Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU
Lịch sử phát triển của xã hội loài người gắn liền với quá trình phát minh,
chuyển đổi và sử dụng năng lượng. Trong các dạng năng lượng góp phần vào
quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá của đất nước ngành công nghiệp dầu
khí Việt Nam tuy còn non trẻ nhưng đã không ngừng vươn lên và đã trở thành
ngành công nghiệp mũi nhọn của cả nước. Hiện nay đã có rất nhiều công ty
dầu khí nước ngoài cùng với các công ty trực thuộc Tập đoàn dầu khí quốc
gia Việt Nam đang tham gia vào các dự án đầu tư trong nước và quốc tế,
khẳng định một tiềm năng phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp dầu khí
Việt Nam.
Hiện nay ở nước ta Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là đơn vị
trong công tác thăm dò, khai thác dầu khí. Để phục vụ cho công tác khoan,
khai thác dầu khí, một nhiệm vụ quan trọng đặt ra là phải có hệ thống thiết bị
phù hợp, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Hiện nay vấn đề đang được Xí
Nghiệp quan tâm đó là nâng cao hiệu quả sử dụng cũng như tăng tuổi thọ làm
việc của các trang thiết bị.
Với mong muốn được góp một phần nhỏ vào sự phát triển của ngành
công nghiệp dầu khí nước nhà, qua quá trình thực tập, nghiên cứu, thu thập tài
liệu và được sự đồng ý của bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, Khoa Dầu
khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, em được giao đồ án với đề tài: “Cấu tạo,
nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy bơm ly tâm vận
chuyển dầu HΠC 65/35 -500 dùng trong công tác vận chuyển dầu ở mỏ Bạch
Hổ”, chuyên đề: “Nghiên cứu các dạng hỏng của bánh công tác ”.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Giáp và các thầy
giáo trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình cùng với sự cố gắng của
bản thân, nay bản đồ án của em đã được hoàn thành.
SV: Vũ Đình Tĩnh - 1 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do tài liệu, thời gian thực tập và quá trình
tìm hiểu còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy, em
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 được chuyển tới tàu Chi
Lăng.
Để đảm bảo quá trình khai thác liên tục, tránh tình trạng dầu khai thác
lên bị ứ đọng lại các bình chứa làm ảnh hưởng đến công tác khai thác, do vậy
cần phải có cách bố trí hệ thống bơm và lựa chọn bơm thỏa mản những yêu
cầu sau đây:
- Bơm làm việc có lưu lượng lớn;
- Cột áp cao;
- Hiệu suất cao;
- Làm việc ổn định lâu dài;
- Dễ vận hành và sửa chữa;
- Có khả năng chống xâm thực tốt.
SV: Vũ Đình Tĩnh - 3 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
1.1.2. Phân tích sơ đồ bố trí bơm vận chuyển dầu
Trên sơ đồ bố trí các giàn khoan cố định và giàn nhẹ ở mỏ Bạch Hổ gồm
hai cụm phía Bắc và phía Nam .
Hình 1.1: Sơ đồ bố trí các giàn khoan cố định và giàn nhẹ ở mỏ Bạnh Hổ
SV: Vũ Đình Tĩnh - 4 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
1.1.2.1. Cụm phía Bắc
Cụm này gồm các giàn: MSP -3, MSP -4, MSP -5, MSP -6, MSP -7,
MSP -8, MSP -9, MSP -10, MSP -11, các giàn được nối với nhau qua đường
ống dẫn dầu, dầu từ các giàn khai thác lên được đưa đến các trạm tiếp nhận và
từ các trạm này được đưa đến các tàu chứa, ngoài ra còn có các đường ống dự
phòng cho công tác vận chuyển nếu có sự cố.
Tại cụm này có 3 điểm tiếp nhận và bơm trung chuyển dầu khai thác
,được đưa đến tàu chứa.
