Quy trình lắp đặt, vận hành và sửa chữa máy bơm H C 65/35 – 500 trong công tác vận chuyển dầu

Lịch sử phát triển của xã hội loài người gắn liền với quá trình phát minh, chuyển đổi và sử dụng năng lượng.

LỜI MỞ ĐẦU

Lịch sử phát triển của xã hội loài người gắn liền với quá trình phát minh,chuyển đổi và sử dụng năng lượng Trong các dạng năng lượng góp phần vàoquá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá của đất nước, ngành công nghiệp dầukhí Việt Nam tuy còn non trẻ nhưng đã không ngừng vươn lên và đã trở thànhngành công nghiệp mũi nhọn của cả nước Hiện nay đã có rất nhiều công ty dầukhí nước ngoài cùng với các công ty trực thuộc Tập đoàn dầu khí quốc gia ViêtNam đang tham gia vào các dự án đầu tư trong nước và quốc tế, khẳng định mộttiềm năng phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam

Hiện nay ở nước ta, Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là đơn vịđứng đầu trong công tác thăm dò, khai thác dầu khí Để phục vụ cho công táckhoan, khai thác dầu khí, một nhiệm vụ quan trọng đặt ra là phải có hệ thốngthiết bị phù hợp, mang lại hiệu quả kinh tế cao Hiện nay vấn đề đang được Xínghiệp quan tâm đó là nâng cao hiệu quả sử dụng cũng như tăng tuổi thọ làmviệc của các trang thiết bị

Với mong muốn được góp một phần nhỏ vào sự phát triển của ngành côngnghiệp dầu khí nước nhà Qua quá trình thực tập, nghiên cứu, thu thập tài liệu vàđược sự đồng ý của bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình, Khoa Dầu khí,

Trường Đại học Mỏ - Địa chất, em được giao đồ án với đề tài: “ Quy trình lắp đặt, vận hành và sửa chữa máy bơm HC 65/35 – 500 trong công tác vận chuyển dầu Chuyên đề: Tính toán chiều cao hút hợp lý nhằm ngăn ngừa hiện tượng xâm thực khi lắp đặt máy bơm ly tâm HC 65/35 – 500 trên giàn MSP

05, mỏ Bạch Hổ ”.

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lê Đức Vinh và các thầy giáotrong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình cùng với sự cố gắng của bản thân,nay bản đồ án của em đã được hoàn thành

Qua đồ án này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo LêĐức Vinh và các thầy giáo trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình đãhướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày… tháng 06 năm 2010

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 1 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH KHAI THÁC DẦU 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

Mỏ Bạch Hổ nằm ở bể Cửu Long cách thành phố Vũng Tàu 120 km vềphía đông nam Cấu tạo này do Mobil phát hiện trên cơ sở tài liệu địa chấn 2chiều và phát hiện dầu khí đầu tiên vào tháng 3 năm 1975 bởi giếng khoan Bạch

Hổ bằng tàu khoan Glomar 2

Ngày 26/6/1986, Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro đã khai tháctấn dầu đầu tiên từ mỏ và từ 6/9/1988 đã khai thác thêm tầng dầu trong mónggranit nứt nẻ ở các độ sâu khác nhau Đây là mỏ dầu lớn nhất Việt Nam hiệnnay, bao gồm nhiều thân dầu: Miocene dưới, Oligocene dưới và đá móng nứt nẻtrước đệ tam

Hiện nay trên mỏ Bạch Hổ có 11 giàn khai thác cố định và 8 giàn nhẹ.Phương pháp khai thác chủ yếu đang áp dụng tại mỏ Bạch Hổ là phương phápkhai thác tự phun, phương pháp khai thác gaslift và phương pháp khai thác bằngmáy bơm ly tâm điện chìm

Nhịp độ khai thác dầu ở mỏ Bạch Hổ ngày càng tăng, năm đầu tiên (1986)khai thác được 40.000 tấn Đến ngày 16/9/1998, Xí nghiệp liên doanhVietsovpetro đã khai thác được 60 triệu tấn dầu thô và khai thác tấn dầu thứ 75triệu vào ngày 4/12/1999 Đến ngày 22/2/2001 khai thác tấn dầu thứ 90 triệu vàngày 4/12/2005 khai thác tấn dầu thứ 150 triệu

Liên doanh dầu khí Vietsovpetro được thành lập ngày 19/8/1981 Kể từ đóđến nay, liên doanh dầu khí Vietsovpetro luôn luôn là đơn vị chủ lực, con chimđầu đàn của ngành dầu khí Việt Nam, sản lượng khai thác không ngừng tăng,hằng năm chiếm gần 80% sản lượng dầu thô xuất khẩu của nước ta

Thành công lớn nhất, thiết thực nhất là trong suốt 25 năm (tính đến hếttháng 10/2006), xí nghiệp dã khai thác được gần 160 triệu tấn dầu từ các mỏBạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, thu gom và vận chuyển vào bờ 16,6 tỷ m3 khí đồnghành và khí hóa lỏng phục vụ phát điện sản xuất công nghiệp, hóa chất Xínghiệp đã đạt mức doang thu từ xuất khẩu dầu thô 32,7 tỷ USD, nộp ngân sáchnhà nước 21 tỷ USD, lợi nhuận phía Nga là 5,8 tỷ USD Và vào các năm 1993,

