Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn ổ trượt ứng dụng trong ngành dầu khí trên cơ sở tiêu chuẩn ISO 2009

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÙI SƠN HẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI SƠN HẢI CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN Ổ TRƯỢT ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH DẦU KHÍ TRÊN CƠ SỞ TIÊU CHUẨN ISO 2009 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHÓA 2009 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Hà Nội – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI SƠN HẢI NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN Ổ TRƯỢT ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH DẦU KHÍ TRÊN CƠ SỞ TIÊU CHUẨN ISO 2009 CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS-TS PHẠM VĂN HÙNG Hà Nội – Năm 2012 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn ổ trượt ứng dụng ngành Dầu khí sở tiêu chuẩn ISO 2009” tự thực hướng dẫn tận tình thầy PGS-TS Phạm Văn Hùng Các số liệu kết hoàn toàn trung thực, phù hợp với quy định pháp luật hành Ngoài ra, tài liệu tham khảo dẫn cuối luận văn, xin đảm bảo không chép từ công trình nghiên cứu, ứng dụng người khác Nếu phát có sai phạm với điều cam đoan trên, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Viện Cơ khí, Viện đào tạo sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2012 Học viên thực Bùi Sơn Hải Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LỜI CẢM ƠN Với cố gắng, nỗ lực thân, với hướng dẫn tận tình Thầy PGS-TS Phạm Văn Hùng giúp đỡ bạn bè đồng nghiệp, em hoàn thành luận văn thạc sỹ khoa học chuyên ngành khí Chế tạo máy với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn ổ trượt ứng dụng ngành Dầu Khí sở tiêu chuẩn ISO 2009” Em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS-TS Phạm Văn Hùng, Thầy, Cô môn Cơ khí chế tạo máy, Viện Cơ khí, Viện đào tạo Sau Đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn, giúp đỡ động viên em hoàn thành luận văn Tuy nhiên, trình nghiên cứu, thực khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến góp ý quý Thầy - Cô bạn để luận văn hoàn thiện trở thành tài liệu tham khảo hữu ích cho việc ứng dụng tiêu chuẩn ISO vào trình sản xuất doanh nghiệp Chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2012 Học viên thực Bùi Sơn Hải Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tính cấp thiết đề tài Đối tượng phương pháp nghiên cứu 10 Ý nghĩa đề tài 10 Cấu trúc luận văn 11 CHƯƠNG I: XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH DẦU KHÍ VIỆT NAM 12 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG – THAY THẾ Ổ TRƯỢT 12 1.1 Lịch sử hình thành phát triển ngành Dầu khí Việt Nam 12 1.2 Vai trò Dầu mỏ Khí đốt kinh tế Việt Nam 15 1.2.1 Khái niệm ngành công nghiệp Dầu Khí: 15 1.2.2 Vai trò Dầu khí kinh tế quốc dân 16 1.3 Xu hướng phát triển ngành dầu khí Việt Nam 18 1.4 Cơ sở lý thuyết nhu cầu sử dụng, thay ổ trượt ngành dầu khí 21 1.4.1 Cơ sở lý thuyết ổ trượt-các khái niệm chung 21 1.4.1.1 Công dụng phân loại 21 1.4.1.2 Phạm vi sử dụng ổ trượt 23 1.4.1.3 Ma sát bôi trơn ổ trượt 24 1.4.1.3.1 Các dạng ma sát ổ trượt: 24 1.4.1.3.2 Nguyên lý bôi trơn thủy động: 25 1.4.1.3.3 Khả tải ổ đỡ: 28 1.4.1.4 Vật liệu bôi trơn 