trưngcho mức độ di động của chất lỏng Độ nhớt của chất lỏng thay đổi trong một phạm

vi rộng theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì giảm và ngược lại Ngoài ra khi áp suấttăng thì độ nhớt của chất lỏng cũng tăng, trừ một và chất lỏng đặc biệt như nước.Khi vận chuyển dầu, chúng ta phải đưa chúng vào trạng thái chuyển động, muốnvậy phải đặt vào chúng một lực nhất định bằng sự tác dụng của các cánh bơm.Chuyển động của chất lỏng chỉ xuất hiện khi ứng suất ma sát vượt quá một giới hạnnào đó, gọi là ứng suất trượt ban đầu Như vậy rõ ràng độ nhớt của chất lỏng côngtác ảnh hưởng rất lớn đến dòng chuyển động của nó, mặc dù trong các công thứctính toán cơ bản của các máy bơm dùng để vận chuyển chất lỏng (dầu thô) nàykhông có mặt trực tiếp của đại lượng , nhưng chính nó là yếu tố ảnh hưởng quantrọng nhất gây nên tổn thất của dòng chảy càng lớn thì tổn thất thủy lực của dòngchảy càng lớn, làm tăng tổn thất công suất và giảm lưu lượng của các máy 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 50°C thay đổi trongmột khoảng rộng từ 8,185 ÷ 16,75 Cst Độ nhớt động của dầu ở tầng Oligoxen vàokhoảng 6,614 Cst, của tầng móng vào khoảng 6,686 Cst ở 50°C Điều đó gây khókhăn rất lớn cho công tác vận chuyển dầu của chúng ta

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 nặng nhưchì(1,39ppm), Vanadium(0,46ppm), Magiê(7,270ppm), Lưu huỳnh (0,005% trọnglượng ) Đây là một điều tốt cho hệ thống vận chuyển dầu cũng như hệ thống công

nghệ của chúng ta Tuy nhiên, từ kết quả phân tích phần cặn( chiếm một tỷ lệ khácao, đến 21,5% trọng lượng đối với dầu thô Bạch Hổ) có nhiệt độ sôi trên 500°Ctrong quá trình chưng cất chân không, ta thấy dầu thô của chúng ta chứa hàm lượngParafin rắn khá cao, đến 44,12%trọng lượng (phần cặn), điều đó làm giảm tính linhđộng của chúng ở nhiệt độ thấp, và ngay cả ở nhiệt độ bình thường Chính sự cómặt của Parafin với hàm lượng lớn làm cho nhiệt độ đông đặc của dầu thô tăng lên Đối với dầu thô khu vực mỏ Bạch Hổ, nhiệt độ đông đặc ở mức khá cao, đến 33°C Đây thực sự là một trở ngại lớn cho hệ thống vận chuyển dầu của chúng ta bởichúng rất dễ làm tắc nghẽn các tuyến đường ống, nhất là ở tại các điểm nút hoặc tạicác tuyến ống ở xa trạm tiếp nhận và có lưu lượng thông qua thấp, hoặc không liêntục mà bị gián đoạn trong một thời gian lâu Đấy chính là nhược điểm căn bản trongtính chất lý, hoá của dầu thô Việt Nam, và việc xử lý, khắc phục chúng đòi hỏi cảmột 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

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

- Ngoài các ảnh hưởng trên, yếu tố địa lý, khí hậu, thủy văn cũng có sự tácđộng không nhỏ đối với công tác vận chuyển và các quá trình công nghệ khai thácdầu Vùng biển thềm lục địa phía Nam này chịu ảnh hưởng gió mùa nhiệt đới, hìnhthành 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 độ khôngkhí giảm xuống rõ rệt Vì vậy ở các giàn khai thác có các giếng với sản lượng thấpthường hay xảy ra hiện thượng dầu bị đông đặc, hoặc chí ít thì tính linh động củadầu cũng giảm xuống rõ rệt, gây khó khăn cho việc vận chuyển dầu Đó là chưa kểđến 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 thời tiết khôngmấy thuận lợi này

Ngoài ra, điều kiện khí hậu nhiệt đới, độ ẩm không khí lớn, và môi trườngbiển này hoàn toàn có hại đến tuổi thọ, độ bền của máy móc, thiết bị công nghệcũng như các tuyến đường ống vận chuyển dầu Các cấu trúc, kết cấu kim loại củamáy móc thiết bị công nghệ ngoài việc chịu tải trọng lớn khi làm việc, còn chịu tácđộng ăn mòn với cường độ lớn do môi trường biển gây ra Trong thực tế, có trên50% các trường hợp sự cố đối với cac đường ống ngầm vận chuyển dầu là do tácđộng của ăn mòn kim loại Vì vậy khi tính toán thiết kế, lắp đặt các hệ thống thiết

bị công nghệ trên các công trình biển, phải nên đặt điều kiện làm việc này ( môitrường 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 giàn khai thác

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/γ), và chúng có mối), 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 toàn 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 mỗi

giàn 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

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 kínkhác theo đúng yêu cầu, quy phạm láp đặt vận hành chúng Một số các thông sốđặc 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)

- 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)

+ Với kiểu làm kín mặt đầu : 2,5 (25)

+ Làm kín bằng salnhic :

Kiểu CΓ : 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 đệmlàm kín chì dạng kép, có nhiệt độ làm việc dưới 160°C 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 ngoàithông 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 6.10-4m3/s Cácchất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn0,2mm và hàm lượng vượt quá 0,2% và nhiệt độ trong khoảng -80oC -400oC Tổhợp bơm gồm động cơ điện và bơm được lắp ráp trên cùng một khung dầm và đượcliên kết với nhau bằng khớp nối răng Đây là loại bơm ly tâm 1 tầng, công -Xon, cóthân 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 bộ phận làm kín kiểu С) sau đó chuyển đến bình tách (Г - hoặc CO.Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của bơm như sau :

