Cấu tạo, nguyên lý làm việc, lắp đặt và vận hành máy bơm H C 65/35 – 500 dùng trong công tác vận chuyển dầu ở mỏ Bạch Hổ

Ngành công nghiệp dầu khí nước ta tuy mới ra đời nhưng đã nhanh chóng trở thành một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế nước nhà.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp dầu khí nước ta tuy mới ra đời nhưng đã nhanh chóng trở

thành một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế nước nhà

Với sự phát triển không ngừng, ngành công nghiệp này đã đem lại một nguồn ngoài

tệ khổng lồ (chiếm 20% GDP của cả nước),góp phần vô cùng to lớn để phát triển

kinh tế trong nước Hơn nữa, trong giai đoạn hiện nay, khi mà chúng ta đang bước

vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế đất nước, thì việc phát triển

kinh tế trong nước nói chung và ngành dầu khí nói riêng càng cần thiết hơn bao giờ

hết Vì vậy, vấn đề đặt ra cho ngành dầu khí không những tiếp tục tìm kiếm, thăm

dò và khai thác, phát triển các ngành công nghiệp đi kèm mà còn phải tận dụng một

cách triệt để tài nguyên dầu khí thiên nhiên đã ban tặng cho nước ta Một trong

những phương pháp để tận dụng kinh tế nhất là nâng cao hiệu quả sử dụng của các

thiết bị khai thác, vận chuyển… Trong đó có máy bơm ly tâm vận chuyển dầu H 

C 65/35 – 500

Xí nghiệp liên doanh VIETSOVPETRO là một đơn vị đi đầu trong ngành công

nghiệp dầu khí Được thành lập năm 1981, xí nghiệp liên doanh VIETSOVPETRO

đã nhanh chóng khẳng định được vị trí của mình và hiện nay đang tiến hành khai

thác ở ba mỏ là mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng và mỏ Đại Hùng Cho đến nay, mỏ Bạch Hổ

là mỏ lớn nhất của VIETSOVPETRO và của cả nước ta

Chính vì những lý do trên mà tôi đã chọn đề tài là: ‟Cấu tạo, nguyên lý làm

việc, lắp đặt và vận hành máy bơm H  C 65/35 – 500 dùng trong công tác vận

chuyển dầu ở mỏ Bạch Hổ” và phần chuyên đề: ‟Điều chỉnh đường đặc tính

mạng dẫn bằng van tiết lưu”.

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm còn chưa có, cộng với tài liệu

thiết thốn nên không thể tránh khỏi những thiếu xót và khuyết điểm Vì vậy, tôi rất

mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và bạn bè

Tôi xin chân thành cảm ơn

Sinh viêc thực hiện:

Trần Duy Hưng

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH KHAI THÁC-THU GOM-VẬN CHUYỂN DẦU KHÍ Ở MỎ

BẠCH HỔ VÀ CÔNG TÁC BƠM VẬN CHUYỂN DẦU

1.1 Tình hình khai thác dầu ở Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro nói chung và mỏ Bạch Hổ nói riêng

Ngày 26/6/1986, Xí nghiệp liên doanh Vietsopevtro đã khai thác tấn dầu đầutiên từ mỏ và từ 6/9/1988 khai thác thêm tầng dầu trong móng granit nứt nẻ ở các

độ sâu khác nhau Đây là mỏ dầu lớn nhất Việt Nam hiện nay, bao gồm nhiều thândầu: Miocene dưới, Oligocene và đá móng nứt nẻ trước Đệ tam

Hiện nay trên mỏ Bạch Hổ có 11 giàn khai thác cố định và 8 giàn nhẹ Phươngpháp khai thác dầu chủ yếu đang áp dụng tại mỏ Bạch Hổ là phương pháp khai thác

tự phun, phương pháp khai thác gaslift và phương pháp khai thác bằng máy bơm lytâm điện chìm

Liên doanh dầu khí Vietsovpetro được thành lập ngày 19/8/1981 Kể từ đó đếnnay Liên doanh dầu khí Vietsovpetro luôn luôn là đơn vị chủ lực, con chim đầu đàncủa ngành dầu khí Việt Nam, sản lượng khai thác không ngừng tăng, hằng nămchiếm tới gần 80% sản lượng dầu thô xuất khẩu của nước ta

Thành công lớn nhất, thiết thực nhất là 25 năm qua (tính đến hết tháng 10 năm2006) Xí nghiệp đã khai thác được gần 160 triệu tấn dầu từ các mỏ Bạch Hổ, Rồng,Đại Hùng, thu gom và vận chuyển vào bờ 16,6 tỷ m3 khí đồng hành và khí hoá lỏngphục vụ phát điện sản xuất công nghiệp, hoá chất Xí nghiệp đã đạt mức doanh thu

từ xuất khẩu dầu thô 32,7 tỷ USD, nộp ngân sách Nhà nước Việt Nam 21 tỷ USD,lợi nhuận phía Nga 5,8 tỷ USD và vào các năm 1993, 1996 phía Việt Nam và phíaNga đã thu hồi được vốn, qua đó đã góp phần đưa Việt Nam thành nước khai thác

và xuất khẩu dầu đứng thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á Xí nghiệp đã tạo dựngđược một hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật vững chắc trên bờ và dưới biển với 12giàn khoan cố định, 2 giàn công nghệ trung tâm, 9 giàn nhẹ, 3 giàn bơm ép nước, 4trạm rót dầu không bến, 2 giàn nén khí, 2 giàn tự nâng, với 330 km đường ống dướibiển, 17 tàu dịch vụ các loại trên biển và một căn cứ dịch vụ trên bờ với 10 cầu cảngdài tổng cộng 1.300 m, trong đó có cầu cảng trọng tải 10.000 tấn, có hệ thống kho

có khả năng chứa 38.000 tấn/năm, 60.000 m2 bãi cảng, năng lực hàng hoá thông qua12.000 tấn/năm

