Đường biểu diễn cụng suất là tập hợp cỏc đường cú điểm xuất phỏt từ gốc tọa độ. Ứng với mỗi giỏ trị lưu lượng hỡnh thành một đường biểu diễn cụng suất. Giỏ trị cụng suất tỉ lệ thuận với lưu lượng tức là nếu lưu lượng thấp hơn thỡ đường biểu diễn cụng suất nằm ở phớa dưới cũn lưu lượng lớn hơn thỡ cú đường cụng suất nằm ở phớa trờn.
Khi làm việc do tổn thất tại giỏ trị chờnh ỏp ∆pđt, ∆ps và do tổn thất thủy lực nờn đường biểu diễn cụng suất làm việc là tập hợp cỏc đường cong lồi xuất phỏt từ gốc tọa độ mỗi đường cong bao giờ cũng tồn tại một giỏ trị cực đại. Ban đầu khi khi tăng giỏ trị chờnh ỏp ∆p thỡ cụng suất cụng suất cũng tăng nhưng khi ∆p đến một giỏ trị nhất định thỡ cụng suất đạt cực đại và bắt đầu giảm. Nếu tiếp tục tăng ∆p một mặt do tổn thất thủy lực tăng nhanh mặt khỏc gõy quỏ tải động cơ và làm động cơ ngừng quay. Giỏ trị cụng suất cực đại của động cơ đạt được tại ∆p nào đú cú thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn ∆pđt phụ thuộc vào mỗi động cơ. Như vậy giỏ trị chờnh ỏp cực đại chưa phải là tối ưu. Do đú cần nghiờn cứu để lựa chọn được cụng suất tối ưu của động cơ khi sử dụng.
Trờn cơ sở phõn tớch đường đặc tớnh cú một số nhận xột về động cơ khoan trục vớt :
- Mụmen của động cơ tỉ lệ thuận với số mỳi rónh xoắn - Tốc độ quay tỉ lệ nghịch với số mỳi rónh xoắn
- Số bước xoắn càng lớn thỡ cụng suất và ỏp suất làm việc càng lớn. Qua đặc tớnh kỹ thuật của động cơ khoan trục vớt được giới thiệu cú thể biểu diễn về mối quan hệ giữa mụmen và tốc độ vũng quay với cấu tạo đầu mỳi rónh xoắn :
Hỡnh 3.3 : Biểu đồ tương quan giữa mụmen và tốc độ quay so với số mỳi rónh xoắn của rotor và stator
Đặc tớnh của động cơ trục vớt thuỷ lực. Thụng số năng luợng của động cơ trục vớt thuỷ lực đuợc xỏc định bằng tỷ số truyền, độ giảm ỏp và lưu luợng chất lỏng Q.
Khi lưu luợng chất lỏng khụng thay đổi thỡ động cơ cú sự thay đổi mụmen quay M phụ thuộc vào độ giảm ỏp ∆p tốc độ vũng quay n của trục, cụng suất N và hệ số hiệu dụng .
Tốc độ vũng quay lớn nhất tuơng ứng với chế độ khụng tải, mụmen quay lớn nhất tuơng ứng với chế độ hóm khi tốc độ bằng khụng. Khởi động của động cơ được xảy ra khi giảm ỏp từ 1- 2 MPas ỏp này của động cơ để sản sinh ra thắng tổn thất cơ khớ và thuỷ lực. Khi tăng mụmen hóm thỡ chờnh ỏp tăng đồng thời tăng cụng suất và hiệu suất .
Chế độ cụng suất cực đại gọi là chế độ hiệu quả nhất. Chế độ hiệu suất lớn nhất gọi là chế tối ưu. Thụng thuờng trong động cơ trục vớt khụng cú sự trựng hợp giữa 2 chế độ trờn. Vựng làm việc ổn định của động cơ sẽ nằm giữa 2 chế độ núi trờn với tốc độ vũng quay 50 – 100 v/p và chế độ làm việc hiệu suất thụng thuờng 0,4 – 0,5 hiệu suất thể tớch 0,8 – 0,9 hiệu suất chung 0,5 – 0,6. Khi đó đạt giỏ trị mụmen hóm tới hạn trục vớt của động cơ ngừng quay cũn ỏp suất lỳc đú sẽ quyết định độ kớn stator và rotor khi độ kớn bị phỏ huỷ dung dịch chảy qua động cơ.
Trong vựng làm việc từ chế độ quay trơn khụng tải đến chế độ làm việc tối ưu tỷ lệ thuận với lưu luợng . Do đú khi Q thay đổi thỡ tốc độ thay đổi theo cụng thức : 2 1 2 1 .Q n n Q = (3.13)
Với việc tăng lưu luợng của chất lỏng khoảng làm việc của động cơ mở rộng. Trong động cơ trục vớt tốc độ quay phụ thuộc vào mụmen quay, ngoài ra phụ thuộc độ mũn quỏ trỡnh làm việc đặc tớnh làm việc giảm. Điều này đuợc giải thớch do sự tăng dũ qua khe hở khi độ mũn tăng lờn .Độ mũn của rotor và stator theo đỉnh răng mộp cũng theo cỏc răng dẫn đến độ khụng kớn khớt khoang làm việc và làm cho tổn thất thể tớch tăng lờn và giảm đặc tớnh của động cơ. Độ mũn của cặp làm việc rotor và stator sẽ quyết định thời gian làm việc của động cơ thụng thuờng 50 – 200h và phụ thuộc vào chất luợng động cơ cũng như tớnh chất dung dịch.
Hỡnh 3.4: Đường đặc tớnh tổng hợp của động cơ trục vớt
Để xỏc định khả năng làm việc hợp lý tương ứng với động cơ khoan trục vớt cần xỏc định vựng làm việc trờn đường đặc tớnh bằng cỏch xõy dựng đường hiệu suất. Cơ sở xõy dựng đường hiệu suất là căn cứ theo sự giảm tốc độ vũng quay của động cơ khi gia tăng ỏp suất để xõy dựng đường hiệu suất. Sau khi xỏc định được đường hiệu suất căn cứ vào giỏ trị hiệu suất đặc thự của thiết bị để lựa chọn khoảng hiệu suất làm việc. Động cơ khoan trục vớt là loại mỏy thủy lực thể tớch khi làm việc cụng suất của động cơ giảm là do tổn thất lưu lượng. Do đú đặc thự là loại động cơ thể tớch và trong hệ thống khoan tổn hao lưu lượng từ 10 đến 30% đồng nghĩa với hiệu suất trong khoảng 70 – 90% . Cụ thể như sau động cơ khoan trục vớt tốc độ cao chọn hiệu suất 70%, động cơ khoan trục vớt tốc độ trung bỡnh chọn hiệu suất 80%, động cơ khoan trục vớt tốc độ thấp chọn hiệu suất 90%.
Với 3 hóng động cơ khoan trục vớt mà XNLD Vietsopetro đó và đang sử dụng là Anadrill, Blackmax, National Oilwell thỡ đối với động cơ của hóng Anadrill đó xỏc định được vựng làm việc trờn đường đặc tớnh cũn đối với 2 hóng cũn lại là Blackmax, National Oilwell chưa đề cập đến khoảng làm việc.
CHƯƠNG IV:
QUY TRèNH SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TRỤC VÍT TRONG GIẾNG KHOAN DẦU KHÍ.