Bánh công tác chụ tác dụng của nhiều lực như: phản lực của dòng chảy, lực ly tâm và trong trường hợp lắp căng cánh bơm lên trục còn có cả lực tác
Ngoài các yếu tố cơ học trên, cánh bơm còn chịu tác động rất lớn của sự ăn mòn điện hóa, ăn mòn do xâm thực.
Ăn mòn điện hóa do thành phần cấu tạo của cánh bơm hoặc các chi tiết tiếp xúc có cấu trúc không đồng nhất tạo lên các cặp vi pin, chúng tồn tại trong dầu thô có chứa các chất ăn mòn như H2S, CO, CO2… lẫn trong nước vỉa hình thành dung dịch điện ly.
Ăn mòn do xâm thực:
- Do trong thành phần của dầu thô có lẫn khí, khi thay đổi nhệt độ hay áp suất sẽ hình thành các bọt khí trong dòng chảy qua bơm.
- Do chiều cao hút của bơm lớn hơn chiều cao hút ccho phép hoặc hiện tượng toa phễu ở cửa hút của bơm.
- Do sự cọ xát của bánh công tác ở 2 mặt trụ với vòng làm kín trên thân. Nguyên nhân gây ra có thể là do khe hở giữa cánh bơm và vòng làm kín quá bé (0,25÷0,35mm) nên khi có vật lạ lọt vào khe hở làm xước và làm mòn bề mặt bánh công tác. Hoặc bánh công tác tức thời chạm vào vòng làm kín, do có sự mất cân bằng giữa roto, do vòng bi hai đầu rơ hoặc lắp ráp không chuẩn hay một nguyên do khác tương tự.
Tên thiết bị
Tên chi tiết: BÁNH CÔNG TÁC SỐ MỘT Số bản vẽ:
Số chi tiết trên một thiết bị:
Bơm NPS 65/35-500 Độ cứng: Vật liệu: Dụng cụ và phương pháp kiểm tra Kích thước (mm) Vị trí chi tiết Dạng khuyết tật Theo bản vẽ Cho phép lắp ghép với Phương pháp phục hồi Kích thước sửa chữa Chi tiết mới Chi tiết cũ A Vết nứt có đặc tính kỹ thuật và có sự phân bố bất kì Xem xét mặt ngoài bằng mắt thường - Loại bỏ B
Bề dày của cánh bị mài mòn quá 1/3 bề dày ban đầu
Đo kiểm bằng thước cặp
- loại bỏ
1
Mài mòn bề mặt Φ85H7 Panme đo trong. 85+0,035 85,05 85,03 1. Mạ hàn phục hồi và gia công tới kích thước bản vẽ
kích thước bản vẽ 2. Loại bỏ
3
Mài mòn bề mặt Φ149,5h6 Panme 149,5-0,025149,36 149,38 1. Mạ hàn phục hồi và gia công tới kích thước bản vẽ 2. Loại bỏ
Bảng 4.5 Quy phạm kỹ thuật đánh giá khyết tật và sửa chữa
Tên thiết bị Tên chi tiết: BÁNH CÔNG TÁC CÒN LẠI Số bản vẽ:
Số chi tiết trên một thiết bị:
Bơm NPS 65/35-500 Độ cứng:
1 Mài mòn bề mặt Φ85H7 Panme đo trong 85+0,035 85,05 85,03 1. Mạ hàn phục hồi và gia công tới kích thước bản vẽ
2. Loại bỏ
2 Mài mòn bề mặt Φ104,5h6 Panme 104,5−0.022104,36 104,38 1. Mạ hàn phục hồi và gia công tới kích thước bản vẽ
2. Loại bỏ
3 Mài mòn bề mặt Φ149,5h6 Panme 139,5-0,025 139,36 139,38 1. Mạ hàn phục hồi và gia công tới kích thước bản vẽ
Trong những năm qua Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro đã tiến hành phục hồi hàng trăm bánh công tác của bơm NPS 65/35-500 bằng việc thuê mạ Crôm. Các bánh công tác này làm việc ổn định và có tuổi thọ cao. Trong đó Xí nghiệp cơ điện đảm bảo các khâu:
- Đo kiểm đánh giá khuyết tật các bánh công tác tháo từ các máy bơm hỏng đưa từ các giàn về.