- Lưu lượng bơm (m3/h) : 200

- Cột áp định mức (m) : 120

- Hiệu suất hữu ích (%) : 67

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

- Công suất động cơ điện (KW) : 100

- Số vòng quay (V/ph) : 2950

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

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

sơ đồ vận chuyển dầu và các đặc điểm trong công tác này như đã nêu (ở Mục I Phần I ), người ta bố trí kiểu loại và số lượng máy bơm ly tâm trên các giàn nhưsau:

-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

CPP-2 (Giàn công nghệ trung tâm số 2)

- Máy bơm SULZER - số lượng : 8

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

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

MSP-3 (Giàn 3)

- Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 1

- Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 2

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

- Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 2

MSP-7 (Giàn 7)

- Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3

MSP-8 (Giàn 8)

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

- Máy bơm NK-200/210 - số lượng : 2

- Máy bơm SULZER - số lượng : 2

MSP-9 (Giàn 9)

- Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4

MSP-10 (Giàn 10)

- Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3

- Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 1

MSP-11 (Giàn 11)

- Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4

RP-1 (Giàn 1 Mỏ Rồng )

- Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3

- Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 1

Theo 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 toàn 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 cácbánh 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 Ngoài 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 khai thácdầu khí từ các giàn cố định và giàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tàu chứa trongthời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo sự an toàn cho các tuyến đường ốngvận chuyển Ngoài ra, chỉ tiêu kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện cho cáctrạm 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 Ngoài ra, cũng có thể phối hợp cả 2 kiểu bố trí song song

và nối tiếp trên cùng một trạm Nhưng trong thực tế, trên các giàn cố định, các trạm

bơm 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 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 ½ số lượng bơm

ở vị trí dự phòngđể khi hư hỏng, sự cố các máy bơm đang ở chế độ làm việc, ta cóthể sử dụng chúng thay thế ngay không ảnh hưởng đến sản lượng khai thác dầu Cácmáy bơm dự phòng này không nên để chúng ở trạng thái không làm việc trong thờigian quá lâu vì dễ gây ra hiện tượng bó kẹt roto do dầu bị đông đặc hoặc thành phầnparafin trong dầu và các tạp chất gây kết tủa khác đóng cặn lại giữa các khe hởtrong bơm Tùy theo mùa và thời tiết để có thể định ra một thời gian biểu vận hànhcác bơm dự phòng Việc này có thể tiến hành theo kinh nghiệm riêng, tùy theo đặcđiểm công nghệ mỗi giàn Nhưng, tốt nhất vẫn là thực hiện chế độ luân phiên làmviệc cho các máy bơm trong trạm Điều đó giúp cho kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữađược dễ dàng và chủ động hơn

Tóm lại: Từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu của

xí nghệp liên doanh "VIETSOVPETRO" chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơbản cho việc xây dựng những trạm bơm dầu trên các giàn cố định để thông qua đó

có thể chọn lựa các chủng loại bơm ly tâm phù hợp với yêu cầu công nghệ của mỗigiàn Theo ý kiến chúng tôi, các máy bơm ly tâm dùng trong công tác vận chuyểndầu trong môi trường biển trên các giàn phải có độ tin cậy cao, độ bền cơ học lớn,

có khả năng chống lại tác động ăn mòn hóa học trong điều kiện khí hậu nhiệt đới,

ẩm, hơi nước có độ mặn cao, và nhất là có các đường đặc tính làm việc phù hợp vớichế độ công nghệ của chúng ta

Bơm ly tâm chiếm một vị trí rất quan trọng trong hệ thống công nghệ khaithác dầu khí của xí nghiệp, bởi vậy nghiên cứu nắm vững lý thuyết cơ bản về chúng

là nhiệm vụ của những cán bộ, công nhân trực tiếp tham gia vận hành hoặc bảodưỡng sửa chữa các thiết bị công nghệ khai thác dầu khí và cả những người có liênquan đến hệ thống công nghệ này

6 5

ra áp suất cần thiết trong hệ thống truyền dẫn thuỷ lực

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm

1 Bánh công tác 4 Bộ phận dẫn hướng ra (còn gọi là buồng xoắn ốc)

2 Trục bơm 3 Bộ phận dẫn hướng vào

5 Ống hút 6 Ống đẩy

2.1.1 Nguyên lý làm việc của máy bơm

Khi máy bơm ly tâm làm việc, nhờ phần khớp nối giữa động cơ dẫn động vàbơm làm bánh công tác quay Các phần chất lỏng trong bánh công tác dưới ảnhhưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài chuyển động theo các máng dẫn và đivào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm Đồng thời, ở lối vàocủa bánh công tác tạo nên một vùng chân không và dưới tác dụng của áp suất trong

bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theoống hút Đó là quá trình hút của bơm Quá trình hút và quá trình đẩy là hai quá trìnhliên tục, tạo lên dòng chảy liên tục qua bơm

Bộ phận dẫn dòng chảy ra thường có dạng “xoắn ốc” nên còn gọi là buồng(vỏ) xoắn ốc Vỏ xoắn ốc của bơm dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy Nó cótác dụng điều hoà ổn định dòng chảy và biến đổi một phần động năng của dòngchảy thành áp năng cần thiết do đó làm tăng hiệu suất của máy bơm

2.1.2 Phân loại bơm ly tâm

- Phân loại theo cột áp của bơm:

+ Bơm cột áp thấp: H < 20 m cột nước

+ Bơm cột áp trung bình: H = 2060 m cột nước.

