Đề tài Nghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3. Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí

LỜI NÓI ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầu thô và khí đồng hành ngày càng tăng. Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khai thác tại phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Việc thu gom, vận chuyển và tàng trữ luôn đối mặt với những nguy cơ mất an toàn rất lớn đòi hỏi cần có hệ thống tự động hóa chính xác và hoạt động hiệu quả, giảm nguy hiểm cho người lao động. Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong hệ thống tự động hóa của quá trình thu gom, vận chuyển dầu khí, với sự giúp đỡ của các cán bộ trong công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro. Em đã kết thúc đợt thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu và hoàn thành đồ án dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Giáp Đồ án mang tên ‘‘Nghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3. Chuyên đề Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.” Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại truờng kết hợp với thực tế sản. Với mức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình- Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Giáp đã giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ nhân viên thuộc công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro đã giúp đỡ trong việc hướng dẫn thực tập và thu thập tài liệu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN TRÊN GIÀN. 1.1. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. 1.1.1. Lịch sử Khí nén đã có nhiều ứng dụng từ rất xa xưa, ngay từ trước Công Nguyên. Tuy nhiên , do sự phát triển của khoa học kỹ thuật trước đây không đồng bộ, nhất là sự kết hợp các kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu ... không có hoặc còn thiếu, cho nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với năng lượng điện, vai trò năng lượng bằng khí nén ngày càng trở nên quan trọng. Tất cả những cơ sở sản xuất lớn, thậm chí cả trong nhiều lĩnh vực thông dụng của cuộc sống hàng ngày cũng không thể thiếu được nguồn năng lượng khí nén. Việc sử dụng năng lượng bằng khí nén đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những dụng cụ nhỏ nhưng truyền động với vận tốc lớn ; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh, và nhiều nhất là dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trong các máy… Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò của năng lượng khí nén càng trở nên đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. Sở dĩ như vậy là do các quá trình sản xuất, các công đoạn công nghệ trong công nghiệp Dầu khí đặc biệt nguy hiểm, luôn tiềm ẩn những nguy cơ cháy, nổ, phun trào… có thể gây ra tai nạn chết người, phá hủy thiết bị, công trình, thậm chí là những thảm họa môi trường nghiêm trọng cho cả một khu vực rộng lớn. Với những đặc tính ưu việt của năng lượng khí nén, như : An toàn với môi trường độc hại, môi trường nguy hiểm khí, dễ cháy nổ. Dễ cung cấp, dễ sử dụng. Phạm vi ứng dụng rộng rãi. Bởi vậy, chúng là nguồn năng lượng không thể thiếu trên các công trình Dầu khí. Năng lượng khí nén được sử dụng cho các thiết bị công cụ, thiết bị động lực,… và đặc biệt là trong các hệ thống tự động điều khiển và đo lường. 1.1.2. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. Như đã nói ở phần trên, hiện nay, trên các công trình biển của Xí nghiệp Liên doanh “Vietsovpetro” đang tồn tại hai hệ thống khí nén cao áp và thấp áp, nhằm mục đích cung cấp nguồn năng lượng (khí nén) cho các thiết bị và hệ thống chính, như sau: - Các thiết bị đo lường , như : các cột mức chất lỏng cho các bình, bể công nghệ… Hình 1.1: Hệ thống chỉ báo các thông số của bình áp lực sử dụng khí nén. - Các hệ thống điều khiển, tự động hóa , như : các trạm điều khiển van dập giếng (ACS, TOE ..) ; hệ thống điều khiển lưu lượng (các van MIM ) ; các rơle trong hệ thống bảo vệ; điều khiển đóng/mở các van cầu, các thiết bị chặn khác … Hình 1.2: Van điều khiển bằng khí nén. - Các thiết bị dẫn động bằng khí nén , như : hệ thống khởi động cho các động cơ Diezel công suất lớn; các động cơ kiểu Roto; các máy bơm, máy mài, máy khoan; thiết bị tháo/lắp bulông, thiết bị phun sơn… - Hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho quá trình công nghệ khoan. - Các mục đích khác, như : làm sạch các bề mặt gia công, sửa chữa; làm vệ sinh công nghiệp; hoặc sử dụng khí nén để thực hiện một quy trình công nghệ nào đó, như gọi dòng trong khai thác ; khuấy trộn dung dịch khoan hoặc ximăng trong quá trình khoan… Khí nén được tạo ra từ những máy nén khí chứa đựng nhiều tạp chất bẩn, độ ẩm có thể ở những mức độ khác nhau. Chất bẩn bao gồm: bụi , độ ẩm của không khí được hút vào, những phần tử nhỏ chất cặn bã của dầu bôi trơn và truyền động cơ khí. Hơn nữa, trong quá trình nén khí nhiệt độ khí nén tăng lên có thể gây ra quá trình ôxy hóa một số phần tử kể trên. Như vậy khí nén bao gồm chất bẩn đó được tải đi trong những đường ống dẫn khí sẽ gây nên sự ăn mòn, gỉ trong ống và trong các phần tử của hệ thống điều khiển. Cho nên khí nén được sử dụng trong kỹ thuật phải sử lý. Mức độ sử lý khí nén tùy thuộc vào phương pháp sử lý, từ đó xác định chất lượng của khí nén tương ướng cho từng trường hợp cụ thể. Tùy theo mục đích sử dụng, các yêu cầu về chất lượng của khí nén có thể có đôi chút khác biệt. Tuy nhiên, tựu trung lại vẫn bao gồm các vấn đề cơ bản sau đây: - Đảm bảo độ sạch. Điều này đảm bảo không làm kẹt hoặc tắc nghẽn các phin lọc, các zicler hoặc các chi tiết, phần tử có độ chính xác cao của thiết bị, nhất là ở trong các thiết