Hiện tượng xõm thực ở mỏy bơm là hiện tượng xuất hiện bọt khớ ở trong chất lỏng được bơm. Nguyờn nhõn chớnh gõy ra hiện tượng xõm thực là do sự xuất hiện cỏc bọt khớ, xảy ra khi:
- Chiều cao hỳt quỏ lớn làm giảm nhiệt độ sụi. - Nhiệt độ chất lỏng quỏ cao.
- Trong chất lỏng cú khớ đồng hành.
- Đường ống hỳt quỏ nhỏ, quỏ dài làm tăng tổn thất thủy lực.
Đường đặc tớnh xõm thực cho thấy khả năng làm việc bỡnh thường của mỏy bơm ứng với số vũng quay khụng đổi và nhiệt độ làm việc nhất định phụ thuộc độ chõn khụng của mỏy bơm.
Hỡnh 2.6 - Đường đặc tớnh xõm thực của mỏy bơm
K1, K2 là điểm giới hạn phạm vi làm việc an toàn của bơm ứng với trị số ỏp suất chõn khụng giới hạn. Nếu độ chõn khụng vượt quỏ cỏc trị số giới hạn thỡ bơm sẽ làm việc trong tỡnh trạng bị xõm thực.
Q Q2 Q1 K2 K1 Kgh n2 n1 n2 >> n1
CHƯƠNG 3: MÁY BƠM YHБ – 600 TRONG CễNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ
Mỏy bơm dung dịch khoan hiện nay cú rất nhiều loại. tuy nhi ờn tr ờn c ỏc giàn cố định của Việt Nam hiện nay mỏy bơm YHБ – 600 vẫn được sử dụng rộng rói do nú cú được cỏc ưu điểm:
- Cụng suất khỏ lớn đảm bảo đủ cụng suất, lưu lượng, ỏp suất cho nhu cầu khoan trờn cỏc vựng biển Việt Nam.
-Làm việc ổn định ớt xảy ra hỏng húc lớn, dễ dàng trong việc bảo dưỡng, sửa chữa khắc phục khi sự cố hỏng húc mỏy bơm.
- Giỏ thành thấp, tuổi thọ cao, đảm bảo về yờu cầu kinh tế khi sử dụng loại mỏy bơm này.
3.1. Đặc tớnh Kỹ thuật và nguyờn lý làm việc của mỏy bơm YHБ-600 3.1.1. Đặc tớnh kỹ thuật của mỏy bơm YHБ-600
Mỏy bơm YHБ-600 là dạng mỏy thủy lực thể tớch nằm ngang cú 2 xylanh tỏc dụng kộp. Nú là mỏy bơm dựng để bơm dung dịch khoan xuống đỏy giếng trong quỏ trỡnh khoan thụng qua cột cần khoan. Ngoài ra, cũn dựng để bơm dung dịch khoan xuống đỏy giếng làm quay tuabin và choũng khoan đồng thời tạo ỏp suất để đưa mựn khoan lờn trờn bề mặt và gia cố thành giếng khoan, làm mỏt choũng khoan. Đặc tớnh kỹ thuật của mỏy như sau :
Đường của bỏnh đai và trọng lượng mỏy bơm tương ứng
Ф1400mm 22250kg Ф1700mm 25750kg
Ф1800mm 26050kg
Đặc tớnh làm việc: Với mỗi cấp đường kớnh xylanh khỏc nhau, thỡ bơm sẽ làm việc với những giỏ trị lưu lượng và cột ỏp khỏc nhau. Đường kớnh xylanh càng nhỏ thỡ diện tớch buồng làm việc sẽ càng nhỏ, nờn lưu lượng bơm sẽ giảm và cột ỏp bơm (ỏp suất bơm) sẽ càng tăng. Ngược lại, đường kớnh xylanh càng lớn thỡ lưu lượng bơm sẽ càng lớn và ỏp lực bơm càng nhỏ. Điều này được thể hiện rừ nhất qua bảng đặc tớnh làm việc của bơm ứng với mỗi cấp xylanh.
