3.3.1. Cấu tạo
Các bộ phận chính được thể hiện trên (hình 3.2) là sơ đồ mặt cắt của bơm ly tâm HΠC 65/35 – 500.
1625
φ 2
20 φ 3
20
3.3.1.1. Cấu tạo của thân bơm
Thân bơm gồm hai nửa, nửa trên (8) và nửa dưới (24) được lắp ghép với nhau bằng các bulông M30 và các đai ốc dạng chụp M30. Bề mặt lắp ghép của thân được mài rà để chống rò rỉ.
Nửa thân dưới (24) có kết cấu hàn gồm thân đúc bằng thép cacbon hàn với nửa ống dạng máng dùng để nối liền cửa ra cấp IV (11) và cửa hút cấp V (18) và
248 1625 1625 248 φ 2 90 φ 2 20 φ 3 20 φ 2 90 φ 2 20 φ 120 φ 320 +0,035
ống vuông góc để nối ống giảm tải (22). Ống giảm tải dùng để xả và giảm áp suất trong buồng trước đệm làm kín trục phía cao áp cấp V bằng áp suất ở cửa hút.
Hình 3.3. Sơ đồ cấu tạo thân trên bơm
Hình 3.4. Sơ đồ cấu tạo thân dưới bơm
3.3.1.2. Phần chảy (khoang hướng dòng)
Hình 3.5. Sơ đồ cấu tạo khoang hướng dòng
Phần chảy của bơm bao gồm các phân đoạn phải (14) và trái (8), buồng vào cấp I (6) và cấp V (18), buồng ra cấp IV (11) và cấp VIII (13). Tất cả các bộ phận và các buồng được định tâm theo mặt trong của thân bơm và được hãm chống xoay bằng các chốt. Vị trí tương đối của các buồng trong vỏ bơm được đảm bảo khi lắp ráp nhờ các bộ phận định vị.
215210 210 130 320 310 220 +0,04 -0,018 -0,054 -0,115 +0,04 -0,130 -0,095 -0,050 φ φ φ φ φ φ φ φ 1 9 ,4 -+0 ,3 1 3 ,5 8 ,7 o 2 5 R 1 0 2 5 0 ' o o 5 2 5 0 ' - 0,045 - 0,022 φ235 215 104,5 95 91 1x 4 5 o +0,037 - 0,053 - 0,025 139,5 126 95 85 4 4 -0 ,3 9 -0 ,1 7 5 R 2 1 o 3 0 2, 5 2, 5 49 ,7 5 4 5 o 5 3 8 8 3
Việc làm kín khe hở của các chi tiết của khoang hướng dòng và thân bơm để ngăn chặn dòng chảy giữa các cấp nén được thực hiện bằng các gioăng cao su chịu nhiệt (15) có tiết diện tròn φ6,2 mm.
Hình 3.6. Sơ đồ cấu tạo buồng vào cấp 5
3.3.1.3. Bánh công tác
Hình 3.7. Sơ đồ cấu tạo bánh công tác
Bánh công tác được lắp trên trục gồm 8 bánh chia làm hai nhóm (nhóm trái và nhóm phải), mỗi nhóm gồm 4 bánh.
Các bánh công tác ở mỗi nhóm có kích thước bằng nhau và có thể lắp lẫn cho nhau được (trừ bánh công tác thứ nhất có kích thước lớn hơn). Hai nhóm này có cửa hút bố trí ngược nhau, điều này có tác dụng khử lực dọc trục trong khi bơm làm việc. Giữa hai bánh công tác có lắp “phanh hai nửa” (vành hãm) để
9082 82 4 o 1x45 φ 6 ,7 φ 1 3 0 0,6x45o 0 3 l ç φ 1 2 φ 1 0 5 φ 1 6 0 φ 1 4 2 o 2x45 12 R6 φ132 03 lç φ 6,7 4,2 30o φ 12 0 φ1 10 φ 14 6 o 0,6x45 φ 10 5
ngăn cách không cho chúng di chuyển dọc trục, tiếp xúc với nhau trong quá trình làm việc để tránh kẹt gây cháy hỏng bánh công tác và trục bơm.
