4.2.1. Khởi động solidworks, cài đặt đơn vị.
4.2.1.1. Khởi động.
Sau khi cài đặt SolidWorks, chạy solidworks lần đầu tiên ta phải thiết lập đơn vị, và giao diện cơ bản cho Solidworks.
Hình 4.4.
Trước tiên, khi khởi động Solidworks, màn hình sẽ hiện ra bảng lựa chọn như sau:
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 50 Hình 4.5
Trong đó cho phép bạn chọn sử dụng chương trình để: Part: Lập mô hình 3D của chi tiết. Assembly: Lắp ráp các chi tiết.
Drawing: Tạo bản vẽ 2D là các hình chiếu của vật thể 3D đã tạo.
• Giao diện phần tạo của phần Part trong chương trình:
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 51 Trong đó có các phần cơ bản:
1. Danh mục đối tượng trong bản vẽ. 2. Công cụ quan sát bản vẽ.
3. Công cụ vẽ.
4. Chuyển sang bản lắp ráp hay tạo bản vẽ 2D.
5. Công cụ khác (tính toán, chèn mẫu chuNn cơ khí …)
4.2.1.2. Đơn vị.
Đơn vị mặc định của Solidworks 2007 là meter,kilogarm,second. Để dễ sử dụng khi thao tác với các chi tiết ta nên đổi đơn vị cho phù hợp.
Sử dụng menu tools/options xuất hiện bản sau:
Hình 4.7.
Chọn Document Properties/units và chọn đơn vị theo ý muốn của bạn. N ên chọn MMGS cho các chi tiết nhỏ và cần độ chính xác cao.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 52
4.2.2. Tạo trục vít chính và phụ.
Sử dụng công cụ tạo part của Solidworks, ta có thể dễ dàng tạo trục chính và phụ và vỏ đầu nén như sau:
4.2.2.1. Trục chính.
Vào Sketch chọn công cụ vẽ hình tròn, chọn mặt phẳng vẽ là Font plane
Hình 4.8.
1. Mặt phẳng phác thảo. 2. Đường tròn.
3. Chỉnh sửa các thông số của hình tròn. Kết thúc lệnh bằng dấu nhắc màu xanh. Tiếp tục:
Vào Features, chọn công cụ Extruded boss/base tạo bề dày cho hình cơ sở đã vẽ. Chú ý: Để tiện quan sát ta có thể dùn phím cách (space) để mở công cụ viewer với rất nhiều góc quan sát hoặc sử dụng chuột giữa, bấm giữ và kéo tới hướng quan sát thích hợp.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 53 Hình 4.9.
Tạo đường tâm cho khối trụ vừa vẽ:
Hình 4.10. N háy chuột vào mặt trụ để chọn đối tượng.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 54 Hình 4.11.
Tạo đường xoắn ốc.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 55
N háy chuột phải vào mặt phẳng trên, insert sketch vẽ đường tròn tâm và bán kính trùng với đáy hình trụ. Vào phần Curves (góc phải trên) chọn Helix and Spiral.
Hình 4.13
Hình 4.14. 1. Chiều dài xoắn.
2. Số vòng xoắn. 3. Độ nghiêng xoắn.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 56 Chuyển sang Top plane.
N háy chuột phải vào chọn insert Sketch và vẽ biên dạng của mặt cắt rãnh trục vít. Trong ví dụ này là hình elip tuy nhiên thực tế là biên dạng rất phức tạp.
Hình 4.15
Vào Features chọn Sweept boss/base để cắt theo biên dạng xoắn ốc đã tạo.
Hình 4.16. 1. Hình cắt.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 57 Vào phần Circular để tạo ra 5 đường rãnh tương tự.
Hình 4.17
Hình 4.18 1. Đường tâm
2. Xoay 600 mỗi lần copy. 3. copy thành 6 rãnh. 4. Đối tượng copy.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 58 Hình 4.19
OK ta được kết quả như trên.
