Đề tài Cấu tạo và nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm piston YHБ-600 phục vụ cho công tác khoan dầu khí từ đó nghiên cứu các dạng hỏng của cụm van máy bơm

Lời nói đầu Ngày nay, ngành công nghiệp Dầu khí đang là một ngành công nghiệp mũi nhọn trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Tập đoàn Dầu khí Việt Nam không ngừng vững mạnh và ngày càng phát triển không chỉ ở trong nước mà còn vươn xa tới thị trường quốc tế. Trong công nghiệp Dầu khí không thể không nhắc tới thị trường quốc tế trong công tác thăm dò và khai thác Dầu khí. Đề cập đến sự phát triển của ngành công nghiệp Dầu khí không thể không nhắc đến vai trò quan trọng của các thiết bị phục vụ cho công tác khoan và khai thác. Một trong những vấn đề được quan tâm là tìm hiểu về chuyên ngành thiết bị khoan, cấu tạo, nguyên tắc vận hành và nâng cao tuổi thọ cũng như hiệu suất của các thiết bị. Với mong muốn góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp Dầu khí nước nhà, qua quá trình học tập và nghiên cứu, cộng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Văn Bản cũng như sự đồng ý của bộ môn Thiết bị Dầu khí và công trình, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ- Địa Chất Hà Nội em viết về đề tài: “Cấu tạo và nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm piston YHБ-600 phục vụ cho công tác khoan dầu khí từ đó nghiên cứu các dạng hỏng của cụm van máy bơm”. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn. Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Văn Bản, các thầy cô trong bộ môn Thiết bị Dầu khí và công trình, Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 06, năm 2010 SV: Trần Sách Đôn CHƯƠNG 1 CÔNG TÁC THĂM DÒ– KHAI THÁC DẦU KHÍ HIỆN NAY 1.1. Mục đích và ý nghĩa, nhiệm vụ của công tác khoan Do nhu cầu về sử dụng năng lượng ngày càng nhiều nhằm phục vụ cuộc sống con người. Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam đã ra đời là một ngành then chốt và mang tính tiên phong để sản xuất ra năng lượng. Đối với thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng thì công tác thăm dò tìm kiếm và khai thác dầu khí hiện nay càng trở nên quan trọng. Ước tính sản lượng khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ đang có xu hướng giảm dần trong mấy năm vừa qua và nhu cầu sử dụng năng lượng thì ngày càng tăng cũng là lời nhắc nhở cho ngành công nghiệp mũi nhọn này. Vì vậy, công tác khoan thăm dò- khai thác Dầu khí sẽ được chú trọng nhiều hơn nữa nhằm đảm bảo vững chắc và củng cố an ninh năng lượng của mỗi quốc gia. Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam ngày nay đã và đang tích cực tìm kiếm khoan thăm dò không chỉ ở trong nước mà còn vươn xa ra cả quốc tế. Trong nghành công nghiệp Dầu khí này thì công tác khoan đóng vai trò hết sức quan trọng. Nó không chỉ là bước đầu thực hiện những thao tác thăm dò và khai thác tài nguyên thiên nhiên mà còn có tính quyết định đến năng suất công việc cũng như hiệu quả quá trình tìm kiếm, thăm dò và khai thác Dầu khí. 1.2 Nhiệm vụ của công tác khoan Là một quá trình không thể thiếu trong công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí, hiện nay có rất nhiều giếng khoan được tìm kiếm và đang được đưa vào sử dụng khai thác dầu khí. Giếng khoan dầu khí có nhiều loại và ta có thể phân loại chúng thành một số loại giếng như sau: - Giếng khoan thăm dò. - Giếng khoan khai thác. - Giếng khoan dùng để bơm ép. - Giếng khoan chuẩn. Tuy nhiên, các giếng khoan trên có thể chuyển đổi cho nhau trong những thời điểm thích hợp của quá trình sản xuất. Nhiệm vụ cuối cùng của công tác khoan là làm thế nào để tạo ra những giếng khoan dầu có thể vào khai thác một cách an toàn và hiệu quả. Ngày nay với những nghiên cứu chuyên sâu và ứng dụng khoa học kỹ thuật vào phục vụ cho công việc, công tác khoan trở nên đa dạng hơn như có thể mở rộng khoan xiên, khoan ngang và có thể được những độ sâu lớn hơn. 1.3. Những chu trình thi công giếng khoan thăm dò– khai thác. Nhiệm vụ của công tác rửa giếng 1.3.1. Chu trình thi công giếng khoan - Khoan thuần túy - Công tác rửa giếng khoan - Công tác kéo thả - Quá trình gia cố thành giếng khoan. 1.3.2. Nhiệm vụ của công tác rửa giếng Khi quá trình khoan được thưc hiện, choòng khoan được đưa xuống để phá hủy đất đá, một nhiệm vụ được đặt ra là phải đưa mùn khoan lên trên bề mặt nhằm khoan giếng đạt được nhưng độ sâu cần thiết. Ban đầu chúng ta chưa biết ứng dụng khoa học kĩ thuật vào công việc đưa mùn khoan lên trên bề mặt. Vì thế việc đưa mùn khoan lên trên là một khó khăn. Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, con người đã biết ứng dụng những công nghệ vào việc lao động sản xuất . Cũng như họ đã biết vận dụng những công nghệ đó vào khoan khai thác dầu khí và đặc biệt trong công tác khoan. Người ta đã sử dụng máy bơm có áp lực cao như bơm piston để đưa chất lỏng xuống giếng khoan và sẽ đưa mùn khoan từ đáy giếng qua khỏang không vành xuyến đưa chất lỏng lên trên bề mặt. Dung dịch lỏng đó có tác dụng hòa tan mùn khoan theo cùng đi lên trên bề mặt, đồng thời gia cố tạm thời thành giếng khoan, làm sạch giếng khoan nhằm giảm thiểu cản trở tối đa do ma sát đối với cần khoan. Do vậy, công việc rửa giếng khoan là hết sức quan trọng bởi nó quyết định đến độ sâu của giếng khoan và hiệu quả của quá trình khoan. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN Ở XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH VIETSOVPETRO 2.1. Tình hình sử dụng máy bơm dung dịch khoan ở Vietsovpetro Trước đây hầu hết các thiết bị máy móc cũng như các thiết bị máy bơm sử dụng trong liên doanh dầu Vietsovpetro đều do Liên Xô ( Nga ) chế tạo và cung cấp. Hiện tại Liên doanh dầu khí Vietsovpetro vẫn còn sử dụng các loại máy bơm như: YHБ-600, 9MPT-73 do Nga chế tạo được dùng để bơm dung dich khoan. Ngoài ra, còn một số máy bơm như FMC, ADENA, do Canada chế tạo được sử dụng để bơm ép vỉa. Xu thế hiện nay là sử dụng các loại máy bơm của các nước tư bản sản xuất vì chúng có hiệu quả trong quá trình khoan. Trải qua rất nhiều năm sử dụng máy bơm Liên Xô ( Nga ) vẫn được sử dụng rộng rãi trên các giàn khoan của xí nghiệp Vietsovpetro. Các loại máy bơm này đã góp phần vào việc phục vụ công tác bơm dung dich khoan. Tuy nhiên cũng cần có những nghiên cứu và biện pháp để làm tăng hiệu quả của công tác bơm dung dịch nhằm đáp ứng được những yêu cầu ngành Dầu khí của Xí Nghiệp Vietsovpetro nói chung và của thế giới nói riêng. Tất cả đều hướng tới việc phát triển ngành công nghiệp Dầu khí lâu bền và vững mạnh. 2.2.Sơ đồ công nghệ của hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan 3 1 6 5 7 2 4 9 10 13 12 11 15 16 17 19 20 21 8 14 18 Dung dịch khoan được tuần hoàn theo sơ đồ dưới: Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống tuần hoàn. 1,2. Máy bơm dung dịch 14. Manifold hút 3,4. Bể chứa dung dịch sạch 15. Đầu xa nhích 5. Manifold cao áp 16.Cần chủ động 6. Van một chiều 17. Cần khoan 7. Vòi cao áp 18. Cần nặng 8. Máng xả 19. Thành giếng 9. Sàng rung 20. Choòng khoan 10.Bể chứa chất thải 21. Khoảng trống 11. Bể chứa dung dịch Giữa ống trống và cần khoan 12.Máng lọc bùn 13.Máng tách khí * Giải thích sơ đồ 1.1 - Từ bể chứa (11) dung dịch sẽ đi qua máy lọc bùn (12) khi đó bùn được giữ lại để dung dịch tiếp tục đi qua máy tách khí (13), phần lẫn khí trong dung dịch sẽ được tách khí ra từ máy tách khí, dung dịch đi vào bể chứa (3 và 4) từ bể chứa (3) dung dịch sẽ đi vào máy bơm. Từ (4) dung dịch sẽ đi qua manifold hút sau đó dung dịch tiếp tục đi xuống cần khoan va choòng khoan lúc này dung dịch và tạp chất được đưa ngược lên thành giếng và quay trở về máng xả (8) để tiếp tục qua sàng rung. Cuối cùng chất thải được đưa trở về bể chứa (10) còn dung dịch sẽ trở về bể chứa (11) và tiếp tục vòng tuần hoàn. Trong công tác khoan Dầu khí thì dung dịch đóng vai trò quan trọng. Bởi vì dung dịch khoan có chức năng sau: - Chức năng nâng mùn khoan: Trong quá trình tuần hoàn dung dịch khoan có nhiệm vụ nâng mùn khoan lên miệng giếng. Việc nâng mùn khoan lên phụ thuộc vào vận tốc, trọng lượng riêng và độ nhớt của dung dịch khoan. Các tính chất này phụ thuộc tính chất đất đá tạo mùn ở mỗi tầng địa chất. - Chức năng giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng sau khi ngưng tuần hoàn dung dịch mùn sẽ được giữ lại trong khoảng không vành xuyến. Chính tính lưu biến của dung dịch đã giữ mùn khoan ở trang thái này nhờ sự gen hóa khi ngưng tuần hoàn. Thực tế là các dung dịch nhớt đều có tính lưu biến. - Chức năng làm mát dụng cụ khoan, giảm ma sát cho bộ khoan dụng cụ: Dụng cụ khoan bị nóng lên bởi ma sát cơ học, chuyển thành nhiệt và nóng lên bởi nhiệt độ ở đáy giếng ( nhiệt địa ). Việc dung dịch khoan có khả năng làm giảm ma sát giữa bộ khoan cụ và thành giếng. Do đó để cải thiện chức năng này người ta cho thêm vào dung dịch các chất chống ma sát như dầu và các phụ gia khác. - Chức năng gia cố thành giếng khoan: dung dịch khoan sẽ thẩm thấu vào thành để lại một lớp màng các hạt keo. Lớp màng này được gọi là vỏ sét. Lớp vỏ sét này bám chắc được lá nhờ các sản phẩm đặc biệt gọi là chất khử lọc. - Chức năng khống chế sự xâm nhập các chất lỏng từ vỉa: dung dịch khoan tác động một áp suất tĩnh lên thành giếng có giá trị bằng Ph = 9,81.ρ.H (2.1) H: Chiều cao của cột dung dịch ( m ) Ρ: Khối lượng riêng của dung dich khoan ( kg/m3) Nếu áp suất thủy tĩnh Ph lớn hơn áp suất chất lỏng trong thành thì chất lỏng này không thể chảy vào trong giếng được. Do đó có thể coi dung dịch khoan như một đố áp đầu tiên khống chế áp suất ở đáy giếng. - Chức năng truyền dẫn công suất cho động cơ đáy: Đối với một số ứng dụng cho khoan định hướng, khoan bằng choòng kim cương người ta lắp vào bộ khoan một động cơ đáy (tuabin hoặc động cơ thể tích). Động cơ này làm việc nhờ dung dịch khoan cụ làm quay dụng cụ phá đá. Khi vận hành động cơ này sẽ gây sụt áp lớn và tổn thất áp suất trong hệ thống đẩy của bơm. - Chức năng truyền thông tin (dữ liệu) địa chất: Nhờ tuần hoàn mà dung dịch khoan cho nhà địa chất và thợ khoan khi khoan biết được địa tầng của mỗi vùng khoan qua. Chính nhờ các chức năng của dung dịch khoan giúp cho quá trình khoan được thuận lợi. Sau khi đưa mùn khoan lên dung dịch khoan đã bị bẩn. Để tiếp tục tái sử dụng dung dịch cần phải làm sạch dung dịch trước khi bơm trở lại. Các thiết bị bơm và làm sạch dung dịch gồm có: + Máy bơm dung dịch và hệ thống vòi cao áp + Sàng rung + Máng lắng + Máy lọc cát + Máy tách khí + Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan 2.2.1. Máy bơm dung dịch khoan Hiện nay máy bơm khoan được sử dụng trên giàn khoan là loại máy bơm piston: Máy bơm hai xi lanh tác dụng kép hoặc máy bơm piston 3 xi lanh tác dụng đơn dung dịch rửa giếng khoan. Máy bơm khoan được dùng nhiều là loại bơm piston bởi vì nó có một số ưu điểm sau: - Bơm được nhiều loại chất lỏng có tỷ trọng khác nhau - Tạo được áp suất lớn - Lưu lượng bơm và áp suất bơm độc lập với nhau - Cấu tạo đơn giản dễ thoan thay thế, lắp ráp và bảo dưỡng - Độ bền cao phù hợp với công tác khoan trên biển Do bơm piston có thể tạo ra áp lực cao nên chúng được dùng để đưa dung dịch khoan xuống giếng khoan. Chất lỏng dung dịch mà bơm có thể đưa được xuống là nước, sét, dung dịch nhũ tương 2.2.2. Sàng rung Sàng rung là một bộ máy lọc nước đầu tiên sau khi dung dịch từ giếng khoan ra. Sàng rung được cấu tạo từ các tấm lưới kim loại đặt nghiêng 13-15 độ. Dung dịch chảy vào là nhờ sự rung động nhịp nhàng của đối trọng, và lò xo giảm đối mà những phần tử nhỏ, nhẹ chảy xuống máng vào bể chứa dung dịch còn các phân tử nặng lớn rơi ra ngoài. 2.2.3. Máy lọc cát (hyđroxycl ) Là loại máy lọc cát trong dung dịch sau khi đã chảy qua sàng rung và máng lắng. Dung dịch được các bơm ly tâm xả vào các côn theo phương tiếp tuyến. Những phân tử nặng rơi xuống dưới chảy ra ngoài. Còn các phân tử nhẹ trào lên trên chảy vào máng dung dich ( n các loại này co kích thước nhỏ hơn 74 μm ). Máy lọc cát sẽ tách các loại hạt có kích thước lớn hơn 74 μm. 2.2.4. Máng lắng Được dùng để tách bớt một phần chất rắn trong dung dịch đã lọt qua sang rung. Máng lắng có chiều rộng từ 600-700 mm, chiều sâu từ 400 – 600 mm và chiều dài từ 40 – 50 m. Máng lắng có tác dụng làm chậm tốc độ chảy của dung dịch. Tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng đọng trên suốt chiều dài máng. 2.2.5 Máy tách khí Là loại máy dùng để xử lý dung dịch khoan khi bị lẫn khí, tránh, tránh nguy cơ phun trào, tránh nguy cơ gây hỏa hoạn đồng thời đảm bảo hiệu suất cho các loại máy bơm. Máy tách khí có nhiều loại được sử dụng, nhưng đều có nguyên lý làm việc giống nhau. Nguyên lý cơ bản là sử dụng chênh lệch áp suất trong bình chân không của buồng máy với áp suất của các bọt khí lẫn trong dung dịch. Điều quan trọng nhất của máy tách khí là máy hút chân không để hút hết không khí trong bình tạo ra một áp suất nhỏ hơn áp suất bên ngoài. 