Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 1
LỜI ÓI ĐẦU
Ngành dầu khí Việt Nam ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầu thô và
khí đồng hành ngày càng tăng. Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khai thác tại
phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Việc thu gom, vận chuyển và tàng trữ luôn đối
mặt với những nguy cơ mất an toàn rất lớn đòi hỏi cần có hệ thống tự động hóa chính
xác và hoạt động hiệu quả, giảm nguy hiểm cho người lao động.
Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong hệ thống tự động hóa
của quá trình thu gom, vận chuyển dầu khí, với sự giúp đỡ của các cán bộ trong công ty
Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro. Em đã kết thúc đợt thực
tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu và hoàn thành đồ án dưới sự hướng
dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Giáp
Đồ án mang tên ‘‘ghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều
khiển trên giàn MSP 3. Chuyên đề Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô
phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.”
Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá
trình học tập, nghiên cứu tại truờng kết hợp với thực tế sản. Với mức độ tài liệu và thời
gian nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên
sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của
các thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
giáo Bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình- Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp và đặc
biệt là thầy Nguyễn Văn Giáp đã giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành
đồ án này. Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ nhân viên thuộc
công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro đã giúp đỡ trong

khí đc bit nguy him, luôn tim Nn nhng nguy cơ cháy, n, phun trào… có th gây
ra tai nn cht ngưi, phá hy thit b, công trình, thm chí là nhng thm ha môi
trưng nghiêm trng cho c mt khu vc rng ln. Vi nhng c tính ưu vit ca
năng lưng khí nén, như :
1. An toàn vi môi trưng c hi, môi trưng nguy him khí, d cháy n.
2. D cung cp, d s dng.
3. Phm vi ng dng rng rãi.
Bi vy, chúng là ngun năng lưng không th thiu trên các công trình Du
khí. N ăng lưng khí nén ưc s dng cho các thit b công c, thit b ng lc,… và
c bit là trong các h thng t ng iu khin và o lưng.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 3
1.1.2. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác
Dầu khí trên biển.
N hư ã nói  phn trên, hin nay, trên các công trình bin ca Xí nghip Liên
doanh “Vietsovpetro” ang tn ti hai h thng khí nén cao áp và thp áp, nhm mc
ích cung cp ngun năng lưng (khí nén) cho các thit b và h thng chính, như sau:
- Các thit b o lưng , như : các ct mc cht lng cho các bình, b công
ngh…

Hình 1.1: H thng ch báo các thông s ca bình áp lc s dng khí nén.
- Các h thng iu khin, t ng hóa , như : các trm iu khin van dp
ging (ACS, TOE ..) ; h thng iu khin lưu lưng (các van MIM ) ; các rơle trong
h thng bo v; iu khin óng/m các van cu, các thit b chn khác …

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 5
- Đảm bảo độ sạch. iu này m bo không làm kt hoc tc nghn các phin
lc, các zicler hoc các chi tit, phn t có  chính xác cao ca thit b, nht là  trong
các thit b kim tra, o lưng và  các h thng iu khin, t ng hóa.  ánh giá
 sch, ngưi ta ưa ra các tiêu chuNn v  ln ca các tp cht. Theo các tiêu chuNn
ca Hi ng các xí nghip châu Âu PN EUROP (European Committee of
Manufacturers of Compressors, Vacuumpumps and Pneumatic tools)  ra,  ln ca
các tp cht trong khí nén không ưc vưt quá 70 µm.
- Đảm bảo độ khô. Yêu cu này rt quan trng, nht là khi khí nén ưc s dng
trong h thng vn chuyn các vt liu ri, như h thng vn chuyn ximăng. Trong
các h thng này, 99,9 % lưng hơi Nm ( gm hơi nưc, du bôi trơn.v.v…, gi chung
là condensate ) phi ưc loi b. Mt khác, m bo  khô ca khí nén làm hn ch
s to thành các phase lng, là tác nhân to nên ăn mòn in hóa trong dòng lưu thông
ca khí nén.
- Đảm bảo khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp. Thông thưng, khong nhit
 làm vic thích hp nht ca khí nén không ưc chênh lch quá 3 ÷ 5
0
C so vi
nhit  môi trưng làm vic ca h thng và thit b. S chênh lch quá ln s gây
nên s giãn n nhit khác nhau trong các h thng, thit b, các cm chi tit, to ra s
nt v, bin dng, hư hng…
- Đảm bảo khoảng áp suất làm việc thích hợp. Mi h thng hoc thit b u
có nhng yêu cu v khong áp sut khí nén làm vic khác nhau.  gii quyt vn 

2

Cung cp khí nén áp sut
thp (6 ÷ 8 kg/cm
2
) cho các
thit b t ng hóa & o
lưng , và các thit b phc
v cho công ngh khoan,
như Roto tháo lp cn
khoan, phanh ti khoan,
óng/ngt các ly hp khí nén
ca các bơm dung dch M-
8.
2-9/10
(BM-7B)
Gm 4 máy
dn ng
bng ng
cơ in
P = 6 ÷ 8
kg/cm
2

