Nghiên cứu áy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3.

Chuyên đề: Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 1 LỜI ÓI ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầu thô và khí đồng hành ngày càng tăng. Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khai thác tại phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Việc thu gom, vận chuyển và tàng trữ luôn đối mặt với những nguy cơ mất an toàn rất lớn đòi hỏi cần có hệ thống tự động hóa chính xác và hoạt động hiệu quả, giảm nguy hiểm cho người lao động. Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong hệ thống tự động hóa của quá trình thu gom, vận chuyển dầu khí, với sự giúp đỡ của các cán bộ trong công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro. Em đã kết thúc đợt thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu và hoàn thành đồ án dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Giáp Đồ án mang tên ‘‘ghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3. Chuyên đề Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.” Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại truờng kết hợp với thực tế sản. Với mức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình- Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Giáp đã giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ nhân viên thuộc công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro đã giúp đỡ trong việc hướng dẫn thực tập và thu thập tài liệu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 2 CHƯƠG 1. TỔG QUA VỀ HỆ THỐG KHÍ É TRÊ GIÀ. 1.1. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. 1.1.1. Lịch sử Khí nén đã có nhiều ứng dụng từ rất xa xưa, ngay từ trước Công Nguyên. Tuy nhiên , do sự phát triển của khoa học kỹ thuật trước đây không đồng bộ, nhất là sự kết hợp các kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu . không có hoặc còn thiếu, cho nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với năng lượng điện, vai trò năng lượng bằng khí nén ngày càng trở nên quan trọng. Tất cả những cơ sở sản xuất lớn, thậm chí cả trong nhiều lĩnh vực thông dụng của cuộc sống hàng ngày cũng không thể thiếu được nguồn năng lượng khí nén. Việc sử dụng năng lượng bằng khí nén đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những dụng cụ nhỏ nhưng truyền động với vận tốc lớn ; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh, và nhiều nhất là dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trong các máy… Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò của năng lượng khí nén càng trở nên đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. Sở dĩ như vậy là do các quá trình sản xuất, các công đoạn công nghệ trong công nghiệp Dầu khí đc bit nguy him, luôn tim Nn nhng nguy cơ cháy, n, phun trào… có th gây ra tai nn cht ngưi, phá hy thit b, công trình, thm chí là nhng thm ha môi trưng nghiêm trng cho c mt khu vc rng ln. Vi nhng c tính ưu vit ca năng lưng khí nén, như : 1. An toàn vi môi trưng c hi, môi trưng nguy him khí, d cháy n. 2. D cung cp, d s dng. 3. Phm vi ng dng rng rãi. Bi vy, chúng là ngun năng lưng không th thiu trên các công trình Du khí. N ăng lưng khí nén ưc s dng cho các thit b công c, thit b ng lc,… và c bit là trong các h thng t ng iu khin và o lưng. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 3 1.1.2. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. N hư ã nói  phn trên, hin nay, trên các công trình bin ca Xí nghip Liên doanh “Vietsovpetro” ang tn ti hai h thng khí nén cao áp và thp áp, nhm mc ích cung cp ngun năng lưng (khí nén) cho các thit b và h thng chính, như sau: - Các thit b o lưng , như : các ct mc cht lng cho các bình, b công ngh… Hình 1.1: H thng ch báo các thông s ca bình áp lc s dng khí nén. - Các h thng iu khin, t ng hóa , như : các trm iu khin van dp ging (ACS, TOE ) ; h thng iu khin lưu lưng (các van MIM ) ; các rơle trong h thng bo v; iu khin óng/m các van cu, các thit b chn khác … Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 4 Hình 1.2: Van iu khin bng khí nén. - Các thit b dn ng bng khí nén , như : h thng khi ng cho các ng cơ Diezel công sut ln; các ng cơ kiu Roto; các máy bơm, máy mài, máy khoan; thit b tháo/lp bulông, thit b phun sơn… - H thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công ngh khoan. - Các mc ích khác, như : làm sch các b mt gia công, sa cha; làm v sinh công nghip; hoc s dng khí nén  thc hin mt quy trình công ngh nào ó, như gi dòng trong khai thác ; khuy trn dung dch khoan hoc ximăng trong quá trình khoan… Khí nén ưc to ra t nhng máy nén khí cha ng nhiu tp cht bNn,  Nm có th  nhng mc  khác nhau. Cht bNn bao gm: bi ,  Nm ca không khí ưc hút vào, nhng phn t nh cht cn bã ca du bôi trơn và truyn ng cơ khí. Hơn na, trong quá trình nén khí nhit  khí nén tăng lên có th gây ra quá trình ôxy hóa mt s phn t k trên. N hư vy khí nén bao gm cht bNn ó ưc ti i trong nhng ưng ng dn khí s gây nên s ăn mòn, g trong ng và trong các phn t ca h thng iu khin. Cho nên khí nén ưc s dng trong k thut phi s lý. Mc  s lý khí nén tùy thuc vào phương pháp s lý, t ó xác nh cht lưng ca khí nén tương ưng cho tng trưng hp c th. Tùy theo mc ích s dng, các yêu cu v cht lưng ca khí nén có th có ôi chút khác bit. Tuy nhiên, tu trung li vn bao gm các vn  cơ bn sau ây: Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 5 - Đảm bảo độ sạch. iu này m bo không làm kt hoc tc nghn các phin lc, các zicler hoc các chi tit, phn t có  chính xác cao ca thit b, nht là  trong các thit b kim tra, o lưng và  các h thng iu khin, t ng hóa.  ánh giá  sch, ngưi ta ưa ra các tiêu chuNn v  ln ca các tp cht. Theo các tiêu chuNn ca Hi ng các xí nghip châu Âu PN EUROP (European Committee of Manufacturers of Compressors, Vacuumpumps and Pneumatic tools)  ra,  ln ca các tp cht trong khí nén không ưc vưt quá 70 µm. - Đảm bảo độ khô. Yêu cu này rt quan trng, nht là khi khí nén ưc s dng trong h thng vn chuyn các vt liu ri, như h thng vn chuyn ximăng. Trong các h thng này, 99,9 % lưng hơi Nm ( gm hơi nưc, du bôi trơn.v.v…, gi chung là condensate ) phi ưc loi b. Mt khác, m bo  khô ca khí nén làm hn ch s to thành các phase lng, là tác nhân to nên ăn mòn in hóa trong dòng lưu thông ca khí nén. - Đảm bảo khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp. Thông thưng, khong nhit  làm vic thích hp nht ca khí nén không ưc chênh lch quá 3 ÷ 5 0 C so vi nhit  môi trưng làm vic ca h thng và thit b. S chênh lch quá ln s gây nên s giãn n nhit khác nhau trong các h thng, thit b, các cm chi tit, to ra s nt v, bin dng, hư hng… - Đảm bảo khoảng áp suất làm việc thích hợp. Mi h thng hoc thit b u có nhng yêu cu v khong áp sut khí nén làm vic khác nhau.  gii quyt vn  này, ngưi ta thưng s dng các b van gim áp (hoc tăng áp) phù hp. - Đảm bảo độ nhớt động thích hợp. i vi tng h thng, nht là vi h thng iu khin t ng hoc truyn ng khí nén, và thit b, s có nhng yêu cu c th v  nht ng hc cn thit ca khí nén,  gim ma sát, s ăn mòn và r sét ca chúng.  