3.3.1.4. Trục bơm
Trục bơm được làm bằng thép có độ cứng HB = 260÷280.
Trục bơm (2) quay trên hai gối đỡ (1) và (21). Hai gối đỡ này được liên kết với thân dưới của bơm bằng các bu lông M16 và các chốt định vị.
Phía đầu khớp nối với động cơ là hai ổ bi đỡ chặn 66414 theo tiêu chuẩn ΓOCT 831 – 75 của (Liên Xô cũ).
Phía đầu đối diện là hai ổ bi đỡ 414 theo tiêu chuẩn ΓOCT 8338 – 75 của (Liên Xô cũ).
Ở giữa hai vòng bi của mỗi ổ đỡ có lắp các vòng cách (hình ống) để định vị tương đối giữa hai ổ với nhau. Một vòng lắp trên trục để định vị hai vòng trong và một vòng có đường kính ngoài bằng đường kính trong của lỗ lắp ổ bi để định vị vòng ngoài.
Trên ống lót định vị vòng trong có lắp treo một vòng quăng dầu lên bôi trơn ổ bi khi bơm làm việc (hình 3.8)
Hình 3.8. Sơ đồ cấu tạo bạc giữa
3.3.1.5. Vòng làm kín
Được lắp trên thân bơm để làm kín khe hở với cánh bơm (hình 3.9), ngăn không cho chất lỏng đi từ khu vực đẩy về khu vực hút, hoặc từ cấp sau về cấp trước.
φ 1 15 φ 2 10 φ 22 0 + 0 ,0 5 4 -0 ,0 1 5 -0 ,0 2 9
Hình 3.9. Sơ đồ cấu tạo vòng làm kín
3.3.1.6. Buồng làm kín
Hình 3.10. Sơ đồ cấu tạo buồng làm kín
Là khoang chứa bộ làm kín dây quấn hoặc bộ làm kín mặt đầu. Vỏ ổ đỡ có lỗ để dẫn tới và đi chất lỏng làm mát và làm kín.
Tuỳ theo loại kiểu làm kín mà thiết kế lắp đặt hệ thống dẫn cho phù hợp. 3.3.1.7. Bôi trơn
Việc bôi trơn các ổ bi là kiểu ướt, trong gối đỡ có khoang chứa nhớt, có vòng vẩy dầu kim loại. Khi máy bơm làm việc vòng vẩy dầu kim loại sẽ vung toé nhớt vào các ổ bi. Loại nhớt dùng để bôi trơn là loại nhớt tuốcbin T22, T30 (Liên Xô) hoặc Vitrea 32 (Shell)
Khớp nối trung gian bôi trơn bằng mỡ. 3.3.1.8. Ổ đỡ
Dùng ổ bi đỡ chặn để triệt tiêu hết các lực dọc trục còn lại. Ổ đỡ phía động cơ gồm hai ổ bi đỡ chặn 66414.
Ổ đỡ phía đuôi trục gồm hai ổ bi đỡ 414. 3.3.1.9. Làm kín bơm
54 4
32 2
1
Để làm kín giữa trục bơm và thân bơm ở hai đầu máy bơm, với máy bơm HΠC 65/35 - 500 người ta hay dùng hai kiểu làm kín: kiểu làm kín mặt đầu và kiểu làm kín dây quấn. Công dụng của bộ làm kín là ngăn không cho không khí lọt vào trong bơm cũng như không cho chất lỏng bơm chảy từ trong ra ngoài. Làm mát bộ làm kín bằng nhớt nguội tuần hoàn, nhớt nguội tuần hoàn để làm mát trục bơm, ống lót dây quấn và đệm làm kín. Ngoài ra nó còn làm màn chắn thuỷ lực ngăn không cho sản phẩm dầu mỏ có nhiệt độ cao 80oC chảy ra ngoài. Chất lỏng làm mát được đưa tới bộ làm kín với áp lực cao hơn áp lực chất lỏng bơm trước bộ làm kín từ 0,5÷1,5 kG/cm2. Áp lực đó được điều chỉnh nhờ các van vi chỉnh áp lực lắp trong hệ thống phụ trợ của bộ làm kín. Trên đường ống làm mát người ta còn lắp các đồng hồ đo áp lực để theo dõi áp lực của hệ thống làm mát đó.
