Đồ án Máy bơm ly tâm NPS 65-35-500 dùng để bơm vận chuyển dầu tại XNLD VIETSOVPETRO

LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến vượt bậc, với sự tăng trưởng kinh tế luôn được duy trì ổn định ở mức cao. Đóng góp một phần không nhỏ vào các thành tựu phát triển đó có ngành công nghiệp Dầu Khí, trong đó điển hình là XNLD “VIETSOVPETRO”. Tuy mới cách đây không lâu còn chập chững từng bước vừa làm việc tạo ra sản phẩm, vừa không ngừng học hỏi, tích luỹ kinh nghiệm sản xuất, kiến thức khoa học kỹ thuật cho mình, để đến nay có thể vững vàng là một ngành công nghiệp mũi nhọn, chủ lực của đất nước. Cùng với sự phát triển chung đó, trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã không ngừng hoàn thiện mình và đào tạo ra những thế hệ kỹ sư để phục vụ cho sự phát triển của ngành công nghiệp Dầu Khí. Trên tinh thần đó, em là sinh viên ngành Thiết Bị Dầu-Khí đã và đang học tập, từng bước tìm hiểu, nắm vững và hiểu sâu về nguyên lý hoạt động, đặc tính kỹ thuật và kết cấu của các máy móc, thiết bị ngày càng hiện đại trong hệ thống công nghệ khai thác Dầu Khí trên biển, để từ đó khi ra làm việc có thể thực hiện tốt công tác: vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa chúng. Hoặc từ việc nắm vững và hiểu biết sâu sắc các máy móc, thiết bị mà có thể có những bước cải tiến nâng cao chất lượng làm việc của chúng lên. 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 “ Máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 dùng để bơm vận chuyển dầu tại XNLD VIETSOVPETRO” với chuyên đề: “Tính toán Lực dọc trục trong bơm ly tâm và phương pháp khắc phục lực dọc trục trong bơm NPS 65/35-500” Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Văn Bản và các thầy, cô 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. Qua đồ án này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo Trần Văn Bản và các thầy, cô giáo trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày… tháng 05 năm 2011 CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU KHÍ VÀ VIỆC SỬ DỤNG CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XNLD “VIETSOVPETRO” 1.1. Công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển của XNLD “ VIETSOVPETRO” Hiện tại cũng như từ hơn thập niên trước đây, xí nghiệp liên doanh "VIETSOVPETRO" đã và đang tiến hành khoan và khai thác dầu khí chủ yếu ở trên hai vùng mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng nằm ở vùng biển thềm lục địa phía Nam - Việt Nam. Do vị trí địa lý của các vùng mỏ nằm cách xa đất liền hơn 100km, nên tất cả các công đoạn công nghệ khoan, khai thác, vận chuyển và tồn trữ dầu khí đều diễn ra trên biển, trên các giàn cố định, giàn nhẹ và tàu chứa dầu. Tất cả các đường ống chính, chủ yếu dùng trong công tác vận chuyển dầu khí đều nằm chìm dưới biển. Điều đó đòi hỏi công tác vận chuyển dầu khí của chúng ta phải đạt được sự an toàn và độ tin cậy cao hơn nhiều lần so với ở đất liền. Tại các giàn khoan khai thác cố định trên biển, dầu được khai thác lên từ các giếng qua hệ thống đường ống công nghệ, vào bình tách khí áp suất cao, khoảng 3÷25kG/cm2 (bình НГС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng 0,5÷8kG/cm2. Sau khi qua bình НГС và БE, một phần lớn lượng khí đồng hành đã được tách ra, dầu đã được xử lý với hàm lượng khí hòa tan và ở trạng