Bo tròn cạnh bằng lệnh Fillet, chọn tất cả các cạnh trên của rãnh.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 59 Hình 4.21
OK
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 60 Vẽ trục ổ lăn.
Chọn mặt phẳng trước, nháy chuột phải chọn insert Sketch
Hình 4.23 Vẽ hình tròn với tâm trùng với tâm trục vít.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 61 Vào Features chọn Extruded để tạo trục.
Hình 4.25
Đánh dấu vào direction 2 chúng ta sẽ có thể Extruded 2 chiều, tính toán độ dài extruded chiều 2 sao cho hợp lý để trục đối xứng.
Ok
N hư vậy ta đã hoàn thành Trục chủ động của đầu nén trục vít.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 62
4.2.2.2. Trục phụ.
Trục phụ được thực hiện tương tự như trục chính. Khác biệt ở kích thước hình elip cắt rãnh và đường kính trục ổ lăn.
Hình 4.27
4.2.3. Giá lắp ráp 2 trục chuyển động.
Ta sẽ vẽ 1 giá đỡ đơn giản thay cho vỏ đầu nén. Mục đích của nó là tạo điều kiện cho hai trục liên kết đúng khoảng cách khi lắp ráp, thay thế cho việc vẽ vỏ đầu nén phức tạp hơn rất nhiều.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 63 Hình 4.28
Từ sketch trên, tạo bề dày 2mm bằng công cụ Extruded. Kết quả ta có:
Hình 4.29
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 64
4.2.4. Lắp ráp và mô phỏng chuyển động. 4.2.4.1. Lắp ráp ăn khớp 2 trục vít.
Từ solidworks, chọn File >> N ew file (Ctrl + N ) . Chọn Assembly ta được giao diện như hình sau:
Hình 4.30
Bên trái là danh sách các Part đang được mở bằng Solidworks, bao gồm những Part vừa được thực hiện ở trên.
Bắt đầu việc lắp ráp bằng cách bam vào chi tiết lắp ráp rồi bấm ra màn hình lắp ráp chính giữa.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 65 Hình 4.31
N ếu muốn thêm chi tiết lắp ráp bạn có thể vào Insert Components ở góc trên bên trái để browse thêm.
Tạo liên kết giữa các chi tiết bằng lệnh Mate Trước tiên là trục chính và lỗ trục lớn của giá đỡ. Chọn Mate sau đó chọn hai đường tròn như hình vẽ:
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 66
Chú ý phải chọn chính xác đường tròn ở mặt trong của giá đỡ và đường tròn ở cổ trục. Kết quả:
Hình 4.33
Ok. N ếu bị ngược chiều, ta có thể sử dụng mũi tên Flip mate alignment ngay trên thanh công cụ vừa hiện ra.
Tương tự với trục phụ ta được:
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 67
Xoay về mặt sau (dùng chuột giữa) kiểm tra ăn khớp giữa hai trục. N ếu không khớp với nhau, bấm giữ chuột trái lên 1 trong 2 chi tiết và di chuyển nhẹ tới khi nào nó xoay tới vị trí hợp lý thì dừng lại.
Hình 4.35
Bấm phím cách (Space), chọn chế độ quan sát Isometric. Hoàn thiện việc lắp ráp 2 trục vít ăn khớp với nhau.
4.2.4.2. Mô phỏng.
Sau khi lắp ráp 2 trục vít ta sẽ gán chuyển động cho các trục bằng công cụ Simulation. Cụ thể là Rotary Motor.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 68 Bấm vào công cụ trên ta có thể gán chuyển động xoay cho các trục. Ví dụ với trục chính:
Hình 4.37 Tương tự với trục phụ.
Chú ý rằng trục chính và trục phụ phải có tốc độ liên hệ với nhau theo công thức:
V1.n1=V2.n2 Trong đó:
V1,V2: Tốc độ xoay của các trục (deg/s) n1,n2 : Số răng mỗi trục.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 69 Hình 4.38
Đợi khoảng 30s để Solidworks tính toán. N ếu chương trình không tự dừng. bấm vào Simulation, chọn Stop record or playback..