+ Bơm cột áp cao: H > 60 m cột nước

- Phân loại theo số bánh công tác:

+ Bơm một cấp

+ Bơm nhiều cấp

- Phân loại bơm theo cách dẫn chất lỏng vào bánh công tác:

+ Bơm một miệng hút

+ Bơm hai miệng hút

- Phân loại theo sự bố trí của trục bơm:

+ Bơm trục ngang

+ Bơm trục đứng

Ngoài ra có thể phân loại theo cách dẫn nước ra khỏi máy bơm, theo phươngpháp dẫn động cơ với máy bơm

2.2 Các thông số cơ bản của bơm ly tâm

- Lưu lượng: là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một đơn vịthời gian, có thể tính theo lưu lượng thể tích Q (l/s, m3/s, m3/h ) hay lưu lượngtrọng lượng G (N/s, N/h, kG/s )

- Cột áp: là năng lượng mà một đơn vị trọng lượng chất lỏng nhận được từmáy bơm Kí hiệu cột áp là H, đơn vị tính H thường là mét cột chất lỏng (hay métcột nước nếu là nước)

- Công suất: có hai loại công suất là công suất thuỷ lực và công suất làm việc.+Công suất thuỷ lực: là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với máy trong một đơn

vị thời gian, kí hiệu là Ntl, ta có:

Ntl=1000.Q.H = .1000g.Q.HTrong đó:

-  -Tỷ trọng riêng của chất lỏng (N/m3),  =  g

-  -Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3)

- Q-Lưu lượng bơm (m3/s)

- H-Cột áp toàn phần của máy bơm (m)

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

Hiệu suất toàn phần của máy bơm ( ): là đại lượng đánh giá sự tổn thất nănglượng trong quá trình máy trao đổi năng lượng với chất lỏng.

 = q t  c

- q(hiệu suất lưu lượng): là đại lượng đánh giá tổn thất do rò rỉ chất lỏng (

Nq) làm giảm lưu lượng làm việc của máy bơm

q =

q tl

tl

N N

- Bánh công tác có số cánh nhiều vô hạn, mỏng vô cùng

Ứng dụng định lý cơ học về biến thiên mômen động lượng đối với dòng chấtlỏng chuyển động qua bánh công tác, nhà bác học Ơle đã thành lập ra phương trìnhcột áp lý thuyết của bơm ly tâm, theo[6]ta có:

Hl = u2c2u g u1c1u

Trong đó:

- Hl - Cột áp lý thuyết của bơm có số cánh dẫn vô hạn.

- u1, u2 - Vận tốc vòng của bánh công tác ứng với bán kính vào và ra, cóphương thẳng góc với phương hướng kính

- c1u, c2u - Thành phần vận tốc tuyệt đối của các phần tử chất lỏng ở lối vào và

ra bánh công tác chiếu lên phương của vận tốc vòng (u)

Trong các bơm ly tâm hiện đại, đa số các bánh công tác có kết cấu cửa vàohoặc bộ phận dẫn hướng vào sao cho dòng chất lỏng ở cửa vào của máng dẫnchuyển động theo hướng kính, nghĩa là c vuông góc với u,  1 = 90o, để cột ápcủa bơm có lợi nhất (c1u = 0) Tam giác vận tốc ở cửa vào là tam giác vuông:

Khi đó phương trình cơ bản của bơm ly tâm có dạng:

Trong thực tế cánh dẫn của bánh công tác có chiều dày nhất định (220 mm)

và số cánh dẫn hữu hạn (612) cánh, gây lên sự phân bố vận tốc không đều trêncác mặt cắt của dòng chảy, tạo ra các dòng xoáy và các dòng quẩn trong máng dẫn.Mặt khác, chất lỏng có độ nhớt do đó gây ra tổn thất trong dòng chảy Vì vậycột áp thực tế nhỏ hơn cột áp lý thuyết Hl.

Cột áp thực tế của bơm ly tâm H được tính theo[6]:

H = Z H.H l

- Z - Hệ số kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, được gọi

là hệ số cột áp; bằng lý thuyết về dòng xoáy và thực nghiệm, năm 1931 viện sĩPrôskua đã xác định Z đối với bơm ly tâm, được tính theo công thức sau:

Z

 = 1-  sin  2

Z

- Z - Số cánh dẫn của bánh công tác

Với Z và  2 thông thường, trị số trung bình của hệ số cột áp Z 0,8

- H - Hệ số kể đến tổn thất năng lượng của dòng chất lỏng chuyển động quabánh công tác, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước, kết cấu của bánh côngtác và bộ phận hướng dòng…, được gọi là hiệu suất cột áp của bánh công tác

Với bơm ly tâm (H = 0,70,9)

Nếu xét ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, cột áp lý thuyết ứngvới số cánh dẫn hữu hạn là:

Trong tính toán gần đúng, có thể xác định cột áp thực tế của bơm ly tâm theobiểu thức:

H = 2.u g

2 2



- - Hệ số cột áp thực tế

2.4 Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng

Lưu lượng chất lỏng chảy qua bánh công tác của máy thuỷ lực cánh dẫn nóichung và bơm ly tâm nói riêng được tính theo[6]:

Q1 = cm. D.b

- b - Chiều rộng máng dẫn ứng với đường kính D của bánh công tác (thường làtại cửa ra)

- D - Đường kính của bánh công tác

- cm - Hình chiếu vận tốc tuyệt đối lên phương vuông góc với u

2.5 Quan hệ tương tự trong một bơm ly tâm

Khi số vòng quay làm việc n của bơm thay đổi, các thông số làm việc kháccủa bơm cũng thay đổi theo

Thực nghiệm chứng tỏ rằng, khi bơm ly tâm với số vòng quay thay đổi ít(dưới 50% so với số vòng quay định mức) thì hiệu suất của bơm thay đổi tương đối

ít, có thể xem như không đổi  = const Mặt khác các tam giác vận tốc đều tỷ lệvới số vòng quay, nên các tam giác vận tốc sẽ đồng dạng với nhau Do đó các chế

độ làm việc khác nhau của bơm trong trường hợp này xem như các trường hợptương tự Vì vậy, ta có thể ứng dụng định luật tương tự vào máy bơm ly tâm để tìmquan hệ giữa H, Q, N theo số vòng quay n