gii quyt vn  này, ngưi ta thưng s dng du bôi trơn,b sung vào dòng khí nén thông qua các b van tra du, hot ng theo nguyên lý tra du Venturi. Trong nhng yêu cu v cht lưng khí ã nêu trên, quan trng nht là vic đảm bảo độ sạch, và độ khô ca khí nén. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 6 1.2. Các loại máy đã được sử dụng tại Xí nghiệp LD Vietsovpetro. Bng 1.1: Thng kê các loi máy nén khí s dng trên giàn MSP3. Tên gi Dn ng Lưu lưng Mc dích s dng 4BY – 1-5/9 (BM-15) Gm 2 máy, 1 dn ng bng ng cơ diesel 1 bng ng cơ in P = 6 ÷ 8 kg/cm 2 Cung cp khí nén áp sut thp (6 ÷ 8 kg/cm 2 ) cho các thit b t ng hóa & o lưng , và các thit b phc v cho công ngh khoan, như Roto tháo lp cn khoan, phanh ti khoan, óng/ngt các ly hp khí nén ca các bơm dung dch M- 8. 2-9/10 (BM-7B) Gm 4 máy dn ng bng ng cơ in P = 6 ÷ 8 kg/cm 2 Cung cp khí nén khô, sch, áp sut thp (6 ÷ 8 kg/cm 2 ) cho h thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công ngh khoan. -70/25 (BM-7A) Gm 2 máy dn ng bng ng cơ in P = 30 ÷ 50 kg/cm 2 Cung cp khí nén áp sut cao (30 ÷ 50 kg/cm 2 ) cho h thng khi ng ng cơ Diezel 8 25/34-3 ca trm phát in chính (BM- 7A) ca giàn. B-0,6/8 (BM-6) Có 3 máy Q = 0,6 m 3 /phút ã ưc thay th bng trm Ingersoll-Rand T 30/7100 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 7 Ingersoll-Rand T 30/7100 (BM-6) Có 3 máy dn ng bng ng cơ in P = 6 ÷ 8 kg/cm 2 Q = 1,42 m 3 /phút Cung cp khí nén cho các thit b o lưng, h thng iu khin t ng các van “MIM”, các trm iu khin (ACS, TOE ) óng/m các van dp ging, dn ng cho các bơm hóa phNm,v.v… ca h thng công ngh khai thác Du khí. 4B1-5/9 (BM-7A) Q ≈ 5 m 3 /phút Cung cp khí nén cho các thit b, dng c dn ng bng khí nén (máy mài, máy khoan, máy bn r, các máy bơm thy lc cao áp…) và ch yu là làm nhim v ép nưc k thut phc v sinh hot trên giàn. Kp-2T Q ≈ 1,5 ÷ 1,8 lit/phút Cung cp khí nén cho h thng iu khin óng/m các van cu  các blok công ngh (BM-1;2) và h thng khi ng cho các ng cơ Diezel ca các máy bơm dung dch và máy bơm trám ximăng, nén khí cho các bình iu hòa lưu lưng ca các máy bơm piston. N gun khí nén cao áp này còn ưc s dng trong công tác kim tra, kim nh các van an toàn, vn hành các b  gá chuyên dng.v.v… Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 8 1.3. Trạm máy nén khí Ga 75, hiệu quả và tồn tại. Trong thi gian gn ây, trên các giàn c nh ca Xí nghip Liên doanh “Vietsovpetro”, ngưi ta ã ưa vào lp t và s dng các trm nén khí hin i, như GA-75 (ca hãng Atlas-Copco), hoc SSR MH-75 (ca hãng Ingersoll-Rand). Các trm này có th cung cp khí nén trong di áp sut làm vic t 6 ÷ 13 kg/cm 2 và lưu lưng tương i ln (Q ≈ 11,61 ÷ 13,59 m 3 /phút, i vi trm SSR MH-75; Q ≈ 11,8 m 3 /phút, i vi trm GA-75). Chúng ưc trang b thêm h thng x lý làm sch và sy khô khí khá hoàn ho nên cht lưng khí nén rt tt, m bo  lưu lưng và cht lưng  có th s dng cho h thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công ngh khoan; ép nưc k thut cung cp cho sinh hot và các h thng làm mát; cũng như cho các thit b o lưng, h thng iu khin t ng , các thit b ưc dn ng bng khí nén khác… Vì vy, vi mt trm nén khí có 2 máy loi này ( GA-75 ca hãng Atlas-Copco, hoc SSR MH-75 ca hãng Ingersoll-Rand ) ưc lp t  BM-7A, có th thay th cho toàn b các cm, trm máy nén khí áp sut thp khác (như 2-9/10; B-0,6/8; B-0,6/13; 4B1-5/9; Ingersoll-Rand T 30/7100… ) trưc ó,  trên giàn. Hình 1.3: Hình nh thc t trm máy nén khí Ga75 ti giàn MSP3. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 9 CHƯƠG 2. CẤU TẠO, GUYÊ LÝ LÀM VIỆC CỦA TRẠM MÁY É KHÍ GA75. 2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp khí nén trên giàn MSP 3. Hình 2.1: Sơ  phân phi khí nén trên giàn MSP 3. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 10 Trong sơ  trên: - Các ngun khí nén: GA 75, 4BY, T30, KP2T … hot ng ưu tiên theo th t. - Các b phn tiêu th khí nén: Control Room, phòng cơ khí, các Sutdown valve, các bình công ngh, h thng ánh la cho Fakel, giêngs nưc … 2.2. Cấu tạo máy nén khí GA75 2.2.1. Giới thiệu chung: GA là trm máy nén khí dng trc vít, mt cp , tác dng ơn, có du bôi trơn và ưc dn ng bng ng cơ in. GA-55, GA-75 và GA-90C là dng ưc làm mát bng không khí. GA-55W, GA-75W và GA-90CW ưc làm mát bng nưc. Loại trạm máy nén khí GA-FF (Full-feature): Là trm máy nén khí GA vi y  các tính năng k thut-GA-FF (Full- feature). Chúng ưc trang b thit b làm khô khí , cùng lp t chung trong khoang thân v. Thit b làm khô khí này tách Nm t khí nén bng cách làm lnh chúng n gn im sương  hơi Nm (du, nưc…) ngưng t ri x thông qua cơ cu x condensate t ng. Bố trí chung: Trm máy nén khí GA ưc lp t trong khoang thân v cách âm và cách nhit chc chn. Máy nén khí ưc iu khin bi b iu khin kiu Elektronikon ® ca hãng Atlas Copco. B iu khin in t này ưc lp vào cánh ca mt trưc. B iu khin Elektronikon ® giúp làm gim s tiêu hao năng lưng in, nó cho phép ngưi iu khin d dàng lp trình và theo dõi, kim soát s vn hành ca máy nén khí. Trên bng iu khin,  mt trưc, có: nút khi ng; nút tt, và nút dng khNn cp. Khoang in có cha b khi ng motor ưc t phía sau bng iu khin này. Trm máy nén khí còn ưc trang b thêm mt h thng x condensate (cht lng ngưng t trong quá trình làm mát khí nén) t ng. [...]... khoang nén, và ở đó, áp suất khí nén được tạo ra do động năng của các cánh dẫn N guyên tắc hoạt động theo kiểu này có khả năng tạo ra những máy nén khí có lưu lượng và công suất lớn Các máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý này là các máy nén khí kiểu tuabin, bao gồm máy nén khí ly tâm, máy nén khí chiều trục Sau đây, để phục vụ cho đề tài, chúng ta chỉ đi vào nghiên cứu lý thuyết cơ bản về các máy nén. .. ta thường dùng máy nén khí có dầu bôi trơn để chống sự ăn mòn hệ thống ống dẫn và phần tử điều khiển Hình 2.15 là sơ đồ hệ thống máy nén kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn Đặc điểm của loại máy này là tổn thất cơ học lớn hơn so với loại máy nén không bôi trơn vì có sự tiếp xúc của trục vít chính và trục vít phụ Tuy nhiên, so với máy nén khí không có dầu bôi trơn, máy nén khí có hệ thống dầu bôi trơn... động 2 .3.2 .2.e Hệ thống máy lạnh Hệ thống máy lạnh có nhiệm vụ làm khô khí nén, bao gồm: quạt gió 1 được dẫn động bởi động cơ điện M 4 ; máy nén khí lạnh M3; dàn ngưng tụ(dàn nóng) 2;dàn lạnh(dàn bay hơi) 15; bình gom 10;phin lọc kiểu