Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
Lời nói đầu
Kính thưa các thày giáo, cô giáo cùng toàn thể các bạn!
Hiện nay với việc gia nhập WTO, nền kinh tế Việt Nam đã hòa nhập
với nền kinh tế toàn cầu. Điều đó đã mở ra cho nền kinh tế của chúng ta
những cơ hội và thách thức hết sức to lớn. Nhưng việc gia nhập WTO đã
chứng tỏ rằng nền kinh tế của chúng ta đã phát triển lên một tầm cao mới, một
sự phát triển sâu sắc được thế giới công nhận.
Thực tế là trong những năm gần đây, với những chính sách đổi mới hợp
lý của Đảng và nhà nước, nền kinh tế của ta đã có những bước phát triển vượt
bậc. Và đất nước ta đang tiến từng bước vững chắc tới công nghiệp hóa và
hiện đại hóa. Trong sự thành công chung của nền kinh tế có sự đóng góp hết
sức to lớn của ngành công nghiệp Dầu khí, ngành công nghiệp mũi nhọn và
được đầu tư có trọng điểm của nhà nước.
Với sự đóng góp GDP hàng năm rất lớn cho đất nước, ngành công
nghiệp Dầu khí đã chiếm một vị trí cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân. Từ tấn dầu thô đầu tiên được khai thác lên (ngày 26/06/1986) cho tới
nay, sản lượng khai thác ngày càng tăng vọt. Năm 1992 đạt 10 triệu tấn, 1993
đạt 20 triệu tấn, 50 triệu tấn năm 1997, 100 triệu tấn năm 2001 và đến 4 tháng
12 năm 2005 đạt tổng sản lượng khai thác 150 triệu tấn dầu thô. Để có được
thành công đó thì việc phân phối, vận chuyển kịp thời lượng dầu khai thác lên
về các điểm tiếp nhận phải luôn được đảm bảo. Do có những ưu điểm vượt
trội nên tại mỏ Bạch Hổ của Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro, công tác vận
chuyển này chủ yếu là do tổ hợp bơm ly tâm NPS 65/35-500 đảm nhiệm.
Để nghiên cứu tìm hiểu về tổ hợp bơm ly tâm này em đã quyết định
chọn đề tài: “Cấu tạo, quy trình vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa bơm ly tâm
vận chuyển dầu NPS 65/35-500 tại mỏ Bạch Hổ” với chuyên đề “Một số hư
hỏng và biện pháp hạn chế”. Trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt của nước ta
và với điều kiện sản xuất rất hạn chế trên các giàn thì đây là một đề tài có ý
nghĩa rất thực tiễn đối với công tác vận chuyển dầu khí.
Mặc dù bản thân em đã rất lỗ lực, cố gắng trong quá trình hoàn thiện đồ
dầu khai thác lên từ các giếng được xử lí qua các hệ thống công nghệ cao, bao
gồm máy tách khí áp suất cao (khoảng 6 ÷ 22 bar) sau đó được chuyển về
bình tách áp suất thấp (khoảng 0,5 ÷ 8 bar) tại đây dầu được xử lí với hàm
lượng khí hòa tan và ở trạng thái tự do thấp. Sau khi ra khỏi bình tách áp suất
thấp, dầu được hệ thống bơm vận chuyển qua hệ thống đường ống ngầm đến
các tàu chứa (trạm chứa dầu không bến).
Mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng được bố trí theo hai cụm phía Nam và phía Bắc:
• Cụm phía Nam:
Gồm các giàn cố định là MSP-1, giàn công nghệ trung tâm CPP-2 và
giàn nhẹ là BK-1,2,3,4,5,6,7,8 cùng với mỏ Rồng gần đó. Tại đây dầu được
vận chuyển về tàu chứa Ba Vì.
• Cụm phía Bắc:
Gồm các giàn MSP-3, MSP-4, MSP-5, MSP-6, MSP-7, MSP-8,
MSP-9, MSP-10, MSP-11. Dầu từ các giàn này khai thác được chuyển về tàu
chứa Chí Linh.
Dầu sau khi được đưa về các tàu chứa sẽ được xử lý tiếp đến dầu
thương phẩm và xuất khẩu cho các tàu chứa ở các nơi khác. Sự bố trí các máy
bơm ly tâm trong hệ thống vận chuyển phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Điều kiện địa lí: khoảng cách giữa các giàn so với giàn trung tâm.
- Lượng dầu khai thác từng giàn để bố trí các bơm trong công tác vận
chuyển sao cho phù hợp với yêu cầu và lợi ích kinh tế.
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 3 Lớp: Thiết bị Dầu khí K 50
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
- Đối với các giàn ở xa trạm chứa dầu cần bố trí các máy bơm có áp suất
cao.
- Đối với các giàn ở gần trạm chứa dầu cần bố trí bơm có lưu lượng lớn.
Do sản lượng khai thác ngày càng tăng nên đối với thiết bị vận chuyển
dầu cần có những biện pháp khắc phục để đảm bảo lưu lượng dầu vận chuyển
là lớn nhất
Với thực trạng bố trí các giàn theo cụm Bắc - Nam dầu được vận
+ Cụm tiếp nhận phía Nam: Gồm có 2 điểm tiếp nhận và bơm dầu
chính:
- Điểm tiếp nhận từ MSP-1, điểm này tiếp nhận lượng dầu khai thác lên
từ chính nó và một phần dầu từ các giàn nhẹ BK hoặc giàn công nghệ trung
tâm CPP-2. Dầu được tách lọc ra khỏi hỗn hợp dầu-khí từ đây và được bơm
chuyển về trạm chứa dầu không bến. Nếu hệ thống đường ống gặp sự cố hoặc
lượng dầu khai thác lên quá nhiều thì hệ thống bơm trung chuyển dầu lên phía
Bắc. Đây cũng là điểm tiếp nhận lượng dầu trung chuyển từ giàn công nghệ
trung tâm số 2 để tạo thêm áp lực vận chuyển lượng dầu đó lên phía Bắc, nó
cũng là cửa ngõ cho việc trung chuyển dầu từ phía Nam qua phía Bắc và
ngược lại; để đảm bảo điều phối lượng dầu từ các trạm trung tâm chuyển về
sao cho hiệu quả thu gom sản phẩm trong công tác vận chuyển dầu của mỏ
Bạch Hổ là lớn nhất.
- Điểm tiếp nhận và bơm dầu từ giàn công nghệ trung tâm CPP-2, đây
là điểm tiếp nhận quan trọng nhất. Tại đây tiếp nhận và đồng thời xử lý một
lượng hỗn hợp, khí lớn từ các giàn nhẹ chuyển vào. Trong một số trường hợp
đặc biệt lượng dầu trung chuyển từ mỏ Rồng đến giàn này tiếp nhận và bơm
chuyển đều với một khối lượng lớn nên công tác vận hành bơm yêu cầu phải
có độ chính xác cao. Tại đây thực hiện tách lọc lượng hỗn hợp dầu khí từ các
giàn nhẹ chuyển về. Lượng dầu trung chuyển ở đây khá lớn, tại đây đượcbố
trí 3 trạm bơm khác nhau nhằm đảm bảo vận chuyển 2/3 sản lượng dầu của
mỏ Bạch Hổ theo 3 tuyến đường ống ngầm đến 3 tàu chứa dầu. Hai trạm bơm
áp suất cao, mỗi trạm gồm 4 bơm Sulzer đảm bảo việc vận chuyển dầu đến
tàu chứa Chí Linh phía Bắc và tàu Chi Lăng ở mỏ Rồng. Trạm bơm áp suất
thấp bao gồm 5 máy bơm lưu lượng lớn đảm bảo nhiệm vụ bơm dầu đến tàu
chứa Ba Vì bố trí gần đó.
+ Cụm tiếp nhận phía Bắc: Có thể chia làm 4 diểm nhận và bơm trung
chuyển dầu về trạm chứa dầu không bến ở phía bắc.
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 5 Lớp: Thiết bị Dầu khí K 50
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
hiệu suất của bơm giảm mạnh. Khi độ nhớt lớn hơn (1,5÷2).10
-4
m
2
/s thì việc
sử dụng bơm ly tâm có lưu lượng lớn sẽ không kinh tế.
Trong bơm thể tích, chia ra 2 nhóm chính: bơm piston và bơm rôto.
Máy bơm thể tích làm việc theo nguyên tắc đẩy chất lỏng ra khỏi buồng kín.
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 6 Lớp: Thiết bị Dầu khí K 50
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
Các bơm này có thể tạo ra được áp suất cao nhưng lưu lượng thấp. Do đó khi
sử dụng chúng ta phải lắp song song mới đạt được lưu lượng cần thiết. Khi độ
nhớt tăng, hiệu suất của bơm giảm chậm mà vẫn đạt được giá trị cao khi độ
nhớt chất lỏng lớn hơn 2.10
-4
m
2
/s. Máy bơm thể tích dạng Rôto trục vít vẫn
giữ được các ưu điểm của máy bơm thể tích như bơm được các chất lỏng có
độ nhớt cao mà không giảm hiệu suất, có cấu tạo gọn nhẹ. Để bơm dầu có độ
nhớt cao khi mà sử dụng bơm ly tâm không kinh tế thì nên thay thế bằng máy
bơm trục vít.
1.2.2. Máy bơm Piston
Đối với máy bơm piston luôn xảy ra quá trình dao động lưu lượng.
Mức độ dao động lưu lượng và áp lực của bơm phụ thuộc vào kết cấu của
bơm, số xilanh tác dụng đơn hay tác dụng kép.
Nhược điểm của bơm piston là kết cấu cồng kềnh, chiếm nhiều diện
tích lắp đặt, tuổi thọ thấp. Loại này chỉ có thể làm việc với số hành trình kép
thấp, nhỏ hơn 450 lần/phút. Do vậy trong bơm thường phải lắp thêm hộp
giảm tốc nên kết cấu phức tạp, làm tăng chi phí chế tạo, lắp đặt, bảo dưỡng và
2
/s. Loại bơm này tạo ra sự ổn định về lưu lượng và áp lực. Nó có thể là
loại 2 trục vít hoặc 3 trục vít, loại 3 trục vít được sử dụng rộng rãi hơn. Máy
bơm trục vít thường có giá thành thấp hơn và dễ dàng sửa chữa hơn trong
điều kiện sản xuất so với hai loại bơm piston và bơm ly tâm. Các rôto của
bơm trục vít có khả năng chống mòn cao.
Máy bơm 3 trục vít sử dụng để bơm dầu tách khí có chứa nước và
không tạo ra nhũ tương. Các bơm loại này thường dùng để bơm hắc ín. Chúng
có kết cấu đơn giản, chỉ gồm 1 ổ bi, 1 đệm làm kín nên gọn nhẹ hơn các loại
bơm khác.
Máy bơm 2 trục vít có thể bơm chất lỏng với hàm lượng khí lớn, không
có van hút và van đẩy, không xảy ra quá trình tạo nhũ tương. Loại này có 4
đệm làm kín.
1.2.4. Máy bơm ly tâm
Máy bơm ly tâm được thử trên nước nên đường đặc tính làm việc thực
tế của bơm có thay đổi đáng kể khi bơm dầu. Khi bơm dầu, công suất tiêu thụ
tăng, cột áp và lưu lượng giảm. Đặc biệt khi độ nhớt động học lớn hơn
100mm
2
/s thì sẽ sụt giảm đường đặc tính rất lớn. Khi trong chất lỏng bơm có
chứa khí tự do thì lưu lượng và cột áp của bơm giảm, thậm chí không thể bơm
được. Nếu trong dầu có lẫn nước thì sẽ xảy ra hiện tượng tạo nhũ tương do
tốc độ quay của cánh bơm ly tâm rất lớn.
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 8 Lớp: Thiết bị Dầu khí K 50
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
1.3. Các loại bơm ly tâm vận chuyển dầu khí trên mỏ Bạch Hổ và
mỏ Rồng
Tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng sử dụng hệ thống bơm ly tâm gồm 7 loại,
tổng cộng 58 chiếc chưa kể các bơm dự phòng là 20%.
Các loại bơm đó là:
2 CPP-2 SULZER
R 360/150 CM-3
R 250/80 CM-1
08
05
02
3 MSP-3 NPS 40/400
NPS 65/35-500
01
02
4 MSP-4 NPS 65/35-500 04
5 MSP-5 NPS 65/35-500 03
6 MSP-6 NPS 40/400
NPS 65/35-500
02
02
7 MSP-7 NPS 40/400
NPS 65/35-500
01
02
8 MSP-8 NPS 65/35-500
NK 200/210
03
02
9 MSP-9 NPS 65/35-500 04
10 MSP-10 NPS 65/35-500 04
11 MSP-11 NPS 65/35-500 04
12 Mỏ Rồng RP-1 NPS 65/35-500 04
Trong thực tế làm việc các bơm thường dùng để vận chuyển dầu là hai
loại bơm NPS 65/35-500 và bơm SULZER bởi chúng đáp ứng được yêu cầu
/h)
- Định mức giảm (m
3
/h)
65
35
2 Cột áp (m) 500 -3 ÷ +5
3 Hiệu suất (%) 59
4 Công suất thủy lực (kW) 132 +5
5 Tốc độ quay (vòng/ph) 2950
6 Lượng dự trữ xâm thực (m) 4,2 +5
7 Số bánh công tác 8
8 Kích thước: dài x rộng x cao (mm): 1970 x 600 x 585
9 Trọng lượng (kg) 1260
10 Áp suất đầu vào (kg/cm
2
) không
lớn hơn, với:
- Kiểu làm kín mặt dầu
- Kiểu làm kín bằng salnhic
25
5
11 Sự rò rỉ qua bộ phận làm kín trục
không lớn hơn (cm
3
/h), với:
- Kiểu làm kín bằng salnhic
- Kiểu mặt dầu
180
40÷50
1
2
3
4
Các bộ phận chính của bơm được thể hiện trên sơ đồ mặt cắt (hình 2.2).
Hình 2.2 Sơ đồ mặt cắt dọc của bơm ly tâm NPS 65/35-500
1. Thân ổ bi phía trước
2. Trục bơm
3. Bộ phận làm kín
4. Khoang làm kín
5. Bạc lót
6. Khoang đầu vào cấp 1
7. Vòng làm kín
8. Ngăn bên trái bơm
9. Vòng làm kín
10. Vòng làm kín
11. Khoang đầu ra cấp 4
12. Bạc làm kín
13. Khoang đầu ra cấp 8
14. Ngăn bên phải bơm
15. Vòng làm kín
16. Thân trên
17. Bạc làm kín
18. Khoang đầu vào cấp 5
19. Bạc lót
20. Khoang làm kín
21. Thân ổ bi phía sau
22. Bạc giảm tải
23. Bánh công tác
24. Nửa thân dưới
2
,
5
1625
248
φ
2
9
0
φ
2
2
0
φ
3
2
0
φ
2
9
0
φ
2
2
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
19,4
-
+0,3
13,5
8,7
o
25
R10
2 50'
o
o
5
2 50'
o
1
0
5
R117,7
R125,5
R120,5
R
- 0,045
- 0,022
φ
235
A
0,050
215
104,5
95
91
1x45
o
+0,037
- 0,053
- 0,025
139,5
126
95
85
4
4
-0,39
-0,1
75
R21
I
o
30
0,025
0,025
1x45
φ
6,7
2,5
0,02
A
φ
130
0,6x45
o
03 lç
φ 12
φ
105
φ 160
φ 142
o
2x45
2,5
A
0,025
Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo bạc giữa
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 19 Lớp: Thiết bị Dầu khí K50
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
2.2.1.4. Trục bơm
A
B B B
B B B B B
372
B B B B B B B B
φ
75
φ
80
φ
70
φ
65
M
φ
68x2
M68x2
+0,023
+0,003
−0,019
−0,3
−0,019
−0,3
−0,022
−0,022
−0,022
−0,3
−0,019
−0,3
−0,019
+0,023
+0,003
+0,0095
−0,0095
R1
Rz20
R
z
2
0
Rz40
Rz40
Rz40
Rz40
R
z
4
0
R
z
2
0
2
mép vát
D
E
F G
0,025
EH
EH
0,025
+0,5
0,025
EH
0,025 EH
5
+0,03
5
+0,03
5
+0,03
8
+0,036
+0,2
C
C
C
422
320
240
160
80
82
320
240
160
80
95
35
75
155
235
310
35
3535
Trục (2) của bơm được quay trong gối đỡ vòng bi lắp bên ngoài thân
vỏ. Gối đỡ phía khớp nối bao gồm 2 vòng bi kiểu đỡ chặn 66414, còn gối đỡ
bên kia gồm 2 vòng bi đỡ 414. Các ổ bi này được bôi trơn bằng nhớt tuốc bin
T22, T30.
Ổ bi và đệm cơ khí được làm mát bằng nước kỹ thuật theo hệ thống
tuần hoàn bằng máy bơm nước đặt tại các blốc.
Các khớp nối được bôi trơn bằng mỡ.
2.2.1.5. Vòng làm kín
Được lắp trên thân bơm để làm kín khe hở với cánh bơm, ngăn không
cho chất lỏng đi từ khu vực đẩy về khu vực hút, hoặc từ cấp sau về cấp trước.
1
2
R
6
φ
1
3
2
0,12
A
0
3
l
ç
φ
6
,
7
φ 210
φ 220
Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo buồng Sanhich
Hình 2.10 Sơ đồ bộ làm kín mặt đầu
1. Bạc Grafit quay
2. Bạc lót
3. Bạc Grafit đứng yên
4. Vỏ cụm dứng yên
5. Thân bộ làm kín
6. Lò xo
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 22 Lớp: Thiết bị Dầu khí K50
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
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
2.2.1.7. Hệ thống làm mát
Các hệ thống bảo vệ gồm: hệ thống đo áp suất đường vào - ra, hệ thống
đo áp suất đường làm mát, hệ thống bảo vệ quá tải, hệ thống đo nhiệt độ nhớt
ổ bi.
14
13
nước kỹ thuật theo hệ thống tuần hoàn nhờ các máy bơm đặt ở các blốc.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ làm việc, truyền chuyển động quay cho trục Roto của bơm
thông qua khớp nối răng. Chất lỏng công tác từ đường cấp đi vào miệng hút
qua khoang cửa vào của bánh công tác cấp 1 (ở nửa bên trái), do tác dụng của
lực ly tâm theo kênh dẫn hướng đến khoang cửa vào của bánh công tác cấp 2
và tiếp tục như vậy vào cấp 3, cấp 4 rồi theo đường dẫn từ khoang cửa ra cấp
4 đến khoang cửa vào cấp 5 ở đầu bên phải của bơm. Ở nửa bên phải của
bơm, chất lỏng công tác đi từ phải sang trái, qua cấp 5, cấp 6, cấp 7 và cấp 8
tương tự như ở nửa bên trái rồi đi qua cửa ra của bơm.
Dòng chất lỏng mỗi khi đi qua một bánh công tác lại nhận thêm cơ
năng do các cánh dẫn truyền cho nên khi được đẩy ra ngoài sẽ có áp suất lớn.
Phần chất lỏng có áp lực lớn ở khoang cửa vào cấp 5 rò rỉ đến phía
trước bộ phận làm kín trục đầu bên phải theo ống giảm tải trở về đầu cửa hút
của bơm.
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 24 Lớp: Thiết bị Dầu khí K50
Trường: Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 2010
Hình 2.12 Đường đặc tính làm việc của máy bơm NPS 65/35-500
Sinh viên: Phạm Hồng Khanh 25 Lớp: Thiết bị Dầu khí K50
Copyright: Tài liệu đại học ©