- Chọn lựa các bánh công tác cần phục hồi.
- Chuẩn bị bề mặt cần phục hồi về mặt cơ khí: làm sạch, mài sửa các bề mặt phục hồi.
- Đề ra các yêu cầu cụ thể cho lớp mạ: về độ bám dính, độ cứng bề dày lớp mạ, bề mặt cần bảo vệ..
- Kiểm tra chất lượng lớp mạ.
- Gia công lại các bề mặt phục hồi đạt yêu cầu kỹ thuật của ản vẽ chế tạo.
Riêng nguyên công mạ điện là thuê ngoài. Đây là lĩnh vực chuyên môn của ngành điện hóa phục vụ cơ khí. Sau đây là sơ lược về công nghệ này kết hợp với các nguyên công chuyên ngành cơ khí để phục hồi bánh công tác của bơm.
4.2.5. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng
4.2.5.1. Đặc điểm
Mạ điện là phương pháp đắp lên bề mặt chi tiết mòn một lớp kim loại mỏng, dựa trên nguyên lí của sự điện phân. Trong quá trình điện phân dưới tác dụng của điện trường gây ra bởi các bản cực II (Anôt) và I (catôt) các ion
1 2
3
4 5 6
Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạ kim loại
1. Chi tiết ( ca tốt)
2. Điện cực không tan ( A nốt) 3. Dung dịch điện phân
4. Vỏ trong bể mạ 5. Nước (dầu đun nóng) 6. Vỏ ngoài bằng thép
Trên các catôt, các ion dương nhân thêm điện tử để trở thành các điện tử trung hòa về điện, giải phóng Hydro khỏi dung dịch, các phần tử ở kim loại này được giữ ở catôt tạo lên một lớp kim loại phủ lên bề mặt chi tiết.
4.2.5.2. Phạm vi ứng dụng
Phương pháp mạ phục hồi thường dùng để sửa chữa phục hồi các chit tiết mòn gồm: mạ Crom, mạ thép, mạ Niken, mạ đồng… các chi tiết sửa chữa thường là: các xilanh, van, trục, cánh bơm…
• Ưu điểm:
Phương pháp mạ có thể phủ một lớp rất mỏng hoặc dày (mạ thép) mà không làm thay đổi tính chất kim loại của chi tiết, tăng độ cứng, độ bóng và khôi phục cải thiện tính năng làm việc của chi tiết.
- Thiết bị phức tạp.
- Đòi hỏi thợ có tay nghề cao.
4.2.6. Phương pháp mạ Crom
4.2.6.1. Đặc diểm
Đây là phương pháp dùng để mạ chống rỉ, mạ cho các chi tiết bị mòn, cần tăng độ cứng và độ mài mòn. Mạ Crom có hiệu quả khi chiều dày lớp mạ δ<0,5mm, chi khiều dày của lớp mạ lớn lực bám dính của lớp mạ giảm. Mạ Crom cần nhiều thời gian, tốc độ mạ 0,013÷0,03mm/h.
4.2.6.2. Quy trình công nghệ mạ
• Chuẩn bị bề mặt mạ
Phục hồi các đường kính D1 và D2 bị mài mòn và méo quá giới hạn cho phép bằng cách mạ Crom (dựa theo bảng vẽ và bảng quy phạm).
Trước khi tiến hành mạ, bánh công tác cần phải được làm sạch khỏi các vết bám dính như dầu, mỡ, rỉ…
Mài các kích thước D1 và D2 đều sạch đảm bảo độ đảo, độ tròn theo yêu cầu của bản vẽ.