2.2.6. Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch bao gồm: Bể chứa, thùng trộn, phễu trộn, máy quấy và súng phun. 1. Bể chứa dung dịch khoan Bể chứa dung dịch khoan có dạng hình hộp chữ nhật với các kích thước tiêu chuẩn sau: Chiều dài: 3700 ÷6000( mm ) Chiều rộng: 2650 ( mm ) Chiều cao: 1820 ( mm ) Bể chứa được gia công từ các tấm tôn dày hàn vững chắc nhờ các thanh thép định hình. Số lượng bể chứa cho một giàn khoan có thể thay đổi theo vị trí của giàn khoan đó. 2. Thùng trộn dung dịch khoan Thùng trộn dung dịch khoan được cấu tạo đơn giản, thường để trộn sét khô, hóa phẩm và nước lã để tạo thành dung dịch khoan. Thùng trộn có thể tích 4000 ÷ 10000 ( mm3 ). Bên trong có cánh được lắp trên trục làm nhiệm vụ sáo trộn đều đất sét hóa phẩm và nước lã. Thùng trộn có một máy khuấy bằng động cơ điện. Nước được bơm vào thùng qua ống dẫn lắp ở phái trên còn hóa chất và lắp được đưa vào thùng từ nắp. Với loại thùng trộn dạng này có thể tạo dung dịch khoan từ sét cục. 3. Phễu trộn Phễu trộn dùng để gia công dung dịch khoan từ sét bột, dưới sự tác động của dòng xoáy lực, xoáy cuộn để trộn đều sét, hóa phẩm và nước. 4.Máy quấy và sung phun Là thiết bị dùng để quấy dung dịch trong bể. Việc khuấy động lần này làm cho chất rắn trong bể không thể lắng đọng xuống đáy bể. Đặc biệt là dung dịch nặng có bột đá ba-rít. Nhờ vào máy quấy và sung phun làm cho các hạt rắn phân bố đều trong dung dịch. Cả hai loại này thường được lắp ở bể chứa . 2.3. Những yêu cầu công nghệ của máy bơm dung dịch khoan Đối với bơm dung dịch khoan cần được đáp ứng những yêu cầu sau: - Do độ sâu của khoan là rất lớn vì vậy bơm cần có áp suất lớn cũng như đạt được độ ổn định trong quá trình truyền dung dịch - Bơm được nhiều loại chất lỏng có tỷ trọng khác nhau - Có khả năng bơm dung dịch một cách ổn định - Đáp ứng được những yêu cầu của công tác khoan - Có mối liên kết lắp đặt hợp lý với các thiết bị trên giàn 2.4. Những kết quả đã đạt được, những tồn tại cần tập chung nghiên cứu. Từ khi hình thành ngành Dầu khí tới nay các loại máy bơm đã được sử dụng trên giàn khoan khai thác Dầu khí của Xí nghiệp Liên Doanh Vietsovpetro một cách hợp lý và hiệu quả. Đã góp phần to lớn trong công cuộc xây dựng nền công nghiệp của đất nước từng bước phát triển hơn. Việc sử dụng máy bơm trong công tác khai thác Dầu khí đã được sử dụng một cách hợp lý giúp cho quá trình khai thác, tìm kiếm thăm dò đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên bên cạnh đó vẫn còn có nhưng tồn tại hạn chế về mặt đáp ứng các yêu cầu công nghệ hiện đại đang được sử dụng trên giàn khai thác Dầu khí hiện nay. Do thời gian làm việc không đảm bảo được những yêu cầu cần thiết. Vì vậy chúng ta cần phải có những biện pháp nhằm nâng cao hiệu tuổi thọ cũng như khả năng làm việc của máy bơm để có thể đáp ứng được những yêu cầu công việc. CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU VỀ MÁY BƠM PISTON YHБ-600 3.1. Lý thuyết cơ bản của máy bơm piston 3.1.1Tổng quan về máy bơm piston và việc phân loại chúng Máy bơm piston được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Nó được sử dụng để bơm nước lã, bơm dung dịch, bơm hoá chất… và phục vụ cho nhiều mục đích khác. Nhất là chúng được dùng rất nhiều trong công tác khoan dầu khí hiện nay, chúng được dùng để bơm dung dịch khoan xuống giếng khoan, dung dịch này có các tác dụng: - Làm mát dung cụ khoan - Gia cố thành giếng khoan - Làm sạch giếng khoan - Khống chế chất lỏng từ vỉa Máy bơm piston có thể tạo ra áp suất và lưu lượng không phụ thuộc vào nhau. Đây là yếu tố quan trọng để đáp ứng yêu cầu về công nghệ khoan. Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, lắp ráp, độ bền cao và dễ thay thế 3.1.2.Phân loại máy bơm piston * Phân loại theo cách bố trí xylanh: - Bơm thẳng đứng - Bơm nằm ngang * Phân loại theo các tác dụng: - Bơm tác dụng đơn - Bơm tác dụng kép: + Bơm 1: xylanh tác dụng kép + Bơm 2: xylanh tác dụng đơn - Bơm tác dụng ba: ghép 3 xylanh tác dụng đơn - Bơm tác dụng bốn: + Hai xylanh tác dụng kép + Bốn xylanh tác dụng đơn * Phân loại theo cấu tạo của piston: - Bơm piston đĩa - Bơm piston trụ * Phân loại theo lưu lượng: - Bơm lưu lượng nhỏ: Q<15 m3 /h - Bơm lưu lượng trung bình: Q=15÷60 m3 /h - Bơm lưu lượng lớn: Q=60 m3 /h * Phân loại theo áp suất: - Bơm có áp suất thấp: P<10 at - Bơm có áp suất trung bình: P<10÷20 at - Bơm có áp suất cao: P<20 at 3.1.3.Nguyên lý làm việc của bơm Bơm piston là một máy thuỷ lực, trong đó năng lượng cơ học của động cơ truyền cho chất lỏng nhờ một quả nén (gọi là piston) chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh. Ta xét cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm piston tác dụng đơn và bơm piston tác dụng kép. 3.1.3.1. Bơm piston tác dụng đơn Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm piston tác dụng đơn Bảng 3.1. Các chi tiết trong sơ đồ cấu tạo máy bơm piston tác dụng đơn STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Xilanh 7 Van hút 2 Cần piston 8 Ống hút 3 piston 9 Bể hút 4 Hộp van 10 Con trượt 5 Ống đẩy 11 Thanh truyền 6 Van đẩy 12 Tay quay 13 Trục khuỷu Trong quá trình làm việc, trục khuỷu (13) quy, truyền chuyển động khứ hồi cho piston (3) qua thống con trượt (10), tay quay (12) và thanh truyền (11). Piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh. Khoảng không gian giữa mặt đầu của piston và các van là khoang làm việc của máy bơm. Thể tích khoang làm việc này thay đổi phụ thuộc vào vị trí của piston. Những điểm tận cùng bên phải và bên trái của piston gọi là điểm chết phải (điểm A) và điểm chết trái (điểm B). Khoảng cách từ điểm chết phải đến điểm chết trái gọi là hành trình của piston, ký hiệu là S; S=2R, R: bán kính tay quay của trục khuỷu. Khi piston chuyển động từ A sang B, van hút (7) đóng lại, van đẩu (6) mở ra, chất lỏng bị đẩy ra ngoài. Ngược lại, khi piston chuyển động từ B sang A, áp suất trong ống hút giảm. Lúc này van hút (7) mở, van đẩy (6) đóng, chất lỏng từ bể chứa (9) được hút đầy vào khoang làm việc của máy bơm.Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy. Sau mỗi vòng quay của trục khuỷu, bơm thực hiện một quá trình hút và một quá trình đẩy. 3.1.3.2. Bơm piston tác dụng kép Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo máy bơm piston tác dụng kép Bảng 3.2. Các chi tiết trong Sơ đồ cấu tạo máy bơm piston tác dụng kép STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Xilanh 7 Van hút 2 Cần piston 8 Ống hút 3 piston 9 Bể hút 4 Hộp van 10 Con trượt 5 Ống đẩy 11 Thanh truyền 6 Van đẩy 12 Tay quay 13 Trục khuỷu Nhờ có hệ thống tay quay- thanh truyền, chuyển động của động cơ sẽ được biến thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xylanh với hành trình S=2R. Hai điểm B1, B2 ứng với hai vị trí biên của tay quay. Khi piston đi từ B1 đến B2 thì khoang B1 thực hiện quá trình hút, khoang B2 thực hiện quá trình đẩy. Khi đó khoang thể tích B1 tăng lên, áp suất giảm dần và nhỏ hơn áp suất mặt thoáng Pa, do đó chất lỏng từ bể chứa qua van hút (6) vào buồng làm việc B1, trong khi đó van (4) đóng lại. Còn bên khoang B2 thì thể tích buồng làm việc giảm, áp suất tăng lên, van (6) đóng lại và van (4) mở ra, chất lỏng sẽ được đẩy qua van đẩy (4) và ống xả (7). Khi piston tới B2 thì khoang B1 kết thúc quá trình hút, khoang B2 kết thúc quá trình đẩy. Quá trình ngược lại, khi piston đi từ B2 đến B1 thì khoang B2 thực hiện quá trình hút, khoang B1 thực hiện quá trình đẩy. Như vậy, mỗi vòng quay của trục chính thì bơm thực hiện được hai lần hút và hai lần đẩy( hai chu kỳ hay còn gọi là tác dụng kép). Nếu tay quay tiếp tục quay thì bơm lặp lại quá trình hút và đẩy như cũ. 3.1.4. Các thông số cơ bản của máy bơm piston Các thông số cơ bản là các thông số biểu thị khả năng làm việc và đặc tính của bơm. Bao gồm: - Cột áp (áp suất): H (m cột nước) - Lưu lượng : Q (l/s) - Công suất : N (ml) - Hiệu suất : η - Cột áp (H) Ở đây ta dùng khái niệm “Năng lượng đơn vị”. Năng lượng đơn vị là năng lượng của một đơn vị trọng lượng chất lỏng. 3.4.1.1. Cột áp Cột áp của máy bơm là năng lượng đơn vị của dòng chảy trao đổi với bơm. Nó được tính bằng sự chênh lệch năng lượng đơn vị của dòng chảy ở mặt trước và mặt sau của máy bơm. H = DeBA = eB - eA (3.1) B ZA ZB PB, VB PA, VA B B A A Hình 3.3. Sơ đồ tính toán cột áp của bơm Ta xét 2 mặt cắt (hình 1.1): mặt trước A-A và mặt sau B-B của bơm: Ta gọi: eA và eB: Năng lượng đơn vị ở mặt cắt A-A và B-B; ZA và ZB: Độ cao của mặt cắt đến mặt nước; PA, VA và PB, VB: Áp suất và tốc độ của dòng chảy ở 2 mặt cắt. Ta có: (3.2) (3.3) Trong đó: g : Gia tốc trọng trường; γ : Trọng lượng riêng của chất lỏng; aA, aB : Hệ số điều chỉnh động năng. Thay công thức (3.2) và (3.3) vào (3.1), ta được: (3.4) Nhận thấy: DeBA > 0: Máy bơm cung cấp năng lượng cho chất lỏng; DeBA < 0: Chất lỏng cung cấp năng lượng cho máy thuỷ lực; DeBA = H, gọi là cột áp. Đơn vị là mét cột nước. Thành phần là thế năng đơn vị, được gọi là cột áp tĩnh. Ký hiệu là Ht. Thành phần là động năng đơn vị, được gọi là cột áp động. Ký hiệu là Hđ. Như vậy H = Ht + Hđ (3.5) 3.1.4.2. Lưu lượng Lưu lượng là lượng chất lỏng chảy qua máy bơm trong một đơn vị thời gian. Đơn vị tính có thể là: lít/giây (l/s); lít/phút (l/ph); mét khối/giờ (m3/h). Máy bơm có i xylanh tác dụng đơn (l/s) (3.6) Máy bơm có i xylanh tác dụng kép (l/s) (3.7) Trong đó: F: tiết diện xylanh; S: khoảng dịch chuyển của piston; i: số xylanh; n: số hành trình kép; a: hệ số kể đến ảnh hưởng của cần piston: f: tiết diện cần piston. Với bơm tác dụng đơn thì: a=1. 3.1.4.3. Công suất Công suất của động cơ (Nđc) chi phí cho quá trình bơm làm việc bao gồm các thành phần sau: Chi phí công suất để nâng một lưu lượng Q lên độ cao H trong 1 đơn vị thời gian được gọi là công suất thuỷ lực hay công suất có ích (Ntl); (3.8) Công suất thuỷ lực chính là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với bơm trong 1 đơn vị thời gian. Chi phí công suất để thắng các tổn hao thuỷ lực, tổn hao thể tích, tổn hao cơ khí, được đánh giá bằng hệ số htl, hV vµ hc. Tổn hao thuỷ lực htl: bao gồm chi phí để thắng các sức cản thuỷ lực do ma sát với thành ống và các tổn hao cục bộ do thay đổi tốc độ dòng chảy khi chất lỏng chuyển động từ bể chứa đến ống đẩy. Ngoài ra còn để thắng lực quán tính của van. (3.9) Ht, Hl : cột áp thực tế và cột áp lý thuyết. Tổn hao thể tích hV : được xác định bằng hệ số hút đầy: (3.10) Qt, Ql : lưu lượng thực tế và lưu lượng lý thuyết. Như vậy, công suất trên trục của piston là công suất làm việc hay công suất chỉ báo (Nlv): (3.11) Tổn hao cơ khí(hc):là các tổn hao từ động cơ đến trục của piston. Như vậy, công suất của động cơ sẽ là: Nđc= (3.12) 3.1.4.4. Hiệu suất (η) Hiệu suất của máy bơm η (hiệu suất toàn phần) được xác định theo công thức: (3.13) Thông thường, h = 0,67 ¸ 0,85. 3.1.5. Đường đặc tính của máy bơm piston 3.1.5.1. Đường đặc tính cơ bản của máy bơm 0 Q1 Q2 Q H 1 1' 2 2' n1 < n2 = const Hình 3.4. Đường đặc tính của bơm piston Đồ thị biễu diễn mối quan hệ H=f(Q) khi tốc độ quay của tay quay n là hằng số gọi là đường đặc tính của máy bơm piston Đường 1’ và đường 2’ là đường đặc tính lý thuyết ứng với tốc độ quay là n1=const (Q1) và n2=const (Q2). Đường 1 và 2 là đường đặc tính thực tế ứng với n1 và n2, n1<n2. Qua đồ thị ta thấy: Về mặt lý thuyết, khi n=const thì việc tăng cột áp H không ảnh hưởng tới lưu lượng Q (H và Q độc lập với nhau). Có sự sai khác giữa đường lý thuyết và thực tế là do khi cột áp H tăng sẽ tăng các hiện tượng rò rỉ. Sự sai khác này càng lớn khi Q càng lớn, vì lúc này không chỉ có hiện tượng rò rỉ mà các van làm việc cũng không kịp thời, gây tổn thất về lưu lượng. 3.1.5.2. Đường đặc tính phụ thuộc giữa Q, N và η của máy bơm với H Hình 3.5. Đường đặc tính phụ thuộc giữa Q, N và η với H Từ đồ thị ta thấy: - Khi H tăng thì Q giảm; - Ở đoạn H1, H2, hiệu suất không thay đổi; - Khi cột áp làm việc ở mức rất thấp hoặc rất cao, hiệu suất làm việc giảm. Khi H thấp, η giảm do công suất có ích trên trục máy bơm nhỏ; khi H cao, η giảm do hiện tượng rò rỉ. 3.1.5.3. Đường đặc tính xâm thực của máy bơm Hiện tượng xâm thực là việc tạo nên một vùng hơi cục bộ (bọt khí) ở trong các chất lỏng đang chảy nếu như áp suất tĩnh tuyệt đối đạt bằng hoặc thấp hơn áp suất bốc hơi của chất lỏng đó. Áp suất bốc hơi này phụ thuộc vào nhiệt độ chất lỏng và điều kiện khí quyển. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng xâm thực là do sự xuất hiện các bọt khí, xảy ra khi: - Chiều cao hút quá lớn làm giảm nhiệt độ sôi. - Nhiệt độ chất lỏng quá cao. - Trong chất lỏng có khí đồng hành. - Đường ống hút quá nhỏ, quá dài làm tăng tổn thất thuỷ lực. - Đường đặc tính xâm thực cho thấy khả năng làm việc bình thường của máy bơm ứng với số vòng quay không đổi và nhiệt độ làm việc nhất định phụ thuộc độ chân không của máy bơm. Hình 3.6. Đường đặc tính xâm thực của máy bơm K1, K2 là điểm giới hạn phạm vi làm việc an toàn của bơm ứng với trị số áp suất chân không giới hạn. Nếu độ chân không vượt quá các trị số giới hạn thì bơm sẽ làm việc trong tình trạng bị xâm thực. Vai trò của bơm piston trong công tác khoan Máy bơm dung dịch khoan là thiết bị không thể thiếu được trong mỗi tổ hợp thiết bị khoan. Nhiệm vụ của nó là hút chất lỏng ở bể chứa và bơm vào trong cần khoan xuống đáy giếng, làm mát choòng khoan và đưa mùn khoan lên mặt đất. Ngoài ra, máy bơm khoan còn tạo năng lượng chất lỏng để làm quay tuabin khoan trong quá trình khoan bằng tuabin. Trong một số trường hợp, máy bơm khoan còn được dùng để ép chất lỏng vào vỉa để duy trì áp suất vỉa, tăng tuổi thọ khai thác cho vùng mỏ. Để thực hiện được các nhiệm vụ này thì máy bơm khoan thường được sử dụng là máy bơm piston, vì máy bơm loại này có các ưu điểm: - Có thể bơm được các dung dịch có trọng lượng riêng khác nhau; - Có thể tạo được áp suất lớn; - Áp suất và lưu lượng không phụ thuộc vào nhau. Đây là yếu tố quan trọng để đáp ứng yêu cầu về công nghệ khoan; - Cấu tạo đơn giản, dễ thay thế, bảo dưỡng. - Độ bền cao và dễ vận chuyển. Ngoài ra, máy bơm piston sử dụng trong công nghiệp dầu khí có nhiệm vụ: - Bơm trám ximăng; - Bơm ép nước hoặc bơm nứt vỉa thuỷ lực; - Bơm vận chuyển sản phẩm khai thác. 3.2. Đặc tính Kỹ thuật và nguyên lý làm việc của máy bơm YHБ-600 3.2.1. Đặc tính kỹ thuật của máy bơm YHБ-600 Máy bơm YHБ-600 là dạng máy thủy lực thể tích nằm ngang có 2 xylanh tác dụng kép. Nó là máy bơm dùng để bơm dung dịch khoan xuống đáy giếng trong quá trình khoan thông qua cột cần khoan. Ngoài ra, còn dùng để bơm dung dịch khoan xuống đáy giếng làm quay tuabin và choòng khoan đồng thời tạo áp suất để đưa mùn khoan lên trên bề mặt và gia cố thành giếng khoan, làm mát choòng khoan. Đặc tính kỹ thuật của máy như sau : Công suất máy bơm 600 kW Công suất thuỷ lực 475 kW Chiều dài hành trình Piston 400 mm Đường kính ty Piston 70 mm Loại bình ổn áp IIK-70-250 màng cao su Thể tích khí trong bình ổn áp 70 dm3 Áp suất bơm lớn nhất 250 kG/cm2 Đường kính của đầu thủy lực 196,80,2 mm Đường kính trục chủ động 175 mm Đường kính trục trung gian 120 mm Độ côn lỗ lắp nối van 1:6 Số xylanh 2 Số hành trình kép lớn nhất của piston 65 lần/phút Tốc độ vòng quay của trục chủ động 320 vòng/phút Tỷ số truyền động 123/25 Dạng van Van đĩa Dạng van an toàn Dạng màng Loại dây đai П Số dây đai 16 Kích thước bơm:dài x rộng x cao 510x3020x330 mm Nhiệt độ chất lỏng trong bơm < 800C Đường của bánh đai Ф1400 ; Ф1700 ; Ф1800 mm Đường của bánh đai và trọng lượng máy bơm tương ứng Ф1400mm  22250kg Ф1700mm 25750kg Ф1800mm 26050kg Đặc tính làm việc: Với mỗi cấp đường kính xylanh khác nhau, thì bơm sẽ làm việc với những giá trị lưu lượng và cột áp khác nhau. Đường kính xylanh càng nhỏ thì diện tích buồng làm việc sẽ càng nhỏ, nên lưu lượng bơm sẽ giảm và cột áp bơm (áp suất bơm) sẽ càng tăng. Ngược lại, đường kính xylanh càng lớn thì lưu lượng bơm sẽ càng lớn và áp lực bơm càng nhỏ. Điều này được thể hiện rõ nhất qua bảng đặc tính làm việc của bơm ứng với mỗi cấp xylanh. Bảng 3.3. Các thông số kỹ thuật của xylanh Đường kính xylanh (mm) Lưu lượng (m3/h) Áp suất (KG/cm2) 200 190 180 170 160 150 140 130 184 164 151 130 113 99 84 71 100 115 125 140 165 190 2250 250 3.2.2. Nguyên lý làm việc của máy bơm YHБ-600 Hình 3.7. Sơ đồ động học dẫn động máy bơm khoan YHB-600 1. Máy Diezel B2-500 2. Khớp nối mềm 3. Hộp giảm tốc 4. Côn hơi 500 5. Puly 6. Đai E 38 x 5600 7. Côn hơi 8. Puly dẫn động máy bơm 9. Đai E 38 x 10.000 10. Puly máy bơm 11. Bánh răng chủ động 12. Trục khuỷu 13. Bánh răng bị động 14.Ty trung gian 15. Con trượt 16. Van hút 17. Xylanh 18. Van xả 19. Đường ống cao áp 20. Ty bơm 21. Piston 22. Van an toàn 23. Đường ống hút 24. Bình ổn áp 25. Lưới lọc 26. Bể dung dịch a,b,c,d. Van hút e,f,g,h. Van xả Hai máy Diezel (1) làm việc với chiều quay cố định như trên hình (2.2), toàn bộ mômen truyền động sẽ được truyền qua hộp giảm tốc, côn hơi và hoà tải vào puly (8). Puly (8) truyền chuyển động cho puly (10) qua bộ truyền đai (9) làm cho trục (25) quay cùng bánh răng chủ động (11). Bánh răng chủ động (11) quay sẽ dẫn động cho bánh răng bị động (13) quay theo qua cặp bánh răng 123/25. Bánh răng (13) quay làm trục khuỷu (12) quay và biến chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston để thực hiện quá trình nén hút. Với cách bố trí như vậy nên hoạt động của máy bơm theo hành trình kép, nghĩa là cả hai chiều máy đều thực hiện đồng thời hai chức năng, nén chất lỏng vào ống cao áp để vào giếng khoan và hút chất lỏng từ bể vào xylanh để chuẩn bị cho hành trình nén tiếp theo. Khi piston chuyển động theo hình mũi tên, các van b, e, d, g đóng lại còn các van f, h mở ra để cho dung dịch đi vào đường ống cao áp và xuống giếng, đồng thời các van a, c mở ra để dung dịch từ bể chứa đi vào xylanh chuẩn bị cho hành trình tiếp theo. Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy, chất lỏng được đẩy vào giếng khoan liên tục. Máy bơm YHБ-600 có 2 xylanh bố trí song song, tay quay lệch pha nhau 90o để chất lỏng đẩy ra đều đặn hơn. Trên đường xả của máy bơm có bố trí bình khí (bình điều hòa) để đảm bảo áp suất cũng như lưu lượng đầu ra ổn định hơn. Trong quá trình khoan có thể xảy ra các hiện tượng rắc rối phức tạp như tắc cần, kẹt mùn, vòng tuần hoàn bị cản trở hoặc bị đình trệ. Trường hợp tắc hoàn toàn có bộ phận van an toàn bật ra để xả chất lỏng ra ngoài. Bình thường theo dõi qua đồng hồ. Trong quá trình làm việc, piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh. Những điểm tận cùng bên phải và bên trái của nó được gọi là điểm chết phải và điểm chết trái của piston. Khoảng cách giữa điểm chết phải đến điểm chết trái gọi là khoảng chạy của piston, ký hiệu là S. Sau cứ mỗi lần chuyển động từ điểm chết phải sang điểm chết trái, thì piston lại đẩy và hút được một thể tích chất lỏng là: F.S và (F-f).S. Ngược lại, khi piston chuyển động từ điểm chết trái sang điểm chết phải, thì nó cũng đẩy và hút được một thể tích chất lỏng tương tự là: (F-f).S và F.S. Trong đó: + F là diện tích piston, dm2; + f là tiết diện cần piston, dm2; + S là khoảng chạy piston, dm. Mỗi lần piston chuyển động từ điểm chết phải sang điểm chết trái và ngược lại được gọi là một bước kép. Như vậy, sau một bước kép của piston thì bơm cung cấp một lượng chất lỏng là Q: Q = F.S + (F-f).S = (2F-f).S (l/s) (3.14) Gọi n là số bước kép trong một phút (vg/ph) thì: Q = (l/s) (3.15) Máy bơm YHБ-600 có 2 xylanh tác dụng kép nên: Q= 2.= (l/s) (3.16) Trong thực tế, lưu lượng của bơm sẽ nhỏ hơn vì: - Chất lỏng bị tổn hao do độ hở của van và các chỗ nối (được đánh giá bằng số tổn hao). - Trong quá trình hút, luôn có một lượng khí nhỏ chui vào và mặt khác trong chất lỏng cũng có chứa khí hòa tan (được đánh giá bằng hệ số hút đầy). 3.3. Cấu tạo máy bơm máy bơm YHБ-600 1. Nắp máy 2. Trục chủ động 3. Ty bơm 4. Cửa bơm dầu Hình 3.8. Sơ đồ tổng thể máy bơm piston YHB-600 1. Bình điều hòa 2. Van an toàn 3. Cối supáp 4. Đế máy 5. Lỗ tản nhiệt Máy bơm YHБ-600 cấu tạo gồm hai phần chính là phần cơ khí và phần thủy lực. Phần cơ khí có nhiệm vụ nhận mômen truyền động từ hệ thống dẫn động và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trên con trượt cũng như trục trung gian truyền đến phần thủy lực để máy hút và đẩy chất lỏng vào giếng khoan. Phần thủy lực của máy bơm là nơi lắp ráp các cụm chi tiết như: xylanh, piston, van hút, van nén, van an toàn và bình điều hoà. Phần thủy lực của máy bơm là nơi tiếp nhận năng lượng từ phần cơ của máy bơm để truyền năng lượng đó tới chất lỏng và di chuyển chất lỏng đó từ bể chứa qua đường ống xả vào giếng khoan. Ngoài ra, nó còn gồm một số bộ phận khác như: thiết bị làm kín, hệ thống bôi trơn và làm mát. 3.3.1. Phần cơ khí 3.3.1.1. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cụm cơ khí Đây là phần dẫn động của bơm, tức nó có nhiệm vụ dẫn động và truyền công suất cho phần thủy lực làm việc. Phần cơ khí có cấu tạo như hình 2.4 gồm: bánh đà, trục chủ động, bộ truyền động bánh răng, hệ thống tay quay- thanh truyền và kết cấu con trượt. Hình 3.9. Sơ đồ cấu tạo phần cơ khí của máy bơm YHБ-600 1. Ty trung gian 2. Nắp kiểm tra 3. Vít cấy 4. Ốc gia cố thân trên- thân dưới 5.Đệm làm kín 6. Nắp thăm dò 7. Nắp mặt kiểm tra 8. Vít nắp đổ dầu 9. Trục biên 10. Tay biên 11. Bánh răng bị động 12. Vòng bi tay biên 13. Thân trên máy bơm 14. Que thăm dầu 15. Đế máy bơm 16. Thân dưới bơm 17. Lỗ tháo dầu 18. Máng trượt dưới 19. Ốc vít máng trượt dưới 20. Ốc hãm 21. Máng trượt trên 22. Ốc hãm 23. Con trượt 24. Chốt con trượt 25. Ốc vít máng trượt trên 26. Tấm chắn dầu 27. Trục chủ động máy bơm 28. Ốc hãm ty trung gian Khi trục (27) nhận được chuyển động từ bộ truyền đai và quay theo chiều mũi tên làm bánh răng bị động (11) quay theo. Bánh răng (11) được liên kết chặt với trục (9) nên trục (9) quay theo và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trên con trượt cũng như ty trung gian (1) để thực hiện quá trình hút và nén chất lỏng về đường cao áp. Bánh răng trên trục chủ động (27) là bánh răng nghiêng có số răng Z=25, trên trục bị động cũng là bánh răng nghiêng nhưng có số răng Z’=123. Vậy tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng là i=123/25. Ổ bi của trục chủ động (27) và trục (9) được lắp giữa hai thân trên (13) và thân dưới (16) và được kẹp bởi bulông số (4). Nắp kiểm tra (2) dùng để kiểm tra sự bôi trơn cho cụm con trượt (23) cũng như máng trượt (21). Nắp số (7) dùng để kiểm tra các chi tiết bên trong của máy bơm cũng như là nơi để bổ xung dầu bôi trơn cho máy. Việc kiểm tra truyền động bánh răng và dầu bôi trơn được thực hiện thông qua một lỗ đặc biệt được mở nhờ nắp thăm dò (6). Lỗ này xả hơi ra ngoài khi bơm làm việc và đổ dầu vào bể khi dầu trong bể cạn hoặc thay dầu mới. Que thăm dầu (14) dùng để kiểm tra mực nhớt trong máy bơm, yêu cầu mực nhớt phải nằm trong khoảng min và max đã được đánh dấu trên que thăm. Máy bơm được bôi trơn bằng dầu công nghiệp 40 của Liên Xô cũ hay tương đương với loại Vietria-100. Sự bôi trơn cặp bánh răng ăn khớp bằng cách ngâm dầu tức là dầu được đổ ít nhất ngập chân răng bánh răng lớn. Còn vòng bi tay biên và con trượt máng trượt bằng phương pháp vung té. Cặp bánh răng sẽ quay như hình vẽ, dầu sẽ văng lên ngăn buồng dưới nắp (2) và chảy qua lỗ dẫn vào con trượt để bôi trơn cho con trượt ở mặt đầu của máng trượt dưới (18) người ta lắp tấm chắn dầu (26) nhờ vậy mà trong lòng máng trượt luôn luôn có một lượng dầu bôi trơn cho cụm con trượt. Các vòng bi còn lại được bôi trơn định kỳ bằng mỡ bôi trơn. 3.3.1.2. Cấu tạo của cụm trục chủ động và bánh đai Bánh đai (1) đường kính: Φ1400, Φ1700 hoặc Φ1800. Bánh đai gồm 16 rãnh đai, bánh đai được lắp với trục (18) bởi then bằng (5); trục có cấu trúc hai đầu giống nhau nhằm mục đích có thể thay đổi bánh đai lắp ở hai phía mở rộng phạm vi lắp đặt cho máy và bánh đai được kẹp chặt vào trục nhờ hai bulông số (2) cùng với đệm phòng lỏng (3) và êcu (4). Để đảm bảo an toàn người ta dùng chụp (25) để chụp lại đầu trục không lắp puly. Ở hai đầu trục được lắp vòng bi (15), (22), gioăng làm kín (14), (21) cũng như các mặt bích (20), (13) như trên hình vẽ. Long đen (7) và ốc (8) được vít chặt vào đầu trục để cố định puly dịch chuyển theo phương dọc trục. Hình 3.10. Trục chủ động và bánh đai máy bơm 1. Bánh đai 2. Bulông 3. Long đen 4. Êcu 5. Then bằng 6.