Nghiên cứu sự mòn hỏng cụm xilanh – piston

Máy bơm dung dịch khoan có nhiệm vụ phân phối dòng chất lỏng xuống giếng thông qua cột cần khoan để truyền chuyển động quay cho rotor trong khoan tua bin và làm mát choòng khoan, đồng thời vận chuyển mùn khoan lên bề mặt.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ngành công nghiệp dầu khí đang là một ngành công nghiệp mũinhọn trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đai hoá đất nước Tập Đoàn Dầu KhíViệt Nam ngày càng phát triển không chỉ trong nước mà còn vươn xa tới thị trườngquốc tế trong công tác thăm dò – khai thác dầu khí

Trong công tác khoan giếng, quá trình vận chuyển mùn khoan lên bề mặt làmột quá trình kỹ thuật cơ bản khi khoan Trong khoan dầu khí, ta sử dụng máy bơm

để bơm dung dịch khoan khoan xuống giếng, đưa mùn khoan lên mặt đất và thựchiện các chức năng khác Đây là tổ hợp không thể thiếu trong mỗi tổ hợp thiết bịkhoan

Nhận thấy tầm quan trọng của máy bơm dung dịch khoan trong công táckhoan các giếng khoan dầu khí Sau một thời gian thực tập sản xuất và thực tập tốtnghiệp tại các xí nghiệp của các Xí Nghiệp Liên Doanh Dầu Khí Vietsopetro, tôi đã

lựa chọn đề tài: “Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan YHБ – 600 trong khoan dầu khí Chuyên đề: Nghiên cứu sự mòn hỏng cụm xilanh – piston”.

Đề tài đi sâu tìm hiểu các dạng mòn hỏng của cụm xilanh - piston từ đó đưa rabiện pháp nâng cao tuổi thọ và khôi phục khả năng làm việc của cụm xilanh –

piston trong máy bơm khoan YHБ – 600.

Kết cấu đồ án gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về máy bơm dung dịch khoan ở Vietsopetro

Chương 2: Nguyên lý làm việc và cấu tạo máy bơm YHБ – 600

Chương 3: Quy trình vận hành, bảo dưỡng và tháo, lắp máy bơm YHБ – 600.Chương 4: Nghiên cứu sự mòn hỏng cụm xilanh – piston

Đồ án được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của TS: Nguyễn Văn Giáp

Do kiến thức còn hạn chế, thời gian tìm hiểu thực tế chưa nhiều nên đề tài khôngtránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của cácthầy giáo và các bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN Ở

VIETSOPETRO 1.1 Lý thuyết chung về máy bơm dung dịch khoan

Máy bơm dung dịch khoan có nhiệm vụ phân phối dòng chất lỏng xuốnggiếng thông qua cột cần khoan để truyền chuyển động quay cho rotor trong khoantua bin và làm mát choòng khoan, đồng thời vận chuyển mùn khoan lên bề mặt.Trong một số trường hợp, máy bơm khoan còn được dùng để ép chất lỏng vào vỉa

để duy trì áp suất vỉa

Để thực hiện các nhiệm vụ này thì máy bơm khoan thường sử dụng là máybơm piston

Hình 1.1 Đường đặc tính của bơm piston

Đồ thị biễu diễn mối quan hệ H = f(Q) khi tốc độ quay của tay quay là n bằnghằng số gọi là đường đặc tính của máy bơm piston

- Đường (1’) và đường (2’) là đường đặc tính lý thuyết ứng với tốc độ quay làn1=const (Q1) và n2=const (Q2)

- Đường (1) và (2) là đường đặc tính thực tế ứng với n1 và n2, n1<n2

chỉ có hiện tượng rò rỉ mà các van làm việc cũng không kịp thời, gây tổn thất về lưulượng.

Hình 1.2 Đường đặc tính phụ thuộc giữa Q, N và η với H

Từ đồ thị ta thấy:

- Khi H tăng thì Q giảm

- Ở đoạn H1, H2, hiệu suất không thay đổi

- Khi cột áp làm việc ở mức rất thấp hoặc rất cao, hiệu suất làm việc giảm Khi

H thấp, η giảm do công suất có ích trên trục máy bơm nhỏ; khi H cao, η giảm dohiện tượng rò rỉ

1.2 Một số loại máy bơm dung dịch khoan sử dụng ở Vietsopetro

Trong xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsopetro hiện tiến hành khoan – khaithác dầu khí trên 13 giàn cố định, 2 giàn tự nâng là Tam Đảo và Cửu Long

Tại các giàn tự nâng, loại máy bơm dung dịch khoan được sử dụng là loại máybơm piston 3 xilanh tác dụng đơn 12 – P – 160 của hãng National Oilwell Tại cácgiàn cố định, loại máy bơm dung dịch khoan được sử dụng là máy bơm piston 2xilanh tác dụng kép YHБ – 600 của Nga (được cải tiến từ máy bơm Y8 – 6MA2)