bị kiểm tra, đo lường và ở các hệ thống điều khiển, tự động hóa. Để đánh giá độ sạch, người ta đưa ra các tiêu chuẩn về độ lớn của các tạp chất. Theo các tiêu chuẩn của Hội đồng các xí nghiệp châu Âu PNEUROP (European Committee of Manufacturers of Compressors, Vacuumpumps and Pneumatic tools) đề ra, độ lớn của các tạp chất trong khí nén không được vượt quá 70 μm. - Đảm bảo độ khô. Yêu cầu này rất quan trọng, nhất là khi khí nén được sử dụng trong hệ thống vận chuyển các vật liệu rời, như hệ thống vận chuyển ximăng. Trong các hệ thống này, 99,9 % lượng hơi ẩm ( gồm hơi nước, dầu bôi trơn.v.v…, gọi chung là condensate ) phải được loại bỏ. Mặt khác, đảm bảo độ khô của khí nén làm hạn chế sự tạo thành các phase lỏng, là tác nhân tạo nên ăn mòn điện hóa trong dòng lưu thông của khí nén. - Đảm bảo khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp. Thông thường, khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp nhất của khí nén không được chênh lệch quá 3 ÷ 50C so với nhiệt độ môi trường làm việc của hệ thống và thiết bị. Sự chênh lệch quá lớn sẽ gây nên sự giãn nở nhiệt khác nhau trong các hệ thống, thiết bị, các cụm chi tiết, tạo ra sự nứt vỡ, biến dạng, hư hỏng… - Đảm bảo khoảng áp suất làm việc thích hợp. Mỗi hệ thống hoặc thiết bị đều có những yêu cầu về khoảng áp suất khí nén làm việc khác nhau. Để giải quyết vấn đề này, người ta thường sử dụng các bộ van giảm áp (hoặc tăng áp) phù hợp. - Đảm bảo độ nhớt động thích hợp. Đối với từng hệ thống, nhất là với hệ thống điều khiển tự động hoặc truyền động khí nén, và thiết bị, sẽ có những yêu cầu cụ thể về độ nhớt động học cần thiết của khí nén, để giảm ma sát, sự ăn mòn và rỉ sét của chúng. Để giải quyết vấn đề này, người ta thường sử dụng dầu bôi trơn,bổ sung vào dòng khí nén thông qua các bộ van tra dầu, hoạt động theo nguyên lý tra dầu Venturi. Trong những yêu cầu về chất lượng khí đã nêu trên, quan trọng nhất là việc đảm bảo độ sạch, và độ khô của khí nén. 1.2. Các loại máy đã được sử dụng tại Xí nghiệp LD Vietsovpetro. Bảng 1.1: Thống kê các loại máy nén khí sử dụng trên giàn MSP3. Tên gọi Dẫn động Lưu lượng Mục dích sử dụng 4BY – 1-5/9(BM-15) Gồm 2 máy, 1 dẫn động bằng động cơ diesel 1 bằng động cơ điện P = 6 ÷ 8 kg/cm2 Cung cấp khí nén áp suất thấp (6 ÷ 8 kg/cm2) cho các thiết bị tự động hóa & đo lường , và các thiết bị phục vụ cho công nghệ khoan, như Roto tháo lắp cần khoan, phanh tời khoan, đóng/ngắt các ly hợp khí nén của các bơm dung dịch УM-8. ВП2-9/10 (BM-7B) Gồm 4 máy dẫn động bằng động cơ điện P = 6 ÷ 8 kg/cm2 Cung cấp khí nén khô, sạch, áp suất thấp (6 ÷ 8 kg/cm2) cho hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho quá trình công nghệ khoan. ЭКП-70/25(BM-7A) Gồm 2 máy dẫn động bằng động cơ điện P = 30 ÷ 50 kg/cm2 Cung cấp khí nén áp suất cao (30 ÷ 50 kg/cm2) cho hệ thống khởi động động cơ Diezel 8ЧН 25/34-3 của trạm phát điện chính (BM-7A) của giàn. BУ-0,6/8(BM-6) Có 3 máy Q = 0,6 m3/phút Đã được thay thế bằng trạm Ingersoll-Rand T 30/7100 Ingersoll-Rand T 30/7100(BM-6) Có 3 máy dẫn động bằng động cơ điện P = 6 ÷ 8 kg/cm2Q = 1,42 m3/phút Cung cấp khí nén cho các thiết bị đo lường, hệ thống điều khiển tự động các van “MIM”, các trạm điều khiển (ACS, TOE ..) đóng/mở các van dập giếng, dẫn động cho các bơm hóa phẩm,v.v… của hệ thống công nghệ khai thác Dầu khí. 4BУ1-5/9(BM-7A) Q ≈ 5 m3/phút Cung cấp khí nén cho các thiết bị, dụng cụ dẫn động bằng khí nén (máy mài, máy khoan, máy bắn rỉ, các máy bơm thủy lực cao áp…) và chủ yếu là làm nhiệm vụ ép nước kỹ thuật phục vụ sinh hoạt trên giàn. Kp-2T Q ≈ 1,5 ÷ 1,8 lit/phút Cung cấp khí nén cho hệ thống điều khiển đóng/mở các van cầu ở các blok công nghệ (BM-1;2) và hệ thống khởi động cho các động cơ Diezel của các máy bơm dung dịch và máy bơm trám ximăng, nén khí cho các bình điều hòa lưu lượng của các máy bơm piston. Nguồn khí nén cao áp này còn được sử dụng trong công tác kiểm tra, kiểm định các van an toàn, vận hành các bộ đồ gá chuyên dụng.v.v… 1.3. Trạm máy nén khí Ga 75, hiệu quả và tồn tại. Trong thời gian gần đây, trên các giàn cố định của Xí nghiệp Liên doanh “Vietsovpetro”, người ta đã đưa vào lắp đặt và sử dụng các trạm nén khí hiện đại, như GA-75 (của hãng Atlas-Copco), hoặc SSR MH-75 (của hãng Ingersoll-Rand). Các trạm này có thể cung cấp khí nén trong dải áp suất làm việc từ 6 ÷ 13 kg/cm2 và lưu lượng tương đối lớn (Q ≈ 11,61 ÷ 13,59 m3/phút, đối với trạm SSR MH-75; Q ≈ 11,8 m3/phút, đối với trạm GA-75). Chúng được trang bị thêm hệ thống xử lý làm sạch và sấy khô khí khá hoàn hảo nên chất lượng khí nén rất tốt, đảm bảo đủ lưu lượng và chất lượng để có thể sử dụng cho hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho quá trình công nghệ khoan; ép nước kỹ thuật cung cấp cho sinh hoạt và các hệ thống làm mát; cũng như cho các thiết bị đo lường, hệ thống điều khiển tự động , các thiết bị được dẫn động bằng khí nén khác… Vì vậy, với một trạm nén khí có 2 máy loại này ( GA-75 của hãng Atlas-Copco, hoặc SSR MH-75 của hãng Ingersoll-Rand ) được lắp đặt ở BM-7A, có thể thay thế cho toàn bộ các cụm, trạm máy nén khí áp suất thấp khác (như ВП2-9/10; BУ-0,6/8; BУ-0,6/13; 4BУ1-5/9; Ingersoll-Rand T 30/7100… ) trước đó, ở trên giàn. Hình 1.3: Hình ảnh thực tế trạm máy nén khí Ga75 tại giàn MSP3. CHƯƠNG 2. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TRẠM MÁY NÉN KHÍ GA75. 