Đồ án Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén khí trục vít Ga-75

Lời nói đầu Ngày nay, việc ứng dụng tự động hoá vào trong công nghiệp dầu khí, một ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nước đã mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế quốc dân. Tuy vậy, công việc này cũng không dễ dàng, mặc dù chúng ta đã nhập nhiều thiết bị hiện đại từ nước ngoài. Do đó việc lựa chọn - vận hành - bảo dưỡng - sửa chữa các thiết bị này phải thực sự thành thạo, nắm vững nguyên lý hoạt động của chúng cho phù hợp với các yêu cầu về năng lượng của từng giàn, nhằm nâng cao năng suất, tuổi thọ của các thiêt bị đó. Trong điều kiện giàn khai thác, để đảm bảo tốt các công việc khai thác, cũng như kiểm tra chặt chẽ các công việc này, thì việc sử dụng hệ thống đo lường tự động là rất hữu hiệu. Cũng như trong môi trường dễ cháy, nổ như ở giàn khoan thì việc sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết bị tự động hoá như các van an toàn, các thiết bị đo, ... là có nhiều ưu điểm nhất. Vì vậy, khí nén được chọn là nguồn năng lượng cung cấp cho hệ thống đo lường tự động và cung cấp cho các thiết bị điều khiển trên các giàn công nghệ và giàn bơm ép. Hiện nay, trên các giàn khoan, khai thác của mỏ Bạch Hổ có rất nhiều trạm máy nén có thể cung cấp nguồn khí cho các thiết bị này nhưng thông dụng nhất vẫn là trạm máy nén khí GA - 75 vì nó có những ưu điểm vượt trội so với các loại máy khác là: nguồn khí cung cấp đạt yêu cầu, trạm máy được bố trí gọn, hoạt động hoàn toàn tự động, có hệ thống an toàn tốt để bảo vệ khi máy có sự cố và đặc biệt là lưu lượng của máy rất ổn định, tự động điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu sử dụng đã đặt trước, đảm bảo tính tiết kiệm năng lượng. Chính những đặc điểm này, cùng với việc tìm hiểu về loại thiết bị này trong quá trình thực tập ở xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro. Với sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy Vũ Nam Ngạn cùng các thầy trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí và Công Trình, em đã thực hiện đề tài:” Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén khí trục vít Ga-75”, một loại thiết bị hiện đại, có nhiều ưu điểm. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY DẦU KHÍ VIETSOVPETRO 1.1. Khái quát chung về liên doanh dầu khí Vietsovpetro Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô số 09 của bể Cửu Long thuộc thềm lục địa Nam Việt Nam. Chiều sâu mực nước khoảng 50m. Diện tích khoảng 10.000 km², cách Cảng dịch vụ của Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro khoảng 120 km. (hình 1.1). Ở phía Tây Nam của mỏ Bạch Hổ khoảng 35 km là mỏ Rồng, xa hơn nữa là mỏ Đại Hùng. Toàn bộ cơ sở dịch vụ trên bờ nằm trong phạm vi thành phố Vũng Tàu bao gồm Xí nghiệp Khoan, Xí nghiệp Khai Thác, Xí nghiệp Dịch vụ Kỹ thuật, Viện NCKH và TK…