Để xem kết quả vào Simulation chọn Replay Simulation. OK.
4.3. Ứng dụng vào cơ khí thiết bị dầu khí.
Solidworks thực sự là một chương trình mạnh về cơ khí chế tạo máy. Trong ngành cơ khí thiết bị khoan, rất nhiều máy móc, thiết bị từ đơn giản tới phức tạp. N ếu có thể sử dụng phần mềm để mô phỏng thì rất có ích trong công tác giảng dạy và học tập. Hơn nữa phần mềm này cũng rất được các công ty chuộng dùng nên tôi hi vọng bộ môn sẽ giảng dạy phần mềm này cho sinh viên ngành thiết bị dầu khí.
Minh chứng cho khả năng mạnh mẽ của chương trình, xin đưa ra một số hình ảnh mô phỏng của một số thiết bị dầu khí mà em tự làm.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 70
4.3.1. Valve.
Hình 4.39. Mô phỏng valve.
4.3.2. Tạo mô hình trạm nén khí Ga 75.
Dựa trên sơ đồ lắp đặt trạm nén khí tại Block BM 7 của giàn MSP 3
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 71 Và sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén.
Hình 4.41 Có thể tạo ra mô hình như sau.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 72
Không những vậy, Solidworks còn có khả năng xây dựng hệ thống đường ống dầu khí, thiết kế nhà cửa cầu đường … Đặc biệt có những công cụ thương mại của Solidwork có khả năng tính toán bền cho kết cấu, tính toán thủy lực cho hệ thống đường ống và rất nhiều tính năng khác.
Hình 4.43
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 73
KẾT LUẬ
Trong điều kiện giàn khoan trên biển để đảm bảo cho công tác khoan và khai thác, cũng như giám sát chặt chẽ các công tác này thì việc sử dụng hệ thống tự động là rất hữu hiệu. Do môi trường dễ cháy nổ trên giàn khoan nên việc sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết bị tự động là tối ưu hơn cả.
Trong rất nhiều máy nén khí đang được sử dụng tại Liên doanh Vietsopetro để cung cấp khí nén cho hệ thống tự động thì máy nén khí Ga 75 là thông dụng hơn cả và có vai trò hết sức quan trọng.
Trong thời gian thực hiện đồ án, bằng kiến thức có được và sự giúp đỡ của thầy N guyễn Văn Giáp, em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp: “ghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn. Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.”
Bởi khả năng ứng dụng rộng rãi của phần mềm Solidworks, em hi vọng phần mềm này sẽ được các sinh viên bộ môn nói riêng và các sinh viên ngành kỹ thuật trong trường nói chung nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong học tập.
Do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế cùng với chưa có kinh nghiệm thực tế làm việc lâu dài nên đề tài có những thiều sót không thể tránh khỏi. Vì vậy em mong có sự góp ý từ các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 74
THAM KHẢO
1. Đề tài bậc 6 về máy nén khí Ga 75 – KS N guyễn Văn Sơn Vietsovpetro. 2. Giáo trình thủy lực khí nén – ĐH Bách khoa Hà N ội.