1.2.1 Máy bơm 12 – P – 160

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy bơm 12 – P – 160

Công suất đầu vào khi đạt 120 hành trình/phút 1600 HP

Công suất thuỷ lực khi đạt 120 hành trình/phút 1440 HP

Số hành trình lớn nhất 120 lần/phút

Trọng lượng máy bơm (chưa kể hộp xích) 24810 kg

Bảng 1.2 Các thông số kỹ thuật của xylanh máy bơm 12-P-160

 xylanh (mm) Lưu lượng bơm (l/ph) Áp suất xả lớn nhất

1.2.2 Máy bơm YHБ – 600

1.2.2.1 Ưu nhược điểm của máy bơm YHБ – 600

Máy bơm dung dịch khoan có nhiều loại nhưng hiện nay trên giàn khoan cốđịnh chúng ta thường sử dụng loại máy bơm khoan có ký hiệu YHБ – 600

 Một số ưu điểm của máy bơm YHБ – 600:

- Công suất khá lớn đảm bảo đủ công suất, lưu lượng, áp suất cho nhu cầukhoan trên các vùng biển Việt Nam

- Làm việc ổn định ít xảy ra hỏng hóc lớn, dễ dàng trong việc bảo dưỡng, sửachữa khắc phục khi sự cố hỏng hóc máy bơm

- Giá thành thấp, tuổi thọ cao, đảm bảo về yêu cầu kinh tế khi sử dụng loạimáy bơm này

 Một số nhược điểm của máy bơm YHБ – 600:

- Thiết bị cồng kềnh, nặng lề vì vậy khó khăn trong việc di chuyển máy bơm

về xưởng sửa chữa khi sảy ra hỏng hóc lớn hoặc phải chuyển máy bơm sang giànkhác và rất tốn diện tích mặt sàn đặt máy bơm

- Do sử dụng hai động cơ Diezel dẫn động nên máy bơm tạo tiếng ồn rất lớnkhi làm việc ảnh hưởng đến môi trường làm việc, sức khỏe củ người lao động khitiếp xúc trực tiếp với máy bơm

1.2.2.2 Đặc tính kỹ thuật của máy bơm YHБ – 600

Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật của máy bơm YHБ-600

Công suất động cơ 600 KW

Công suất có ích (công suất thuỷ lực) 475 KW

Chiều dài hành trình piston 400 mm

Số hành trình kép lớn nhất của piston 65 lần/phút

Tốc độ vòng quay của trục chủ đông 320 vòng/phút

Đường kính của đầu thủy lực bơm 196,80,2 mm

Đường kính của bánh đai Ф1400, Ф1700, Ф1800

Trọng lượng của máy bơm tương ứng

với các loại puly

Đường kính trục trung gian Ф120

Số hiệu vòng bi gối đỡ trục khuỷu 260 x 540 x 110

Số hiệu vòng bi tay biên 10078/710

Kích thước vòng bi tay biên 710 x 950 x 114

Đường kínhđĩa an toàn(mm)

1.3 Những kết quả đã đạt được và những vấn đề cần giải quyết

Trong công tác khoan thăm dò – khai thác dầu khí, máy bơm dung dịch khoan

là thiết bị không thể thiếu được trong mỗi tổ hợp thiết bị khoan, nó đảm bảo tốt vềyêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế cao:

- Có thể bơm được các dung dịch có trọng lượng riêng khác nhau

- Có thể đạt được áp suất lớn

- Áp suất và lưu lượng không phụ thuộc vào nhau Đây là yếu tố quan trọng đểđáp ứng yêu cầu về công nghệ khoan

- Ít hỏng hóc lớn và dễ dàng trong việc thay thế, bảo dưỡng

- Độ bền cao, đảm bảo hiệu quả kinh tế

Ngoài ra, máy bơm piston sử dụng trong công nghiệp dầu khí có nhiệm vụ:

- Bơm trám ximăng

- Bơm ép nước hoặc bơm nứt vỉa thuỷ lực

- Bơm vận chuyển sản phẩm khai thác

Bên cạnh đó, trải qua thời gian làm việc thì các chi tiết, cụm chi tiết trong máy

bị mòn hỏng dần dần, làm hiệu suất và năng suất của bơm giảm, thậm trí có thể dẫntới tình trạng bơm không thể tiếp tục làm việc được nữa, làm gián đoạn quá trình thicông Vì vậy, đề tài đi sâu tìm hiểu về phần cấu tạo để từ đó có thể biết được nhữngnguyên nhân gây mòn hỏng cho máy bơm và đưa ra các biện pháp khắc phục hiệuquả giúp tăng tuổi thọ cho may bơm

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CẤU TẠO CỦA MÁY BƠM YHБ – 600 2.1 Nguyên lý làm việc của máy bơm YHБ – 600

Hình 2.1 Sơ đồ động học dẫn động máy bơm khoan YHБ-600

Bảng 2.1 Các chi tiết sơ đồ động học dẫn động máy bơm khoan YHБ-600

1011

12

14

2420

2119

17

22

1513

hb

16

1 Máy Diezel B2-500 15 Con trượt

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau:

Động cơ Diezel (1) và (2) làm việc với chiều quay cố định, toàn bộ mômentruyền động sẽ truyền qua hộp giảm tốc, côn hơi và hoà tải vào puly (8) Puly (8)truyền chuyển động cho puly (10) qua bộ truyền đai (9) làm cho trục quay cùngbánh răng chủ động (11)

Bánh răng chủ động (11) quay sẽ dẫn động cho bánh răng bị động (13) quaytheo Bánh răng (13) làm cho trục khuỷu (12) quay và biến chuyển động quay củatrục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston để thực hiện quá trình nén và hút.Với cách bố trí như vậy nên hoạt động của máy bơm theo hành trình kép,nghĩa là cả hai chiều máy đều thực hiện đồng thời cả hai chức năng, nén chất lỏngvào ống cao áp để vào giếng khoan và hút chất lỏng từ bể vào xilanh để chuẩn bịcho hành trình nén tiếp theo