Hình 1.1: Sơ đồ về vị trí Vũng Tàu là nơi đặt trụ sở hành chính của xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro. Với đường quốc lộ dài 120km và đường thuỷ dài 80km đến thành phố Hồ Chí Minh cùng với giao thông theo đường hàng không và đường biển thì Vũng Tàu có ưu thế mạnh về vận tải trên cả 3 đường: đường thuỷ, đường bộ và đường hàng không. Nền kinh tế Vũng Tàu mang tính dịch vụ. Tại Vũng Tàu có ngành thuỷ sản và du lịch phát triển mạnh nhất. Với dân số gần 2,5 vạn người cùng với sự tồn tại một số trường của trung ương và địa phương như: Trường trung cấp du lịch, trung cấp sư phạm, cơ sở của trường Đại học Mỏ- Địa chất…Đây chính là nguồn lao động dồi dào cung cấp cho quá trình xây dựng và khai thác của xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro. Mỏ dầu khí Bạch Hổ nằm trong lô 09 của bể trầm tích Cửu Long, đây là mỏ có trữ lượng lớn nhất tại Việt Nam hiện nay. Vào đầu năm 1975 công ty Mobil đã khoan giếng BH-1X tại cấu tạo Bạch Hổ và đã phát hiện dòng dầu công nghiệp trong cát kết của trầm tích Mioxen hạ tại độ sâu 2775- 2819m. Từ năm 1980 xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã triển khai với quy mô lớn các hoạt động tìm kiếm – thăm dò, thẩm lượng và khai thác bể Cửu Long, trong đó điển hình là mỏ Bạch Hổ. Đến năm 1981 xí nghiệp liên doanh Viêtsopetro ra đời nhằm khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ. Cùng với thời gian đó Tổng cục dầu khí Việt Nam thành lập Ban quản lý công trình dầu khí Vũng Tàu để xây dựng công trình dầu khí của liên doanh dầu khí Vietsovpetro. Đến năm 1986, mỏ Bạch Hổ đã đi vào khai thác với đối tượng chính là tầng Oligoxen hạ ở sườn Đông Bắc của vòm Bắc và vòm Nam, tuy nhiên trữ lượng của tầng này không lớn. Tấn dầu đầu tiên được lấy ở mỏ Bạch Hổ vào ngày 26-6-1986, đánh dấu mốc lịch sử của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam. Năm 1988, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã phát hiện dầu khí có trong đá móng phong hoá nứt nẻ của mỏ Bạch Hổ với lưu lượng khai thác lớn và từ đó mở ra một hướng tìm kiếm thăm dò mới cho bể Cửu Long và đối với ngành dầu khí ở Việt Nam, với hơn 100 triệu tấn dầu đã khai thác của mỏ Bạch Hổ chủ yếu là dầu trong tầng móng (86%) còn lại là dầu trong trầm tích Oligoxen hạ và Mioxen hạ. Năm 1990 do thay đổi luật đầu tư, luật dầu khí ra đời cùng với việc hình thành nền kinh tế thị trường. Đồng thời có sự xác nhập của tổng cục dầu khí vào Bộ công nghiệp nặng. Tiếp đó là quyết định công văn số 252/CNNG TC ngày 20-9-1990 của Bộ trưởng công nghiệp nặng về việc thành lập công ty khí đốt trên cơ sở ban quản lý công nghiệp dầu khí Vũng Tàu. Tính đến ngày 13- 12- 2003, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã khoan tổng số hơn 200 giếng khoan tại mỏ Bạch Hổ, trong đó phần lớn là các giếng khai thác. Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ chủ yếu khai thác bằng Gaslift và bơm điện chìm. Mỏ có trữ lượng khoảng 300 triệu tấn, trung bình mỗi ngày khai thác 38.000 tấn dầu thô chiếm 80% sản lượng dầu thô ở Việt Nam. Từ đó đến nay ngành công nghiệp dầu khí nước ta ngày càng lớn mạnh. Trong 9 tháng đầu năm 2007 Toàn tập đoàn Dầu khí đạt doanh thu 143.100 tỷ đồng nộp ngân sách nhà nước 56.900 tỷ đồng. Công tác tìm kiếm thăm dò được triển khai tìm kiếm trong nước và ngoài nước, cả khu vực các hợp đồng dầu khí liên doanh với nước ngoài và các khu vực đầu tư phát hiện dầu khí tại hai mỏ Đông Đô, Báo Vàng. Tập đoàn triển khai ký 6 hợp đồng dầu khí mới trong nước tìm kiếm thêm 6 dự án ở nước ngoài, khai thác 16,9 triệu tấn dầu. Kế hoạch 2006 - 2010 VSP phấn đấu gia tăng trữ lượng 52 tấn dầu thô, với 20 giếng