31 1.4.1.4.1 Dầu bôi trơn: 31 1.4.1.4.2 Mỡ bôi trơn chất rắn bôi trơn 33 1.4.1.4.3 Kết cấu ổ trượt 34 1.4.1.4.4 Vật liệu lót ổ 39 1.4.2 Nhu cầu sử dụng ổ trượt liên doanh Việt Nga Vietsovpetro ngành dầu khí Việt Nam 44 Kết luận chương I 51 Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TIÊU CHUẨN Ổ TRƯỢT THEO TIÊU CHUẨN ISO VÀ XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN Ổ TRƯỢT CHO NGÀNH CN DẦU KHÍ VIỆT NAM 52 2.1 Tổng quan cấu tạo hoạt động ổ trượt theo tiêu chuẩn ISO 52 2.1.1 Khái niệm chung: 52 2.1.2 Giới thiệu hệ thống TCVN 52 2.1.3 Ứng dụng Tiêu chuẩn ISO 2009 ổ trượt để xây dựng TCVN 2009 ứng dụng ngành dầu khí 53 A TCVN 8287 -1: 2009 tương đương ISO 4378-1:2009 KẾT CẤU, VẬT LIỆU Ổ VÀ CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU 53 B TCVN 8287 -2: 2009 tương đương ISO 4378-2:2009 MA SÁT VÀ HAO MÒN 70 C TCVN 8287 -3: 2009 tương đương ISO 4378-3:2009 BÔI TRƠN 78 D TCVN 8287-4: 2009 tương đương ISO 4378-4:2009 KÝ HIỆU CƠ BẢN 89 Kết luận chương II 101 CHƯƠNG III: KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA Ổ TRƯỢT TRONG NGÀNH DẦU KHÍ THEO TIÊU CHUẨN ISO VÀ TCVN 102 3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán ổ trượt: 102 3.1.1 Các dạng hỏng tiêu tính toán ổ trượt: 102 3.1.1.1 Mòn: 102 3.1.1.2 Dính: 102 3.1.1.3 Mỏi rỗ: 102 3.1.2 Tính toán quy ước ổ trượt: 103 3.1.2.1 Tính theo áp suất cho phép 103 3.1.2.2 Tính theo tích số áp suất với vận tốc trượt 104 3.1.2.3 Tính ổ trượt đỡ bôi trơn ma sát ướt 105 3.1.2.4 Tính toán nhiệt 106 3.2 Trình tự tính toán ổ trượt bôi trơn ma sát ướt 108 3.3 Tính kiểm nghiệm ổ trượt bôi trơn ma sát ướt bơm ly tâm nhiều tầng Sulzer 110 Kết luận chương III 113 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 114 Kết luận: 114 Hướng phát triển đề tài: 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC DANH MỤC CÁC BẢNG, ĐỒ THỊ Bảng 1-1 : Hệ số khả tải Ф Bảng 1-2 : Độ nhớt động lực số loại dầu Bảng 1-3 : Bảng thông kê loại ổ trượt sử dụng Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro năm 2010 Bảng 3-1 : Các trị số [p], [v], [pv] số loại lót ổ Hình 3-2 : Bảng tra tính độ hở Ψ Bảng 3-3 : Bảng tra tính lưu lượng Q Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các loại ổ trượt Hình 1.2: Kết cấu ổ trượt Hình 1.3: Bôi trơn ma sát ổ trượt Hình 1.4: Phân tích bôi trơn ổ trượt Hình 1.5: Lực sinh lớp dầu bôi trơn Hình 1.6: Kết cấu ổ trượt nguyên đơn giản Hình 1.7: Kết cấu ổ trượt ghép thông thường Hình 1.8: Kết cấu lót ổ Hình 1.9: Khả tải lớp dầu 10 Hình 1.10: Các dạng mặt lót ổ 11 Hình 1.11: Mặt lót ổ hình côn 12 Hình 1.12: Các dạng ổ trượt chặn 13 Hình 1.13: Các dạng chêm dầu ổ trượt chặn 14 Hình 2.1: Ổ trượt đỡ 15 Hình 2.2: Ổ trượt chặn 16 Hình 2.3: Ổ trượt đỡ-chặn 17 Hình 2.4: Ổ trượt trụ tròn 18 Hình 2.5: Ổ trượt có hốc chứa dầu 19 Hình 2.6: Ổ trượt có hốc chứa dầu 20 Hình 2.7: Ổ trượt chặn nhiều mảnh lót 21 Hình 2.8: Ổ trượt có mặt nghiêng 22 Hình 2.9: Ổ trượt có mảnh lót tự lựa 23 Hình 2.10: Mảnh lót chặn 24 Hình 2.11: Ổ trượt có bạc tự lựa 25 Hình 2.12: Ổ trượt hở 26 Hình 2.13: Ổ trượt hở 27 Hình 2.14: Ổ trượt hở thành mỏng 28 Hình 2.15: Lớp ổ trượt Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC 29 Hình 2.16: Bạc lót ổ trượt 30 Hình 2.17: Ổ trượt hở có mặt bích 