Khi piston chuyển động theo hình mũi tên van (a), (d), (h), (f) đóng lại còn cácvan e, g mở ra để cho dung dịch đi vào đường cao áp xuống giếng khoan, đồng thờicác van (c), (b) mở ra để dung dịch từ bể chứa đi vào buồng hút xilanh chuẩn bị chohành trình nén tiếp theo

Khi piston chuyển động theo chiều ngược lại thì các van đóng mở theo quytrình ngược lại

Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy, lượng chất lỏng được đẩy vào giếng khoanmột cách liên tục

Để đảm bảo áp suất cũng như lưu lượng đầu ra ổn định ở một mức áp suấttương đồi nào đó người ta lắp trên đầu ra của đường ống cao áp bình ổn áp (24).Bình ổn áp có tác dụng tích trữ và giải phóng năng lượng để ổn định cho áp suất đầura.

Để đảm bảo an toàn cho máy cũng như các thiết bị khác người ta lắp van antoàn (22) giữa đường hút máy bơm với đường cao áp, khi áp suất trên đường cao ápvượt quá giá trị cho phép sẽ làm thủng màng van đưa chất lỏng từ ống cao áp vềđường hút nhờ vậy mà đảm bảo an toàn cho đường ống cũng như máy bơm và cácthiết bị khoan đang sử dụng Kết cấu của từng bộ phận máy bơm sẽ được trình bày

cụ thể ở những phần sau

2.2 Cấu tạo máy bơm YHБ – 600

Bảng 2.2 Các chi tiết sơ đồ tổng thể máy bơm YHБ – 600

Hình 2.2 Sơ đồ tổng thể máy bơm YHБ – 600Bảng 2.3 Các chi tiết sơ đồ tổng thể máy bơm YHБ – 600

2.2.1 phần cơ khí

Đây là phần dẫn động của máy bơm, tức là có nhiệm vụ dẫn động và truyềncông suất cho phần thủy lực làm việc

2.2.1.1 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cụm cơ khí

Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo phần cơ của máyBảng 2.4 Các chi tiết sơ đồ cấu tạo phần cơ của máy

4 Ốc gia cố thân trên với thân dưới 18 Tấm chăn

14 Que thăm dầu 28 Ốc hãm ty trung gian

Hoạt động của phần cơ như sau:

Khi trục (27) nhận được chuyển động từ bộ truyền đai và theo chiều mũi tênlàm bánh răng bị động (11) quay theo Bánh răng (11) được liên kết chặt với trục(9) nên trục (9) quay theo và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiếncủa con trượt cũng như ty trung gian (1) để thực hiện quá trình hút và nén chất lỏng

về đường cao áp Bánh răng trên trục (27) là bánh răng liền trục với số răng là: Z =

25, răng nghiêng mn = 14; độ nghiêng răng 9o14’55″ Bánh răng bị động có số rănglà: Z = 123, răng nghiêng mn = 14, góc nghiêng 9o14’55″ Tỉ số truyền cơ bản là: i =123/25

Ổ bi của trục (27) và trục (16) được lắp giữa thân trên (13), thân dưới (16) vàđược kẹp chặt bởi bulông (4) Cửa số (2) dùng để kiểm tra sự bôi trơn cho cụm contrượt (23) cũng như máng trượt (21) Cửa (7) để kiểm tra các chi tiết bên trong củamáy bơm cũng như là nơi để đổ xung dầu bôi trơn cho máy Trong quá trình làmviệc, áp suất và nhiệt độ trong luồng các te tăng cao vậy cần phải có bộ phận thônghơi (6) Que thăm (14) dùng để kiểm tra mực nhớt trong máy bơm, yêu cầu mựcnhớt phải nằm trong khoảng min và max được đánh dấu trên que thăm Máy bơmđược bôi trơn bằng dầu công nghiệp 40 của Liên Xô cũ nay tương đương với loạiVietria – 100

Sự bôi trơn cặp bánh răng ăn khớp bằng cách ngâm dầu, tức là dầu được đổ ítnhất ngập chân răng bánh răng lớn Còn vòng bi tay biên và con trượt, máng trượtbằng phương pháp vung toé

Cặp bánh răng sẽ quay như hình vẽ, dầu sẽ văng lên ngăn buồng dưới nắp (2)

và chảy qua lỗ dẫn vào con trượt để bôi trơn cho con trượt Ở mặt đầu của máng(18) người ta lắp tấm ngăn dầu (26) nhờ vậy mà trong lòng máng luôn luôn có mộtlượng dầu bôi trơn cho cụm con trượt Các vòng bi còn lại sự bôi trơn theo phươngpháp định kỳ bằng mỡ

2.2.1.2 Cấu tạo của cụm trục chủ động bánh đai

Hình 2.4 Trục chủ động và bánh đai máy bơmBảng 2.5 Các chi tiết trục chủ động và bánh đai máy bơm

Bánh đai gồm 16 rãnh đai, bánh đai được lắp với trục (18) bởi then bằng (5),trục có cấu trúc hai đầu giống nhau nhằm mục đích có thể thay đổi được bánh đailắp ở hai phía mở rộng phạm vi lắp đặt cho máy và bánh đai được kẹp chặt vào trụcnhở hai bulông (2) cùng với đệm vòng lỏng (3) và êcu (4) Để đảm bảo an toànngười ta dùng chụp (25) để chụp lại đầu trục không lắp puly.

