1. Lý thuyết cơ bản về nhiệt động học kỹ thuật 12
3.3. Hệ thống máy nén thu hồi khí cấp 3 57
Hệ thống máy nén thu hồi khí cấp 3 ( xem hình 3.2 ) được thiết kế để nén 4089 kg/hr khí từ 0,55 bar lên 3,5 – 4,5 bar, bao gồm các thiết bị chính sau: 3 máy nén khí trục vít bơi trơn ướt K-1-A-A/B/C, bình tách khí đầu vào V-6,
quạt làm mát khí đầu vào AC-1, quạt làm mát khí đầu ra AC-2.
K-1A là loại máy nén khí trục vít bơi trơn ướt ( Ariel model AR-260) dẫn
động bằng động cơ điện công suất 250 KW.
Quạt làm mát khí đầu vào AC-1: làm nguội khí từ nhiệt độ 70 oC đến 45
oC khi đi qua quạt AC-1
Bình tách khí đầu vào V-6: có tác dụng tách condensate khỏi khí trước khi
đi vào máy nén.
Quạt làm mát khí đầu ra AC-2: Khí sau khi ra khỏi máy nén, được quạt làm mát từ nhiệt độ 90oC xuống 45oC.
3.3.1.Nguyên lý máy nén khí AR- 260
Máy nén khí AR- 260 ( hình 3.3) là loại trục vít ngâm trong nhớt, hai trục, bao gồm trục dẫn động và bị động, được thiết kế cho khí dầu mỏ. Trục dẫn, nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn qua cặp bánh răng nghiêng, tốc độ của đỉnh răng trục bị dẫn bằng 5/7 trục dẫn. Thông thường tốc
độ của đỉnh răng trục từ 15 đến 50m/s.
Chiều dài roto, đường kính, cặp ăn khớp và tốc độ thiết kế xác định lưu
lượng máy nén. Van trượt được lựa chọn xác định tỷ số nén trong. Vị trí van trượt cho phép lựa chọn chế độ tải máy nén.
Ở chế độ không ăn khớp của cặp bánh răng mở ra để hút và điền khí. Khi
roto quay cặp bánh răng khép lại cùng với thân tạo thành khoang kín nén và
đẩy khí sang phía của ra. Nhớt được bơm vào khoang nén sau khi đã cách ly
với áp suất hút, tạo ra sự làm kín, làm mát và bơi trơn. Cặp ăn khớp ở đoạn
cuối giảm thế tích khoang nén để nén hỗn hợp khí và dầu bơi trơn. Roto tiếp tục quay và mở khoang nén về phía đầu ra, đẩy hỗn hợp khí và dầu bơi trơn ra ngồi máy nén.
Hệ thống đường ống dẫn hỗn hợp khí/ dầu bơi trơn vào phin lọc-bình
tách, ở đó nhớt được tách ra khỏi khí. Nhớt tách ra được bơm qua quạt làm mát và tuần hồn lại vào máy nén,( xem hình 3.4).
Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn rất quan trọng trong hoạt động của máy nén trục vít và
được quan tâm đặc biệt trong thiết kế và vận hành. Máy nén trục vít bơi trơn ướt của hãng ARIEL sử dụng hệ thống bôi trơn tuần hồn kín. Nhớt bơi trơn được cung cấp cho máy thông qua các điểm khác nhau và cho roto.
Roto được ngâm trong nhớt. Cụm phân dòng cung cấp nhớt tới bạc trục,
bộ làm kín cơ khí và cung cấp nguồn thủy lực cho van trượt. Hệ thống bôi trơn của máy nén có các chức năng chính sau:
- Làm kín khe hở trong và bộ làm kín cơ khí. - Hấp thụ nhiệt lượng của máy nén.
- Bôi trơn roto, bạc trục và bộ làm kín cơ khí. - Nguồn thủy lực để di chuyển van trượt.
Khí sẽ làm lỗng nhớt do đó làm giảm độ bơi trơn. Sự giảm độ nhớt có thể dự đốn trước và giữ ổn định khi thành phần khí, áp suất và nhiệt độ khơng
thay đổi và chất lỏng được tách hoàn toàn khỏi khí trước khi vào máy nén.
Nhớt bơi trơn
Bạc trục của máy nén được thiết kế để làm việc với độ nhớt tối ưu là 112 SUS(23cSt) ở đầu vào.
- Độ nhớt động tối thiểu ở điều kiện làm việc là 80 SUS (15 cSt). Máy
nén làm việc với độ nhớt thấp hơn 80 SUS(15 cSt) sẽ gây ra sự bôi trơn kém và phá vỡ sự làm kín.
- Độ nhớt động tối đa ở điều kiện làm việc là 142 SUS (30 cSt).
Quạt làm mát
Quạt có tác dụng làm giảm nhiệt độ nhớt bôi trơn trước khi đi vào máy
nén theo yêu cầu.
Van điều chỉnh nhiệt độ
Van điều chỉnh nhiệt độ có chức năng duy trì nhiệt độ làm việc cao hơn điểm sương ( dew point ) của của dầu bơi trơn 11oC.
a-Hình dạng bên ngồi b-Mặt cắt dọc c-Mặt cắt ngang Hình 3.3. Máy nén AR-260 Chỉ thị vị trí piston Nhớt ra Nhớt
vào Piston điều khiển ở vị trí 25% Van trượt ở vị trí 25%
Trục dẫn Trục bị dẫn
Hình 3.4. Sơ đồ hệ thống bơi trơn máy nén AR - 260 3.3.2.Tính năng kỹ thuật
Các tính năng kỹ thuật của máy nén AR-260 xem bảng 3.3.
Bảng 3.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy nén
Thông số kỹ thuật Giá trị
Đường kính roto chủ động, in (mm) 10.24 (260)
Số bậc của roto chủ động 5 Số bậc của roto bị động 7 Tỷ lệ chiều dài/ đường kính 1,6
Tốc độ quay, RPM (vịng/ phút) 735 đến 3673 Lưu lượng hút, CFM (m3/ h) đến 1450 ( 2464 ) Công suất, sức ngựa (kW) 1270 (947) Áp suất hút, Psig (kPa) đến 115 (793)
Khí đầu vào Van ngược Máy nén trục vít Khí/nhớt Bộ làm mát Van an tồn Bình tách Van, phin lọc Nhớt tới bộ làm kín Van điều khiển thủy lực Phin lọc Vào hệ thống Nhớt tới bạc trục và xi lanh cân bằng Cụm phân dòng nhớt Van điều chỉnh áp suất Phin lọc Chỉ thị dòng Đồng hồ báo chênh áp Van ngắt Van hằng nhiệt Tới roto
Áp suất xả, Psig ( Kpa ) đến 362 (2500)
Nhiệt độ đầu ra max, oF ( oC ) 248oF (120oC) Chiều cao từ đáy đến roto, in (mm) 13,386 (340) Chiều rộng max, in (m) 28,3 (0,72)
Chiều dài max, in (m) 59 (1,5)
Khối lượng khơng có bơm nhớt,lb (kg) 3300 (1500) Van trượt – tỷ lệ nén Vi 2.0, 2.2, 2.6, 3.5, 4.8 Phin lọc nhớt cho bạc trục, bộ làm kín 7 micron hiệu suất 98.7% Phin lọc nhớt cho roto 15 micron hiệu suất 98.7% Thời gian lưu trong bình tách khí/ nhớt 1 đến 2 phút
Các thông số làm việc trong quá trình vận hành máy nén được ghi nhận (xem bảng 3.4).
Bảng 3.4. Các thông số làm việc của máy nén K-1A ngày 13, 14-11-2007
THÔNG SỐ 9h, THỜI GIAN
13-11 13-11 11h, 13-11 14h, 13-11 16h, 14-11 9h, 14-11 11h, 14-11 14h, 14-11 16h,
Mức bình V-110, % 63,07 61,56 63,51 61,53 61,33 59,35 61,11 60,89
Áp suất Gas đầu ra, at 3,97 4,16 3,79 4,01 4,01 3,78 3,35 3,81
Nhiệt độ Gas đầu ra, oC 93,64 91,54 94,44 94,06 93,23 93,46 92,86 92,65
Áp suất nhớt đến ổ bi, at 7,96 8,09 7,85 7,95 7,67 7,54 7,10 7,83 Nhiệt độ nhớt đến ổ bi, oC 90,81 90,35 92,91 91,81 91,80 91,03 92,32 91,27 Vị trí van trượt, % 83,83 83,62 83,83 80,84 86,97 84,56 80,69 82,34 Độ rung máy nén, mm/s2 5,13 5,20 5,63 5,70 5,47 5,17 5,32 5,35 Độ rung motor, mm/s2 1,59 1,47 1,47 1,51 1,57 1,43 1,40 1,50 Độ rung AC-2, mm/s2 2,12 2,10 2,22 1,87 2,14 1,96 2,04 1,96
Nhiệt độ Gas sau AC-2, oC 44,75 44,14 45,04 44,78 44,72 44,55 44,09 45,34
Độ nhớt, cSt 4'20" 4'05" 4'40" 4'30" 4'16" 4'30" 4'07" 4'10"
Áp suất V-6, at 0,91 0,79 0,92 0,83 0,71 0,71 0,95 0,78