- Điểm tiếp nhận giàn MSP -6 là điểm tiếp nhận và bơm một lượng dầu
tiếp nhận thì sẽ chuyển dầu về các trạm dầu ở phía Bắc.
1.1.3. Các loại bơm vận chuyển dầu được sử ở Vietsovpetro
Hiện tại Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đang khai thác trên hai mỏ
chính là Bạch Hổ và Rồng, các mỏ này đều nằm ở ngoài biển, khoàng cách
giữa các mỏ khoảng 30 km. Trên mỏ Bạch Hổ có khoảng 11 giàn cố định, 1
giàn công nghệ trung tâm và 8 giàn nhẹ, trên mỏ Rồng có 1 giàn cố định và 1
giàn nhẹ.
Dầu khai thác từ các giàn này được bơm đến tàu chở dầu Ba Vì và Chi
Lăng bằng bơm ly tâm theo đường ống ngầm đặt dưới biển.
Số lượng bơm ly tâm được bố trí trong công tác vận chuyển dầu ở
XNLD Vietsovpetro gồm 8 loại chính. Số lượng các loại bơm đó được thống
kê như sau:
- Bơm 9MGP 12
- Bơm HΠC 65/35 – 500 28
- Bơm HK 200/70 9
- Bơm HK 200/120 4
- Bơm HΠC 40/400 8
- Bơm R 360/150 GM – 3 5
- Bơm R 250/98 GM – 1 2
- Bơm “sulzer” 6
Như vậy tổng số các bơm hiện đang vận hành vận chuyển dầu ở vùng
Bạch Hổ gồm tổng cộng là 67 bơm, ngoài ra không kể các bơm dùng để dự
phòng, và một số bơm đang trong thời kỳ đại tu, sửa chữa.
Sự phân bố các loại bơm, cách đặt nối tiếp, song song, còn phụ thuộc vào
vấn đề vận chuyển dầu tại từng điểm, từng vị trí, phụ thuộc vào khoảng cách
của từng điểm bơm, đến trạm rót dầu, phụ thuộc vào lưu lượng dầu nhiều hay
ít mà ta phân bổ cho phù hợp với yêu cầu thực tế.
Hiện tại sử dụng phổ biến các loại bơm dầu ly tâm dùng ở mỏ là:
SV: Vũ Đình Tĩnh - 6 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Sơ đồ công nghệ của hệ thống được giới thiệu trên hình 1.2
Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ của hệ thống vận chuyển dầu
Chú thích:
G: Giếng khai thác
1: Bình tách
2: Buồng trộn hóa phẩm
3: Lò nung
4: Bình chứa 100 m
3
5: Thiết bị tách khí
6: Bơm dầu
7: Van chặn
8: Van một chiều
9: Van an toàn
10: Tàu chứa
SV: Vũ Đình Tĩnh - 8 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
1.3. Những yêu cầu công nghệ của hệ thống vận chuyển dầu
Để đảm bảo được các nhiệm vụ vận chuyển dầu thì máy bơm vận chuyển
dầu cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Máy bơm làm việc phải có lưu lượng lớn
- Cột áp của máy bơm phải cao: Là cột áp chân không cho phép đảm bảo
cho bơm làm việc ở điều kiện bình thường, không xảy ra hiện tượng xâm thực
- Hiệu suất cao: Là chế độ làm việc của máy bơm với hiệu suất toàn phần
của máy bơm lớn nhất.
- Máy bơm phải làm việc lâu dài và ổn định: Là chế độ làm việc ứng với
các thông số của bơm.