Ở hai đầu trục được lắp vòng bi (15), (22), gioăng làm kín (14), (21) cũng nhưcác mặt bích (20), (13) như trên hình vẽ

Long đen (7) và ốc (8) được vít chặt vào đầu trục để cố định pulu dịch chuyểntheo phương dọc trục

Trục đúc liền bánh răng và được làm bằng thép 34XH1M, ở hai đầu trục đượclắp hai ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy, vòng trong 2 lắp vào trục với chế độ lắp chặt, vòngngoài ổ bi được lắp vào thân máy bơm

Trục ghép với bánh đai bằng mối ghép then bằng (45 x 25 x 360) mm, thenđược lắp với chế độ lắp chặt , lắp nóng ở nhiệt độ từ (120 ÷ 150) oC

Chính giữa trục là bánh răng có môđun M = 12 và số răng Z = 25, chiều dàitrục là 2568 mm

 Một số vấn đề lưu ý với cụm puly:

Cụm bánh đai là chi tiết quan trọng trong máy bơm nên vấn đề thường xuyênkiểm tra trước khi nhận ca của mỗi người cần phải thực hiện một cách nghiêm túc.Đặc biệt chú ý ốc (25) chỉ cần hơi lỏng một chút nếu không kịp thời xiết chặt thìthen (5) sẽ hỏng ngay vì tải trọng lên trục là rất lớn Vấn đề bôi trơn cho ổ (23) và(15) cần phải tuân thủ đúng định kỳ quy định

2.2.1.3 Kết cấu con trượt

Con trượt di chuyển nhờ sự quay của tay truyền qua thanh truyền Sự dichuyển của nó trên máng trượt sẽ đảm bảo độ đồng tâm giữa xilanh-piston và cầnpiston, dẫn đến piston sẽ chuyển động tịnh tiến qua lại trong quá trình hút và đẩydung dịch tạo nên một chu trình kín

Máng trượt gồm hai máng đỡ, máng đỡ dưới và máng đỡ trên là điểm tựa chocon trượt chạy trên nó, máng đỡ có hình cung tròn phía trong có độ nhẵn lớn để hạnchế tối đa ma sát giữa con trượt và lòng máng Trong quá trình hoạt động phải đảmbảo đủ lượng dầu bôi trơn trong máng

Hình vẽ 2.5 Kết cấu con trượtBảng 2.6 Các chi tiết kết cấu con trượt

A Rãnh thoát dầu bẩnCon trượt làm bằng thép 35JIII, có trục để lắp đầu nhỏ tay biên,khe hở giữacon trượt và máng từ (0,2 ÷ 0,5) mm

Cấu tạo của con trượt khá đơn giản, nó di chuyển lại trên máng nhờ cơ cấuquay tay – thanh truyền Con trượt (4) được lắp nối với tay biên nhờ đầu nhỏ taybiên (6), đầu này được gắn trên con trượt (4) và được cố định bởi chốt (1) thông quabạc lót (2) Ngoài ra, mặt trên và mặt dưới của con trượt (4) có lắp thêm tấm kimloại (5) có hình dạng cong giống như máng trượt, tấm kim loại này trên bề mặt cótráng lớp kim loại (vật liệu đặc biệt) chịu ma sát và chịu được nhiệt độ cao, chúngđược ghép chặt với con trượt nhờ bu lông và đai ốc chìm

2.2.1.4 Bánh lệch tâm

Hình 2.6 Cấu tạo bánh lệch tâm

2.2.2 Phần thủy lực

Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo và lắp ghép phần thuỷ lực

Bảng 2.7 Các chi tiết sơ đồ cấu tạo phần thủy lực

8 Mặt bích của hộp thủy lực 41 Gioăng cao su

tả cấu tạo của một phần phải, phần trái cũng có cấu tạo tương tự.

Khi bơm làm việc, piston dịch chuyển trong xilanh, lúc này xảy ra quá trìnhhút và đẩy chất lỏng nhờ hành trình kép của piston nên trong mỗi xilanh thực hiệnhai lần hút và hai lần xả

2.2.2.1 Hộp thuỷ lực

Hình 2.9 Hộp thuỷ lựcGồm 2 phần đối xứng nhau: phần phía trái và phần phía phải Mỗi phần có 4

lỗ được đúc sẵn để lắp các van, hai van hút và hai van xả, các van hút nối với cùngmột ống hút nhờ trạc ba nắp phía dưới của bơm, các van xả nối chung đến đường xảnhờ trạc ba nắp phía trên của bơm

Từ trạc ba cao áp một đầu được nối với van an toàn một đầu được nối lên phíatrên và được chia làm hai nhánh, một nhánh nối với đường ống cao áp dẫn dungdịch xuống giếng khoan, một nhánh nối lên trên và đi vào bình điều hoà

Trên (hình 2.8) hộp thuỷ lực là chi tiết có ký hiệu (1) Phía trong hộp thuỷ lực

là nơi lắp bộ xylanh (50) và cụm piston (49) Cụm piston gồm có piston được épvào ty bơm và được vặn chặt vào trục trung gian Để làm kín phía ngoài của xylanhngười ta lắp bộ gioăng cao su làm kín (68)

Khi mặt bích (8) áp vào làm phình bộ gioăng (67) ra làm kín phía ngoài giữa 2phần của xylanh Trên thân hộp thuỷ lực người ta để một lỗ kiểm tra ở vị trí lắpgioăng làm kín (67) Khi gioăng hỏng chất lỏng sẽ ra ngoài theo lỗ A báo hiệu để tadừng máy thay gioăng làm kín (67).