1996 phía Việt Nam và phía Nga đã thu hồi được vốn, qua đó đã góp phần đưa

Việt Nam thành nước khai thác và xuất khẩu dầu lớn thứ 3 trong khu vực ĐôngNam Á Xí nghiệp đã tạo dựng được một hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật vữngchắc trên bờ và dưới biển với 12 giàn khoan cố định, 2 giàn công nghệ trungtâm, 9 giàn nhẹ, 3 giàn bơm ép nước, 4 trạm rót dầu không bến, 2 giàn nén khí, 2giàn tự nâng, với hơn 300 km đường ống dưới biển, 17 tàu dịch vụ các loại trênbiển và một căn cứ dịch vụ trên bờ với 10 cầu cảng dài tổng cộng 1300m, trong

đó có cầu cảng trọng tải 10.000 tấn, có hệ thống kho có khả năng chứa 38.000tấn/năm, bãi cảng có diện tích 60.000 m2 , năng lực hàng hóa thông qua 12.000tấn/năm

Hiện nay, một chặng đường mới với nhiều thử thách đang đến với liêndoanh dầu khí Vietsovpetro Khi các mỏ dầu cũ đã được khai thác nhiều năm,giảm dần sản lượng thì việc tìm kiếm những mỏ dầu mới và áp dụng kỹ thuậthiện đại để gia tăng sản lượng là hết sức quan trọng Vì vậy công tác tìm kiếmthăm dò những mỏ dầu mới đang được đẩy mạnh bao gồm khoan khai thác 12giếng, sửa chữa 35 giếng Liên doanh Vietsovpetro đã xây dựng kế hoạch, ápdụng thành công các giải pháp điều chỉnh khai thác làm cho trạng thái khai tháctầng móng vòm trung tâm Bạch Hổ khá ổn định, bảo đảm áp suất vỉa ở độ sâu

3050 m

Bên cạnh việc khai thác, tìm kiếm dầu khí, liên doanh dầu khí Vietsopetrocòn khai thác năng lực sẵn có để tham gia dịch vụ kỹ thuật dầu khí trên biển chocác công ty nước ngoài đã ký hợp đồng tìm kiếm, thăm dò, khai thác, phân chiasản phẩm với ngành dầu khí nước ta

1.2 Dầu mỏ và đặc tính dầu thô mỏ Bạch Hổ

1.2.1 Thành phần chung của dầu mỏ

Dầu mỏ là sản phẩm phức tạp của thiên nhiên với thành phần chủ yếu làhydrocacbon, chúng chiếm từ 60%  90% khối lượng của dầu Cáchydrocacbon này được tạo thành do sự kết hợp của các nguyên tố cacbon vàhydro Tùy theo cấu trúc phân tử mà ta có các hydrocacbon ở thể khí – lỏng –rắn

Dầu mỏ bao gồm các nhóm:

- Nhóm hydrocacbon parafinic (CnH2n+2): nhóm này có cấu trúc mạchthẳng và mạch nhánh chiếm từ 50%70% Ở điều kiện bình thườnghydrocacbon có cấu tạo mạch từ C1C4 ở trạng thái khí, từ C4C6 ở trạng tháilỏng, lớn hơn C17 ở trạng thái rắn

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 3 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

- Nhóm hydrocacbon naptenic (CnH2n): nhóm này có cấu trúc mạch vòng

no và không no, chiếm tỷ lệ 10%20% thành phần dầu thô, phổ biến nhất làCyclopentan (C5H10) và cyclohexan (C6H12) cùng các dẫn xuất ankyl của chúng

Ở điều kiện thường hydrocacbon naptenic no có cấu tạo từ C1C4 ở trạng tháikhí, từ C5C10 ở trạng thái lỏng và từ C11 trở lên ở trạng thái rắn

- Nhóm hydrocacbon anomatic (CnH2n-6): nhóm này có mặt trong dầu thôdưới dạng các dẫn xuất của benzen, chiếm từ 1%2% thành phần dầu thô

- Các hợp chất có chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh: ngoài các nhómhydrocacbon kể trên trong dầu thô còn chứa những hợp chất không thuộc loạinày mà phần lớn là các Asphatel – smol có chứa trong nó hợp chất O, N, S trongđó:

+ Hợp chất với O chiếm hàm lượng riêng khá lớn trong Asphatel, có thểtới 80%, chủ yếu tồn tại dưới dạng axit naften, nhựa Asphal và phenol

+ Hợp chất với N2: quan trọng nhất là pocfirin Đây là sản phẩm chuyểnhóa từ Hemoglobin sinh vật và từ clorofin thực vật Điều này chứng tỏ nguồngốc hữu cơ của dầu mỏ

+ Hợp chất với S: tồn tại dưới dạng S tự do, H2S Hàm lượng trong dầuthô từ 0,11%, nếu hàm lượng S0,5% thì được xem là đạt tiêu chuẩn, nếuhàm lượng S trong dầu thô càng cao thì giá trị dầu thô càng giảm