Đo kiểm lại các kích thước, xác định thời gian mạ cần thiết.
Cách điện các bề mặt không cần mạ bằng vải sơn ƃΦ2 hay sơn cách điện (bakelit), sơn ba lớp sau mỗi lớp sơn và được sấy khô trong khoảng thời gian 1÷2h ở nhiệt độ 100÷1500C. Xâm thực bề mặt mạ bằng chính dung dịch mạ trong bể điện phân.
Mật độ dòng điên mạ DK = 0,8÷1,2KA/m2, t0 = 60÷700C, thời gian mạ từ 1÷2 phút, sau đó đảo cực giữ 1÷2 phút.
Điện áp mạ: U= 6÷9V. Chọn U= 9V.
Nhiệt độ dung dịch điện phân: t0= 670C±10C.
Đưa bánh công tác vào trong bể mạ ở tư thế đường trục thẳng đứng so với mặt thoáng, bánh công tác ngập hoàn toàn trong bể mạ, phía trên cách mặt thoáng 50÷100mm, phía dưới cách mặt đáy 50÷100mm hoặc lớn hơn tùy kích thước bể mạ. Chiều sâu nhúng Anot và Catot trong dung dịch phải đều nhau để nhận lớp kim loại mạ đều nhau.
Khoảng giữa các Anot và Catot từ khoảng 150mm là tốt nhất. Tỉ số diện tích giữa bề mặt Catot và Anot khoảng 1÷1,8 là được.
Sau khi mạ xong chi tiết được ngâm trong bể dầu nóng và rửa lại bằng nước nóng sau đó sấy khô ở 150÷2000C trong khoảng 2÷3h.
• Kiểm tra lớp mạ
Bề dày đạt 0,4÷0,5mm đồng đều bằng cách đo kiểm và so sánh với kích thước sau khi mài chuẩn bằng thước cặp có độ chính xác 0,02.
Không cho phép lớp mạ bám dính vào các phần khác của bánh công tác.
Kiểm tra độ bám dính của lớp mạ bằng cách quan sát, dũa thử không bị bong tróc khi gia công cơ.
Kiểm tra độ cứng bằng máy đo độ cứng tế vi hoặc bằng mẫu cộng với dũa thử. Độ cứng 42÷48HRC là đạt ( cao hơn của vòng làm kín khoảng 10HRC).
• Tiến hành gia công cơ sau khi mạ
Sau khi đánh giá lớp mạ đã đạt, tiến hành mài kích thước D1 và D2 đến sạch vết mạ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ.
Chú ý:
Kích thước D1 và D2 sau mài có thể xê dịch đôi chút so với kích thước chuẩn. Tuy vậy vì lớp mạ mỏng nên trên thực tế sẽ chế tạo vòng làm kín theo kích thước thực D1 và D2 này nhằm đảm bảo khe hở theo yêu cầu kỹ thuật.
4.3.1. Cấu tạo, nguyên lí làm việc và vật liệu chế tạo
Gối đỡ ổ bi dùng để lắp và định vị vòng bi. Thông qua ổ bi gối đỡ dùng để đỡ trục với Roto của bơm và nó chịu các lực đặt trên trục và truyền các lực này vào thân bơm và giá máy. Nhờ có gối đỡ ổ bi, trục bơm có vị trí nhất định so với thân bơm cố định và quay tự do quanh một đường tâm đã định.
Gối đỡ làm bằng gang đúc CY21-40 tiêu chuẩn 1412. Lỗ lắp vòng bi 6414 (hay 414) có kích thước Φ1800,04 trên có xẻ rãnh 4 x 2,5 để tuần hoàn nhớt bôi trơn. Hai mặt đầu của gối đỡ được bố trí vuông góc với lỗ lắp vòng bi trên, với yêu cầu rất khắt khe về độ không vuông góc (<0,03). Đây là hai chỉ tiêu quyết định tới khả năng làm việc của gối đỡ ổ bi. Ở mặt đầu bên phải có gia công 2 lỗ chốt Φ14 để lắp chốt định vị, 4 lỗ Φ18 để bắt chặt gối đỡ nửa bên dưới của thân bơm.