Gọi H1, Q1, N1, là cột áp, lưu lượng và công suất ứng với số vòng quay n1.Gọi H2, Q2, N2, là cột áp, lưu lượng và công suất ứng với số vòng quay n2.Ứngdụng định luật tương tự, theo [6, tr55] ta có:

Gọi Q1, H1, N1 – Là lưu lượng, cột áp và công suất ứng với D’,  1và n1

Gọi Q2, H2, N2 – Là lưu lượng, cột áp và công suất ứng với D”,  2và n2

Theo[6, tr58] ta có bảng quan hệ tương tự hoặc quan hệ tỷ lệ trong máy bơm

ly tâm như sau:

Bảng 2.1 Quan hệ tương tự trong một bơm ly tâm

Khi Dthay đổi

Khi  , n, Dthay đổiLưu lượng

1

2 2

1

2 1

n





N1

2.6 Đường đặc tính của bơm ly tâm

Các thông số bơm như H, Q, N,  thay đổi theo các chế độ làm việc của bơmvới số vòng quay n không đổi hoặc thay đổi

Các quan hệ H=f(Q), N = f(Q),  = f(Q) biểu thị đặc tính làm việc của bơm,được biểu diễn dưới dạng giải tích theo phương trình đặc tính, dưới dạng đồ thịđược gọi là đường đặc tính của bơm

Các đường đặc tính ứng với số vòng quay làm việc không đổi (n = const) đượcgọi là đường đặc tính làm việc, ứng với nhiều số vòng quay (n biến thiên) được gọi

là đường đặc tính tổng hợp

Trong ba đường đặc tính nêu trên, quan trọng nhất là đường đặc tính cột áp H

= f(Q), cho biết khả năng làm việc của bơm nên được gọi là đường đặc tính cơ bản

Từ đường H = f(Q) ta có thể suy ra N = f(Q),  = f(Q)

Việc xây dựng đường đặc tính tính toán rất phức tạp và khó khăn, bởi vậytrong kỹ thuật thường xây dựng các đường đặc tính bằng các số liệu đo được khikhảo nghiệm trên các máy cụ thể Đó là đường đặc tính thực nghiệm H – Q, N – Q,

 - Q của bơm

Đối với bơm ly tâm, ngoài 3 đường đặc tính trên còn có đường biểu diễn quan

hệ cột áp chân không cho phép với lưu lượng [HCK] = f(Q)

30 20 10 0

N(kW)

30

50 40

30 20 10 0

Hình 2.2 Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâmNhìn chung, đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp thực nghiệm cũng códạng giống đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp tính toán nhưng chúngkhông trùng nhau Điều đó chứng tỏ bằng tính toán không xác định được đầy đủ vàhoàn toàn chính xác các loại tổn thất xảy ra trong bơm Vì thế, việc nghiên cứu cácloại máy thuỷ lực nói chung và máy bơm nói riêng bằng phương pháp thuỷ lực là vôcùng quan trọng

2.6.1.Đường đặc tính làm việc(n=const) lý thuyết của máy bơm ly tâm

Theo[6,tr37] ta có phương trình cơ bản:

2 2u

l

u c H

g

  (2.2)Thay vào được:

1

u

u c H

D b



Thay vào phương trình cơ bản (2.2) được:

.cot1

- D2: là đường kính ngoài của bánh công tác

- b2: là chiều rộng lối ra của bánh công tác

- Β2: là góc biểu thị phương của vận tốc ở lối ra của bánh công tác

Đối với một bơm cho trước thì u2, b2, D2 là những đại lượng không đổi, nên tađặt:

2

2 2

1

g u b

- Nếu β2<90° thì cotg β2>0, ta có đường AD

- Nếu β2=90° thì cotg β2=0, ta có đường AC

- Nếu β2>90° thì cotg β2<0, ta có đường AB

Q 0

A

A'' A''' A'

B

C

D D'

D'' D'''

H l

Hình2.3 Đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính tính toán

Đối với máy bơm ly tâm có β2<90°, do đó đường đặc tính lý thuyêt của bơm lytâm là đường nghịch biến bậc nhất AD Đường AD biểu diễn phương trình cơ bản(2.3), do đó nó chưa kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn có hạn và các loại tổn thất.Khi kể đến ảnh hưởng do số cánh dẫn có hạn, thì ta có đường đặc tính đoạnA’D’

Khi kể đến tổn thất thủy lực của dòng chất lỏng qua bánh công tác, các loạitổn thất này đều tỷ lệ với bình phương của vận tốc, tức là bình phương của lưulượng, thi đường đặc tính trở thành đương cong bậc hai A’’D’’ như hình vẽ

Khi kể đến các loại tổn thất cơ khí và lưu lượng thì đường đặc tính dịch vềphía trái thấp hơn một chút so với đường A’’D’’ Đây chính là đường đặc tính cơbản tính toán của bơm ly tâm

2.7 Điểm làm việc, đường đặc tính mạng dẫn của bơm ly tâm NPS 65/35–500 2.7.1 Điểm làm việc của bơm ly tâm

Bơm bao giờ cũng làm việc trong một hệ thống cụ thể nào đấy Khi bơm làmviệc ổn định thì cột áp “đẩy” của bơm bằng cột áp “cản” của hệ thống Hay nói mộtcách khác, một chế độ làm việc của bơm trong một hệ thống có thể biểu diễn bằnggiao điểm của hai đường đặc tính (của bơm và của hệ thống) trong cùng một toạ độ.Giao điểm đó gọi là điểm làm việc của hệ thống bơm

Trên hình 2.4, điểm A là giao điểm của hai đường đặc tính của bơm và hệthống hiển thị một chế độ làm việc của hệ thống bơm với cột áp HA và lưu lượng

QA

H - Q l

B

H - Q Q

bể hút và đưa lên bể đẩy:

Viết phương trình năng lượng, phương trình Bernoulli lần lượt cho các mặt cắt1-1 , S-S và D-D ,(với điều kiện mặt thoáng bể hút và bể đẩy là rộng và đều thôngvới khí trời ).Theo [5,tr26],ta có đường đặc tính mạng dẫn có dạng như sau:

Hmd = Hhh + kmd.Q2 (2.6)Trong đó :

- Hmd: đường đặc tính mạng dẫn

- Hhh: chiều cao hình học tính từ mặt thoáng bể hút đến mặt thoáng bể đẩyhoặc đến miệng ống xả khi nó tự xả tự do ra bể đẩy

- kmd: tổng hệ số tổn thất trên đường ống hút hoặc đẩy Nó phụ thuộc vào : hệ

số tổn thất dọc đường và cục bộ, chiều dài và đường kính của đường ống , tốc độcủa dòng chảy

- Q: lưu lượng của dòng chảy

Vậy đường biểu diễn đường đặc tính mạng ống dẫn là đương cong Parabol bậc

2 đối với lưu lượng Q, không đi qua gốc tọa độ, được gọi là đường đặc tính mạngống dẫn, có dạng như hình (2.5)

Hmd Hmd

Q 0

2.8 Điều kiện làm việc của máy bơm NPS 65/35–500

Như chúng ta đã biết, điều kiện làm việc của máy bơm ly tâm vận chuyển dầuNPS 65/35 – 500 rất phức tạp Nó chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố: tính chất lýhóa của dầu, công tác vận hành, sử dụng, … Các yếu tố này ảnh hưởng đến đườngđặc tính của máy bơm và đường đặc tính mạng dẫn, tức là làm thay đổi chế độ làmviệc của máy bơm, cụ thể là:

* Ảnh hưởng của tính chất lý hóa của dầu đến các thông số làm việc của bơmVới thành phần dầu(gồm chủ yếu là các hợp chất của hidro H và cacbon Cchiếm khoảng 60÷90% trọng lượng),ta thấy dầu ở mở Bạch Hổ là dầu có nhiềuparaffin Điều này gây ảnh hưởng rất lớn không những với hệ thống thu gom, vậnchuyển và xử lý mà còn ảnh hưởng đến khả năng làm việc của máy bơm Bởi vì,dầu có nhiều parafin làm tằng độ nhớt, tăng khả năng bám dính Do đó nó làm tăngcông suất của máy bơm Ở mỏ Bạch Hổ với lượng lắng đọng parafin ngày càngnhiều, gây tắc nghẽn đường ống, Nen khi xảy ra sự cố, bơm phải ngừng hoạt độngthì khi khởi động lại yêu cầu công suất khởi động rất lớn, có trường hợp còn không

khởi động lại được bơm Do đó, trong thực tế, người ta luôn phải mắc bơm dựphòng phải song song với bơm chính.

+ Thành phần và nồng độ các chất có trong dầu quyết định đến độ lớn hay nhỏcủa khối lượng riêng ρ của dầu Với dầu có nhiều parafin, nhiều nhựa và tạp chất cơhọc thì khối lượng riêng của dầu càng lớn và ngược lại Hơn nữa, độ lớn của khốilượng riêng của dầu lại ảnh hưởng đến công suất N, lưu lượng Q và cột áp H củabơm theo công thức:

N = ρgHQTheo công thức trên, khối lượng riền của dầu ρ và công suất của máy bơm N

là 2 đại lượng tỷ lê thuận tức là khi ρ tăng thì công suất của máy bơm N cũng tăng

+ Do tính chất đặc trưng của dầu là có độ nhớt ν cao.Chính tính chất này củadầu làm thay đổi các thông số làm việc của bơm như lưu lượng , cột áp và hiệusuất Khi độ nhớt của dầu tăng thì các thông số làm việc của bơm sẽ bị giảm, tức làđường đặc tính máy sẽ bị giảm xuống (hình 2.6)

Hình 2.6 Đường đặc tính máy bơm dầu nhớt

- Với: Hw; Nw;Ƞw: lần lượt tương ứng là cột áp, lưu lượng và hiệu suất của máybơm khi bơm nước

- Hν; Nν; Ƞν: lần lượt tương ứng là cột áp, lưu lượng và hiệu suất của máy bơmkhi bơm dầu

Trên hình(2.4), biểu thị mối quan hệ của cột áp, công suất và hiệu suất củamáy bơm khi bơm nước và bơm dầu Với cùng 1 cái máy bơm khi bơm dầu thì cácđượng đặc tính cột áp (Hν-Q) giảm, công suất (Nν-Q) tăng và hiệu suất (Ƞν-Q) giảm

so với các đường tương ứng này khi bơm nước Và để đặc trưng cho sự thay đổi nàyngười ta đưa ra các hệ số giảm cột áp (CH) giảm lưu lượng (CQ) và giảm hiệu suất(CȠ ) khi bơm dầu so với bơm nước sạch Theo công thức:

Hv

ȠwȠvNwNv

+ Hơn nữa, trong dầu còn có các tạp chất rắn như bùn, cát, các thành phầnmuối không tan Đó là một hỗn hợp rắn-lỏng Khi máy bơm sử dụng để bơm hỗnhợp rắn-lỏng này thì các thông số làm việc của máy bơm như lưu lượng, cột áp, vàhiệu suất đều bị giảm đi, nghĩa là đường đặc tính của máy bơm sẽ bị dịch chuyểnxuống dưới Ngược lại, khi đó sức cản trong ống tăng lên thì đường đặc tính mạngdẫn sẽ bị dịch chuyển lên phía trên Do đó điểm xác định chế độ làm việc sẽ dịchchuyển về có côt áp nhỏ, lưu lượng nhỏ Sự dịch chuyển ngày càng nhiều khi nồng

độ cr của hạt rắn trong hỗn hợp càng tăng hoặc khi đường kính hạt rắn ds, khốilượng riêng ps của hạt rắn càng tăng (hình 2.7)

CT H

Q 0

Để đánh giá ảnh hưởng của hạt rắn đến các thông số làm việc của máy bơm,người ta đưa vào hệ số giảm lưu lượng λQ, giảm cột áp λH và giảm hiệu suất λȠ, các

hệ số này được xác định theo[5,tr65]:

- ρR:là khối lượng riêng của chất rắn trong hỗn hợp.