Cung cp khí nén khô, sch,
áp sut thp (6 ÷ 8 kg/cm
2
)
cho h thng vn chuyn
ximăng, phc v cho quá

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 7
Ingersoll-Rand T
30/7100
(BM-6)
Có 3 máy
dn ng
bng ng
cơ in
P = 6 ÷ 8
kg/cm
2
Q = 1,42
m
3
/phút
Cung cp khí nén cho các
thit b o lưng, h thng
iu khin t ng các van
“MIM”, các trm iu khin
(ACS, TOE ..) óng/m các
van dp ging, dn ng cho
các bơm hóa phNm,v.v…
ca h thng công ngh khai
thác Du khí.
4B1-5/9


SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 8
1.3. Trạm máy nén khí Ga 75, hiệu quả và tồn tại.
Trong thi gian gn ây, trên các giàn c nh ca Xí nghip Liên doanh
“Vietsovpetro”, ngưi ta ã ưa vào lp t và s dng các trm nén khí hin i, như
GA-75 (ca hãng Atlas-Copco), hoc SSR MH-75 (ca hãng Ingersoll-Rand). Các trm
này có th cung cp khí nén trong di áp sut làm vic t 6 ÷ 13 kg/cm
2
và lưu lưng
tương i ln (Q ≈ 11,61 ÷ 13,59 m
3
/phút, i vi trm SSR MH-75; Q ≈ 11,8
m
3
/phút, i vi trm GA-75). Chúng ưc trang b thêm h thng x lý làm sch và
sy khô khí khá hoàn ho nên cht lưng khí nén rt tt, m bo  lưu lưng và cht
lưng  có th s dng cho h thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công
ngh khoan; ép nưc k thut cung cp cho sinh hot và các h thng làm mát; cũng
như cho các thit b o lưng, h thng iu khin t ng , các thit b ưc dn ng
bng khí nén khác… Vì vy, vi mt trm nén khí có 2 máy loi này ( GA-75 ca hãng
Atlas-Copco, hoc SSR MH-75 ca hãng Ingersoll-Rand ) ưc lp t  BM-7A, có
th thay th cho toàn b các cm, trm máy nén khí áp sut thp khác (như 2-9/10;
B-0,6/8; B-0,6/13; 4B1-5/9; Ingersoll-Rand T 30/7100… ) trưc ó,  trên giàn.
GA là trm máy nén khí dng trc vít, mt cp , tác dng ơn, có du bôi trơn
và ưc dn ng bng ng cơ in. GA-55, GA-75 và GA-90C là dng ưc làm
mát bng không khí. GA-55W, GA-75W và GA-90CW ưc làm mát bng nưc.
Loại trạm máy nén khí GA-FF (Full-feature):
Là trm máy nén khí GA vi y  các tính năng k thut-GA-FF (Full-
feature). Chúng ưc trang b thit b làm khô khí , cùng lp t chung trong khoang
thân v. Thit b làm khô khí này tách Nm t khí nén bng cách làm lnh chúng n
gn im sương  hơi Nm (du, nưc…) ngưng t ri x thông qua cơ cu x
condensate t ng.
Bố trí chung:
Trm máy nén khí GA ưc lp t trong khoang thân v cách âm và cách
nhit chc chn. Máy nén khí ưc iu khin bi b iu khin kiu Elektronikon ®
ca hãng Atlas Copco. B iu khin in t này ưc lp vào cánh ca mt trưc. B
iu khin Elektronikon ® giúp làm gim s tiêu hao năng lưng in, nó cho phép
ngưi iu khin d dàng lp trình và theo dõi, kim soát s vn hành ca máy nén khí.
Trên bng iu khin,  mt trưc, có: nút khi ng; nút tt, và nút dng khNn cp.
Khoang in có cha b khi ng motor ưc t phía sau bng iu khin này.
Trm máy nén khí còn ưc trang b thêm mt h thng x condensate (cht
lng ngưng t trong quá trình làm mát khí nén) t ng.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 11

Hình 2.2: Mt trưc ca máy GA -75 FF.


Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 13
2.2.2.2. Đầu nén –Air compressor element.
Hình 2.4: Hot ng ca u nén.

1. ưng khí vào. 5. Rơ le nhit.
2. ưng du hi. 6. Tn nhit.
3. Hn hp du khí. 7. B lc du.
4. Bình tách du khí.

u nén khí có 2 trc vít ưc lp trong thân máy, trc ch ng nhn truyn
ng t ng cơ in qua b khp ni mm thông qua trc ch ng có bánh răng.

2.2.2.3. Phin lọc khí đầu vào và van nạp-ngắt tải.
Phin lc khí gm có lõi lc bng giy lp trong v nha , v nha ưc chia
làm hai na lp vi nhau bng móc khóa  d dàng tháo lp khi thay lõi phin lc.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn


8- Van an toàn.
2.2.2.5. Các phin lọc dầu bôi trơn.