Bảng 3.2. Cỏc thụng số kỹ thuật của xylanh ứng với số hành trỡnh tối đa 65 (l/p) Đường kớnh xylanh (mm) Lưu lượng (m3/h) Áp suất (KG/cm2)
Cụng suất mỏy bơm 600 kW
Cụng suất thuỷ lực 475 kW
Chiều dài hành trỡnh Piston 400 mm
Đường kớnh ty Piston 70 mm
Loại bỡnh ổn ỏp IIK-70-250 màng cao su Thể tớch khớ trong bỡnh ổn ỏp 70 dm3
Áp suất bơm lớn nhất 250 kG/cm2
Đường kớnh trục chủ động 175 mm Đường kớnh trục trung gian 120 mm
Độ cụn lỗ lắp nối van 1:6
Số xylanh 2
Số hành trỡnh kộp lớn nhất của piston 65 lần/phỳt Tốc độ vũng quay của trục chủ động 320 vũng/phỳt
Tỷ số truyền động 123/25
Dạng van Van đĩa
Dạng van an toàn Dạng màng
Loại dõy đai П
Số dõy đai 16
Kớch thước bơm:dài x rộng x cao 5100x2626x1877 mm Nhiệt độ chất lỏng trong bơm < 800C
200 190 180 170 160 150 140 130 184 164 151 130 113 99 84 71 100 115 125 140 165 190 225 250
3.1.2. Sơ đồ nguyờn lý làm việc của mỏy bơm YHБ-6001 1 2 4 5 6 3 8 9 7 10 11 12 14 24 20 21 19 17 22 15 13 23 26 25 18 a e f c d g h b
Bảng 3.3. Cỏc chi tiết sơ đồ động học dẫn động mỏy bơm khoan YHБ-600
STT Tờn chi tiết STT Tờn chi tiết
1 Mỏy Diezel B2-500 15 Con trượt
2 Khớp nối mềm 16 Van hỳt
3 Hộp giảm tốc 17 Xilanh
4 Cụn hơi 500 18 Van xả
5 Puly 19 Đường ống cao ỏp
6 Đai E 38 x 5600 20 Ty bơm
7 Cụn hơi 21 Piston
8 Pulu dẫn động bơm 22 Van an toàn
9 Đai E 38 x 10000 23 ống hỳt
10 Puly mỏy bơm 24 Bỡnh ổn ỏp
11 Bỏnh răng chủ động 25 Lưới lọc
12 Trục khuỷu 26 Bể dung dịch
13 Bỏnh răng bị động a, b, c, d Van hỳt 14 Ty trung gian e, f, g, h Van xả
bộ mụmen truyền động sẽ được truyền qua hộp giảm tốc, cụn hơi và hoà tải vào puly (8). Puly (8) truyền chuyển động cho puly (10) qua bộ truyền đai (9) làm cho trục (25) quay cựng bỏnh răng chủ động (11). Bỏnh răng chủ động (11) quay sẽ dẫn động cho bỏnh răng bị động (13) quay theo qua cặp bỏnh răng 123/25. Bỏnh răng (13) quay làm trục khuỷu (12) quay và biến chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston để thực hiện quỏ trỡnh nộn hỳt.
Với cỏch bố trớ như vậy nờn hoạt động của mỏy bơm theo hành trỡnh kộp, nghĩa là cả hai chiều mỏy đều thực hiện đồng thời hai chức năng, nộn chất lỏng vào ống cao ỏp để vào giếng khoan và hỳt chất lỏng từ bể vào xylanh để chuẩn bị cho hành trỡnh nộn tiếp theo.
Khi piston chuyển động theo hỡnh mũi tờn, cỏc van b, e, d, g đúng lại cũn cỏc van f, h mở ra để cho dung dịch đi vào đường ống cao ỏp và xuống giếng, đồng thời cỏc van a, c mở ra để dung dịch từ bể chứa đi vào xylanh chuẩn bị cho hành trỡnh tiếp theo. Quỏ trỡnh cứ lặp đi lặp lại như vậy, chất lỏng được đẩy vào giếng khoan liờn tục.
Mỏy bơm YHБ-600 cú 2 xylanh bố trớ song song, tay quay lệch pha nhau 90o
để chất lỏng đẩy ra đều đặn hơn. Trờn đường xả của mỏy bơm cú bố trớ bỡnh khớ (bỡnh điều hũa) để đảm bảo ỏp suất cũng như lưu lượng đầu ra ổn định hơn. Trong quỏ trỡnh khoan cú thể xảy ra cỏc hiện tượng rắc rối phức tạp như tắc cần, kẹt mựn, vũng tuần hoàn bị cản trở hoặc bị đỡnh trệ. Trường hợp tắc hoàn toàn cú bộ phận van an toàn bật ra để xả chất lỏng ra ngoài. Bỡnh thường theo dừi qua đồng hồ.