31 Hình 2.18: Ổ trượt hở có mặt bích 32 Hình 2.19: Vòng đệm chặn 33 Hình 2.20: Nửa vòng đệm chặn 34 Hình 2.21: Mảnh lót chặn 35 Hình 2.22: Mảnh lót đỡ 36 Hình 2.23: Ngỗng trục 37 Hình 2.24: Ngỗng trục 38 Hình 2.25: Vòng găng dầu 39 Hình 2.26: Gối đỡ 40 Hình 2.27: Mảnh lót chặn 41 Hình 2.28: Thân dưới-nắp thân ổ 42 Hình 2.29: Rãnh vòng văng dầu 43 Hình 2.30: Lỗ dầu 44 Hình 2.31: Rãnh dầu 45 Hình 2.32: Rãnh dầu 46 Hình 2.33: Lỗ dầu 47 Hình 2.34: Rãnh dầu 48 Hình 2.35: Rãnh dầu hở 49 Hình 2.36: Hốc chứa dầu 50 Hình 2.37: Máng dẫn dầu 51 Hình 2.38: Rãnh xoắn dầu 52 Hình 2.39: Yếu tố định vị 53 Hình 2.40: Đường kính ổ trượt 54 Hình 2.41: Chiều rộng mặt ổ đỡ 55 Hình 2.42: Chiều rộng ổ đỡ 56 Hình 2.43: Góc, chiều rộng, chiều dài mảnh lót 57 Hình 2.44: Khe hở hướng kính nhỏ ổ trượt trụ không tròn Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC 58 Hình 2.45: Khe hở tương đối ổ trượt 59 Hình 2.46: Góc chiều dày mảnh lót 60 Hình 2.47: Mép vát dẫn dầu 61 Hình 2.48: Chiều cao nén 62 Hình 2.49: Độ mở trạng thái tự 63 Hình 2.50: Độ mở, chiều rộng, chiều dài, chiều cao, mặt đầu thân ổ 64 Hình 2.51: Bề mặt nối 65 Hình 2.52: Bề mặt nối 66 Hình 2.53: Đường kính ngỗng trục 67 Hình 2.54: Mặt nối 68 Hình 2.55: Đường kính vành tỳ Bùi Sơn Hải Trang LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHƯƠNG III: KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA Ổ TRƯỢT TRONG NGÀNH DẦU KHÍ THEO TIÊU CHUẨN ISO VÀ TCVN Trên sở số liệu loại ổ trượt thu tập đơn vị trực thuộc Xí nghiệp Vietsovpetro thay năm 2010, tác giả tập hợp, so sánh đặc tính kỹ thuật, điều kiện làm việc, giá thành ổ trượt chọn ổ trượt trụ tròn đặc trưng để tính toán kiểm nghiệm xác định thời gian cần thay nhằm nâng cao hiệu sử dụng ổ trượt Cơ sở để tính toán ổ trượt trụ tròn dựa tiêu chuẩn ISO ISO 7902-1:1998: (Hydrodynamic plain journal bearings under steady-state conditions - Circular cylindrical bearings - Part 1: Calculation procedure) ISO 7902-2:1998: (Hydrodynamic plain journal bearings under steady-state conditions - Circular cylindrical bearings - Part 2: Functions used in the calculation procedure) 3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán ổ trượt: 3.1.1 Các dạng hỏng tiêu tính toán ổ trượt: Trong ổ trượt xảy dạng hỏng sau: 3.1.1.1 Mòn: Lót ổ ngỗng trục bị mòn ổ không hình thành lớp dầu bôi trơn, ngăn cách bề mặt làm việc Đối với ổ tính toán đảm bảo bôi trơn ma sát ướt, mòn xảy đóng mày mở máy, lúc vận tốc chưa đủ để tạo thành lớp bôi trơn thủy động Nếu dầu có lẫn nhiều bụi mài, lót ổ ngỗng trục bị mòn nhanh 3.1.1.2 Dính: Hiện tượng dính xảy thường áp suất nhiệt độ cục ổ lớn, lớp dầu bôi trơn không hình thành khiến ngỗng trục lót ổ trực tiếp tiếp xúc với 3.1.1.3 Mỏi rỗ: Lớp bề mặt lót ổ chịu tải trọng thay đổi lớn hỏng mỏi rỗ: lót ổ cấu pittông, máy chịu va đập rung động v v Ngoài ra, ổ có khe hở nhỏ, biến dạng nhiệt gây kẹt ngỗng trục làm hỏng ổ Bùi Sơn Hải Trang 102 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Để tránh dạng hỏng kể trên, tốt cho ổ trượt làm việc với chế độ bôi trơn ma sát ướt Vì tính toán bôi trơn ma sát ướt tính toán ổ trượt Tuy nhiên, tạo điều kiện để ổ trượt làm việc với chế độ ma sát ướt mà nhiều ổ trượt phải làm việc với chế độ ma sát nửa ướt nửa khô (ngay ổ trượt bôi trơn ma sát ướt, mở máy dừng máy tạm thời bị ma sát nửa ướt) Do thực tế, dùng phương pháp tình quy ước ổ trượt theo áp suất [p] cho phép tích số áp suất với vận tốc [pv] cho phép ổ trượt làm việc tương đối lâu bị ma sát nửa ướt (hoặc nửa khô) Khi thiết kế ổ trượt, thường theo kết cấu trục theo kinh nghiệm chọn trước đường kính d chiều dài ổ, vật liệu lót ổ, loại dầu bôi trơn, khe hở ổ kiểu lắp, độ nhám bề mặt ngỗng trục lót ổ Sau tiến hành tính toán kiểm nghiệm ổ theo phương pháp quy ước theo điều kiện đảm bảo bôi trơn ma sát ướt (nếu có yêu cầu) 3.1.2 Tính toán quy ước ổ trượt theo tiêu chuẩn ISO 7902-2:1998 (TCVN theo tiêu chuẩn thời gian xây dựng cho phù hợp với điều kiện Việt Nam): 3.1.2.1 Tính theo áp suất cho phép Khi ngỗng trục lót ổ trực tiếp tiếp xúc nhau, trị số áp suất thực sinh bề mặt tiếp xúc giải theo toán đàn hồi nén hai hình trụ tiếp xúc trong, có bán kính gần Tính toán phức tạp (đối với ổ trượt không dùng công thức Héc) Để đơn giản, thường quy ước tính áp suất theo công thức p= Fr dl Trong đó: Fr – tải trọng hướng tâm ổ trượt đỡ, N; d – đường kính chiều dài ổ, mm Bùi Sơn Hải Trang 103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Áp suất sinh ổ không vượt trị số cho phép.Ta có điều kiện p= Fr ≤ [ p], MPa dl (3-1) Trị số áp suất cho phép [p] số loại vật liệu lót ổ cho (bảng 31) Vì đường kính ngỗng trục, đường kính ổ, biết trước thiết kế trục, nên công thức (3-1) thường dùng để kiểm nghiệm Tuy nhiên, định trước tỉ số kính d: d≥ l = ξ , l = ξ.d, tìm đường d Fr , mm ξ [ p] (3-2) Bảng 3-1: trị số [p], [v], [pv] số loại lót ổ 3.1.2.2 Tính theo tích số áp suất với vận tốc trượt Tích số pv áp suất với vận tốc trượt phần đặc trưng cho sinh nhiệt ổ (nếu coi hệ số ma sát không đổi) mài mòn Từ điều kiện: pv ≤ [pv] với áp suất p = ổ trượt đỡ, v = Bùi Sơn Hải Fr vận tốc trượt vận tốc vòng ngỗng trục dl π dn 60.1000 ta có: Trang 104 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Fr n N m ≤ [ pv], mm2 s 19100l (3-3) Trong n – số vòng quay phút ngỗng trục Trị số [pv] số loại vật liệu lót ổ bảng 3-1 Đối với ổ trượt chặn cách tính toán tương tự trên: p= Fa ≤ [ p], pv ≤ [ pv] A Trong đó: Fa – tải trọng dọc trục tác dụng lên ổ; A – diện tích bề mặt tựa ngỗng trục, v – vận tốc trung bình 3.1.2.3 Tính ổ trượt đỡ bôi trơn ma sát ướt Như trình bày trên, ổ trượt làm việc chế độ ma sát ướt chiều dày lớp dầu ngăn cách ngỗng trục bề mặt lót ổ lớn tổng độ cao trung bình mấp mô bề mặt ngỗng trục bề mặt lót ổ(bạc trựơt) Vậy để đảm bảo cho ổ làm việc với chế độ ma sát ướt, phải tính toán ổ cho thỏa mãn điều kiện hmin ≥k(Rz1 +Rz2) (3-4) Trong đó: hmin – chiều dày nhỏ lớp dầu ổ k – hệ số xét đến ảnh hưởng chế tạo lắp ghép khôngc hính xác, biến dạng đàn hồi trục v v thường lấy k ≥ Rz1 Rz2 – độ cao trung bình mấp mô bề mặt ngỗng trục bề mặt lót ổ Với trị số tải trọng R, đường kính d ổ số vòng quay n trục biết trước, sau chọn chiều dài l, độ hở tương đối Ψ ổ, độ nhớt µ dầu bôi trơn độ nhẵn bề mặt ngỗng trục lót ổ, cần tính hmin kiểm nghiệm điều kiện Để xác định hmin trước hết ta phải tính hệ số khả tải φ = pΨ2 (µω).