Ống lót 7.Bích hãm 8.Vít hãm 9. Mặt bích 10. Đệm lót 11. Gioăng làm kín 12. Vú mỡ 13. Mặt bích 14. Gioăng làm kín 15. Ổ bi 16. Ống lót 17. Đệm lót 18.Trục puly 19. Gioăng làm kín 20.Mặt bích 21. Gioăng làm kín 22. Ổ bi 23. Ống lót 24. Đệm lót 25. Ống bảo vệ * Một số vấn đề cần lưu ý với cụm puly: Cụm bánh đai là chi tiết quan trọng trong cụm máy bơm nên vấn đề thường xuyên kiểm tra trước khi nhận ca của mỗi người cần phải thực hiện một cách nghiêm túc. Đặc biệt chú ý ốc (25) chỉ cần hơi lỏng một chút nếu không kịp thời xiết chặt lại thì then (5) sẽ hỏng ngay vì tải trọng lên trục là rất lớn. Vấn đề bôi trơn cho ổ (23) và (15) cần phải tuân thủ đúng định kỳ quy định. Nếu phải thay thế cụm puly cần chú ý phải treo puly (1) trước khi tháo nắp máy nếu không khi cẩu nắp máy ra puly sẽ đổ về phía bánh đai. 3.3.1.3. Kết cấu con trượt Hình 3.11. Cấu tạo con trượt 1. Chốt 2. Bạc lót 3. Tấm lót A. Rãnh thoát dầu bẩn 4. Đai ốc 5. Đầu nhỏ tay biên 6. Con trượt Con trượt được di chuyển nhờ sự quay của tay quay truyền qua thanh truyền. Sự di chuyển của nó trên máng trượt sẽ đảm bảo độ đồng tâm giữa xylanh- piston và cần piston, dẫn tới piston cũng sẽ chuyển động tịnh tiến qua lại trong quá trình hút và đẩy dung dịch tạo nên một chu trình kín. Máng trượt gồm hai máng đỡ, máng đỡ dưới và máng đỡ trên là điểm tựa cho con trượt chạy trên nó, máng đỡ có hình cung tròn phía trong có độ nhẵn lớn để hạn chế tối đa ma sát giữa con trượt và lòng máng. Trong quá trình hoạt động phải luôn đảm bảo đủ lượng dầu bôi trơn trong máng. Khe hở giữa con trượt và máng trượt từ 0,2÷0,5mm. Cấu tạo của con trượt khá đơn giản, nó di chuyển qua lại trên máng nhờ cơ cấu tay quay- thanh truyền. Con trượt (6) được lắp nối với tay biên nhờ đầu nhỏ tay biên (5), đầu này được gắn trên con trượt (6) và được cố định bởi chốt (1) thông qua bạc lót (2). Ngoài ra, mặt trên và mặt dưới của con trượt (6) có lắp tấm kim loại (3) có dạng hình cong giống như máng trượt, tấm kim loại này trên bề mặt có tráng lớp kim loại chị ma sát và chịu được nhiệt độ cao, chúng được ghép chặt với con trượt nhờ bulông và đai ốc chìm. 3.3.1.4. Tay biên Hình 3.12. Tay biên Tay biên được chế tạo bằng thép, một đầu tay biên được nối với con trượt bằng chốt. Một đầu có lắp vòng bi đũa để lắp vào trục biên, hai tay biên lắp lệch nhau một góc 900. Bulông đai ốc cũng được chế tạo bằng thép. 3.3.2. Phần thuỷ lực Là phần quan trọng của bơm, nó có nhiệm vụ thay đổi năng lượng cơ thành công thuỷ lực tiêu hao trong quá trình hút và đẩy của xylanh- piston Phần thủy lực cấu tạo gồm các bộ phận chính như: vỏ hộp thuỷ lực, cụm xylanh-piston, van, ống hút, ống đẩy, bình điều hòa. Hình 3.13. Cấu tạo cụm thuỷ lực 1. Hộp thuỷ lực phía phải 2. Lồng nối 3. Piston 4. Gioăng cao su 5. Ống lót mỏng 6. Gioăng cao su 7. Ống lót dầy 8. Mặt bích của hộp thuỷ lực 9. Ống lót dạng bậc 10. Gioăng cao su 11. Lồng định vị trong 12. Lồng định vị ngoài 13. Gioăng cao su 14. Ống lót mỏng 15. Ốc hãm 16. Êcu đầu ty bơm 17. Piston 18. Ty bơm 19. Êcu hãm 20. Tấm ngăn chất lỏng 21. Ty trung gian 22. Gioăng làm kín 23. Ống lót 24. Ốc hãm 25. Phớt làm kín ty 26. Phớt làm kín ty 27. Phớt làm kín ty 28. Ống chèn gioăng 29. Ống ép gioăng 30. Cối van 31. Lá van 32. Lò xo 33. Gioăng làm kín 34. Gioăng làm kín 35. Gioăng làm kín 36. Ống định vị 37. Nắp đậy 38. Mặt bích chuyển tiếp 39. Nắp xiết gioăng 40. Thân van an toàn 41. Gioăng cao su 42. Lá van 43. Đĩa van 44. Gioăng làm kín 45. Ống chèn 46. Nắp ép van 47. Vít cấy 48. Ống ép phớt làm kín 49. Ty bơm 50. Khoang piston 51. Thân hộp thuỷ lực 52. Ống hút 53. Vít ép gioăng 54. Vòng gioăng 55. Bulông mặt bích máy bơm 56. Cối van nén 57. Lò xo 58. Lá van 59. Mặt bích 60. Bulông 61. Bulông van an toàn 62. Bulông trạc ba 63. Trạc ba 64. Ống nối 65. Nắp van 66, 67. Gioăng làm kín 3.3.2.1. Hộp thuỷ lực (Thân bơm) Hình 3.14. Hộp thuỷ lực Gồm 2 phần đối xứng nhau: phần phía trái và phần phía phải. Mỗi phần có 4 lỗ được đúc sẵn để lắp các van, hai van hút và hai van xả, các van hút nối với cùng một ống hút nhờ trạc ba nắp phía dưới của bơm, các van xả nối chung đến đường xả nhờ trạc ba nắp phía trên của bơm. Từ trạc ba cao áp một đầu được nối với van an toàn một đầu được nối lên phía trên và được chia làm hai nhánh, một nhánh nối với đường ống cao áp dẫn dung dịch xuống giếng khoan, một nhánh nối lên trên và đi vào bình điều hoà. Trên hình 2.7 hộp thuỷ lực là chi tiết có ký hiệu (1). Phía trong hộp thuỷ lực là nơi lắp bộ xylanh (50) và cụm piston (49). Cụm piston gồm có piston được ép vào ty bơm và được vặn chặt vào trục trung gian. Để làm kín phía ngoài của xylanh người ta lắp bộ gioăng cao su làm kín (68). Khi mặt bích (8) áp vào làm phình bộ gioăng (67) ra làm kín phía ngoài giữa 2 phần của xylanh. Trên thân hộp thuỷ lực người ta để một lỗ kiểm tra ở vị trí lắp gioăng làm kín (67). Khi gioăng hỏng chất lỏng sẽ ra ngoài theo lỗ A báo hiệu để ta dừng máy thay gioăng làm kín (67). 3.3.2.2. Cụm xylanh piston Hình 3.15. Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh-piston 1. Ống lót 2. Vòng cách 3. Thân máy 4. Vòng định tâm 5. Xylanh 6. Hộp thủy lực 7. Vòng cao su 8. Vòng cách 9. Ống lót 10. Đai ốc 11. Êcu 12. Piston 13. Cần piston 14. Êcu 15. Vòng đỡ 16. Bulông 17. Vòng phớt 18. Ống ép 19. Đĩa cao su 20. Đai ốc 21. Ty trung gian Cụm xylanh- piston là bộ phận quan trọng nhất của phần thuỷ lực. Trong quá trình làm việc, chúng tiếp xúc trực tiếp với dung dịch khoan để tạo ra áp suất và lưu lượng yêu cầu, truyền chất lỏng xuống giếng khoan thông qua bộ khoan cụ để làm mát choòng, tạo dòng chảy và áp suất đưa mùn khoan lên trên mặt đất, nhằm làm sạch giếng khoan, tránh sập lở thành giếng và tránh được hiện tượng phun trào dầu khí trong quá trình khoan. Chính vì tính chất quan trọng của cụm này, trong quá trình lựa chọn máy bơm ta phải xác định được đường kính của xylanh và piston hợp lý để tạo ra được lưu lượng yêu cầu. * Xylanh Xylanh của bơm là loại chi tiết có thể thay thế được, có dạng hình trụ với đường kính ngoài là 230mm, đường kính trong từ 130÷200mm, được chế tạo từ thép thấm cácbon. Bề mặt trong sau khi nhiệt luyện sẽ được tráng một lớp thép Crôm dày từ 0,5÷0,7mm để chống rỉ và mài mòn do dung dịch và piston gây ra. Xylanh được bắt chặt vào hộp thủy lực bằng bulông và đai ốc. Muốn thay đổi lưu lượng và áp suất ta thay đổi đường kính trong của xylanh. * Piston Hình 3.16. Cấu tạo piston Cấu tạo của piston là khối hình trụ bằng kim loại, trên bề mặt ngoài có phủ lớp kim loại cứng (thường mạ đồng) chịu ma sát, chống mài mòn cao, trong có lỗ để nối với cần piston. Mặt ngoài của piston có rãnh để lắp gioăng cao su tổng hợp. Khi bơm làm việc, các gioăng này tỳ sát vào thành xylanh nhằm giữ kín không cho dung dịch lọt qua giữa thành xylanh và piston để bơm làm việc ổn định. Nhờ vậy, trong xylanh sẽ tạo thành những vùng giảm áp và tăng áp để hút và đẩy dung dịch ra ngoài với áp suất lớn. Đường kính ngoài của piston bằng đường kính trong của xylanh, tức là từ 130÷200mm. Cần piston là thanh được làm bằng kim loại cứng trên bề mặt của nó cũng được phủ lớp kim loại chịu ma sát, chống mài mòn. Đầu dưới của cần piston tiện ren để nối vào thanh nối của máng trượt, đầu trên cũng tiện ren để giữ piston. Cần piston có tác dụng truyền chuyển động cho piston chạy trong xylanh. Xác định đường kính của xylanh- piston Trong quá trình làm việc, piston luôn chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh mà vẫn phải đảm bảo giữ kín không cho dung dịch lọt qua giữa thành xylanh và piston do vậy đường kính trong của xylanh phải bằng đường kính của piston. Điều này có nghĩa là, việc đi xác định đường kính của xylanh và piston chính là tính toán đường kính trong và ngoài của xylanh. Đường kính trong của xylanh (D) Công thức tính lưu lượng của bơm tác dụng kép: Q = (3.17) Trong đó: i- số xylanh; S- khoảng chạy của piston; n- tốc độ quay của tay quay; a- hệ số tiết diện, bơm đơn a=1; f- tiết diện của cần piston; F- tiết diện của piston, F = ; D- đường kính của piston (đường kính trong của xylanh) Như vậy: Q = . (3.18) Đặt = φ, với φ là một hệ số cho trước phụ thuộc vào kích thước bơm, với bơm YHБ – 600 thì φ = 1,5. à S = φ.D Thay giá trị của S vào (2.5) và rút ra D ta được: D = 6,2. (3.19) Đường kính ngoài của xylanh (Dn) Đường kính ngoài của xylanh ta tính theo công thức sau: Dn = D. (3.20) Trong đó: - ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm xylanh; Với thép cácbon:= 500÷700 KG/cm2; Với thép hợp kim := 1000 KG/cm2; P- áp suất thử dò. Thông thường P=(1,5÷1,8).Pmax Với Pmax- áp suất lớn nhất trong xylanh trong quá trình làm việc. 3.3.2.3. Van Máy bơm dung dịch khoan YHБ– 600 sử dụng ba loại van chính là van thủy lực, van an toàn và van xả nhanh. * Van thủy lực Hình 3.17. Kết cấu van thủy lực 1. Nắp van 2. Gioăng làm kín 3. Trục dẫn hướng 4. Gioăng cao su 5. Lò xo 6. Êcu 7. Đệm kín 8. Đế van Van thủy lực có nhiệm vụ để ngăn cách khoảng không giữa buồng làm việc và các đường ống hút, ống đẩy. Van thủy lực là loại van ngược chỉ cho phép dung dịch đi theo một chiều nhất định, nó có cấu tạo đơn giản với kết cấu như sau: Khi van làm việc thì nắp van (1) sẽ được đóng mở qua sự dịch chuyển của nắp van nhờ bộ phận dẫn hướng (3). Trên bộ phận dẫn hướng (3) có êcu (5) và đệm làm kín (6), đệm này có tác dụng bịt kín khoảng không giữa khoang làm việc và đường ống. Trên êcu (5) có lắp lò xo để đóng van khi áp suất trong buồng làm việc thay đổi. Van thủy lực của bơm piston thường là loại van ngược, có nghĩa là khi áp suất trong buồng làm việc thay đổi tăng hoặc giảm so với áp suất đường ống hút hoặc ống xả do sự dịch chuyển qua lại của piston trong xylanh, thì nắp van (1) sẽ đóng hoặc mở để điều chỉnh quá trình bơm. Khi nắp van (1) mở thì bộ phận dẫn hướng (3) sẽ hướng dòng chảy đi qua nó để vào khoang làm việc (nếu thực hiện quá trình hút) hoặc đi ra ngoài qua đường xả (nếu thực hiện quá trình đẩy). Một quá trình mới lại được tiếp tục. * Van an toàn Hình 3.18. Van an toàn 1. Thân van 4. Nắp van 2. Vồng làm kín 5. Gioăng làm kín 3. Màng van 6. Vít hãm van 7. Lá van Van an toàn được dùng để đảm bảo cho hệ thống được an toàn khi quá tải. Nó được đặt trên đường ống chính có áp suất cao Van an toàn được nối vào ống xả của buồng thủy lực, nó có tác dụng ngăn ngừa, bảo vệ màng cao su của bình điều hòa, cũng như bảo vệ hệ thống đường ống và các thiết bị khác khi áp suất của bơm quá lớn hoặc xảy ra sự cố. Van an toàn là van thường đóng, vì một lý do nào đó, áp suất làm việc của bơm tăng lên một cách đột ngột lớn hơn áp suất giới hạn cho phép của van an toàn, nó sẽ làm rách màng đàn hồi và một phần của dung dịch khoan sẽ được đưa trở lại cửa hút ban đầu, nhằm giảm áp suất làm việc, tránh gây hư hỏng cho các thiết bị khác. * Van xả nhanh Van xả nhanh được nối trạc 3, một đầu được nối vào ống cao áp, một đầu nối vào đường hồi về bể chứa. Trong thời gian bơm làm việc, khi cần xả áp suất trong bơm nhanh hay cần xả khí trong buồng làm việc của bơm thì ta dùng van xả nhanh. Hình 3.19. Cấu tạo van xả nhanh. 1. Thân van. 2. Gioăng piston. 3. Piston. 4. Cối van. 5. Đường khí đóng mở van. 6. Đường dung dịch. Van làm việc đóng mở bằng khí nén, ta cho khí đẩy vào piston tạo sự đóng mở van Cấu tạo van gồm 1 xilanh piston, hai đầu mặt bích của van có hai đường khí vào để đóng, mở. Có gioăng làm kín ở phần giữa ty và mặt bích. Ở đầu piston có ren để nắp đầu nút bịt. Khi van ở vị trí đóng thì 2 nút bịt sát khít vào nhau không cho dung dịch đi qua thân van, khi van ở vị trí mở thì hai phần tách nhau cho dung dịch đi qua. 3.3.2.4. Bình điều hoà Bình điều hoà hay còn gọi là bình ổn áp có tác dụng để ổn định áp suất và dao động thuỷ lực của dung dịch trong quá trình bơm là việc. Thông thường bình điều hoà được lắp ở cửa ra của máy bơm vì đối với máy bơm piston, dao động dòng chất lỏng là khá lớn trước khi đưa vào ống cao áp. Bình điều hoà cũng được lắp trên cửa vào khi chiều cao hút của bơm lớn. 3.3.2.5. Ống dẫn Trong máy bơm YHБ – 600 thì ống dẫn được dùng để vận chuyển dung dịch khoan trong quá trình hút và đẩy. Ống dẫn có hai loại là ống hút và ống đẩy, ống hút được dùng để hút dung dịch từ bể chứa vào khoang làm việc của bơm, ống đẩy thì được dùng để đẩy dung dịch từ khoang làm việc của bơm đến nơi yêu cầu. Nhưng để tạo ra được áp suất và lưu lượng yêu cầu thì ta phải tính toán và chọn được các ống dẫn có đường kính hợp lý. 3.3.3. Thiết bị làm kín Thiết bị làm kín của phần thủy lực máy bơm YHБ– 600 là một trong những bộ phận rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Thiết bị làm kín bao gồm bộ làm kín ty piston và bộ làm kín ty trung gian. 3.3.3.1. Bộ làm kín ty piston . Hình 3.20. Bộ làm kín ty piston 1. Vòng đệm 2. Gioăng 3. Ổ vòng đệm 4. Đai ốc 5. Ống lót 6. Êcu 7. Ống lót 8. Vòng đệm đỡ 9. Vòng gioăng 10.