Biện pháp này đảm bảo cho bơm hoạt động bình thường trong quá trình làm việc. Bởi vì xilanh - piston là hai chi tiết quan trọng nhất trong máy bơm piston, mọi biểu hiện không bình thường trong quá trình làm việc có thể dẫn đến hỏng hóc các bộ phận của bơm đều ảnh hưởng đến cụm xilanh - piston và dẫn đến các nguyên nhân gây ra hỏng hóc của cụm. Do đó, để bơm làm việc bình thường trong quá trình vận hành ta phải thực hiện các công việc sau:
- Kiểm tra lượng dung dịch trong bơm sao cho trong suốt quá trình làm việc bơm không bị khí xâm thực vào;
- Kiểm tra nhớt bôi trơn và các bộ phận của máy xem có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;
- Cần giữ nhiệt độ và áp suất ổn định trong suốt quá trình làm việc của bơm; - Trong khi bơm làm việc không được tiến hành bất cứ một công việc nào. Ngoại trừ việc siết chặt các đệm làm kín đai ốc, nắp van;
- Tiến hành kiểm tra định kỳ van an toàn ít nhất là một lần sau 10 giờ làm việc để ngừa các chất lắng đọng trên các bề mặt van an toàn và trên các đường ống hút;
- Kiểm tra thường xuyên các mối ghép có liên kết ren của bulông, đai ốc. Đặc biệt chú ý đến các liên kết ren chịu tải của hộp thủy lực vì mối ghép này dù chỉ hơi lỏng cũng dẫn đến sự phá hủy các liên kết ren làm mòn bề mặt lắp ráp và đệm làm kín;
- Không cho phép bơm làm việc lâu dài ở áp suất vượt quá các chỉ số trong tính năng kỹ thuật. Cho phép tăng công suất nhưng không quá 10% trong thời gian 5 phút. Tất cả các chi tiết của hộp thủy lực chịu áp suất làm việc là 25MPa chịu áp suất thử là 37,5 MPa trong thời gian 5 phút;
- Hướng quay của trục chủ động phải đúng với hướng quay đã được chỉ ra trên khung máy (theo chiều kim đồng hồ);
- Phải rửa sạch dung dịch ở hộp thủy lực khi bơm ngừng hoạt động trong thời gian dài để tránh hiện tượng lắng đọng các hạt sét và hạt mài trong hộp thủy lực nhằm ngăn ngừa quá trình ăn mòn.
Trong quá trình máy bơm làm việc thường xẩy ra một số biểu hiện của sự hỏng hóc. Để đảm bảo quá trình bơm làm việc không bị gián đoạn ta cần tìm hiểu, xác định nguyên nhân của hiện tượng đó để có biện pháp khắc phục kịp thời.
- Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm:
Bảng 4.1 : Những biểu hiện hỏng hóc thường gặp và cách khắc phục
Biểu hiện hỏng hóc
Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
Khi bơm làm việc không chuyền dung dịch, áp suất không tăng lên
- Không đủ dung dịch. - Van hút bị đóng
- Xilanh khôngcó dung dịch - Đường hút bị hở
- Van an toàn bị hỏng
- Khí xâm thực vào khoang bơm
- Tiếp thêm dung dịch + Mở van hút.
+ Kiểm tra bộ làm kín đường ống hút
+ Thay van an toàn.
- Kiểm tra các đệm làm kín xilanh, ty piston, đường ống hút, bộ phận lọc khí
Lưu lượng bơm nhỏ không phù hợp với tính toán - Van nắp sai - Tắc phiến lọc - Lắp ống lót giữa xi lanh và nắp xi lanh không đúng phương pháp, không trùng với lỗ van - Lắp lại van - Làm sạch phiến lọc
- Kiểm tra và lắp lại ống lót
Có tiếng rít trong bộ phận thủy lực
- Có thể mòn piston, xi lanh, xói mòn mặt côn đế van, hoặc rách vòng làm kín đế van.
- Tháo xi lanh, piston ra sửa chữa hoặc thay mới (nếu mòn quá 1mm, có vết xước sâu 1mm) - Thay vòng làm kín đế van Có tiếng rít ở đệm làm kín với ty bơm và dung dịch rò rỉ theo đường này
- Đệm làm kín và ty bơm bị mòn
- Lỏng ốc xiết
- Thay đệm làm kín và ty bơm (khi ty có đường kính bị mòn đi hơn 1,5mm hoặc các vết xước > 2mm)
- Xiết lại ốc đến khi hết rò rỉ thi thôi
Có tiếng gõ trong hộp thủy lực khi piston hoạt động
- Mối ghép giữa piston và ty piston bị lỏng
- Xi lanh xiết chưa chặt
- Kẹp chặt Piston lên ty nhờ thiết bị gá ép hoặc xiết chặt đai ốc
- Mối ghép giữa ty piston và ty trung gian bị lỏng
- Xiết chặt lại xi lanh. - Xiết chặt đai ốc hãm Tiếng gõ trong xi
lanh ở vị trí van
- Lò xo của van bị yếu hoặc bị gẫy.
