Nghiên cứu, tính toán lựa chọn hệ thống thiết bị bơm vận chuyển dầu ở Xí Nghiệp Liên Doanh dầu khí “Vietsovpetro”. Tính toán kiểm tra một số bộ phận chính của máy bơm

Nghiên cứu, tính toán lựa chọn hệ thống thiết bị bơm vận chuyển dầu ở Xí Nghiệp Liên Doanh dầu khí “Vietsovpetro”. Tính toán kiểm tra một số bộ phận chính của máy bơm

MỤC LỤC Trang

Lời nói đầu 3

Chương 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ C.N.D.K Ở VN VÀ MÁY BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở XNLD “VIETSOVPETRO 5

1.1 Sự hình thành phát triển của nghành công nghiệp DK Ở VN 5

1.2 Khái quát về LDDK “Vietsovpetro” 5

1.3 Mét sè tính chất c¬ b¶n của dầu mỏ 8

1.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ vận chuyển dầu 10

1.5 Các loại máy bơm vận chuyển dầu hiện đang sử dụng ở “Vietsovpetro” 10

Chương 2 TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN THIẾT BỊ BƠM VẬN CHUYỂN DẦU 17

2.1 Sơ đồ lắp đặt hệ thống bơm dầu 17

2.2 Tính toán lựa chọn máy bơm dầu 17

2.3 Tính toán lựa chọn mạng đường ống dẫn 18

2.3.1.Tính chọn ống hút 18

2.3.2.Tính chọn ống đẩy 18

2.4.Xác định chế độ làm việc của máy bơm với mạng dẫn 19

2.4.1 Xác định tổn thất trên đường ống hút 19

2.4.2 Xác định tổn thất trên đường ống xả 20

2.4.3.Xác định chế độ làm việc của máy bơm với mạng dẫn 21

Chương 3: TÍNH TOÁN, KIỂM TRA THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA BƠM VẬN CHUYỂN DẦU 24

3.1.Thiết kế bộ phận dẫn hướng 24

3.1.1.Bộ phận dẫn hướng vào 24

3.1.2 Bộ phận dẫn hướng ra 28

3.1.Bộ phận dẫn hướng trung gian 32

3.2 Lực tác dụng trong bơm 35

3.2.1 Lực hướng trục 35

3.2.1.1 Lực do chênh áp phía trước và sau bánh công tác 35

3.2 1.2 Lực tác dụng bên trong của bánh công tác 36

3.2.1.3 Lực phụ hướng trục 37

3.2.2 Lực hướng kính 38

3.3 Tính toán thiết kế trục máy bơm 38

CHƯƠNG 4: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM 42

4.1.Ảnh hưởng do xâm thực và các biện pháp khắc phục 42

4.2 Ảnh hưởng của lực hướng trục và các biện pháp khắc phục 44

4.3.Các yếu tố ảnh hưởng khác 47

4.4 Một số nguyên nhân hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục 50

4.5 Công tác vận hành và bảo dưỡng máy bơm 56

4.5.1.Trước khi khởi động bơm 56

4.5.2 Khởi động máy 57

4.5.3 Trong khi bơm hoạt động 57

4.5.4 Dừng máy 57

4.5.5 Công tác an toàn khi vận hành 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

LỜI NÓI ĐẦU

Nền kinh tế của đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến vượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao Đóng góp một phần không nhỏ vào các thành tựu phát triển đó, nghành công nghiệp dầu khí Việt Nam và điển hình là xí nghiệp LDDK “Vietsovpetro” là một trong những ngành mũi nhọn của cả nước

Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là một đơn vị đứng đầu trong công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí hiện nay Vùng hoạt động chủ yếu là thềm lục địa phía Nam Việt Nam và hiện nay mở rộng hợp tác sang các địa bàn như Liên Bang Nga, Mianmar, Tunizia Từ khi Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro đưa mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng vào khai thác, tính đến 25 tháng

9 năm 2008 đạt sản lượng dầu thô tấn thứ 175 triệu

Hiện nay liên doanh dầu khí “ Vietsovpetro” đang khai thác dầu trên 3 mỏ chính là Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng Ở mỏ Bạch Hổ có 11 giàn cố định và một

số giàn nhẹ và là mỏ chiếm phần lớn sản lượng sản phẩm khai thác trong liên doanh Để phục vụ cho công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí, đặt ra nhiệm vụ quan trọng là phải có một hệ thống trang thiết bị phù hợp với điều kiện của khu mỏ, để đem lại hiệu quả kinh tế cao Các thiết bị máy móc phục vụ cho ngành dầu khí rất đa dạng, trong đó máy bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi trong

Xí nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực khai thác và vận chuyển dầu do những tính năng ưu việt của nó: Kết cấu đơn giản, an toàn khi sử dụng, giải điều chỉnh lớn

Là một sinh viên khoa thiết bị dầu khí và công trình - Trường Đại học Mỏ - Địa chất, tôi rất tâm huyết với thiết bị vận chuyển dầu, cụ thể là máy bơm vận chuyển dầu НПС 65÷ 35-500 đang được sử dụng rất rộng rãi trong công tác vận chuyển dầu trên công trình biển tại XNLD “Vietsovpetro”