thái tự do thấp. Rồi từ bình tách áp suất thấp (БE) dầu được các tổ hợp bơm ly tâm đặt trên giàn bơm vận chuyển đến các tàu chứa (trạm chứa dầu không bến) thông qua hệ thống đường ống ngầm dưới biển. Trong khu vực mỏ Bạch Hổ, dầu khai thác trên các giàn được vận chuyển đến 2 trạm tiếp nhận (tàu chứa dầu FSO-1 và FSO-2) : Trạm tiếp nhận phía Nam FSO-1: Ở đây tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ 2 điểm là MSP-1 và giàn công nghệ trung tâm số 2 (CTP-2) cùng với các giàn nhẹ (БК 1,2,3,4,5,6,7) chuyển đến. Đây là 2 điểm vận chuyển dầu quan trọng nhất, có khối lượng vận chuyển lớn nhất. Từ CTP-2 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-1 và khu vực mỏ Rồng. Từ MSP-1 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-3, MSP-4 và MSP-8 và thông qua các điểm trung chuyển tại MSP-6 và MSP-8 nối với trạm tiếp nhận phía Bắc FSO - 2. Trạm tiếp nhận phía Bắc FSO-2 : Tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ 2 điểm trung chuyển là MSP-6 và MSP-8. Từ MSP-6 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-4, và thông qua đó nối với MSP-3, MSP-5, MSP-7, MSP-8, MSP-10 .... Từ MSP-8 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-4, MSP-1, MSP-9, MSP-11. Trạm tiếp nhận FSO -2 chủ yếu tiếp nhận dầu từ các giàn MSP-4, MSP-5, MSP-3, MSP-6, MSP-7, MSP-8, MSP-9, MSP-10, MSP-11. Trong khu vực mỏ Rồng có trạm tiếp nhận dầu FSO-3. Giữa các trạm tiếp nhận dầu FSO -1, FSO -2, FSO -3 có mối liên hệ với nhau thông qua nhiều điểm trung chuyển, được trình bày trên sơ đồ tuyến đường ống vận chuyển dầu trên biển của Xí nghiệp liên doanh "VIETSOVPETRO" và sơ đồ hệ thống lắp đặt bơm vận chuyển dầu ra tàu chứa ở trên giàn 8.
Hình 1.1: Sơ đồ thu gom, vận chuyển trên toàn mỏ Bạch Hổ Trong đó: FSO: Kho nổi chứa suất dầu MSP: Giàn cố định trên mỏ Bạch Hổ CTP: Giàn công nghệ trung tâm RC: Giàn nhẹ trên mỏ Rồng BK: Giàn nhẹ trên mỏ Bạch Hổ RP: Giàn cố định trên mỏ Rồng
Hình 1.2: Sơ đồ lắp đặt bơm ly tâm trên giàn 8 Căn cứ theo sơ đồ đường ống vận chuyển dầu ngầm dưới biển tại 2 khu vực mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, ta nhận thấy rằng, chỉ trừ MSP-1, MSP-2, MSP-6, MSP-8, trong những điều kiện bình thường, không có sự cố hỏng hóc tàu chứa dầu hoặc tắc nghẽn đường ống vận chuyển là có thể bơm thẳng dầu đến tàu chứa, còn lại tất cả các giàn như MSP-3, MSP-4, MSP-5, MSP-7, MSP-9, MSP-10, MSP-11… phải bơm dầu qua những đoạn đường rất xa, qua nhiều điểm nút trung gian. Ví dụ: Từ MSP-5, muốn vận chuyển dầu đến trạm tiếp nhận FSO-2 chúng ta phải bơm dầu qua những quãng đường như sau : MSP-5 -> MSP-3 (đường ống Φ325x16, L=1005m, V=68m3) -> MSP-4 (Φ219x13, L=877m, V=26,5m3) -> MSP-6 (Φ325x16, L= 1284,5m, V= 87m3)-> FSO-2 (Φ325x16, L=1915m, V=129m3). Tổng cộng chiều dài toàn bộ tuyến là 5081,5m, V=310,5m3, áp suất làm việc trung bình là từ (20(25)kG/cm2. Tuy nhiên cũng trên tuyến đường này còn có MSP-3, MSP-4, MSP-6, MSP-7, MSP-10, cùng tham gia vận chuyển dầu, vì vậy việc tính toán sắp xếp để có một chế độ hoặc thời gian biểu của việc bơm dầu phối hợp một cách hợp lý trên toàn tuyến cũng khá phức tạp. Nếu việc phân bố thời gian biểu không hợp lý, có thể gây ra sự tăng đột ngột áp suất làm việc của tuyến đường ống vận chuyển, làm cho một số giàn cố định như MSP-5, MSP-7, MSP-10 ở cách xa trạm