- Máy bơm phải vận chuyển được chất lỏng có độ nhớt cao. Bởi vì, độ
Tùy thuộc vào vị trí của các giàn khoan đến các trạm rót dầu mà người ta
chọn máy bơm sao cho phù hợp. Trong Liên Doanh Vietsovpetro máy bơm
НПС 65/35-500 được sử dụng nhiều nhất bởi vì đây là loại máy bơm làm việc
có độ tin cậy cao, giá thành rẻ, thuận tiện trong việc vận hành - bảo dưỡng -
sửa chữa và nó đã được trải nghiệm qua nhiều năm nay. Tuy nhiên trong quá
trình hoạt động của máy vẫn thường xảy ra sự cố như hỏng bánh công tác,
cong trục bơm, hiện tượng dò gỉ hệ thống làm kín trục bơm, quan trọng nhất
là khi máy xảy ra hiện tượng xâm thực. Hiện tượng xâm thực có thể gây mòn
hỏng, rung, có tiếng ồn, và giảm cột áp, nếu để lâu có thể gây hỏng bơm hoàn
toàn. Vì vậy việc chúng ta cần tập chung ngiên cứu khắc phục hiện tượng này
là rất cần thiết.
SV: Vũ Đình Tĩnh - 10 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II
CẤU TẠO , NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY
TÂM VẬN CHUYỂN DẦU HΠC 65/35 -500
2.1. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm vận ly tâm vận chuyển dầu HΠC 65/35
-500
2.1.1. Sơ đồ tổng thể của máy bơm ly tâm HΠC 65/35 -500 (Hình 2.1)
Sơ đồ hình dạng ngoài của bơm được giới thiệu trên (hình 2.1) bao gồm:
Bơm và động cơ điện 160 kW được lắp trên một giá chung.
Trục bơm và động cơ được liên kết với nhau bằng khớp nối bánh răng có
trục trung gian.
Hướng quay của Rôto bơm ngược chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ phía
động cơ.
1
2
3
4
thân được định vị bằng các chốt hình côn và kẹp chặt bằng các vít cấy, đai ốc
dạng chụp M30 có S36. Bề mặt lắp ghép của thân bơm được mài để chống rò
rỉ
248
1625
248
φ
2
9
0
φ
2
2
0
φ
3
2
0
φ
2
9
0
φ
2
Để hạn chế chất lỏng bơm đi từ trong bơm qua buồng làm kín ra ngoài,
người ta lắp các bạc lót và bạc làm kín.
Giữa trục bơm và thân bơm ở hai đầu máy bơm người ta lắp bộ làm kín
mặt đầu hoặc nắp bịt sanhic (hoặc đệm cơ khí dạng đơn).
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín mặt đầu
1. Trục xoay 7. Mặt sau
SV: Vũ Đình Tĩnh - 13 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
2. Vòng giảm chấn
3. Vòng bít
4. Mặt tựa
5. Bề mặt làm kín
6. Vòng đệm
8. Chi tiết ngăn cách
9. Lò xo
10. Vỏ đệm
11. Vòng làm kín
12. Lỗ làm mát
4321
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín dây quấn
1. Bulông nắp bích
2. Nắp bịt Sanhic
3. Vòng dẫn nước cao áp
4. Nắp bích
5. Bạc liên kết
2.1.6. Ổ đỡ
Trục bơm được quay trên hai gối đỡ, hai gối đỡ này được liên kết với
thân dưới của bơm bằng các bulông M16 và các chốt định vị.
Dùng ổ bi đỡ chặn để triệt tiêu hết lực dọc trục còn lại.
- Ổ đỡ phía động cơ gồm hai ổ bi đỡ chặn 66414
- Ổ bi đỡ phía đuôi trục gồm hai ổ đỡ 414
2.1.7. Bôi trơn
Việc bôi trơn các ổ bi là kiểu ướt.
SV: Vũ Đình Tĩnh - 15 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Các ổ bi được bôi trơn bằng nhớt bin T22, T30 (Liên Xô) hoặc Vistra
(Shell).
Trong gối đỡ có khoang chứa chất nhớt, có vòng vảy dầu kim loại, khi
bơm hoạt động vòng vảy dầu sẽ vung té nhớt vào các ổ bi.
Bôi trơn các khớp nối bằng mỡ.