Bề mặt trong của xilanh sau khi nhiệt luyện sẽ được tráng một lớp thép Crômdày từ (0,5 ÷ 0,7) mm để chống rỉ và mài mòn do dung dịch và piston gây ra

Xilanh được bắt chặt vào hộp thủy lực bằng bulông và đai ốc, được lắp vàothân máy bơm và được làm kín bằng các gioăng cao su gioăng sắt Ở hai đầu củaxilanh có lắp ống lồng ngoài để chặn và ép các gioăng làm kín giữa xilanh và thânbơm, ống lồng trong để cho dung dịch đi vào trong xilanh và supáp Khi lắp phảixoay cho ống lồng đúng cửa xu páp nếu không bơm sẽ không có dung dịch

Muốn thay đổi lưu lượng và áp suất thì phương pháp thay đổi đường kínhxilanh là một phương pháp tương đối hiệu quả.

2 Piston

Hình 2.11 Cấu tạo pistonCấu tạo của piston là khối hình trụ bằng kim loại, trên bề mặt ngoài có phủ lớpkim loại cứng (thường được mạ đồng) chịu ma sát, chống mài mòn cao, trong có lỗ

để nối với cần piston Mặt ngoài của piston có rãnh để lắp gioăng cao su tổng hợp.Khi bơm làm việc, các gioăng này tỳ sát vào thành xilanh nhằm giữ kín không chodung dịch lọt qua giữa thành xilanh và piston để bơm làm việc ổn định Nhờ vậy,trong xilanh sẽ tạo thành những vùng giảm áp và tăng áp để hút và đẩy dung dịch rangoài với áp suất lớn Đường kính ngoài của piston bằng đường kính trong củaxilanh, tức là từ (Ф130 ÷ Ф200) mm, chiều dài của piston là: (140 ± 1) mm

Cần piston là thanh được làm bằng kim loại cứng, trên bề mặt của nó cũngđược phủ lớp kim loại chịu ma sát, chống mài mòn Đầu dưới của cần piston tiệnren để nối với thanh nối của máng trượt, đầu trên cũng tiện ren để nối với piston.Cần piston có tác dụng truyền chuyển động tịnh tiến cho piston chuyển động trongxilanh Khi làm việc thường có hệ thống nước sạch phun vào cần nhằm làm mát vàsạch cần

động qua lại của piston trong xilanh thì van sẽ đóng hoặc mở để điều chỉnh quátrình bơm Đối với van xả khi áp suất từ trong hộp thủy lực tăng cao thì van sẽ mở

để đưa chất lỏng từ hộp thủy lực qua van và đi ra cửa xả Đối với van hút khi ápsuất trong hộp thủy lực giảm, van sẽ mở đưa chất lỏng từ bể dung dịch qua van vàohộp thủy lực thực hiện quá trình hút của piston

2 Van an toàn

Van an toàn được nối vào ống xả của buồng thủy lực, nó có tác dụng ngănngừa, bảo vệ màng cao su của bình điều hòa, cũng như bảo vệ hệ thống đường ống

và các thiết bị khác khi áp suất của bơm quá lớn hoặc sảy ra sự cố nào đó

Van an toàn la van thường đóng, vì một lý do nào đó, áp suất làm việc củabơm tăng lên một cách đột ngột lớn hơn giới hạn cho phép của van an toàn, nó sẽlàm rách màng đàn hồi và một phần dung dịch khoan sẽ được đưa trở lại cửa hútban đầu, nhằm giảm áp suất làm việc, tránh gây hư hỏng cho các thiết bị khác

Hình vẽ 2.13 Cấu tạo van an toànBảng 2.10 Các chi tiết cấu tạo van an toàn

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của van: Thân van (1) được chế tạo bằng thép,bên trong chứa nắp van (4) và màng van (3), lá van (7) và các vòng làm kín (2) và(5) Lá van 7 được làm bằng vật liệu đồng Toet - 93 -78 có độ dày (0,6 ÷ 0,7) mm.Khi bơm làm việc ở áp suất cao quá giới hạn cho phép màng van sẽ bị rách, dungdịch trào qua van tuần hoàn trở lại cửa hút của máy bơm làm giảm áp suất làm việc

ở ống cao áp

3 Van xả nhanh

Hình 2.14 Cấu tạo van xả nhanhBảng 2.11 Các chi tiết cấu tạo van xả nhanh

Van xả nhanh được nối ở trạc ba, một đầu nối vào đường ống cao áp, một đầunối vào đường hồi bể chứa Trong thời gian bơm làm việc, khi cần xả áp suất trongbơm nhanh hay cần xả khí trong buồng làm việc của bơm ta dùng van xả nhanh.Van làm việc bằng đóng mở khí nén, ta cho khí vào đẩy piston tạo sự đóng mởcửa van

Cấu tạo van gồm một xilanh – piston, hai đầu mặt bích của van có hai đườngkhí vào để đóng, mở Có một gioăng làm kín ở phần giữa ty và mặt bích Ở đầupiston có ren để lắp đầu mút bịt cái, nút bịt đực có lắp gioăng được lắm vào thân.Khi van ở vị trí đóng thì nút bịt đực sát khít vào nút bịt cái làm kín không cho dungdịch đi qua thân van, khi van ở vị trí mở thì hai phần tách rời nhau cho dung dịch điqua.