Ống lót 11. Đệm cao su 12. Ty piston 13. Vỏ bọc Bộ làm kín ty piston có nhiệm vụ cách ly khoang làm việc của phần thủy lực với hệ thống dẫn động của bơm, để tránh không cho dung dịch tràn và gây ảnh hưởng xấu đến hệ thống. Đồng thời cũng để tạo áp suất nén trong buồng làm việc của bơm, tạo điều kiện cho bơm thực hiện quá trình hút và đẩy một cách dễ dàng. Bộ làm kín ty piston gồm vở bọc (13) và một hệ thống các vòng và gioăng đệm đỡ. Mặt trong vỏ bọc này có các đệm cao su (11), ống lót (10) và (7), vòng gioăng (9) và vòng đệm đỡ (8) làm nhiệm vụ cách ly giữa hệ thống dẫn động và khoang làm việc. Mặt ngoài vỏ bọc này cũng này cũng có vòng đệm (1), gioăng (2) và ổ vòng đệm (3) để cách ly dung dịch qua bộ làm kín nắp trên xylanh ra ngoài. Vỏ bọc (13) được cố định chặt trên xylanh tại vị trí di chuyển của ty piston nhờ đai ốc (4), ống lót (5) và êcu (6). Khi piston di chuyển thì bộ làm kín ty này lắp trên thân xylanh sẽ ngăn không cho dòng dung dịch ra hệ thống dẫn động nhờ một hệ thống các đệm cao su, vòng gioăng và vòng đệm đỡ luôn lấp kín khe hở giữa chúng. 3.3.3.2. Bộ làm kín ty trung gian Bộ làm kín này có nhiệm vụ ngăn không cho dầu bôi trơn thanh nối con trượt chảy ra ngoài. Ngoài ra, nó còn có tác dụng ngăn không cho dung dịch rửa của ty piston bám trên ty chảy vào khoang chứa dầu của cụm truyền động, làm thay đổi tính chất của dầu bôi trơn. Trên thân (2) của bộ làm kín này có lắp gioăng làm kín (1) để làm kín trục trung gian, ngăn không cho dầu chảy ra ngoài và dung dịch chảy vào khoang chứa dầu. Ống đỡ (6) và lò xo (5) được gắn chặt vào thân (2) bởi việc xiết chặt bulông (4) trên vòng đệm (3), trên ống đỡ (6) có lắp gioăng cao su (7). Ngoài ra, thân (2) còn lắp tấm cách (13) đặt trên mặt bích (14), tấm cách này được gắn chặt nhờ bulông (11). Hình 3.21.Bộ làm kín ty trung gian 1. Gioăng làm kín 2. Thân 3. Vòng đệm 4. Bulông 5. Lò xo 6. Ống đỡ 7. Gioăng cao su 8. Vòng đệm 9. Nắp đậy 10. Vòng kẹp 11. Bulông 12. Lò xo 13. Tấm cách 14. Mặt bích 3.3.4. Hệ thống bôi trơn, làm mát Trong quá trình bơm làm việc thì lực ma sát sinh ra do chuyển động tương đối của bộ làm kín ty piston và ty piston là rất lớn, thậm chí lực này còn lớn hơn cả lực ma sát sinh ra do chuyển động của con trượt lên máng trượt và piston trong xylanh. Nhưng con trượt thì luôn có dầu trong khoang chứa dầu của phần truyền động bôi trơn làm mát, còn cặp ma sát xylanh- piston thì cũng luôn được làm mát bằng chính dung dịch khoan, nên hệ thống bôi trơn và làm mát ở đây chính là hệ thống bôi trơn ty bơm. Hệ thống bôi trơn ty bơm có nhiệm vụ làm mát các ty bơm, đồng thời làm giảm lực ma sát giữa các ty bơm với các gioăng cao su làm kín và làm tản nhiệt ở khu vực tập trung nhiều ma sát. Việc bôi trơn và làm mát các ty này được thực hiện bằng hệ thống bơm điện ly tâm nằm ngang có ký hiệu KM 50/32– 125. Hệ thống bơm điện ly tâm này được đặt trên giá 1 và các tấm hàn 14, ống nạp 4 được lắp vào hệ thống bơm 15 dọc theo biên của bơm nhờ cần ngang gắn vào ống dẫn 11. Ống nạp này bao gồm: Đồng hồ đo áp suất 3 và van 10 để điều chỉnh dòng chất lỏng làm mát ty. Thùng 8 được lắp trên giá 1 và được nối với bơm bằng ống hút 13. Ở phía dưới thùng 8 có một khoảng liên kết với ống 5, ống này có nhiệm vụ dẫn không khí nóng hoặc hơi nước nóng đến thùng để làm nóng dung dịch bôi trơn, làm mát trong điều kiện mùa đông hoặc ở nhiệt độ thấp. Hình 3.22. Hệ thống bôi trơn ty bơm 1. Giá máy 2. Khung máy 3. Đồng hồ đo áp suất 4. Ống nạp 5. Ống dẫn không khí 6. Nút xả 7. Thước thăm dò 8. Thùng chứa dung dịch bôi trơn làm mát 9. Ống xả 10. Van 11. Ống dẫn 12. Ống lọc 13. Ống hút 14. Tấm hàn 15. Bơm 16. Đầu nối đực 17. Ống nối 18. Ống cong 19. Khớp quay 20. Êcu hãm 21. Đệm làm kín 22. Ống nối Dung dịch bôi trơn làm mát được dẫn đến các ty bơm thông qua cơ cấu ống nối nhờ đầu nối đực 16, ống nối 17, ống cong 18, khớp quay 19, êcu hãm 20 và đệm làm kín 21. Để ngăn dung dịch bôi trơn làm mát phun toé thì trên ống 22 có đặt tấm chắn cao su. Mức độ hao hụt của dung dịch bôi trơn làm mát trong thùng 8 được kiểm tra bằng thước thăm dò 7. Phía dưới thùng có nút 6 được dùng để xả dung dịch đã bị bẩn ra ngoài. Dung dịch bôi trơn làm mát được thu chuyển theo chu kỳ khép kín. Dầu đã bôi trơn lại dịch chuyển qua ống 9 và đổ vào thùng 8 rồi lại tiếp tục quá trình bôi trơn. CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ THÁO LẮP CỤM THỦY LỰC MÁY BƠM YHБ – 600 4.1. Quy trình vận hành 4.1.1. Chạy thử bơm Việc chạy thử bơm sau khi sửa chữa, lắp ráp là một việc hết sức quan trọng và bắt buộc. Qua việc chạy thử này, ta có thể đánh giá một cách chính xác chất lượng công việc sửa chữa và lắp ráp, khẳng định độ tin cậy làm việc của bơm trước khi đưa vào hoạt động. Trong sửa chữa việc chạy thử máy có những đặc điểm riêng, bởi trong máy có nhiều loại chi tiết khác nhau: chi tiết mới, chi tiết được gia công sửa chữa lại, chi tiết đã qua sử dụng vẫn còn dùng được... Như vậy có nghĩa là, có những cơ cấu trong mối ghép máy việc chạy thử là chạy rà, nhằm san phẳng những nhấp nhô ban đầu, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt, giảm áp lực đơn vị trong mối ghép, đảm bảo độ ổn định làm việc lâu dài của mối ghép, tăng tuổi thọ của bơm. Nhưng cũng có những mối ghép việc chạy thử chỉ là để kiểm tra hiệu chỉnh lại khe hở và các thông số kỹ thuật. Khi tiến hành chạy thử máy bơm ta cần thực hiện những bước sau: - Kiểm tra các bộ phận của bơm một lần cuối, xem xét các mối ghép ren đã xiết đủ chặt chưa, tra dầu mỡ cho các mối ghép có sự chuyển động tương đối giữa các bề mặt chi tiết bơm ( tại những vị trí có lỗ tra dầu hoặc vú mỡ ). - Kiểm tra, dọn dẹp các dụng cụ lắp ráp, các ốc vít, các mảnh vụn sắt thép có xung quanh máy, không để chúng trên thành máy, trên các vị trí có thể vướng, rơi vào các bộ phận máy đang chuyển động. - Đóng điện chạy thử và xả trực tiếp chất lỏng ra ngoài, không đưa vào hệ thống ống dẫn. Kiểm tra áp suất và lưu lượng làm việc của bơm. Lưu ý, tất cả các chi tiết của hộp thuỷ lực chịu áp suất làm việc 25Mpa ( 250 KG/cm2 ) phải chịu áp suất thử là 37,5 Mpa ( 375 KG/cm2 ) trong thời gian 5 phút. - Đặt ta lên các thân ổ xem có hiện tượng rung, nóng không. Nếu rung cần vặn chặt các ốc lắp thân ổ với bệ máy. Nếu nóng cần xem xét chế độ bôi trơn, xem các vị trí tương quan của ổ có bị sai lệch không, nếu sai lệch đường tâm thì cần phải điều chỉnh lại. - Lắng nghe xem bơm chạy có xuất hiện tiếng ồn không, nếu có thì cần tìm nơi phát ra tiếng ồn và xử lý. Riêng đối với cụm xilanh– piston mới hoặc đã sửa chữa thì khi tiến hành chạy thử sẽ đạt được hai mục đích : - Làm mòn bề mặt trên các đỉnh độ nhám và ở các phần mà ở đó có sai số công nghệ ban đầu, các khuyết tật do lắp ghép và biến dạng nhiệt. - Huỷ hoại độ nhám ban đầu của bề mặt và tạo ra độ nhám mới có các thông số và hướng xác định cho mỗi bề mặt ma sát khi chúng làm việc trong chế độ sử dụng lâu dài. 4.1.2. Lưu ý khi vận hành Trong quá trình vận hành máy bơm, để bơm hoạt động bình thường ta phải thực hiện các thông số sau: - Kiểm tra chất lượng dung dịch trong bơm sao cho trong suốt quá trình làm việc bơm không bị khí xâm thực vào. - Kiểm tra nhớt bôi trơn và các bộ phận của máy xem có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật không? - Kiểm tra áp suất khí nén trong bình điều hoà không được cao hơn hay thấp hơn so với áp suất được đánh dấu trên biểu đồ. - Tiến hành kiểm tra định kỳ van an toàn ít nhất một lần sau 10 giờ làm việc để phòng ngừa các chất lắng đọng trên các bề mặt của van an toàn và trên các đường ống hút. - Kiểm tra thường xuyên các mối ghép có liên kết ren của bulông, đai ốc. Đặc biệt, chú ý đến các mối ghép chịu tải trọng của khối thuỷ lực vì các mối ghép này dù chỉ hơi yếu cũng dẫn đến sự phá hỏng các liên kết ren, làm mài mòn bề mặt lắp ráp, hư hỏng đệm kín ... - Không cho phép bơm làm việc lâu dài ở áp suất vượt quá chỉ số trong tính năng kỹ thuật. Nghĩa là, cho phép làm việc tăng công suất nhưng không vượt quá 10% trong thời gian 5 phút. - Hướng quay của trục chủ động phải đúng với hướng quay được chỉ ra trên khung máy ( theo chiều kim đồng hồ ). - Phải rửa sạch dung dịch ở hộp thuỷ lực khi bơm ngừng hoạt động trong thời gian dài, để tránh hiện tượng lắng đọng các hạt sét và các hạt mài trong hộp thuỷ lực, nhằm ngăn ngừa quá trình ăn mòn kim loại. - Trong khi bơm làm việc, không được tiến hành bất cứ một công việc nào liên quan đến bơm, ngoại trừ các việc xiết chặt các đệm làm kín hoặc các đai ốc, nắp van. - Ngoài ra, trong quá trình máy bơm làm việc thường xảy ra một số hiện tượng biểu hiện sự hỏng hóc. Để đảm bảo quá trình bơm không bị gián đoạn ta cần tìm hiểu kỹ và xác định rõ nguyên nhân của các hiện tượng đó để có biện pháp khắc phục kịp thời. 4.1.3. Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục Trong quá trình vận hành, sử dụng máy bơm hay gặp những hiện tượng sau: Bảng 4.1. Những hỏng hóc trong quá trình sử dụng máy bơm khoan Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục Máy bơm hoạt động nhưng không có chất lỏng trong ống cao áp. Thiếu hoặc không có chất lỏng trong bể. Van ở đường hút chưa mở. Ống hút không kín để lọt khì vào. Van an toàn bị thủng màng. Kiểm tra bổ sung đủ chất lỏng. Mở van hút. Sửa chữa ống hút Thay van an toàn. Lưu lượng bơm không đủ với tính toán. Phin lọc trong bể bị tắc. Ống cách giữa xilanh với mặt bích lắp không đúng, không trùng với lỗ van. Làm sạch phin lọc. Lắp lại ống cách. Có tiếng rít trong khung thuỷ lực. Mòn, vỡ piston Mòn xilanh. Rách vòng làm kín đế van Thay piston. Thay xilanh. Thay vòng làm kín. Có tiếng gõ trong buồng xilanh ở cuối hành trình. Ốc đầu ty bị hỏng. Ốc hãm ty với trục trung gian bị hỏng. Ốc hãm trục trung gian với con trượt bị hỏng. Xiết lại ốc đầu ty. Xiết lại ốc hãm. Xiết lại ốc. Có tiếng gõ trong van. Lò xo supáp bị gãy. Thay lò xo mới. Chất lỏng phun ra từ lỗ báo. Bộ gioăng làm kín giữa thân hộp thuỷ lực với xilanh bị hỏng. Gioăng làm kín nắp van bị hỏng hoặc lắp không đúng. Thay bộ làm kín. Thay gioăng. Chất lỏng chạy ra dọc theo ty bơm. Bộ làm kín ty bươm bị mòn. Xiết lại ốc chèn gioăng. Hoặc thay mới gioăng làm kín. Độ ổn định của áp suất đầu ra lớn. Khí nén trong bình ổn áp không đủ. Bình ổn áp bị hỏng. Kiểm tra và thay màng cao su, ép áp lực khí đủ theo yêu cầu. Bàn trượt nóng quá mức. Dầu bôi trơn không đủ hoặc dầu đã cũ. Tắc các lỗ dẫn dầu bôi trơn cho máng trượt, tấm chắn dầu không còn tác dụng. Máy bơm lắp đặt không đúng, bị nghiêng. Kiểm tra và thay dầu mới. Thông lại lỗ dẫn dầu và kiểm tra lá chắn dầu. Căn chỉnh lại máy bơm. Ổ bi nóng quá mức. Ổ bi thiếu mỡ bôi trơn. Ổ bi quá cũ, độ sai số lớn. Dây đai căng quá mức. Bơm mỡ mới. Kiểm tra lại vòng bi. Giảm độ căng dây đai. Có tiếng gõ mạnh trong xilanh. Mặt bích đầu hộp thuỷ lực ốc xiết không chặt. Xiết lại ốc. Có tiếng kêu trong phần cơ. Bánh răng truyền động bị hỏng. Vòng bi tay biên bị hỏng. Trục con trượt bị tháo lỏng. Bạc đầu nhỏ của tay biên bị mòn quá giới hạn. Kiểm tra lại bánh răng. Kiểm tra lại vòng bi tay biên. Lắp lại trục con trượt. Kiểm tra và thay lại bạc. Bánh đai dẫn động rung lắc quá lớn. Ốc xiết nắp trên của thân bơm với thân dưới bị tháo lỏng. Ốc xiết bánh đai với trục chủ động máy bơm bị tháo lỏng. Kiểm tra và xiết lại ốc. Hao dầu quá lớn. Ốc bắt máng trượt với thân bơm bị lỏng, dầu theo đó ra ngoài. Buồng cácte máy bị nứt. Xiết lại ốc. Kiểm tra lại thân dưới máy bơm. Nhận xét : Từ những hỏng hóc trong quá trình vận theo bảng trên, nhận thấy trong quá trình sử dụng, nếu theo dõi, kiểm tra máy thường xuyên có thể tránh được các sự cố lớn. Trong thực tế việc bảo dưỡng máy có vai trò hết sức quan trọng. Một số hỏng hóc như: Lỏng ốc, thiếu dầu mỡ bôi trơn, lắp đặt không chuẩn... gây hỏng có thể tránh được nếu thường xuyên kiểm tra hoặc cẩn thận khi vận hành, lắp đặt. Để tăng độ an toàn và độ bền cho các thiết bị, cần có quy trình bảo dưỡng hàng ngày, hàng tháng, hàng quý... tránh những hỏng hóc không đáng có do bất cẩn trong quá trình sử dụng. Ngoài ra, cán bộ công nhân viên trực tiếp vận hành máy móc, thiết bị phải được thường xuyên cập nhật quy trình bảo dưỡng, vận hành thiết bị, được học kiến thức về an toàn và tự mỗi người phải có ý thức thực hiện nghiêm túc các quy định về vận hành, bảo dưỡng máy móc, thiết bị tránh những hỏng hóc, sự cố đáng tiếc xảy ra. 4.1.4. An toàn khi vận hành máy bơm Trong quá trình làm việc có thể xảy ra những sự cố dẫn đến những tai nạn không lường trước được, gây thiệt hại cả về kinh tế lẫn vật chất, làm chậm tiến độ thi công công trình... Chính vì vậy, an toàn lao động là một vấn đề rất quan trọng đối với con người cũng như các thiết bị máy móc. Để bơm làm việc được tốt và đảm bảo an toàn, nhất thiết phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây: 