- Bơm bị xâm thực quá nhiều
- Thay hoặc lắp lại lò xo. - Kiểm tra lại toàn bộ phận làm kín đường hút
Dung dịch bị chảy ra lỗ báo hiệu A trong xi lanh của hộp thủy lực
Bộ phận làm kín giữa xi lanh và thân bơm bị lỏng hoặc không chăt.
Xiết chặt lại, nếu vẫn rò rỉ thì phải thay bộ làm kín mới
Hiện tượng dung dịch rò ra từ rãnh trên lắp van .
Gioăng làm kín giữa nắp van và thân bơm bị hỏng
Thay thế bộ gioăng mới
Áp suất trên đường xả dao động mạnh
- Áp suất tan dầu trong bình ổn áp không có hoặc không đủ - Màng cao su bị rách - Tăng áp suất bình ổn áp - Thay mới Bàn trượt nóng quá mức
- Dầu bôi trơn kém, tắc các lỗ bôi trơn.
- Độ nhớt của dầu quá lớn - Máy bơm lắp đặt bị nghiêng
- Thay dầu bôi trơn . - Thông lại các lỗ - Kiểm tra lại bơm - Cấp lại máy cho cân Lượng dung dịch
bôi trơn làm mát trục piston giảm
- Chất bôi trơn , làm mát thiếu
- Bơm quay ngược
- Bơm làm việc không đảm bảo thông số
- Bồn dầu quá bẩn
- Cho thêm dung dịch vào - Đổi chiều quay
- Kiểm tra lại bơm - Thay dầu mới
Có tiếng gõ trong phần dẫn động
- Răng ăn khớp bị gẫy hoặc lắp ghép giữa tay biên và ty trung gian bị hỏng hoặc mòn
- Hàng ốc kẹp của nắp cacte máy vào thân bị nới lỏng
- Kiểm tra ben qua lắp thăm dò nếu bị găng, thay
- Lắp bạc lót vào giữa tay biên và ty trung gian
- Vặn lại ốc cho chặt. Các ổ bi bị nóng - Dầu bôi trơn thiếu
- Ổ bi bị bó và bẩn
- Thêm dầu bôi trơn. - Rửa, lau chùi ổ.
4.2.Các biện pháp cải thiện điều kiện làm việc 4.2.1.Xử lý pha rắn trong dung dịch
Do máy bơm piston làm việc trong môi trường chất lỏng gồm hai pha rắn- lỏng, pha rắn là nguyên nhân chính dẫn đến sự mòn hỏng của máy đặc biệt là cụm xi lanh-piston. Để hạn chế sự mòn hỏng này cần phải có các thiết bị làm sạch dung dịch.
1. Sàng rung
Sàng rung là thiết bị tách mùn khoan chính. Sàng rung được lắp trực tiếp ở đầu máng dẫn dung dịch từ giếng khoan trở về. Sàng rung bao gồm một lưới thép không gỉ lắp trong một khung. Khung này lắp trên các lò xo và khung rung động nhờ một trục lệch tâm chuyển động nhờ động cơ điện. Khung lưới đặt nghiêng một góc nhất định về phía máng chứa mùn. Do lưới thép rung động nên dung dịch chảy qua sẽ bị phá vỡ cấu trúc. Dung dịch lọt qua mắt lưới xuống máng dẫn, mùn khoan có kích thước lớn sẽ nằm lại trên sàng rung và theo chiều của lưới thép ra ngoài.
Lưới sàng rung có nhiều loài khác nhau, thường được xác định bằng số mắt lưới trên một đơn vị chiều dài. Mắt lưới càng dày thì việc lọc mùn khoan càng tốt, tuy nhiên lại không đảm bảo được lưu lượng. Để đảm bảo được hai điều kiện này người ta thường đưa vào sử dụng sàng rung kép, nghĩa là đặt hai lưới thép song song, một lưới ở trên thưa hơn và lưới dưới dày hơn. Hoặc người ta đặt sàng rung song song.
2. Máng lắng
Đây là thiết bị dùng để tách bớt phần chất rắn trong dung dịch đã lọt qua sàng rung. Máng lắng có chiều rộng từ 600÷700 (mm), sâu 400÷600 (mm) và dài 40÷50 (cm). Để phá hủy cấu trúc dung dịch, tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng, người ta làm các vách ngăn đặt trong máng cách nhau từ 4÷6 cm. Các vách ngăn đặt cách đáy hoặc nhô cao trên thành máng từ 20÷30 cm hoặc đặt sát đáy và thấp dưới thành máng 20÷30 cm, đặt xen kẽ nhau. Trên đường máng đặt xen kẽ các hố lắng sâu.
3. Máy tách khí
Dùng để xử lý dung dịch khi bị lẫn khí tránh nguy cơ phun trào, hỏa hoạn, đồng thời giảm lượng khí có lẫn trong dung dịch đi vào bơm gây nên hiện tượng xâm thực làm hỏng hóc các bộ phận của bơm đặc biệt là hệ thống thủy lực, làm giảm hiệu suất làm việc của bơm.