[công thức (1-10) theo bảng 1-1 ta trị số χ Khi biết χ ta tìm hmin theo công thức: hmin = Bùi Sơn Hải δ (1 − x) = ψ d (1 − x) Trang 105 (3-5) LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Qua công thức (1-10) thấy độ hở tương đối Ψ có ảnh hướng lớn đến trị số áp suất mà ổ chịu được, nghĩa ảnh hưởng lớn đến khả tải ổ Ψ nhỏ p lớn, ổ đòi hỏi chế tạo lắp ghép xác cao, trục phải cứng Có thể lấy Ψ theo trị số sau: Khi d < 100mm, Ψ = 0.003 ÷ 0.001 Khi d = 100 ÷ 500mm, Ψ = 0.002 ÷ 0.001 Khi d = 500 ÷ 1000mm, Ψ = 0.0015 ÷ 0.003 Hoặc tính theo công thức kinh nghiệm Ψ = 0,8.10-3.v0.25, v – vận tốc vòng ngỗng trục, m/s 3.1.2.4 Tính toán nhiệt Trong trình làm việc, ma sát nên ổ bị nóng lên Nếu nhiệt độ cao độ nhớt dầu bị giảm nhiều, ảnh hưởng lớn đến khả tải ổ Mục đích tính toán nhiệt xác định nhiệt độ ổ trượt làm việc, qua kiểm tra trị số độ nhớt dầu xem chọn thích hợp hay chưa Mặt khác nhiệt sinh nhiều phải tìm biện pháp làm nguội ổ Tính toán nhiệt dựa nguyên lí cân nhiệt lượng sinh nhiệt lượng thoát Ω = Ω1 + Ω2 (3-6) Trong đó: Ω - nhiệt lượng sinh đơn vị thời gian; Ω1 Ω2 - nhiệt lượng thoát theo dầu nhiệt lượng tỏa qua thân ổ trục môi trường xunh quanh đơn vị thời gian Nhiệt lượng (kW) sinh ổ giây Ω = Fr.v.f/1000 (3-7) Trong đó: Fr – lực tác dụng vào ổ, N; v – vận tốc vòng, m/s, f – hệ số ma sát tra theo tỷ số f/Ψ qua đồ thị hình 1-14 (Ψ - độ hở tương đối) Bùi Sơn Hải Trang 106 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Bảng 3-2: Bảng tra tính độ hở Ψ Bảng 3-3: Bảng tra tính lưu lượng Q Nhiệt lượng (kW) thoát theo dầu chảy qua ổ giây: Ω1= Cγ Q∆t (3-8) Trong đó: C ≈ 1.7 ÷ 2.1 – nhiệt dung riêng dầu , kJ/kg0C; γ ≈ 850 ÷900 – khối lượng riêng dầu kg/m3; ∆t – tra - tvào hiệu nhiệt độ dầu dầu vào; Q – lưu lượng dầu chảy qua ổ, m3/s, qua đồ thị hình 3-3 (theo trị số độ hở tương đối χ tỷ số tìm Q/Ψωld2) tính Q (chú ý l d tính m) Nhiệt lượng thoát qua thân ổ trục giây Ω2 = kt π d l ∆t (3-9) Trong kt ≈ 0.04 ÷ 0.08 – hệ số tỏa nhiệt qua thân ổ trục, kW/m2 0C, d l – đường kính chiều dài ổ, m Thay giá trị Ω, Ω1 Ω2 vào phương trình cân nhiệt (1-18), tìm được: ∆t = tra - tvào = Fr vf 1000(Cγ Q + ktπ dl ) (3-10) Khi chọn độ nhớt µ dầu, phải giả thiết trước nhiệt độ làm việc t ổ Bùi Sơn Hải Trang 107 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Nhiệt độ t nhiệt độ trung bình: t= tvao + tra ∆t = tvao + 2 (3-11) Nhiệt độ dầu cửa ra: Tra = tvào + ∆t (3-12) Thông thường tvào ≈ 35 ÷ 450C tra khoảng 80 ÷1000C tủy theo loại dầu Nếu nhiệt độ trung bình tính theo công thức (3-11) chênh lệch nhiều so với nhiệt độ t chọn trước, cần phải giả thiết lại trị số t, định lại µ tính lại 3.2 Trình tự tính toán ổ trượt bôi trơn ma sát ướt (theo ISO 7902-1:1998) Để tính toán ổ trượt, thường cho trước: tải trọng Fr tác dụng lên ổ, số vòng quay phút n đường kính d ngỗng trục, nhiệt độ dầu cửa vào (nhiệt độ môi trường xung quanh) Cần xác định chiều dài l ổ, độ hở δ, loại dầu bôi trơn, (độ nhớt) kiểm tra nhiệt Có thể tính toán ổ trượt bôi trơn ma sát ướt theo trình tự sau: Định tỷ số l l , thông thường lấy = 0.6 ÷ Tính chiều dài l ổ d d kiểm tra áp suất quy ước [công thức 3-1)] Chọn độ hở tương đối Ψ, tính δ = Ψ.d Chọn kiểu lắp định trị số khe hở trung bình δtb chọn độ nhám bề mặt Đối với trục có đường kính d ≤ 250mm, định Ψ nên chọn theo kiểu lắp lỏng cho tiêu chuẩn, H H H8 H8 H8 H8 H8 H8 H9 ; ; ; ; ; ; ; ; , e8 f e8 f f d e9 f D9 từ tìm trị