Trên thân gối đỡ có 2 khoang:
- Khoang chứa nhớt bôi trơn và làm mát vòng bi nằm chính giữa thân và khoảng chứa 2 vòng bi.
- Khoang chứa nước tuần hoàn làm mát bên ngoài, có đường nước áp suất 3÷4kg/cm2 chảy qua.
4.3.2. Quy trình đánh giá khuyết tật
Sau khi tháo gối đỡ khỏi ổ bi và thân bơm ta tiến hành các bước sau: - Rửa sạch toàn bộ bằng máy rửa chuyên dùng, thổi sạch, lau khô. - Đo kiểm tra kích thước Φ180 bằng panme đo lỗ 175÷200, độ chính xác 0,01.
- Kiểm tra đường nước làm mát: nếu có hiện tượng tắc nghẽn phải thông bằng dung dịch axit loãng ngâm trong 4h và phương pháp cơ học bình
Tên thiết bị Tên chi tiết: THÂN Ổ ĐỠ Số bản vẽ:
Số chi tiết trên một thiết bị:
Bơm NPS 65/35-500 Độ cứng: Vật liệu: Dụng cụ và phương pháp kiểm tra Kích thước (mm) Vị trí chi tiết Dạng khuyết tật Theo bản vẽ Cho phép lắp
ghép với Phương pháp phục hồi Kích thước sửa chữa Chi tiết mới Chi tiết cũ A Vết nứt, vết lõmcó đặc tính - Loại bỏ 1 Mài mòn bề mặt Φ180F7 Panme đo trong 04 , 0,83 0 180++ 180,12 180,10 - dùng phương pháp ép bạc
2 Mài mòn bề mặt B Panme - Độ bóng 2,5- Độ vuông góc 0,05 - Dùng phương pháp doaphẳng
3
Mài mòn bề mặt C Panme - Độ bóng 2,5
- Độ vuông góc 0,05
- Dùng phương pháp doa phẳng
hai mặt đầu bị va đập, biến dạng khiến cho độ không vuông góc cao hơn mức cho phép 0,05.
4.3.4. Quy trình công nghệ sửa chữa
Vì gối đỡ làm bằng gang đúc nên các phương pháp mạ, hàn đắp, phun phủ không thể áp dụng được. Trong trường hợp này ta phục hồi bằng phương pháp thuần túy gia công cơ khí: doa rộng lỗ, ép bạc có độ dôi.
Các bước của quy trình: 1. Gia công lỗ cũ
Rà tròn theo lỗ Φ180 cũ về mặt chuẩn (A) theo bản vẽ, độ đảo và độ không vuông góc không quá 0,08. Doa rộng lỗ từ Φ180÷188-0,046, H7 đảm bảo độ bóng 2,5√(doa từ hai đầu lại).
2. Tiện bạc (chi tiết số 2):
Đường kính lắp ghép (để lượng dư gia công 5mm theo bán kính) đạt Φ180.
Mối ghép H7/p6 có độ dôi 0,014÷0,033. 3. Ép hai bạc vào ổ bi:
- Luộc gối đỡ trong dầu nóng 1000C.
- làm lạnh hai bạc tới 00C ép nhẹ nhàng hai bạc vào gối đỡ. 4. Gia công 6 lỗ M6 trên thân và bắt 6 vít chống xoay M6x15. 5. Gia công thô:
Giảm lượng dư gia công: Rà tròn theo lỗ trong Φ170 và mặt đầu B, tiện bóc lượng dư đến kích thước Φ170+0,1.