Bên cạnh việc khai thác, tìm kiếm dầu khí, liên doanh dầu khí Vietsovpetrocòn khai thác năng lực sẵn có để tham gia các dịch vụ kỹ thuật dầu khí biển cho các

công ty nước ngoài đã ký hợp đồng tìm kiếm, thăm dò, khai thác, phân chia sảnphẩm với ngành dầu khí nước ta Dự tính doanh thu từ lĩnh vực này trong năm nay

sẽ đạt được hơn 20 triệu USD

Theo kế hoạch giai đoạn 20062010, Xí nghiệp liên doanh dầu khíVietsovpetro phấn đấu gia tăng trữ lượng 52 triệu tấn dầu thô với 20 giếng khoantìm kiếm, vận chuyển đưa vào bờ 6,5 tỷ m3 khí Khoan 64 giếng khoan khai thác.Đưa vào sử dụng 7 công trình biển, 3 công trình đầu tư lớn

1.2 Hệ thống thu gom–vận chuyển–xử lý dầu khí ở mỏ Bạch Hổ

1.2.1 Khái niệm chung về hệ thống thu gom, vận chuyển dầu khí

Sản phẩm khai thác từ giếng lên là một hỗn hợp gồm nhiều pha , rất phức tạpnhư: dầu, khí, nước, các tạp chất cơ học… Và do tính chất đặc thù của sản phẩmdầu khí là không có tính tập trung cao, dễ cháy nổ, do sản phẩm được khai thác từcác giếng khác nhau trên cùng một giàn và từ các giàn khác nhau của cùng một mỏ

Vì vậy, ta phải tiến hành thu gom để tập hợp và xử lý sơ bộ, để sản phẩm khai thácđạt tới tiêu chuẩn dầu thương phẩm Thu gom, xử lý là công đoạn cuối cùng của quátrình sản xuất dầu thô thương phẩm Vậy, hệ thống thu gom– vận chuyển và xử lý là

hệ thống kéo dài từ miệng giếng đến các điểm cất chứa thương mại Hệ thống nàybao gồm các hệ thống đường ống,các công trình trên mặt, các thiết bị tách pha, thiết

bị đo lường, bể chứa, các thiết bị xử lý sản phẩm, các trạm bơm nén, các thiết bịtrao đổi nhiệt…

Do đó, hệ thống thu gom phải đảm bảo 4 nhiệm vụ sau:

+Tập hợp sản phẩm từ tất cả các giếng riêng rẽ và từ các khu vực khác nhautrong một mỏ lại với nhau

+Đo lường chính xác cả về số lượng và chất lượng của từng sản phẩm khaithác và của từng giếng theo mục đích khác nhau Việc đo lường này thực hiện theođinh kỳ cho mỗi giếng, thời gian tùy theo mức độ phức tạp Để việc đo lường đượcchính xác thì trước hết phải tách riêng các pha thông qua bình tách đo… Ở côngđoạn này, nhiệm vụ chủ yếu là xác định số lượng và tỷ lệ các pha

Khi sản phẩm luân chuyển trong hệ thống thu gom, phải qua các thiết bị côngnghệ để xử lý Cùng với việc đo số lượng cần phải thực hiện kiểm tra chất lượngchủ yếu là hầm lượng các tạp chất có trong mỗi loại sản phẩm

+Xử lý sản phẩm thô đạt tiêu chuẩn dầu thô thương mại Chất lưu được khaithác còn gọi là chất lỏng giếng, khai thác lên là một hợp dầu, khí, nước, bùn, cát.Trong đó, còn có các hóa chất không phù hợp với yêu cầu vận chuyển và chế biến

tách pha trước hết là tách pha khí, nước và muối Sau đó, mỗi pha phải được tiếp tục

xử lý

Đối với pha khí, sau khi ra khỏi các thiết bị tách còn mang theo một tỷ lệ cácthành phần nặng (từ propan trở lên), mang theo nước tự do ngưng tụ, hơi nước và cóthể có khí chua như H2S, CO2 Vì vậy, trước khi vận chuyển đi xa phải xử lý để thuhồi các thành phần nặng, giảm giá thành vận chuyển và đặc biết là tránh sự cố tắcnghẽn, ăn mòn đường ống và các thiết bị công nghệ

Để xử lý dầu thương mại, cần tiếp tục tách nước, tách muối và các tạp chất cơhọc

+Phải đảm bảo yêu cầu về môi sinh Riêng với pha nước, thường được gọi lànước thải của công nghiệp dầu mỏ mà chủ yếu là nước vỉa, trước khi thải ra môitrường hoặc tái sử dụng (để làm nước bơm ép, làm nguyên liệu cho ngành côngnghiệp hóa) cũng cần phải xử lý, trước hết là lọc hết váng dầu để đảm bảo yêu cầu

về môi trường

Để hệ thống thu gom, xử lý đảm bỏa được 4 nhiệm vụ trên thì nó phải thỏamãn các yêu cầu sau:

+Phải đo lường chính xác kể cả số lượng và chất lượng

+Giảm tổn hao sản phẩm đến mức thấp nhất Sự hao hụt các sản phẩm dầu khí

có thể do bay hơi các thành phẩn nhẹ, do rò rỉ qua đường ống và thiết bị công nghệ.Nên cần phải hạn chế tối đa sự tổn hao(có thể lên tới 3÷5%)

+Việc xử lý phải đạt tiêu chuẩn cao nhất theo yêu cầu thương mại

+Phải đạt tiêu chuẩn kinh tế đầu tư và vận hành Tiêu hao kim loại và chi phínhân lực cho một đơn vị sản phẩm phải thấp, đánh giá qua tổng tổn hao kim loại(đường ống, thiết bị công nghệ) và số lượng cán bộ kỹ thuật vận hành hệ thống.+Hệ thống thu gom phải có tính vạn năng hoặc mức độ thích ứng cao Trongquá trình phát triển mỏ, một phần năng suất dầu sẽ biến động: gia tăng, ổn định, suygiảm Mặt khác, thành phần chất lưu cũng biến động: độ ngậm nước sẽ tăng, đếngiai đoạn cuối có thể đạt trên 90%; tỷ lệ khí sẽ ổn định, rồi gia tăng và giảm dần Dovậy, ở giai đoạn khác nhau công suất vận chuyển và tính năng thiết bị công nghệphải thay đổi cho phù hợp

+Hệ thống thu gom vận chuyển phải có mức độ tự động hóa cao, đặc biệt làcác khâu đo lường sản phẩm và vận hành hệ thống kiểm soát khóa, van, thông sốthiết bị

Khi thiết kế một hệ thống thu gom cần phải căn cứ vào yếu tố tự nhiên và khảnăng kỹ thuật, gồm có: khả năng mặt bằng, địa hình của mỏ, khí hậu của vùng, năng

lượng (nhiệt độ, áp suất) của vỉa, tính chất lý hóa của chất lưu Về phương diện kỹthuật phải căn cứ vào nguyên tắc, sơ đồ hệ thống đã lựa chọn, các phương pháp tácđộng vào vỉa và giá trị áp suất miệng giếng khi khai thác.