2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp khí nén trên giàn MSP 3. Hình 2.1: Sơ đồ phân phối khí nén trên giàn MSP 3. Trong sơ đồ trên: - Các nguồn khí nén: GA 75, 4BY, T30, KP2T … hoạt động ưu tiên theo thứ tự. - Các bộ phận tiêu thụ khí nén: Control Room, phòng cơ khí, các Sutdown valve, các bình công nghệ, hệ thống đánh lửa cho Fakel, giêngs nước … 2.2. Cấu tạo máy nén khí GA75 2.2.1. Giới thiệu chung: GA là trạm máy nén khí dạng trục vít, một cấp , tác dụng đơn, có dầu bôi trơn và được dẫn động bằng động cơ điện. GA-55, GA-75 và GA-90C là dạng được làm mát bằng không khí. GA-55W, GA-75W và GA-90CW được làm mát bằng nước. Loại trạm máy nén khí GA-FF (Full-feature): Là trạm máy nén khí GA với đầy đủ các tính năng kỹ thuật-GA-FF (Full-feature). Chúng được trang bị thiết bị làm khô khí , cùng lắp đặt chung trong khoang thân vỏ. Thiết bị làm khô khí này tách ẩm từ khí nén bằng cách làm lạnh chúng đến gần điểm sương để hơi ẩm (dầu, nước…) ngưng tụ rồi xả thông qua cơ cấu xả condensate tự động. Bố trí chung: Trạm máy nén khí GA được lắp đặt trong khoang thân vỏ cách âm và cách nhiệt chắc chắn. Máy nén khí được điều khiển bởi bộ điều khiển kiểu Elektronikon ® của hãng Atlas Copco. Bộ điều khiển điện tử này được lắp vào cánh cửa mặt trước. Bộ điều khiển Elektronikon ® giúp làm giảm sự tiêu hao năng lượng điện, nó cho phép người điều khiển dễ dàng lập trình và theo dõi, kiểm soát sự vận hành của máy nén khí. Trên bảng điều khiển, ở mặt trước, có: nút khởi động; nút tắt, và nút dừng khẩn cấp. Khoang điện có chứa bộ khởi động motor được đặt phía sau bảng điều khiển này. Trạm máy nén khí còn được trang bị thêm một hệ thống xả condensate (chất lỏng ngưng tụ trong quá trình làm mát khí nén) tự động. Hình 2.2: Mặt trước của máy GA -75 FF. E 1 - Module điều khiển ; 6 - Phin lọc khí S 3 - Nút dừng khẩn cấp ; 7 - Nút bịt lỗ rót dầu bôi trơn. 1 - Quạt làm mát ; 8 - Bình gom khí nén. 2 - Động cơ quạt ; 9 - Cơ cấu hiển thị mức dầu bôi trơn. 3 - Buồng điện ; 10 - Các phin lọc dầu bôi trơn. 4 - Động cơ điện dẫn động ; 11 - Bộ phận làm lạnh khí nén. 5 - Bộ phận tách dầu (OSD) 2.2.2. Cấu tạo-các bộ phận cơ bản của trạm máy nén khí GA-75FF. Trong các hình vẽ, mỗi chi tiết được đánh số hiệu để dễ quản lý trong quá trình chế tạo, lắp đặt. 2.2.2.1 Động cơ điện dẫn động. Hình 2.3: Động cơ điện của đầu nén. Máy nén khí được dẫn động bằng động cơ điện xoay chiều 3 pha điện áp 380÷400 V, công suất 75kw. Động cơ được bắt chặt với khung sàn nhờ bu lông thông qua đệm cao su chống rung và các vành đệm chống tự tháo. Trên trục động cơ và hộp truyền động №6020 máy nén khí có lắp mặt bích khớp nối kiểu vành răng №4045 & №3025 và được cố định bởi then và vít. Chúng liên kết, truyền động với nhau thông qua bộ khớp nối mềm (Flex.coupling) №4040. Mặt bích nắp đầu động cơ điện có 8 lỗ để lắp bulông liên kết với phần mặt bích nắp đầu thân vỏ hộp truyền động №6020 của máy nén khí. 2.2.2.2. Đầu nén –Air compressor element. Hình 2.4: Hoạt động của đầu nén. 1. Đường khí vào. 5. Rơ le nhiệt. 2. Đường dầu hồi. 6. Tản nhiệt. 3. Hỗn hợp dầu khí. 7. Bộ lọc dầu. 4. Bình tách dầu khí. Đầu nén khí có 2 trục vít được lắp trong thân máy, trục chủ động nhận truyền động từ động cơ điện qua bộ khớp nối mềm thông qua trục chủ động có bánh răng. 2.2.2.3. Phin lọc khí đầu vào và van nạp-ngắt tải. Phin lọc khí gồm có lõi lọc bằng giấy lắp trong vỏ nhựa , vỏ nhựa được chia làm hai nửa lắp với nhau bằng móc khóa để dễ dàng tháo lắp khi thay lõi phin lọc. Hinh 2.5: Phin lọc và van ngắt tải. 1. Phin lọc khí. 2. Van đường vào. 3. Van nạp tải. 4. Van ngắt tải.. 2.2.2.4. Bình gom-tách dầu bôi trơn – Air receiver/oil separator. Hính 2.6: Bình gom tách dầu bôi trơn. Các phin lọc dầu bôi trơn. Phin lọc khí Bu lông giữ phin lọc khí. Bu lông giữ bình gom khí nén Nút xả dầu. Cơ cấu hiển thị mức dầu bôi trơn Bình gom tách dầu bôi trơn Van an toàn. 2.2.2.5. Các phin lọc dầu bôi trơn. Hình 2.7: Bình gom –tách ( A ) và các phin lọc dầu bôi trơn ( B ). Hình 2.8: Phin lọc dầu. 1. Van một chiều. 2. Phần tử lọc. 3. Van an toàn. 2.2.2.6. Các phin lọc-tách condensate và hệ thống xả condensate tự động. Trên đường khí nén đi ra của bộ Air-Dryer có lắp một bình tách condensate №1020, với 2 đường xả condensate (loại mềm-plastic tube) №1075 -đường xả condensate bằng tay- và №1095-đường xả condensate tự động - được nối với thiết bị xả condensate kiểu điện tử (Ewd 330-230V) №1075. Trên các trạm máy nén khí GA-75, ngoài hệ thống tách và xả condensate tự động lắp cùng với bộ Air-Dryer ID-230, trên các đường vận chuyển khí nén nối từ các máy nén khí đến bình chứa hoặc từ bình chứa đến các thiết bị tiêu thụ , người ta còn lắp đặt trên mỗi nhánh 2 phin lọc condensate (trước và sau) loại DD/PD 400 để làm sạch nốt những phần tử chất lỏng (condensate) ngưng tụ còn sót lại trong thành phần của khí nén. - Hệ thống tách và xả condensate tự động: Hình 2.9: Hệ thống xả condensate thông dụng chuẩn. 2.2.2.7. Hệ thống điện : Gồm hộp nguồn có 2 aptomat riêng biệt cho mỗi máy, được lắp đặt trên khung giá đỡ, trên cùng sàn công tác với 2 máy nén khí, và buồng điện - Start cubiccle – nằm ở panel phía trên, bên phải của mặt sau trạm máy nén khí GA-75 FF. Hộp nguồn của trạm máy nén khí được cấp điện từ lưới điện 3 phase- 380V/ 50 Hz trên giàn thông qua các đường cáp dẫn. 2.3. Nguyên ký làm việc 2.3.1. Lý thuyết cơ bản về máy nén khí dạng trục vít. Khí nén được tạo ra từ các máy nén khí mà ở đó năng lượng cơ học của các động cơ (điện hoặc diezel…) được chuyển hóa thành áp năng (hoặc động năng) và nhiệt năng. Các máy nén khí này hoạt động dựa trên hai nguyên lý cơ bản: - Nguyên lý thể tích : không khí ở môi trường được hút vào khoang nén và ở đó, thể tích của khoang này thay đổi (giảm xuống). Như vậy, theo định luật Boyle-Mariotte, áp suất trong khoang nén tăng lên. Các máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý này bao gồm các MNK kiểu piston, kiểu bánh răng, kiểu cánh gạt, kiểu trục vít… - Nguyên lý động năng : không khí ở môi trường được hút vào khoang nén, và ở đó, áp suất khí nén được tạo ra do động năng của các cánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động theo kiểu này có khả năng tạo ra những máy nén khí có lưu lượng và công suất lớn. Các máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý này là các máy nén khí kiểu tuabin, bao gồm máy nén khí ly tâm, máy nén khí chiều trục.. Sau đây, để phục vụ cho đề tài, chúng ta chỉ đi vào nghiên cứu lý thuyết cơ bản về các máy nén khí dạng trục vit. 2.3.1.1. Nguyên lý hoạt động. Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Cấu tạo của máy nén trục vít gồm hai (hoặc có thể nhiều hon) trục vít với nhiều mối răng ăn khớp và quay ngược chiều nhau. Một trục dẫn, nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn qua các cặp bánh răng nghiêng. Không khí được hút từ đầu này được nén và đẩy sang đầu kia của cặp trục. Khe hở giữa hai trục vít (phần ăn khớp) và giữa đỉnh răng với xilanh vào khoảng từ 0,1 – 0,4 mm. Vì vậy khi làm việc không có ma sát, tuổi thọ cao, êm. Các trục vít có độ chính xác cao, khó chế tạo và sửa chữa. Trong máy nén trục vít không có van hút và van đẩy như ở máy nén pittông.Số vòng quay của trục vít từ 3000 vg / ph trở lên, thậm chí đến 15000 vg / ph. Khi các trục vít quay được một vòng ,thể tích khoảng trống giữa các răng sẽ thay đổi. Như vậy sẽ tạo ra quá trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), quá trình nén (khoảng trống nhỏ lại) và cuối cùng là quá trình đẩy (hình 2.24). Với các loại máy nén khí có vận tốc quay của các trục vít lớn hàng ngàn vòng phút, các quá trình hút/nén có thể được coi là liên tục. Vì vậy, máy nén khí kiểu trục vít thường có kết cấu nhỏ, gọn nhưng lưu lượng và công suất khá lớn. Hình 2.10 : Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu trục vít. 1. Buồng hút. L. Chiều dài trục. 2. Buồng đẩy. D. Đường kính trục. Phần chính của máy nén khí kiểu trục vít gồm 2 trục : trục chính và trục phụ (hình 2.10). Số răng (số đầu mối) của trục xác định thể tích làm việc (hút, nén), khi trục quay 1 vòng. Số răng càng lớn, thể tích hút, nén của 1 vòng quay sẽ nhỏ. số răng (số đầu mối của trục chính và trục phụ không bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt hơn.Trong hình 2.11 trục chính (2) có 4 đầu mối (4 răng), trục phụ (1) có 5 đầu mối (5 răng). Hình 2.11: Quá trinh ăn khớp. 1. Trục phụ. 2. Trục chính. 2.3.1.2. Các thông số cơ bản của máy nén trục vít. - Lưu lượng của máy nén khí trục vít : Đối với máy nén trục vít, lưu lượng Qv của chúng được tính như sau: Qv = q0 . l . [ m3 / s ] Trong đó: q0 [m3/vòng] Lưu lượng/ vòng l [-] Hiệu suất n1 [vòng/phút] Số vòng quay trục chính Hiệu suất l phụ thuộc vào số vòng quay n , ví dụ : n l 4500 0,8 5000 0,82 6000 0,86 Hình 2.12: Tiết diện trục. Lưu lượng q0 xác định như sau (hình 2.26) q0 = ( A1 + A2 ) . L . Z1 . Trong đó: L [m] Chiều dài trục vít A1 [m2] Diện tích trục chính, xem hình 2.12 A2 [m2] Diện tích trục phụ, xem hình 2.12 Z [ - ] Số đầu mối (số răng) trục chính Là tỉ số của thể tích khe hở thực tế và thể tích khe hở theo lý thuyết. Sự phụ thuộc giữa tỉ số và góc xoắn j của trục vít, được biểu diễn ở hình 2.14 Hình 2.13: Quá trình hút, nén và đẩy của máy nén kiểu trục vít. Hình 2.14: Sự phụ thuộc góc xoắn j và tỷ số thể tích khe hở thực tế và khe hở theo lý thuyết. Muốn thay đổi lưu lượng của máy nén trục vít người ta thường dùng biện pháp đóng bớt (hoặc đóng hẳn) cửa hút hoặc xả vòng hơi nén từ phía đẩy về phía hút. Cách thứ nhất kinh tế hơn, nên hầu hết các máy nén khí trục vít đều ứng dụng. - Công suất của máy nén trục vít : Công suất của các máy nén khí trục vit được tính tương tự như máy nén rôto cánh trượt, theo công thức sau: N (W) Trong đó : k : là chỉ số đoạn nhiệt P1 ; P2 : là áp suất đầu hút và đầu nén ( N/m2 ) Q1 : là năng suất hút của máy ( m3/s ) 2.3.1.3. Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít. Máy nén khí trục vít phục vụ cho công nghệ thực phẩm, ví dụ công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hóa chất, người ta thường dùng loại máy nén khí không có dầu bôi trơn, hoặc dùng các loại dầu bôi trơn có gốc từ thực vật. Đối với công nghiệp nặng, nhất là trong lĩnh vực điều khiển thì người ta thường dùng máy nén khí có dầu bôi trơn để chống sự ăn mòn hệ thống ống dẫn và phần tử điều khiển. Hình 2.15 là sơ đồ hệ thống máy nén kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn. Đặc điểm của loại máy này là tổn thất cơ học lớn hơn so với loại máy nén không bôi trơn vì có sự tiếp xúc của trục vít chính và trục vít phụ. Tuy nhiên, so với máy nén khí không có dầu bôi trơn, máy nén khí có hệ thống dầu bôi trơn có những ưu điểm sau: - Khả năng làm kín tốt hơn, do đó giảm được tổn thất công suất, lưu lượng. - Nhiệt sinh ra trong quá trình nén sẽ được dầu bôi trơn hấp thụ. Điều đó cho phép tăng tỷ số nén trong một cấp mà không làm tăng quá nhiều nhiệt độ của khí nén . - Khoảng cách trục ngắn, vì chỉ cần truyền động cho trục chính, trong khi đó loại máy nén khí không có dầu bôi trơn thì trục chính và trục phụ tách rời nhau, cho nên cần phải truyền động cho cả 2 trục. Theo sơ đồ chung của hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có dầu bôi trơn được thể hiện ở trên hình 2.15, nguyên lý làm việc của chúng như sau : Không khí được hút vào máy nén khí. Sau khi nén, khí nén cùng dầu bôi trơn tạo thành 1 hỗn hợp vào bình lọc. Trong bình lọc, khí nén thoát ra theo đường ống dẫn phía trên và dầu bôi trơn mang nhiệt (được tạo ra trong quá trình nén) sẽ theo đường ống phía dưới bình lọc. Khí nén sẽ được chuyển đến hệ thống điều khiển sau khi đi qua bộ phận làm mát bằng quạt gió. Dầu bôi trơn mang nhiệt sẽ được làm nguội bằng ống dẫn qua quạt gió hoặc đã đạt được nhiệt độ làm mát theo yêu cầu qua rơle nhiệt quay trở về bình chứa dầu bôi trơn. Hình 2.15: Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn. 1. Đường khí vào. 5. Bộ tách dầu. 2. Đầu nén.. 6. Đường khí ra. 3. Hỗn hợp dầu khí. 7. Hệ thống làm mát. 4. Bình chứa dầu. Các trạm máy nén khí trục vít kiểu MH-75 (Hãng Ingersoll-Rand), Ga-22, GA-30, GA-75 ( Hãng Atlas Copco) hiện đang sử dụng trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí của Xí nghiệp Liên doanh “Vietsovpetro” đều là dạng máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn, hoạt động theo nguyên lý như đã nêu trên. 2.3.2. Nguyên lý trạm máy nén khí GA-75 FF. 2.3.2.1. Sơ đồ nguyên lý trạm. Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý trạm GA-75FF. AR -Phin Lọc khí. AO -Lỗ thoát khí nén. AR -Bình chứa. BV -Van Bypass. Ca -Khoang 1m khí nén. CM -Module điều khiển. Co -Khoang 1m dầu bôi trơn. CV -Van ngược. DP1-Nút tháo dầu bôi trơn. DP2-Nút tháo dầu đường hồi. DP3-Nút tháo dầu ở van ngược. E -MNK kiểu trục vít. FC -Nắp lỗ rót dầu bôi trơn. FN -Quạt gió. GL -Cơ cấu kiểm tra mức dầu bôi trơn. IV -Van đường vào MNK. LP -Van nạp tải. M1 -Đ/c dẫn động MNK M2 -Động cơ quạt gió. M3 -Máy nén khí làm lạnh. M4 -Đ/c quạt hệ thống lạnh. OF -Phin lọc dầu. OS -Bộ phận tách. PDT1-Cảm biến chênh áp. PT20-Cảm biến a/s. SV -Van an toàn. S2-Chuyển mạch đ/k quạt, máy lạnh. S3 -Rơle ngắt khi a/s cao TT11-Cảm biến nhiệt. UA -Cơ cấu ngắt tải. UV -Van ngắt tải. VI -Chỉ báo bộ đ/k phin lọc. Vp -Van a/s cực tiểu. Vs -Van chặn đường dầu hồi. Y1 -Van ngắt tải kiểu điện từ. 1 -Quạt gió máy lạnh. 2 -Dàn ngưng tụ máy lạnh. 3 -Bình tách condensate 4 -baóy gom condensate 5 -Cơ cấu xả condensate tự động. 6 -Van tay xả condensate 7 -zicler của máy lạnh. 8 -Ống mềm dẫn khí đ/k đóng ngắt tải. 9 -Khoang cách ly. 10-Bình gom của máy lạnh. 11-Van bypass đường gas nóng. 12-Phin lọc của máy lạnh. 13-Khoang trao đổi nhiệt của khí nén với kk 14-Đường thu hồi dầu đọng. 15-Khoang trao đổi nhiệt của khí nén với dàn lạnh máy lạnh. 2.3.2.2. Nguyên lý làm việc. 2.3.2.2.a. Hệ thống nén khí. *Mạch lưu thông của khí nén: Khi máy nén khí E làm việc, không khí từ môi trường được hút vào qua phin lọc khí AF, mở van đường vào IV, vào máy nén khí và được nén lại. Khí nén và dầu bôi trơn từ máy nén khí qua van ngược CV vào bình gom-tách dầu bôi trơn AR. Ở đây, khí nén được tách ra, đi qua phin lọc OS, qua van áp suất cực tiểu Vp vào khoang tản nhiệt Ca và được làm mát một phần trước khi đi vào khoang làm khô khí 9. Còn dầu bôi trơn được phin lọc OS giữ lại và được gom ở phần dưới bình tách AR. Khí nén,sau khi được làm lạnh và tách condensate (chất lỏng lẫn trong khí nén) ở khoang 9, qua cửa AO đi vào bình chứa và được phân phối đến các thiết bị tiêu thụ. Van ngược CV có tác dụng ngăn sự thổi ngược của khí nén khi máy nén khí dừng. Van áp suất cực tiểu Vp, kết cấu giống van ngược,có tác dụng giữ cho áp suất trong bình tách không tụt xuống thấp hơn mức áp suất cực tiểu định trước và ngăn sự hồi ngược trở lại của khí nén. *Cơ cấu nạp,ngắt tải của máy nén khí: +)Ngắt tải: Nếu lượng khí tiêu thụ nhỏ hơn lượng khí được sản xuất trên đường ra của MNK thì áp suất trên đường ra sẽ tăng lên. Khi áp suất này đạt tới áp suất ngắt tải, van điện từ (kiểu cuộn dây) Y1 ngắt sự tác động của từ lực (do tác động của áp lực khí làm ngắt điện cuộn dây của Y1, làm mất từ lực). Piston của van điện từ Y1 bị đẩy trở lại do lực lò xo, mở thông khoang chứa khí điều khiển với khí trời. Lúc này, áp lực điều khiển trong khoang piston van nạp tải LP và van ngắt tải UV giảm xuống do cũng được thông với khí trời. Piston van nạp tải LP, nhờ tác dụng của lò xo, bị đẩy lên trên, kéo van đường vào IV đóng lại, ngăn không cho không khí đi vào máy nén khí. Máy nén khí sẽ chạy ở chế độ không tải và sản lượng khí ở đầu ra = 0. Khí điều khiển từ bình tách AR qua ống mềm 8 được dồn hết về cơ cấu ngắt tải UA thông với khoang trước cửa hút của máy nén khí. Vì vậy, áp lực khí điều khiển được duy trì cân bằng ở mức thấp trong suốt quá trình ngắt tải. Hình 2.17: Ngắt tải. +)Nạp tải: Khi áp suất trên đường ra của máy nén khí giảm xuống đến mức áp suất nạp tải đã định (theo chương trình đã cài đặt), cuộn dây của van điện từ Y1 sẽ được đóng cấp điện, làm xuất hiện từ lực, ngược hướng lực tác dụng của lò xo, đẩy piston lên, đóng cửa thông với khí trời, đồng thời mở khí điều khiển từ bình tách AR đi vào van nạp tải LP và van ngắt tải UV. Van ngắt tải UV đóng đường khí điều khiển về cơ cấu ngắt tải UA. Piston van nạp tải LP bị đẩy xuống,do áplực khí điều khiển, làm mở van đường vào IV, cung cấp khí cho máy nén khí. Nó sẽ làm việc ở chế độ có tải và khí nén trên đường ra sẽ tiếp tục được cung cấp. Hình 2.18: Nạp tải. 2.3.2.2.b. Hệ thống bôi trơn. Ban đầu, cần phải có một lượng dầu bôi trơn nhất định trong máy nén khí và trong bình tách AR. Mức dầu bôi trơn trong bình được chỉ báo bởi cơ cấu kiểm tra mức GL. Lượng dầu trong bình tách phải nằm trong giới hạn chỉ báo từ vạch có màu xanh lá cây đến các vạch có màu cam. Khi cơ cấu kiểm tra mức chỉ báo ở vùng có màu đỏ là giới hạn cảnh báo nguy hiểm, hệ thống đang thiếu dầu bôi trơn. Khi máy nén khí làm việc ở chế độ có tải (Load), dầu bôi trơn trộn lẫn khí nén qua van ngược CV, đi vào bình tách AR. Tại đây, một phần lớn các phần tử dầu bôi trơn trong hỗn hợp dầu khí được tách ra nhờ lực ly tâm và trọng lực. Phần còn lại của dầu bôi trơn được phân tách nốt nhờ bộ lọc OS của phin lọc trong bình tách. Chúng được gom lại ở phần