2.1.8. Hệ thống làm mát (Hình 2.8)
14
13
12
11
10
9
8
φ 210
φ 220
+0,054
-0,015
-0,029
Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo buồng làm kín
Chất lỏng làm mát sanhic được đưa tới dây quấn, với áp lực cao hơn áp
lực chất lỏng bơm trước bộ làm kín là 0,5 KG -1,5 KG áp lực đó được hiệu
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 áp lực để theo dõi áp
lực của hệ thống làm mát đó.
Ngoài ra để làm mát bộ sanhic co và cr, trục bơm, ống lót người ta dùng
nhớt nguội tuần hoàn có tác dụng như một màn chắn thủy lực ngăn không cho
sản phẩm dầu mỏ có nhiệt độ cao 80
0
chảy ra ngoài.
2.1.9. Các hệ thống bảo vệ
Hệ thống đo áp suất đường vào, đường ra.
Hệ thống đo áp suất nước làm mát.
Hệ thống bảo vệ quá tải.
Hệ thống đo nhiệt độ nhớt ổ bi (≤ 60
0
c)
SV: Vũ Đình Tĩnh - 17 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.10: Sơ đồ mặt cắt bơm HΠC 65/35 -500
1.Gối đỡ lắp hai ổ đỡ chặn 13.Buồng cửa ra cấp VIII
2.Trục bơm 14.Thân bơm phải (thân dẫn hướng)
3.Bộ làm kín 15.Gioăng cao su làm kín
4.Buồng sanhic (buồng làm kín) 16.Thân bơm nửa trên
- Tần số dòng điện: 50 Hz
- Dòng điện: Thay đổi
9. Bố trí trục: Nằm ngang
10. Số bánh công tác: 8
11. Số cửa hút: 1
12. Khối lượng máy bơm: 1260 kg
13. Kích thước toàn bộ máy và đông cơ: 1970x600x585
2.3. Nguyên lý làm việc của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu HПC 65/35
-500
4
6
5
3
2
1
’
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm ly tâm
1. Bánh công tác
2. Trục bơm
3. Bộ phận dẫn hướng vào
4. Bộ phận dẫn hướng ra (còn gọi là buồng xoắn ốc)
SV: Vũ Đình Tĩnh - 19 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Trước khi bơm làm việc phải làm cho thân bơm và ống hút được điền
đầy chất lỏng (gọi là mồi bơm), khi máy bơm làm việc bánh công tác quay,
các phần tử chất lỏng chuyển động theo các cánh dẫn hướng của bánh công
tác từ trong ra ngoài dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng ra khỏi biên của
bánh công tác thứ nhất, đi qua các rãnh của thân dẫn hướng rồi ra vào cửa hút
của bánh công tác thứ hai với áp lực do bánh thứ nhất tạo ra, cứ như thế áp
lực chất lỏng được tăng dần cho đến khi qua bánh công tác thứ 8 rồi vào cửa
.
1000
...
1000
.. HQgHQ
N
tl
ργ
==
(2.1)
SV: Vũ Đình Tĩnh - 20 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Trong đó:
γ –Tỷ trọng riêng của chất lỏng (N/m
3
), γ = ρ.g;
ρ –Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m
3
);
Q -Lưu lượng bơm (m
3/
s);
H-Cột áp toàn phần của máy bơm (m).
- Công suất làm việc: Là công suất trên trục của máy làm việc, kí hiệu là
N, ta có
η
tl
N
N
q =
0,90÷0,95
ΔN
q
(Hiệu suất thủy lực): Là đại lượng đánh giá sự mất mát năng lượng
do sức cản thủy lực khi chất lỏng chuyển động từ cửa hút đến cửa xả(ΔN
q
).
LTtl
tl
t
H
H
NN
N
=
∆+
=
η
(2.5)
η
t
=0,55÷0,92
η
c
(hiệu suất cơ khí): Là đại lượng đánh giá sự mất mát năng lượng do
ma sát trong các ổ trục của máy bơm (ΔN
c
).
tl
-Áp suất khí quyển.
P
l
-Áp suất chân không tại cửa hút của bơm.