1. Trước khi khởi động máy bơm cần kiểm tra: Không để các vật không cần thiết ở phần dẫn động của bơm. Kiểm tra rào chắn bảo vệ của bơm. Kiểm tra đồng hồ áp lực, van an toàn. Kiểm tra khí nén và áp suất khí nén trong bình ổn áp. Không cho người không liên quan ở gần máy bơm. 2. Khi hành trình của máy bơm đạt mức bình thường, phải đóng ngay van khởi động, đồng thời theo dõi chỉ số trên áp kế và điều chỉnh không cho áp suất tăng vượt quá mức giới hạn làm việc cho phép. 3. Máy bơm cần được lắp thiết bị bảo hiểm và hệ thống báo động. 4. Khi máy bơm đang làm việc, đặc biệt nghiêm cấm tiến hành các công việc sửa chữa. 5. Khi phát hiện máy bơm có các khuyết tật sau đây thì không cho máy bơm tiếp tục làm việc: - Xuất hiện các vết nứt ở các bộ phận như: bánh đai, bình điều hoà, van... - Các rãnh then, vít cấy bị hỏng. - Không có tấm chắn bảo vệ bộ phận dẫn động. - Đệm làm kín xilanh bị hỏng khi dung dịch rò rỉ qua lỗ báo hiệu A. - Xói mòn đường kính mặt trong của xilanh lớn hơn 1,5 mm so với đường kính danh nghĩa. - Ty bơm bị cong và có các vết nứt, gãy, sứt. - Có vết nứt, mẻ ở các mối hàn thân máy và các bộ phận khác. 6. Khi xảy ra cháy nổ, phải báo ngay cho trung tâm an toàn, cần nhanh chóng cứu chữa người và các thiết bị liên quan. Đồng thời, ngừng hoạt động máy bơm ngay lập tức. 7. Trong quá trình vận hành, cần ghi chép những biểu hiện của máy bơm vào sổ trực để theo dõi. 8. Chỉ rời máy khi đã bàn giao ca xong. Lưu ý, phải báo cáo cho thợ máy đổi ca về tình trạng hư hỏng, sai phạm, chế độ làm việc của máy bơm... 4.2. Quy trình bảo dưỡng Máy bơm YHБ– 600 là một tổng thể các chi tiết ghép lại với nhau. Sau một thời gian làm việc, trong bơm sẽ xuất hiện một số hư hỏng với các thiết bị, bộ phận do nhiều nguyên nhân như: bôi trơn kém, lắp ráp không đúng kỹ thuật, tải trọng động sinh ra quá lớn... dẫn đến hiệu suất làm việc của toàn bộ hệ thống giảm. Để ngăn ngừa hiện tượng này, giúp bơm làm việc có hiệu quả cao hơn, chống lại được các hư hỏng có thể xảy ra cho các chi tiết, bộ phận máy thì chúng ta phải có các biện pháp bảo dưỡng và chăm sóc toàn bộ hệ thống máy bơm theo một lịch trình nào đó. Sự hư hỏng trong hệ thống máy bơm thường là sự hỏng hóc dây chuyền. Nếu một số thiết bị hư hỏng mà không được sửa chữa thay thế kịp thời thì sẽ phá huỷ và gây hư hỏng cho các chi tiết, bộ phận khác, làm gián đoạn hoạt động của hệ thống, tăng khối lượng sửa chữa. Vì vậy, công tác bảo dưỡng và chăm sóc máy bơm làm một nhiệm vụ rất quan trọng và cần thiết, nó quyết định thời gian làm việc và hiệu quả làm việc của toàn bộ hệ thống. 4.2.1. Vấn đề bôi trơn Là một vấn đề hết sức quan trọng. Bôi trơn có tác dụng giảm lực ma sát, giảm hao mòn, làm mát chi tiết, bảo vệ chi tiết khỏi han rỉ, liên tục làm sạch chi tiết, làm tăng hiệu suất làm việc và độ bền cho máy bơm. Để nâng cao khả năng bôi trơn thì bơm không những cần phải được bôi trơn đầy đủ, thường xuyên mà còn phải được bôi trơn đúng chủng loại chất bôi trơn quy định. Có ba loại chất bôi trơn thường sử dụng là: dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn và chất rắn bôi trơn. Ngoài ra, với một số thiết bị đơn giản người ta còn sử dụng cả không khí để bôi trơn. Mỗi loại chất bôi trơn đều có tính chất lý, hoá và đặc điểm khác nhau. Tuỳ vào chế độ làm việc của mối ghép, chi tiết mà ta chọn chất bôi trơn phù hợp để đảm bảo quá trình bôi trơn được tốt nhất. Lưu ý, nên chọn chất bôi trơn có độ nhớt bé mà vẫn đảm bảo được màng bôi trơn mỏng trên các bề mặt tiếp xúc, lớp màng này phải bền vững để cho tất cả các điểm tiếp xúc làm việc êm trong suốt quá trình chuyển động. Bôi trơn hệ thống máy bơm tức là phải bôi trơn toàn bộ các cụm chi tiết quan trọng, có chuyển động ma sát tương đối với nhau: như cơ cấu tay quay– thanh truyền, hộp giảm tốc, bộ gioăng làm kín, cụm xilanh– piston... Trong đó cụm xilanh– piston được bôi trơn bằng chính chất lỏng bơm. 4.2.2. Vấn đề bảo dưỡng máy bơm Bảo dưỡng kỹ thuật là tập hợp các biện pháp nhằm chống lại sự mòn hỏng của các chi tiết, nhằm đảm bảo khả năng làm việc của máy bơm. Quá trình bảo dưỡng phải quy định thời gian, nội dung bảo dưỡng và khối lượng công việc để kịp thời kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết, bộ phận không còn khả năng làm việc, nhằm tránh gây ảnh hưởng đến các chi tiết, bộ phận khác cũng như toàn bộ hệ thống máy bơm. Công tác này phải được tiến hành thường xuyên, có kế hoạch phòng ngừa trước khi các chi tiết hết độ mài mòn giới hạn cho phép. Nếu các chi tiết được bảo dưỡng đúng kỹ thuật, đúng thời gian thì sẽ giảm được khối lượng công việc sửa chữa, tăng khả năng làm việc cũng như tuổi thọ của chúng, đặc biệt, làm giảm bớt các sự cố không tốt xảy ra trong quá trình làm việc với toàn bộ hệ thống máy bơm. Để đảm bảo khả năng làm việc của từng chi tiết, bộ phận cũng như của toàn bộ hệ thống thì ta phải có lịch trình bảo dưỡng hàng ngày, hàng tháng, hàng quý như sau : 1. Công tác bảo vệ hàng ngày : - Kiểm tra dầu và nhiệt độ dầu bôi trơn. - Kiểm tra phin lọc. - Kiểm tra áp suất hút. - Kiểm tra áp suất xả. - Bôi trơn các ổ bi trong bộ truyền bánh răng. - Kiểm tra hệ thống làm mát cần piston. - Kiểm tra lại các gioăng làm kín xem có rò rỉ không. - Kiểm tra bộ gioăng phớt của cần piston và thanh nối con trượt. - Kiểm tra, đổ thêm dầu vào hộp bánh răng, hộp xích ( nếu cần ). - Kiểm tra các mối ghép giữa xilanh với thân, ty piston với ty nối, ty trung gian... - Kiểm tra sự làm việc của xilanh– piston, nếu mòn thì thay. - Bơm mỡ vào phớt chắn dầu của ty trung gian. - Đổ thêm nước và rửa sạch bể nước, kiểm tra sự hoạt động của các vòi phun rửa xilanh. - Kiểm tra các bình ổn áp nạp và xả, nếu áp suất chưa đủ thì nạp khí vào. 2. Công tác bảo dưỡng hàng tuần : Sau hai tuần, tháo toàn bộ các chi tiết của van hút, van xả ra để kiểm tra, làm sạch. Chi tiết nào hỏng thì thay mới. Khi lắp vào, cần bôi mỡ vào ren của nắp. Kiểm tra các kẹp ty piston: kẹp, bulông, đai ốc. Các đai ốc kẹp đã dùng ba lần thì thay đai ốc khác. 3. Công tác bảo dưỡng hàng tháng : - Kiểm tra các mối ghép của các modyl phần thuỷ lực. - Kiển tra độ mài mòn của cần piston. - Kiểm tra độ mài mòn của xilanh– piston. - Kiểm tra cối van, van và lò xo. - Rửa phin lọc cao áp. - Kiểm tra tình trạng phớt chắn dầu của ty trung gian, nếu mòn thì thay. 4. Công tác bảo dưỡng 6 tháng một lần : - Kiểm tra khe hở ở cụm con trượt. - Kiểm tra khe hở ở các ổ bi trong bộ truyền bánh răng. - Kiểm tra trục bánh răng. - Kiểm tra lại khung máy. - Kiểm tra lại các dây đai thang. - Kiểm tra đai ốc của mặt bích hút– xả. - Kiểm tra, rửa mạt kim loại ở nam châm cửa xả và đổ dầu. - Rửa hộp chứa dầu trước khi thay dầu mới. - Thay dầu hộp bánh răng, hộp xích. 5. Công tác bảo dưỡng hàng năm. Sau 2 hoặc 3 năm, kiểm tra mối liên kết giữa ty trung gian với chạc chữ thập, các chi tiết chạc chữ thập... Kiểm tra các bulông kẹp dầm bơm. 4.3. Quy trình tháo, lắp cụm thủy lực 4.3.1. Lập danh mục thiết bị, dụng cụ và đồ gá cần thiết Trước khi tháo, lắp máy bơm, việc lập danh mục thiết bị, dụng cụ và đồ gá cần thiết để phụ trợ cho quá trình tháo, lắp các bộ phận, các cụm chi tiết là rất quan trọng. Nếu lập danh mục tốt có đầy đủ thiết bị, dụng cụ và đồ gá cần thiết thì sẽ giúp tăng năng suất tháo, lắp, giảm thời gian đi lấy và tìm kiếm các thiết bị, dụng cụ. Do có các đồ gá phù hợp nên việc định vị, kẹp chặt chi tiết trong khi tháo, lắp là rất chính xác, giảm sức lao động cho công nhân do các máy móc như: palăng, cầu trục, xe nâng... luôn sẵn sàng phục vụ việc tháo, lắp, đặc biệt nó còn giúp mở rộng khả năng công nghệ của máy. 4.3.1.1. Danh mục đồ gá - Máy rửa và làm sạch chi tiết. - Palăng, cầu trục, xe nâng để phục vụ tháo lắp. - Cẩu 40 tấn để nâng hạ toàn bộ máy cũng như lắp các cụm chi tiết. - Máy ép 50 tấn. - Bộ hàn gió để cắt, tháo các chi tiết sét, gỉ. - Bàn nguội. - Thiết bị phun sơn... 4.3.1.2. Danh mục dụng cụ và đồ gá Các dụng cụ cần thiết: cờlê dẹt, cờlê tuyt, cờlê chuyên dụng, tuốc nơ vít dẹt, cáp thép, kìm nguội, dũa nguội, êtô kẹp, búa thép, xà beng, thước cặp, panme... Các đồ gá cần thiết: vam ba càng, đồ gá thuỷ lực để tháo cối van và xilanh, giá sắt để đặt các chi tiết đã rửa sạch sau khi tháo, giá gỗ để các chi tiết chính xác khỏi bị xước bề mặt... 4.3.2. An toàn trong tháo, lắp chi tiết Trong quá trình tháo, lắp chi tiết để kiểm tra, sửa chữa, vấn đề an toàn cho người và thiết bị được đặt lên hàng đầu. Công việc chỉ thật sự đạt hiệu quả khi không có sự cố đáng tiếc xảy ra. Mọi cán bộ, công nhân viên khi sử dụng các thiết bị và khi làm việc đều phải nắm được những quy định an toàn cơ bản mà luật an toàn đã ban hành. Để đảm bảo an toàn trong tháo, lắp máy, cần thực hiện tốt các công việc sau : - Khu vực tháo và lắp máy không được để dầu, mỡ đổ, vướng ra sàn gây trượt ngã. Nếu có dầu, mỡ vương vãi, có thể dùng cát khô lau sạch. - Dụng cụ tháo, lắp, đặc biệt là các loại cờlê, mỏ lết không được dính dầu, mỡ. - Đối với các chi tiết nặng, việc tháo, lắp phải dùng cẩu, palăng thì cần chú ý : - Móc cáp đúng quy định. - Phải thử để kiểm tra trước khi nâng ( cáp phải ổn định ). - Không được nâng quá tải trọng cho phép của thiết bị nâng. - Đối với các chi tiết nặng vừa phải, có khả năng khiêng, vác được, cần chú ý dọn dẹp, chuẩn bị sẵn vị trí để máy hoặc vị trí lắp đặt, cũng như dọn dẹp đường di chuyển. Khi thực hiện cần phải thống nhất thực hiện hành động, giao một người chỉ huy ra hiệu lệnh. - Các trường hợp dùng kích nâng vật nặng để thao tác tháo, lắp phần phía dưới, khi kích cần phải chèn bảo hiểm, tránh tình trạng kích bị tụt, đổ do sụt áp, do lún nền, do kênh đáy kích... - Các mối ghép phải dùng búa đóng, phải dùng ống lót, tấm đệm, không được đóng trực tiếp lên chi tiết. - Không được tháo, lắp các chi tiết đang còn treo trên các thiết bị nâng. 4.3.3. Quy trình tháo, lắp cụm thuỷ lực Trước khi tháo, lắp cụm thuỷ lực, cần làm tốt các công tác sau : Chuẩn bị đầy đủ toàn bộ dụng cụ, đồ gá, thiết bị cần thiết như trong danh mục đã lập để phục vụ cho công việc tháo, lắp. Chuẩn bị và vệ sinh mặt bằng để tháo, lắp chi tiết. Chuẩn bị vị trí để cẩu trục phục vụ làm việc. Trước khi tháo chi tiết, làm sạch sơ bộ bên ngoài bằng tay và bằng khí nén. Trước khi lắp ráp chi tiết, cần làm sạch các bề mặt lắp ghép và rửa các chi tiết bằng dầu. Các chi tiết sau khi rửa được thổi sạch bằng khí nén và lau chùi bằng giẻ sạch. Khi tháo, lắp phải tuân theo nguyên tắc : Tháo từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong. Lắp từ trong ra ngoài, từ dưới lên trên. Sơ đồ tháo lắp cụm thuỷ lực của máy bơm YHБ – 600 mô tả bằng các hình vẽ : 4.1, 4.2 và 4.3. Hình 4.1. Sơ đồ tháo lắp cụm thuỷ lực Bảng 4.2. Các chi tiết trong sơ đồ cụm thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Bulông 24 Đinh vít 2 Đai ốc 25 Đinh vít 3 Ống hình trụ 26 Nắp xilanh 4 Đệm cao su 27 Đai ốc 5 Vòng chặn 28 Bulông 6 Ống lót 29 Bulông 7 Ốc nối 30 Vòng đệm 8 Đai ốc 31 Bulông 9 Vòng đệm 32 Hộp tiếp nhận 10 Vít cấy 33 Bulông 11 Hộp thuỷ lực phía phải 34 Mặt bích 12 Hộp thuỷ lực phía trái 35 Đệm cao su 13 Gioăng làm kín 36 Đai ốc 14 Thân máy 37 Đệm cao su 15 Đai ốc 38 Đệm cao su 16 Đinh vít 39 Bulông 17 Đinh vít 40 Lá van 18 Đai ốc 41 Vòng chặn 19 Mặt bích 42 Vòng chặn 20 Ren nối 43 Ống chèn 21 Vòng chặn 44 Nắp ép van 22 Thân van an toàn 45 Đai ốc 23 Đai ốc 46 Vòng chặn Hình 4.2. Sơ đồ tháo, lắp cụm van của cụm thuỷ lực Bảng 4.3. Các chi tiết cụm van của cụm thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Van 9 Vòng kẹp 2 Nắp đậy 10 Đệm làm kín bằng cao su 3 Ống định vị 11 Vòng đệm 4 Gioăng làm kín 12 Bộ phận định hướng 5 Gioăng làm kín 13 Ống định vị 6 Gioăng làm kín 14 Ổ tựa 7 Lò xo 15 Đệm làm kín bằng cao su 8 Đĩa van 16 Đệm làm kín bằng cao su Hình 4.3. Sơ đồ tháo, lắp hộp thuỷ lực của cụm thuỷ lực Bảng 4.4. Các chi tiết của hộp thuỷ lực trong cụm thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Đĩa phản xạ 14 Lồng nối 2 Đai ốc khoá 15 Vòng đệm 3 Đai ốc 16 Gioăng làm kín 4 Piston 17 Vòng đệm 5 Cần piston 18 Ống lót 6 Đai ốc 19 Ống lót 7 ống lót 20 Đai ốc chịu áp lực 8 Lồng định vị trong 21 Ốc hãm 9 Lồng định vị ngoài 22 Ống lót 10 Ống lót dầy 23 Vòng đệm 11 Ống lót mỏng 24 Vòng đệm 12 Vòng chặn 25 Vòng đỡ 13 Ống bọc xilanh 4.3.3.1. Trình tự tháo lắp Quy trình tháo các chi tiết trong cụm thuỷ lực được tiến hành như sau : Hình 4.1 tháo rời các phần của cụm thuỷ lực. Dùng cờlê tháo toàn bộ đinh vít 16 và đai ốc 15 để tách phần thân máy bơm 14 ra khỏi hai hộp thuỷ lực. Dùng cờlê tháo toàn bộ vít cấy 10, đai ốc 8 và vòng đệm 9 để