Để hoàn thành chức năng của hệ thống bao gồm xử lý sản phẩm, việc tách pha,tiếp tục xử lý dầu–khí–nước cho đạt yêu cầu về môi sinh và thương mại phải sửdụng các thiết bị công nghệ: bình tách, bể lắng, lọc, thiết bị hấp thụ…

Để vận chuyển cần có hệ thống đường ống (xả, gom, công nghệ) cùng với cáctrạm bơm, nén khí Sơ đồ vận chuyển xuất phát từ các miệng giếng trong phạm vi2÷3 km, có tính năng tương tự Tại các trạm này, nhiệm vụ hàng đầu là đo lườngcho các giếng, sản phẩm được tách khí, nước: được xử lý sơ bộ trước khi đến cáctrạm xử lý chung

Tùy theo điều kiện của từng mỏ, mà người ta lựa chọn các hệ thống thu gomkhác nhau Hệ thống thu gom được phân loại như sau:

+Căn cứ vào sự phát triển công nghệ, hệ thống thu gom được phân ra làm 2loại: Đó là hệ thống thu gom hở và hệ thống thu gom kín

+Căn cứ vào điều kiện địa hình, gồm có: hệ thống thu gom trên bờ, hệ thốngthu gom dưới biển, hệ thống thu gom bằng phẳng, hệ thống thu gom lên–xuống dốc.+Căn cứ vào tính chất lý hóa của sản phẩm (khí, dầu, nước) gồm có hệ thốngthu gom dầu lỏng; hệ thống thu gom dầu đặc; hệ thống thu gom dầu nhiều parafin

1.2.2 Tính chất lý hóa của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ và các ảnh hưởng của chúng đến hệ thống thu gom-xử lý và vận chuyển

Như chúng ta đã biết, ngoài các điều kiện về vị trí của mỏ (mỏ ở ngoài khơihay đất liền), điều kiện về địa hình,… thì tính chất lý hóa của dầu là một yếu tố vôcùng quan trọng ảnh hưởng đến hệ thống thu gom–vận chuyển và xử lý Khi khaithác cũng như vận chuyển, thu gom, xử lý, chúng ta cần quan tâm đến thành phầnhóa học, các tính chất vật lý như mật độ ρ, khối lượng phân tử M, độ nhớt, nhiệt độđông đặc, sức căng bề mặt, nhiệt dung, độ dẫn nhiệt,… của dầu Để tìm hiểu hệthống thu gom, vận chuyển và xử lý dầu ở mỏ Bạch Hổ thì ta cần phải biết đượcthành phần cũng như tính chất lý hóa của dầu ở mỏ này

Thành phần chủ yếu của dầu thô là các hợp chất của Hidro H và cacbon Cchiếm khoảng(60 ÷ 90 %)trọng lượng Căn cứ vào cấu trúc mạch, chúng được phân

ra làm 3 loại:

+Dầu parafinic, có công thức tổng quát là CnH2n+2 Đây là các hidrocacbon no

có 2 dạng cấu trúc: mạch thẳng và mạch nhánh(iso-parafin).Ở điều kiện bình

trúc từ C17 trở lên tồn tại ở thể rắn Các lắng đọng parafin rắn là một hỗn hợp cáctinh thể parafin và một số chất khác bao gồm: parafin(10÷20%), asphan(2÷ 5%),hắc in (10÷30%) và các tạp chất cơ học khác(1÷5%).

Căn cứ vào hàm lượng parafin, dầu được chia ra làm 4 loại:

-Dầu không có parafin: là loại dầu có hàm lượng parafin <1%

-Dầu có ít parafin: là loại dầu có hàm lượng parafin 1÷2%

-Dầu trung bình có hàm lượng parafin 2÷12%

-Dầu có nhiều parafin có hàm lượng parafin >12%

Theo tiêu chuẩn này (tiêu chuẩn của Nga), dầu ở mỏ Bạch Hổ là loại dầu cónhiều parafin (26÷ 27%) và có nhiệt độ đông đặc cao(khoảng 33°C) Điều này gâykhó khăn trong công tác tiến hành khai thác cũng như vận chuyển và xử lý dầu Sựlắng đọng parafin làm đường kính trong của đường ống vận chuyển và nghiêm hơn

nó còn gây tắc nghẽn đường ống Đây là một vấn đề hết sức nan giải không nhữngđối với mỏ Bạch Hổ mà còn là vấn đề cần phải được quan tâm của mỏ Rồng và mỏĐại Hùng

+Dầu naftenic: có công thức tổng quát là CnH2n tồn tại ở dạng xicloankan(làhidrocacbon no mạch vòng)

+Dầu aromatic: có công thức tổng quát là CnH2n-6 là dẫn xuất benzen, có khảnăng hòa tan cao

Ngoài ra trong thành phần dầu còn có nhựa smol và nhựa asphanten:

-Smol là chất phân tử, có trọng lượng phân tử 600÷1000, các phân tử thườngliên kết với ôxi, lưu huỳnh và Nitơ

-Asphanten là hợp chất phân tử, có cấu trúc giống nhựa smol nhưng có khốilượng phân tử cao hơn 1000÷2500, màu đen Smol hòa tan trong xăng và dầu hỏa,còn asphanten có thể phân tán vào benzene để tạo ra chất lỏng dạng keo

Theo hàm lượng nhựa, dầu ở mỏ Bạch Hổ thuộc loại dầu ít nhựa(< 8%) vàtrung bình(8 ÷ 18%) Ở mỏ Bạch Hổ, hàm lượng nhựa giảm dần theo chiều sâu:2,8% tầng móng, 5% ở oligoxen và 12% ở miocen Tỷ lệ keo nhựa làm tăng khảnăng kết tinh của parafin vì khi nhiệt độ giảm nó hình thành cấu trúc phân tử dạnglưới

Thành phần và tính chất cở bản của dầu là yêu tố quan trọng quyết định khảnăng hòa tan, hàm lượng và nhiệt độ kết tinh của parafin Dầu càng nhẹ thì hàmlượng và nhiệt độ kết tinh của Parafin càng thấp, vận chuyển càng thuận lợi, Dầu ở

mỏ Bạch Hổ có mật đố khác nhau ở các tầng khác nhau: mật độ ở tầng Mioxen là0,86 g/cm3; ở tầng Oligoxen trên là 0,857 g/cm3; Oligoxen dưới 0,833 g/cm3; tầng

móng 0,837 g/cm3, mật độ trung bình của dầu ở mỏ Bạch Hổ là 0,83÷0,865 g/cm3,thuộc loại dầu trung bình.