Trong quỏ trỡnh làm việc, piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh. Những điểm tận cựng bờn phải và bờn trỏi của nú được gọi là điểm chết phải và điểm chết trỏi của piston. Khoảng cỏch giữa điểm chết phải đến điểm chết trỏi gọi là khoảng chạy của piston, ký hiệu là S.
Sau cứ mỗi lần chuyển động từ điểm chết phải sang điểm chết trỏi, thỡ piston lại đẩy và hỳt được một thể tớch chất lỏng là: F.S và (F-f).S. Ngược lại, khi piston chuyển động từ điểm chết trỏi sang điểm chết phải, thỡ nú cũng đẩy và hỳt được một thể tớch chất lỏng tương tự là: (F-f).S và F.S.
Trong đú:
+ F là diện tớch piston, dm2; + f là tiết diện cần piston, dm2; + S là khoảng chạy piston, dm.
Mỗi lần piston chuyển động từ điểm chết phải sang điểm chết trỏi và ngược lại được gọi là một bước kộp. Như vậy, sau một bước kộp của piston thỡ bơm cung cấp một lượng chất lỏng là Q:
Q = F.S + (F-f).S = (2F-f).S (l/s) Gọi n là số bước kộp trong một phỳt (vg/ph) thỡ:
Q = ( ) 60 . . 2F − f Sn (l/s)
Q= 2.( )
60 = ( )
30 (l/s) Trong thực tế, lưu lượng của bơm sẽ nhỏ hơn vỡ:
- Chất lỏng bị tổn hao do độ hở của van và cỏc chỗ nối (được đỏnh giỏ bằng số tổn hao).
- Trong quỏ trỡnh hỳt, luụn cú một lượng khớ nhỏ chui vào và mặt khỏc trong chất lỏng cũng cú chứa khớ hũa tan (được đỏnh giỏ bằng hệ số hỳt đầy).
3.2. Cấu tạo mỏy bơm mỏy bơm YHБ-600
1. Nắp mỏy 2. Trục chủ động
3. Ty bơm 4. Cửa bơm dầu
1. Bỡnh điều hũa 2. Van an toàn 3. Cối supỏp 4. Đế mỏy 5. Hệ thống bụi trơn ổ
Mỏy bơm YHБ-600 cấu tạo gồm hai phần chớnh là phần cơ khớ và phần thủy lực.
- Phần cơ khớ cú nhiệm vụ nhận mụmen truyền động từ hệ thống dẫn động và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trờn con trượt cũng như trục trung gian truyền đến phần thủy lực để mỏy hỳt và đẩy chất lỏng vào giếng khoan.
- Phần thủy lực của mỏy bơm là nơi lắp rỏp cỏc cụm chi tiết như: xylanh, piston, van hỳt, van nộn, van an toàn và bỡnh điều hoà. Phần thủy lực của mỏy bơm là nơi tiếp nhận năng lượng từ phần cơ của mỏy bơm để truyền năng lượng đú tới chất lỏng và di chuyển chất lỏng đú từ bể chứa qua đường ống xả vào giếng khoan.
Ngoài ra, nú cũn gồm một số bộ phận khỏc như: thiết bị làm kớn, hệ thống bụi trơn và làm mỏt.
Phần cơ khớ cú nhiệm vụ dẫn động và truyền cụng suất cho phần thủy lực làm việc.
Phần cơ khớ cú cấu tạo như hỡnh 2.4 gồm: bỏnh đà, trục chủ động, bộ truyền động bỏnh răng, hệ thống tay quay-thanh truyền và kết cấu con trượt.
Khi trục 27 nhận được chuyển động từ bộ truyền đai và quay theo chiều mũi tờn làm bỏnh răng bị động 11 quay theo. Bỏnh răng 11 được liờn kết chặt với trục 9 nờn trục 9 quay theo và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trờn con trượt cũng như ty trung gian 1 để thực hiện quỏ trỡnh hỳt và nộn chất lỏng về đường cao ỏp. Bỏnh răng trờn trục chủ động 27 là bỏnh răng nghiờng cú số răng Z=25, trờn trục bị động cũng là bỏnh răng nghiờng nhưng cú số răng Z’=123. Vậy tỉ số truyền của bộ truyền bỏnh răng là i=123/25.