“Nghiên cứu, tính toán lựa chọn hệ thống thiết bị bơm vận chuyển dầu ở Xí Nghiệp Liên Doanh dầu khí “Vietsovpetro” Tính toán kiểm tra một số bộ phận chính của máy bơm

Đây là đề tài rất thiết thực cho tôi đang là sinh viên trong bộ môn thiết bị dầu khí và công trình

Nội dung của đề tài gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan chung về công nghiệp dầu khí ở Việt Nam và máy bơm vận chuyển dầu ở Xí Nghiệp Liên Doanh dầu khí “ Vietsovpetro”

Chương 2 Tính toán , lựa chọn thiết bị bơm vận chuyển dầu

Chương 3 Tính toán, kiểm tra,thiết kế một số bộ phận chính của máy bơm vận chuyển dầu

Chương 4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của máy bơm

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: VŨ NAM NGẠN bộ môn Máy

và Thiết bị mỏ cùng cácThầy trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình, các bạn đồng nghiệp đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này Mặc dù đã rất

cố gắng nhưng do kiến thức thực tế, kiến thức bản thân, thời gian thực tập và nguồn tài liệu còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn bè để xây dựng bản đồ

án hoàn thiện hơn

Vũng Tàu, tháng 01 / 2009

Sinh viên: Đỗ Hữu Nam

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ Ở VIỆT NAM VÀ MÁY BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở XNLDDK ( VIETSOVPETRO )

1.1 Sự hình thành phát triển của ngành công nghiệp dầu khí ở Việt nam

Từ nhưng năm đầu của thập kỷ 60, khi đất nước còn chiến tranh công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí đã được các đoàn địa chất dầu khí của Tổng cục địa chất tiến hành ở miền Bắc Với sự giúp đỡ về tài chính và kỹ thuật của Liên Xô (cũ), tiến hành thăm dò trên địa bàn sông Hồng Hàng chục giếng khoan đã được thực hiện bằng các thiết bị của Liên Xô khoan trong đất liền với độ sâu từ 1200÷4200

m và đã phát hiện có dầu khí và Condensate, song trữ lượng không đáng kể

1.2 Khái quát về Liên Doanh dầu khí Vietsovpetro

Được thành lập năm 1981, Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro là công ty đầu tiên tiến hành thăm dò và khai thác trên thềm lục địa phía nam Việt Nam, mở ra giai đoạn về phát triển ngành dầu khí còn non trẻ Năm 1984 Vietsovpetro phát hiện dầu khí ở mỏ Bạch Hổ, ngày 26/6/1986 Vietsovpetro đã khai thác tấn dầu thô đầu tiên đặt nền móng cho việc phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam Mặc dù còn non trẻ, nhưng với tốc độ phát triển nhanh, XNLD dầu khí đã đóng một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa nền kinh tế đất nước Với sản lượng tăng nhanh chóng từ năm 1986, năm đầu tiên khai thác 40 ngàn tấn dầu thô/năm, đến năm 1996 sản lượng là 8,8 triệu tấn/năm, sản lượng khai thác tăng gấp 200 lần

“vietsovpetro”

2 19.11.1981 Hội đồng bộ trưởng Việt Nam ra quyết địnhsố 136-HĐBT

cho phép XNLD hoạt động trên lãnh thổ Việt Nam

3 31.12.1983 Khoan giếng khoan thăm dò đầu BH-5 mỏ Bạch Hổ bằng

giàn khoan tự nâng Mirchink

4 31.03.1984 khởi công lắp ráp chân đế số 1 giàn MSP-1 mỏ Bạch Hổ

5 24.05.1984 Phát hiện dòng dầu công nghiệp ở mỏ Bạch Hổ, tại giếng

8 11.05.1987 Phát hiện dòng dầu công nghiệp ở tầng móng mỏ Bạch Hổ tại

giếng khoan thăm dò BH – 6

9 18.07.1988 Phát hiện dòng dầu công nghiệp dòng dầu công nghiệp ở mỏ

Đại Hùng tại giếng ĐH-1

10 06.09.1988 Bắt đầu khai thác dầu từ tầng móng mỏ Bạch Hổ từ giếng số

1 giàn MSP-1

11 29.12.1988 Khai thác tấn dầu thứ 1 triệu từ mỏ Bạch Hổ

12 05.12.1990 Khai thác tấn dầu thứ 5 triệu từ mỏ Bạch Hổ

13 16.07.1991 Ký hiệp định liên chính phủ sửa đổi về XNLD

“Vietsovpetro”

14 02.03.1992 Khai thác tấn dầu thứ 10 triệu từ mỏ Bạch Hổ

15 02.07.1993 Ký hiệp định liên chính phủ về liên bang Nga thừa kế quyền

và nghĩa vụ phía Liên Xô ( trước đây),đối với XNLD “ Vietsovpetro”