a. Kiểu làm kín dây quấn
Được sử dụng trong trường hợp có áp lực phía trước bộ làm kín nhỏ hơn 10 kG/cm2. Nếu áp lực phía trước nhỏ hơn 5 kG/cm2 người ta dùng bốn vòng làm kín. Nếu áp lực phía trước tăng dần lên thì số vòng làm kín cũng tăng dần lên. Độ dầy của vòng làm kín lựa chọn phụ thuộc vào đường kính ống lót trục:
S = d áp dụng cho d < 100 mm. S = d
32 2
áp dụng cho d > 100 mm.
Các vòng làm kín được quấn lệch nhau một góc từ 90 đến 180o, để bảo đảm cho vòng làm kín được nếu chặt lên ống lót trục thì phải lắp bích. Người ta chế tạo với góc nghiêng 5÷10o so với phương thẳng đứng.
Khe hở giữa nắp bích Xanhich và ống lót trục từ 0,7÷1 mm. Khe hở này không vượt quá 1,5 mm theo đường kính. Nếu nắp bích vào khoang làm kín với dây quấn mới thì chiều dài làm việc của lắp bích được nén vào khoang làm kín là 1/3 tổng số chiều dài làm việc của nó.
Dây quấn thường có tiết diện vuông, vật liệu làm dây quấn thường là vải bông, gai…và được trộn với dầu Grafit.
Khả năng làm việc lâu bền của bộ làm kín phụ thuộc vào tình trạng của bộ làm kín, ống lót trục (độ bóng bề mặt, độ đảo của trục).
1 2 3 4 5 6
7 8
910 10
12 11
Hình 3.11. Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín dây quấn
1. Bulông nắp bích 4. Nắp bích 2. Nắp bịt Xanhich 5. Bạc liên kết 3. Vòng dẫn nước cao áp
b. Kiểu làm kín bằng đệm làm kín mặt đầu
Những yêu cầu kỹ thuật cho sự làm việc của đệm. + Bề mặt tiếp xúc:
Những bề mặt của đệm phải được tiếp xúc với nhau liên tục để tránh hiện tượng rò rỉ. Những chi tiết linh động của đệm phải được tự do di chuyển theo hướng trục để bù cho sự lệch hàng và sự mài mòn hướng trục của các bề mặt tiếp xúc.
+ Sự bôi trơn bề mặt:
Ranh giới lớp màng mỏng chứa đầy những bọt khí và khuyết tật này là do chất lỏng trong khoang nén cung cấp. Đệm làm kín của máy bơm nếu làm việc mà không bôi trơn thì chỉ sau vài giây có thể làm hỏng đệm. Nếu bôi trơn hợp lý thì có thể làm tăng tuổi thọ của đệm kết hợp với bôi trơn ta có thể làm mát đệm bằng các dung dịch làm mát để loại trừ nhiệt làm nóng máy trong quá trình hoạt động.
+ Đệm làm kín không có vết xước, rạn, nứt… trên bề mặt làm việc cho phép độ mài mòn không quá từ 4÷6 mm. Độ đảo tương đối của bề mặt làm việc so với đường tâm trục không vượt quá 0,02 m.