khoan tìm kiếm, khai thác từ 37 đến 40 triệu tấn dầu và vận chuyển 6,5 tỷ m3 khí vào bờ. Đến năm 2010 sẽ chấm dứt việc ký kết hợp đồng dầu khí giữa hai nhà nước Việt Nam - Liên Xô, và bắt đầu hợp đồng mới với tư cách việc ký kết hợp đồng giữa hai tập đoàn dầu khí với nhau. 1.2. Khái quát về hệ thống khí nén và các trạm máy nén khí trên các công trình biển 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 : An toàn với môi trường độc hại, môi trường nguy hiểm khí, dễ cháy nổ. Dễ cung cấp, dễ sử dụng. Phạm vi ứng dụng rộng rãi. Bởi vậy, chúng là nguồn năng lượng không thể thiếu trên các công trình Dầu khí. Năng lượng khí nén được sử dụng cho các thiết bị công cụ, thiết bị động lực,… và đặc biệt là trong các hệ thống tự động điều khiển và đo lường. Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ của máy nén khí 1 – Van 1 chiÒu Mục đích của nguồn khí này là sử dụng vào hệ thống điều khiển, kiểm soát công nghệ khai thác dầu khí. Sử dụng đường ống dẫn có đường kính (60 được lắp đặt trực tiếp vào nguồn chính của trạm nén. Từ block 7B đưa sang block 6. Được lắp đặt chạy dọc theo mép phải của block 6, 4, 2 đồng thời tại block 4 có nhánh rẽ để đưa nguồn khí đến sử dụng vào mục đích gaslift tại block này. Tại đầu block 2, đường khí này được chia làm 2: Một nhánh đi vào block 1 điều khiển các trạng thái van cầu và van Mim của ((C 1, 2, 100 m3 theo yêu cầu công nghệ. Nhánh còn lại đi vào block 2 cũng nhằm mục đích phục vụ cho hệ thống gaslift, cụ thể là đóng hay mở van cầu trong hệ thống này. Việc bố trí đường ống dẫn như trên là hoàn toàn hợp lý nó đã rút ngắn được tối đa độ dài của những đường ống lắp đặt đồng thời nó nằm ở vị trí mà được bảo vệ tốt nên ít bị sự cố rò gỉ khí ra ngoài do va trạm với đường ống, nó cũng góp phần bảo đảm an toàn của hệ thống. Vì mục đích sử dụng nhất thiết áp suất không thay đổi do vậy trên hệ thống này cần thiết phải lắp hệ thống ổn áp, áp suất khí trong hệ thống này thay đổi sau bình chứa của trạm nén khí. Như vậy áp suất bình chứa thay đổi từ 6,5 – 8,5 at từ máy nén đến bình chứa. Tuy nhiên, với nguồn khí này vẫn bảo đảm đi qua hệ thống sấy và hệ thống phin lọc. Sử dụng đường ống có đường kính (60 được thiết kế lắp đặt trực tiếp từ máy nén qua cụm phin tách thô, tinh sau đó về bình chứa không qua van điều tiết do đó áp suất của nguồn khí có thể thay đổi trong khoảng 6,5 – 8,5 at cũng giống như sự thay đổi áp suất trong bình chứa. Tuy áp suất có thay đổi nhưng những thông số về nhiệt độ, độ ẩm vẫn đảm bảo tốt. Nguồn khí này cũng được đi qua hệ thống sấy và phin lọc. Nguồn khí sử dụng cho hệ thống đo lường. Nguồn khí này được nối với đường ra sau bình chứa của trạm nén và nguồn khí này được đi qua bộ van điều tiết để giảm, ổn định áp suất ở mức 5 at. Nguồn khí sau khi qua van tiết lưu này sẽ được đưa ra các blốc 1, 2, 3, 4, 8 để nhằm mục đích cung cấp nguồn cho những thiết bị đo cụ thể. Việc bố chí các đường ống như sau: Sau khi nguồn khí qua van điều tiết, sẽ được chia làm 2 nhánh chính, một nhánh được đưa lên blốc 8 để làm nguồn nuôi những thiết bị đo như đầu đồng hồ ghi đồ thị và những thiết bị điều khiển tự động khác. Nhánh còn lại sẽ được đưa đến blốc 1, 3, 4. Đường ống được lắp đặt ở bên phải của blốc 2, 4 được phân ra blốc 1, 2, 4 ở phía