Hình 2.7: Bình gom –tách ( A ) và các phin lc du bôi trơn ( B ).

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 16 Hình 2.8: Phin lc du.
1. Van mt chiu.
2. Phn t lc.
3. Van an toàn.

2.2.2.6. Các phin lọc-tách condensate và hệ thống xả condensate tự động.
Trên ưng khí nén i ra ca b Air-Dryer có lp mt bình tách condensate

1020, vi 2 ưng x condensate (loi mm-plastic tube)

1075 -ưng x
condensate bng tay- và

1095-ưng x condensate t ng - ưc ni vi thit b
x condensate kiu in t (Ewd 330-230V)

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 18
2.3. guyên ký làm việc

2.3.1. Lý thuyết cơ bản về máy nén khí dạng trục vít.
Khí nén ưc to ra t các máy nén khí mà  ó năng lưng cơ hc ca các
ng cơ (in hoc diezel…) ưc chuyn hóa thành áp năng (hoc ng năng) và
nhit năng. Các máy nén khí này hot ng da trên hai nguyên lý cơ bn:
- guyên lý thể tích : không khí  môi trưng ưc hút vào khoang nén và  ó, th
tích ca khoang này thay i (gim xung). N hư vy, theo nh lut Boyle-Mariotte, áp
sut trong khoang nén tăng lên. Các máy nén khí hot ng da trên nguyên lý này bao
gm các MN K kiu piston, kiu bánh răng, kiu cánh gt, kiu trc vít…
- guyên lý động năng : không khí  môi trưng ưc hút vào khoang nén, và  ó,
áp sut khí nén ưc to ra do ng năng ca các cánh dn. N guyên tc hot ng theo
kiu này có kh năng to ra nhng máy nén khí có lưu lưng và công sut ln. Các
máy nén khí hot ng da trên nguyên lý này là các máy nén khí kiu tuabin, bao gm
máy nén khí ly tâm, máy nén khí chiu trc..
Sau ây,  phc v cho  tài, chúng ta ch i vào nghiên cu lý thuyt cơ bn
v các máy nén khí dng trc vit.

2.3.1.1. guyên lý hoạt động.
Máy nén khí kiu trc vít hot ng theo nguyên lý thay i th tích.
Cu to ca máy nén trc vít gm hai (hoc có th nhiu hon) trc vít vi nhiu
mi răng ăn khp và quay ngưc chiu nhau. Mt trc dn, nhn truyn ng t ng


Hình 2.11: Quá trinh ăn khp.
1. Trc ph.
2. Trc chính.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 20
2.3.1.2. Các thông số cơ bản của máy nén trục vít.
- Lưu lưng ca máy nén khí trc vít :
i vi máy nén trc vít, lưu lưng Q
v
ca chúng ưc tính như sau:
Q
v =
q
0
. λ .
1
60
n
[ m
3
/ s ]
Trong ó:
q

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

Trong ó:

L [m] Chiu dài trc vít
A
1
[m
2
] Din tích trc chính, xem hình 2.12
A
2
[m
2
] Din tích trc ph, xem hình 2.12
Z [ - ] S u mi (s răng) trc chính


1/
2
1 1
1
( ) 1
1
k k
Pk
PQ
k P
−
 
= −
 
−
 
(W)
Trong ó :
- k : là ch s on nhit
- P
1
; P
2
: là áp sut u hút và u nén ( N /m
2
)
- Q
1
: là năng sut hút ca máy ( m
3

to thành 1 hn hp vào bình lc. Trong bình lc, khí nén thoát ra theo ưng ng dn
phía trên và du bôi trơn mang nhit (ưc to ra trong quá trình nén) s theo ưng
ng phía dưi bình lc. Khí nén s ưc chuyn n h thng iu khin sau khi i qua
b phn làm mát bng qut gió. Du bôi trơn mang nhit s ưc làm ngui bng ng
dn qua qut gió hoc ã t ưc nhit  làm mát theo yêu cu qua rơle nhit quay
tr v bình cha du bôi trơn.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 24 Hình 2.15: Sơ  h thng máy nén khí kiu trc vít có h thng du bôi trơn.
1. ưng khí vào. 5. B tách du.
2. u nén.. 6. ưng khí ra.
3. Hn hp du khí. 7. H thng làm mát.
4. Bình cha du.
Các trm máy nén khí trc vít kiu MH-75 (Hãng Ingersoll-Rand), Ga-22, GA-
30, GA-75 ( Hãng Atlas Copco) hin ang s dng trên các giàn khoan-khai thác Du
khí ca Xí nghip Liên doanh “Vietsovpetro” u là dng máy nén khí kiu trc vít có
h thng du bôi trơn, hot ng theo nguyên lý như ã nêu trên.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51