dưới của bình tách. Nhờ áp lực khí nén, dầu bôi trơn từ bình tách AR đi qua các phin lọc dầu OF và van chặn Vs đến máy nén khí E để bôi trơn cho các bộ phận. Van chặn Vs chỉ được mở nhờ áp lực khí nén trên đường ép khi máy nén khí làm việc. Khi máy nén khí ngừng làm việc, van chặn Vs đóng lại, ngăn không cho dầu bôi trơn từ bình tách hồi về tràn ngập máy nén khí. Có một lượng rất nhỏ dầu bôi trơn có thể lọt qua các phần tử lọc, lắng đọng ở phần đáy bộ lọc OS và được dẫn qua đường thu hồi dầu đọng 14 về máy nén khí, cũng nhờ áp lực khí nén trong bình tách . Một phần dầu bôi trơn từ bình tách AR còn được dẫn đến khoang làm mát dầu Co. Khi nhiệt độ dầu bôi trơn thấp hơn 40ºC van bypass BV đóng lại, chặn đường dầu từ khoang làm mát Co về. Van bypass BV chỉ mở ra khi nhiệt độ dầu bôi trơn của hệ thống tăng đến 40ºC, để bổ sung lượng dầu đã được làm nguội ở Co, nhằm giảm nhiệt độ cho dầu bôi trơn. Khi nhiệt độ dầu tăng đến xấp xỉ 55ºC thì van bypass sẽ đóng chặn đường dầu từ bình tách AR đến thẳng OF, buộc toàn bộ dầu bôi trơn phải đi qua khoang làm mát Co để được làm nguội. 2.3.2.2.c. Hệ thống làm mát. Các trạm máy nén khí kiểu GA 55÷GA 90 CW của hãng ATLAS COPCO có 2 dạng làm mát: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước (có ký hiệu chữ W). +)Làm mát bằng nước : Khí nén và dầu bôi trơn được dẫn qua khoang nước làm mát trong các đường ống phụ riêng biệt, để làm mát. Khoang nước làm mát có các đường ống cấp và thoát cho nước lưu thông . Ngoài ra chúng còn được lắp đặt các cơ cấu bảo vệ. +)Làm mát bằng không khí : Như đối với kiểu GA-75 FF, hệ thống làm mát bao gồm các khoang làm mát khí nén Ca và khoang làm mát dầu bôi trơn Co độc lập. Không khí làm mát được cung cấp bởi quạt gió FN. Quạt gió FN được dẫn động bằng động cơ điện M2, bố trí như sơ đồ nguyên lý đã giới thiệu. Hình 2.19: Hệ thống làm mát. M2: Động cơ quạt. Ca: Khoang làm mát khí nén. FN: Quạt làm mát. Co: Khoang làm mát dầu bôi trơn. 2.3.2.2.d. Hệ thống làm khô khí. Khí nén sau khi đi qua khoang làm mát Ca, được làm nguội một phần ở đây. Sau đó,chúng đi vào khoang cách ly 9. Từ khoang trao đổi nhiệt với không khí(lạnh)13, khí nén được làm lạnh dần và bắt đầu sự ngưng tụ hơi nước. Khi vào đến khoang trao đổi nhiệt với dàn lạnh máy lạnh 15, khí nén được làm lạnh tiếp nhờ sự bay hơi của môi chất làm lạnh thu bớt nhiệt của chúng. Tại đây, khí nén được làm lạnh đến ngang nhiệt độ bay hơi của môi chất làm lạnh. Hơi nước trong khí nén ngưng tụ lại càng nhiều hơn. Khí nén đã được làm lạnh từ 15 đi qua bình tách condensate 4 (còn gọi là bẫy condensate) và các chất ngưng tụ (condensate) trong chúng được tách ra. Condensate được xả tự động qua cơ cấu xả tự động 5 hoặc qua van xả condensate bằng tay 6. Khí nén sau khi đi qua khoang trao đổi nhiệt 13 vẫn còn hơi ấm. Chỉ sau khi đi qua khoang trao đổi nhiệt với dàn lạnh máy lạnh 15 và bình tách condensate 4 mới trở thành khí lạnh và khô. Tuy nhiên,chúng vẫn còn tiếp tục được tách và xả condensate ở bên ngoài tại bình áp lực chứa khí nén và các phin lọc-tách condensate thông qua các cơ cấu xả tự động. 2.3.2.2.e. Hệ thống máy lạnh. Hệ thống máy lạnh có nhiệm vụ làm khô khí nén,bao gồm: quạt gió 1 được dẫn động bởi động cơ điện M 4 ; máy nén khí lạnh M3; dàn ngưng tụ(dàn nóng) 2;dàn lạnh(dàn bay hơi) 15; bình gom 10;phin lọc kiểu khô12; van bypass đường gas nóng 11; ống mao dần(zicler) 7; rơle bảo vệ áp suất cao S3; chuyển mạch điều khiển quạt máy lạnh S2… Máy nén khí lạnh M 3 có nhiệm vụ nén môi chất làm lạnh dạng gas nóng đến áp suất cao, chuyển chúng qua dàn ngưng tụ(dàn nóng) 2 và ở đó chúng được quạt gió 1 làm mát để có thể ngưng tụ ở mức cao nhất thành môi chất làm lạnh dạng lỏng. Sau đ ó, môi chất làm lạnh(dạng lỏng) đi qua phin lọc kiểu khô 12 đến ống mao dẫn 7. Môi chất làm lạnh đi qua ống mao dẫn 7 ở áp suất bay hơi. Sự bay hơi này của môi chất làm lạnh kết thúc ở dàn lạnh trong khoang trao đổi nhiệt 15. Ở đó, khi bay hơi, chúng thu nhiệt của khí nén cho đến khi áp suất hơi bão hoà. Phần môi chất làm lạnh đã hấp thu nhiệt ở dàn lạnh được máy nén khí M3 hút về thành một vòng tuần hoàn. Hình 2.20: Hệ thống làm lạnh. 1 -Quạt gió máy lạnh. 13-Khoang trao đổi nhiệt của khí nén với kk 2 -Dàn ngưng tụ máy lạnh. 14-Đường thu hồi dầu đọng. 3 -Bình tách condensate 15-Khoang trao đổi với dàn lạnh máy lạnh. 4 -baóy gom condensate S2-Chuyển mạch đ/k quạt, máy lạnh. 5 -Cơ cấu xả condensate tự động. S3 -Rơle ngắt khi a/s cao 6 -Van tay xả condensate PT20-Cảm biến a/s. 7 -zicler của máy lạnh. M3 -Máy nén khí làm lạnh. 8 -Ống mềm dẫn khí đ/k đóng ngắt tải. M4 -Đ/c quạt hệ thống lạnh. 9 -Khoang cách ly. AO -Lỗ thoát khí nén. 10-Bình gom của máy lạnh. 11-Van bypass đường gas nóng. 12-Phin lọc của máy lạnh. CHƯƠNG 3. SƠ ĐỒ LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TRẠM MNK GA-75FF TẠI BM-7A. 3.1. Sơ đồ Lắp đặt. Hình 3.1: Sơ đồ lắp đặt trạm GA-75FF tại BM-7A trên MSP-3. Quá trình lắp đặt có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc của trạm máy nén khí. Lắp đặt hợp lý làm cho máy nén hoạt động tốt, giảm được độ rung, tăng tuổi thọ cho các thiết bị, kết câu của trạm , cung cấp nguồn khí nén có chất lượng cao cho hệ thống đo lường tự động hoá và các thiết bị, hệ thống tiêu thụ khác. Để đảm bảo an toàn trong quá trình lắp đặt, ta phải quan tâm đến trọng lượng cũng như cấu tạo, tính năng của thiết bị để có phương án vận chuyển thiết bị sao cho chúng được bảo vệ tốt. Cần chọn palăng có tải trọng tương đối lớn phù hợp với trọng lượng của các thiết bị. Phải chọn những vị trí thích hợp để móc palăng. Trong thiết kế những chi tiết của trạm nén nhà thiết kế đã tính toán, chế tạo