2.2.2.4 Bình điều hòa

Máy bơm YHБ – 600 được lắp đặt loại bình biều hoà ПK – 70 – 250 Đây làloại bình biều hoà kín dạng màng hình cầu, có thể tích 70 lít và áp suất làm việc 250KG/cm2 Ta đi tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của loại bình này

Để ổn định sự dao động của áp suất cũng như lưu lượng, người ta lắp ở đầu racủa máy bơm một bình điều hoà

Hình 2.15 Sơ đồ lắp đặt cấu tạo bình điều hoàBảng 2.12 Các chi tiết trong sơ đồ lắp đặt cấu tạo bình điều hoà

3 Đầu nối lắp đồng hồ 14 Van nạp, cả khí nén

4 Đế lắp đầu nối 15 Bu lông

Bình điều hoà ПK – 70 – 250 được cấu thành từ các thành phần chính sau:thân bình, màng cao su, tấm đế, đồng hồ đo áp lực và van

Thân bình điều hoà (19) có dạng hình cầu, được chế tạo bằng thép 35П-II nên

có tuổi bền cao, chịu được áp suất lớn hàng trăm at

Trong thân bình có chứa màng cao su (18) được thiết kế để sử dụng tối đa thểtích bình điều hoà Phía trên màng cao su có tấm lót (17) được kẹp chặt bằng vít(12) và long đen (11), (16) Màng cao su được đúc riêng từng chiếc bằng vật liệucao su P-1385 và được thiết kế khít với phần rỗng của thân bình điều hoà nhằm loạitrừ lực căng và độ mỏi đàn hồi Màng cao su được cố định với thân bình (19) bằngnắp đậy (5) nhờ bulông (15)

Trên nắp đậy (5) có lắp đầu nối (3) để lắp đồng hồ đo áp suất (1)

Van (14) được dùng để nạp, xả khí nén trong bình và giúp giảm áp suất khibình vận hành có áp suất lớn hơn áp suất định mức

Đồng hồ đo áp suất (1) dùng để kiểm tra áp lực khí ban đầu nén vào trong bình

và tình trạng làm việc của bơm

Yêu cầu đồng hồ đo áp suất có giá trị cực đại của thang đo không được nhỏhơn 400KG/cm2 Các van (14) phải là van cao áp có áp suất làm việc lớn hơn250KG/cm2 Các gioăng làm kín (7), (20), (22) phải chế tạo bằng đồng hồ đỏ chịuđược áp suất cao

Bình điều hoà chia làm hai ngăn, ngăn trên được nạp khí nén với áp suất phùhợp với áp suất bơm

Khi bơm hoạt động, áp suất và lưu lượng ở đầu ra không ổn định, tức là biên

độ dao động nằm trong một khoảng max đến min nào đó Nhờ có bình điều hoà màkhoảng cách này được thu ngắn lại để ổn định áp suất cũng như lưu lượng ở đầu racủa máy bơm Để sử dụng đúng bình điều hoà, trên thân bình có gắn một biểu đồ.Căn cứ vào biểu đồ và áp suất bơm, người ta nạp áp suất cho bình điều hoà

Hình 2.16 Biểu đồ biểu thị quan hệ giữa áp suất nạp cho bình điều hoà với áp

suất máy bơm

2.2.2.5 Thiết bị làm kín

Thiết bị làm kín của phần thủy lực máy bơm YHБ – 600 là một trong những

bộ phận rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như hiệu quảlàm việc của toàn bộ hệ thống máy bơm Thiết bị làm kín bao gồm bộ làm kín typiston và bộ làm kín ty trung gian

1 Bộ làm kín ty piston

Bộ làm kín ty piston có nhiệm vụ cách ly khoang làm việc của phần thủy lựcvới hệ thống dẫn động của bơm, để tránh không cho dung dịch tràn ra và gây ảnhhưởng xấu đến hệ thống Đồng thời cũng để tạo áp suất nén trong buồng làm việccủa bơm, tạo điều kiện cho bơm thực hiện quá trình hút và đẩy một cách dễ dàng

Hình 2.17 Bộ làm kín ty pistonBảng 2.13 Các chi tiết của bộ làm kín ty piston

Khi piston di chuyển thì bộ làm kín ty này lắp trên thân xilanh sẽ ngăn ngừakhông cho dòng dung dịch ra hệ thống dẫn động nhờ một hệ thống các đệm cao su,vòng gioang và vòng đệm đỡ luôn lấp kín khe hở giữa chúng

trên vòng đệm (3) Trên ống đỡ 6 có lắp gioăng cao su (7) Ngoài ra, thân (2) cònlắp tấm cách (13) đặt trên mặt bích (14), tấm này được gắn chặt nhờ bulông (11).