Ngoài ra trong dầu thô còn chứa hàm lượng rất nhỏ các kim loại hợp chấtkhác như: Fe, Mg, Ca, Ni, Cr, Ti, Co, Zn chiếm khoảng 0,150,19 kg/tấn

1.2.2 Đặc tính dầu thô mỏ Bạch Hổ

1 Khối lượng riêng (  )

Hiện nay dầu thô của chúng ta khai thác chủ yếu tập trung ở các tầng sảnphẩm Mioxen hạ, Olighen hạ và tầng móng kết tinh Chúng thuộc loại dầu nhẹvừa 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 khoảng 0,8319 103kg/m3

(38o 6 API)

2 Độ nhớt ()

Là khả năng của chất lỏng có thể chống lại được lực trượt (lực cắt), nóđược biểu diễn dưới dạng lực ma sát trong khi có sự chuyển dịch tương đối củacác lớp chất lỏng kề nhau Bởi vậy độ nhớt là tính chất đặc trưng cho mức độ diđộng của chất lỏng

Độ nhớt của chất lỏng thay đổi trong một phạm vi rộng theo nhiệt độ, khinhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược lại Ngoài ra khi áp suất tăng thì độ nhớtcủa chất lỏng cũng tăng (trừ chất lỏng đặc biệt như nước) Khi vận chuyển dầuthô, chúng ta phải đưa chúng vào trạng thái chuyển động, muốn vậy phải đặt vàochúng một lực nhất định bằng sự tác động của các cánh bơm Chuyển động củachất lỏng chỉ xuất hiện khi ứng suất ma sát vượt quá mức giới hạn nào đó, gọi làứng suất trượt ban đầu Như vậy rõ ràng độ nhớt của chất lỏng ảnh hưởng rất lớnđến dòng chuyển động của nó Mặc dù trong công thức tính toán cơ bản của cácmáy bơm dùng để vận chuyển chất lỏng (như dầu thô) này không có mặt trựctiếp của đại lượng độ nhớt nhưng chính nó là yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhấtgây nên tổn thất của dòng chảy, độ nhớt càng lớn thì tổn thất thủy lực của dòngchảy càng lớn, làm tăng tổn hao công suất và giảm lưu lượng của các máy bơm.

3 Thành phần dầu thô mỏ Bạch Hổ

Dầu thô mỏ Bạch Hổ là loại dầu thô rất sạch, chứu rất ít lưu huỳnh, kimloại nặng và hợp chất với nitơ Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu thô mỏ Bạch Hổchiếm từ 0,040,1% khối lượng, thấp hơn nhiều so với mức quy định cho dầuthô được xếp vào loại ít lưu huỳnh Dầu thô chứa ít lưu huỳnh thì mức độ ănmòn cũng thấp bởi vì nguyên nhân ăn mòn của dầu thô là do dầu có chứa lưuhuỳnh và nước

Tổng hàm lượng các kim loại nặng trong dầu thô mỏ Bạch Hổ chỉ chiếmkhoảng 1,1 ppm theo khối lượng Hàm lượng các hợp chất với N2 trong dầu thô

mỏ Bạch Hổ chiếm từ 0,0350,067%

Dầu thô mỏ Bạch Hổ chứa nhiều hydrocacbon parafin trong các phânđoạn trung bình lên đến 30%, còn trong cặn lên đến 50% Sự có mặt của parafinvới hàm lượng cao làm cho dầu mất tính linh động ở nhiệt độ thấp và ngay cả ởnhiệt độ bình thường Điểm đông đặc của dầu thô mỏ Bạch Hổ là 36o C đã gâynên nhiều khó khăn cho công tác vận chuyển Chúng rất dễ làm tắc nghẽn cáctuyến đường ống, nhất là ở tại các điểm nút hoặc các tuyến ống xa trạm tiếp nhận

và có lưu lượng thông qua thấp, hoặc không liên tục mà bị gián đoạn trong mộtthời gian lâu Đây chính là nhược điểm căn bản trong tính chất lý – hóa của dầuthô mỏ Bạch Hổ Việc xử lý, khắc phục chúng đòi hỏi cả một quá trình côngnghệ phức tạp và tốn kém

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

* Sơ đồ hệ thống bơm vận chuyển dầu trên giàn MSP 05, mỏ Bạch Hổ (hình 1.1) Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 5 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

1.3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của bơm vận chuyển dầu

Dầu được khai thác từ giếng lên sẽ được đưa đến các bình tách, các thiết

bị xử lý 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 bình chứa đến nơi tiêu thụ hay tới các tàu chứa dầu người taphải dùng các thiết bị để vận chuyển Một trong những phương pháp để vậnchuyển được sử dụng trong ngành dầu khí là vận chuyển bằng đường ống Ưuđiểm của phương pháp là: kết cấu đơn giản, an toàn khi sử dụng và ít ảnh hưởngđến các công trình trên bề mặt

Khi vận chuyển dầu bằng đường ống thì yêu cầu đặt ra là phải duy trìđược năng lượng của dòng chảy luôn luôn lớn hơn tổn thất năng lượng trên suốtchiều dài của đường ống (bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ) vàphải đảm bảo lưu lượng theo đúng yêu cầu kỹ thuật, tránh tình trạng dầu khaithác lên bị ứ đọng tại các bình chứa làm ảnh hưởng tới quá trình khai thác trêncác giàn

