Với cùng một năng suất, máy nén tiêu thụ nhiều điện hơn ở áp suất cao hơn. Khơng nên vận hành máy nén ở mức áp suất vượt quá áp suất vận hành tối ưu vì như vậy sẽ khơng chỉ lãng phí năng lượng mà cịn dẫn đến mịn nhanh, từ đĩ gây các lãng phí năng lượng khác. Hiệu suất thể tích của một máy nén cũng giảm khi áp suất cấp cao hơn.
•Giảm áp suất cấp
Khả năng giảm (tối ưu hố) mức đặt áp suất cấp cần được thực hiện thơng qua các nghiên cứu kỹ về yêu cầu áp suất ở những thiết bị khác nhau và về sụt áp trên đường
phân phối từ nguồn cấp khí nén tới các điểm sử dụng. Các mức tiết kiệm điển hình nhờ giảm áp suất cho trong bảng 5.6.
Nếu một hộ tiêu thụ hoặc một nhĩm thiểu số các hộ tiêu thụ cần áp suất cao hơn nhĩm cịn lại trong dây chuyền, nên xem xét việc lắp riêng một hệ thống cho nhĩm đĩ hoặc lắp đặt thêm máy tăng áp suất khí nén tại các hộ tiêu thụ này, nhờ đĩ cĩ thể duy trì nhĩm đa số vận hành ở áp suất thấp. Vận hành hệ thống máy nén ảnh hưởng một phần đến giá thành của khí nén. Chẳng hạn như, vận hành máy ở mức 120 PSIG thay vì 100 PSIG sẽ tiêu tốn hơn 10% năng lượng, cũng như tăng tỷ lệ rị rỉ. Cần nỗ lực giảm áp suất đặt của máy nén và hệ thống xuống mức thấp nhất cĩ thể.
Bảng 5.6. Tác động của việc giảm áp suất cấp đối với mức tiêu thụ điện
Giảm áp suất Tiết kiệm điện (%)
Từ (bar) Đến (bar) Làm mát bằng nước 1 cấp Làm mát bằng nước 2 cấp Làm mát bằng khí 2 cấp 6,8 6,1 4 4 2,6 6,8 5,5 9 11 6,5
* Chú ý: Giảm áp suất 1 bar trong máy nén sẽ giảm tiêu thụ điện từ 6 ÷ 10 %.
•Điều biến máy nén thơng qua thiết lập áp suất tối ưu
Ở các doanh nghiệp, rất hay cĩ trường hợp các máy nén với cấu tạo, năng suất, chủng loại khác nhau được kết nối với nhau thành một mạng lưới phân phối chung. Với những tình huống như vậy, việc lựa chọn phương thức kết nối các máy nén phù hợp và việc điều biến tối ưu các máy nén khác nhau sẽ giúp tiết kiệm năng lượng.
Khi cĩ một hoặc nhiều hơn máy nén cấp cho cho một đầu phân phối chung, cần vận hành máy nén sao cho chi phí sản xuất khí nén là nhỏ nhất.
- Nếu tất cả các máy nén giống nhau, cĩ thể điều chỉnh áp suất đặt sao cho chỉ cĩ một máy nén xử lý những biến động về tải, cịn những máy khác hoạt động ở điều kiện gần đầy tải.
- Nếu các máy nén cĩ năng suất khác nhau, cần điều chỉnh áp suất sao cho chỉ máy nén nhỏ nhất thực hiện điều biến (thay đổi lưu lượng).
- Nếu các máy nén khác loại cùng làm việc với nhau, mức tiêu thụ năng lượng khơng tải là rất quan trọng. Cần dùng máy nén cĩ cơng suất khơng tải thấp nhất để điều biến.
- Nhìn chung, những máy nén cĩ cơng suất tải thấp hơn sẽ phải thực hiện điều biến. - Các máy nén cĩ thể được phân loại theo mức tiêu thụ năng lượng riêng, ở các áp suất khác nhau, với các máy cĩ hiệu suất năng lượng cao nhất đáp ứng phần lớn nhu cầu hệ thống.