2.2.2.6 Hệ thống làm mát

Trong quá trình làm việc thì lực ma sát sinh ra do chuyển động tương đối của

bộ làm kín ty piston và ty piston là rất lớn, thậm chí lực này còn lớn hơn cả lực masát sinh ra do chuyển động của con trượt trên máng trượt và của piston trong xilanh.Tuy nhiên, con trượt thì luôn có dầu trong khoang chứa dầu của phần truyền độngbội trơn làm mát, còn mat sát sinh ra giữa cặp xilanh – piston thì cũng được làm mátbằng chính dung dịch khoan, nên hệ thống bôi trơn làm mát ở đây chính là hệ thốngbôi trơn làm mát ty bơm

Hệ thống bôi trơn ty bơm có nhiệm vụ làm mát,làm tản nhiệt ở khu vực tậpchung nhiều ma sát, đồng thời làm giảm lực ma sát giữa các ty bơm bới gioăng cao

Hình 2.19 Hệ thống bôi trơn làm mátBảng 2.15 Các chi tiết hệ thống bôi trơn làm mát

8 Thùng chứa dung dịch bôi

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ THÁO, LẮP

MÁY BƠM YHБ – 600 3.1 Quy trình vận hành

3.1.1 Chạy thử bơm

Việc chạy thử bơm sau khi sửa chữa, lắp ráp là một việc hết sức quan trọng vàbắt buộc Qua việc chạy thử này, ta có thể đánh giá một cách chính xác chất lượngcông việc sửa chữa và lắp ráp, khẳng định độ tin cậy làm việc của bơm trước khiđưa vào hoạt động

Trong sửa chữa việc chạy thử máy có những đặc điểm riêng, bởi trong máy cónhiều loại chi tiết khác nhau: chi tiết mới, chi tiết được gia công sửa chữa lại, chitiết đã qua sử dụng vẫn còn dùng được, Như vậy có nghĩa là, có những cơ cấutrong mối ghép máy việc chạy thử là chạy rà, nhằm san phẳng những nhấp nhô banđầu, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt, giảm áp lực đơn vị trong mối ghép, đảm bảo độ

ổn định làm việc lâu dài của mối ghép, tăng tuổi thọ của bơm Nhưng cũng cónhững mối ghép việc chạy thử chỉ là để kiểm tra hiệu chỉnh lại khe hở và các thông

số kỹ thuật

Khi tiến hành chạy thử máy bơm ta cần thực hiện những bước sau:

- Kiểm tra các bộ phận của bơm một lần cuối, xem xét các mối ghép ren đãxiết đủ chặt chưa, tra dầu mỡ cho các mối ghép có sự chuyển động tương đối giữacác bề mặt chi tiết bơm (tại những vị trí có lỗ tra dầu hoặc vú mỡ)

- Kiểm tra, dọn dẹp các dụng cụ lắp ráp, các ốc vít, các mảnh vụn sắt thép cóxung quanh máy, không để chúng trên thành máy, trên các vị trí có thể vướng, rơivào các bộ phận máy đang chuyển động

- Đóng điện chạy thử và xả trực tiếp chất lỏng ra ngoài, không đưa vào hệthống ống dẫn Kiểm tra áp suất và lưu lượng làm việc của bơm Lưu ý, tất cả cácchi tiết của hộp thuỷ lực chịu áp suất làm việc 25Mpa (250 KG/cm2) phải chịu ápsuất thử là 37,5 Mpa (375 KG/cm2) trong thời gian 5 phút

- Đặt ta lên các thân ổ xem có hiện tượng rung, nóng không Nếu rung cần vặnchặt các ốc lắp thân ổ với bệ máy Nếu nóng cần xem xét chế độ bôi trơn, xem các

vị trí tương quan của ổ có bị sai lệch không, nếu sai lệch đường tâm thì cần phảiđiều chỉnh lại

- Lắng nghe xem bơm chạy có xuất hiện tiếng ồn không, nếu có thì cần tìm nơiphát ra tiếng ồn và xử lý

 Riêng đối với cụm xilanh – piston mới hoặc đã sửa chữa thì khi tiến hànhchạy thử sẽ đạt được hai mục đích:

+Làm mòn bề mặt trên các đỉnh độ nhám và ở các phần mà ở đó có sai sốcông nghệ ban đầu, các khuyết tật do lắp ghép và biến dạng nhiệt

+Huỷ hoại độ nhám ban đầu của bề mặt và tạo ra độ nhám mới có các thông

số và hướng xác định cho mỗi bề mặt ma sát khi chúng làm việc trong chế độ sửdụng lâu dài

- Kiểm tra thường xuyên các mối ghép có liên kết ren của bulông, đai ốc Đặcbiệt, chú ý đến các mối ghép chịu tải trọng của khối thuỷ lực vì các mối ghép này

dù chỉ hơi yếu cũng dẫn đến sự phá hỏng các liên kết ren, làm mài mòn bề mặt lắpráp, hư hỏng đệm kín,

- Không cho phép bơm làm việc lâu dài ở áp suất vượt quá chỉ số trong tínhnăng kỹ thuật Nghĩa là, cho phép làm việc tăng công suất nhưng không vượt quá10% trong thời gian 5 phút

- Hướng quay của trục chủ động phải đúng với hướng quay được chỉ ra trênkhung máy (theo chiều kim đồng hồ)

- Phải rửa sạch dung dịch ở hộp thuỷ lực khi bơm ngừng hoạt động trong thờigian dài, để tránh hiện tượng lắng đọng các hạt sét và các hạt mài trong hộp thuỷlực, nhằm ngăn ngừa quá trình ăn mòn kim loại

- Trong khi bơm làm việc, không được tiến hành bất cứ một công việc nào liênquan đến bơm, ngoại trừ các việc xiết chặt các đệm làm kín hoặc các đai ốc, nắpvan

 Ngoài ra, trong quá trình máy bơm làm việc thường xảy ra một số hiện tượngbiểu hiện sự hỏng hóc Để đảm bảo quá trình bơm không bị gián đoạn ta cần tìmhiểu kỹ và xác định rõ nguyên nhân của các hiện tượng đó để có biện pháp khắcphục kịp thời.