sẵn những chỗ móc palăng. Trong suốt quá trình lắp đặt, chúng ta chỉ sử dụng những điểm móc đã tạo sẵn để tránh hư hỏng có thể xảy ra đối với thiết bị trong quá trình vận chuyển và lắp đặt. Khi chọn vị trí lắp đặt của trạm nén cần chú ý đến những yêu cầu cần thiết sau: Vị trí của trạm nén phải được bố trí ở nơi thoáng mát, sạch sẽ, sao cho khoảng không gian đủ để cung cấp khí đến phin lọc đầu vào của máy nén và tản nhiệt được tốt. Nếu vị trí lắp đặt phải ở trong khu vực có môi trường không khí không được sạch, có chứa chất ăn mòn, chất khói bụi thì chúng ta có thể dời phin lọc đầu vào đến một vị trí khác có không khí sạch hơn hoặc ta có thể dùng thêm phin lọc phụ trợ. Nền móng để lắp đặt trạm máy nén khí phải đảm bảo độ cứng vững và sự cân bằng. Sau khi khảo sát kết cấu dầm chịu lực của sàn dưới BM-7A, kết hợp với các điều kiện về sự thông thoáng để đảm bảo sự tản nhiệt và không gian cần thiết cho công tác BDSC thiết bị sau này, chúng tôi đã lựa chọn được sơ đồ lắp đặt như đã thể hiện ở hình vẽ 3.1. Trạm máy nén GA75FF bao gồm 2 cụm: Cụm máy nén khí. Bình chứa khí nén và cụm phân phối. Cụm máy nén và cụm thiết bị sấy được lắp đặt trên khung giá chắc chắn và được bao bọc bởi những tấm cách âm. Cho nên việc vận chuyển máy phải chuẩn bị palăng có tải trọng lớn hơn trọng lượng của máy. Và những sợi cáp có tải trọng lớn hơn trọng lượng của máy. Phải tìm những chỗ móc palăng thích hợp. Khi móc cáp vào palăng phải có vòng cáp móc vào palăng để tránh trượt. Cũng cần những tấm gỗ và thanh gỗ để chèn máy hoặc chèn vào chỗ dây cáp tiếp xúc với máy. Cũng có khi phải gia cố khung để đưa máy vào vị trí. Vì vị trí lắp đặt GA-75FF là blốc 7A nên cẩu KEG không với tới nên việc đưa máy vào vị trí phải hết sức thận trọng để tránh móp méo khung cũng như các tấm cách âm và các thiết bị khác. Hình 3.2: Kích thước sàn lắp ráp. Máy nén khí trục vít là loại máy cân bằng động, nên máy không đòi hỏi một nền móng riêng. Ta chỉ cần dùng thước nước (lyvo) để cân bằng sàn trạm nén và hàn cố định đế trạm nén với sàn blốc thông qua các tấm kê bằng thép có kích thước 200x200x20 mm. Trước khi vận chuyển máy cần tháo tách các cụm điều khiển ra. Vì vậy khi hoàn thành công việc lắp đặt phải lắp nó trên khung máy nén. Khi lắp các hệ thống tự động đặc biệt chú ý đến sự chuẩn xác và chắc chắn các mối nối, dây dẫn. Thiết bị phải có dây tiếp đất. Sau khi kết thúc lắp đặt thiết bị nối với mạch điện phải được nối đất. 3.2. Vận hành. Việc vận hành trạm máy nén khí GA-75FF, trong điều kiện bình thường, cần phải tuân thủ theo các quy trình đã đề ra trong bản I-CK-E43, do phòng KTSX của XNKTDK ban hành. Tuy nhiên, khi trạm MNK loại này mới được lắp đặt và đưa vào vận hành thử nghiệm, cần phải hết sức lưu ý những vấn đề sau đây: 3.2.1. Trước khi khởi động. Máy nén được lắp đặt và khởi động lần đầu tiên: Cụm nén và mô tơ được cố định trên khung sàn trong suốt thời gian vận chuyển. Chúng ta phải tháo các đai ốc và bu lông màu đỏ để cho nó dao động trên các đệm cao su. Kiểm tra các mối nối điện và siết chặt. Việc lắp đặt phải được nối đất và bảo vệ chống ngắt mạch bằng cầu chì trong các pha. Một công tắc riêng biệt phải được lắp đặt gần máy nén. Kiểm tra điện ở các biến áp T1, T2 và các thông số cài đặt ở rờ le quá tải F21. Rờ le quá tải phải được cài đặt ở chế độ tự động và Q15 cho quạt gió. Gắn van khí ra (AV) đóng van. Nối hệ thống khí vào van. Lắp van xả tay (Dma) đóng van. Nối van đến hệ thống xả nước thải bằng ống mềm. Nối van xả tự động (Daa) đến hệ thống xả nước thải. Nếu máy làm nguội bằng nước thì phải kiểm tra đường nước, van. Kiểm tra mức dầu. Kim chỉ mức dầu phải nằm ở vùng màu xanh lá cây hay màu cam. Lắp các tấm cách âm kèm theo máy. Và dán những nhãn cảnh báo kèm theo máy để cho người vận hành biết. Bật công tắc cung cấp điện vào máy. Nếu đèn vàng của rơ le K 25 sáng, bật máy nén và tắt ngay để kiểm tra chiều quay của mô tơ theo mũi tên đã ghi trên máy. Kiểm tra các thông số đã lập trình trên máy. Khởi động và vận hành máy nén trong vài phút. Kiểm tra máy nén hoạt động có bình thường không. Máy nén đã hoạt động nhưng do yêu cầu sản xuất thì: Nếu máy nén không vận hành trong 06 tháng thì bắt buộc phải cải thiện điều kiện bôi trơn bằng cách mở cụm van tải/ không tải (UA) và rót vào cụm nén 0,75 lít dầu và lắp trở lại. Đảm bảo tất cả các mối nối phải chặt. Kiểm tra mức dầu. (G1) kim chỉ mức dầu phải nằm ở vùng màu xanh lá cây hay màu cam. Kiểm tra lọc gió, nếu bẩn phải vệ sinh. Nếu màu đỏ xuất hiện ở bộ chỉ thị nghẹt lọc thì phải thay mới. 3.2.2. Khởi động. Cần lưu ý đối với máy GA75FF. Bật công tắc điện 4 giờ trước khi khởi động máy để bộ phận sấy của máy nén gas hoạt động. Bật công tắc nguồn điện. Đèn LED màu vàng sáng, mẫu tin “Compressore Off” xuất hiện ở màn hình. Mở van khí ra (AV). Đóng van xả nước ngưng tụ (Dma). Bấm nút (I). Máy nén bắt đầu khởi động và đèn (LED) màu xanh sáng lên báo hiệu máy nén đang hoạt động ở chế độ tự động. 10 giây sau khi máy nén khởi động, mô tơ máy nén sẽ chuyển từ sao sang tam giác đồng thời máy chạy có tải. Trên màn hình mẩu tin thay đổi từ “Auto Unloaded” sang “Auto Loaded”. 