trước để đưa nguồn khí này vào nhu cầu sử dụng. Nguồn khí này sẽ được đưa vào các thiết bị đo nhưng phải vào các bộ van điều tiết cho các thiết bị, van điều tiết này sẽ cho ra áp suất khí là 1,6 kg/cm2 đồng thời cũng sử dụng nguồn khí này để đưa vào những thiết bị đo, vẽ đồ thị hoạt động của một số phần trong công nghệ khai thác của giàn. Tuy nhiên trong hệ thống đo lường tự động hoá còn rất nhiều phần phức tạp khác nhưng ở đây tôi chỉ trình bày về việc cung cấp nguồn khí làm nguồn năng lượng để phục vụ cho các thiết bị đo lường tự động hoá, sơ đồ bố trí đưa được nguồn khí từ trạm nén đến những vị trí cần thiết như đã nêu ở trên cho hệ thống đo lường tự động hoá ở MC(-1. Tại các giàn cố định trên biển của Xí nghiệp Liên doanh “Vietsovpetro”, để cung cấp năng lượng khí nén sử dụng cho các thiết bị và hệ thống phục vụ cho công nghệ khoan-khai thác Dầu khí, người ta thiết kế, lắp đặt nhiều trạm nén khí phục vụ cho những mục đích cụ thể khác nhau, như : Máy nén khí trục vít GA-75 1.2.1.1. Đặc tính kỹ thuật của trạm nén khí GA-75 Là máy nén khí trục vít có dầu bôi trơn cùng với các thiết bị phụ trợ do hãng Atlas Copco cung cấp. Hệ thống chứa và xử lý khí nén sau máy nén Ký hiệu: GA - 75 Loại: máy nén trục vít một cấp Năng suất: 11,5 m3/phút - Áp suất lớn nhất: 9,75 bar Áp suất làm việc thực tế: 8,2 bar Điện áp: 380v / 3pha / 50 Hz Công suất: 75 kW Nhiệt độ lớn nhất cho phép của hỗn hợp khí ra: 1100C Nhiệt độ lớn nhất của khí nạp: 490C Kích thước: 2000 x 850 x 2000 mm Khối lượng: 1550 kg Động cơ dẫn động: động cơ điện ABB kiểu M2A, SMC 250 Số vòng quay của trục động cơ: 2975 V/phút Lưu lượng dầu: 29 lít Dầu sử dụng với cấp độ nhớt: ISO UG 68., chỉ số nhớt bé nhất: 95 Khớp nối: răng Bộ truyền trung gian: cặp bánh răng ăn khớp Giá trị đặt của van an toàn của bình tách: 12 bar Áp suất duy trì của bình tách bé nhất: 4 bar Làm mát: bằng không khí Nhiệt độ lớn nhất cho phép của ổ đỡ: 950C. Nhiệm vụ chính của máy nén khí GA-75 Nhiệm vụ chính của trạm nén là cung cấp nguồn khí sạch, khô, áp suất ổn định, luôn được duy trì để phục vụ cho hệ thống đo lường tự động hoá, ứng dụng của nguồn khí này tại giàn cụ thể như: - Dùng nguồn khí của trạm nén khí làm nguồn năng lượng để nuôi thiết bị đo như đo mức dầu trong bình chứa 100 m3, duy trì áp suất, lượng dầu trong bình 100m3 ở mức cố định. Đo áp suất ở những điểm cần đo trên hệ thống công nghệ. - Dùng nguồn khí này làm nguồn khí đóng mở van Mim. - Nhằm ổn định lưu lượng cũng như áp suất khí xuống giếng (công nghệ Gaslift). - Ép nước sinh hoạt. - Đóng mở van cầu SDV. - Khởi động thiết bị diezen. - Dùng nguồn khí này để bơm hoá phẩm xuống giếng trong quá trình khai thác gaslift. - Ngoài ra trạm nén khí GA-75 có lưu lượng và áp suất lớn ổn định, còn được duy trì để vận chuyển xi măng, bazít. - Đối với công nghệ khai thác dầu khí tại các giàn khoan cố định vai trò của nguồn khí 6 – 10 atm do trạm nén khí GA-75 là tối quan trọng và nó có nhiệm vụ rất lớn đảm bảo tốt nguồn cung cấp cho thiết bị đo cũng như một số phần tự động khác. Ưu điểm của nguồn khí để làm năng lượng đo này là đặc biệt an toàn với môi trường dễ cháy nổ và giá thành hoàn toàn chấp nhận được. Có thể thực hiện việc đo khi sử dụng những nguồn năng lượng khác. Nhưng không an toàn, và