Ổ bi của trục chủ động 27 và trục 9 được lắp giữa hai thõn trờn 13 và thõn dưới 16 và được kẹp bởi ốc 4. Nắp kiểm tra 2 dựng để kiểm tra sự bụi trơn cho cụm con trượt 23 cũng như mỏng trượt trờn 21. Nắp 7 dựng để kiểm tra cỏc chi tiết bờn trong của mỏy bơm cũng như là nơi để bổ xung dầu bụi trơn cho mỏy. Việc kiểm tra truyền động bỏnh răng và dầu bụi trơn được thực hiện thụng qua một lỗ đặc biệt được mở nhờ nắp thăm dũ 6. Lỗ này xả hơi ra ngoài khi bơm làm việc và đổ dầu vào bể khi dầu trong bể cạn hoặc thay dầu mới. Que thăm dầu 14 dựng để kiểm tra mực nhớt trong mỏy bơm, yờu cầu mực nhớt phải nằm trong khoảng min và max đó được đỏnh dấu trờn que thăm. Mỏy bơm được bụi trơn bằng dầu cụng nghiệp 40 của Liờn Xụ cũ hay tương đương với loại Vietria-100.
1. Ty trung gian 2. Nắp kiểm tra 3. Vớt cấy 4. Ốc gia cố thõn trờn-thõn dưới 5. Đệm làm kớn 6. Nắp thăm dũ 7. Nắp mặt kiểm tra 8. Vớt nắp đổ dầu 9. Trục biờn 10.Tay biờn 11.Bỏnh răng bị động 12.Vũng bi tay biờn 13.Thõn trờn mỏy bơm 14.Que thăm dầu
15.Đế mỏy bơm 16.Thõn dưới bơm 17.Lỗ thỏo dầu 18.Mỏng trượt dưới 19.Ốc vớt mỏng trượt dưới 20.Ốc hóm 21.Mỏng trượt trờn 22.Ốc hóm 23.Con trượt 24.Chốt con trượt 25.Ốc vớt mỏng trượt trờn 26.Tấm chắn dầu 27.Trục chủ động mỏy bơm 28.Ốc hóm ty trung gian
Sự bụi trơn cặp bỏnh răng ăn khớp bằng cỏch ngõm dầu tức là dầu được đổ ớt nhất ngập chõn răng bỏnh răng lớn. Cũn vũng bi tay biờn và con trượt mỏng trượt bằng phương phỏp vung tộ. Cặp bỏnh răng sẽ quay như hỡnh vẽ, dầu sẽ
cho con trượt ở mặt đầu của mỏng trượt dưới 18 người ta lắp tấm chắn dầu 26 nhờ vậy mà trong lũng mỏng trượt luụn luụn cú một lượng dầu bụi trơn cho cụm con trượt. Cỏc vũng bi cũn lại được bụi trơn định kỳ bằng mỡ bụi trơn.
3.2.1.2. Cấu tạo của cụm trục chủ động và bỏnh đai (hỡnh 3.4)
Bỏnh đai 1 cú cỏc đường kớnh: Φ1400, Φ1700 hoặc Φ1800.
Bỏnh đai gồm 16 rónh đai, bỏnh đai được lắp với trục 18 bởi then bằng 5, trục cú cấu trỳc hai đầu giống nhau nhằm mục đớch cú thể thay đổi bỏnh đai lắp ở hai phớa mở rộng phạm vi lắp đặt cho mỏy và bỏnh đai được kẹp chặt vào trục nhờ hai bulụng số 2 cựng với đệm phũng lỏng 3 và ờcu 4. Để đảm bảo an toàn người ta dụng chụp 25 để chụp lại đầu trục khụng lắp puly. Ở hai đầu trục được lắp vũng bi 15, 22, gioăng làm kớn 14, 21 cũng như cỏc mặt bớch 20, 13 như trờn hỡnh vẽ. Long đen 7 và ốc 8 được vớt chặt vào đầu trục để cố định puly dịch chuyển theo phương dọc trục.