Ngoài ra, trong dầu còn có các thành phần khí, các tập chất cợ học, muối…Khí chua có lẫn trong dầu gây ăn mòn đường ống Còn muối và các tạp chất cơ họckhông nhưng làm lắng đọng gây tắc nghẽn đường ống mà còn gây ăn mòn đườngống theo cơ chế ăn mòn cơ học, hóa học và ăn mòn điện hóa

Tính chất lý hóa của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ được thể hiện theo bảng 1.1:

4 Hàm lượng lưu huỳnh (% khối lượng) 0,065 ÷ 0,1

5 Hàm lượng asphanten (% khối lượng) 2,8 ÷ 11,8

Bảng 1.1: Tính chất lý hóa cơ bản của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ.

Từ bảng 1.1, ta thấy:

Dầu ở mỏ Bạch Hổ là loại dầu sạch, chứa ít lưu huỳnh, kim loại nặng và nitơ

vì tổng hàm lượng các kim loại nặng như niken, vanadium khoảng 1,1 ppm; Hàmlượng nitơ khoảng(0,035÷0,067)% khối lượng Hai yếu tố này gây độc hại và ảnhhưởng xấu tới các chất xúc tác Hàm lượng lưu huỳnh là (0,065÷0,1)% khối lượngnên dầu ở mỏ Bạch Hổ nói riêng hay dầu của nước ta nói chung là loại dầu ngọt(hàm lượng S≤0,5% khối lượng), có giá trị kinh tế cao vì ăn mòn đường ống ít hớn

so với dầu chua

Dầu ở mỏ Bạch Hổ là loại dầu có chứa nhiều parafin với nhiệt độ đông đặccao Hàm lượng parafin lên tới 30% Chính parafin làm mất tính linh động của dầu

ở nhiệt độ thấp Bởi vì, ở nhiệt độ thấp thì parafin sẽ đông đặc làm tắc nghẽn đườngống, gây khó khăn cho quá trình vận chuyển

Hàm lượng nhựa asphanten tương đối cao, làm tăng tỷ trọng song lại làm giảmnhiệt độ đông đặc Ngoài ra, nó còn có khả năng ảnh hưởng đến quá trình xử lý chếbiến dầu như làm tăng tính bám dính, tăng độ ổn định của nhũ dầu, tăng độ tạo cốc.Dầu ở đây thuộc nhóm dầu trung bình vì có mật độ ρ nằm trongkhoảng(0,830÷0,865)g/cm3

1.2.3 Hệ thống thu gom – vận chuyển dầu khí ở mỏ Bạch Hổ

Bạch Hổ là một mỏ nằm ngoài khơi cách đất liền khoảng (100÷130) km.Chiều sâu mực nước biển tại nơi khai thác là 50÷70m Vì vậy mọi công đoạn thugom, xử lý đều phải được tiến hành ngoài biển, dầu được đưa vào bở bẳng các tàu

Do vậy hệ thống thu gom, vận chuyển dầu khí ở mở Bạch Hổ bao gồm có 2 phầnchính:

+Hệ thống thu gom trong từng giàn (hệ thống này được đặt trên giàn cố địnhhoặc giàn công nghệ trung tâm)

+ Hệ thống thu gom từ các giàn về các trạm rót dầu không bến (hay còn đượcgọi là các tàu chứa hoặc kho nổi xuất chứa dầu)

*Hệ thống thu gom trên giàn cố định:

Giàn cố định dung để khoan khai thác đồng thồi 16÷24 giếng Dầu khai tháctrên giàn cố định lần lượt được tách khí trong các bình tách bậc I thể tích 12,5/25m3

và sau đó trong bình tách bậc II vừa đồng thời làm nhiệm vụ bình chứa thể tích100m3 Cuối cùng, dầu được tách khí từ bình chứa được bơm đi các kho nổichứa/xuất dầu(XNXCD) Khí tách ra được dẫn qua hệ thống đuốc của giàn cố định.Trên giàn cố đinh sản lượng khai thác dầu và khí của từng giếng có thể xác địnhđược bằng cách cho dòng chất lưu đi qua bình đo Sau khi được tách, khí và dầuđược dẫn ra các đường ống riêng biệt để đo lưu lượng Khối lượng dầu bơm đi khỏigiàn cũng được đo đạc và thống kê nhờ hệ thống đo đặt trên đầu ra của máy bơm.Trên các giàn cố định không có thiết bị xử lý nước, vì vậy không thể tiến hành tách

và xử lý nước

1.2 Công tác bơm vận chuyển dầu trên các giàn khai thác ở mỏ Bạch Hổ

Sau khi dầu được khai thác từ giếng khoan, dưới áp lực của vỉa (trong phươngpháp khai thác tự phun) hay các thiết bị khai thác (như bơm ly tâm điện chìm trongphương pháp khai thác cơ học) dầu sẽ được đưa đến các bình tách các thiết bị xử lýcông nghệ nhằm tách bớt các thành phần khí, nước, tạp chất cơ học lẫn trong dầu,sau đó dầu thô được đưa đến các bình chứa lắp đặt ngay trên giàn khoan Để vậnchuyển dầu từ các tàu chứa tới nơi tiêu thụ hay tới các tàu chứa dầu người ta phảidùng các thiết bị để vận chuyển Một trong những phương pháp để vận chuyểnđược sử dụng trong ngành dầu khí là vận chuyển bằng đường ống Ưu điểm củaphương pháp là: kết cấu đơn giản, an toàn khi sử dụng và ít ảnh hưởng tới các côngtrình bề mặt

Khi vận chuyển dầu bằng đường ống yêu cầu đặt ra là phải duy trì được nănglượng của dòng chảy luôn luôn lớn hơn tổn thất năng lượng trên suốt chiều dài của

đường ống (bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ) và phải đảm bảo lưulượng theo đúng yêu cầu kỹ thuật, tránh tình trạng dầu khai thác lên bị ứ đọng tạicác bình chứa, làm ảnh hưởng đến quá trình khai thác.