+ Vật liệu chế tạo vòng làm kín mặt đầu có thể bằng đồng, hợp kim Grafit, thép cacbon chất lượng cao tôi cứng đến HRC = 50 (hình 3.12)
Hình 3.12. Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín mặt đầu 1. Trục xoay 2. Vòng giảm chấn 3. Vòng bít 4. Mặt tựa 5. Bề mặt làm kín 6. Vòng đệm 7. Mặt sau
8. Chi tiết ngăn cách 9. Lò xo
10. Vỏ đệm 11. Vòng làm kín 12. Lỗ làm mát
Đệm làm kín mặt đầu bao gồm một dòng đệm có khả năng di chuyển theo hướng trục, theo mức độ mài mòn của các chi tiết bề mặt làm kín và một mặt tựa lắp bộ phận giảm chấn, ảnh hưởng đến việc hạn chế sự rò dung dịch ở bề mặt làm kín trực giao với trục mà trục và đệm cùng xoay. Đệm làm kín mặt đầu có nhiều kiểu loại. Với máy bơm HΠC 65/35 - 500 đang sử dụng ở Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro hay sử dụng loại đệm BO và BD do Liên Xô sản xuất.
Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của đệm:
+ Tần số vòng quay không vượt quá 3600 vòng/phút.
+ Sự tụt áp cực đại trên đệm làm kín không vượt quá 35 KG/cm2. Đệm làm kín mặt đầu loại BO và BD được dùng để làm kín trục của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu khí, các sản phẩm dầu, các chất hữu cơ dễ hoà tan, các chất lỏng có cùng tính lý hoá như dầu khí.
+ Các chất lỏng cần bơm vận chuyển không được chứa các hạt rắn nằm lơ lửng trong chúng với hàm lượng vượt quá 0,2% về trọng lượng và kích thước lớn hơn 0,2 mm.
Hình 3.13. Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín mặt đầu loại BO 1. Bạc Grafit quay 2. Bạc lót 3. Bạc Grafit đứng yên 4. Vỏ cụm đứng yên 5. Thân bộ làm kín 6. Lò xo 7. Vòng làm kín 8. Chốt truyền động 9. Bánh răng nghiêng 10. Rãnh vòng 11. Khoang chứa chất lỏng 12. Lỗ chứa lò xo 13. Rãnh 14. Khe hẹp 15. Rãnh lệch tâm 16. Lỗ thoát 17. Vòng làm kín
Bạc Grafit quay (1) của cặp ma sát được lắp trên bạc lót (2) bắt chặt trên trục máy bơm và quay trên nó. Mômen từ bạc lót (2) truyền đến bạc (1) nhờ hai chốt nhỏ. Bạc Grafit cố định (3) được lắp trên vỏ (4) có thể di chuyển dọc trục. Vỏ (4) lắp trong thân (5) của bộ làm kín mặt đầu và được giữ cố định bởi các chốt (8). Quá trình làm kín mặt đầu xảy ra nhờ sự tiếp xúc chặt chẽ giữa bạc (3) và bạc (1) nhờ áp lực thuỷ tĩnh của chất lỏng bơm và lực ép lò xo (6). Sự làm kín giữa vỏ (4) và thân (5), giữa vỏ (4) và bạc (3), giữa bạc (1) và vỏ (2), giữa thân làm kín mặt đầu và thân máy bơm là nhờ vào vòng cao su hoặc chất dẻo (7) tiết diện tròn.
Trong bộ làm kín mặt đầu có hai hệ thống làm nguội tự động, đảm bảo thoát nhiệt từ bề mặt bên trong và bên ngoài của các chi tiết của bộ làm kín mặt đầu.
Thoát nhiệt bề mặt bên trong (của các chi tiết bên trong thân (5): rãnh dạng vòng (10) tạo với vỏ cụm đứng yên (44) thành khoang đầu vào dạng vòng.
1413 13
12
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Khoang này nối với buồng (11) qua lỗ chứa lò xo (12) và các rãnh (13) trong vỏ (4). Để thoát chất lỏng làm mát bề mặt vỏ và bạc lót, người ta tạo các khe hẹp dạng trụ (14), nối với các lỗ thoát (16) qua rãnh lệch tâm (15). Trong rãnh lệch tâm (10) cách ly với rãnh (15) nhờ gioăng (17). Gioăng này ngăn không cho dòng chất lỏng thoát ngay ra lỗ thoát (16) mà phải đi theo hành trình kể trên.