16 12.11.1993 Khai thác tấn dầu thứ 20 triệu từ mỏ Bạch Hổ

17 11.12.1994 Bắt đầu khai thác dầu từ mỏ Rồng

18 16.04.1995 Bắt đầu đưa khí từ mỏ Bạch Hổ về bờ

19 23.04.1995 Khai thác tấn dầu thứ 30 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

20 08.09.1996 Khai thác tấn dầu thứ 40 triệu từ mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng

21 12.10.1997 Khai thác tấn dầu thứ 50 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

22 16.09.1998 Khai thác tấn dầu thứ 60 triệu từ mỏ bạch hổ và mỏ Rồng

23 12.02.1999 XNLD “ Vietsovpetro” được giao chức năng điều hành khai

thác mỏ Đại Hùng

24 26.07.1999 Khai thác tấn dầu thứ 70 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

25 12.08.1999 Ký thỏa thuận giữa petro Việt Nam và Zarubezhneft về hợp

tác thăm dò và khai thác mỏ Đại Hùng

26 22.02.2001 Khai thác tấn dầu thứ 90 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

27 21.11.2001 Khai thác tấn dầu thứ 100 triệu

28 02.12.2002 Khai thác tấn dầu thứ 100 triệu từ tầng móng mỏ Bạch Hổ

29 13.05.2003 Phía Nga chính thức tuyên bố rút khỏi đề án Đại Hùng

30 04.12.2005 Khai thác tấn dầu thứ 150 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

31 08.12.2006 Khai thác tấn dầu thứ 160 triệu từ mỏ bạch Hổ và mỏ Rồng

32 31.01.2008 Khai thác tấn dầu thứ 170 triệu từ mỏ bạch Hổ và mỏ Rồng

33 25.09.2008 Khai thác tấn dầu thứ 175 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

Ngoài các mỏ Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng đang được khai thác, kết quả tìm kiếm thăm dò cho thêm phát hiện Hồng Ngọc, Lục Ngọc, Lan Tây, Lan Đỏ, cùng với các mỏ mới phát hiện sẽ đưa sản lượng khai thác trong những năm tiếp theo tăng nhanh chóng Nhưng trong giai đoạn hiện nay thì sản lượng dầu khai thác đã giảm dần sản lượng năm 2008 đạt 7,7 triệu tấn, sản lượng năm 2009 dự kiến giảm xuống còn 6,2 trệu tấn

Hệ thống đường ống dẫn khí đồng hành từ Bạch Hổ - Bà Rịa đã hoàn tất và đi vào hoạt động từ cuối tháng 4 năm 1995, cung cấp khoảng 1 triệu m3 khí/ngày cho nhà máy điện chạy tuốcbin khí Phú Mỹ - Bà Rịa, đã góp phần tăng thêm nguồn điện ở phía Nam tiết kiệm hàng chục triệu USD do không phải mua dầu chạy máy phát điện Tóm lại xí nghiệp LDDK “Vietsovpetro” đang có vai trò quan trọng trong việc đóng góp ngân sách nhà nước, thúc đẩy tốc độ phát triển kinh tế đất nước

1.3 Mét sè tính chất c¬ b¶n của dầu mỏ

Trong phạm vi đề tài nghiên cứu về máy bơm ly tâm vận chuyển dầu, cần thiết xem xét một số tính chất cơ bản của dầu mỏ, có ảnh hưởng quan trọng trực tiếp đến công tác vận chuyển, tồn trữ chứ không đi sâu vào các tính chất công nghệ hóa dầu cùng tính thương phẩm của chúng Đối với công tác vận chuyển, tồn trữ dầu thì những tính chất lý, hóa sau là đặc biệt quan trọng:

Hiện nay dầu thô đang khai thác được chủ yếu tập trung ở các tầng sản phẩm Mioxen hạ, Olioxen hạ và tầng móng kết tinh Chúng thuộc loại dầu nhẹ trung bình, khối lượng riêng nằm trong khoảng giới hạn (0,83 – 0,85).103 kg/m3 Dầu thô ở khu vực mỏ bạch hổ có khối lượng riêng khoảng 0,8319.103 kg/m3( 380 6 API ), đó là một thuận lợi đối với công tác vận chuyển dầu Như ta đã biết công suất thủy lực của bơm được tính theo công thức:

Ntl = G.H = (ρ.g.Q ).H Điều đó có nghĩa là nếu ρ nhỏ thì việc cung cấp năng lượng ( điện năng ) cho các trạm bơm vận chuyển dầu giảm đáng kể

b.Độ nhớt µ:

Là khả năng của chất lỏng chống lại lực trượt ( lực cắt ), nó được biểu hiện dưới dạng lực ma sát trong ( nội ma sát ) khi có sự chuyển dịch tương đối của các lớp chất lỏng kề nhau Bởi vậy độ nhớt là tính chất đặc trưng cho mức

độ linh hoạt của chất lỏng Độ nhớt của chất lỏng thay đổi trong một phạm vi rộng theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược lại khi nhiệt

độ giảm thì độ nhớt tăng, trừ một vài chất lỏng đặc biệt ( nước ), làm tăng công suất và giảm lưu lượng của máy bơm