•Tách biệt các nhu cầu áp cao và áp thấp
Nếu nhu cầu áp suất thấp nhiều, nên phát khí nén áp suất cao và thấp riêng rẽ và cấp riêng cho từng bộ phận thay vì phát với áp suất cao rồi dùng van giảm áp để giảm áp suất, sau đĩ cấp cho các hộ tiêu thụ áp suất thấp sẽ gây lãng phí năng lượng.
• Thiết kế nhằm giảm thiểu sụt áp trên hệ thống đường ống phân phối
Sụt áp là một thuật ngữ được sử dụng để mơ tả hiện tượng giảm áp suất khí nén từ cửa ra máy nén tới hộ tiêu thụ. Sụt áp xảy ra khi khí nén đi qua hệ thống phân phối và xử lý. Một hệ thống thiết kế tốt sẽ cĩ mức tổn thất áp suất ít hơn 10% áp suất đẩy của máy nén, đo từ đầu ra của bình tích tới hộ tiêu thụ.
Ống càng dài và đường kính càng nhỏ thì tổn thất ma sát càng nhiều. Để giảm sụt áp hiệu quả, cĩ thể sử dụng một hệ thống khép kín với lưu lượng hai chiều. Sụt áp gây ra do mịn và do bản thân các thành phần của hệ thống là những yếu tố quan trọng.
Sụt áp quá mức do chọn kích thước ống khơng chuẩn, bộ lọc bị tắc, các mối nối và ống mềm kích thước khơng chuẩn sẽ gây ra lãng phí năng lượng. Bảng 5.7 mơ tả mức tổn thất năng lượng nếu ống cĩ đường kính nhỏ.
Mức sụt áp hợp lý điển hình ở các ngành cơng nghiệp là 0,3 bar từ bộ phân phối chính tại điểm xa nhất và 0,5 bar ở hệ thống phân phối.
Bảng 5.7: Sụt áp điển hình trên đường phân phối khí nén với ống Đường kính ống danh nghĩa (mm) Sụt áp trên 100 m (bar) Tổn thất điện tương ứng (kW) 40 1,80 9,5 50 0,65 3,4 65 0,22 1,2 80 0,04 0,2 100 0,02 0,1 5.2.2 Các giải pháp khác đề ra
5.2.2.1 Lựa chọn vị trí đặt máy thich hợp
Vị trí đặt máy nén và chất lượng khí hút vào máy nén cĩ ảnh hưởng rất lớn đến mức năng lượng tiêu thụ. Hoạt động của máy nén khí cũng giống như một máy thở, sẽ được cải thiện nếu sử dụng khí vào sạch, khơ và mát
5.2.2.2 Giảm thiểu rị rỉ
Như đã giải thích ở phần trước, rị rỉ khí nén sẽ gây lãng phí điện đáng kể. Vì rất khĩ thấy các rị rỉ khơng khí, cần phải sử dụng các biện pháp khác để xác định các chỗ rị. Cách tốt nhất để tìm ra vết rị là sử dụng bộ dị âm thanh siêu âm, để tìm ra những âm thanh xì hơi tần số cao do rị khí.
Phát hiện rị rỉ bằng siêu âm là phương pháp tìm rị rỉ phổ biến nhất. Cĩ thể sử dụng phương pháp này cho nhiều dạng phát hiện rị rỉ khác nhau.
Rị rỉ thường hay xảy ra ở các mối nối. Cĩ thể xử lý bằng cách rất đơn giản là xiết chặt mối nối hoặc rất phức tạp như là thay các thiết bị hỏng, gồm khớp nối, ống ghép, các đoạn ống, ống mềm, gioăng, các điểm xả ngưng và bẫy ngưng. Trong rất nhiều trường hợp, rị rỉ cĩ thể do làm sạch các đoạn ren khơng đúng cách hoặc lắp vịng đệm làm kín khơng chuẩn. Chọn các ống ghép, ống ngắt, ống mềm và ống cứng cĩ chất lượng cao và lắp đặt đúng cách, sử dụng ren làm kín phù hợp để tránh rị rỉ về sau.