* Một số vấn đề cần lưu ý với cụm puly:
Cụm bỏnh đai là chi tiết quan trọng trong cụm mỏy bơm nờn vấn đề thường xuyờn kiểm tra trước khi nhận ca của mỗi người cần phải thực hiện một cỏch nghiờm tỳc. Đặc biệt chỳ ý ốc 25 chỉ cần hơi lỏng một chỳt nếu khụng kịp thời xiết chặt lại thỡ then 5 sẽ hỏng ngay vỡ tải trọng lờn trục là rất lớn. Vấn đề bụi trơn cho ổ 22 và 15 cần phải tuõn thủ đỳng định kỳ quy định. Nếu phải thay thế cụm puly cần chỳ ý phải treo puly 1 trước khi thỏo nắp mỏy nếu khụng khi cẩu nắp mỏy ra puly sẽ đổ về phớa bỏnh đai.
1. Bỏnh đai 2. Bulụng 3. Long đen 4. ấcu 5. Then bằng 6. Ống lút 7. Bớch hóm 8. Vớt hóm 9. Mặt bớch 10.Đệm lút 11.Gioăng làm kớn 12.Vỳ mỡ 13.Mặt bớch 14.Gioăng làm kớn 15.Ổ bi 16.Ống lút 17.Đệm lút 18.Trục puly 19.Gioăng làm kớn 20.Mặt bớch 21.Gioăng làm kớn 22.Ổ bi 23.Ống lút 24.Đệm lút 25.Ống bảo vệ
1 6 5 2 A 3 4
Hỡnh 3.5. Cấu tạo con trượt
1. Chốt 2. Bạc lút 3. Tấm lút
A. Rónh thoỏt dầu bẩn
4. Đai ốc
5. Đầu nhỏ tay biờn 6. Con trượt
Con trượt được di chuyển nhờ sự quay của tay quay truyền qua thanh truyền. Sự di chuyển của nú trờn mỏng trượt sẽ đảm bảo độ đồng tõm giữa xylanh-piston và cần piston, dẫn tới piston cũng sẽ chuyển động tịnh tiến qua lại trong quỏ trỡnh hỳt và đẩy dung dịch tạo nờn một chu trỡnh kớn.
Mỏng trượt gồm hai mỏng đỡ, mỏng đỡ dưới và mỏng đỡ trờn là điểm tựa cho con trượt chạy trờn nú, mỏng đỡ cú hỡnh cung trũn phớa trong cú độ nhẵn lớn để hạn chế tối đa ma sỏt giữa con trượt và lũng mỏng. Trong quỏ trỡnh hoạt động phải luụn đảm bảo đủ lượng dầu bụi trơn trong mỏng.
cấu tay quay-thanh truyền. Con trượt 6 được lắp nối với tay biờn nhờ đầu nhỏ tay biờn 5, đầu này được gắn trờn con trượt 6 và được cố định bởi chốt 1 thụng qua bạc lút 2. Ngoài ra, mặt trờn và mặt dưới của con trượt 6 cú lắp tấm kim loại 3 cú dạng hỡnh cong giống như mỏng trượt, tấm kim loại này trờn bề mặt cú trỏng lớp kim loại chị ma sỏt và chịu được nhiệt độ cao, chỳng được ghộp chặt với con trượt nhờ bulụng và đai ốc chỡm.
3.2.1.4. Tay biờn (hỡnh 3.6)
Tay biờn được chế tạo bằng thộp và gồm 3 phần chớnh: đầu nhỏ, đầu to và thõn tay biờn. Đầu nhỏ tay biờn được nối với con trượt bằng chốt. Đầu to thanh truyền cú lắp vũng bi đũa để lắp vào trục biờn. Hai tay biờn của mỏy bơm được lắp lệch nhau một gúc 900. Bulụng đai ốc được chế tạo bằng thộp.
1190 1905 1070 29 7 R355 R160 Hỡnh 3.6. Tay biờn 3.2.2. Phần thuỷ lực (hỡnh 3.7)
Phần thủy lực cấu tạo gồm cỏc bộ phận chớnh như: hộp thuỷ lực, cụm xylanh-piston, van, ống hỳt, ống đẩy, bỡnh điều hũa.
1. Hộp thuỷ lực phớa phải 2. Lồng nối 3. Piston 4. Gioăng cao su 5. Ống lút mỏng 6. Gioăng cao su