Hiện tại Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đang khai thác trên ba mỏ: Bạch

Hổ, Rồng và mỏ Đại Hùng, các mỏ này đều nằm ở ngoài biển Dầu khai thác từ cácgiàn này được bơm đến tàu chở dầu Ba Vì và tàu Chi Lăng theo đường ống ngầmđặt dưới biển

Tuỳ thuộc vào vị trí của các giàn khoan đến các trạm rót dầu và đặc điểm, lưulượng khai thác của các giếng khoan mà người ta bố trí và chọn máy bơm sao chophù hợp Khi cần vận chuyển một lượng dầu lớn mà khoảng cách vận chuyển lạingắn, loại máy bơm được dùng trong trường hợp này là máy bơm 9MGP, H  C40-400, HK 200-70, HK 200-120 Ngược lại khi cần vận chuyển một lượng dầukhông lớn, khoảng cách vận chuyển xa, loại máy bơm hay được dùng trong trườnghợp này là máy bơm SULZER và máy bơm H  C 65/35-500

Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của một số loại bơmCác thông số kỹ

thuật cơ bản

Bơm H  C65/35 – 500 Bơm SULZER

Bơm HK

200 – 120Lưu lượng định

1.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí

-Nhiệm vụ của hệ thống thu gom và xử lý là:

+Tách dầu ra khỏi khí và nước

+Dùng hoá phẩm để gia nhiệt hoặc hạ nhiệt độ đông đặc của dầu

+Phân phối dòng sản phẩm nhờ cụm Manhephon đến các thiết bị đo, kiểm tra,

xử lý theo sơ đồ công nghệ

1.3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí

Hệ thống thu gom vận chuyển trên giàn cố định, cơ bản được lắp trên 6 Blốckhai thác sau đây:

1.3.2.1 Blốc Modun N o /1 và N o /2

Đây là hai Blốc quan trọng nhất

Hai Blốc này được lắp đặt thiết bị miệng giếng và các hệ thống đường ống thugom sau:

-5 đường ống công nghệ chính:

+Đường gọi dòng: dẫn về bình gọi dòng

+Đường làm việc chính: đưa về bình tác H  C

+Đường tuần hoàn thuận

+Đường tuần hoàn nghịch

Ngoài ra trên Blốc này còn được lắp đặt:

-Hệ thống máy bơm để bơm dầu từ bình 100 m3 ra tàu chứa.

-Hệ thống đường ống nối từ các bình tách đến các Blốc Modun No/1, No/2 vàBlốc Modun No/4, No/5

1.3.2.3 Blốc Modun N o /4

Được lắp đặt các hệ thống sau:

- Hệ thống hoá phẩm cho gaslift

- Trạm phân phối khí cho các giếng gaslift

- Hệ thống đo bao gồm:

+ Bình đo:

 Áp suất làm việc: 57,2 KG/cm2

 Áp suất thử: 72 KG/cm2

 Áp suất van an toàn: 63 KG/cm2

+Hệ thống tuốcbin đo dầu và khí

-Các máy bơm phục vụ cho công nghệ bơm ép nước.

-Hệ thống máy nén khí để duy trì áp suất cho các hệ thống tự động trên giàn

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY BƠM LY TÂM 2.1 Khái quát chung về máy bơm ly tâm

Máy bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn biến đổi cơ năng của động cơdẫn động thành năng lượng để vận chuyển chất lỏng theo hệ thống ống dẫn hoặc tạo

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

2.1.1 Sơ đồ cấu tạo máy bơm

4

6 5

3

2 1

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm

2.1.2 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 quay bánh công tác quay Các phần chất lỏng trong bánh công tác dướiảnh hưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài chuyển động theo các máng dẫn

và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm Đồng thời, ở lốivào của bánh công tác tạo nên một vùng chân không và dưới tác dụng của áp suấttrong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơmtheo ống hút Đó là quá trình hút của bơm Quá trình hút và quá trình đẩy là hai quátrình liên tục, tao lên dòng chảy liên tục qua bơm Bộ phận dẫn dòng chảy ra thường

có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồng xoắn ốc Buồng xoắn ốc của bơm dẫn chấtlỏng từ bánh công tác ra ống đẩy Nó có tác dụng điều hòa ổn định dòng chảy vàbiến đổi một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết do đó làm tănghiệu suất của máy bơm

2.1.3 Phân loại máy bơm ly tâm

a 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

b Phân loại theo số bánh công tác:

- Bơm một cấp

- Bơm nhiều cấp

c Phân loại theo số cửa hút:

- Bơm một cửa hút

- Bơm hai cửa hút

d Phân loại theo sự bố trí trục bơm:

- Bơm trục đứng

- Bơm trục ngang

e Phân loại theo lưu lượng:

- Bơm có lưu lượng thấp

- Bơm có lưu lượng trung bình

- Bơm có lưu lượng lớn

f Phân loại theo mục đích sử dụng (theo chất lỏng cần bơm):

- Bơm nước sạch

- Bơm nước thải

- Bơm hóa chất

- Bơm dầu thô

Ngoài ra ta có thể phân loại máy bơm theo cách dẫn dòng chất lỏng ra khỏimáy bơm, theo phương pháp dẫn động máy bơm

2.2 Các thông số cơ bản của bơm ly tâm

2.2.1 Lưu lượng

Là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một đơn vị thời gian, cóthể tính theo lưu lượng thể tích Q (l/s, m3/s, m3/h ) hay lưu lượng trọng lượng G(N/s, N/h, kG/s )

2.2.2 Cột áp

Là năng lượng mà một đơn vị trọng lượng chất lỏng nhận được từ máy bơm

Ký hiệu cột áp là H, đơn vị tính thường là mét cột chất lỏng (mét cột nước hay métcột dầu )

2.2.3 Công suất

Có hai loại công suất là công suất thủy lực và công suất làm việc

+ Công suất thủy lực: là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với máy trong một đơn

vị thời gian, ký hiệu là Ntl, công thức tính:

Ntl = 1000.Q.H = .1000g.Q.H (2.1)

Trong đó:

 là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3);

 là khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3);

Q là lưu lượng của bơm (m3/s);

H là 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,

công thức tính:

N =



tl N

(2.2)Trong đó:

 là hiệu suất toàn phần của máy bơm ( < 1);

q là hiệu suất lưu lượng;  q =

lt Q

Q

= 0,900,95; (2.4)

tl là hiệu suất thủy lực;  tl =

lt H

H

= 0,550,90; (2.5)

ck là hiệu suất cơ khí;  ck = 0,800,85

2.3 Phương trình làm việc của bơm ly tâm

2.3.1 Phương trình cột áp lý thuyết

Dựa trên các giả thuyết:

- Chất lỏng là lý tưởng

- 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, ta có:

Hl=u2c2u g u1c1u

(2.8)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,

có phương thẳng góc với phương hướng kính

c1u, c2u - Thành phần vận tốc tuyệt đối của các phần tử chất lỏng ở lốivào và ra bánh công tác chiếu lên phương của vận tốc vòng (u)

Hình 2.2: Các thành phần vận tốc của tam giác vận tốc

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:

Hình 2.3: Tam giác vận tốc ở cửa vào bánh công tác

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

Hl=u2g c u

(2.9)

2.3.2 Cột áp thực tế

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.Điều này thể hiện trên hình:

 - 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 1931viện sĩ Prôskua đã xác định Z đối với bơm ly tâm, được tính theo công thức sau:

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:

Cột áp thực tế của bơm ly tâm là:

H=Z.H u2g.c u

(2.13)Đối với bơm có kết cấu và số vòng quay thông thường thì:

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

g

u

2

2 2



(2.15)

- 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:

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

D - Đường kính của bánh công tác

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

- Lưu lượng qua bánh công tác xem như lưu lượng lý thuyết Q1 của bơm.Lưu lượng thực tế Q qua ống đẩy nhỏ hơn Q1 vì không phải tất cả chất lỏng sau khi

đi qua bánh công tác đều đi vào ống đẩy, mà có một phần nhỏ Q chảy trở về cửavào bánh công tác hoặc rò rỉ ra ngoài qua các khe hở của các bộ phận lót kín “A” và

“B” được biểu thị trên hình vẽ

- Để đánh giá tổn thất lưu lượng của bơm, có thể dùng hiệu suất lưu lượng q

- Bơm có lưu lượng càng lớn thì Q càng cao

A

Q Q

Q1B

Hình 2.5: Lưu lượng chất lỏng trong bánh công tác

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 (dưới50% so với số vòng quay định mức) thì hiệu suất của bơm thay đổi tương đối ít, cóthể xem như không đổi  = const Mặt khác các tam giác vận tốc đều tỷ lệ với sốvòng quay, nên các tam giác vận tốc sẽ đồng dạng với nhau Do đó các chế độ làmviệc khác nhau của bơm trong trường hợp này xem như các trường hợp tương tự.Trong thực tế, ngoài số vòng quay làm việc thay đổi còn có thể gặp trường hợptrọng lượng riêng  của chất lỏng thay đổi, đường kính ngoài D của bánh công tácthay đổi Để đáp ứng yêu cầu sử dụng, khi cần giảm cột áp và lưu lượng so với địnhmức, có thể giảm bớt đường kính D (chỉ trong phạm vi 10%), và hiệu suất của bơmcoi như không đổi Có thể xem các chế độ làm việc của bơm trong trường hợp này

Khi nthay đổi

Khi Dthay đổi

Khi  , n, Dthay đổiLưu lượng

n

Q1Cột áp

2 2

n





H1Công suất

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 củabơm, được biểu diễn dưới dạng giải tích theo phương trình đặc tính, dưới dạng đồthị được gọi là đường đặc tính của bơm

Các đường đặc tính ứng với số vòng quay làm việc không đổi (n = const)được gọi 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 cơbản

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



c2 w2

2c

1

2 2

.

cot

Q g b D

g u

Hình 2.7: Đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính tính toán

Nếu  2 > 90o, cotg 2 < 0, đường AB

Nếu  2 = 90o, cotg 2 = 0, đường AC

Nểu  2 < 90o, cotg 2 > 0, đường AD

Đối với bơm ly tâm,  2 < 90o, do đó đường đặc tính của bơm ly tâm làđường nghịch biến bậc nhất AD Đây là đường đặc tính cơ bản lý thuyết của bơm lytâm (đường nghịch biến bậc nhất) khi chưa xét số cánh dẫn hữu hạn và tổn thất

- Khi kể tới ảnh hưởng do số cánh dẫn hữu hạn, đường đặc tính trở thànhđường A'D', có dạng: Hl = Z Hl

Trong đó: Z < 1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn

- Khi kể tới các loại tổn thất thuỷ lực của dòng chất lỏng qua bánh công tác,các loại tổn thất thuỷ lực này đều tỷ lệ với bình phương của vận tốc, nghĩa là bìnhphương của lưu lượng, đường đặc tính trở thành đường cong bậc hai A''D''

- Khi kể tới các loại tổn thất cơ khí và lưu lượng thì đường đặc tính dịch vềphía trái và thấp hơn A''D'' một chút, đó là đường A''D '' Đây chính là đường đặctính cơ bản tính toán của bơm ly tâm

2.6.2 Đường đặc tính thực nghiệm

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,

A'' '''

'''

'' '

Hình 2.8: Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm

Nhìn chung, đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp thực nghiệm cũng

có dạng 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

Công dụng của đường đặc tính làm việc của bơm:

- Các đường đặc tính H – Q, N – Q,  - Q, cho phép xác định khu vực làmviệc có lợi nhất ứng với hiệu suất cao nhất [max hoặc  = ( max – 7%)].