5.2.2.3 Xả nước ngưng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi khí nén rời buồng nén, bộ làm mát sau của máy nén sẽ giảm nhiệt độ khí xả xuống dưới điểm sương (với hầu hết các điều kiện mơi trường xung quanh) và do đĩ, một lượng hơi nước đáng kể sẽ ngưng tụ. Để xả nước ngưng, các máy nén cĩ lắp sẵn bộ làm mát sau được trang bị thêm một thiết bị tách nước ngưng hoặc bẫy ngưng.
Trong trường hợp trên, nên lắp một van khĩa gần cửa đẩy của máy nén. Đồng thời, nên nối một đường xả ngưng với lỗ xả ngưng ở bình tích. Để vận hành tốt, đường xả ngưng phải cĩ độ dốc từ bình chứa ra ngồi. Cĩ thể sẽ cĩ nước ngưng thêm nếu đường ống phân phối làm khí lạnh đi và do vậy, tại những điểm thấp trên đường ống phân phối nên cĩ bẫy ngưng và đường xả nước ngưng. Ống dẫn khí nén sau cửa đẩy phải cĩ cùng kích thước với đầu ống nối trên cửa đẩy của máy nén sau bộ tiêu âm. Tất cả đường ống và ống nối phải phù hợp với áp suất khí nén.
Cần xem xét kỹ kích thước ống từ đầu ống nối trên máy nén. Nghiên cứu kỹ chiều dài, kích thước ống, số lượng và kiểu của ống nối và van để máy nén cĩ thể đạt hiệu suất tối ưu.
5.2.2.4 Kiểm sốt sử dụng khí nén
Khi hệ thống khí nén đã sẵn cĩ, các kỹ sư của nhà máy thường cĩ xu hướng muốn sử dụng khí nén để cung cấp cho các thiết bị cần áp suất thấp như cánh khuấy, vận tải bằng khí nén hoặc cấp khí cho buồng đốt. Tuy nhiên, các ứng dụng này nên lấy khí cấp từ quạt thổi, là thiết bị được thiết kế chuyên dụng cho áp suất thấp. Như vậy sẽ giảm rất nhiều chi phí và năng lượng so với sử dụng khí nén.
5.2.2.5 Điều khiển máy nén
Máy nén khí sẽ khơng hiệu quả nếu chúng được vận hành ở mức thấp hơn nhiều so với định mức. Để tránh trường hợp chạy thêm các máy nén khi khơng cần thiết, nên lắp đặt một bộ điều khiển để tự động bật và tắt máy nén, tuỳ theo nhu cầu. Và nếu giữ áp suất của hệ thống khí nén được ở mức càng thấp càng tốt, hiệu suất sẽ được cải thiện và giảm được rị rỉ khí nén.
KẾT LUẬN
Sau thời gian thực tập, tìm hiểu, làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Giáp và các thầy, cơ trong Bộ mơn Thiết bị dầu khí, em đã hồn thành bản đồ án này với đề tài: “Nghiên cứu trạm máy nén khí T30-7100 phục vụ cho cơng tác tự động hĩa trên giàn. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng”.
Nội dung đồ án gồm năm chương:
Chương 1: Khái quát hệ thống nén khí và các trạm máy nén khí. Chương 2: Lý thuyết chung về máy nén khí piston.
Chương 3: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén khí T30-7100. Chương 4: Quy trình vận hành và bảo dưỡng máy nén khí T30-7100.
Chương 5: Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng máy nén khí T30-7100. Qua đồ án này em cĩ thể nắm được đặc tính kỹ thuật của máy nén khí piston nĩi chung và máy nén khí T30-7100 nĩi riêng, cách vận hành, lắp đặt, bảo dưỡng và sửa chữa máy. Ngồi ra em cũng tìm hiểu được một số giải pháp sử dụng máy nén khí cĩ hiệu quả để gĩp phần nâng cao hiệu quả hơn trong cơng việc khai thác dầu khí.