Thoát nhiệt từ bề mặt bên ngoài: chất lỏng làm mát được dẫn qua lỗ (1), sau khi làm mát mặt ngoài của vỏ (4), bạc Grafit (1), (3) được tuần hoàn tiếp tục nhờ bánh răng (9).
3.3.1.10. Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát dùng để làm mát các ổ bi và các bộ làm kín cơ khí bằng nước kỹ thuật theo hệ thống tuần hoàn nhờ các máy bơm đặt ở các blốc.
Hình 3.14. Sơ đồ hệ thống làm mát
1. Đường ống cấp nước vào 2. Đường ống thoát nước ra 3. Đường thoát chất lỏng làm kín 4. Đường vào chất lỏng làm kín
5. Đường thoát nước từ buồng Xanhich
6. Đường thoát của nước làm mát bộ làm kín (nước được nhũ tương hoá) 7. Đường dẫn chất lỏng tới bộ phận dẫn áp suất
8. Đường thoát nước làm mát bộ làm kín
11. Đường dẫn nước làm mát vào gối đỡ ổ bi 12. Đường dẫn nước áo của buồng Xanhich
13. Đường thoát chất lỏng làm kín từ bạc cách Xanhich 14. Bình tách dùng cho dung dịch hoạt tính cao
3.3.2. Nguyên lý hoạt động
Khi máy bơm hoạt động các bánh công tác quay trên một trục làm cho các phần tử chất lỏng chuyển động theo các cánh dẫn trên bánh công tác đi từ trong ra ngoài dưới tác dụng của lực ly tâm. Chất lỏng ra khỏi biên bánh công tác thứ nhất đi qua các rãnh của thân dẫn hướng rồi đi vào cửa hút của bánh công tác thứ hai với áp lực do bánh công tác thứ nhất tạo ra. Cứ như thế áp lực của chất lỏng tăng dần cho đến khi qua bánh công tác thứ tám rồi vào cửa đẩy của bơm. Còn tại cửa hút của bơm thì hình thành vùng chân không nên dưới áp suất của khí quyển tác dụng lên mặt thoáng của chất lỏng, chất lỏng sẽ chuyển động từ bể hút vào cửa hút trong quá trình bơm một cách liên tục.
Máy bơm HΠC 65/35 - 500 có hai phân đoạn trái và phải lắp đối xứng nhau. Do vậy khi chất lỏng bơm ra khỏi cửa đẩy của phân đoạn trái sẽ theo đường ống dẫn dưới thân máy bơm đi vào cửa hút của phân đoạn phải rồi qua phân đoạn phải ra cửa đẩy của bơm.
3.3.3. Nhận xét
Máy bơm HΠC 65/35 - 500 có cấu tạo đặc biệt so với các máy bơm khác: bánh công tác của máy bơm được lắp trên trục chia làm hai phân đoạn, phân đoạn trái và phân đoạn phải đặt đối xứng nhau, nối liền giữa hai phân đoạn này là một ống dẫn đặt dưới thân bơm. Việc bố trí như vậy có tác dụng làm giảm lực chiều trục, bơm có kết cấu nhỏ gọn hơn so với việc phải bố trí hai cửa hút. Vì lực chiều trục sinh ra do phân đoạn phải (từ cấp 5 đến cấp 8) lớn hơn lực chiều trục sinh ra do phân đoạn trái (từ cấp 1 đến cấp 4) để khử hết lực chiều trục tại gối đỡ phân đoạn trái được lắp hai ổ đỡ chặn, gối đỡ phân đoạn phải lắp ổ bi đỡ.
Việc chế tạo các gối đỡ và thân bơm tách rời nhau các chi tiết này được lắp với nhau bằng bulông M16 điều này gây khó khăn cho việc căn chỉnh đồng trục giữa Rôto và ổ bi. Vì thế khi lắp ghép đòi hỏi phải có tay nghề và kinh nghiệm cao phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tình hình phát triển chung của yêu cầu công nghệ.