- Qua hình dạng của đường đặc tính có thể biết tính năng làm việc của bơm

5 10

Q(m/h) 80

60 40 20 0

Hình 2.9: Đường đặc tính tổng hợp của bơm ly tâm

Đường đặc tính tổng hợp của bơm là đường biểu diễn các quan hệ Q – H,

N – H với các số vòng quay làm việc khác nhau, trên đó các điểm làm việccùng hiệu suất được nối với nhau thành những đường cong gọi là đường cùng hiệusuất (đường đẳng hiệu suất)

2.7 Điểm làm việc và đường đặc tính mạng dẫn của máy bơm ly tâm H  C 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

Trờn hỡnh 2.10, điểm A là giao điểm của hai đường đặc tớnh của bơm và hệthống hiển thị một chế độ làm việc của hệ thống bơm với cột ỏp HA và lưu lượng

QA

B

H - Q Q

và đưa lờn bể đẩy như hỡnh 2.11 sau:

Hỡnh 2.11: Sơ đồ tớnh toỏn trạm bơm

Viết phương trỡnh năng lượng, phương trỡnh Bernoulli lần lượt cho cỏc mặt cắt1-1, S-S và D-D, (với điều kiện mặt thoỏng bể hỳt và bể đẩy là rộng và đều thụngvới khớ trời ).Theo [5,tr26], ta cú đường đặc tớnh mạng dẫn cú dạng như sau:

p

2,c

2

bể đẩy khóa

động cơ

Van 1 chiều

bơm ống đẩy

Hmd = Hhh + kmd.Q2 (2.23)Trong đó :

Q: lưu lượng của dòng chảy

Vậy đường biểu diễn đường đặc tính mạng ống dẫn là đường 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 2.12

Hình 2.12: Đường đặc tính mạng ống dẫn H md =H hh +k md Q 2

2.7.3 Đường đặc tính máy

Trong 3 đường đặc tính của máy bơm H-Q, N-Q, -Q, thì đường đặc tính biểudiễn mối quan hệ giữa cột áp H và lưu lượng Q của máy bơm: H = f(Q) gọi làđường đặc tính cơ bản của máy bơm Vì vậy đường đặc tính này thường được gọitắt là đường đặc tính máy

2.8 Điều kiện làm việc của máy bơm H  C 65/35–500

Như chúng ta đã biết, điều kiện làm việc của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu

H  C 65/35 – 500 rất phức tạp Nó chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố: tính chất

lý hóa của dầu, công tác vận hành, sử dụng, … Các yếu tố này ảnh hưởng đến

đường đặc tính của máy bơm và đường đặc tính mạng dẫn, tức là làm thay đổi chế

độ làm việc của máy bơm, cụ thể là:

* Ảnh hưởng của tính chất lý hóa của dầu đến các thông số làm việc của bơm

Với 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 mỏ 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 tăng 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 Nên 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 khôngkhởi 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 của

Theo công thức trên, khối lượng riêng 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 hiệu suất

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 2.13).

H(m3/h)

Hình 2.13: Đường đặc tính máy bơm dầu nhớt

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

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

Trên hình(2.13), 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 (ην-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(Cη ) khi bơm dầu so với bơm nước sạch Theo [5, tr 68] :

Hν=CH Hw

ην=Cη.ηw

Với: Qw; Qν: lần lượt là lưu lượng của bơm khi bơm nước và bơm dầu

+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 dịch

0

H(m)

η(%)

N(kW) Hw

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 2.14).

Hình 2.14: Đường đặc tính làm việc của bơm khi bơm hỗn hợp rắn-lỏng

Trên hình 2.14, khi nồng độ hặt rắn Cr tăng thì đường đặc tính mạng dẫn Hmdtăng và đường đặc tính máy Hb giảm so với các đường đặc tính tương ứng khi bơmnước sạch (ứng với Cr =0%) Khi đó điểm làm việc của bơm bị giảm và bị dịch sangbên trái (từ B0 đến B10 đến B20) Và khi Cr =30% thì đường đặc tính máy và đườngđặc tính mạng dẫn không cắt nhau, tức là không xác định chế độ làm việc của máybơm Điều này chứng tỏ rằng khi nồng độ các hạt rắn lớn thì máy bơm không làmviệc

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 λη, các

hệ số này được xác định theo [5,tr65]:

Các giá trị λH và λη thường được tính bằng thực nghiệm và được nhiều tác giảđưa ra công thức thực nghiệm để tính:

Theo [5,tr69]:λH =0,385

w1

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

ρw: là khối lượng riêng của nước

3

R R

+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 3 GIỚI THIỆU VỀ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM

LY TÂM HПC 65/35-500C 65/35-500 3.1 Giới thiệu chung về máy bơm ly tâm H  C 65/35 - 500

Tổ hợp bơm điện ký hiệu H  C 65/35 - 500 là kiểu bơm ly tâm có trục đặtnằm ngang bao gồm nhiều phân đoạn Các chi tiết của máy bơm được chế tạo từthép các bon

Bơm dùng để bơm dầu thô, khí cacbuahyđro hoá lỏng và các sản phẩm dầu mỏ

có nhiệt độ từ -30oC200oC và các chất lỏng khác có tính chất lý hoá phù hợp.Thành phần chất rắn lẫn trong dung dịch bơm không vượt quá 0,2% trọng lượngchất lỏng bơm, kích thước các hạt rắn không vượt quá 0,2 mm, dầu mỏ và các sảnphẩm dầu mỏ có trọng lượng riêng  1050 kg/m3, độ nhớt động học   8.10-4

m2/s

Bơm được sử dụng trong khu vực có mái che và trong công việc đòi hỏi phải

có sự an toàn cao như ở những nơi không có khả năng tạo thành hỗn hợp nổ của khíhơi nóng hay bụi của không khí, phụ thuộc vào cấp chính xác IIA, IIB và các nhómT1, T2, T3, T4 theo tiêu chuẩn 12.1.011 - 78 của Liên Xô cũ

Trục máy bơm được làm kín bằng bộ làm kín mặt đầu hoặc đệm làm kínXanhich mềm

Máy bơm thuộc nhóm hai nửa dạng kiểu ly tâm theo tiêu chuẩn 15105 – 69của Liên Xô cũ

Giải thích các ký hiệu của máy bơm H  C 65/35 – 500:

H - Chất lỏng bơm là dầu thô

 - Lắp ráp hai thân nằm ngang

C - Bơm có cấu tạo gồm nhiều phân đoạn

65 - Số chỉ lưu lượng lớn nhất của bơm (m3/h)

35 - Số chỉ lưu lượng nhỏ nhất của bơm (m3/h)

500 - Số chỉ cột áp đạt được (m)

3.2 Sơ đồ tổng thể và đặc tính kỹ thuật của bơm

3.2.1 Sơ đồ tổng thể của bơm

Sơ đồ tổng thể của bơm được giới thiệu trên hình 3.1bao gồm:

- Bơm và động cơ điện 160 kW được lắp trên một giá chung

- Trục bơm và động cơ được liên kết với nhau bằng khớp nối bánh răng có trụctrung gian

- Hướng quay của Rôto bơm ngược chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ phía độngcơ