không gọn, không kinh tế. Dùng nguồn khí nén làm nguồn nuôi cũng góp phần lớn vào việc khống chế sự cố của giàn. - Do vậy mà trạm nén GA-75 là một trạm nén khí không thể thiếu được ở bất kỳ giàn khoan khai thác cố định nào. Nó thực sự đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình khai thác và vận chuyển dầu khí. 1.2.2. Máy nén khí 4BY5/9 1.2.2.1. Đặc tính kỹ thuật - Dạng máy nén: Pittông, chữ V, 2 dãy, 4 xi lanh, hai cấp nén tác dụng đơn. - Năng suất máy nén theo điều kiện nạp (l/giây) m3/phút: (83,5+ 4,2)- 5+0,25. - Vòng quay định mức của máy nén - vòng/phút: 735. - Công suất định mức của máy nén không lớn hơn: 33 kw - Áp suất khí nạp: Khí trời. - Áp suất dư cuối cùng của máy nén: 8 KG/cm2 - Áp suất dư (tương đối) sau cấp 1: 1,7 – 2,2 KG/ cm2 - Nhiệt độ khí nén sau cấp I và cấp II (khi nhiệt độ không khí nạp là 20 0C) không lớn hơn: 165 0C. - Số xi lanh: Cấp I: 2 Cấp II: 2 - Đường kính xi lanh: Cấp I: 210 mm Cấp II: 125 mm. - Hành trình pittông: 120 mm. - Làm mát bằng không khí. - Bôi trơn bằng phương pháp vung tóe. - Dầu bôi trơn: -50 ; -40 ; Vitrea –100 - Lượng dầu bôi trơn: 17 lít. - Lượng dầu tiêu hao: {mg/giây (g/giờ)}: 8 (30) - Nhiệt độ dầu bôi trơn trong cacte không lớn hơn: 75 0 C - Phương pháp điều chỉnh lưu lượng: Tắt mở máy tự động Xả khí từ đường đẩy cấp II về đường hút cấp I. - Truyền động: Từ động cơ điện trực tiếp qua khớp nối mềm. - Chiều quay trục máy nén: Cùng chiều kim đồng hồ nhìn từ phía bánh đà. - Điện áp nuôi bảng điều khiển: 220 V , 50 Hz. 1.2.2.2. Nhiệm vụ của máy nén khí 4BY5/9 Máy nén không khí 4BY5/9 dùng để cung cấp khí nén áp suất 0,78 Mpa (8KG/cm2) các mục đích như : - Cung cấp khí nén cho thiết bị khoan. - Dự phòng khí cho hệ thống đo lường tự động hóa. - Cung cấp khí nén cho việc khai thác nước kỹ thuật. 1.2.3. Máy nén khí áp suất cao KR-2T 1.2.3.1 Đặc tính kỹ thuật của máy nén khí pittông áp suất cao KR-2T - Kiểu máy nén khí pittông 3 cấp nén, thẳng đứng dạng bậc, hành trình đơn, tác dụng kép. - Đường kính xilanh: + Cấp 1: 128mm + Cấp 2: 110mm + Cấp 3: 25mm - Hành trình pittông: 40mm. - Áp suất nạp: Khí trời. - Áp suất nén tối đa sau cấp 3: 150 kg/cm2 - Lưu lượng của máy nén 1,8 l/ph. - Công suất cần thiết của máy nén 9Kw. - Động cơ điện, điện áp 380 V, 50 Hz. - Số vòng quay trục khuỷu 1000 vòng/ph. Truyền chuyển động bằng bộ truyền đai dạng hình thang. - Hệ thống bôi trơn: + Bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức từ bơm bánh răng. + Hơi hỗn hợp dầu cộng khí nạp cho cấp 1. + Khí nén sau cấp 2 không được làm sạch đi vào luôn cấp 3 sau khi được làm mát trung gian. + Áp suất dầu bôi trơn từ 0,8 – 2,5 Kg/cm2 + Làm mát bằng nước ngọt được một bơm ly tâm gắn đồng trục với bơm nhớt gắn trên phần nối dài của trục cơ máy nén. Nước được bơm tuần hoàn có quạt thổi làm mát cánh tản nhiệt. Máy nén khí nhận truyền động từ động cơ điện qua bộ truyền đai, động cơ quay mang theo quạt gió quay thổi gió làm mát nước trong bộ tản nhiệt, khi máy nén quay bơm nước và bơm dầu bôi trơn sẽ làm việc cung cấp dầu bôi trơn, nước làm mát cho máy nén. 1.2.3.2.Nhiêm vụ của máy nén khí pittông áp suất cao KR-2T - Là cung cấp nguồn khí nén cao để phục vụ cho các thiết bị trên giàn. - Cung cấp nguồn khí nén cao để đóng mở các van cầu ở đường