Các tính toán dòng chảy trong cánh bơm khi bơm dầu bão hòa khí cho thấy dòng chảy trong bơm có số Re < 105 Điều này cho thấy máy bơm làm việc ở chế độ tự động điều chỉnh tức là chế độ mà độ nhớt chất lỏng bơm hầu như không ảnh hưởng tới đặc tính Q, H, η, của máy bơm ly tâm

Như vậy trong điều kiện vận chuyển dầu bão hòa khí trên các dàn khoan khai thác dầu ở mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng ảnh hưởng của độ nhớt đến đặc tính máy bơm ly tâm có thể được bỏ qua

Về nguyên tắc độ nhớt chất lỏng bơm lớn hơn nước làm gia tăng tổn thất thủy lực máy như tổn thất ma sát đĩa trong bơm, dẫn đến Q, H, η, giảm Tuy nhiên trong điều kiện vận chuyển dầu ở hệ thống thu gom xử lý dầu ở trạng thái bão hòa khí Độ nhớt của nó có giá trị thấp và ít thay đổi Do đó cần thiết xử lý dầu bằng hóa chất hoặc các phương pháp khác nhằm cải thiện tính chất của dầu trong điều kiện vận chuyển theo đường ống ngầm dưới biển Đó là các phương pháp như sử dụng hóa chất hạ điểm đông đặc của dầu, hoặc phương pháp nung dầu nhằm tăng nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đông đặc

c ¶nh hưởng của các tính chất lý, hóa khác:

Dầu thô của chúng ta là loại sạch, chứa rất ít các độc tố, các kim loại nặng như chì (1,39ppm ), Vanadium ( 0,46ppm ), magiê (7,27ppm ), lưu huỳnh ( 0,005% trọng lượng ) Đây là một điều tốt cho hệ thống vận chuyển dầu cũng như hệ thống công nghệ của mỏ Tuy nhiên, từ kết quả phân tích, phần cặn ( chiếm một tỷ lệ khá cao đến 21,5% trọng lượng đối với dầu thô ở mỏ Bạch Hổ ), có nhiệt độ sôi trên 5000 C trong quá trình chưng cất chân không,

ta thấy dầu thô tại hai mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng chứa hàm lượng Parafin rắn khá cao đến 44,12% trọng lượng ( phần cặn ), điều đó làm giảm tính linh động của chúng ở nhiệt độ thấp và ngay cả ở nhiệt độ bình thường Chính sự

có mặt của Parafin với hàm lượng lớn làm cho nhiệt độ đông đặc của dầu tăng lên Đối với dầu thô khu vực mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng nhiệt độ đông đặc ở mức khá cao đến 330 C Đây thực sự là một trở ngại lớn cho hệ thống vận chuyển dầu, bởi chúng rất dễ làm tắc nghẽn các tuyến đường ống, nhất là ở tại các điểm nút hoặc ở tại các tuyến ống ở xa trạm tiếp nhận và có lưu lương thông qua thấp, hoặc không liên tục mà bị gián đoạn một thời gian lâu Đó là một nhược điểm căn bản trong tính chất hóa, lý của dầu thô đang khai thác tại hai mỏ và việc xử lý, khắc phục chúng đòi hỏi cả một quá trình công nghệ phức tạp và tốn kém

Để cải thiện các tính chất lý, hóa của dầu phục vụ cho công tác vận chuyển, tồn trữ chúng, thực tế đã có nhiều biện pháp nhằm làm giảm độ nhớt hoặc gia nhiệt cho chúng để làm giảm sự đông đặc, làm tắc nghẽn đường ống của dầu.Ví dụ: Bằng phương pháp cấy vi sinh vào môi trường nước ép vỉa, đã làm tăng tối đa các quá trình phản ứng men oxy hóa hydrocacbon của dầu có độ nhớt cao, điều đó làm tăng khả năng thu hồi dầu ở các tầng sản phẩm và làm tăng được tính lưu biến của chúng

1.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ vận chuyển dầu (Hình 1-1)

1.5 Các loại máy bơm vận chuyển dầu hiện đang sử dụng ở XNLDDK

Công tác vận chuyển dầu tại XNLDDK (Vietsovpetro) chủ yếu dùng máy bơm

ly tâm.Tùy theo sản lượng khai thác và vị trí công nghệ của từng giàn trong hệ thống khai thác của toàn mỏ, mà sử dụng chủng loại và số lượng bơm ly tâm khác nhau Hiện nay trên các giàn tại XNLDDK (Vietsovpetro ) đang được sử dụng các chủng loại bơm như sau:

1 Máy bơm ly tâm НПС 65 ÷35-500

Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng, trục bơm được làm kín bằng dây salnhic mềm hoặc bộ làm kín kiểu mặt đầu Bơm НПС 65÷35 -