số độ hở Ψ trung bình để tính toán Độ nhám (thông số nhám) bề mặt tiện tinh mài đạt cấp độ nhám Rz = 3,2 ÷6,3µm; cấp độ nhám Ra = 1,6 ÷3,2µm; mài tinh đạt cấp Ra = 0,8÷1,6µm Chọn loại dầu bôi trơn, nhiệt độ trung bình t độ nhớt động lực µ dầu Độ nhớt µ tra theo bảng 1-2 tùy theo loại dầu nhiệt độ t Bùi Sơn Hải Trang 108 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Tính hệ số khả tải φ ổ theo công thức (1-10) theo bảng 1-1 xác định χ Sau tính toán hmin theo công thức (3 - 5) Kiểm nghiệm hmin theo công thức ( 3- 4) Kiểm tra nhiệt Bùi Sơn Hải Trang 109 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC 3.3 Tính kiểm nghiệm ổ trượt trụ tròn, bôi trơn ma sát ướt bơm ly tâm nhiều tầng NPS 65/500 sử dụng Vietsovpetro Bơm NPS 65/500 loại bơm ly tâm nhiều tầng Nga(Russia) lắp đặt giàn cố định Vietsovpetro có nhiệm vụ bơm dầu thô từ thùng chứa giàn(dầu xử lý sơ bộ) tới tàu chứa dầu Thông số bơm sau: Công suất ĐC số vòng quay Мощность и обороты двигателя Áp suất công tác Рабочее давление Lưu lượng công tác Рабочая подача Nhiệt độ ổ bạc NDE Температура подшипников насоса Nhiệt độ ổ bi DE Температура подшипников N= n= P= max 260 (Kw) 1200 об/мин 50 (Bar) Q= 125 м3/h max T1= } 70 (оС) max T1= } 70 (оС) Bạc đỡ đầu NDE Bạc đỡ đầu DE Trục bơm có 02 bạc đỡ đầu DE NDE cụm bạc chặn dịch dọc Các bạc đỡ bơm bôi trơn thủy động chế độ ma sát ướt Bùi Sơn Hải Trang 110 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Ta tiến hành tính kiểm nghiệm ổ trượt bôi trơn ma sát ướt - ổ đỡ dầu DE bơm NPS xem có thỏa mãn điều kiện bôi trơn ma sát ướt thực tế hay không với số liệu sau bơm(theo tài liệu kỹ thuật máy): Fr = 20000N, Đường kính trục d = 100mm, Đường kính bạc trục D=100,12mm, n = 1200v/ph, chiều dài ổ l = 100mm, vật liệu bạc đỡ Babit thiếc Б83, nhiệt độ dầu bôi trơn vào (của môi trường xung quanh) 38oC Nhiệt độ dầu bôi trơn đầu 53oC Số làm việc sau thay dầu 152h Tính toán: Kiểm nghiệm áp suất cho phép: Ta có [p] đồng Babit thiếc Б83 25MPa (theo bảng 3-1) Kiểm nghiệm áp suất sinh ổ p theo công thức (3-1)   Thỏa mãn điều kiện áp suất cho phép ổ Kiểm nghiệm chế độ bôi trơn ma sát ướt: -Ta có độ hở tương đối Ψ=(D-d)/d:   - Dầu bôi trơn sử dụng cho bơm dầu công nghiệp Shell Gadina SAE-30 nhiệt độ đầu dầu thời gian khảo sát t = 53oC Lấy mẫu dầu làm việc đo độ nhớt 53oC ta có giá trị độ nhớt động υ= 28,9 St(đo máy đo độ nhớt có giàn ) Vậy ta có độ nhớt động lực µ = 0,026 Ns/m2 = 26 cP (được tính theo công thức (1-11) µ = γ t v với γt dầu Shell Gadina SAE-30 900kg/m3) - Tính hệ số khả tải Φ ổ [công thức (1-10)] Trong đó: p = 2N/mm2 = 2,5.106N/m2 Bùi Sơn Hải Trang 111 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Theo bảng 1-1, với Φ = 1,06 l/d = tìm χ≈ 0,55 Theo công thức (3-5) ta tính giá trị gần hmin:  - Kiểm nghiệm hmin: Ngỗng trục bơm gia công có thông số nhám RZ1 = 3,5µm bạc đỡ có RZ2 =3,5µm, cần thiết phải thỏa mãn điều kiện: hmin>k(RZ1+ RZ2) theo công thức (3-4), chọn hệ số k=2 ta có: Ta thấy hmin lớn lần so với (RZ1+ RZ2) nên chế độ làm việc thỏa mãn điều kiện bôi trơn ma sát ướt cho ổ bạc đỡ bơm NSP, đảm bảo bạc làm việc an toàn Bài toán ngược: Để tìm giới hạn thấp độ nhớt dầu bôi trơn để đảm bảo chế độ bội trơn ma sát ướt cho ổ trục, ta giải toán ngược để tìm độ nhớt động học nhỏ υmin Ta có : hmin= 2(RZ1+ RZ2) =2.7=14µm Thay vào công thức 3-5 ta có χ=0,78 Tra theo bảng 1-1 ta có giá trị hệ số khả tải ổ Φ=2.5 Thay vào công thức (1-10) ta tìm giá trị µmin=14,6cP=14,6.10-3 Ns/m2 Thay vào công thức (1-11) µ = γ t v với γt dầu Shell Gadina SAE-30 900kg/m3 , ta có υmin=µmin/ γt =16,2.10-6 Ns/m2 = 16,2 St Vậy ta tìm độ nhớt động υmin=16,2 St, độ nhớt nhỏ để ổ làm việc thỏa mãn điều kiện bôi trơn ma sát ướt Bùi Sơn Hải Trang 112 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Dựa vào tính toán trên, ta hoàn toàn kiểm soát chế độ bôi trơn ổ trục tương tự xác định thời hạn thay nhớt xác kéo dài mà đảm bảo ổ trục hoạt động tốt Trong thực tế ta kiểm tra phân tích độ nhớt định kỳ(bằng máy đo có giàn khoan) theo nhiệt độ làm việc xác định thời điểm thay nhớt tình trạng bạc cần thay hmin vượt giới hạn cho phép Đây làm sở cho việc chuẩn đoán thiết bị không tháo máy chế độ bảo dưỡng theo điều kiện vận hành thực thiết bị CBM(Condition Base Maintenance) Kết luận chương III -Trên sở tiêu chuẩn 7902-1:1998, 7902-2:1998 tính toán ổ trượt trụ tròn bôi trơn thủy động, luận văn tính toán kiểm nghiệm điều kiện làm việc cho ổ trượt đầu DE bơm ly tâm NPS cụm chi tiết quan trọng bơm với đặc trưng: Fr=20000N, d=100mm, l=100mm, n=1200v/p, vật liệu lót ổ Ba bít thiếc, nhiệt độ dầu 530C - Kết tính toán kiểm nghiệm cho thấy cần quan tâm tới độ nhớt dầu bôi trơn tương ứng với điều kiện vận hành nó(tải trọng, vận tốc…) Điều chưa quan tâm kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa nay(hiện thực theo thời gian-TBM: Time Base Maintenance ) Áp dụng tiêu chuẩn 79021:1998, 7902-2:1998 cho phép xác định độ suy giảm độ nhớt theo thời gian vận hành sở hàm mục tiêu nhiệt độ đầu dầu bôi trơn Đây tiêu chí quan trọng đảm bảo cho thiết bị hoạt động ổn định lâu dài có hiệu kinh tế cao Bùi Sơn Hải Trang 113 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết luận: Với nỗ lực thân hướng dẫn tận tình Thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Hùng, hoàn thành luận văn thạc sỹ khoa học, với đề tài “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn ổ trượt ứng dụng ngành Dầu Khí sở tiêu chuẩn ISO 2009” Tôi xin đưa số kết luận sau: -Luận văn trình bày tóm tắt cấu tạo, phân loại, ưu nhược điểm loại ổ trượt theo tiêu chuẩn ISO 4378: 2009 ứng dụng để xây dựng tiêu chuẩn TCNV 8287-2009 Việt Nam mà nhiều đơn vị sử dụng, đặc biệt ngành thăm dò khai thác Dầu khí -Luận văn nêu tính ưu việt áp dụng tiêu chuẩn để tính toán kiểm nghiệm ổ trượt bôi trơn ma sát ướt nhằm tìm phương án thay bảo dưỡng, sửa chữa, thay cách hiệu - Kết tính toán kiểm nghiệm cho thấy cần quan tâm tới độ nhớt dầu bôi trơn tương ứng với điều kiện vận hành nó(về tải trọng, vận tốc…) Điều chưa quan tâm kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa (hiện thực dựa thời gian làm việc-TBM: Time Base Maintenance ) Áp dụng tiêu chuẩn ISO 7902-1:1998 ISO 7902-2:1998 cho phép xác định độ suy giảm độ nhớt theo thời gian vận hành sở hàm mục tiêu nhiệt độ dầu Đây tiêu chí quan trọng đảm bảo cho thiết bị hoạt động ổn định lâu dài có hiệu kinh tế cao -Việc sử dụng tiêu chuẩn ISO thống quy trình vận hành, bảo dưỡng sửa chữa loại ổ đỡ theo tiêu chuẩn khác Bùi Sơn Hải Trang 114 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hướng phát triển đề tài: Với kết đạt được, đề xuất số định hướng sau: ™ Hoàn thiện số mặt hạn chế tiêu chuẩn ISO 4378:2009; ISO 7902-1:1998; ISO 7902-2:1998; ™ Tiếp tục ứng dụng thử nghiệm nhiều doanh nghiệp có sử dụng thiết bị, máy móc nhiều nơi với điều kiện, môi trường làm việc khác nhằm tìm thiếu sót để khắc phục, hoàn thiện ™ Nghiên cứu tìm hiểu thêm để áp dụng tính toán cho ổ trượt có điều kiện bôi trơn khắc nghiệt khác nhằm nâng cao hiệu sử dụng ™ Nghiên cứu, cải tiến nhằm ứng dụng hiệu tiêu chuẩn ISO lĩnh vực CTM trình sản xuất kinh doanh doanh nghiệp khác Bùi Sơn Hải Trang 115 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO ISO 4378-1:2009: Plain bearings - Terms, definitions, classification and symbols – Part 1: Design, bearing materials and their properties (Ổ trượt: Thuật ngữ, định nghĩa, phân loại, ký hiệu –Phần 1: Kết cấu, vật liệu ổ tính vật liệu) ISO 4378-2:2009:, Plain bearings - Terms, definitions, classification and symbols – Part 2: Friction and wear (Ổ trượt: Thuật ngữ, định nghĩa, phân loại, ký hiệu –Phần 2: Ma sát hao mòn) ISO 4378-3:2009:, Plain bearings - Terms, definitions, classification and symbols – Part 3: Lubrication (Ổ trượt: Thuật ngữ, định nghĩa, phân loại, ký hiệu –Phần 3: Bôi trơn) ISO 4378-4:2009: Plain bearings - Terms, definitions, classification and symbols – Part 4: Basic symbols (Ổ trượt: Thuật ngữ, định nghĩa, phân loại, ký hiệu –Phần 4: Các ký hiệu bản) ISO 7902-1:1998: Hydrodynamic plain journal bearings under steady-state conditions - Circular cylindrical bearings - Part 1: Calculation procedure ISO 7902-2:1998: Hydrodynamic plain journal bearings under steady-state conditions - Circular cylindrical bearings - Part 2: Functions used in the calculation procedure Henry Norman Bassett, Bearing metals and alloys, E Arnold, 1937 Russell Wendt Dayton, Sleeve bearing materials – A.S.M., 1949 Joseph Edward Shigley, Charles R Mischke, Richard G Budynas, Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill, 2003 10 K Lloyd, Glacier Metal Company, Bearing metallography: a fundamental account of the microstructure and properties of plain bearing materials (based on twelve specimens) as well as a general guide to their manufacture and application, Metallurgical Services Laboratories Ltd., 1971 11 Robert James Welsh, Plain bearing design handbook, Butterworths, 1983 12 Định hướng phát triển chiến lược kinh doanh Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (2011-2025)-Tập Đoàn dầu khí Quốc gia Việt Nam Bùi Sơn Hải Trang 116 ... triển ngành dầu khí Việt Nam, sở lý thuyết nhu cầu sử dụng, thay ổ trượt Chương II : Nghiên cứu ứng dụng tiêu chuẩn ổ trượt theo tiêu chuẩn ISO xây dựng tiêu chuẩn ổ trựơt cho ngành CN dầu khí. .. II: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TIÊU CHUẨN Ổ TRƯỢT THEO TIÊU CHUẨN ISO VÀ XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN Ổ TRƯỢT CHO NGÀNH CN DẦU KHÍ VIỆT NAM 52 2.1 Tổng quan cấu tạo hoạt động ổ trượt theo tiêu chuẩn. .. văn mạnh dạn lựa chọn đề tài: Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn ổ trượt ứng dụng ngành Dầu Khí sở tiêu chuẩn ISO 2009 Việc áp dụng tiêu chuẩn cho phép người sử dụng áp dụng phương án bảo dưỡng, sửa