Tuy nhiên do tài liệu cịn chưa đầy đủ, quá trình thực tế cịn chưa nhiều, trình độ cịn hạn chế nên mặc dù đã cố gắng tìm hiểu song khơng thể tránh khỏi những thiếu sĩt. Em rất mong được sự chỉ bảo, đĩng gĩp ý kiến của các thầy, cơ và bạn bè để cĩ thể hồn chỉnh bản đề tài hơn phục vụ cho cơng việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Giáp và các thầy, cơ trong bộ mơn Thiết bị dầu khí và các cán bộ, cơng nhân trên giàn MSP-3 của XNLD Vietsovpetro đã giúp em hồn thành bản đồ án này. Hà Nội, tháng 05 năm 2011 Sinh viên Trần Duy Lập
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...1
Trần Duy Lập...1
CHƯƠNG 1...2
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN...2
1.1 Khái quát về hệ thống khí nén và các trạm máy nén khí trên các giàn khoan khai thác...2
1.1.1 Khái quát về hệ thống khí nén...2
1.1.2 Các trạm máy nén khí tại XNLD Vietsovpetro...2
1.2 Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan khai thác dầu khí trên biển...6
1.3 Các phương pháp sử lý khí...7
CHƯƠNG 2...9
LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MÁY NÉN KHÍ PISTON...9
2.1 Khái niệm về máy nén khí piston...9
2.2 Phân loại máy nén khí piston...9
2.2.1 Máy nén khí piston theo phương nằm ngang...9 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.2 Máy nén khí piston dạng đứng...9
2.2.3 Máy nén khí piston dạng gĩc...9
2.3 Nguyên lý làm việc của máy nén khí piston...9
2.4 Các thơng số cơ bản của máy nén khí piston...11
2.4.1 Cơng suất lý thuyết...11
2.4.2 Lưu lượng lý thuyết...11
2.4.3 Lưu lượng thực tế...11
2.4.4 Cơng suất thực tế ...11
2.4.5 Cơng suất cần thiết ...12
2.4.6 Thể tích khoảng khơng gian chết của máy bơm kiểu piston...12
2.5 Đường đặc tính lý thuyết của máy nén khí piston...12
2.6 Máy nén khí piston nhiều cấp...13
2.6.1 Mục đích chế tạo máy nén khí nhiều cấp...13
2.7 Phương pháp điều chỉnh lưu lượng máy nén khí piston...14
CHƯƠNG 3...16
3.1 Trạm máy nén khí T30-7100...16
3.2 Cấu tạo của máy nén khí T30-7100...18
3.2.1 Sơ đồ cấu tạo...18
3.2.2 Nguyên lý làm việc...20 3.2.3 Các bộ phận chính của máy nén khí T30-7100...21 3.2.3.2 Trục khuỷu...21 3.2.3.3 Tay biên...22 3.2.3.4 piston...23 3.2.3.5 Xilanh...24 3.2.3.6 Van...24
3.2.3.7 Bầu lọc khí, qụat giĩ và két làm mát trung gian...27
3.2.3.8 Hệ thống điều khiển tự động và bảo vệ...28
CHƯƠNG 4...30
QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY NÉN KHÍ T30-7100...30
4.1 Quy trình vận hành ...30
4.1.1 Cơng tác chuẩn bị và vận hành ...30
4.1.1.1 Kiểm tra máy trước khi vận hành...30
4.1.1.2 Chạy rà cho máy...30
4.1.1.3 Vận hành máy ...31
4.1.2 Kiểm tra trong quá trình vận hành...32
4.1.3 Dừng máy/hệ thống...33 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.1.4 Kiểm sốt sự cố và các tình huống khẩn cấp...34
4.2 Quy trình bảo dưỡng T.O...38
4.2.1 Quy trình bảo dưỡng T.O-1...38
4.2.1.1 Cơng tác chuẩn bị...39
4.2.1.2 Nội dung, trình tự tiến hành cơng việc T.O-1...39