6. Doa lỗ đạt Φ180+0,083
BIỆN PHÁP HẠN CHẾ
Như chúng ta đã biết, do điều kiện thực tế sản xuất cũng như điều kiện biên chế nhân lực và trang thiết bị trên giàn khoan, giàn khai thác là rất hạn chế nên không cho phép chúng ta thực hiện công việc sửa chữa lớn máy bơm NPS 65/35-500 trên giàn khoan. Thông thường, bộ phận cơ khí chỉ tiến hành công việc sửa chữa vừa và nhỏ hoặc tiến hành công tác lắp đặt các tổ hợp bơm mới. Các dạng sửa chữa này bao gồm: bổ sung hoặc thay thế loại Salnhic dây quấn; sửa chữa hoặc thay thế bộ phận làm kín kiểu mặt đầu; thay ống lót bảo vệ trục; thay vòng bi ở các gối đỡ trục; thay khớp nối răng giữa các trục; sửa chữa hoặc thay thế các đường ống nước làm mát cho gối đỡ và bộ phận làm kín; căn chỉnh độ đồng tâm giữa các trục; kiểm tra điều chỉnh vị trí của gối đỡ trục; làm thông sạch đường hút; sửa chữa các van chặn trên đường hút, đường bơm dầu và các van chặn ở hệ thống làm mát; tháo các bơm cũ do lưu lượng và áp suất bị giảm quá mức hoặc do bị kẹt Roto không thể khắc phục được; lắp đặt, căn chỉnh, kiểm tra và thử nghiệm các bơm mới để đưa vào vận hành…
Việc để xảy ra hư hỏng và sửa chữa chúng sẽ gây lãng phí về mặt thời gian và kinh tế. Vì vậy cần phải có biện pháp để hạn chế một cách tối đa các hư hỏng này trong quá trình sản xuất trên giàn.
Qua một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu về tổ hợp máy bơm NPS 65/35-500 trong hệ thống vận chuyển dầu thô của Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro, em xin liệt kê một số hư hỏng chính của bơm ly tâm NPS 65/35-500 trên giàn khoan tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng và các biện pháp hạn chế chúng như sau:
5.1. Hư hỏng đối với các vòng bi
Đối với các vòng bi ở gối đỡ của máy bơm NPS 65/35-500 phải luôn đảm bảo cho nhiệt độ nhỏ hơn 600C. Khi bị quá nhiệt chúng sẽ gây ra các hư hỏng ảnh hưởng tới quá trình sản xuất. Chúng có các dạng hư hỏng sau đây:
- Do khoang áo nước làm mát của vỏ gối đỡ bị cặn bám làm giảm khả năng thoát nhiệt của nước làm mát.
- Do bơm làm việc liên tục, do sự không đồng tâm giữa các trục và tốc độ vòng quay lớn nên gây ra ma sát, làm tăng nhiệt độ.
- Khe hở nhiệt không đảm bảo yêu cầu thoát nhiệt cho ổ bi. - Chất lượng của nhớt bôi trơn ổ bi không được đảm bảo. Biện pháp hạn chế
Từ các nguyên nhân trên ta thấy cần phải có các biện pháp để hạn chế hư hỏng trong quá trình vận hành bơm như sau:
- Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ của hệ thống nước làm mát của ổ bi ở đầu ra và đầu vào để xem mức độ chênh lệch nhiệt độ ổ bi đó. Nước dùng cho hệ thống làm mát phải được xử lý, tinh lọc để tránh hiện tượng đóng cặn. Cần pha thêm chất phụ gia để tránh sự ăn mòn của nước biển đối với hệ thống làm mát này.
- Kiểm tra dầu bôi trơn và có chế độ bôi trơn hợp lý, đúng yêu cầu kỹ thuật đối với ổ bi.
- Kiểm tra các khe hở nhiệt đảm bảo độ thông thoáng.
- Khi lắp đặt cần chú ý đến công tác căn tâm của máy bơm. Đây là yêu cầu thực tế để đảm bảo cho các thiết bị làm việc hoàn hảo nhất.
5.1.2. Các vòng bi ở gối đỡ bên phải bốc khói