Để giải quyết vấn đề này cần phải lựa chọn máy bơm vận chuyển cho phùhợp với yêu cầu đặt ra Hiện nay có rất nhiều loại máy bơm: bơm piston, bơm lytâm, bơm phun tia Trong công tác vận chuyển dầu hiện nay, người ta hay dùngbơm ly tâm bởi vì so với các máy bơm khác, máy bơm ly tâm có những côngdụng sau:

- Đường đặc tính của bơm có độ nghiêng đều, phù hợp với những thay đổicủa mạng đường ống dẫn và điều kiện vận hành riêng biệt

- Phạm vi sử dụng lớn, năng suất cao, cụ thể:

+ Cột áp từ hàng chục đến hàng nghìn mét cột nước

+ Lưu lượng từ 270.000 m3/h

+ Công suất từ 16000 kw

+ Số vòng quay của trục bơm từ 7306000 vòng/phút

+ Kết cấu gọn, làm việc chắc chắn, tin cậy cao

+ Hiệu suất làm việc tương đối cao ( = 0,650,90)

+ Hiệu quả kinh tế cao

1.3.2 Các loại bơm vận chuyển dầu đang được sử dụng tại Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 7 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

Hiện tại xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro đang khai thác trên bamỏ: Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng, các mỏ này đều nằm ngoài biển khơi Dầukhai thác từ các giàn tại các mỏ được bơm đến tàu chứa Ba Vì và Chi Lăng theođường ống ngầm đặt dưới lòng biển.

Các loại máy bơm đang được sử dụng trong Xí nghiệp liên doanh dầu khíVietsovpetro để bơm vận chuyển dầu gồm 8 loại: HC 65/35-500, HC 40-

400, HK 200-120, HK 200-70, 9MPG, R360/150 GM – 3, R250/38 GM – 1 vàSULZER

Tùy thuộc vào vị trí của các giàn khoan đến các trạm rót dầu và đặc điểm,lưu lượng khai thác của giếng khoan mà người ta bố trí và chọn máy bơm saocho phù hợp với yêu cầu vận chuyển

Bảng 1.1 Đặc tính kỹ thuật của một số loại bơm vận chuyển dầu có tại xínghiệp Vietsovpetro

Các thông số kỹ thuật

cơ bản

HC65/35-500

200-120

HK

200 – 70Lưu lượng định mức

6 5

3

2

1

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

cơ dẫn động thành năng lượng để vận chuyển chất lỏng theo hệ thống ống dẫnhoặc tạo ra áp suất cần thiết trong hệ thống truyền dẫn thủy lực

2.1.1 Sơ đồ cấu tạo máy bơm

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

2.1.2 Nguyên lý làm việc của máy bơm

Khi máy bơm ly tâm làm việc, nhờ phần khớp nối giữa động cơ dẫn động

và bơm làm 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 mángdẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm Đồngthời, ở lối vào của bánh công tác tạo nên một vùng chân không và dưới tác dụngcủa áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào, chất lỏng ở bể hút liên tục bịđẩy vào bơm theo ống hút Đó là quá trình hút của bơm Quá trình hút và quátrình đẩy là hai quá trình liên tục, tao lên dòng chảy liên tục qua bơm Bộ phậndẫn dòng chảy ra thường có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồng xoắn ốc Buồngxoắn ốc của bơm dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy Nó có tác dụng điềuhòa ổn định dòng chảy và biến đổi một phần động năng của dòng chảy thành ápnăng cần thiết do đó làm tăng hiệu suất của máy bơm

2.1.3 Phân loại máy bơm ly tâm

a Phân loại theo cột áp của bơm:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 9 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

- 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

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 rakhỏi máy 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,

có thể tính theo lưu lượng thể tích Q (l/s, m3/s, m3/h ) hay lưu lượng trọnglượng 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 máybơm Ký hiệu cột áp là H, đơn vị tính thường là mét cột chất lỏng (mét cột nướchay mét cột 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



= 1000

.g 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,

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

q là hiệu suất lưu lượng; q =

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

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 11 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

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 ởlối vào 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 cửavào hoặc bộ phận dẫn hướng vào sao cho dòng chất lỏng ở cửa vào của mángdẫn chuyển động theo hướng kính, nghĩa là c vuông góc với u,  1 = 90o, đểcột áp của bơm có lợi nhất (c1u = 0) Tam giác vận tốc ở cửa vào là tam giácvuông:

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:

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 thuyếtứng với số cánh dẫn hữu hạn là:

Cột áp thực tế của bơm ly tâm là:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 13 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

Q Q

Q1B

H=Z.H u2 g c u

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



(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 dẫnnói chung 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 saukhi đi qua bánh công tác đều đi vào ống đẩy, mà có một phần nhỏ Q chảy trở

về cửa vào bánh công tác hoặc rò rỉ ra ngoài qua các khe hở của các bộ phận lótkín “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

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 việckhác của 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 tươngđối ít, có thể xem như không đổi  = const Mặt khác các tam giác vận tốc đều

tỷ lệ với số vòng quay, nên các tam giác vận tốc sẽ đồng dạng với nhau Do đócác chế độ làm việc khác nhau của bơm trong trường hợp này xem như cáctrường hợp tương tự