4.2.1.3 Kết thúc cơng việc...41
4.2.1 Quy trình bảo dưỡng T.O-2...42
CHƯƠNG 5...44
MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG...44
5.1 Đánh giá chung về thực trạng làm việc của máy nén khí T30-7100...44
5.2 Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy nén khí...46
5.2.1.1 Giảm nhiệt độ khí vào...47
5.2.1.2 Chống sụt áp trong bộ lọc khí...48
5.2.1.3 Giảm độ cao đặt máy...48
5.2.1.4 Sử dụng bộ làm mát trung gian (giữa các cấp) và làm mát sau...49
5.2.1.5 Đặt áp suất làm việc...50
5.2.2 Các giải pháp khác đề ra...53
5.2.2.1 Lựa chọn vị trí đặt máy thich hợp...53
5.2.2.2 Giảm thiểu rị rỉ...53
5.2.2.3 Xả nước ngưng...53
5.2.2.4 Kiểm sốt sử dụng khí nén...54
5.2.2.5 Điều khiển máy nén...54
DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT SỐ HIỆU
BẢNG TÊN BẢNG TRANG
1 Bảng 2.1 Tỉ số nén theo các cấp 13
2 Bảng 4.1
Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục các sự cố trong quá trình vận
hành. 34
3 Bảng 4.2 Tiêu chuẩn của các loại dây đai. 38 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4 Bảng 4.3 Lực siết một số chi tiết quan trọng 39
5 Bảng 5.1 Những hư hỏng-Nguyên nhân-Biện pháp khắc
phục. 42
6 Bảng 5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí vào với mức tiêu thụ
điện của máy nén 45
7 Bảng 5.3 Tác động của sự sụt áp suất qua bộ lọc khí vào đối
với mức tiêu thụ điện: 46
8 Bảng 5.4 Tác động của độ cao so với mặt biển đối với hiệu
suất thể tích 47
9 Bảng 5.5 Tác động của bộ làm mát trung gian đối với mức
tiêu thụ điện của máy nén 48
10 Bảng 5.6 Tác động của việc giảm áp suất cấp đối với mức
tiêu thụ điện 49
11 Bảng 5.7 Sụt áp điển hình trên đường phân phối khí nén với
DANH MỤC HÌNH VẼ
STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG
1 Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phân phối khí nén giàn MSP-3 5
2 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy nén khí piston một cấp. 10
3 Hình 2.2 Chu trình làm việc lý thuyết của máy nén khí
piston một cấp. 12
4 Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát của máy nén nhiều cấp. 14
5 Hình 3.1 Sơ đồ lắp đặt trạm máy nén khí T30-7100. 16
6 Hình 3.2 Cấu tạo máy nén khíT30-7100. 19
7 Hình 3.3 Sơ đồ động học của máy nén khí T30-7100 20
8 Hình 3.4 Trục khuỷu máy nén khí T30-7100. 21
9 Hình 3.5 Tay biên máy nén khí T30-7100. 22
10 Hình 3.6 Piston cấp 1 máy nén khí T30-7100. 23 11 Hình 3.7 Piston cấp 2 máy nén khí T30-7100 23 12 Hình 3.8 Van hút. 24 13 Hình 3.9 Van nén 25 14 Hình 3.10 Van một chiều 25 15 Hình 3.11 Van thơng áp 26 16 Hình 3.12 Van an tồn 27 17 Hình 3.13 Hệ thống làm mát máy nén khí. 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Minh Tuyển (1998), Bơm máy nén quạt giĩ, Nxb Giáo dục & khoa học. [2]. Đinh Ngọc Ái – Đặng Huy Chí – Nguyễn Hồng Phước (1972), Thủy lực và máy
thủy lực, Nxb ĐH & THCN. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[3]. Nguyễn Văn May (1997), Bơm quạt và máy nén khí, Nxb KHKT.