500 được sử dụng để bơm dầu thô, các loại khí hyđrocacbon hóa lỏng, các sản phẩm dầu khí ở nhiệt độ từ -800 C đến 2000 C và các loại chất lỏng khác

có tính chất lý hóa tương tự Các chất lỏng này không được chứa các tạp chất

cơ học có kích thước lớn hơn 0,2 mm 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= 160 KW , U=380V, tần số 50Hz và các thiết bị bảo

vệ, làm mát, làm kín khác theo đúng yêu cầu, qui phạm lắp đặt vận hành chúng Một số thông số và đặc tính kỹ thuật như sau:

+ Lưu lượng định mức ( m3/h ): (65÷ 35)

+ Cột áp ( mét cột chất lỏng ): 500

+ Tần số quay ( vg/phút ) :2950

+ Cột áp hút chân không ( mét cột chất lỏng ) : 4,2

+ Áp suất đầu vào không lớn hơn MПa ( kG/cm2 ):

- Với kiểu làm kín mặt đầu: 2,5 (25)

- Làm kín bằng salnhíc dây quấn:

• Kiểu CГ: 1,0 (10)

• Kiểu CO: 0,5 (5)

+ Công suất thủy lực yêu cầu của bơm ( kW ): 132

+ Trọng lượng của bơm ( kg ): 1220

+ Công suất của động cơ điện ( kW ): 160

3 Máy bơm ly tâm SULZER - ký hiệu MSD 4 x 8x10,5: Là loại bơm ly tâm

có 5 cấp, nằm ngang trong đó bánh công tác thứ nhất là loại có 2 cửa hút,

4 bánh công tác còn lại là loại có 1 cửa hút được lắp làm 2 cặp 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 5 khoang chứa các bánh công tác và giữ vai trò của các bánh hướng dòng Phía dưới có ống giảm áp nối từ khoang chứa đệm làm kín phía áp suất cao về khoang cửa hút cấp 1 của bơm Trục bơm được làm kín bằng đệm làm kín mặt đầu dạng kép Có nhiệt độ làm việc với loại chất lỏng có nhiệt độ nhỏ hơn 160o C Đệm được làm mát bằng dầu thủy lực Tellus 46 qua hệ thống tuần hoàn kín

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 cột chất lỏng ): 400

+ Hiệu suất hữu ích: 74%

+ Công suất thủy lực của bơm ( kW ): 147

+ Cột áp dự trữ xâm thực ( m cột chất lỏng ): 2,1

+ Công suất động cơ điện ( kW ): 185

4 Máy bơm ly tâm НК -200/120:

Là loại máy bơm ly tâm dùng để bơm dầu, khí hóa lỏng, dung dịch hữu cơ và các chất lỏng khác có tỷ trọng không quá 1050 kg/m3, độ nhớt động đến 6.10-

4 m2/s Các chất lỏng công này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0,2mm và hàm lượng không lớn hơn 0,2%, nhiệt độ làm việc trong khoảng -800 C đến 4000 C Tổ hợp gồm động cơ điện và bơm được lắp trên cùng một khung dầm và được liên kết với nhau bằng khớp nối răng Bơm này thuộc chủng loại bơm ly tâm 1 tầng, dạng công xôn, 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 thực hiện bằng đệm làm kín Salnhic dây quấn СГ hoặc СО

và bộ làm kín kiểu mặt đầu БО

Các thông số đặc tính kỹ thuật như sau:

+ Lưu lượng bơm ( m3/h ): 200

5 Máy bơm ly tâm ЦНС 105/294:

Là tổ hợp bơm ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng công tác Nó được dùng vận chuyển dầu bão hòa khí, dầu thương phẩm lẫn nước có nhiệt độ từ 10 C –

450 C hoặc dùng để bơm nước trong các hệ thống công nghệ Các chất lỏng bơm dùng cho bơm ЦНС 105/294 cần đảm bảo các yêu cầu sau:

Tỷ trọng không lớn quá 1060 kg/m3, độ nhớt động không lớn quá 2,5.10-4

m2/s, tạp chất cơ học có kích thước không lớn quá 0,2 mm và hàm lượng không lớn quá 0,2% trọng lượng Tổ hợp bao gồm động cơ điện và bơm được liên kết với nhau thông qua khớp nối mặt bích có phần moay ơ gắn theo ở hai đầu trục, hai bích được nối với nhau bằng các bu lông có lót ống đệm cao su giảm chấn Đây là loại bơm có từ 2 đến 10 cấp bánh công tác, có cửa vào cùng chiều, do đó để cân bằng lực dọc trục tác dụng lên bánh công tác bơm được bố trí ổ đỡ thủy lực ở đầu trục phía đầu cao áp với đường kính phù hợp với số cấp bánh công tác của bơm

Các thông số đặc tính kỹ thuật của bơm như sau:

+ Lưu lượng bơm ( m3/h ): 105

+ Cột áp định mức ( m cột chất lỏng ): 294

+ Hiệu suất hữu ích ( % ): 68

+ Công suất động cơ điện ( kW ): 160

Việc bố trí, lắp đặt các trạm bơm trên các dàn cố định hoặc các dàn 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 khu mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng Các chủng loại và số lượng bơm được lắp đặt trên các giàn như sau:

1 Giàn МСП-1:

+ Máy bơm НПС 65/35-500 - Số lượng: 2

+ Máy bơm HK 200/120 - Số lượng: 2

+ Máy bơm SULZER MSD 4x 8x 10,5 -Số lượng: 2

2 Giàn ЦТК- 2:

3 Giàn МСП- 3:

9 Giàn 9:

10 Giàn 10:

+ Máy bơm НПС- 65/35-500 - Số lượng: 3

+ Máy bơm SULZER MSD 4x6x10,5 C/7stage - Số lượng: 5

+ Máy bơm SULZER type 4x6 17B(100-431) Cap-8/1 stage - Số lượng: 5

Số lượng bơm từng chủng loại là:

+ Máy bơm НПС 65/35-500 và НПС 40-400 - Số lượng: 41 cái

+ Máy bơm Sulzer - Số lượng: 24 cái

+ Máy bơm HK - Số lượng: 4 cái

+ Máy bơm R360/150CM - Số lượng: 7 cái

Tổng số: 76 cái

* Nhận xét về công tác bơm vận chuyển dầu hiện tại

Theo thống kê trên, số lượng máy bơm НПС 65/35-500 và НПС 40-400 chiếm một tỷ lệ khá lớn trong công tác vận chuyển dầu 41/76 bơm Và trong thực tế vẫn dùng bơm НПС và bơm Sulzer để vận chuyển dầu là chủ yếu Đây là 2 loại bơm ly tâm có nhiều ưu điểm Kết cấu bền vững, độ tin cậy cao, lưu lượng, cột

áp và hiệu suất hữu ích lớn Công tác vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa không phức tạp, giải điều chỉnh rộng Chủng loại bơm này do cách bố trí các bánh công tác thành 2 nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau Do đó làm giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên bánh công tác, tải trọng lên các ổ đỡ giảm, do

đó tuổi thọ của chúng tăng lên rất nhiều Tuy nhiên do bơm làm việc ở chế độ vận tốc góc tương đối lớn ( khoảng 3000 vg/ph ) nên việc lắp đặt, điều chỉnh đòi hỏi độ chính xác cao Ngoài ra do lưu lượng tương đối lớn nên việc đưa máy vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắm vững và tuân thủ đúng yêu cầu kỹ thuật vận hành để tránh 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 dàn cố định và dàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tầu 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 máy 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 chúng

Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơm ta có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách Theo cách đặt các bơm theo kiểu song song với mục đích làm tăng lưu lượng của trạm Theo cách này, mặc dù đường ra của bơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏi các bơm trong hệ thống phải có 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 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 cấp 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 hai kiểu kết hợp trên cùng một trạm Trong thực tế trên các giàn cố định, các trạm bơm dầu được xây dựng theo kiểu mắc song song do các chủng loại bơm ly tâm đã được lựa chọn đảm bảo đủ lưu lượng để có thể vận chuyển được dầu thô đến vị trí tiếp nhận Tùy theo vị trí công nghệ và sản lượng khai thác của mỗi giàn mà sử dụng số lượng bơm trên mỗi giàn là 3,4 hoặc hàng chục như ЦТК -2 ( 15 bơm )

Từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu của XNLDDK ( Vietsovpetro) chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơ bản cho việc tính toán thiết kế trạm bơm dầu trên dàn 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 trong hệ thống chung của toàn mỏ

Bơm ly tâm chiếm một vị trí rất quan trọng trong hệ thống công nghệ khai thác dầu khí của XNLDDK ( Vietsovpetro ) Cụ thể bơm vận chuyển dầu НПС chiếm một tỷ trọng lớn Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế, tính toán, lựa chọn và đưa ra các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng loại bơm này là công việc hết sức cần thiết

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN , LỰA CHỌN THIẾT BỊ BƠM VẬN CHUYỂN DẦU

2.1 Sơ đồ lắp đặt hệ thống bơm dầu (H.2-1)

2.2 Tớnh toỏn lựa chọn mỏy bơm dầu

Căn cứ vào lượng dầu cần bơm trong một ngày đờm là Qyc = 1500 m3/ng.đ

Thời gian cần bơm trong ngày là 24 giờ

Vậy lưu lượng dầu cần bơm đi trong thời gian 01 giờ là:

1500 m3: 24 giờ = 62.5 m3/ h

Việc vận chuyển dầu, đ−a dầu từ bỡnh 100 đến tầu cú cao trỡnh gần bằng nhau Vì vậy, chiều cao địa hỡnh là Hđh ≈ 0 m Nh− vậy, trong qỳa trỡnh vận chuyển, dũng chất lỏng chịu tổn thất năng lượng do sức cản mạng ống dẫn là chủ yếu Theo khảo sỏt , tổn thất này khoảng 430 m H2O

Từ những số liệu trờn, ta chọn mỏy bơm nhiều cấp mã hiệu: НПС có cỏc thụng

số kĩ thuật như sau:

+ Lưu lượng định mức ( m3/h ): (65ữ 35)