Trong thực tế, ngoài số vòng quay làm việc thay đổi còn có thể gặptrường hợp trọng lượng riêng  của chất lỏng thay đổi, đường kính ngoài D củabánh công tác thay đổi Để đáp ứng yêu cầu sử dụng, khi cần giảm cột áp và lưulượng so với định mức, có thể giảm bớt đường kính D (chỉ trong phạm vi 10%),

và hiệu suất của bơm coi như không đổi Có thể xem các chế độ làm việc củabơm trong trường hợp này là các chế độ làm việc tương tự

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 n

Bảng 2.1 Quan hệ tương tự trong một bơm ly tâm

Các thông

số

Khi thay đổi

Khi nthay đổi

Khi Dthay đổi

Khi , n, Dthay đổiLưu

n

Q1Cột áp

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 củabơm với số vòng quay n không đổi hoặc thay đổi

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 15 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

o 90

 2 1



c 2 w2

2 c

c 2u

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

đồ thị 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

- Từ tam giác vận tốc ở cửa ra:

Hình 2.6 Tam giác vận tốc ở cửa ra

1 D b

2 2

.

cot

Q g b D

g u





(2.21)

A ' A

A'' '''

'''

'' '

C B

- Đối với bơm cho trước u2, b2, D2 là những đại lượng không đổi, nênphương trình đặc tính lý thuyết có dạng:

a, b - Là những hằng số dương

Đường biểu diễn phương trình này được gọi là đường đặc tính cơ bản lýthuyết Đó là đường không đi qua gốc toạ độ, có hệ số góc tuỳ thuộc vào trị sốgóc ra của bánh dẫn  2

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 củabơm ly tâm (đường nghịch biến bậc nhất) khi chưa xét số cánh dẫn hữu hạn vàtổn 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 côngtác, các loại tổn thất thuỷ lực này đều tỷ lệ với bình phương của vận tốc, nghĩa làbình phương của lưu lượng, đường đặc tính trở thành đường cong bậc hai A''D''

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 17 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

0 0

- Khi kể tới các loại tổn thất cơ khí và lưu lượng thì đường đặc tính dịch

về phía trái và thấp hơn A''D'' một chút, đó là đường A''D '' Đây chính làđường đặc tính 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,  - Q của bơm

Đối với bơm ly tâm, ngoài 3 đường đặc tính trên còn có đường biểu diễnquan hệ cột áp chân không cho phép với lưu lượng [HCK] = f(Q)

Hình 2.8 Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm

Nhìn chung, đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp thực nghiệmcũng có dạng giống đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp tính toán nhưngchúng không trùng nhau Điều đó chứng tỏ bằng tính toán không xác định đượcđầy đủ và hoàn toàn chính xác các loại tổn thất xảy ra trong bơm Vì thế, việcnghiên cứu các loại máy thuỷ lực nói chung và máy bơm nói riêng bằng phươngpháp thuỷ lực là vô cùng 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 vựclàm việc 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 củabơm để sử dụng bơm một cách hợp lý

- Đường đặc tính [HCK] = f(Q) để tính toán ống hút và xác định vị trí đặtbơm một cách hợp lý

3

Q(l/s) 0

B

H - Q Q

N,  của bơm khi n thay đổi, cần xây dựng đường đặc tính tổng hợp

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 việc cùnghiệu suất được nối với nhau thành những đường cong gọi là đường cùng hiệusuất (đường đẳng hiệu suất)

2.7 Điểm làm việc và điều chỉnh chế độ làm việc của bơm ly tâm

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 bơmlàm việc ổn định thì cột áp “đẩy” của bơm bằng cột áp “cản” của hệ thống Haynói một cách khác, một chế độ làm việc của bơm trong một hệ thống có thể biểudiễn bằng giao điểm của hai đường đặc tính (của bơm và của hệ thống) trongcùng một toạ độ

Trên hình 2.10, điểm A là giao điểm của hai đường đặc tính của bơm và

hệ thống hiển thị một chế độ làm việc của hệ thống bơm với cột áp HA và lưulượng QA

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 19 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

A Q A H

B B

H

QB 0

Hình 2.10 Điểm làm việc của bơm 2.7.2 Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm ly tâm

Khi bơm làm việc trong hệ thống nhất định thì chỉ có một điểm làm việccho một giá trị cột áp H và lưu lượng Q nhất định Trong quá trình làm việc, doyêu cầu kỹ thuật nhiều khi cần phải thay đổi điểm làm việc của bơm và hệ thống.Quá trình thay đổi điểm làm việc của bơm theo yêu cầu được gọi là quá trìnhđiều chỉnh

Để nhận được điểm làm việc mới của bơm có hai nhóm phương pháp điềuchỉnh: thay đổi đặc tính đường ống và thay đổi đặc tính máy bơm

Thay đổi đặc tính đường ống thường được thực hiện nhờ khoá trên ốngđẩy Phương pháp này gọi là điều chỉnh bằng khoá (điều chỉnh bằng tiết lưu)