- ρw:là khối lượng riêng của nước

3

R R

- dR: đường kính hạt rắn có trong dầu

+ Ngoài ra, trong dầu còn có thành phần khí gồm cả khí chua(H2S,CO2)và khíđồng hành Khi đường kính bánh công tác bị mòn, theo đinh luật tương tự:

3

'''

'' '

Thành phần khí có lẫn trong dầu còn gây ra hiên tượng xâm thực , nhất là đốivới máy bơm ly tâm Hiện tượng này không những làm giảm năng suất và hiệu suấtcủa máy bơm mà còn gây mòn bánh công tác, có nhiều trường hợp nặng còn gây rahỏng máy bơm

Tóm lại, trong điều kiện làm việc rất phức tạp khi bơm dầu làm cho đường đặctính của máy bơm bị giảm, dẫn đến chế độ làm việc của bơm cũng bị thay đổitheo Điều này làm giảm năng suất dẫn đến bơm làm việc không đáp ứng yêu cầu

CHƯƠNG III

TỔ HỢP BƠM LY TÂM NPS 65/35 - 500 3.1 Công dụng

Tổ hợp bơm dầu NPS 65/35 - 500 là loại bơm ly tâm kiểu nằm ngang, nhiềutầng với các chi tiết của bộ phận hướng dòng được chế tại từ thép các bon Trụcbơm được làm kín bởi bộ phận làm kín kiểu mặt đầu hoặc dây salnhic mềm Tổ hợpbơm được sử dụng để bơm dầu thô, các loại khí hydro cacbon hóa lỏng, các sảnphẩm dầu khí ở nhiệt độ từ -30°C đến 200°C và các loại chất lỏng khác có tính chấthóa lý tương tự Các chất lỏng được bơm (chất lỏng công tác) này không được chứacác tạp chất cơ học (cứng) có kích thước lớn hơn 0,2 mm và hàm lượng, theo khốilượng, vượt quá 0,2% Các máy bơm được sản xuất ở vùng khí hậu ôn đới và khiđưa vào sử dụng, sắp xếp bố trí theo ΓOCT 15150-69 Các máy bơm để làm việcphải được bố trí ở ngoài vùng nguy hiểm cháy nổ, nguy hiểm khí và hơi nước, cácvùng nguy hiểm khác theo ΓOCT 12.1.011.78 và phải được che chắn bảo vệ cẩnthận

Tổ hợp NPS 65/35 500 được trang bị đồng bộ động cơ điện loại BAO 22 280M - 2T2,5 có công suất N = 160KW, U = 380V, 50Hz và phải được lắp đặt, vậnhành phù hợp với quy phạm của chúng

-Ký hiệu của tổ hợp bơm bao gồm phần chính và phần phụ được phân cách bởidầu ngang :

- Phần chính bao gồm: các chữ cái NPS (N dầu mỏ; P vỏ bơm có thể tháo táchđôi theo bề mặt phẳng ngang; S: nhiều tầng, nhiều cấp) và các chỉ số lưu lượng tối

ưu (65m3/h ở loại rô to kiểu 1 (có bánh công tác lớn); 35 m3/h ở loại roto kiểu 2 (cóbánh công tác nhỏ hơn) và cột áp đầu ra 500m (cột nước) khi lưu lượng ở chế độ tốiưu

- Phần phụ của ký hiệu gồm các chữ cái và chữ số đặc trưng cho kiểu loại, kếtcấu của các phần tử, được chỉ dẫn ở bảng 1, trong đó máy bơm thỏa mãn các thông

số kỹ thuật đề ra

Ví dụ : ký hiệu quy ước của máy bơm dầu với lưu lượng định mức tối ưu65m3/h và lưu lượng tối ưu nhỏ hơn định mức 35m3/h, với cột áp khi lưu lượng ởchế độ tối ưu là 500 m (cột nước), với roto dùng cho mức lưu lượng tối ưu nhất, vớibánh công tác có đường kính thông qua ở mức tiêu chuẩn; với các chi tiết của bộphận hướng dòng được chế tạo từ thép các bon, với cách làm kín trục kiểu mặt đầudạng đơn và chất lỏng thông qua nó được lưu thông tuần hoàn bởi máy bơm, ta sẽ

có ký hiệu như sau: NPS 65/35 - 500 1a

B ng 3.1 Các b ph n k t c u và đ n v l p ghépảng 3.1 Các bộ phận kết cấu và đơn vị lắp ghép ộ phận kết cấu và đơn vị lắp ghép ận kết cấu và đơn vị lắp ghép ết cấu và đơn vị lắp ghép ấu và đơn vị lắp ghép ơn vị lắp ghép ị lắp ghép ắp ghépCác bộ phận kết cấu và đơn vị

lắp ghép

hiệu

Rô to và bộ phận hướng dòng Lưu lượng tối ưu định mức 1

Lưu lượng tối ưu nhỏ hơn định mức 2Đường kính thông qua bánh

công tác

Tăng đến mức cực đại cho phép M

Với mạch tuần hoàn của chất lỏng làm kín DK

phép %

Chúthích

+ Với kiểu làm kín bằng Canhick

+ Kiểu mặt đầu

180

40 – 509- Kích thước biên dạng

(dài x rộng x cao) (mm):

+ Của máy bơm

+ Của tổ hợp

1970x600x5853332x965x113510- Trọng lượng (kg)

+ Của máy bơm

+ Của tổ hợp

1220Xem bảng 411- Các chỉ số của động cơ điện:

Đặc tính làm việc của bơm được thể hiện (thử nghiệm đối với nước) Bơm cầnđược vận hành trong phạm vi lưu lượng làm việc của đường đặc tính bơm Sự vậnhành bơm ở mức lưu lượng lớn hơn phần đặc tính làm việc là không cần thiết(không nên) vì có thể sẽ gây ra quá tải cho động cơ điện

Khi muốn giảm cột áp của bơm trong khoảng giới hạn phân chia trên đườngđặc tính bơm ở phạm vi Q - H cho phép tiện tương ứng đường kính ngoài của cácbánh công tác

3.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

3.3.1 Cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo (hình 3.1)

Tổ hợp bao gồm bơm và động cơ điện được lắp ráp trên một bộ khung dầmchung Việc liên kết các trục của bơm và động cơ được thực hiện nhờ khớp nối răng

và một trục trung gian Chiều quay roto của bơm là chiều quay trái (ngược chiềukim đồng hồ) nếu nhìn từ phía động cơ

-Hệ thống đường ống hút và đẩy: trên hệ thống này có lắp đồng hồ đo áp suất

và van chặn, trên đường ống đẩy có lắp thêm van một chiều

-Đồng hồ đo nhiệt độ của nhớt trên ổ bi

Bơm NPS 65/35 - 500 là loại bơm ly tâm nhiều tầng với thân vỏ có thể tháođược theo mặt phẳng ngang Vỏ bơm bao gồm 2 nửa tách rời theo mặt phẳng ngang

Bề mặt phân cách của cả hai nửa này được mài rà cẩn thận và được ghép chặt vớinhau nhờ các gujong và các đai ốc mũ Nửa dưới là kết cấu hàn, bao gồm phần vỏbằng thép đúc được hàn nối với phần nửa hình ống tạo thành đường dẫn từ cấp IV(11) vào cấp V (18) và các đầu ống cong lắp ống giảm tải (22) để làm cân bằng ápsuất ở khoang trước bộ phận làm kín trục ở phía áp suất cao với áp lực ở đầu vàocủa bơm Hướng đường tâm của các phần nửa hình ống nằm trên mặt phẳng ngang,

ở bên cạnh và thẳng góc với trục bơm

Bộ phận hướng dòng (phần chảy) của bơm bao gồm các ngăn phải (14) vàngăn trái (8) , khoang cửa vào cấp I (6) và cấp V (18), khoang cửa ra cấp IV (11) vàcấp VIII (13) Tất cả các ngăn và khoang này đều được định tâm theo bề mặt tiệntrong của vỏ và được hãm chống xoay bởi các chốt Việc lắp đúng các khoangtương ứng với các lỗ thoát ở vỏ được bảo đảm bởi các cữ hãm cắm vào Việc làmkín khe hở giữa các chi tiết của bộ phận hướng dòng và thân vỏ máy bơm nhằm loại

trừ việc rò rỉ chất lỏng giữa các cấp được thực hiện bởi các gioăng cao su chịu nhiệt

Trục (2) của bơm được quay trong gối đỡ vòng bi lắp bên ngoài thân vỏ Gối

đỡ phía khớp nối bao gồm 2 vòng bi kiểu đỡ chặn No_ 66414 L ΓOCT 831-75, còngối đỡ phía bên kia gồm 2 vòng bi đỡ No-414L ΓOCT 8338-75 Các ổ bi này đượcbôi trơn bằng chất lỏng (dầu bôi trơn) Sự tự tuần hoàn cục bộ của dầu bôi trơn đãđược dự tính đến cùng với sự duy trì tự động mưc của nó

Ở loại salnhic mềm, các vòng dây salnhic được phân bố bởi khoang vòm chứasalnhic và thông qua đó dầu nguội tuần hoàn vừa làm mát, vừa bôi trơn cho trụcroto và các vòng salnhic Ngoài ra dầu bôi trơn tuần hoàn còn có tác dụng làm màngngăn thủy lực không cho các sản phẩm dầu thô nóng từ nhiệt độ lớn hơn 80°C lọt rangoài Chất lỏng làm kín này (dầu) được đưa vào khoang vòm chứa các dây salnhicmềm dưới áp suất từ 0,5-1,5 at, lớn hơn áp suất chất lỏng công tác (dầu thô) ở phíatrước bộ phận làm kín Áp suất của chất lỏng làm kín được điều chỉnh bởi bộ phậnđiều chỉnh vi sai sáp lực được nối vào hệ thống đường ống phụ của bộ phận làmkín Các chỉ dẫn về cách sử dụng bộ điều chỉnh vi sai này được trình bày trong bảnhướng dẫn đi kèm với tổ hợp bơm Các sơ đồ nối các đường ống phụ đã dược dựtính sao cho có thể điều chỉnh bằng tay mức áp lực nhờ các van và đồng hồ chỉ báođặt trên đường ra Áp lực của chất lỏng làm kín (và làm mát) được đưa vào mặt đầucủa bộ phận làm kín cần phải phù hợp với sự cần thiết đã được chỉ dẫn của cơ sởchế tạo các bộ phận làm kín này

3.3.1.1 Cấu tạo của thân bơm

Hình 3.3:Cấu tạo thân bơm dưới

3.3.1.2 Phần chảy (khoang hướng dòng)

không cho chúng di chuyển dọc trục, tiếp xúc với nhau trong quá trình làm việc đểtránh kẹt gây cháy hỏng bánh công tác và trục bơm.

o105

R117,7R125,5R120,5

Hình 3.5: Sơ đồ kết cấu bánh công tác

Trên ống lót định vị vòng trong có lắp treo một vòng quăng dầu lên bôi trơn

ổ bi khi bơm làm việc

AA

A0,050

4o

AA0,0250,030

A0,030

5 38

+0,25 +0,2 -0,054 +0,5 +1,0

+0,25 +0,25 +0,5 +0,2 +0,2

0,63

0,63

0,63 Rz40

0,025 EH

EH 0,025

EH 0,025

0,025 FG

0,025 EH

H

EH 0,025

EH 0,025

EH 0,025

D 0,025 D

F 0,025 0,12 F

C

C

R1,6 R0,5

5 45°

C

TL 2:1

422 320 240 160 80

82

320 240160 80 95

35

155 235310

35 35

155 235 310

35

R5 R9

58 20

288

665

1475 1940

23 177

Hình 3.6: Sơ đồ trục bơm

3.3.1.5 Vòng làm kín

12 R6

A 0,01 4,2

2,5

0,016 A 18

Khớp nối trung gian bôi trơn bằng mỡ.