tiếp nhận không thể bơm dầu đi được. Điều đó làm ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình công nghệ và sản lượng khai thác dầu ở các giàn này. 1.2. Các loại bơm ly tâm dùng trong quá trình thu gom vận chuyển dầu Hiện nay có rất nhiều loại máy bơm được sử dụng trong công tác dầu khí: máy bơm pitston, máy bơm ly tâm, máy bơm hướng trục, máy bơm phun tia… Mỗi loại máy bơm đều có công dụng và phạm vi sử dụng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu đặt ra trong công việc. Trong công tác vận chuyển người ta hay dùng máy bơm ly tâm bởi so với các loại máy bơm khác máy bơm ly tâm có ưu điểm sau: - Đặc tính của bơm có độ nghiêng đều nên khoảng làm việc của bơm lớn, phù hợp với nhiều chế độ làm việc. - Phạm vi sử dụng và năng suất cao, cụ thể như sau: + Cột áp từ 10 đến hàng nghin mét cột nước. + Lưu lượng từ 2 đến 70 m3/h. + Công suất từ 1÷ 6000 kW. + Trị số vòng quay có thể đạt đến 40000 vòng/phút (và có thể nối trực tiếp với động cơ cao tốc không qua hộp giảm tốc). + Kết cấu nhỏ gọn, làm việc chắc chắn, tin cậy. + Hiệu suất tương đối cao khi bơm chất lỏng có μ = 0,65 ÷ 0,95 + Và có hiệu quả kinh tế cao. Với tính năng kỹ thuật cao, chỉ tiêu kinh tế tốt, phạm vi sử dụng rộng rãi nên các bơm ly tâm được dùng chủ yếu trong công tác vận chuyển dầu của XNLD “VIETSOVPETRO”. Tùy theo sản lượng khai thác và nhu cầu thực tế trên mỗi giàn cố định mà người ta sử dụng chủng loại và số lượng bơm ly tâm khác nhau. Hiện nay tại các trạm bơm vận chuyển dầu trên các công trình biển của XNLD “VIETSOVPETRO”, chúng ta đang sử dụng các chủng loại bơm dầu ly tâm như sau: 1.2.1. Máy bơm NPS 65/35 –500 Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng (cấp), trục bơm được làm kín bằng các dây salnhic mềm hoặc bộ phận làm kín kiểu mặt đầu. Bơm NPS65/35 –500 được sử dụng để bơm dầu thô, các loại khí hydrocacbon hóa lỏng, các sản phẩm dầu khí ở nhiệt độ từ (-30
200)0C và các loại chất lỏng khác có tính chất lý hóa tương tự. Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0,2mm và hàm lượng không vượt quá 0,2% khối lượng. Tổ hợp bơm được trang bị động cơ điện loại BAO 22 - 280M - 2T2,5 với công suất N= 160KW, U=380V, 50Hz và các thiết bị bảo vệ, làm mát, làm kín khác theo đúng yêu cầu, quy phạm láp đặt vận hành chúng . Một số các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm NPS 65/35 –500 như sau: - Lưu lượng định mức tối ưu (m3/h ) : 65(35) - Cột áp (m) : 500 - Tần số quay (s -1, V/ph) : 49,2 (2950) - Độ xâm thực cho phép (m) : 4,2 - Áp suất đầu vào không lớn hơn ( MПa, KG/cm2 ) 1. Với kiểu làm kín mặt đầu : 2,5 (25) 2. Làm kín bằng salnhic : + Kiểu CГ : 1,0 (10) + Kiểu CO : 0,5 (5) - Công suất thủy lực yêu cầu của bơm (KW) : 160 - Trọng lượng của bơm (KG) : 1220 - Công suất của động cơ điện (KW) : 160 - Hiệu suất làm việc hữu ích : 59% - Điện áp (V) : 380 - Tần số dòng điện (Hz) : 50 1.2.2. Bơm ly tâm NPS – 40/400 Là tổ hợp bơm cùng chủng loại kết cấu như NPS 65/35 –500, chỉ khác đường kính ngoài của các bánh công tác của nó nhỏ hơn. 1.2.3. Máy bơm Sulzer – Ký hiệu MSD-D Model 4x8x10,5 Là loại bơm ly tâm có 5 cấp, nằm ngang, trong đó bánh công tác thứ nhất là loại hai cửa hút ngược chiều nhau, 4 bánh công tác còn lại là loại 1 cửa hút được chia làm 2 nhóm đối xứng, có cửa hút ngược chiều nhau. Thân