+ Cột ỏp ( một cột chất lỏng ): 500

+ Tốc độ quay ( vũng/phỳt ) :2950

+ Cột ỏp hỳt chõn khụng ( một cột chất lỏng ) : 4,2

+ Áp suất đầu vào khụng lớn hơn MПa ( kG/cm2 ):

- Với kiểu làm kớn mặt đầu: 2,5 (25)

- Làm kớn bằng salnhớc dõy quấn:

• Kiểu CГ: 1,0 (10)

• Kiểu CO: 0,5 (5)

+ Cụng suất thủy lực yờu cầu của bơm ( kW ): 132

+ Trọng lượng của bơm ( kg ): 1220

+ Cụng suất của động cơ điện ( kW ): 160

+ Điện ỏp ( V ): 380

+ Tần số dũng điện ( Hz ): 50

+ Hiệu suất làm việc hữu ớch: 59%

-Do tớnh chất làm việc của cỏc thiết bị khai thỏc rất nặng nề, mỏy bơm dựng để vận chuyển dầu là khụng thể thiếu trong việc đảm bảo an toàn cho khai thỏc, con người và thiết bị Do đú ta chọn số mỏy bơm tại một tram là Z = 04 tổ mỏy

2.3 Tớnh toỏn lựa chọn mạng đường ống dẫn

Sơ đồ bố trí máy bơm trên hệ thống được giới thiệu ở hình 2.1 Làm việc trờn giàn khoan nờn bơm được đặt cựng cao trỡnh với bỡnh chứa do vậy chiều cao hỡnh học (cao trỡnh đặt bơm) bằng khụng

- Tổng độ dài đường ống hỳt ΣLh = 15m với Dh= 0,1m

- Tổng độ dài đường ống xả ΣLx = 10000m với Dx= 0,07m

- Cỏc vị trớ tổn thất cục bộ gồm: van đỏy hỳt 01chiếc ; van một chiều 01 cỏi; cỏc loại cỳt Ф100 đến Ф70 ( gúc 300 đến 600) 06 cỏi ; khớp cầu 02 cỏi

2.3.1 Tớnh chọn ống hỳt

Tính chọn ống hút sao cho vận tốc chất lỏng đạt : 1 m/s < vh < 2,5 m/s Với đường kính ống hút Dh = 0,1 m = 100mm, ta kiểm tra vận tốc dòng chất lỏng :

Vh = 4Q / πD2 = 4ì65 / 3600(3,14ì0,072) = 2,76m/s

Nh− vậy, ống đẩy đã chọn là bảo đảm theo yêu cầu kỹ thuật

ống đẩy đã chọn có thông số kỹ thuật nh− sau:

Ống hỳt cú đường kớnh Dh = 100mm, Q= 65m3/ h, độ nhớt của dầu ν =

0.001.104m2/s, đường ống hỳt dài Lh = 15m.Trờn đường ống hỳt cú 01 van đỏy,

018 , 0 4

4

Q d

=1769108 Vậy dũng chảy rối Theo cụng thức Konacop khi 2320 < Re < 3,26.106, ta cú hệ

số tổn thất dọc đường

) 5 , 1 Re lg 81 , 1 (

π

1 , 0

018 , 0 4

Tổn thất dọc đường trên đoạn ống hút được tính:

Σhhd = =

g

v d

h

h

2

2

λ

81 , 9 2

29 , 2 1 , 0

15 018 , 0

2 = 0,263 m Tổn thất cục bộ trong ống hút được xác định như sau:

Δhcb = [ ]v g

cut cut

2 60

30 ξ ξ

81 , 9 2

29 ,

= 2,16 m Vậy tổn thất trong ống hút là:

Σhh = 0,263 +2,16 = 2,43 m

2.4.2.Xác định tổn thất trên đường ống xả

Ống xả có đường kính Dx = 0,07 m , tổng độ dài Lx = 10000 m ,ống xả có 01 van một chiều và 04 cút loại Ф 70 từ 30 đến 60 độ , 02 khớp cầu Hệ số tổn thất cục bộ cho trên bảng 2-1

Vận tốc trên ống đẩy vx = 2

.

4

x D

v L h

x

x x x dd

2

76 , 2

2

2

ξ

Σ = (4.0,52 + 2.0,5)

81 , 9 2

76 ,

= 8,77 m Vậy tổng tổn thất ¸p suÊt trªn èng xả là Σhx = 420,1 +8,77 = 428,87m

Nh− v©y, tổng tổn thất ¸p suÊt của hệ thống đường ống trong tram bơm cấp 1

2.4.3 Xỏc định chế độ làm việc của mỏy bơm với mạng dẫn

*Xây đựng đường đặc tính máy bơm

Đường đặc tính máy bơm được xây đựng theo công thức kinh nghiệm:

n

n Q

Q H

Q

= 69 v/ph là tốc độ quay đặc trưng ;

ở đây: n = 2950 vg /ph là tốc độ quay của trục máy bơm ; y = 2 là số mặt hút;

i = 8 là số cấp (số bánh công tác) của máy bơm

Thay nq vào công thức trên ta có :