tháo rời giá máy và hộp thuỷ lực 11, 12. Dùng cờlê tháo toàn bộ bulông 31 và vòng đệm 30 để tháo chạc ba ra khỏi phần hộp thuỷ lực. Dùng cờlê tháo toàn bộ đinh vít 24 và đai ốc 23 ra để tháo mặt bích 19 và ren nối 20 ra khỏi hộp thuỷ lực. Dùng cờlê vặn đai ốc 7 để tháo cụm van an toàn 22 ra ngoài. Nếu cần kiểm tra van an toàn thì tháo rời các chi tiết : nắp ép van 44 rồi đến ống chèn 43, các vòng chặn 41, 42, lá van 40 ra khỏi thân van 22 để kiểm tra. Tháo cụm van hút, van xả ra khỏi hộp thuỷ lực ( hình 4.2 ). Nếu cần kiểm tra cụm van thì tháo rời các chi tiết ra theo thứ tự từ trên xuống dưới như hình vẽ 4.2 : tháo nắp 2, ống định vị 3, các gioăng làm kín 4, 5, 6, đến lò xo 7, đĩa van 8, vòng kẹp 9, đệm cao su 10, vòng đệm 11, tiếp đến là tháo bộ phận dẫn hướng 12, ống định vị 13 và ổ tựa 14. Dùng cờlê tháo toàn bộ đinh vít 25 và đai ốc 27 để tháo hai nắp xilanh 26 ra khỏi hai hộp thuỷ lực 11, 12. Sau khi tách được hai hộp thuỷ lực ra khỏi thân bơm, ta đưa hai hộp này đến vị trí khác để tiến hành thao tác các chi tiết bên trong hộp thuỷ lực. Hình 4.3 thao tác các chi tiết bên trong hộp thuỷ lực. Dùng cờlê vặn đai ốc 6 để tháo đĩa 1. Dùng cờlê vặn đai ốc 2, 3 ra để tháo piston 4 ra khỏi cần piston 5. Tháo đai ốc chịu áp 20, ống lót 19, các vòng đệm 25, 24, 23, ống lót 22, ốc hãm 21, ống lót 18, vòng đệm 17, gioăng làm kín 16, vòng đêm 15 ra khỏi lồng nối 14. Sau đó, dùng van thuỷ lực tháo xilanh ra khỏi hộp thuỷ lực. Tháo ống lót 17, lồng định vị ngoài 9, lồng định vị trong 8 ra khỏi xilanh. Tháo ống lót dầy 10, ống lót mỏng 11, vòng chặn 12, đến xilanh 13, lồng nối 14 ra khỏi hộp thuỷ lực. 4.3.3.2. Trình tự lắp Quy trình lắp cụm thuỷ lực ngược với quy trình tháo. Trình tự tiến hành như sau : hình vẽ 4.3 lắp các chi tiết bên trong hộp thuỷ lưc. Lắp xilanh 13, vòng chặn 12, ống lót mỏng 11, ống lót dầy 12 vào lồng nối 14. Lắp các gioăng làm kín, lồng định vị trong 8, lồng định vị ngoài 9 vào ống lót 7 vào trong xilanh 13. Dùng cờlê xiết chặt đai ốc 2, 3 để lắp piston 4 vào cần piston 5, sau đó xiết chặt đai ốc 6 để lắp ty trung gian và đĩa 1. Lắp piston vào xilanh, sau đó lắp cụm xilanh – piston vào cụm thuỷ lực. Lắp các vòng đệm 15, 16, 17, ống lót 18, đến ốc hãm 21, ống lót 22, các vòng đệm 23, 24, vòng đỡ 25, ống lót 19 và đai ốc chịu áp lực 20 vào lồng nối 14. Hình 4.2 lắp cụn van. Lắp ống định vị 13 vào cối van 14, sau đó lắp bộ phận dẫn hướng 12, vòng đệm 11, đệm làm kín bằng cao su 10, vòng kẹp 9, đĩa van 8, lò xo 7, các gioăng làm kín 4, 5, ống định vị 3 và nắp van. Sau khi lắp các chi tiết của cụm van với nhau, ta lắp cụm van vào hộp thuỷ lực như hình vẽ, van hút ở dưới, van xả ở trên. Hình 4.1 lắp các phần của cụm thuỷ lực. Dùng cờlê xiết bulông và đai ốc 1, 2 để lắp ống hình trụ 3 vào chạc ba, lắp đệm cao su 4, vòng chặn 5, ống lót 6 và xiết đai ốc 7 để nối ống hình trụ 3 với thân van an toàn 22. Dùng cờlê xiết toàn bộ đai ốc 26 và đinh vít 25 để lắp xilanh 26 vào hộp thuỷ lực. Dung cờlê xiết chặt các đai ốc 23 và đinh vít 24 để lắp mặt bích 119 vào ren nối 20 vào cụm thuỷ lực. Vặn chặt tất cả các vòng đệm 30 và bulông 31 để lắp hộp thuỷ lực 11 và 12 vào chạc ba. Dùng cờlê xiết chặt toàn bộ đai ốc 8, vòng đệm 9 vào vít cấy 10 để lắp hộp thuỷ lực trái và phải vào giá máy. Xiết chặt tất cả các đai ốc 15 và đinh vít 16 để lắp hộp thuỷ lực vào thân máy 14. Cuối cùng lắp bình điều hoà và lắp phần thuỷ lực vào với phần cơ khí thành máy bơm hoàn chỉnh. Kiểm tra Sau khi lắp cụm thuỷ lực, cần kiểm tra việc lắp ráp đã đạt yêu cầu chưa, công việc bao gồm : Căn chỉnh độ thăng bằng của phần thuỷ lực : Dùng hai kích van đặt phía dưới đáy hộp thuỷ lực để hiệu chỉnh độ thăng bằng. Sau khi đã thăng bằng, tiến hành xiết chặt các bu lông chân máy và bulông chân đường ống hút. Kiểm tra tổng thể máy lần cuối : Kiểm tra đồng hồ và đầy đủ các chi tiết. Kiểm tra lại xem màng ngăn đã lắp vào bình điều hào chưa. Mở các thiết bị khoá, đóng trước khi cho bơm chạy thử. Xiết chặt các đai ốc, đinh ốc của hệ thống bảo vệ an toàn. CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG HỎNG CỦA CỤM VAN MÁY BƠM 5.1 Một số dạng hư hỏng, nguyên nhân và dấu hiệu nhận biết. Do môi trường làm việc của các van thủy lực là dòng dung dịch có vận tốc lớn và áp suất cao đồng thời chứa các hạt mài. Chính vì vậy sự mòn hỏng của các van thủy lực là không thể tránh khỏi. Sau đây là hai dạng hỏng cơ bản của cụm van: - Hỏng do mòn. - Hỏng do va đập. 5.1.1. Phân tích sự mòn cơ học của van Khi van làm việc thì các hạt mài trong dung dịch teo dòng chảy bắt đầu gây ra va đập, cọ xát vào bề mặt các chi tiết của van và gây ra mòn. Các hạt mài ở đây là do chính bản thân dung dịch cũng chữa các hạt rắn như các hạt làm nặng BaSO4, Fe2O3, chất kết tủa Na2CO3... và phải kể đến các hạt rắn như thạch anh, đá, cát, nham thạch… từ dưới giếng khoan lên do quá trình làm sạch dung dịch vẫn còn sót lại. Các hạt này có độ cứng lớn hơn rất nhiều so với kim loại chế tạo chi tiết của van. Khi các hạt mài này tiếp xúc với bề mặt chi tiết của van thì xảy ra hai khả năng: va đập vào chi tiết và trượt trên bề mặt chi tiết. Khi các hạt này va đập vào bề mặt các chi tiết làm cho bề mặt các chi tiết bị biến dạng đồng thời phá vỡ kết cấu kim loại cấu tạo lên chi tiết và làm cho bề mặt chi tiết xuất hiện các vết rỗ và bong các vẩy kim loại. Khi các hạt trượt trên bề mặt chi tiết thì sẽ cắt xén vật liệu của chi tiết và làm cho bề mặt chi tiết bị xước. Tuy nhiên các hạt tiếp xúc với các chi tiết chủ yếu là ở dạng va đập. Nhiều lần như vậy sẽ gây nên sự mòn hỏng cho các chi tiết của cụm van thủy lực làm ảnh hưởng đến tuổi thọ và khả năng làm việc của van. Ngoài ra các hạt mài còn có thể bị nhét vào giữa các bề mặt lắp ghép cứng của đế van và đĩa van khi đóng. Lúc đầu các hạt có kích thước nhỏ sau đó đến các hạt có kích thước lớn dần. Tại thời điểm các hạt mài phân vụn trong bề mặt lắp ghép cứng thì các vị trí tiếp xúc của chi tiết với hạt mài xuất hiện các ứng xuất cực đại. Ứng xuất này lớn hơn nhiều so với ứng xuất giới hạn cho phép của các mối ghép trong van. Sự lặp đi lặp lại nhiều lần như vậy trong quá trình làm việc của van gây ra mòn hỏng bề mặt các chi tiết của van. Khi giữa các chi tiết bị mòn tạo độ rơ thì lúc này vị trí tương đối giữa các đĩa van và bề mặt đế van bị mất đi, đồng thời lò xo nén đĩa van bị yếu do biến dạng mòn và các ống dẫn hướng của đĩa van bị mòn ô van đường kính trong làm cho đĩa van làm việc không còn vuông góc với bề mặt lắp ghép của mặt đế van, dẫn đến đế van bị cong và kéo theo đệm làm kín bị rách. Lúc này van đóng không còn được kín dẫn đến quá trình mòn hỏng của van diễn ra một cách nhanh chóng. Sự mòn hỏng của van do trong chất lỏng có pha rắn tạo ra một số dạng hỏng ở van như sau: - Mòn vảy nhỏ: là bề mặt chi tiết xuất hiện các vết rỗ nhỏ nông và thưa. Dạng mòn hỏng này ứng với cuối giai đoạn chạy mài. - Mòn vảy lớn: là bề mặt chi tiết xuất hiện các vết rỗ lớn, sâu và dày. Dạng mòn hỏng này ứng với giai đoạn mài mòn. - Mòn lỗ thủng (mòn toàn bộ bề mặt): là bề mặt chi tiết bị mòn thủng trầm trọng, không còn khả năng tiếp tục làm việc. Dạng mòn này ứng với giai đoạn mài mòn sự cố. Máy bơm piston thực hiện nhiệm vụ bơm dung dịch khoan, vì thế nên van thủy lực thường xuyên phải tiếp xúc với dung dịch khoan dẫn đến hiện tượng bề mặt của van xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa. Sự ăn mòn điện hóa này gây ra sự bào mòn bề mặt chi tiết của van. Cộng với áp suất dòng chảy của dung dịch tạo lên sự xói mòn bề mặt chi tiết. Quá trình ăn mòn cứ như vậy diễn ra cho đến khi gây hỏng van. Dòng chảy của dung dịch tạo lên sự xói mòn bề mặt chi tiết. Quá trình ăn mòn cứ như vậy diễn ra cho đến khi gây hỏng van. 5.1.2. Hỏng do va đập. 5.1.2.1. Hỏng do va đập cơ khí Do trong quá trình làm việc của van thì chuyển động của van là chuyển động lên xuống theo chuyển động của dòng chất lỏng (van hút và van xả có chuyển động ngược nhau trong mỗi chu trình chuyển động của piston trong xi lanh). Với chuyển động như vậy thì xảy ra hiện tượng va đập cơ khí giữa nắp van và cối van. Trước tiên ta xét đến chuyển động của van : Hình 5.2 Hình 5.1. Dạng mô phỏng van 1. Cối van 2. Đĩa van 3. Lò xo Xét với dòng chảy có lưu lượng Q = m.c.1.h ( 5.1 ) Q = F.r.w.sin a ( 5.2 ) Trong đó : h: Chiều cao nâng van (mm). Q: Lưu lượng của dòng chảy qua van. F: Diện tích mặt làm việc của piston. m: Hệ số dòng chảy ở khe hở của van. l: Chu vi đĩa van . c: Tốc độ dòng chất lỏng qua khe hở. r: Bán kính quay của tay biên. w: vận tốc góc . a: Góc quay tay biên. Có phương trình chiều cao nâng của van: ( 5.3 ) ( 5.4 ) Có h = hmax khi sin a = 1 , hay a = 900 * Xét với Van hút, khi van lên đến chiều cao lớn nhất (h = hmax) thì piston ở điểm chết phải và kết thúc quá trình hút. Piston chuyển động ngược lại về điểm chết trái thực hiện quá trình xả, khi này áp lực chất lỏng trong khoảng không xilanh tác dụng lên nắp van hút. Van hút vừa chịu áp lực này đi từ độ cao hmax về vị trí ban đầu (h = 0), gây ra va đập với đế van tạo ra những vết rỗ trên bề mặt của van (do biến dạng cấu trúc kim loại ở bề mặt đĩa van và đế van). Càng nhiều các vết rỗ thì mối ghép xuất hiện độ rơ, làm mất vị trí tương đối giữa đĩa van và mặt đế van cộng thêm với sự nhấp nhô bề mặt của chi tiết làm cho quá trình mòn xảy ra nhanh hơn. 5.1.2.2. Hỏng do va đập thuỷ lực Va đập thuỷ lực là hiện tượng biến đổi áp suất đột ngột khi có sự thay đổi đột ngột của vận tốc dòng chảy. Trong quá trình làm việc của van ở máy bơm piston khó tránh khỏi hiện tượng va đập thuỷ lực, nó gây ra sự mòn hỏng các chi tiết của van. Gây ra tiếng ồn và giảm hiệu suất làm việc của van. Hiện tượng va đập thuỷ lực trong máy bơm piston chủ yếu là do hiện tượng xâm thực . Hiện tượng xâm thực là hiện tượng xuất hiện các bộ khí hơi trong dòng chất lỏng do nguyên nhân giảm áp suất động tới một giá trị giới hạn nào đó. Thông thường giá trị tới hạn này là áp suất hơi bão hoà. Đây là hiện tượng thường xảy ra với các máy thuỷ lực thể tích. Với máy bơm piston thì hiện tượng xâm thực xảy ra là do các nguyên nhân sau: - Tốc độ dòng chảy ở cửa vào quá cao làm áp suất chất lỏng giảm nhanh, đến khi áp suất đó nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của chất lỏng thì sẽ xảy ra hiện tượng xâm thực. - Khí lọt vào trong dung dịch bơm qua hệ thống làm kín hoặc khí lẫn trong dung dịch quá lớn, chưa được lọc một cách triệt để. - Lựa chọn, tính toán đường kính, chiều dài ống hút không hợp lý, làm tăng tổn thất trên đường ống hút. Ngoài ra còn xảy ra hiện tiết diện lưu thông của đường ống bị giảm do đường ống bị méo hay bẹp. - Nhiệt độ của chất lỏng bơm khi tăng cao dẫn đến hiện tượng giảm áp gây hiện tượng xâm thực. Khi xảy ra hiện tượng xâm thực dòng chảy sẽ xuất hiện các khoảng trống cục bộ, tạo ra nhiều dòng chảy trong lòng của chất lỏng làm tốc độ dòng chảy chất lỏng tăng đột ngột xô tới bề mặt làm việc của van với vận tốc rất lớn, gây nên một áp lực lớn tác động vào bề mặt các chi tiết van một cách đột ngột. Ban đầu phá hỏng cấu trúc kim loại trên bề mặt chi tiết van, sau đó tạo thành các vết rỗ trên bề mặt chi tiết van. Khi bề mặt chi tiết có các vết rỗ, làm cho bề mặt tiếp xúc của chi tiết với chất lỏng tăng. Quá trình mòn hỏng xảy ra nhanh hơn, bề mặt chi tiết xuất hiện càng nhiều vết rỗ với đường kính lớn và nhanh chóng bị phá hỏng. Như đã phân tích ở trên, dòng chảy trong bơm piston là dòng không ổn định. Vận tốc chuyển động của dòng chảy chất lỏng trong bơm phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của piston. Nó là một hàm thay đổi theo thời gian. (với ) ( 5.5 ) Như vậy chất lỏng có khối lượng m chuyển động trong bơm sẽ chịu tác dụng của lực quán tính: ( 5.6 ) Nếu v tăng suy ra Rqt tác dụng ngược chiều dài dòng chảy. Nếu v giảm, Rqt tác dụng theo chiều dòng chảy. Lực quán tính này sẽ tác dụng lên dòng chảy của chất lỏng, ảnh hưởng xấu tới hệ thống bơm, đường ống và các bộ phận khác. Do vận tốc v của piston thay đổi một cách có chu kỳ nên gia tốc v cũng thay đổi một cách có chu kỳ cả về chiều và độ lớn, do đó lực quán tính sinh ra trong bơm là một tải trọng động có chu kỳ, tác động vào các bộ phận của bơm và các hệ thống. Tải trọng động này đôi khi rất lớn, nhất là đối với cũng thay đổi một cách có chu kỳ cả về chiều và độ lớn, do đó lực quán tính sinh ra trong bơm là một tải trọng động có chu kỳ, tác động vào các bộ phận của bơm và các hệ thống. Tải trọng động này đôi khi rất lớn, nhất là đối với những bơm có hệ số không đồng đều về lưu lượng lớn. Do có sự tồn tại của lực quán tính này nên trong phương trình chuyển động của dòng chảy không ổn định, có thành phần của lực quán tính. Phương trình Becnuli cho dòng chảy không ổn định. ( 5.7 ) Thành phần liên quan đến lực quán tính gọi là lực quán tính. Cột áp quán tính có thể gây ra hiện tượng xâm thực của bơm và các hệ thống mà cụ thể nó gây ra sự mòn hỏng của cụm van trong máy bơm piston. 