Thay đổi đường đặc tính máy bơm được thực hiện bằng cách thay đổi sốvòng quay trên trục bơm

2.7.2.1 Điều chỉnh bằng khoá (điều chỉnh bằng tiết lưu)

Nội dung của phương pháp này là tạo nên sự thay đổi đường đặc tính lướibằng cách điều chỉnh (đóng hoặc mở) khoá trên ống đẩy để thay đổi lưu lượngcủa hệ thống (không điều chỉnh bằng khoá ở ống hút vì dễ gây ra hiện tượngxâm thực)

Hình 2.11 Điều chỉnh bơm bằng khoá

- Khi mở khoá hoàn toàn, sẽ có điểm làm việc A (HA, QA)

H A

A

Q A H

Phương pháp điều chỉnh này đơn giản, thuận tiện nhưng không kinh tế vìgây thêm tổn thất ở khoá khi điều chỉnh và chỉ điều chỉnh được trong phạm vihạn chế

2.7.2.2 Điều chỉnh bằng thay đổi số vòng quay của trục bơm

Nội dung của phương pháp này là thay đổi đường đặc tính riêng của bơmbằng cách thay đổi số vòng quay của trục bơm

Hình 2.12 Điều chỉnh bơm bằng cách thay đổi số vòng quay

Điểm làm việc A (HA, QA) ứng với số vòng quay làm việc nA Khi tăng sốvòng quay đến nB > nA thì đường đặc tính của bơm sẽ thay đổi, trong khi đóđường đặc tính lưới không thay đổi, điểm làm việc từ A chuyển đến B (HB, QB)

Khi số vòng quay trên trục thay đổi không quá 50% số vòng quay địnhmức thì hiệu suất máy bơm hầu như không đổi Cần lưu ý chỉ được điều chỉnhtheo xu hướng giảm số vòng quay

Phương pháp này dùng cho bơm có thiết bị thay đổi số vòng quay.Phương pháp này kinh tế hơn so với phương pháp trên Nhưng đối với với bơmkhông có thiết bị thay đổi số vòng quay làm việc thì phương pháp trên thôngdụng hơn

K/v Không ÔĐ

K/v ÔĐ H

Q

l

H - Q T

0

Hình 2.13 Điều chỉnh bơm bằng cách gọt bánh xe công tác

Trên hình vẽ mô tả máy bơm có đường kính bánh xe công tác DA, khi làmviệc trong hệ thống có lưu lượng QA Để đạt được lưu lượng QB theo yêu cầuphải tính toán gọt bánh xe công tác đến đường kính DB

Để đảm bảo hiệu suất bơm hầu như không đổi, tỷ lệ gọt cần nằm tronggiới hạn cho phép

Gọt bánh xe công tác là một phương pháp điều chỉnh hiệu quả, đơn giản

để thay đổi lâu dài chế độ làm việc của máy bơm Nếu muốn khôi phục lại chế

độ làm việc cũ, cần thay lại bánh xe công tác

2.7.2.4 Khu vực điều chỉnh

Để điều chỉnh bơm cần thay đổi đường đặc tính lưới hoặc thay đổi đườngđặc tính bơm Nhưng thực tế không phải có thể điều chỉnh điểm làm việc về bất

cứ điểm nào trên đường đặc tính của bơm

Ví dụ: Trên hình 2.14 biểu thị bơm làm việc trong hệ thống với các đườngđặc tính đã nêu Trong đó, đường đặc tính của bơm có dạng lồi T là điểm giớihạn, chia đường đặc tính ra làm hai khu vực: bên phải điểm T là khu vực làmviệc ổn định, còn bên trái điểm T tuỳ theo vị trí của đường đặc tính lưới, bơm cóthể làm việc không ổn định gọi là khu vực làm việc không ổn định của bơm

Hình 2.14 Khu vực điều chỉnh bơm

Thực nghiệm chứng tỏ rằng:

- Không thể điều chỉnh bơm trong khu vực không ổn định.

- Khi khởi động bơm, cần hạ thấp Hlưới để điểm làm việc của bơm khôngrơi vào khu vực không ổn định

Vị trí của điểm giới hạn T phụ thuộc vào góc  2 Góc  2 càng nhỏ thìkhu vực làm việc không ổn định càng nhỏ

H1 = H2 = H3 = = Hi

Để xác định lưu lượng của bơm ghép song song làm việc trong cùng một

hệ thống, cần xây dựng đường đặc tính chung của các bơm ghép (H - QC) và biếtđường đặc tính lưới (Hlưới - Q)

Đường đặc tính chung của các bơm ghép song song (H - QC) trong hệthống được xây dựng bằng cách cộng các lưu lượng với cùng một cột áp (cộngcác hoành độ trên cùng một tung độ)

Ví dụ: Khảo sát hai bơm có đường đặc tính khác nhau: (H1 – Q) và (H2 –Q) ghép song song (hình 2.15), có thể thấy với mọi cột áp H > HB trong hệ thốngchỉ có bơm 2 làm việc Khi H = HB cả hai bơm đều cùng làm việc nhưng lưulượng của hệ thống chỉ bằng lưu lượng của bơm 2 ứng với điểm B (QB = Q2)

Hình 2.15 Ghép song song hai bơm ly tâm

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 23 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

