Trường Đại Học Mỏ -Địa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
“QUY TRÌNH VẬN HÀNH SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG
TRẠM MÁY NÉN KHÍ GA-75FF , KIỂM TOÁN CÁC THÔNG SỐ
KỸ THUẬT YÊU CẦU CỦA TRẠM MÁY NÉN KHÍ VÀ GIẢI
PHÁP TÁCH DẦU BÔI TRƠN RA KHỎI KHÍ NÉN” SV: Đoàn Văn Hiền
Lớp : CKTB K49

Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
2LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, việc ứng dụng tự động hoá vào trong công nghiệp dầu khí ,một
nghành công nghiệp mũi nhọn của đất nước đã mang lại nhiều lợi ích cho nền khinh

3

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU VAI TRÒ CỦA VIỆC CUNG CẤP KHÍ NÉN
CHO GIÀN KHAI THÁC ,CÁC LOẠI MÁY NÉN KHÍ
ĐƯỢC DÙNG TRONG KHAI THÁC DẦU KHÍ

1.1.Vai trò của việc cấp khí nén cho giàn khai thác
Khí nén đã có nhiều ứng dụng từ rất xa xưa, ngay từ trước Công Nguyên.
Tuy nhiên , do sự phát triển của khoa học kỹ thuật trước đây không đồng bộ, nhất là
sự kết hợp các kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu không có hoặc còn thiếu, cho
nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với
năng lượng điện, vai trò năng lượng bằng khí nén ngày càng trở nên quan trọng. Tất
cả những cơ sở sản xuất lớn, thậm chí cả trong nhiều lĩnh vực thông dụng của cuộc
sống hàng ngày cũng không thể thiếu được nguồn năng lượng khí nén. Việc sử
dụng năng lượng bằng khí nén đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử
dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những
dụng cụ nhỏ, nhưng truyền động với vận tốc lớn ; sử dụng năng lượng bằng khí nén
ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh, và nhiều nhất là dụng cụ, đồ gá
kẹp chặt trong các máy…
Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò của năng lượng khí nén càng
trở nên đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên
biển. Sở dĩ như vậy là do các quá trình sản xuất, các công đoạn công nghệ trong
công nghiệp Dầu khí đặc biệt nguy hiểm, luôn tiềm ẩn những nguy cơ cháy, nổ,
phun trào… có thể gây ra tai nạn chết người, phá hủy thiết bị, công trình, thậm chí
là những thảm họa môi trường nghiêm trọng cho cả một khu vực rộng lớn. Với
những đặc tính ưu việt của năng lượng khí nén, như :
1. An toàn với môi trường độc hại, môi trường nguy hiểm khí, dễ cháy nổ.
2. Dễ cung cấp, dễ sử dụng.

2
) cho
hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho trám giếng nghệ khoan.
1.3.3. Trạm máy nén khí ЭКП-70/25 ở BM-7A:
Gồm 2 máy (được dẫn động bằng động cơ điện) cung cấp khí nén áp suất
cao (30 ÷ 50 kg/cm
2
) cho hệ thống khởi động động cơ Diezel 8ЧН 25/34-3 của trạm
phát điện chính (BM-7A) của giàn.
1.3.4. Trạm máy nén khí ở BM-6, gồm :
1.3.4.1. Trạm máy nén khí áp suất thấp (6 ÷ 8 kg/cm
2
)loại BУ-0,6/8 (hoặc BУ-
0,6/13), gồm 3 máy.
Sau khi chúng được thay thế bằng trạm nén khí kiểu “Ingersoll-Rand T
30/7100 ”, cũng có 3 máy . Các trạm này có lưu lượng nhỏ (Q ≈ 0,6 m
3
/phút - loại
BУ-0,6/8 (hoặc BУ-0,6/13); hoặc Q = 1,42 m
3
/phút - loại “Ingersoll-Rand T
30/7100 ” ), làm việc theo chế độ tự động , nhằm cung cấp khí nén cho các thiết bị
đo lường, hệ thống điều khiển tự động các van “MIM”, các trạm điều khiển (ACS,
TOE ) đóng/mở các van dập giếng, dẫn động cho các bơm hóa phẩm,v.v… của hệ
thống công nghệ khai thác Dầu khí.
1.3.4.2. Cụm máy nén khí áp suất thấp (6 ÷ 8 kg/cm
2
) loại 4BУ1-5/9, gồm 1 ÷ 2
máy.
Đây là loại máy nén khí có lưu lượng trung bình (Q ≈ 5 m

Q ≈ 11,8 m
3
/phút, đối với trạm GA-75). Chúng được trang bị thêm hệ thống xử lý
làm sạch và sấy khô khí khá hoàn hảo nên chất lượng khí nén rất tốt, đảm bảo đủ
lưu lượng và chất lượng để có thể sử dụng cho hệ thống vận chuyển ximăng, phục
vụ cho quá trình thi công khoan; ép nước kỹ thuật cung cấp cho sinh hoạt và các hệ
thống làm mát; cũng như cho các thiết bị đo lường, hệ thống điều khiển tự động ,
các thiết bị được dẫn động bằng khí nén khác… Vì vậy, với một trạm nén khí có 2
máy loại này ( GA-75 của hãng Atlas-Copco, hoặc SSR MH-75 của hãng Ingersoll-
Rand ) được lắp đặt ở BM-7B, có thể thay thế cho toàn bộ các cụm, trạm máy nén
khí áp suất thấp khác (như ВП2-9/10; BУ-0,6/8; BУ-0,6/13; 4BУ1-5/9; Ingersoll-
Rand T 30/7100… ) trước đó, ở trên giàn.
Ngoài ra, trên một số giàn ( như CTP-2; CTP-3…) còn được lắp đặt, vận
hành một số trạm nén khí chuyên dụng để sản xuất, cung cấp khí trơ ( N
2
) phục vụ
cho các công đoạn công nghệ xử lý Dầu khí.
1.4 Các loại máy nén khí được sử dụng với mục đích khác
1.4.1 Máy nén khí cao áp KP – 2T (AK 150)
Được sử dụng để tạo nguồn khí có áp suất cao (150 kg/cm
2
): dung để điều khiển
hệ thống van cầu, ép vỉa, duy trì hoạt động của các bình ổn áp,máy bơm pittông. Nạp
khí cho các bình khí của động cơ diezen và các bình khí của xuồng cứu sinh.
Máy nén khí KP – 2T là máy nén khí pittông thẳng đứng, 3 cấp. Áp suất
cửa vào là áp suất khí quyển, áp suất cửa ra lớn nhất cho phép là 150 kg/ cm
2
với
lưu lượng 1,8m
3

Loại máy này dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống tự động hoá.

Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
8

CHƯƠNG 2
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ MÁY NÉN KHÍ DẠNG TRỤC VÍT

Khí nén được tạo ra từ các máy nén khí mà ở đó năng lượng cơ học của các
động cơ (điện hoặc diezel…) được chuyển hóa thành áp năng (hoặc động năng) và
nhiệt năng. Các máy nén khí này hoạt động dựa trên hai nguyên lý cơ bản:
- Nguyên lý thể tích : không khí ở môi trường được hút vào khoang nén và ở
đó, thể tích của khoang này thay đổi (giảm xuống). Như vậy, theo định luật Boyle-
Mariotte, áp suất trong khoang nén tăng lên. Các máy nén khí hoạt động dựa trên
nguyên lý này bao gồm các MNK kiểu piston, kiểu bánh răng, kiểu cánh gạt, kiểu
trục vít…
- Nguyên lý động năng : không khí ở môi trường được hút vào khoang nén,
và ở đó, áp suất khí nén được tạo ra do động năng của các cánh dẫn. Nguyên tắc
hoạt động theo kiểu này có khả năng tạo ra những máy nén khí có lưu lượng và
công suất lớn. Các máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý này là các máy nén
khí kiểu tuabin, bao gồm máy nén khí ly tâm, máy nén khí chiều trục
Sau đây, để phục vụ cho đề tài, chúng ta chỉ đi vào nghiên cứu lý thuyết cơ
bản về các máy nén khí dạng trục vít.
cấu nhỏ, gọn nhưng lưu lượng và công suất khá lớn.

Hình 2.2. Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu trục vít.

Phần chính của máy nén khí kiểu trục vít gồm 2 trục : trục dẫn và trục bị dẫn
(hình 2.2). Số răng (số đầu mối) của trục xác định thể tích làm việc (hút, nén), khi
trục quay 1 vòng. Số răng càng lớn, thể tích hút, nén của 1 vòng quay sẽ nhỏ. số
răng (số đầu mối của trục dẫn và trục bị dẫn không bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt
hơn.Trong hình 2.2 trục dẫn (2) có 4 đầu mối (4 răng), trục bị dẫn (1) có 5 đầu mối
(5 răng).

Hình 2.3. Quá trinh ăn khớp.
Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
10
2.2. Các thông số cơ bản của máy nén trục vít.
2.2.1.Lưu lượng của máy nén khí trục vít :
Đối với máy nén trục vít, lưu lượng Q
v
của chúng được tính như sau:
Q
v =
q
0
.  .
1
60
n
[ m

0
= ( A
1
+ A
2
) . L . Z
1
.
lo
lo
th
V
V

Trong đó:
L [m] Chiều dài trục vít
A
1
[m
2
] Diện tích trục chính, xem hình 2.2
A
2
[m
2
] Diện tích trục phụ, xem hình 2.2
Z [ - ] Số đầu mối (số răng) trục chính

Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49


rôto cánh trượt, theo công thức sau:

N
 
1/
2
1 1
1
( ) 1
1
k k
Pk
PQ
k P

 
 
 

 
(W)
Trong đó :
- k : là chỉ số đoạn nhiệt
- P
1
; P
2
: là áp suất đầu hút và đầu nén ( N/m
2
)


Theo sơ đồ chung của hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có dầu bôi trơn
được thể hiện ở trên hình 2.6, nguyên lý làm việc của chúng như sau :
Không khí được hút vào máy nén khí. Sau khi nén, khí nén cùng dầu bôi trơn tạo
thành 1 hỗn hợp vào bình lọc. Trong bình lọc, khí nén thoát ra theo đường ống dẫn
phía trên và dầu bôi trơn mang nhiệt (được tạo ra trong quá trình nén) sẽ theo đường
ống phía dưới bình lọc. Khí nén sẽ được chuyển đến hệ thống điều khiển sau khi đi
qua bộ phận làm mát bằng quạt gió. Dầu bôi trơn mang nhiệt sẽ được làm nguội
bằng ống dẫn qua quạt gió hoặc đã đạt được nhiệt độ làm mát theo yêu cầu qua rơle
nhiệt quay trở về bình chứa dầu bôi trơn.
Các trạm máy nén khí trục vít kiểu MH-75 (Hãng Ingersoll-Rand), Ga-22, GA-30,
GA-75 ( Hãng Atlas Copco) hiện đang sử dụng trên các giàn khoan-khai thác Dầu
khí của Xí nghiệp Liên doanh “Vietsovpetro” đều là dạng máy nén khí kiểu trục vít
có hệ thống dầu bôi trơn, hoạt động theo nguyên lý như đã nêu trên.
Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
14
CHƯƠNG 3
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC,LẮP ĐẶT,VẬN HÀNH,
BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA TRẠM MÁY NÉN GA-75FF

3.1. Giới thiệu chung
GA là trạm máy nén khí dạng trục vít, một cấp , tác dụng đơn, có dầu bôi trơn và
được dẫn động bằng động cơ điện. GA-55, GA-75 và GA-90C là dạng được làm mát
bằng không khí. GA-55W, GA-75W và GA-90CW được làm mát bằng nước.
Loại trạm máy nén khí GA-FF (Full-feature):
Là trạm máy nén khí GA với đầy đủ các tính năng kỹ thuật-GA-FF (Full-
feature). Chúng được trang bị thiết bị làm khô khí , cùng lắp đặt chung trong
khoang thân vỏ. Thiết bị làm khô khí này tách ẩm từ khí nén bằng cách làm lạnh
Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
16
Hình 3.2. Mặt trước của máy GA -75 FF.
E 1 - Module điều khiển ; 6 - Phin lọc khí
S 3 - Nút dừng khẩn cấp ; 7 - Nút bịt lỗ rót dầu bôi trơn.
1 - Quạt làm mát ; 8 - Bình gom khí nén.
2 - Động cơ quạt ; 9 - Cơ cấu hiển thị mức dầu bôi trơn.
3 - Buồng điện ; 10 - Các phin lọc dầu bôi trơn.
4 - Động cơ điện dẫn động ; 11 - Bộ phận làm lạnh khí nén.
5 - Bộ phận tách dầu (OSD)

Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
17Hình 3.3. Mặt sau của máy GA -75 FF
1 - Van đầu ra của khí nén.; 9 - Máy nén khí
2 - Phin lọc kiểu DD hoặc PD ; 10 - Van ngược.
3 - Thiết bị làm khô khí (GA-FF) ; 11 - Van ngắt đường dầu bôi trơn.
4 - Động cơ quạt ; 12 - Mũi tên chỉ chiều quay động cơ.
5 - Quạt làm mát ; 13 - Động cơ điện dẫn động.

lắp dễ dàng để phục vụ cho công tác BDSC.

3.2.2. Động cơ điện dẫn động. Hình3.6. Động cơ điện.

6020 - Hộp truyền
4045 - Khớp nối kiểu vành răng

4040 - Khớp nối mềm

Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
21
Máy nén khí được dẫn động bằng động cơ điện xoay chiều 3 pha điện áp
380÷400 V, công suất 75kw. Động cơ được bắt chặt với khung sàn nhờ bu lông
thông qua đệm cao su chống rung và các vành đệm chống tự tháo. Trên trục động
cơ và hộp truyền động №6020 máy nén khí có lắp mặt bích khớp nối kiểu vành
răng №4045 & №3025 và được cố định bởi then và vít. Chúng liên kết, truyền động
với nhau thông qua bộ khớp nối mềm (Flex.coupling) №4040. Mặt bích nắp đầu
động cơ điện có 8 lỗ để lắp bulông liên kết với phần mặt bích nắp đầu thân vỏ hộp
truyền động №6020 của máy nén khí.
3.2.3. Máy nén khí –Air compressor element.

Hình 3.7. Máy nén khí trục vít.

Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49


dưới có hộp van ngược lắp trên đường khí ra.
Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
23
3.2.4. Phin lọc khí đầu vào và van nạp-ngắt tải.

Hình 3.8. Phin lọc khí đầu vào và van nạp-ngắt tải. Phin lọc khí gồm có lõi lọc bằng giấy №4030- Filter element lắp trong vỏ
nhựa , vỏ nhựa được chia làm hai nửa lắp với nhau bằng móc khóa để dễ dàng tháo
lắp khi thay lõi phin lọc. Phin lọc №4020 – Air filter được nối với cửa vào của van
nạp- ngắt tải №2025-Unloader bằng ống nối cong №3040 - Elbow và được giữ chặt
bằng các kha mút №2060 & №3045- Hose clip. Trên ống nối cong có lắp thiết bị
chỉ báo BDKT №2045-Indicator - №2050-Sintered disk & №2055-Flat gasket. Phin
lọc được giữ cố định bằng đai kẹp №4025-Support.
4030 - Lõi lọc bằng giấy
4020 - Phin lọc
2025 - Van ngắt tải
3040 - Ống nối cong
2060 - Kha mút
2045 - Tb chi báo bdkt
4025 - Đai kẹp
Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền

Trường Đại Học Mỏ -Địa Lớp : CKTB K49

Đồ án tốt nghiệp SV: Đoàn Văn Hiền
25
Chi tiết truyền động trung gian №4040-Coupling element- làm bằng cao su,
dạng hình trụ, ở giữa có đường kính nhỏ hơn, ở hai phía đầu đường kính lớn hơn có
dạng răng ngoài. Chi tiết này có 2 vành răng ngoài và phần răng bên trong, ăn khớp với
các nửa khớp nối chủ động №4045-Coupling half- và bị động №3025-Coupling half .
Kiểu 2: (Nhánh trái)- Bộ khớp nối này cũng gồm có 3 thành phần cơ bản
là nửa khớp nối chủ động №4045 -Coupling half và nửa khớp nối bị động №3025 -
Coupling half. Các chi tiết truyền động trung gian gồm 8 chốt cao su chịu lực
№4040-Coupling element. Loại khớp nối dạng này thường được lắp cho trạm máy
nén khí GA-75(W)-7.5.
3.2.6. Bình gom-tách dầu bôi trơn – Air receiver/oil separator.

Hình 3.10. Bình gom tách dầu bôi trơn.
1- Các phin lọc dầu bôi trơn.
2- Phin lọc khí
3- Nút bịt lỗ rót dầu bôi trơn.
4- Bu lông giữ phin lọc khí
5- Bu lông giữ bình gom khí nén
6- Nút xả dầu
7- Cơ cấu hiển thị mức dầu bôi trơn
8- Bình gom tách dầu bôi trơn
9- Van an toàn