3.1.3 Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm Nguyên nhân

và biện pháp khắc phục

Trong quá trình vận hành, sử dụng máy bơm hay gặp những hiện tượng sau:Bảng 3.1 Những hỏng hóc trong quá trình sử dụng máy bơm khoan

Máy bơm hoạt

- Thay van an toàn

Lưu lượng bơm

- Gioăng làm kín nắp van bịhỏng hoặc lắp không đúng

- Thay bộ làm kín

- Thay gioăng

Chất lỏng chạy ra - Bộ làm kín ty bươm bị mòn - Xiết lại ốc chèn gioăng

- Bình ổn áp bị hỏng.

- Kiểm tra và thay màngcao su, ép áp lực khí đủtheo yêu cầu

- Máy bơm lắp đặt không đúng,

- Kiểm tra lại vòng bi

- Giảm độ căng dây đai

Có tiếng gõ mạnh

trong xilanh

- Mặt bích đầu hộp thuỷ lực ốcxiết không chặt

- Xiết lại ốc

Có tiếng kêu trong

phần cơ

- Bánh răng truyền động bịhỏng

- Vòng bi tay biên bị hỏng

- Trục con trượt bị tháo lỏng

- Bạc đầu nhỏ của tay biên bịmòn quá giới hạn

- Kiểm tra lại bánh răng

- Kiểm tra lại vòng bi taybiên

- Lắp lại trục con trượt

- Kiểm tra và thay lại bạc

- Kiểm tra và xiết lại ốc

Hao dầu quá lớn - Ốc bắt máng trượt với thân

bơm bị lỏng, dầu theo đó rangoài

- Buồng cácte máy bị nứt

- Xiết lại ốc

- Kiểm tra lại thân dướimáy bơm

 Nhận xét:

Từ những hỏng hóc trong quá trình vận theo bảng trên, nhận thấy trong quátrình sử dụng, nếu theo dõi, kiểm tra máy thường xuyên có thể tránh được các sự cốlớn Trong thực tế việc bảo dưỡng máy có vai trò hết sức quan trọng Một số hỏnghóc như: Lỏng ốc, thiếu dầu mỡ bôi trơn, lắp đặt không chuẩn, gây hỏng có thểtránh được nếu thường xuyên kiểm tra hoặc cẩn thận khi vận hành, lắp đặt Để tăng

độ an toàn và độ bền cho các thiết bị, cần có quy trình bảo dưỡng hàng ngày, hàngtháng, hàng quý tránh những hỏng hóc không đáng có do bất cẩn trong quá trình

sử dụng Ngoài ra, cán bộ công nhân viên trực tiếp vận hành máy móc, thiết bị phảiđược thường xuyên cập nhật quy trình bảo dưỡng, vận hành thiết bị, được học kiếnthức về an toàn và tự mỗi người phải có ý thức thực hiện nghiêm túc các quy định

về vận hành, bảo dưỡng máy mọc, thiết bị tránh những hỏng hóc, sự cố đáng tiếcxảy ra

3.1.4 An toàn khi vận hành máy bơm

Trong quá trình làm việc có thể xảy ra những sự cố dẫn đến những tai nạnkhông lường trước được, gây thiệt hại cả về kinh tế lẫn vật chất, làm chậm tiến độthi công công trình Chính vì vậy, an toàn lao động là một vấn đề rất quan trọngđối với con người cũng như các thiết bị máy móc Để bơm làm việc được tốt vàđảm bảo an toàn, nhất thiết phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây:

1 Trước khi khởi động máy bơm cần kiểm tra:

- Không để các vật không cần thiết ở phần dẫn động của bơm

- Kiểm tra rào chắn bảo vệ của bơm

- Kiểm tra đồng hồ áp lực, van an toàn

- Kiểm tra khí nén và áp suất khí nén trong bình ổn áp

- Không cho người không liên quan ở gần máy bơm

2 Khi hành trình của máy bơm đạt mức bình thường, phải đóng ngay vankhởi động, đồng thời theo dõi chỉ số trên áp kế và điều chỉnh không cho

áp suất tăng vượt quá mức giới hạn làm việc cho phép

3 Máy bơm cần được lắp thiết bị bảo hiểm và hệ thống báo động

4 Khi máy bơm đang làm việc, đặc biệt nghiêm cấm tiến hành các côngviệc sửa chữa

5 Khi phát hiện máy bơm có các khuyết tật sau đây thì không cho máybơm tiếp tục làm việc:

- Xuất hiện các vết nứt ở các bộ phận như: bánh đai, bình điều hoà, van,