- 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

3.2.2 Đặc tính kỹ thuật của bơm

7 Cột áp hút chân không cho

-Trường hợp làm kín dây quấn:

+Áp lực phía trước bộ làm kín cho phép: P  10 kG/cm2

+ Lượng chất lỏng rò rỉ cho phép: Q  0,018 l/h

13 Điện áp làm việc của động cơ 380 V

14 Tần số dòng điện

15 Dòng điện

50 HzThay đổi

16 Kích thước toàn bộ máy kể

3.3.1.1 Cấu tạo của thân bơm

Thân bơm gồm hai nửa, nửa trên (8) và nửa dưới (24) được lắp ghép với nhaubằng các bulông M30 và các đai ốc dạng chụp M30 Bề mặt lắp ghép của thân đượcmài rà để chống rò rỉ

Nửa thân dưới (24) có kết cấu hàn gồm thân đúc bằng thép cacbon hàn với nửaống dạng máng dùng để nối liền cửa ra cấp IV (11) và cửa hút cấp V (18) và ốngvuông góc để nối ống giảm tải (22) Ống giảm tải dùng để xả và giảm áp suất trongbuồng trước đệm làm kín trục phía cao áp cấp V bằng áp suất ở cửa hút

Phương đường tâm của ống nối bơm theo phương ngang, tiếp tuyến và vuônggóc với trục bơm.

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo khoang hướng dòng

Phần chảy của bơm bao gồm các phân đoạn phải (14) và trái (8), buồng vàocấp I (6) và cấp V (18), buồng ra cấp IV (11) và cấp VIII (13) Tất cả các bộ phận

và các buồng được định tâm theo mặt trong của thân bơm và được hãm chống xoaybằng các chốt Vị trí tương đối của các buồng trong vỏ bơm được đảm bảo khi lắpráp nhờ các bộ phận định vị.

Việc làm kín khe hở của các chi tiết của khoang hướng dòng và thân bơm đểngăn chặn dòng chảy giữa các cấp nén được thực hiện bằng các gioăng cao su chịunhiệt (15) có tiết diện tròn  6,2 mm

-0,115 +0,04

-0,130 -0,095 -0,050

Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo buồng vào cấp 5 3.3.1.3 Bánh công tác

Hình 3.7 Sơ đồ cấu tạo bánh công tác

Bánh công tác được lắp trên trục gồm 8 bánh chia làm hai nhóm (nhóm trái vànhóm phải), mỗi nhóm gồm 4 bánh

Các bánh công tác ở mỗi nhóm có kích thước bằng nhau và có thể lắp lẫn chonhau được (trừ bánh công tác thứ nhất có kích thước lớn hơn) Hai nhóm này có cửahút bố trí ngược nhau, điều này có tác dụng khử lực dọc trục trong khi bơm làmviệc Giữa hai bánh công tác có lắp “phanh hai nửa” (vành hãm) để ngăn cáchkhông 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

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

bi khi bơm làm việc (hình 3.8)

Được lắp trên thân bơm để làm kín khe hở với cánh bơm (hình 3.9), ngănkhông cho chất lỏng đi từ khu vực đẩy về khu vực hút, hoặc từ cấp sau về cấp trước.

Hình 3.10 Sơ đồ cấu tạo buồng làm kín

Là khoang chứa bộ làm kín dây quấn hoặc bộ làm kín mặt đầu Vỏ ổ đỡ có lỗ

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

3.3.1.9 Làm kín bơm

Để làm kín giữa trục bơm và thân bơm ở hai đầu máy bơm, với máy bơm H 

C 65/35 - 500 người ta hay dùng hai kiểu làm kín: kiểu làm kín mặt đầu và kiểu làmkín dây quấn Công dụng của bộ làm kín là ngăn không cho không khí lọt vào trongbơm cũng như không cho chất lỏng bơm chảy từ trong ra ngoài Làm mát bộ làmkín bằng nhớt nguội tuần hoàn, nhớt nguội tuần hoàn để làm mát trục bơm, ống lótdây quấn và đệm làm kín Ngoài ra nó còn làm màn chắn thuỷ lực ngăn không chosản phẩm dầu mỏ có nhiệt độ cao 80oC chảy ra ngoài Chất lỏng làm mát được đưatới bộ làm kín với áp lực cao hơn áp lực chất lỏng bơm trước bộ làm kín từ 0,51,5kG/cm2 Áp lực đó được điều chỉnh nhờ các van vi chỉnh áp lực lắp trong hệ thốngphụ trợ của bộ làm kín Trên đường ống làm mát người ta còn lắp các đồng hồ đo áplực để theo dõi áp lực của hệ thống làm mát đó

*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 bốn vònglàm kín Nếu áp lực phía trước tăng dần lên thì số vòng làm kín cũng tăng dần lên

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 là vảibông, gai…và được trộn với dầu Grafit

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

5

4 3

2 1

+ Sự bôi trơn bề mặt:

Ranh giới lớp màng mỏng chứa đầy những bọt khí và khuyết tật này là dochất lỏng trong khoang nén cung cấp Đệm làm kín của máy bơm nếu làm việc màkhông bôi trơn thì chỉ sau vài giây có thể làm hỏng đệm Nếu bôi trơn hợp lý thì cóthể làm tăng tuổi thọ của đệm kết hợp với bôi trơn ta có thể làm mát đệm bằng cácdung 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 cho phép

độ mài mòn không quá từ 46 mm Độ đảo tương đối của bề mặt làm việc so vớiđường tâm trục không vượt quá 0,02 m

+ Vật liệu chế tạo vòng làm kín mặt đầu có thể bằng đồng, hợp kim Grafit,thép cacbon chất lượng cao tôi cứng đến HRC = 50 (hình 3.12)

Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của đệm:

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

+ Sự tụt áp cực đại trên đệm làm kín không vượt quá 35 KG/cm2 Đệm làm kínmặt đầu loại BO và BD được dùng để làm kín trục của máy bơm ly tâm vận chuyểndầu khí, các sản phẩm dầu, các chất hữu cơ dễ hoà tan, các chất lỏng có cùng tính lýhoá như dầu khí

+ Các chất lỏng cần bơm vận chuyển không được chứa các hạt rắn nằm lơlửng trong chúng với hàm lượng vượt quá 0,2% về trọng lượng và kích thước lớnhơn 0,2 mm

Bộ làm kín mặt đầu loại BO có cấu tạo như hình vẽ: