Tính toán lựa chọn chế độ làm việc của máy bơm sulzel MSD d 4 8 10 5b

Đểđạt được mục tiêu đề ra thì xí nghiệp liên doanh còn rất nhiều việc phải làm, mộttrong những công việc quan trọng đó là nghiên cứu các giải pháp hợp lý nhất, kinh tế nhất khi sử dụng

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở XÍ

NGHIỆP LIÊN DOANH DẦU KHÍ VIETSOVPETRO 3

1.1.Yêu cầu và nhiệm vụ 3

1.2 Tính chất hóa lý dầu thô của mỏ Bạch Hổ 4

1.3 Các loại bơm ly tâm sử dụng trong công tác vận chuyển dầu ở mỏ Bạch Hổ 5

1.3.1.Các chủng loại và số lượng bơm được lắp đặt trên các giàn như sau: 7

1.3.2.Những kết quả thu được và những tồn tại khi xử dụng bơm ở XN 9

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BƠM SULZER MSD-D-4-8-10.5B 12

2.1.Cấu tạo bơm 12

2.1.1 Sơ đồ tổng thể của bơm 12

2.1.2 Các thông số kỹ thuật của bơm 12

2.1.3.Cấu tạo thân máy 13

2.1.4 Phần roto 14

2.1.5.Gối đỡ 15

2.1.6.Khớp nối 16

2.1.7.Hệ thống làm kín bơm 17

2.1.9 Động cơ 18

2.2.Nguyên lý làm việc của bơm 20

2.2.1.Nguyên lý làm việc chung của bơm ly tâm 20

2.2.2.Nguyên lý làm việc của bơm sulzer MSD-D-4-8-10.5B 21

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BƠM SULZER MSD-D-4-8-10.5B CHO GIÀN MSP9 24

3.1.Sơ đồ lắp đặt hệ thống bơm vận chuyển dầu (Hình.3.1) 24

3.2.Các thông số của giàn MSP9 24

3.2.1.Tính toán tổn thất trên đường ống: 25

Kết Luận : 32

CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH VẬN HÀNH, KIỂM TRA , BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA BƠM MSD-D-4-8-10.5B 33

4.1 Quy trình vận hành bơm Sulzer 33

4.1.1 Khởi động bơm Sulzer 33

4.1.1.1 Công tác chuẩn bị trước khi khởi động bơm 33

4.2.Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật 35

4.3.Quy trình sửa chữa 40

4.3.1.Quy trình công nghệ sửa chữa bơm Sulzer 40

4.3.2.Danh mục thiết bị, dụng cụ đồ gá cần thiết : 42

4.3.3.Quy trình công nghệ sửa chữa một số chi tiết quan trọng của bơm Sulzer 42

4.4.Kỹ thuật an toàn trong sửa chữa bơm SULZER 52

4.4.1.Các yêu cầu an toàn chung : 52

4.4.2 Yêu cầu an toàn trước khi tiến hành công việc : 52

4.4.3 Yêu cầu an toàn khi tiến hành công việc 53

4.4.4 Yêu cầu an toàn khi kết thúc công việc: 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN

3 Hình 2.3 Sơ đồ mặt cắt dọc máy bơm Sulzer 14

7 Hình 2.7 Vịt dầu giữ mức ổn định Denco 18

9 Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý của bơm ly tâm 20

10 Hình 2.10 Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm 21

STT SỐ HIỆU

BẢNG

2 2.1 Thống kê các chi tiết của bơm Sulzer 22

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệpdầu khí hiện nay trở thành một ngành công nghiệp trọng điểm của đất nước Hiệnnay các công ty, xí nghiệp trực thuộc Tập đoàn Dầu Khí Việt Nam đã và đang hợptác với các công ty nước ngoài, thực hiện các dự án đầu tư của tập đoàn, khẳng địnhtiềm năng phát triển mạnh mẽ của ngành dầu khí Việt Nam

Năm 1981, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro được thành lập mở ra giaiđoạn mới để phát triển ngành dầu khí non trẻ Hàng năm cán bộ công nhân dầu khíđược đào tạo, các căn cứ dịnh vụ dầu khí ở Vũng Tàu được hình thành với nhiềuloại phương tiện thiết bị kỹ thuật, được đầu tư để phục vụ cho công tác tìm kiếmthăm dò và khai thác dầu khí Tháng 6/1996 xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đưa

mỏ Bạch Hổ vào khai thác với sản lượng 40 ngàn tấn dầu thô, ngày 12 -10 -1997 xínghiệp đã khai thác được hơn 50 triệu tấn dầu thô, chỉ tính riêng năm 1998 đã khaithác được 12 triệu tấn dầu thô Hiện nay tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đã xây dựnghơn 40 công trình biển trong đó có các công trình chủ yếu như: 12 giàn cố định, 10giàn nhẹ, 2 giàn công nghệ trung tâm, 2 giàn khí nén, 4 giàn duy trì áp suất vỉa, 2giàn khoan tự nâng, 4 trạm rót dầu không bến Lắp đặt trên 400 km đường ốngngầm kết nối các công trình nội mỏ và liên mỏ thành một hệ thống công nghệ liênhoàn

Ngày nay, ngành dầu khí Việt Nam đã có những phát triển vượt bậc, sảnlượng khai thác ngày càng tăng, trang thiết bị ngày càng hiện đại, đội ngũ cán bộđược đào tạo và có tay nghề cao

Do đặc điểm địa chất, kiến tạo của thềm lục địa Việt Nam, nên các mỏ hầuhết nằm ở thềm lục địa, do ảnh hưởng của vị trí địa lý các mỏ đều nằm ở ngoài biển,khí hậu khắc nghiệt, nên quá trình thăm dò và khai thác gặp rất nhiều khó khăn Đểđạt được mục tiêu đề ra thì xí nghiệp liên doanh còn rất nhiều việc phải làm, mộttrong những công việc quan trọng đó là nghiên cứu các giải pháp hợp lý nhất, kinh

tế nhất khi sử dụng các loại máy móc, thiết bị trong công tác khoan, khai thác, vậnchuyển dầu khí

Các đề tài nghiên cứu về lĩnh vực dầu khí rất phong phú và đa dạng, riêng vềngành cơ khí thiết bị phục vụ cho công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác cũngphong phú và đa dạng Các máy móc ngày càng hiện đại, tuy nhiên vẫn có nhữngkhuyết điểm do đó việc nghiên cứu và tìm ra các giải pháp tối ưu để khắc phục cáckhuyết điểm và nâng cao hiệu quả sử dụng là điều rất cần thiết hiện nay

Là một sinh viên nghành thiết bị dầu khí và công trình - Trường Đại học Mỏ

1

- Địa chất, em rất tâm huyết với thiết bị vận chuyển dầu, cụ thể là máy bơm vậnchuyển dầu Sulzer MSD-D-4-8-10.5B đang được sử dụng rất rộng rãi trong côngtác vận chuyển dầu trên công trình biển tại XNLD “Vietsovpetro ”

Đề tài của em là: “ Tính toán lựa chọn chế độ làm việc của máy bơm Sulzel MSD-D-4-8-10.5B ”

Nội dung đề tài gồm 4 chương

Chương 1: Giới thiệu chung về bơm vận chuyển dầu ở xí nghiệp liên doanh dầukhí Vietsovpetro.

Chương 2: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của bơm Sulzer MSD-D-4-8-10.5B

Chương 3: Tính toán lựa chọn chế độ làm việc của máy bơm Sulzer MSD

D4-8-10.5B

Chương 4: Quy trình vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa bơm sulzer.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: Ths NGUYỄN THANH TUẤN bộ môn Máy và Thiết bị mỏ cùng các thầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí

và Công trình, các bạn trong lớp đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức thực tế, kiến thức bản thân, thời gianthực tập và nguồn tài liệu còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếusót Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn bè để xây dựngbản đồ án hoàn thiện hơn

Hà Nội, tháng 05 năm 2017

Sinh viên

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở XÍ NGHIỆP

LIÊN DOANH DẦU KHÍ VIETSOVPETRO1.1.Yêu cầu và nhiệm vụ

Do đặc điểm địa lý của nước ta nên các mỏ dầu khí mà xí nghiệp liên doanhdầu khí Vietsovpetro đang thăm dò và khai thác đều nằm ngoài biển Vì thế việc lựachọn và bố trí bơm vận chuyển dầu là điều hết sức cần thiết Hiện nay xí nghiệpđang khai thác trên hai mỏ Bạch Hổ và mỏ Rổng khoảng cách giữa hai mỏ khoảng

30 km Tại các giàn cố định sau khi dầu được khai thác lên từ các giếng khoan sẽđược đưa đến các bình tách để xử lý công nghệ, sau đó dầu được đưa đến các bìnhchứa lắp đặt trên các giàn khoan Để vận chuyển dầu từ các bình chứa này đến giàncông nghệ trung tâm số 2 và 3 hoặc được bơm trực tiếp ra các tàu chứa người taphải sử dụng các thiết bị để vận chuyển

Một trong những phương pháp vận chuyển dầu được sử dụng phổ biến trongngành công nghiệp dầu khí là phương pháp vận chuyển bằng đường ống, bởi vì sovới các phương pháp khác thì phương pháp này có ưu điểm: Kết cấu đơn giản, antoàn khi sử dụng và ít ảnh hưởng đến các công trình trên bề mặt

Khi vận chuyển dầu bằng đường ống vấn đề đặt ra là phải duy trì được nănglượng dòng chảy luôn luôn lớn hơn tổn thất năng lượng trên suốt chiều dài củađường ống bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ

Để đảm bảo quá trình khai thác dầu trên các giàn khoan được liên tục tránhtình trạng dầu khai thác lên ứ đọng tại các bình chứa làm ảnh hưởng đến công táckhai thác Để giải quyết vấn đề này chúng ta phải lựa chọn máy bơm sao cho hợp

lý, máy bơm sử dụng để vận chuyển dầu có những đặc điểm riêng so với các loạimáy bơm trong các ngành công nghiệp khác và phải thỏa mãn các yêu cầu sau:+ Bơm làm việc có lưu lượng đảm bảo yêu cầu

+ Cột áp của bơm đảm bảo nhiệm vụ của hệ thống thu gom và xử lý

+ Tách dầu ra khỏi khí và nước

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

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

xử lý theo sơ đồ công nghệ

+ Hiệu suất của bơm cao

+ Bơm làm việc ổn định lâu dài

+ Máy bơm vận chuyển chất lỏng có độ nhớt cao

+ Dễ vận hành và sửa chữa

3

1.2 Tính chất hóa lý dầu thô của mỏ Bạch Hổ

Tính chất hóa lý của dầu thô có ảnh hưởng đến chế độ làm việc cũng như độbền của bơm Nếu như chất lỏng có tính axit sẽ gây nên hiện tượng ăn mòn hóa học

ở các chi tiết của bơm Với chất lỏng vận chuyển là dầu thô do đó mà ta cần phảibiết được tính chất của nó

Dưới đây là tính chất của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ

- Nhiệt độ đông đặc của dầu

Đối với dầu thô ở mỏ Bạch Hổ có nhiệt độ đông đặc khoảng 29 ÷ 34oC hàmlượng prafin 20 ÷ 25% Trong đó nhiệt độ môi trường khoảng 23 ÷ 24oC điều nàygây khó khăn cho việc vận chuyển

- Độ nhớt là một yếu tố rất quan trọng, nó thể hiện bản chất của chất lỏng.Trong dòng chảy luôn tồn tại các lớp chất lỏng khác nhau về vận tốc, các lớp này cótác dụng tương hỗ các lớp kia theo phương tiếp tuyến của chúng Lực này có tácdụng làm giảm tốc độ các lớp chảy chậm Ta gọi là lực ma sát

Bảng 1.1 Kết quả thực nghiệm xác định độ nhớt của dầu ở mỏ Bạch Hổ

- Thành phần

Dầu thô ở mỏ Bạch Hổ có hàm lượng lưu huỳnh khá thấp (nhỏ hơn 0,1%).Tuy nhiên hàm lượng prafin khá cao khoảng 25% Thành phần prafin khá đa dạngbao gồm nhiều phần tử prafin có chiều dài mạch cacbon khác nhau Dầu thô ở mỏBạch Hổ phần lớn prafin có mạch cacbon dài nhiệt độ bắt đầu kết tinh khá caokhoảng 48oC Do thành phần đa dạng nên nhiệt độ kết tinh prafin không xác định.Các prafin mạch dài kết tinh trước, các prafin mạch ngắn kết tinh sau ở nhiệt độthấp hơn do đó các prafin kết tinh ở các nhiệt độ khác nhau Qua nghiên cứu chothấy hàm lượng prafin kết tinh lớn nhất trong khoảng 38÷43oC Sự phân tách cácprafin trong quá trình vận chuyển dầu ảnh hưởng đến các thông số khác nhau nhưnhiệt độ, độ nhớt…

1.3 Các loại bơm ly tâm sử dụng trong công tác vận chuyển dầu ở mỏ Bạch Hổ

Hiện nay có rất nhiều loại máy bơm được sử dụng trong công tác vận chuyểndầu khí như: Máy bơm piston, máy bơm ly tâm, máy bơm hướng trục, máy bơmphun tia…mỗi loại máy bơm có công dụng và phạm vi sử dụng khác nhau Trongcông tác vận chuyển dầu khí người ta thường sử dụng máy bơm ly tâm vì so với cácloại máy bơm khác máy bơm ly tâm có những ưu điểm sau:

- Đường đặc tính của bơm phù hợp với yêu cầu thay đổi của mạng đườngống dẫn và những điều kiện vận hành riêng biệt

- Bơm có phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao:

+ Cột áp của bơm từ 10 đến hàng nghìn mét cột nước

+ Lưu lượng bơm từ 2 ÷ 7000 m3/h

+ Công suất từ 1÷ 6000 kW

+ Số vòng quay từ 730 ÷ 6000 vòng/ phút

Phần lớn số vòng quay của trục bơm ly tâm tương ứng phù hợp với số vòngquay của động cơ điện tiêu chuẩn nên không cần phải có các bộ phận truyền độngtrung gian

+ Hiệu suất tương đối cao

+ Hiệu quả kinh tế cao

Vì vậy hiện nay trên các giàn khai thác dầu khí của Vietsovpetro đang sửdụng các loại máy bơm ly tâm dùng trong công tác vận chuyển dầu như: SULZERMSD-D-4-8-10.5B , HK- 200/210, NPC - 65/ 35-500, JMGP, R360/150 GM-3,GM-1…

Dưới đây là thông số kỹ thuật của một số loại bơm

- Bơm SULZER MSD-D-4-8-10.5B

Là loại bơm ly tâm có 5 cấp, nằm ngang trong đó bánh công tác thứ nhất là loại

có 2 cửa hút, 4 bánh công tác còn lại là loại có 1 cửa hút được lắp làm 2 cặp đốixứng, có cửa hút ngược chiều nhau Thân máy có cấu tạo gồm 2 nửa tháo được theo

bề mặt phẳng ngang và được định vị với nhau bởi các chốt côn Thân máy có 5khoang chứa các bánh công tác và giữ vai trò của các bánh hướng dòng Phía dưới

có ống giảm áp nối từ khoang chứa đệm làm kín phía áp suất cao về khoang cửa hútcấp 1 của bơm Trục bơm được làm kín bằng đệm làm kín mặt đầu dạng kép Cónhiệt độ làm việc với loại chất lỏng có nhiệt độ nhỏ hơn 160 ͦ C Đệm được làm mátbằng dầu thủy lực Tellus 46 qua hệ thống tuần hoàn kín

Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm như sau:

+ Chất lỏng bơm Dầu thô

5

+ Nhiệt độ chất lỏng bơm 90oC ÷ 120oC

+ Lưu lượng bơm định mức 130 m3/h

+ Độ chênh áp 400 m

+ Hiệu suất bơm (theo khoảng hở API) 74%

+ Công suất bơm tiêu thụ (khi vận hành) 147 kW

+ Công suất bơm tiêu thụ lớn nhất 182 kW

+ Công suất động cơ 185 kW

+ Tốc độ bơm 2965 vòng/phút

- Bơm HK-200/120

Là loại máy bơm ly tâm dùng để bơm dầu, khí hóa lỏng, dung dịch hữu cơ và cácchất lỏng khác có tỷ trọng không quá 1050 kg/m3, độ nhớt động đến 6.10- 4 m2/s.Các chất lỏng công này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn0,2mm và hàm lượng không lớn hơn 0,2%, nhiệt độ làm việc trong khoảng -800 Cđến 4000 C Tổ hợp gồm động cơ điện và bơm được lắp trên cùng một khung dầmvà được liên kết với nhau bằng khớp nối răng.Bơm này thuộc chủng loại bơm lytâm 1 tầng, dạng công xôn, có thân bơm, vấu tựa, ống hút và ống nối có áp (cửa ra )được đặt trên cùng một giá đỡ Việc làm kín trục thực hiện bằng đệm làm kínSalnhic dây quấn СГ (SG) hoặc СО và bộ làm kín kiểu mặt đầu БО (BO)

Các thông số đặc tính kỹ thuật như sau:

+ Loại bơm HK

+ Lưu lượng bơm định mức 200m3/h

+ Áp suất bơm lớn nhất 210m cột nước

+ Động cơ là loại chống cháy nổ BAO - 160 kW

+ Tốc độ động cơ 2980 vòng/phút

+ Dòng điện định mức của động cơ 280 A

+ Làm mát bằng nước ngọt hoặc nước biển (thường dụng nước ngọt bơmtuần hoàn)

+ Loại nhớt dùng bôi trơn ổ bi -80oC ÷ 400oC

- Bơm NPC -65/35-500

Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng, trục bơm được làm kín bằngdây salnhic mềm hoặc bộ làm kín kiểu mặt đầu Bơm NPC 65÷35 - 500 được sửdụng để bơm dầu thô, các loại khí hyđrocacbon hóa lỏng, các sản phẩm dầu khí ởnhiệt độ từ -800 C đến 2000 C và các loại chất lỏng khác có tính chất lý hóa tương

tự Các chất lỏng này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn0,2 mm và hàm lượng không vượt quá 0,2% khối lượng Tổ hợp bơm được trang bịđộng cơ điện loại BAO 22-280M- 2T2,5 với công suất N= 160 KW , U=380V, tần

số 50Hz và các thiết bị bảo vệ, làm mát, làm kín khác theo đúng yêu cầu, qui phạmlắp đặt vận hành chúng Một số thông số và đặc tính kỹ thuật như sau:

+ Công suất động cơ 160 kW

+ Tốc độ động cơ 2961 vòng/ phút

+ Lưu lượng định mức bơm 65 m3/h

+ Áp suất bơm lớn nhất 50 at

- Máy bơm ly tâm CNS 105/294:

Là tổ hợp bơm ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng công tác Nó được dùngvận chuyển dầu bão hòa khí, dầu thương phẩm lẫn nước có nhiệt độ từ 10 C – 450 Choặc dùng để bơm nước trong các hệ thống công nghệ Các chất lỏng bơm dùng chobơm CNS 105/294 cần đảm bảo các yêu cầu sau:

Tỷ trọng không lớn quá 1060 kg/m3, độ nhớt động không lớn quá 2,5.10-4

m2/s, tạp chất cơ học có kích thước không lớn quá 0,2 mm và hàm lượng

không lớn quá 0,2% trọng lượng Tổ hợp bao gồm động cơ điện và bơm được liênkết với nhau thông qua khớp nối mặt bích có phần moay ơ gắn theo ở hai đầu trục,hai bích được nối với nhau bằng các bu lông có lót ống đệm cao su giảm chấn Đâylà loại bơm có từ 2 đến 10 cấp bánh công tác, có cửa vào cùng chiều, do đó để cânbằng lực dọc trục tác dụng lên bánh công tác bơm được bố trí ổ đỡ thủy lực ở đầutrục phía đầu cao áp với đường kính phù hợp với số cấp bánh công tác của bơm.Các thông số đặc tính kỹ thuật của bơm như sau:

+ Lưu lượng bơm ( m3/h ): 105

+ Cột áp định mức ( m cột chất lỏng ): 294

+ Hiệu suất hữu ích ( % ): 68

+ Công suất động cơ điện ( kW ): 160

1.3.1.Các chủng loại và số lượng bơm được lắp đặt trên các giàn như sau:

 Giàn SME-1:

+ Máy bơm NPC 65/35-500 - Số lượng: 2

+ Máy bơm HK 200/120 - Số lượng: 2

+ Máy bơm SULZER MSD 4x 8x 10,5 -Số lượng: 2

 Giàn TCA- 2:

7

+ Máy bơm SULZER MSD 4x8x10,5 -Số lượng: 8

+ Máy bơm R360/150CM-3 -Số luợng: 5

+ Máy bơm R250/38CM-1 - Số lượng: 2

 Giàn SME- 3:

+ Máy bơm NPC 65/35-500 - Số lượng: 1

+ Máy bơm NPC 40-400 - Số lượng: 2

+ Máy bơm NPC 65/35-500 - Số lượng: 2

+ Máy bơm SULZER MSD 4x8x10,5 -Số lượng: 2

+ Máy bơm HK- 200/120 - Số lượng: 2

 Giàn 9:

+ Máy bơm NPC 65/35-500 - Số lượng: 2

+ Máy bơm SULZER MSD 4x8x10,5 - Số lượng: 2

 Giàn 10:

+ Máy bơm NPC- 65/35-500 - Số lượng: 3

+ Máy bơm NPC- 40/400 - Số lượng: 1

+ Máy bơm SULZER MSD 4x6x10,5 C/7stage - Số lượng: 5

+ Máy bơm SULZER type 4x6 17B(100-431) Cap-8/1 stage - Số lượng: 5

Số lượng bơm từng chủng loại là:

+ Máy bơm NPC 65/35-500 và NPC 40-400 - Số lượng: 41 cái

+ Máy bơm Sulzer - Số lượng: 24 cái

+ Máy bơm HK - Số lượng: 4 cái

+ Máy bơm R360/150CM - Số lượng: 7 cái

Tổng số: 76 cái

1.3.2.Những kết quả thu được và những tồn tại khi xử dụng bơm ở XN

Theo thống kê trên, số lượng máy bơm NPC 65/35-500 và NPC 40-400 chiếmmột tỷ lệ khá lớn trong công tác vận chuyển dầu 41/76 bơm Và trong thực tế vẫndùng bơm NPC và bơm Sulzer để vận chuyển dầu là chủ yếu Đây là 2 loại bơm lytâm có nhiều ưu điểm Kết cấu bền vững, độ tin cậy cao, lưu lượng, cột áp và hiệusuất hữu ích lớn Công tác vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa không phức tạp, giảiđiều chỉnh rộng Chủng loại bơm này do cách bố trí các bánh công tác thành 2 nhóm

có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau Do đó làm giảm đáng kể lực dọc trụctác dụng lên bánh công tác, tải trọng lên các ổ đỡ giảm, do đó tuổi thọ của chúngtăng lên rất nhiều Tuy nhiên do bơm làm việc ở chế độ vận tốc góc tương đối lớn (khoảng 3000 vg/ph ) nên việc lắp đặt, điều chỉnh đòi hỏi độ chính xác cao Ngoài ra

do lưu lượng tương đối lớn nên việc đưa máy vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắmvững và tuân thủ đúng yêu cầu kỹ thuật vận hành để tránh quá tải cho động cơ điện

Công việc vận chuyển dầu đòi hỏi phải đưa một lượng lớn sản phẩm khaithác dầu khí từ các dàn cố định và dàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tầu chứatrong thời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo sự an toàn cho các tuyến đườngống vận chuyển Ngoài ra, chỉ tiêu kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện chocác máy bơm cũng được đặt ra Do đó việc bố trí, phối hợp các chủng loại bơm trêncùng một trạm, hoặc việc phối hợp giữa các trạm bơm với nhau sao cho có thể giảmđược tải trọng trên các tuyến ống vận chuyển dầu và tăng được lưu lượng thông quachúng

Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơm ta

có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách Theo cách đặt các bơm theo kiểu song songvới mục đích làm tăng lưu lượng của trạm Theo cách này, mặc dù đường ra củabơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏi các bơm trong hệ thống

9

phải có thông số đặc tính kỹ thuật không khác xa nhau nhiều lắm, để khi cùng đồngthời vận hành chúng không triệt tiêu lẫn nhau Theo cách đặt bơm mắc nối tiếp vớimục đích làm tăng áp suất trên đường vận chuyển để có thể đưa chất lỏng đến điểmtiếp nhận rất xa Tuy nhiên cách này đòi hỏi các tổ hợp bơm được mắc nối tiếp phải

có lưu lượng như nhau và việc làm kín trục cho các cấp bơm ở phần cuối của hệthống rất phức tạp do áp suất đầu vào của chúng tăng lên đáng kể Ngoài ra cũng cóthể phối hợp cả hai kiểu kết hợp trên cùng một trạm Trong thực tế trên các giàn cốđịnh, các trạm bơm dầu được xây dựng theo kiểu mắc song song do các chủng loạibơm ly tâm đã được lựa chọn đảm bảo đủ lưu lượng để có thể vận chuyển được dầuthô đến vị trí tiếp nhận Tùy theo vị trí công nghệ và sản lượng khai thác của mỗigiàn mà sử dụng số lượng bơm trên mỗi giàn là 3,4 hoặc hàng chục như TCA -2( 15 bơm )

Nhận xét:

Từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu củaXNLDDK ( Vietsovpetro) chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơ bản cho việc tínhtoán thiết kế trạm bơm dầu trên dàn cố định để thông qua đó có thể chọn lựa cácchủng loại bơm ly tâm phù hợp với yêu cầu công nghệ của mỗi giàn trong hệ thốngchung của toàn mỏ

Bơm ly tâm chiếm một vị trí rất quan trọng trong hệ thống công nghệ khaithác dầu khí của XNLDDK ( Vietsovpetro ) Cụ thể bơm vận chuyển dầu NPCchiếm một tỷ trọng lớn Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế, tính toán, lựa chọn và đưa

ra các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng loại bơm này là công việchết sức cần thiết

Hiện nay tại vùng mỏ Bạch Hổ sử dụng phổ biến các loại bơm ly tâm yêucầu cột áp lớn và lưu lượng vừa phải dùng để vận chuyển dầu cho các mỏ xa trạmrót dầu như: NPC 65/35- 500 và bơm SULZER Đây là hai loại bơm làm việc cóhiệu quả cao và có nhiều ưu điểm trong công tác vận chuyển dầu Loại bơm khôngyêu cầu cột áp lớn mà yêu cầu lưu lượng của bơm phải cao, dùng vận chuyển dầuvới lưu lượng lớn tại các điểm tiếp nhận tới các trạm rót dầu cách đó không xa thìdùng các loại bơm như 9MJQ, NPC 4/400, NK- 200/70, NK-200/120…

Qua nhận xét trên chúng ta thấy việc vận chuyển dầu từ các giàn với lưulượng vừa phải, cột áp lớn và xa trạm rót dầu thì thường sử dụng hai loại bơm: NPC65/35- 500 và bơm SULZER do đó việc nghiên cứu và nâng cao hiệu quả sử dụngcủa bơm SULZER là rất cần thiết do đó em đã chọn để làm đề tài tốt nghiệp củamình

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA

BƠM SULZER MSD-D-4-8-10.5B 2.1.Cấu tạo bơm.

2.1.1 Sơ đồ tổng thể của bơm

Sơ đồ tổng thể của bơm bao gồm các bộ phận được thể hiện trên hình 2.1 sau:

Hình 2.1: Sơ đồ tổng thể của máy bơm

1: Động cơ 6: Ổ đỡ phái trái

2: Khớp nối 7: Thanh tản nhiệt

3: Ổ đỡ phía động cơ 8: Đế

4: Hệ thống cấp dầu làm mát ổ đỡ 9: Van kiểm tra

5: Bơm 10: Ống cấp khí Nitơ

11: Đồng hồ đo áp suất khí Nitơ

2.1.2 Các thông số kỹ thuật của bơm

* Phần bơm

1 Ký hiệu bơm MSD-D-4-8-10.5B

2 Nhà sản suất SULZER

3 Loại bơm ly tâm trục ngang

4 Số lượng bánh công tác là 5

5 Lưu lượng tối ưu: 130m3/h

6 Cột áp tối ưu: 400m

7 Công suất bơm: 147kW

8 Hiệu suất bơm: 47%

2.1.3.Cấu tạo thân máy

Thân máy được lắp ghép từ hai nửa tháo được theo mặt phẳng ngang và đượcđịnh vị với nhau bởi các chốt hình côn và kẹp chặt bởi các vít cấy (đai ốc dạngchụp)

Bề mặt lắp ghép của thân bơm được mài rà để chống hiện tượng rò rỉ khibơm làm việc do áp suất cao trong khi làm việc của bơm

Thân máy có vách ngăn chia làm các khoang và có các rãnh dẫn tạo thànhcác khoang hướng dòng chảy của chất lỏng vào và ra khỏi bánh công tác

Phía dưới thân bơm có lắp một ống giảm tải để xả áp suất từ khoang chứa đệm làmkín đầu áp suất cao đến khoang vào của máy bơm

13

Hình 2.2: Sơ đồ thân máy bơm

2.1.4 Phần roto

Chiều quay của roto là chiều ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ phía độngcơ) Roto gồm năm bánh răng công tác Bánh công tác thứ nhất có hai cửa vào Cònbốn bánh công tác tiếp theo được chia thành hai nhóm đối xứng nhau Do sự cấu tạocủa roto cho phép bơm khi làm việc khử được lực dọc trục

Hình 2.3 Sơ đồ mặt cắt dọc máy bơm sulzer

7 Bánh công tác cấp 5 14 Đĩa làm lệch trong

15.Vòng bi đỡ chặn

2.1.5.Gối đỡ

Roto của bơm được đỡ trên hai ổ đỡ nằm ở hai phía của đầu trục

+ Ổ đỡ phía động cơ: 01 ổ bi đỡ (6213)

+ Ổ đỡ phía đầu tự do: Gồm 02 ổ đỡ chặn 7211 (tương đương của Liên Xô

cũ 46411) Các ổ bi được bôi trơn bằng dầu Tellas 46 và phương pháp quăng dầugiống bơm NPC, các vòng quăng dầu được bố trí về một phía của các ổ bi Ổ đỡđược làm mát bằng cách trao đổi nhiệt qua các cánh tản nhiệt với môi trường bênngoài Phía động cơ thì nhờ gió từ phía động cơ thổi tới còn phía đầu tự do thì cólắp thêm quạt gió Nhiệt độ dầu bôi trơn không vượt quá 70oC

Hình 2.4: Ổ đỡ phía đầu động cơ

Hình 2.5: Ổ đỡ phía đầu tự do

15

2.1.6.Khớp nối

Khớp nối là bộ phận lắp trung gian giữa trục của động cơ và trục của bơm.Khớp nối có nhiều loại khác nhau như: Dạng bánh răng, loại khớp nối mềm… tuynhiên người ta hay sử dụng loại khớp nối mềm vì loại này có hiệu quả cao hơn cácloại khác Khớp nối có chức năng chuyền momen xoắn giữa các trục quay của động

cơ và trục bơm, dung hoà sự chuyển dịch tất yếu của hai trục quay Các chuyển dịchnày bao gồm: Sai lệch góc, sai lệch ngang hay kết hợp cả hai Ngoài ra các dịchchuyển dọc của cả hai trục có thể được khớp nối hấp thụ

Một số khớp nối mềm:

Loại Xêri “M”

Khớp nối Metastream Xêri “M” vốn được thiết kế cho lĩnh vực dầu khí Đâylà loại khớp nối mềm không cần bôi trơn, hoàn toàn tin cậy được, không bị ảnhhưởng của sự mài mòn hay chuyển động tương đối của các bộ phận

Hình 2.6: Khớp nối

Bộ phận “mềm” trong khớp nối dạng này gồm một hoặc nhiều màng thépkhông gỉ Màng được thiết kế ở dạng nan hoa, sự biến dạng của nan hoa làm chokhớp nối có tính mềm dẻo và nhờ đó có thể trung hoà được những sai lệch lắp ráp.Xêri “M” có trong khoảng công suất danh định từ 1.6kW/1000 vòng/ phút đến6500kW vòng/phút

Bộ phận mềm là một loạt các lớp “màng” thường làm bằng thép không gỉ dátmỏng hoặc bằng vật liệu chống ăn mòn khác Vì mọi lực uốn, xoắn xảy ra với màngnên không có các chi tiết bị mài mòn và do đó không cần phải bôi trơn

Loại Xêri “T”

Khớp nối mềm dạng Metastream Xêri “T” dùng loạt màng có thiết kế hìnhvòng độc đáo nhằm kết hợp tỷ lệ cao về truyền tải công suất trọng lượng với độ

mềm dẻo tối đa Thiết kế loại này nhằm truyền momen quay như tải kéo căng đơnthuần với bán kính tương đối nhỏ do đó khớp nối có khả năng quay vớ tốc độ cao.Dạng co thắt của màng cũng bảo đảm rằng ứng suất uốn mỏi phát sinh từ sự sai lệchđược giữ ở mức tối thiểu tại những nơi quan trọng quanh bulông dẫn động.

Khớp nối mềm dạng này có nhiều khoảng công suất dạng định chuẩn từ2kW/1000 vòng/phút đến 24000 kW/1000 vòng/phút

2.1.7.Hệ thống làm kín bơm

Hệ thống làm kín bơm có chức năng ngăn sản phẩm bơm (ở đây là dầu thô) rò

rỉ dọc theo trục bơm ra bên ngoài

Mỗi bơm vận chuyển dầu được lắp hai bộ làm kín cơ, một tại ‘DE’ ( phía đầudẫn động), một tại ‘NDE’ (đầu không dẫn động) của bơm Cả hai đều theo tiêuchuẩn của API 610

Mỗi bộ làm kín đôi gồm hai phần là hai mặt bịt kín, mặt “chính” hay tronghướng vào sản phẩm bơm đi, mặt “phụ” hay mặt ngoài hướng ra không khí “khôngkhí”

Trong điều kiện vận hành bình thường, sản phẩm bơm đi được mặt bịt kínchính giữ lại bên trong bơm, mặt phụ giữ vai trò dự phòng giúp bơm tiếp tục hoạtđộng khi mặt chính bị hư hỏng

Giữa hai mặt bịt kín có chất lỏng đệm, chất lỏng này hoạt động dưới áp suấtcao hơn so với áp suất sản phẩm bơm đi Nhờ áp suất cao hơn đó sản phẩm bơmkhông thể rò rỉ ra ngoài và ngược lại chất lỏng đệm sẽ rò rỉ vào trong bơm

Chất lỏng đệm cũng giữ vai trò bôi trơn giữa các mặt bịt kín và trục bơm Bìnhthường có một ít rò rỉ ở hai mặt này: Rò rỉ qua mặt trong vào bơm và rò rỉ qua mặtngoài ra đường thoát xả

Hệ thống làm kín bơm bao gồm:

+ Hai bộ làm kín “ kép” lắp vào bơm dầu thô

+ Bình chứa “ DE” và “NDE” lắp tại nơi đặt bơm Các bình này chứa chấtlỏng đệm để bù đắp lượng rò rỉ thông thường trong nhiều ngày hoạt động trước khicần châm đầy trở lại

+ Chất lỏng đệm ở hai đầu ổ đỡ được làm mát kiểu “Fin” giảm nhiệt từ bộlàm kín vào chúng, chất lỏng đệm được bơm tuần hoàn qua bộ làm kín tới hệ thốnglàm mát (thường có dạng trụ và trên đó có các cánh tản nhiệt) sau khi làm mát lạingược trở về

2.1.8.Bôi trơn

Vịt dầu giữ mức ổn định

17

Nạp đầy.

Để nạp đầy, có thể rút bể chứa và đầu nối ra khỏi thân, tháo bể nối để châmdầu vào bể Lắp lại cụm đầu nối, bể chứa vào thân như cũ, bảo đảm duy trì mức dầuđịnh trước

2.1.9 Động cơ

1

2

543

Hình 2.8: Cấu tạo động cơ

1: Nắp ổ đỡ ngoài DE 14:Chụp quạt

2: Bulông giữ tấm chắn 15:Vịt siết nắp quạt

3: Núm châm mở DE 16:Nắp ổ đơx ngòai NDE

4: Tấm chắn DE 17:Nắp hộp đầu cuối

5: Quạt bên trong 18:Vòng đệm nắp hộp đầu cuối

6: Cụm rôto 19:Bảng đầu cuối

7: Ổ đỡ NDE 20:Bộ phận làm kín đầu NDE(khi có nắp)8: Bulông vòng 21:Nắp ổ đỡ trong NDE

9: Cụm stato có/không có chân đế 22: Ổ đỡ NDE

10: Tấm chắn NDE 23:Bộ phận làm kín đầu DE(khi có nắp)11: Núm châm mở NDE 24:Tấm chắn mặt bích

12: Quạt bên ngoài 25: Đầu nối lắp thân

13: Pho gải quạt

19

2.2.Nguyên lý làm việc của bơm

2.2.1.Nguyên lý làm việc chung của bơm ly tâm

Bơm ly tâm là loại bơm cánh dẫn, làm việc theo nguyên lý của máy thủy lựccánh dẫn Cơ cấu truyền năng lượng chính là hệ thống bánh công tác Để biếtnguyên lý làm việc của máy bơm ly tâm ta đi nghiên cứu sơ đồ cấu tạo đơn giản củabơm ly tâm

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý của bơm ly tâm

A Bánh cánh công tác

B Bầu góp xoắn ốc

c 1 ,u 1 ,w 1.là các véc tơ tốc độ điểm đầu

c 2 ,u 2 ,w 2 là các véc tơ tốc độ điểm cuối

Trước khi bơm làm việc cần phải làm cho cánh công tác tiếp xúc với chấtlỏng Khi bánh cánh công tác quay với một vận tốc nào đó thì chất lỏng tiếp xúc vớibánh cánh cũng quay theo, như vậy bánh cánh đã truyền năng lượng cho chất lỏng

Do chuyển động quay của bánh cánh mà các hạt chất lỏng chuyển động có xuhướng văng ra xa khỏi tâm Để bù vào chỗ trống mà hạt chất lỏng vừa văng ra thìhàng loạt các hạt chất lỏng khác chuyển động tới và quá trình trao đổi năng lượnglại diễn ra như các hạt trước nó Quá trình trao đổi năng lượng diễn ra liên tục tạothành đường dòng liên tục chuyển động qua bơm

Tốc độ chuyển động của hạt chất lỏng khi ra khỏi bánh cánh công tác lớn sẽlàm tăng tổn thất của đường dòng, bởi vậy cần phải giảm tốc độ này bằng cách biếnmột phần động năng của hạt chất lỏng chuyển động thành áp năng Để giải quyết

điều này, chất lỏng sau khi ra khỏi bánh cánh công tác sẽ được dẫn vào buồng cótiết diện lớn dần dạng xoắn ốc nên gọi là bầu góp xoắn ốc (Hình 2.9) Do sự quayđều của bánh cánh công tác nên trong đường ống chất lỏng chuyển động liên tục.Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm được thể hiện trên (Hình 2.10)

Hình 2.10 Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm

Khi máy bơm ly tâm làm việc, nhờ phần khớp nối giữa động cơ dẫn động vàbơm làm bánh công tác quay Các phần chất lỏng trong bánh công tác dưới ảnhhưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài chuyển động theo các máng dẫn và đivào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm Đồng thời ở lối vàocủa bánh công tác tạo nên một vùng chân không và dưới tác dụng của áp suất trong

bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theoống hút Đó là quá trình hút của bơm Quá trình hút và quá trình đẩy là hai quá trìnhliên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm

Bộ phận dẫn dòng chảy ra thường có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồngxoắn ốc hay là vỏ xoắn ốc Vỏ xoắn ốc của bơm dẫn chất lỏng từ bánh công tác raống đẩy nó có tác dụng điều hòa dòng chảy và biến đổi một phần động năng củadòng chảy thành áp năng cần thiết do đó làm tăng hiệu suất của máy bơm

2.2.2.Nguyên lý làm việc của bơm sulzer MSD-D-4-8-10.5B

Khi máy bơm làm việc các bánh công tác quay truyền năng lượng cho chấtlỏng, các phần tử chất lỏng chuyển động theo các cánh dẫn hướng của các bánhcông tác từ trong ra ngoài Dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng ra khỏi bánh

21

công tác cấp một đi qua các cánh dẫn hướng rồi vào cửa hút của bánh công tác cấphai với áp lực do bánh công tác cấp một truyền cho Quá trình này diễn ra liên tục,

áp lực của các phần tử chất lỏng tăng dần khi qua các bánh công tác, cuối cùng chấtlỏng chuyển động vào cửa đẩy của bơm Tại cửa hút của bơm dưới áp suất khíquyển hay áp suất thuỷ tĩnh chất lỏng được chuyển từ bể hút vào cửa hút trong quátrình bơm

*Nhận xét:

Lực dọc trục phát sinh trong quá trình bơm hoạt động là rất lớn có thể lên tớihàng tấn Đối với các máy bơm ly tâm nhiều cấp thì thành phần lực dọc trục nàykhông có lợi cho máy bơm vì lực chiều trục lớn có thể làm cho các ổ lăn mau mònhỏng, tạo ra các khe hở làm cho roto chuyển động không ổn định và có thể bị cọ sátvào thân bơm Các tác hại trên làm ảnh hưởng đến hiệu suất của bơm và làm chocác chi tiết trong bơm mau mòn hỏng

Trong thực tế người ta đã áp dụng nhiều phương pháp để khử lực dọc trụcnhư: dùng piston cân bằng, dùng đĩa cân bằng, chế tạo bơm có hai cửa hút

Máy bơm sulzer có cấu tạo đặc biệt so với các loại máy bơm khác Tải trọngtác dụng lên bơm bằng tổng tải trọng tác dụng lên từng cánh Trong bơm sulzer đểgiảm tác dụng lên cánh bơm người ta chế tạo bánh công tác cấp một có hai cửa vào,bốn bánh công tác phía sau được chia ra làm hai nhóm lắp đối xứng nhau (mục đích

để giảm tác dụng của lực chiều trục) Phía dưới thân bơm có lắp một ống giảm tải

để giảm áp từ trong khoang trước của đệm làm kín đầu áp suất cao đến khoang xảcủa máy bơm Do lực chiều trục phát sinh ở phía đầu tự do không lớn hơn lực chiềutrục phía đầu động cơ nên tại hai gối đỡ đầu tự do được lắp hai ổ bi đỡ chặn còn gối

đỡ phía động cơ được lắp một ổ đỡ

BẢNG 2.1: THỐNG KÊ CÁC CHI TIẾT CỦA BƠM SULZER

25 Van điều chỉnh làm mát (1/2”) 4

29 Chốt định vị gối đỡ vào thân 4

30 Chốt định vị giữa hai thân 2

23

CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN LỰA CHỌN MÁY BƠM SULZER

MSD-D-4-8-10.5B CHO GIÀN MSP93.1.Sơ đồ lắp đặt hệ thống bơm vận chuyển dầu (Hình.3.1)

Tàu chứa

Hình 3.1: Sơ đồ lắp đặt bơm trên MSP9

3.2.Các thơng số của giàn MSP9

Hiện tại trên giàn MSP9 sử dụng hệ thống bơm gồm 2 bơm SULZER D-4-8-10.5B ghép song song, bơm vận chuyển dầu ra MSP8 Lưu lượng là 2563 m3/ngày đêm Hệ thống được lắp sau bình C2, đặt tại Block 3

3.2.1.Tính toán tổn thất trên đường ống:

a.Tính toán tổn thất trên đoạn ống hút:

 Đoạn ống hút riêng

- Tổn thất dọc đường đoạn ống hút riêng từ mỗi bơm ra đoạn ống hút chung

Vận tốc trên đoạn ống hút của mỗi bơm:

V= (3.1)

Với Q: lưu lượng bơm

D: đường kính trong ống

Trên đoạn ống hút riêng, Q là lưu lượng bơm của mỗi bơm, với cùng chỉ số

đo cột áp (2 bơm lắp song song), ta lấy lưu lượng Q bằng ½ lưu lượng của hệ thống:

V: vận tốc trên đoạn ống

D: đường kính trong của ống

Re = = = 29340

Vậy 2320<Re<105

 dòng chảy của dầu trong ống hút thuộc khu vực chảy rối thành trơn

Theo công thức thực nghiệm Blazius thì :

Hệ số tổn thất dọc đường :

 = = 0,024 (3.3)

Theo công thức thực nghiệm Darcy và Weissbach

Tổn thất dọc đường trên mỗi đoạn ống hút riêng:

. (3.4)

= = 0,0007 (m)

-Tổn thất dọc đường trên 2 đoạn ống hút riêng:

∑ = 2.0,0007= 0,0014 (m)

-Tổn thất cục bộ trên 2 đoạn ống hút riêng

Trên 2 đoạn ống hút riêng có 2 phin lọc, 2 van chặn, 2 cút, 1 chữ T, 1 điểm đột mở.Theo công thức Weissbach:

=  (3.5) V: vận tốc trên đoạn ống

 : hệ số tổn thất cục bộ

Ta có hệ số tổn thất cục bộ cho ở bảng [3.1]sau:

Bảng 3.1 : Hệ số tổn thất cục bộTên

thiết bị

Rọ hút Cút Van

chặn

Van mộtchiều

Đoạnchữ T

Phinlọc

Độtmở

 dòng chảy của dầu trong ống hút thuộc khu vực chảy rối thành trơn

Theo công thức (3.3) hệ số tổn thất dọc đường:

27