máy có cấu tạo gồm 2 nửa tháo được theo bề mặt phẳng ngang và được định vị với nhau bởi các chốt côn. Thân máy có nhiều khoang chứa các bánh công tác và giữ luôn vai trò của các bánh hướng dòng. Phía dưới có ống giảm tải nối từ khoang chứa đệm làm kín phía áp suất cao đến khoang cửa vào cấp I của bơm. Trục bơm được làm kín bằng đệm làm kín chì dạng kép, có nhiệt độ làm việc dưới 1600C. Đệm làm kín này được làm mát bằng dầu Tellus 46, đồng thời dầu làm mát này có tác dụng như nêm thủy lực làm kín bổ sung cho đệm. Dầu làm mát đệm làm kín trao đổi nhiệt với bên ngồi thông qua các lá đồng tản nhiệt dọc theo đường ống. Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm như sau: - Lưu lượng bơm (m3/h) : 130 - Cột áp định mức (m) : 400 - Hiệu suất hữu ích (%) : 74 - Công suất thủy lực của bơm (KW) : 147 - Lượng dự trữ xâm thực cho phép (m) : 2,1 - Công suất động cơ điện (KW) : 185 - Số vòng quay (V/ph) : 2969 - Điện áp (V) : 380 - Tần số dòng điện(Hz ) : 50 - Chiều dài khớp nối trục (mm) : 180 1.2.4. Máy bơm NK-200/120 Là loại bơm ly tâm dùng để bơm dầu, khí hóa lỏng, dung dịch hữu cơ và các chất lỏng khác có tỷ trọng không quá 1050Kg/m3, độ nhớt động đến 6.10-4m2/s. Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0,2mm và hàm lượng vượt quá 0,2% và nhiệt độ trong khoảng (-80 ( 400)0C. Tổ hợp bơm gồm động cơ điện và bơm được lắp ráp trên cùng một khung dầm và được liên kết với nhau bằng khớp nối răng. Đây là loại bơm ly tâm 1 tầng, công –Xon, có thân bơm, vấu tựa, ống hút và ống nối có áp (cửa ra) được đặt trên cùng một giá đỡ. Việc làm kín trục được thực hiện bởi một bộ phận làm kín kiểu СГ- hoặc СО. Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của bơm như sau: - Lưu lượng bơm (m3/h) : 200 - Cột áp định mức (m) : 120 - Hiệu suất hữu ích (%) : 67 - Lượng dự trữ xâm thực cho phép(m) : 4,8 - Công suất động cơ điện (KW) : 100 - Số vòng quay (V/ph) : 2950 - Điện áp (V) : 50 - Tần số dòng điện (Hz) : 380 1.2.5. Máy bơm NK-200/70 Là loại bơm ly tâm có cùng kiểu dạng, kết cấu như NK-200/120. 1.2.6 Máy bơm ЦНС-105/294 Là tổ hợp bơm ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng, phân đoạn. Nó thường được dùng để vận chuyển dầu bão hòa khí, dầu thương phẩm lẫn nước có nhiệt độ từ 2740K ( 3180K(1 ( 45)0C hoặc dùng để bơm nước trong các hệ thống công nghệ. Các chất lỏng công tác dùng cho bơm ЦНС -105/294 cần phải đảm bảo các yêu cầu: tỷ trọng không lớn quá 1060 Kg/m3 (từ 700 ( 1060Kg/m3), độ nhớt động không lớn quá 2,5.10-4m2/s, tạp chất cơ học có kích thước không lớn quá 0,2mm và hàm lượng không quá 0,2% trọng lượng. Tổ hợp bơm ЦНС -105/294 bao gồm động cơ điện và bơm được liên kết với nhau thông qua 2 mặt bích có phần may-ơ gắn then ở hai đầu trục. Hai mặt bích này được siết chặt với nhau bởi các bulông có lót ống đệm cao su giảm chấn. Đây là loại bơm ly tâm có từ 2 ( 10 cấp bánh công tác có cửa vào cùng chiều, do đó để cân bằng lực dọc trục tác dụng lên roto người ta phải bố trí ổ đỡ thủy lực ở một đầu trục phía cao áp với đường kính phù hợp với số cấp bánh công tác của bơm. Các thông số đặc số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm ЦНС-105/294 như sau: - Lưu lượng bơm (m3/h) : 105 - Cột áp định mức (m) : 294 - Hiệu suất hữu ích (%) : 68 - Công suất động cơ điện (KW) : 160 - Số vòng quay (V/ph) : 