làm việc về bình tách bình chứa. - Cung cấp nguồn khí nén cao để khởi động máy diezen cụm bơm trám xi măng. - Cung cấp nguồn khí nén để nạp không khí vào các bình khí của xuồng cứu sinh. - Thử van an toàn. - Thông thổi đường ống bị tắc nghẽn. - Cung cấp khí nén để mồi đường nước sinh họat trên giàn và một số nhiệm vụ khác. Do vậy máy nén khí cao áp KR – 2T thực sự đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình khai thác và vận chuyện dầu khí. Cho nên máy nén khí cao áp KR-2T không thể thiếu được trên tất cả các giàn khoan cố định. 1.2.4. Máy nén khí 2BM4-9/101 (của trạm máy nén khí CD9-101) Được sử dụng trong quá trìn gọi dòng các giếng khai thác là phương pháp làm giảm cột áp thủy tĩnh của khối chất lỏng trong lòng giếng . Đây là loại máy nén pittông nằm ngang dùng để nén áp suất khí quyển đến áp suất 100KG/cm2 với lưu lượng 9m3/phút. 1.2.5. Ngoài ra còn nhiều máy nén khí khác - GA22,GA30,SSP,MH75…Những máy nén này dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống điều khiển , hệ thống bơm trám xi măng và các nhu cầu khác… - Máy nén khí T30-7100 - 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 ( N2 ) phục vụ cho các công đoạn công nghệ xử lý Dầu khí. 1.3. Sơ đồ công nghệ thu gom và vận chuyển dầu khí ở mỏ Bạch Hổ (Hình1.3) Chương 2 LÝ THUYẾT VỀ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT 2.1.Mô tả chung về máy nén trục vít - Máy nén trục vít là máy nén thể tích. Thường được sử dụng trong hệ thống thu gom khí đồng hành ở các mỏ hoặc cung cấp nguồn khí nén cho các thiết bị tự động. - Do chuyển động tịnh tiến của pittông được thay thế bằng chuyển động quay của rôto, nên máy nén trục vít có thể làm việc với số vòng quay cao, do vậy có thể giảm khối lượng và kích thước. Cũng do cấu tạo như vậy nên máy nén trục vít không có dao động về lưu lượng. Máy nén hoàn toàn cân bằng và không cần phải có đế đặc biệt. - Do không có van và vòng xéc măng nên máy nén trục vít có tuổi thọ cao, tin cậy khi làm việc so với máy nén pittông. - Máy nén trục vít đơn giản khi bảo dưỡng kỹ thuật và có thể làm việc ở chế độ tự động. 2.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc 2.2.1. Cấu tạo
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo chung của máy nén trục vít 1- Nắp trước 4- Rôto bị động 7- ổ đỡ chặn. 2- Thân 5- Rôto dẫn động 8- Pittông tháo tải. 3- Nắp sau 6- ổ trục trượt 9- Ngăn kéo điều chỉnh 2.2.2. Nguyên lý làm việc - Máy nén trục vít làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích. Nó gồm hai trục vít nhiều mối răng ăn khớp và quay ngược chiều nhau. Một trục dẫn nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn qua cặp bánh răng nghiêng. Khí hoặc hơi được hút từ đầu này được nén và đẩy sang đầu kia của cặp trục. Khe hở giữa hai trục vít (phần ăn khớp) và giữa đỉnh răng với xilanh vào khoảng từ 0,1 đến 0,4mm. Vì vậy khi làm việc không có ma sát, êm, tuổi thọ cao. Các trục vít có độ chính xác cao nên khó chế tạo và sửa chữa. Trong máy nén khí trục vít không có van hút và van đẩy như ở máy nén pittông. - Số vòng quay của trục vít từ 3000 vòng/phút trở lên thậm chí đến 15000 vòng/phút. 2.3. Các thông số cơ bản của máy nén trục vít 2.3.1. Tỷ số nén (α) Là tỷ số giữa áp suất khí ra Pd và áp suất khí vào Ph của máy nén khí.