khô12; van bypass đường gas nóng 11; ống mao dần(zicler) 7; rơle bảo vệ áp suất cao S3; chuyển mạch điều khiển quạt máy lạnh S2… Máy nén khí lạnh M 3 có nhiệm vụ nén môi... dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hình 2.15: Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn 1 Đường khí vào 5 Bộ tách dầu 2 Đầu nén 6 Đường khí ra 3 Hỗn hợp dầu khí 7 Hệ thống làm mát 4 Bình chứa dầu Các trạm máy nén khí trục vít kiểu MH-75 (Hãng Ingersoll-Rand), Ga-22, GA30, GA-75 ( Hãng Atlas Copco) hiện đang sử dụng trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí. .. Mỏ - Địa chất - Hệ thống tách và xả condensate tự động: Hình 2.9: Hệ thống xả condensate thông dụng chuNn 2.2.2.7 Hệ thống điện : Gồm hộp nguồn có 2 aptomat riêng biệt cho mỗi máy, được lắp đặt trên khung giá đỡ, trên cùng sàn công tác với 2 máy nén khí, và buồng điện - Start cubiccle – nằm ở panel phía trên, bên phải của mặt sau trạm máy nén khí GA-75 FF Hộp nguồn của trạm máy nén khí được cấp điện... phần dưới của bình tách N hờ áp lực khí nén, dầu bôi trơn từ bình tách AR đi qua các phin lọc dầu OF và van chặn Vs đến máy nén khí E để bôi trơn cho các bộ phận Van chặn Vs chỉ được mở nhờ áp lực khí nén trên đường ép khi máy nén khí làm việc Khi máy nén khí ngừng làm việc, van chặn Vs đóng lại, ngăn không cho dầu bôi trơn từ bình tách hồi về tràn ngập máy nén khí Có một lượng rất nhỏ dầu bôi trơn... Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2 .3.1 .3 Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít Máy nén khí trục vít phục vụ cho công nghệ thực phNm, ví dụ công nghiệp chế biến thực phNm, công nghiệp hóa chất, người ta thường dùng loại máy nén khí không có dầu bôi trơn, hoặc dùng các loại dầu bôi trơn có gốc từ thực vật Đối với công nghiệp nặng, nhất là trong lĩnh vực điều khiển thì... trơn được thể hiện ở trên hình 2.15, nguyên lý làm việc của chúng như sau : Không khí được hút vào máy nén khí Sau khi nén, khí nén cùng dầu bôi trơn tạo thành 1 hỗn hợp vào bình lọc Trong bình lọc, khí nén thoát ra theo đường ống dẫn phía trên và dầu bôi trơn mang nhiệt (được tạo ra trong quá trình nén) sẽ theo đường ống phía dưới bình lọc Khí nén sẽ được chuyển đến hệ thống điều khiển sau khi đi qua... lò xo, đNy piston lên, đóng cửa thông với khí trời, đồng thời mở khí điều khiển từ bình tách AR đi vào van nạp tải LP và van ngắt tải UV Van ngắt tải UV đóng đường khí điều khiển về cơ cấu ngắt tải UA Piston van nạp tải LP bị đNy xuống,do áplực khí điều khiển, làm mở van đường vào IV, cung cấp khí cho máy nén khí N ó sẽ làm việc ở chế độ có tải và khí nén trên đường ra sẽ tiếp tục được cung cấp Hình... S2-Chuyển mạch đ/k quạt, máy lạnh S3 -Rơle ngắt khi a/s cao 15-Khoang trao đổi nhiệt của khí nén với dàn lạnh máy lạnh TT11-Cảm biến nhiệt UA -Cơ cấu ngắt tải UV -Van ngắt tải SV: Thân gọc Mẫn 26 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2 .3.2 .2 guyên lý làm việc 2 .3.2 .2.a Hệ thống nén khí *Mạch lưu thông của khí nén: Khi máy nén khí E làm việc, không khí từ môi trường được . ‘‘ghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3. Chuyên đề Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí. nhng máy nén khí có lưu lưng và công sut ln. Các máy nén khí hot ng da trên nguyên lý này là các máy nén khí kiu tuabin, bao gm máy nén khí ly