Chế độ làm việc tối ưu: là chế độ làm việc tối ưu với hiệu suất toàn phần
của máy bơm là lớn nhất
Chế độ làm việc bình thường: Là chế độ làm việc mà các thông số của
máy bơm là ổn định
Hệ số dự trữ xâm thực: Là khoảng chiều cao dự trữ của cửa hút của bơm
có tính đến áp suất hơi bão hòa .
γγ
bh
B
b
hkab
P
g
VP
−+=∆
2
2
(2.8)
Trong đó:
P
b
: Áp suất tuyệt đối cửa vào máy bơm;
V
B
: Vận tốc tuyệt đối cửa vào của máy bơm;
P
u
2
-Vận tốc vòng của bánh công tác ứng với bán kính vào và ra, có
phương thẳng góc với phương hướng kính;
C
1u
C
2u
Thành phần vận tốc tuyệt đối của các phần tử chất longrowr lối
SV: Vũ Đình Tĩnh - 22 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
vào và ra bánh công tác chiếu lên phương vận tốc vòng (U).
W
2
1
2
W
1
1
U
C
1
α
1
1
D
β
2
D
2
H
u22
1
=
∞
(2.10)
SV: Vũ Đình Tĩnh - 23 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
2.4.2.2. Phương trình cột áp thực tế
Trong thực tế cánh dẫn của bánh công tác có chiều dày nhất định 2÷20
mm và số cánh dẫn hữu hạn 6÷12 cánh, gây nên sự phân bố vận tốc không
đều trên các mặt cắt của dòng chảy, tạo ra các dòng xoáy và các dòng quẩn
trong máng dẫn. Điều này thể hiện trên hình 2.14
w
max
min
w
ω
Hình 2.14: Phân bố vận tốc trong máng dẫn
Mặt khác chất lỏng có độ nhớt nên gây ra tổn thất trong dòng chảy. Vì
vậy cột áp thực tế nhỏ hơn cột áp lý thuyết
∞
1
H
.
Cột áp thực tế của bơm ly tâm H được tính theo công thức:
∞
=
1
.. HH
ε
;
η
H
- Hệ số kể đến tổn thất năng lượng của dòng chất lỏng chuyển động qua
bánh công tác, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước, kết cấu của bánh
công tác và bộ phận hướng dòng...., được gọi là hiệu suất của bánh công tác.
Với bơm ly tâm (η
H
=0,7÷0,9).
Nếu xét ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, cột áp lý thuyết ứng
với số cánh dẫn hữu hạn là:
SV: Vũ Đình Tĩnh - 24 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
∞
=
11
.HH
z
ε
(2.13)
Cột áp thực tế của bơm ly tâm là:
g
cu
H
u
Hz
22
.
..
2.4.3. Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng
Lưu lượng chất lỏng chảy qua bánh công tác của máy thủy lực cánh dẫn
nói riêng và bơm ly tâm nói chung được tính theo công thức:
bDcQ
m
...
1
π
=
(2.17)
Trong đó:
B -chiều rộng máng dẫn ứng với đường kính D của bánh công tác
(thường là tại cửa ra).
D -Đường kính của bánh công tác
C
m
-Hình chiếu vận tốc tuyệt đối lên phương vuông góc với u.
Lưu lượng qua bánh công tác xem như lưu lượng lý thuyết Q
1
của bơm.
Lưu lượng thực tế Q qua ống đẩy nhỏ hơn Q
1
vì không phải tất cả chất lỏng
sau khi đi qua bánh công tác đều đi vào ống đẩy, mà có một phần nhỏ
Q
∆
chảy trở về cửa vào bánh công tác hoặc rò rỉ ra ngoài qua các khe hở của các
bộ phận lót kín “A” và “B” được biểu thị trên hình vẽ.
Q
η
càng cao.
SV: Vũ Đình Tĩnh - 25 - Lớp: Thiết bị Dầu Khí – K49
Copyright: Tài liệu đại học ©