5.1.2.3. Một số biện pháp chống xâm thực 1. Xét trong quá trình hút Hình 5.2. Bơm piston tác dụng đơn Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt a –a và b –b lấy mặt chuẩn tại a –a đủ lớn để Va @ 0 ( 5.8 ) Trong đó: Pa: Áp suất tại mặt thoáng bằng áp suất khí trời Zh : Chiều cao hút Pxl: Áp suất ở buồng làm việc trong quá trình hút Vxl: Vận tốc chất lỏng trong buồng làm việc (hay vận tốc piston) Shh: Tổng tổn thất cột cáp trên toàn bộ chiều dài của ống hút Hqt: Cột áp quán tính trên ống hút Þ ( 5.9 ) Mà vì thế cho nên áp suất buồng làm việc trong quá trình hút Pxl, nếu hpt>0 thì Pxl sẽ nhỏ hơn áp suất ở mặt thoáng (Pxl < Pa). Trong quá trình làm việc, để tránh hiện tượng gián đoạn dòng chất lỏng trong bơm, chất lỏng có thể tách rời khỏi piston, làm giảm lưu lượng của bơm và hiện tượng xâm thực của bơm thì: Pxl ³ Pbh (Trong đó Pbh: áp suất hơi bão hoà) Để có Pxl lớn Zh; phải nhỏ. Ta xét một vài biện pháp: * Xét Zh: đối với bơm piston Zh £ 4 ¸ 5 (m) Tốt nhất là có Zh < 0 tức là mực chất lỏng cao hơn miệng hút * Giảm tổn thất trên ống hút và giảm vận tốc piston ( 5.10 ) hvh: Tổn thất van hút x: Hệ số tổn thất cục bộ l: Hệ số tổn thất đường ống * Giảm tổn thất cục bộ trên đường hút và chọn ống hút ngắn nhất * Vận tốc piston càng lớn cột áp tổn thất càng lớn * Ta chọn ống hút ngắn, có đường kính lớn. Số vòng quay n không được lớn quá n = 100 ¸ 200 (vòng/phút) ( 5.11 ) Qua phân tích trên ta thấy rằng áp suất trong quá trình hút của bơm (Pxl) nhỏ nhất khi piston bắt đầu chuyển động hút từ B2 (X=0) và lớn nhất khi piston đến B1 (X=S) Do đó điều kiện làm việc bình thường của bơm không có hiện tượng xâm thực trong quá trình hút là: Dh: Cột áp dữ trữ khi có xâm thực. Þ 5.1.3.2. Xét trong quá trình đẩy Ta có ( 5.12 ) Trong đó: Zb= 0 Ze = Zđ: Độ cao đẩy Pc, Vc: áp suất và vận tốc dòng chảy tại nơi cần cung cấp. Px2: áp suất tại điểm đang xét trong quá trình đẩy Vx2: Vận tốc tại điểm đang xét trong quá trình đẩy Tđ: Hệ số tổn thất tương đương của ông đẩy xác định tương tự như ở ống hút. hvđ: Tổn thất năng lượng tại van đẩy x: Hệ số tổn thất cục bộ l: Hệ số tổn thất đường ống Shđ: Tổn thất trên đường ống đẩy ( 5.13 ) ( 5.14 ) Vì vận tốc của chất lỏng tại đoạn đường ống có chiều dài li, đường kính di, tiết diện fi. ( 5.15 ) ( 5.16 ) Lđ: Chiều dài tương đương ống đẩy vào ống hút ( 5.17 ) ( 5.18 ) Ta thấy: Px2 đạt max khi x = S (tức quá trình bắt đầu đẩy) Px2 đạt min khi x =0 ( 5.20 ) Khi Hqt(max) = lớn nhất thì trong buồng công tác của bơm có xuất hiện chân không và xảy ra hiện tượng xâm thực: Do đó điều kiện đảm bảo bơm piston làm việc bình thường không xảy ra hiện tượng xâm thực trong quá trình đẩy là: Đối với bơm piston truyền dẫn tay quay: * Vậy ta có một số biện pháp chống xâm thực như sau: - Giảm chiều dài ống đẩy (nên giảm các đoạn nằm ngang của ống đẩy). - Tăng diện tích mặt cắt ống đẩy, biện pháp này đơn giản có hiệu quả tốt. - Giảm diện tích mặt piston F, bán kính quay R và số vòng quay làm việc n. * Công thức tính số vòng quay lớn nhất trong quá trình hút và đẩy là: Thay w = p.n/30, trong điều kiện xâm thực ta được: ( 5.21 ) Tương tự như trên ta tính được số vòng quay giới hạn cho phép của bơm trong quá trình đẩy: Ta phải có: [n] £ nmax (1),(2) Với bơm nước thường [n] = 100 ¸ 200 (vòng/phút) * Kết luận: Để khắc phục hiện tượng xâm thực trong bơm piston ta cần chú ý các điểm quan trọng sau: - Giảm tổn thất trên đường hút. - Giảm tổn thất cục bộ trên toàn đường hút. - Chọn ống hút ngắn nhất. - Giảm chiều dài ống đẩy. - Tăng diện tích mặt cắt ống đẩy. - Giảm diện tích mặt piston, bán kính quay và số vòng quay làm việc. - Giảm vận tốc của piston. 5.2. Một số biện pháp hạn chế hư hỏng, và cơ sở lý thuyết 5.2.1. Các biện pháp về lắp ráp. Biện pháp đầu tiên để đảm bảo cụm van được vận hành một cách có hiệu quả và có thời gian sử dụng được kéo dài, thì cần phải có qui trình lắp ráp đạt được tiêu chuẩn theo qui định. Đây là một yêu cầu trong quá trình lắp ráp van: 1. Lắp ráp các van có bề mặt không bị rỗ, nút hay bị xói mòn. 2. Độ bóng bề mặt côn trong và mặt ngoài của cối van là 0,63(MK). 3.Yêu cầu tiếp xúc bề mặt giữa mặt ngoài của cối van và mặt rỗ của hộp thuỷ lực phải lớn hơn hoặc bằng 80% và phải phân bố đều trên toàn bộ bề mặt. (Việc kiểm tra độ tiếp xúc được tiến hành bằng phương pháp sau: bôi một lớp rất mỏng bột màu lên trên bề mặt ngoài của cối van, sau đó kiểm tra bằng phương pháp tiếp xúc vết) 4. Cối van và nắp van cao su khi nắp phải có độ kín đạt yêu cầu kĩ thuật. 5. Lắp lò xo với độ cứng sao cho nó phải có độ nén để ép nắp van vào mặt cối van nhằm đảm bảo độ kín và duy trì áp lực của bơm. 6. Phải lắp nắp chặn van với thoảng cao su làm kín đảm bảo yêu cầu kĩ thuật (thoảng không bị rách, đảm bảo tính đàn hồi... ). 5.2.2. Các biện pháp cải thiện điều kiện làm việc. Máy bơm piston khi bơm dung dịch thì có lẫn các pha rắn và pha khí lẫn trong dung dịch, tạo ra hỗn hợp pha rắn, lỏng và khí làm ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của máy bơm, đồng thời gây các hiện tượng mòn hỏng các chi tiết trong cụm van cũng như các chi tiết trong máy (như là: piston, xi lanh... ) . Vì vậy cần phải có biện pháp xử lý nhằm làm sạch dung dịch bơm. 5.2. 2.1. Xử lý pha rắn trong dung dịch. 1 . Sàng rung Sàng rung là thiết bị tách mùn khoan chính. Sàng rung được lắp trực tiếp ở đầu máng dẫn dung dịch từ giếng khoan trở về. Sàng rung bao gồm một lưới thép không gỉ lắp trong một khung. Khung này lắp trên các lò xo và khung rung động nhờ một trục lệch tâm. Trục lệch tâm chuyển động nhờ động cơ điện. Khung lưới đặt nghiêng một góc nhất định về phía máng chứa mùn. Do lưới thép rung động nên dung dịch chảy qua sẽ bị phá vỡ cấu trúc. Dung dịch lọt qua mắt lưới xuống máng dẫn, mùn khoan có kích thước lớn sẽ nằm lại trên sàng rung và theo chiều của lưới thép ra ngoài. Lưới sàng rung có nhiều loại khác nhau, thường được xác định bằng số mắt lưới trên một đơn vị chiều dài. Mắt lưới càng dày thì việc lọc mùn khoan càng tốt, tuy nhiên lại không đảm bảo được lưu lượng. Để đảm bảo hai điều kiện này người ta thường đưa vào sử dụng sàng rung kép nghĩa là đặt hai lưới thép song song, một lưới ở trên thưa hơn và lưới ở dưới dày hơn. Hoặc người ta đặt sàng rung song song. Hình 5.3. Sàng rung STT 1 2 3 Tên chi tiết Khung Lò xo Bộ phận rung 2. Máng lắng. Đây là thiết bị dùng để tách bớt pha rắn trong dung dịch đã lọt qua sàng rung. Máng lắng có chiều rộng từ 600 4 700(mm), sâu 400 4 600(mm) và dài 40 4 50(mm). Để phá huỷ cấu trúc dung dịch, tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng, người ta làm các vách ngăn đặt trong máng cách nhau từ 4 . 6(m). Các vách ngăn đặt cách đáy hoặc nhô cao trên thành máng từ 20¸ 30(cm), hoặc đặt sát đáy và thấp dưới thành, máng 20¸ 30(cm), đặt xen kẽ nhau. Trên đường máng đặt xen kẽ các hố lắng sâu. Hình 5.4. Máng lắng STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Máy bơm 3 Hồ lắng 2 Máng lắng 4 Bể chứa 3. Máy tách khí Dùng để xử lý dung dịch khi bị lẫn khí tránh nguy cơ phun trào, hoả hoạn, đồng thời giảm lượng khí có lẫn trong dung dịch đi vào bơm gây nên hiện tượng xâm thực làm hỏng hóc các bộ phận của bơm đặc biệt là hệ thống thuỷ lực, làm giảm hiệu suất làm việc của bơm. Máy tách khí có nhiều loại khác nhau nhưng đều làm việc theo nguyên lý: phá vỡ cấu trúc dung dịch bằng cách trải mỏng dung dịch lên các tấm ngăn trong thùng kín, phía trên tạo chân không để cho khí tách ra khỏi dung dịch. Hình 5.5. Máy tách khí 4. Máy xoáy thuỷ lực Tất cả các loại mùn khoan qua lưới sàng rung có kích thước lớn hơn 74hm được gọi là cát và nhỏ hơn 74(hm) được gọi là mùn. Nếu để cát và mùn lẫn vào dung dịch thì sẽ làm giảm tính chất của dung dịch và làm giảm tiến độ khoan đồng thời làm hao mòn các chi tiết của máy bơm và làm giảm tuổi thọ của choòng khoan. Vì vậy cần phải có phương pháp tách cát và mùn ra. Để làm được việc đó người ta dùng thùng xoáy thuỷ lực. Đây là thiết bị dùng để làm sạch dung dịch có hiệu quả nhất. - Nguyên lý hoạt động : Dung dịch từ lỗ khoan chảy ra được bơm vào ống (1) tiếp tuyến với thành máy xoáy lốc thuỷ lực (2). Do tác dụng của lực ly tâm, các phần tử nhẹ hơn sẽ văng ra xa tâm, tiếp giáp với thành nón của máy và chuyển dịch xuống dưới, chảy ra ngoài lỗ (3) của van điều chỉnh lỗ. Dung dịch nhẹ sẽ chảy xoáy ở tâm của máy qua lỗ (4) chảy vào hố chứa. Lỗ (5) được làm hẹp sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy vào máy. Máy xoay thuỷ lực làm việc bình thường cần có áp suất 0,2 ¸ 0,5 MN/m2 (2 ¸ 5kg/cm2). Tất cả các thiết bị được bố trí theo sơ đồ nguyên lý của hệ thống tuần hoàn dung dịch. Hình 5.6. Nguyên lý làm việc của máy xoáy thuỷ lực STT Tên chi tiết STT Tên chi tiết 1 Đường vào của dung dịch bẩn 4 Đường xa của dung dịch sạch 2 Thành máy xoáy thuỷ lực 5 Lỗ làm hẹp 3 Đường ra của cặn 5.2.2.2. Khắc phục hiện tượng xâm thực Giảm lượng khí có trong dung dịch sau khi thanh lọc vào bơm là ít nhất. Đây là yếu tố rất quan trọng, nó quyết định lớn đến hiệu suất làm việc của bơm. Nếu lượng khí này còn lớn nó sẽ tăng dần khi đi vào trong buồng làm việc, tạo ra các bọt khí và gây ra hiện tượng xâm thực. Để giảm lượng khí này : - Sử dụng thiết bị tách lọc khí sao cho lượng khí lẫn trong dung dịch còn lại trước khi vào bơm là ít nhất. - Thường xuyên kiểm tra hiện tượng rò rỉ chất lỏng qua đường ống hút, đệm làm kín. - Đảm bảo áp suất, nhiệt độ trong quá trình bơm không vượt quá giới hạn cho phép. - Lắp đặt bơm sao cho có chiều cao, đường kính ống hút hợp lý. Với một số các yêu cầu sau: + Đường kính ống hút tối thiểu 200(mm). + Chiều cao ống hút là 1,5(m) đối với xilanh có đường kính trong là 200(mm). + Chiều cao ống hút là 1,2(m) đối với xi lanh có đường kính trong là 130(mm). 5.2.3. Các biện pháp về qui trình sử dụng Ở đây ta chỉ nêu ra một số phương pháp cần thiết trong quá trình sử dụng của van nhằm nâng cao tuổi thọ của các van thuỷ lực. 1. Xử lý dung dịch sạch trước khi bơm, hạn chế thấp nhất pha rắn còn sót trong dung dịch bằng phương pháp: - Thường xuyên kiểm tra hệ thống làm sạch dung dịch: sàng rung, thùng xoáy thuỷ lực… - Cải tiến hoặc lắp thêm các mặt sàng vào bộ làm rung hoặc cho dung dịch đi qua bộ phận làm sạch nhiều lần. 2. Ngăn tình trạng chống xâm thực bằng cách: - Giữ ổn định nhiệt độ dung dịch và nhiệt độ trong buồng thuỷ lực, đặc biệt là trong các xi lanh. - Thường xuyên kiểm tra đường ống hút của bơm, tránh tình trạng đường ống hút bị hở hoặc đặt quá cao so với mặt dung dịch trong bể. 3. Khi phát hiện thấy tiếng va đập ở buồng thuỷ lực tại vị trí van thì cần phải có biện pháp xử lý ngay (có thể là do lò xo nén bị hỏng, đĩa van bị cong hoặc đệm làm kín bị rách… ). Nếu xảy một trong các trường hợp kể trên thì cần phải thay thế hoặc có biện pháp sửa chữa kịp thời để tránh việc ảnh hưởng đến các chi tiết khác. 4. Tuân thủ nghiêm ngặt về các quy định vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng của máy bơm . Kết luận Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã học hỏi thêm được rất nhiều điều bổ ích từ việc nghiên cứu thiết bị máy bơm piston dung dịch khoan YHБ-600. Qua đó em đã biết thêm được những ưu điểm và nhược điểm của máy bơm dung dịch khoan YHБ-600, cách vận hành và bảo dưỡng sửa chữa máy bơm. Đồ án này được hoàn thành dựa trên cơ sở và số liệu chung của tổ hợp máy bơm piston YHБ-600. Nó đã đem lại những kiến thức cùng kĩ năng rất bổ ích và thiết thực cho một kĩ sư cơ khí thiết bị khoan. Do thời gian tìm hiểu và khả năng của bản thân còn nhiều hạn chế, nên nội dung của đồ án còn nhiều thiếu sót. Em rất mong được những đánh giá và nhận xét của các thầy cô trong bộ môn cũng như các thầy cô khác và các bạn bè đông nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Văn Bản và các thầy cô trong bộ môn. Hà nội, ngày 08.6.2010. Sinh viên thực hiện Trần Sách Đôn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Máy thuỷ lực thể tích- Hoàng Thị Bích Ngọc. 2. Quy trình công nghệ sửa chữa máy bơm piston- Xí nghiệp sửa chữa cơ điện. 3. Công nghệ sửa chữa máy và thiết bị mỏ- Vũ Thế Sự. 4. Thuỷ lực và máy thuỷ lực Tập I , Tập II- Đinh Ngọc Ái (chủ biên) . 5. Bơm, Quạt, Máy nén khí- Nguyễ