500 1

đường đặc tính của máy bơm (bảng 2-3), hình 2-2 Giao điểm của hai đường đặc tính này chính là điểm làm việc của máy bơm với mạng dẫn (điểm A trên đồ thị)

Từ điểm A, ta xác định được các thông số làm việc của máy bơm như sau:

- Lưu lượng làm việc của bơm: Q = 63 (m3/giờ)

- Cột ỏp toàn phần thực tế của bơm: H = 445 (mH2O)

- Hiệu suất: ηc= 0,59

Các giá trị này phù hợp với yêu cầu bơm vận chuyển dầu cho thực tế và đảm bảo điều kiện làm việc lâu dài có chất lượng tốt cho máy bơm

CH−¬nG 3

TÍNH TOÁN KIỂM TRA THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA

m¸y BƠM VẬN CHUYỂN DẦU ΠΗC

3.1 Thiết kế bộ phận dẫn hướng

Các bộ phận dẫn hướng của máy bơm НПС bao gồm:

- Bộ phận dẫn hướng vào

- Bộ phận dẫn hướng ra

- Bộ phận dẫn hướng trung gian

Nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng là đảm bảo quy luật chuyển động của dòng chảy, giảm tổn thất, giảm ma sát, đồng thời có tác dụng biến động năng thành áp

năng và ngược lại

3.1.1 Bộ phận dẫn hướng vào

Nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng vào:

- Tạo nên một dòng chảy đối xứng trục trước khi lưu thể đi vào bánh công tác

- Thay đổi trị số và phương chiều của vận tốc dòng chảy sao cho phù hợp với yêu cầu thiết kế từ cửa hút đến điểm vào bánh công tác

Bộ phận dẫn hướng vào có kết cấu ống dẫn hướng vào vuông góc với trục nên dòng chảy nên dòng chảy vào vuông góc với trục bơm sau đó được phân bố theo hướng đối xứng trục đi vào miệng hút bánh công tác

Ta chọn: Ch = 2

3 , 1

S C

= 2

3 , 1

5 , 3

= 2,07 (m/s) Đường kính nơi cửa bích hút vào bơm:

Dh =

h

t C

Q

.

4

π = 3 , 14 2 , 07

02 , 0 4

= 0,11 (m) Khi chất lưu được dẫn vào miệng hút thì các tiết diện máng dẫn vào sẽ được thu hẹp dần theo quy luật máng xoắn để chất lưu vào cửa hút bánh công tác một cách đều đặn, không gây va đập, khử được không gian chết của dòng chảy ở gần trục quay của bơm Do đó ta thiết kế máng xoắn từ tiết diện IV đến tiết diện I giảm dần để đảm bảo tốc độ dọc máng đó là không đổi Tại tiết diện cuối cùng O

có lưới chắn để khử dòng chảy quay

Nếu giả thiết kế tốc độ Ch từ mặt bích hút đến tốc độ cửa vào bánh công tác

CD thay đổi quy luật điều hòa (thường là đường thẳng) thì được tốc độ và diện tích ở các tiết diện trung gian FVII, FVI

o

I

II III IV V

C h

o o

Hình 3.3 Quy luật biến đổi tốc độ

Tiết diện IV có diện tích:

FII =

4

2

FIV = 0,019 (m2) Tiết diện I có diện tích:

FI =

4

1 FIV = 0,0095 (m2) Tiết diện VIII có diện tích:

FVIII =

h

t C

Q

=

07 , 2

02 , 0

= 0,01 (m2) Tiết diện VII có diện tích:

FVII =

h

t C

Q

1 ,

07 , 2 1 , 1

02 ,

0 = 0,0091 (m2) Tiết diện VI có diện tích:

FVI =

h

t C

Q

2 ,

07 , 2 2 , 1

02 , 0

= 0,0083 (m2) Tiết diện V có diện tích:

FV =

t

t C

Q

3 ,

07 , 2 3 , 1

02 , 0

= 0,0077 (m2) Khoảng cách:

va đập, bộ phận dẫn hướng ra thường có dạng xoắn ốc mở rộng dần

Đặt r2 là bán kính ngoài của bánh công tác

r3 là bán kính đường tròn cơ sở của đường xoắn ốc

b2 là chiều rộng cửa ra bánh công tác

b3 là chiều rộng ban đầu của máng xoắn ứng với đường kính r3

a

o

10 goc ϕ = 0

ϕ

o I

b3 = b2 + (0,02÷0,05).D2 = 0,012 + 0,04.0,227 = 0,02 (m)

r3 = (1,03÷1,05).r2 = 1,04

2

227 ,

0 = 0,12 (m) Hằng số máng xoắn:

Kd = Cu.r = C3u.r2 =

ωLT

H g.

=

30

2 , 769 8 ,

r

K d

d b

ϕ =

tt

d Q

K

360

R

r

d r

b

3

K

.

02 , 0

4 , 24 14 , 3

Do có ma sát ở đường xoắn ốc nên giá trị ρi sẽ lấy tăng nên đến giá trị ,

i

ρ : Với ,