(2.1) 2.3.2. Năng suất lý thuyết (VL) Tính bằng khối lượng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn vị thời gian. VL = Vr . Z1 . n1 = Vr . Z2 . n2 (2.2) Đây là lưu lượng lý thuyết của máy nén theo số răng và số vòng quay của rôto chủ động. Trong đó: - Vr: Thể tích khoang kép (tổng thể tích các khoảng giữa các răng của rôto chủ động và bị động) - Z1, n1: Số răng và số vòng quay của rôto chủ động - Z2, n2: Số răng và số vòng quay của rôto bị động Từ các công thức trên ta thấy lưu lượng của máy nén trục vít là hàm số chỉ phụ thuộc vào số vòng quay của rôto và về lý thuyết nó không phụ thuộc vào áp suất nén. Trong thực tế, khi tăng áp suất nén thì lưu lượng của máy nén có giảm, điều này được giải thích bằng sự chảy ngược của khí nén về đường hút của máy nén khí qua khe hở giữa các rôto sẽ càng nhiều khi áp suất càng tăng Tương ứng với sự tăng áp suất của máy nén khí thì hệ số lưu lượng sẽ giảm, hệ số lưu lượng (hiệu suất) là một đặc trưng quan trọng của máy nén thể tích
(2.3) Trong đó: - VT: Là năng suất thực tế của máy nén khí - VL: Là năng suất lý thuyết của máy nén khí - Năng suất thực tế của máy nén là lượng khí được đưa tới nơi tiêu thụ và luôn thấp hơn năng suất lý thuyết một lượng ∆V do tổn thất trong máy nén
(2.4) Hiệu suất lưu lượng này đặc trưng cho độ kín của máy, nó càng cao nếu khe hở trong máy nén càng giảm. Tuy nhiên việc chế tạo khe hở chỉ nhỏ đến một giá trị cho phép và không thể nhỏ hơn vì phải tính đến sự vận hành an toàn của máy nén. Thể tích khí tổn thất ∆V qua khe hở ít phụ thuộc vào số vòng quay của rôto mà chỉ phụ thuộc vào sự chênh áp trước sau khe hở. Tuy nhiên giá trị quan trọng hơn so với hiệu suất lưu lượng là giá trị hiệu suất của máy nén trục vít, nó đặc trưng cho sự hoàn thiện về năng lượng của máy. Sự hoàn thiện về năng lượng của máy nén được xác định bằng chỉ số hiệu suất có ích của khí đoạn nhiệt, nó là tỷ lệ giữa công đoạn nhiệt của máy nén với công tiêu hao trong thực tế.
(2.5) Trong đó: -
: Hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén - Adn: Công đoạn nhiệt - ATT: Công tiêu hao thực tế - Ndn: Công suất đoạn nhiệt - NTT: Công suất tiêu hao thực tế Công thức tính hệ số nén bên ngoài:
(2.6) Trong đó: - Pr: Áp suất ra - Pv: Áp suất vào Đây là tỷ lệ áp suất trong hệ thống hệ thống được cung cấp bởi khí nén trong máy nén và áp suất nạp. Trong máy nén pittông áp suất cuối trong xilanh bằng áp suất xả, nghĩa là van xả được mở ở thời điểm khi mà áp suất trong xilanh được tạo thành bằng áp suất trong hệ thống. Trong máy nén trục vít, áp suất cuối không chỉ phụ thuộc áp suất trong hệ thống mà còn phụ thuộc vào sự bố trí cửa xả. Nó xác định hệ số nén trong máy nén khí. Công thức tính hệ số nén bên trong:
(2.7) Trong đó: - Pnt: Áp suất nén trong - Pv: Áp suất vào Sự không trùng nhau giữa áp suất trong và ngoài là nhược điểm của máy nén trục vít so với máy nén pittông. Nhưng nếu lựa chọn đúng hệ số nén trong và cửa xả được tính toán phù hợp thì nhược điểm này có thể được khắc phục. Cần thiết để cho hệ số nén trong luôn luôn bé hơn hệ số nén ngoài, trong trường hợp này sự giảm hiệu suất có ích do sự không trùng nhau giữa hệ số nén trong và hệ số nén ngoài là nhỏ. Nếu ngược lại, hệ số nén trong lớn hơn hệ số nén ngoài thì khí trong máy nén bị nén lên giá trị lớn hơn giá trị cần thiết do vậy áp suất trong ống xả giảm khi đó năng lượng do sự nén bổ xung sẽ tiêu phí. 2.4. Các đặc điểm đặc biệt của máy nén trục vít - Máy nén trục vít có thể có nhiều đặc điểm khác nhau, có loại có cấu tạo 1,2 hoặc nhiều Rôto. Trong đó máy nén loại 2 rôto là được sử dụng nhiều nhất. - Máy nén trục vít là máy nén quay nhanh và không có van đầu hút và đầu đẩy, các bộ phận làm việc là các vít quay nhưng không tiếp xúc nhau. Trong trường hợp có cung cấp dầu bôi trơn cho máy nén. Máy nén trục vít có thể phân thành 3 loại sau đây :