Điểm C (giao điểm của đường đặc tính chung các bơm ghép HC – Q vàđường đặc tính lưới Hl – Q) là điểm làm việc của các bơm ghép trong hệ thống.Khi đó bơm 1 làm việc với Q1C, bơm 2 làm việc với Q2C Như vậy, tổng lưulượng của hai bơm ghép song song trong hệ thống nhỏ hơn tổng lưu lượng củahai bơm đó khi làm việc riêng rẽ trong cùng một hệ thống

QC = Q1C + Q2C < Q1 + Q2 (vì hệ thống làm việc với nhiều bơm ghép song song có cột áp lớn hơn do lưulượng trong hệ thống tăng lên so với khi từng bơm riêng rẽ làm việc trong hệthống)

Nhận xét:

- Điều chỉnh hệ thống có các bơm ghép song song tương đối phức tạp khicác bơm ghép có đường đặc tính khác nhau nhiều Do vậy cần ghép các bơm cóđường đặc tính gần giống nhau

- Ghép bơm song song có hiệu quả lớn khi đường đặc tính của chúng thoải(có độ dốc nhỏ) và đường đặc tính của lưới không dốc lắm, do đó nên ứng dụngghép song song trong các hệ thống bơm cần thay đổi ít, nhưng lưu lượng thayđổi nhiều

- Số lượng bơm ghép song song để tăng lưu lượng trong hệ thống có giớihạn nhất định Xác định bởi đường đặc tính chung và đường đặc tính lưới củacác bơm ghép

Như vậy, nếu ghép song song nhiều bơm quá thì hiệu quả thấp, khôngkinh tế Trong trường hợp cần thiết ta nên chọn loại bơm khác có lưu lượng lớnhơn phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống

2.8.2 Ghép nối tiếp

Dùng trong trường hợp hệ thống có yêu cầu cột áp lớn hơn cột áp của mộtbơm

Điều kiện ghép nối tiếp:

- Các bơm ghép phải làm việc với lưu lượng như nhau:

Q1 = Q2 = Q3 = = Qi

- Cột áp làm việc của hệ thống có ghép nối tiếp bơm khi Q = const bằngtổng cột áp của các bơm ghép:

Hc = H1 + H2 + H3 + + Hi

Đường đặc tính chung của các bơm ghép (HC - Q) được xây dựng bằngcách cộng các cột áp của riêng từng bơm với cùng một lưu lượng (cộng các tung

độ trên cùng một hoành độ)

Ví dụ: Khảo sát hai bơm 1 và 2 có đường đặc tính khác nhau ghép nối tiếp(hình 2.16), làm việc trong một hệ thống Điểm A (giao điểm của đường đặc tínhchung HC – Q và đường đặc tính lưới Hl – Q) là điểm làm việc của các bơm ghéptrong hệ thống, xác định lưu lượng Q và cột áp của hai bơm ghép (H1+H2)

Hình 2.16 Ghép nối tiếp hai bơm ly tâm

Nhận xét:

- Khi ghép nối tiếp nên chọn những bơm và hệ thống có đường đặc tínhdốc nhiều mới có hiệu quả cao, vì khi thay đổi lưu lượng ít đã tăng được cột áptheo yêu cầu

- Khi ghép hai bơm 1 và 2 nối tiếp liền nhau cần chú ý bơm 2 phải làmviệc với áp suất cao hơn bơm 1 vì nếu không đủ sức bền bơm 2 sẽ bị hỏng Vìthế phải chọn trên ống đẩy của bơm 1 điểm nào không gây nguy hiểm cho bơm 2

để ghép

- Việc ghép bơm làm việc nối tiếp trong hệ thống tương đối phức tạp,không thuận tiện và kinh tế bằng chọn một bơm có cột áp cao đáp ứng được yêucầu làm việc Chỉ nên ghép nối tiếp các bơm trong trường hợp cần thiết

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 25 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

CHƯƠNG 3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM HC 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 trụcđặt nằm ngang bao gồm nhiều phân đoạn Các chi tiết của máy bơm được chếtạo từ thép các bon

Bơm dùng để bơm dầu thô, khí cacbuahyđro hoá lỏng và các sản phẩmdầu mỏ có nhiệt độ từ -30oC200oC và các chất lỏng khác có tính chất lý hoáphù hợp Thành phần chất rắn lẫn trong dung dịch bơm không vượt quá 0,2%trọng lượng chất lỏng bơm, kích thước các hạt rắn không vượt quá 0,2 mm, dầu

mỏ và các sản phẩm dầu mỏ có trọng lượng riêng  1050 kg/m3, độ nhớt độnghọc   8.10-4 m2/s

Bơm được sử dụng trong khu vực có mái che và trong công việc đòi hỏiphải có sự an toàn cao như ở những nơi không có khả năng tạo thành hỗn hợp nổcủa khí hơi nóng hay bụi của không khí, phụ thuộc vào cấp chính xác IIA, IIB vàcác nhóm T1, 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 –

69 của 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

- Hệ thống đường ống cấp thoát nước làm mát ổ bi và thiết bị làm máttrục, hệ thống đường ống này thường được đặt ngầm dưới móng máy, trên hệthống có lắp đồng hồ đo áp suất và các van điều chỉnh.