2950 Tuy nhiên, tại các giàn cố định loại, bơm này (ЦНС - 105/294) thường chỉ được sử dụng để bơm nước. Ngoài các loại bơm ly tâm thông dụng đã nêu trên, người ta còn lắp đặt, trang bị thêm một số chủng loại bơm khác như R360/150GM-3, R250/38GM-1, hoặc đôi khi, trong những trường hợp cần thiết các loại bơm thể tích như 9MΓP, ЦA-320, ЦA-400, УБН-700,.... cũng có thể tham gia vào công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển. Việc bố trí, lắp đặt các trạm bơm trên các giàn cố định hoặc giàn nhẹ được thiết kế, tính toán phù hợp với sản lượng khai thác dầu và vai trò công nghệ của giàn trong hệ thống công nghệ chung của toàn khu mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Với sơ đồ vận chuyển dầu và các đặc điểm trong công tác này người ta bố trí kiểu loại và số lượng máy bơm ly tâm trên các giàn như sau: Bảng 1.1 Sự phân bố bơm trên giàn khoan STT  Giàn khoan  Chủng loại bơm  Số lượng (chiếc)   1  MSP-1  NPS 65/35-500 NK 200/120 SULZER  02 02 02   2  CPP-2  SULZER R 360/150 CM-3 R 250/80 CM-1  08 05 02   3  MSP-3  NPS 65/35-500  03   4  MSP-4  NPS 65/35-500  04   5  MSP-5  NPS 65/35-500  03   6  MSP-6  NPS 65/35-500  04   7  MSP-7  NPS 65/35-500  03   8  MSP-8  NPS 65/35-500 NK 200/210 SULZER  02 02 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 Mỏ Rồng RP-3 SRK-3  NPS 65/35-500 NPS 65/35-500 SULZER  04 04 14   Theo thống kê trên, số lượng máy bơm NPS 65/35-500 là 41/78 và SULZER là 26/78 chiếm một tỷ lệ lớn, và trong thực tế người ta vẫn thường dùng các loại bơm NPS 65/35-500 và SULZER để vận chuyển dầu. Đây là 2 loại bơm ly tâm có nhiều ưu điểm : kết cấu bền vững, độ tin cậy, độ an toàn cao, lưu lượng bơm, cột áp và hiệu suất hữu ích lớn, dễ vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa. Ở hai loại bơm này, do cách bố trí các bánh công tác thành hai nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau. Do đó làm giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên Roto, tải trọng của các ổ đỡ trục giảm, do đó tuổi thọ của chúng tăng lên rất nhiều. Tuy nhiên do các bơm ly tâm đều làm việc ở chế độ vận tốc góc lớn (khoảng 3000v/ph) nên việc lắp đặt, điều chỉnh chúng đòi hỏi độ chính xác cao. Ngoài ra, do lưu lượng của chúng khá lớn nên việc đưa chúng vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắm vững và tuân thủ đúng yêu cầu của kỹ thuật vận hành để tránh hiện tượng quá tải cho động cơ điện. Công việc vận chuyển dầu đòi hỏi phải đưa một lượng lớn sản phẩm khai thác dầu khí từ các giàn cố định và giàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tàu chứa trong thời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo sự an toàn cho các tuyến đường ống vận chuyển. Ngoài ra, chỉ tiêu kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện cho các trạm bơm cũng được đặt ra. Do đó việc bố trí, phối hợp các chủng loại bơm trên cùng một trạm, hoặc việc phối hợp giữa các trạm bơm với nhau sao cho có thể giảm được tải trọng trên các tuyến ống vận chuyển dầu và tăng được lưu lượng thông qua của chúng. Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơm người ta có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách. Theo cách đặt các bơm theo kiểu mắc song song với mục đích làm tăng lưu lượng vận chuyển của trạm. Theo cách này, mặc dù đường ra của mỗi bơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏi các bơm trong hệ thống phải có các thông số đặc tính kỹ thuật không khác xa nhau nhiều lắm, để khi cùng đồng thời vận hành chúng không triệt tiêu lẫn nhau. Theo cách đặt bơm mắc nối tiếp với mục đích làm tăng áp suất trên đường vận chuyển để có thể đưa chất lỏng đến được những điểm tiếp nhận rất xa. Tuy nhiên cách này đòi hỏi các tổ hợp bơm được mắc nối tiếp phải có lưu lượng như nhau và việc làm kín trục cho các máy bơm ở phần cuối của hệ thống rất phức tạp do áp suất đầu vào của chúng tăng lên đáng kể. Ngoài ra, cũng có thể phối hợp cả 2 kiểu bố trí song song và nối tiếp trên cùng một trạm. Nhưng trong thực tế, trên các giàn cố định, các trạm bơm dầu được xây dựng theo kiểu mắc song song do các kiểu bơm ly tâm đã được chọn lựa đảm bảo đủ cột áp để có thể vận chuyển được dầu thô đến vị trí tiếp nhận. Tùy theo sản lượng khai thác hoặc vị trí công nghệ của mỗi giàn mà người ta sử dụng số lượng bơm ly tâm trên trạm là 2, 3 hoặc hàng chục như ở CTP-2 (15 bơm) Trên mỗi trạm bơm, thông thường người ta dự tính từ 1/3 đến 1/2 số lượng bơm ở vị trí dự phòng để khi hư hỏng, sự cố các máy bơm đang ở chế độ làm việc, ta có thể sử dụng chúng thay thế ngay không ảnh hưởng đến sản lượng khai thác dầu. Các máy bơm dự phòng này không nên để chúng ở trạng thái không làm việc trong thời gian quá lâu vì dễ gây ra hiện tượng bó kẹt rôto do dầu bị đông đặc hoặc thành phần parafin trong dầu và các tạp chất gây kết tủa khác đóng cặn lại giữa các khe hở trong bơm. Tùy theo mùa và thời tiết để có thể định ra một thời gian biểu vận hành các bơm dự phòng. Việc này có thể tiến hành theo kinh nghiệm riêng, tùy theo đặc điểm công nghệ mỗi giàn. Nhưng, tốt nhất vẫn là thực hiện chế độ luân phiên làm việc cho các máy bơm trong trạm. Điều đó giúp cho kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa được dễ dàng và chủ động hơn. Đối với loại bơm ly tâm NPS 65/35-500, căn cứ theo sơ đồ tuyến đường ống vận chuyển dầu trên biển và bảng thống kê sự phân bố các loại bơm trên giàn khoan – khai thác như đã nếu ở trên, ta thấy chúng được bố trí chủ yếu ở các giàn xa các trạm chứa dầu. Điều đó cho thấy ưu thế về khả năng vận chuyển dầu đi xa nhờ cột áp ở đầu ra của chúng khá lớn. Đây là đặc điểm chính của loại bơm NPS 65/35-500 so với các loại bơm dầu ly tâm hiện có trong hệ thống vận chuyển dầu trên biển của XNLD “VIETSOVPETRO”. Tóm lại: Từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu trên biển của XNLD “VIETSOVPETRO” chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơ bản cho việc xây dựng những trạm bơm dầu trên các giàn cố định để thông qua đó có thể chọn lựa các chủng loại bơm ly tâm phù hợp với yêu cầu công nghệ của mỗi giàn. Các máy bơm ly tâm dùng trong công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển ở các giàn phải có độ tin cậy cao, độ bền cơ học lớn, có khả năng chống lại các tác động ăn mòn hoá học trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, hơi nước có độ mặn cao và nhất là có các đường đặc tính phù hợp với chế độ công nghệ của chúng ta. Và bơm ly tâm NPS 65/35-500 đảm bảo được hết những yêu cầu đề ra. Do đó bơm ly tâm NPS 65/35-500 được sử dụng rất rộng rãi trên các giàn khoan ở các công trình biển của XNLD “VIETSOVPETRO”. CHƯƠNG II LÝ THUYẾT VỀ BƠM LY TÂM 2.1. Khái quát về bơm ly tâm Bơm ly tâm là loại máy thuỷ lực cánh dẫn, trong đó việc trao đổi năng lượng giữa máy với chất lỏng (gọi là chất lỏng công tác) được thực hiện bằng năng lượng thuỷ động của dòng chảy qua máy. Bộ phận làm việc chính của bơm ly tâm là các bánh công tác trên đó có nhiều cánh dẫn để dẫn dòng chảy. Biên dạng và góc độ bố trí của các cánh dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần vận tốc của dòng chảy nên có ý nghĩa rất quan trọng trong việc trao đổi năng lượng của máy với dòng chảy. Khi bánh công tác của bơm ly tâm quay ( thường là với số vòng quay lớn hàng nghìn vòng/phút) các cánh dẫn của nó truyền cơ năng nhận được từ động cơ (thường là động cơ điện) cho dòng chất lỏng đi qua nó tạo thành năng lượng thuỷ động cho dòng chảy. Nói chung năng lượng thuỷ động của dòng chảy bao gồm 2 thành phần chính : động năng (V2/2g) và áp năng (P/
), và chúng có mối quan hệ mật thiết với nhau. Trong quá trình làm việc của máy, sự biến đổi động năng bao giờ cũng kéo theo sự biến đổi áp năng. Tuy nhiên đối với máy thuỷ lực cánh dẫn như bơm ly tâm, đối với mỗi loại kết cấu máy cụ thể thì sự biến đổi áp năng chỉ đạt đến 1 giới hạn nhất định. Nó khác với máy thuỷ lực thể tích. Ở máy thuỷ lực thể tích, năng lượng trao đổi của máy với chất lỏng có thành phần chủ yếu là áp năng, còn thành phần động năng không đáng kể. Còn ở máy thuỷ lực cánh dẫn như bơm ly tâm, năng lượng cột áp chỉ tăng tới mức cần thiết, còn lại toàn bộ năng lượng thuỷ động của dòng chảy nhận được từ máy biến thành động năng. Chính vì vậy việc dùng các máy bơm ly tâm để vận chuyển chất lỏng từ một điểm này đến điểm khác chiếm một ưu thế hơn hẳn so với các loại máy thuỷ lực khác. 2.1.1. Sơ đồ cấu tạo máy bơm Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm 1. Bánh công tác 4. Bộ phận dẫn hướng ra (buồng xoắn ốc) 2. Trục bơm 5. Ống hút 3. Bộ phận dẫn hướng vào 6. Ống đẩy 2.1.2. Nguyên lý làm việc của máy bơm Khi máy bơm ly tâm làm việc, nhờ phần khớp nối giữa động cơ dẫn động và bơm làm bánh công tác quay. Các phần chất lỏng trong bánh công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài chuyển động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm. Đồng thời, ở lối vào của bánh công tác tạo nên một vùng chân không và dưới tác dụng của áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút. Đó là quá trình hút của bơm. Quá trình hút và quá trình đẩy là hai quá trình liên tục, tao lên dòng chảy liên tục qua bơm. Bộ phận dẫn dòng chảy ra thường có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồng xoắn ốc. Buồng xoắn ốc của bơm dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy. Nó có tác dụng điều hòa ổn định dòng chảy và biến đổi một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết do đó làm tăng hiệu suất của máy bơm. 2.1.3. Phân loại máy bơm ly tâm a. Phân loại theo cột áp của bơm: - Bơm cột áp thấp: H < 20 m cột nước. - Bơm cột áp trung bình: H = 20
60 m cột nước. - Bơm cột áp cao: H > 60 m cột nước. b. Phân loại theo số bánh công tác: - Bơm một cấp. - Bơm nhiều cấp. c. Phân loại theo số cửa hút: - Bơm một cửa hút. - Bơm hai cửa hút. d. Phân loại theo sự bố trí trục bơm: - Bơm trục đứng. - Bơm trục ngang. e. Phân loại theo lưu lượng: - Bơm có lưu lượng thấp. - Bơm có lưu lượng trung bình.