3.3.1.8 Ổ đỡ

Dùng ổ bi đỡ chặn để triệt tiêu hết các lực dọc trục còn lại

Ổ đỡ phía động cơ gồm hai ổ bi đỡ chặn 66414

Ổ đỡ phía đuôi trục gồm hai ổ bi đỡ 414

Hình 3.9:Gá đỡ vòng bi1.Đế gá 6.Bạc tỳ

2.Đồng hồ đo lỗ 7.Ống lót ngoài

3.Ổ bi đỡ chặn 8.Thân định vị

4.Đai ốc 9.Băng máy tiện

5.Thanh treo tải 10.Miếng tải

3.3.1.9 Làm kín bơm

Để làm kín giữa trục bơm và thân bơm ở hai đầu máy bơm, với máy bơmNPS 65/35 - 500 người ta hay dùng hai kiểu làm kín: kiểu làm kín mặt đầu và kiểulàm kín dây quấn Công dụng của bộ làm kín là ngăn không cho không khí lọt vàotrong bơm cũng như không cho chất lỏng bơm chảy từ trong ra ngoài Làm mát bộlàm kín bằng nhớt nguội tuần hoàn, nhớt nguội tuần hoàn để làm mát trục bơm, ốnglót dây quấn và đệm làm kín Ngoài ra nó còn làm màn chắn thuỷ lực ngăn khôngcho sản phẩm dầu mỏ có nhiệt độ cao 80oC chảy ra ngoài Chất lỏng làm mát đượcđưa tới bộ làm kín với áp lực cao hơn áp lực chất lỏng bơm trước bộ làm kín từ 0,5

1,5 KG/cm2 Áp lực đó được điều chỉnh nhờ các van vi chỉnh áp lực lắp trong hệthống phụ trợ của bộ làm kín

Trên đường ống làm mát người ta còn lắp các đồng hồ đo áp lực để theo dõi

áp lực của hệ thống làm mát đó

1 Kiểu làm kín dây quấn

Được sử dụng trong trường hợp có áp lực phía trước bộ làm kín nhỏ hơn

10 KG/cm2 Nếu áp lực phía trước nhỏ hơn 5 KG/cm2 người ta dùng bốnvòng làm kín Nếu áp lực phía trước tăng dần lên thì số vòng làm kín cũng tăng dầnlên Độ dầy của vòng làm kín lựa chọn phụ thuộc vào đường kính ống lót trục:

Khe hở giữa nắp bích Xanhich và ống lót trục từ 0,71 mm Khe hở nàykhông vượt quá 1,5 mm theo đường kính Nếu nắp bích vào khoang làm kín với dâyquấn mới thì chiều dài làm việc của lắp bích được nén vào khoang làm kín là 1/3tổng số chiều dài làm việc của nó

Dây quấn thường có tiết diện vuông, vật liệu làm dây quấn thường làvải bông, gai…và được trộn với dầu Grafit

Khả năng làm việc lâu bền của bộ làm kín phụ thuộc vào tình trạngcủa bộ làm kín, ống lót trục (độ bóng bề mặt, độ đảo của trục)

Những yêu cầu kỹ thuật cho sự làm việc của đệm.

+ Bề mặt tiếp xúc:

Những bề mặt của đệm phải được tiếp xúc với nhau liên tục để tránhhiện tượng rò rỉ Những chi tiết linh động của đệm phải được tự do di chuyển theohướng trục để bù cho sự lệch hàng và sự mài mòn hướng trục của các bề mặt tiếpxúc

+Sự bôi trơn bề mặt:

Ranh giới lớp màng mỏng chứa đầy những bọt khí và khuyết tật này

là do chất lỏng trong khoang nén cung cấp Đệm làm kín của máy bơm nếu làm việc

mà không bôi trơn thì chỉ sau vài giây có thể làm hỏng đệm Nếu bôi trơn hợp lý thì

có thể làm tăng tuổi thọ của đệm kết hợp với bôi trơn ta có thể làm mát đệm bằngcác dung dịch làm mát để loại trừ nhiệt làm nóng máy trong quá trình hoạt động

+Đệm làm kín không có vết xước, rạn, nứt… trên bề mặt làm việc chophép độ mài mòn không quá từ 46 mm Độ đảo tương đối của bề mặt làm việc sovới đường tâm trục không vượt quá 0,02 m

+Vật liệu chế tạo vòng làm kín mặt đầu có thể bằng đồng, hợp kimGrafit, thép cacbon chất lượng cao tôi cứng đến HRC = 50 (hình 3.11)

Đệm làm kín mặt đầu bao gồm một dòng đệm có khả năng di chuyển theohướng trục, theo mức độ mài mòn của các chi tiết bề mặt làm kín và một mặt tựalắp bộ phận giảm chấn, ảnh hưởng đến việc hạn chế sự rò dung dịch ở bề mặt làmkín trực giao với trục mà trục và đệm cùng xoay Đệm làm kín mặt đầu có nhiềukiểu loại Với máy bơm NPS 65/35 - 500 đang sử dụng ở Xí nghiệp liên doanh dầukhí Vietsovpetro hay sử dụng loại đệm BO và BD do Liên Xô sản xuất

Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của đệm:

+Tần số vòng quay không vượt quá 3600 vòng/phút