- Hệ thống đường ống hút và đẩy: trên hệ thống này có lắp đồng hồ đo ápsuất và van chặn, trên đường ống đẩy có lắp thêm van một chiều

- Đồng hồ đo nhiệt độ của nhớt trên ổ bi

3.2.2 Đặc tính kỹ thuật của bơm

7 Cột áp hút chân không cho phép 4,7 m

8 Đặc tính của bộ làm kín

-Trường hợp làm kín mặt đầu:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 27 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

+Áp lực phía trước bộ làm kín cho phép: P  25 kG/cm2

+Lượng chất lỏng rò rỉ cho phép:Q  0,03 l/h

-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

12 Công suất động cơ điện 160 kW

13 Điện áp làm việc của động cơ 380 V

14 Tần số dòng điện

15 Dòng điện

50 Hz Thay đổi

16 Kích thước toàn bộ máy kể cả

3.3.1.1 Cấu tạo của thân bơm

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 29 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

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

ở cửa hút

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo thân trên bơm

Hình 3.4 Sơ đồ cấu tạo thân dưới bơm

3.3.1.2 Phần chảy (khoang hướng dòng)

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo khoang hướng dòng

-0,130 -0,095

Việc làm kín khe hở của các chi tiết của khoang hướng dòng và thân bơm

để ngăn chặn dòng chảy giữa các cấp nén được thực hiện bằng các gioăng cao suchịu nhiệt (15) có tiết diện tròn  6,2 mm

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 (nhómtrái và nhóm phải), mỗi nhóm gồm 4 bánh

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 31 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50



4 o

Các bánh công tác ở mỗi nhóm có kích thước bằng nhau và có thể lắp lẫncho nhau được (trừ bánh công tác thứ nhất có kích thước lớn hơn) Hai nhóm này

có cửa hút bố trí ngược nhau, điều này có tác dụng khử lực dọc trục trong khibơm làm việc Giữa hai bánh công tác có lắp “phanh hai nửa” (vành hãm) đểngăn cách không cho chúng di chuyển dọc trục, tiếp xúc với nhau trong quá trìnhlàm việc để tránh kẹt gây cháy hỏng bánh công tác và trục bơm

3.3.1.4 Trục bơm

Trục bơm được làm bằng thép có độ cứng HB = 260280

Trục bơm (2) quay trên hai gối đỡ (1) và (21) Hai gối đỡ này được liênkết với thân dưới của bơm bằng các bu lông M16 và các chốt định vị

Phía đầu khớp nối với động cơ là hai ổ bi đỡ chặn 66414 theo tiêu chuẩn

OCT 831 – 75 của (Liên Xô cũ)

Phía đầu đối diện là hai ổ bi đỡ 414 theo tiêu chuẩn OCT 8338 – 75 của(Liên Xô cũ)

Ở giữa hai vòng bi của mỗi ổ đỡ có lắp các vòng cách (hình ống) để định

vị tương đối giữa hai ổ với nhau Một vòng lắp trên trục để định vị hai vòngtrong và một vòng có đường kính ngoài bằng đường kính trong của lỗ lắp ổ bi đểđịnh vị vòng ngoài

Trên ống lót định vị vòng trong có lắp treo một vòng quăng dầu lên bôitrơn ổ bi khi bơm làm việc (hình 3.8)

Hình 3.8 Sơ đồ cấu tạo bạc giữa

3.3.1.5 Vòng làm kín

Hình 3.9 Sơ đồ cấu tạo vòng làm kín

3.3.1.6 Buồng làm kín

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

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

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 33 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

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 vàkiểu làm kín dây quấn Công dụng của bộ làm kín là ngăn không cho không khílọt vào trong bơm cũng như không cho chất lỏng bơm chảy từ trong ra ngoài.Làm mát bộ làm kín bằng nhớt nguội tuần hoàn, nhớt nguội tuần hoàn để làmmát trục bơm, ống lót dây quấn và đệm làm kín Ngoài ra nó còn làm màn chắnthuỷ lực ngăn không cho sản phẩm dầu mỏ có nhiệt độ cao 80oC chảy ra ngoài.Chất lỏng làm mát được đưa tới bộ làm kín với áp lực cao hơn áp lực chất lỏngbơm trước bộ làm kín từ 0,51,5 kG/cm2 Áp lực đó được điều chỉnh nhờ cácvan vi chỉnh áp lực lắp trong hệ thống phụ trợ của bộ làm kín Trên đường ốnglàm mát người ta còn lắp các đồng hồ đo áp lực để theo dõi áp lực của hệ thốnglàm mát đó

a 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 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 vớidây quấn mới thì chiều dài làm việc của lắp bích được nén vào khoang làm kín là1/3 tổng 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)

4 3

+ 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

so với 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 3.12)

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuấn 35 Lớp: Thiết bị dầu khí K_50

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 Đệmlàm kín mặt đầu loại BO và BD được dùng để làm kín trục của máy bơm ly tâmvận chuyển dầu khí, các sản phẩm dầu, các chất hữu cơ dễ hoà tan, các chất lỏng

có cùng tính lý hoá 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