3. Web site công ty TN HH kỹ thuật Hợp N hất http://www.hopnhatvn.com 4. Giáo trình Solidworks http://www.ebook.edu.vn
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 75
MỤC LỤC
CHƯƠG 1. TỔG QUA VỀ HỆ THỐG KHÍ É TRÊ GIÀ.... 2
1.1. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén... 2
1.1.1. Lịch sử ... 2
1.1.2. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén... 3
1.2. Các loại máy đã được sử dụng tại Xí nghiệp LD Vietsovpetro. ... 6
1.3. Trạm máy nén khí Ga 75, hiệu quả và tồn tại... 8
CHƯƠG 2. CẤU TẠO, GUYÊ LÝ LÀM VIỆC CỦA TRẠM MÁY É KHÍ GA75. ... 9
2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp khí nén trên giàn MSP 3... 9
2.2. Cấu tạo máy nén khí GA75... 10
2.2.1. Giới thiệu chung: ... 10
2.2.2. Cấu tạo-các bộ phận cơ bản của trạm máy nén khí GA-75FF... 12
2.2.2.1 Động cơ điện dẫn động. ... 12
2.2.2.2. Đầu nén –Air compressor element... 13
2.2.2.3. Phin lọc khí đầu vào và van nạp-ngắt tải. ... 13
2.2.2.4. Bình gom-tách dầu bôi trơn – Air receiver/oil separator. ... 14
2.2.2.5. Các phin lọc dầu bôi trơn... 15
2.2.2.6. Các phin lọc-tách condensate và hệ thống xả condensate tự động. ... 16
2.2.2.7. Hệ thống điện :... 17
2.3. N guyên ký làm việc ... 18
2.3.1. Lý thuyết cơ bản về máy nén khí dạng trục vít... 18
2.3.1.1. N guyên lý hoạt động... 18
2.3.1.2. Các thông số cơ bản của máy nén trục vít. ... 20
2.3.1.3. Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít. ... 23
2.3.2. N guyên lý trạm máy nén khí GA-75 FF. ... 25
2.3.2.1. Sơ đồ nguyên lý trạm. ... 25 2.3.2.2. N guyên lý làm việc. ... 27 2.3.2.2.a. Hệ thống nén khí. ... 27 2.3.2.2.b. Hệ thống bôi trơn. ... 29 2.3.2.2.c. Hệ thống làm mát. ... 29 2.3.2.2.d. Hệ thống làm khô khí... 30 2.3.2.2.e. Hệ thống máy lạnh. ... 31
CHƯƠG 3. SƠ ĐỒ LẮP ĐẶT, VẬ HÀH, BẢO DƯỠG SỬA CHỮA TRẠM MK GA-75FF TẠI BM-7A. ... 33
3.1. Sơ đồ Lắp đặt. ... 33
3.2. Vận hành. ... 35
3.2.1. Trước khi khởi động. ... 35
3.2.2. Khởi động. ... 36
3.2.3. Kiểm tra trong thời gian máy hoạt động. ... 36
3.2.4. Kiểm tra màn hình bộ điều khiển... 37
3.2.5. Dừng máy. ... 39
3.3. Bảo dưỡng, sửa chữa... 40
3.3.1. N ội dung bảo dưỡng: ... 41
3.3.2. Bảo dưỡng và điều chỉnh một số bộ phận quan trọng. ... 43
SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 76
CHƯƠG 4. SỬ DỤG SOLIDWORKS MÔ PHỎG CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY
É KHÍ GA75 VÀ MỘT SỐ CHI TIẾT KỸ THUẬT KHÁC. ... 46
4.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks. ... 46
4.2. Tạo và mô phỏng hoạt động của đầu nén máy nén Ga 75. ... 49
4.2.1. Khởi động solidworks, cài đặt đơn vị. ... 49
4.2.1.1. Khởi động. ... 49 4.2.1.2. Đơn vị. ... 51 4.2.2. Tạo trục vít chính và phụ. ... 52 4.2.2.1. Trục chính. ... 52 4.2.2.2. Trục phụ. ... 62 4.2.3. Giá lắp ráp 2 trục chuyển động. ... 62 4.2.4. Lắp ráp và mô phỏng chuyển động... 64 4.2.4.1. Lắp ráp ăn khớp 2 trục vít... 64 4.2.4.2. Mô phỏng. ... 67
4.3. Ứng dụng vào cơ khí thiết bị dầu khí. ... 69
4.3.1. Valve. ... 70
4.3.2. Tạo mô hình trạm nén khí Ga 75. ... 70