Máy tách khí có nhiều loại khác nhau nhưng đều làm việc theo nguyên lý: phá vỡ cấu trúc dung dịch bằng cách trải mỏng dung dịch lên các tấm ngăn trong thùng kín, phía trên tạo chân không để cho khí tách ra khỏi dung dịch.
4. Bộ lọc cát, mùn.
Tất cả các loại mùn khoan qua lưới rung có kích thước lớn hơn 74μm được gọi là cát và nhỏ hơn 74μm được gọi là mùn. Nếu để cát và mùn lẫn vào dung dịch thì sẽ làm hao mòn các chi tiết của máy bơm và làm giảm tuổi thọ của choòng khoan. Vì vậy phải tách cát và mùn ra. Để làm được việc đó người ta dùng thùng xoáy thủy lực:
Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo Thùng xoáy thủy lực
1.Đường vào; 2. Thành máy xoáy thủy lực; 3. Đường ra của cặn; 4. Đường ra của dung dịch sạch; 5. Lỗ làm hẹp
Đây là thiết bị dùng để làm sạch dung dịch có hiệu quả nhất.
3 1 6 5 7 2 4 9 10 13 12 11 15 16 17 19 20 21 8 14 18
Dung dịch từ lỗ khoan chảy ra được bơm vào ống (1) tiếp tuyến với thành máy xoáy lốc thủy lực (2). Do tác dụng của lực ly tâm, các phần tử nhẹ hơn sẽ văng ra xa tâm, tiếp giáp với thành nón của máy và chuyển dịch xuống dưới, chảy ra ngoài lỗ (3) của van điều chỉnh lỗ. Dung dịch nhẹ sẽ chảy xoáy ở tâm của máy qua lỗ (4) chảy vào hố chứa. Lỗ (5) được làm hẹp sẽ tăng tốc độ dòng chảy vào máy. Máy lốc thủy lực làm việc bình thường cần có áp suất 0,2÷0,5 MN/m2 (2÷5 kg/cm2). Tất cả các thiết bị được bố trí theo sơ đồ nguyên lý của hệ thống tuần hoàn dung dịch.
Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn dung dịch
Bảng 4.2 : Hệ thống tuần hoàn dung dịch 1-2. Máy bơm dung
dịch
9.Sàng rung 15. Quang treo 3-4. Bể chứa dung dịch 10.Bể chứa chất thải 16. Cần chủ động 5. Manifold cao áp 11.Bể chứa dung dịch sạch 17. Cần khoan 6. Van một chiều 12. Máy lọc bùn 18. Cần nặng 7.Vòi cao áp 13. Máy tách khí 19. Thành giếng 8.Máng xả 14. Manifold hút 20. Choòng khoan
21. Khoảng trống giữa ống chống và cần khoan
4.2.2. Khắc phục hiện tượng xâm thực
- Giảm lượng khí có trong dung dịch sau khi thanh lọc vào bơm là ít nhất. Đây là yếu tố rất quan trọng nó quyết định lớn đến hiệu suất làm việc của bơm như đã nêu
ở trên. Nếu lượng khí này còn lớn nó sẽ tăng dần khi vào trong buồng làm việc, tạo ra các bọt khí và gây ra hiện tượng xâm thực. Để giảm lượng khí này:
+ Sử dụng thiết bị tách lọc khí sao cho lượng khí lẫn trong dung dịch còn lại trước khi vào bơm là ít nhất
+ Thường xuyên kiểm tra hiện tượng rò rỉ chất lỏng qua đường ống hút, đệm làm kín.
- Đảm bảo áp suất, nhiệt độ trong quá trình bơm không vượt quá giới hạn cho phép, nhiệt độ hay áp suất của chất lỏng (dung dịch) có ảnh hướng rất lớn đến hiện tượng xâm thực vì khi nhiệt độ tăng làm cho áp suất giảm tới giá trị nhỏ hơn, áp suất hơi bão hòa sẽ gây ra hiện tượng xâm thực. Tương tự vậy, trong bơm piston luôn có sự dao động áp suất, lưu lượng của dòng chất lỏng. Để khắc phục hiện tượng dao động này nhằm hạn chế sự xuất hiện của hiện tượng xâm thực, có 3 biện pháp:
+ Dùng bình điều hòa;
+ Dùng bơm tác dụng hai chiều;
+ Dùng bơm ghép: dùng bơm có từ 3 xi lanh trở lên hoặc dùng các bơm piston có chuyển động quay: bơm rôto hướng trục, bơm rôto hướng kính.
- Hạn chế nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực do lực quán tính của dòng chất lỏng bằng cách lắp đặt bơm sao cho có chiều dài ống hút, ống đẩy hợp lý:
+ Giảm chiều dài ống đẩy (giảm các đoạn nằm ngang của ống đẩy), tăng diện tích mặt ống đẩy, giảm diện tích măt piston, tăng số vòng quay.
+ Quá trình hút: qua tính toán người ta quy định: -> Đường kính ống hút tối thiểu Ф ≥ 200mm.
-> Chiều cao ống là:
+ 1,5m đối với xilanh có đường kính trong là 200mm ; + 2,2m đối với xilanh có đường kính trong là 130mm.