3.2.3. Kiểm tra trong thời gian máy hoạt động. Kiểm tra mức dầu trong lúc máy đang nạp tải. Vạch kim của đồng hồ báo phải nằm ở vùng màu xanh lá cây. Nếu mức dầu thấp, bấm nút ngừng máy (O) đợi máy ngừng hẳn. Cắt điện. Đóng van khí đường ra (AV). Giảm áp suất hệ thống, bằng cách nới nút châm dầu (FC) một vòng. Đợi vài phút và châm dầu vào nút châm dầu (FC) tràn miệng nút châm dầu và xiết chặt lại. Nếu bộ chỉ thị lọc gió báo mầu đỏ thì phải ngừng máy, cúp điện và thay lọc gió mới (AF). Khử bỏ tín hiệu chỉ báo bằng cách ấn vào nút của nó. Nếu đèn (LED) màu xanh sáng thì bộ điều khiển đang điều khiển mạch điện trong chế độ tự động như nạp tải, ngưng tải, ngừng mô tơ và hoạt động trở lại. 3.2.4. Kiểm tra màn hình bộ điều khiển. Kiểm tra các giá trị và các thông báo một cách đều đặn. Bình thường màn hình chính chỉ áp lực khí ra của máy nén, tình trạng máy nén và các chữ viết tắt của các phím chức năng nằm dưới của màn hình. Luôn kiểm tra màn hình và sữa chữa các sự cố nếu đèn (LED) mầu đỏ sáng hoặc chớp. Màn hình sẽ chỉ các thông báo bảo trì nếu một trong số các bộ phận phải được bảo trì hoặc thay thế. Và cài đặt lại thời gian. Cảnh báo: trước khi thực hiện bất kỳ công việc bảo trì, sửa chữa, thay thế đều phải ngừng máy nén. Cắt cầu dao điện. Xả áp suất hệ thống. Chú ý: Bất kỳ khi nào, một mẩu tin về cảnh báo, yêu cầu bảo trì, cảm biến bị hư hay mô tơ quá tải hiện ra, khoảng không gian trống trên màn hình giữa dưới những phím chức năng được điền bằng dấu hoa thị. Khi nhiều bộ phận cần bảo trì đến cùng một lúc thì thông báo sẽ báo lần lượt 3 giây cho từng bộ phận. Thường xuyên bấm nút “more” để đọc những thông tin về điều kiện làm việc thực tế của máy nén khí. Trạng thái của bộ phận điều khiển máy nén (tự động, bằng tay, cục bộ hay từ xa). Trạng thái của máy nén về công tác, thời gian khởi động hay ngừng máy nén. Áp lực không tải cho phép lớn nhất. Áp suất khí ra. Chênh lệch áp suất ở bộ phận tách nhớt. Nhiệt độ khí ra sau cụm nén. Nhiệt độ của điểm đọng sương. Tình trạng bảo vệ quá tải của mô tơ (bình thường hay không bình thường). Tổng số giờ chạy và giờ nạp tải. *Những chế độ điều khiển: Bộ điều khiển có hai công tắc (CMS1/CMS2) để chọn những chế độ điều khiển sau: CMS1 CMS2 Chế độ của máy nén. 0 0 Máy nén không hoạt động 1 0 Máy nén hoạt động ở chế độ bằng tay, máy nén sẽ kích hoạt các lệnh khi ta ấn vào các phím ở trên bộ phận điều khiển (electronikon). Những lệnh ngừng máy, khởi động máy thông qua chức năng công tắc thời gian. Được kích hoạt nếu đã được cài đặt. 0 1 Máy nén làm việc ở chế độ điều khiển từ xa. Máy sẽ kích hoạt các lệnh từ các công tắc ngoại trú. Công tắc ngừng máy khẩn cấp vẫn còn hoạt động. Những lệnh khởi động/ ngừng thông qua chức năng công tắc thời gian vẫn còn tiếp tục làm việc. Đối với trường hợp khởi động máy từ xa, nối một công tắc bấm khởi động ở xa (đây là công tắc thường mở) giữa đầu nối 30 và 31 và nối một công tắc bấm ngừng máy ở xa (đây là công tắc thường đóng) giữa đầu nối 30 và 32 của cầu nối. Nối tắt các đầu nối 30 và 34 trong trường hợp này áp suất khí ra vẫn bị kiểm soát bởi cảm biến áp suất (PT20). Những giá trị áp suất không tải và tải của máy cài đặt trong bộ điều khiển (electronikon) nếu đầu nối 30 và 34 không được nối tắt. Máy nén khí sẽ ngưng chế độ tải/ không tải tự động và duy trì chế độ chạy không tải. Đối với trường hợp tải/ không tải từ xa (thông qua công tắc áp suất ngoại trú) nối tắt đầu nối 30 và 35 và nối một công tắc tải/ không tải giữa đầu nối 30 và 34 những phụ thuộc áp suất đóng/ mở của công tắc áp suất ngoại trú. 1 1 Máy nén được điều khiển thông qua bộ giao tiếp Chế độ điều khiển bằng tay Bình thường máy nén hoạt động trong chế độ tự động, chẳng hạn như chế độ tải/ không tải, ngừng máy, khởi động lại của máy nén đều hoàn toàn tự động khi ấy đèn (LED) màu xanh sáng. Khi có yêu cầu thì máy nén có thể chạy không tải bằng tay. Trong trường hợp này máy nén không chạy ở chế độ tự động chẳng hạn như máy nén sẽ chạy ở chế độ không tải, trừ khi nó được chuyển sang chế độ tải bằng tay trở lại. Chế độ chạy không tải bằng tay: Bấm nút “Unload” đèn (LED) màu xanh, mẩu tin “Manual Unloaded” xuất hiện trên màn hình. Chế độ chạy có tải bằng tay: Bấm phím “Load” đèn (LED) màu xanh vẫn sáng, lệnh “Load” không tác dụng đến máy nén trong khi máy nén đang ở chế độ tải. Nhưng nó sẽ kích hoạt cho máy nén tự động vận hành trở lại. Ví dụ như máy nén sẽ mang tải khi áp suất khí ra thấp hơn giá trị đã được cài đặt. Chế độ khởi động bằng tay: Ở chế độ vận hành tự động, bộ điều khiển sẽ giới hạn số lần khởi động của mô tơ. Nếu máy nén ngừng bằng tay, nó không được khởi động lại bằng tay trong vòng 6 phút sau lần ngừng máy sau cùng. 3.2.5. Dừng máy. Bấm nút “O” đèn (LED) màu xanh tắt, trên màn hình xuất hiện mẩu tin “Program Stop” máy nén sẽ chạy không tải 30 giây và ngừng hẳn lại. Để ngừng máy nén trong trường hợp khẩn cấp bấm nút “S3” đèn (LED) màu đỏ sẽ chớp nháy. Sau khi khắc phục xong sự cố thì nhả nút “S3” bằng cách quay ngược chiều kim đồng hồ “S3” và bấm nút reset “F3”. Trước khi khởi động lại màn hình chính xuất hiện mẩu tin “All Conditions are OK” (tất cả mọi điều kiện đều tốt). Bấm phím “Menu” và “Main”. Đóng van khí ra (AV) và cắt cầu dao điện. Mở van xả nước ngưng tụ (Dma). 3.3. Bảo dưỡng, sửa chữa. Trước khi bảo dưỡng. Bấm nút ngừng máy “O” và đợi cho máy ngừng hẳn (khoảng 30 giây), cắt điện. Đóng van khí đầu ra (AV) và xả áp suất của trạm nén trở về không. Van khí ra có thể được khoá trong suốt thời gian bảo trì và sửa chữa như sau: Khoá van. Tháo con ốc giữ tay nắm. Khoá tay nắm và xoay nó cho đến khi rãnh của nó lọt vào mép khoá của thân van. Khoá tay mở bằng cách dùng ốc và chìa khoá đặc biệt. Bảo dưỡng mô tơ chính (M1): Liên hệ với kĩ sư trưởng điện để họ có kế hoạch bảo dưỡng động cơ (theo sách hướng dẫn của hãng). Thay dầu và lọc dầu: Khoảng thời gian thay dầu và lọc dầu tuỳ thuộc vào nhiệt độ của môi trường và chế độ làm việc, sự ô nhiễm của môi trường. Chú ý: Dầu bôi trơn sử dụng cho các máy nén khí trục vít kiểu GA-75FF của hng ATLAS COPCO được khuyến nghị sử dụng là loại Atlas Copco Roto-injectfluid . Chúng thường được chứa trong các can có dung tích 20 lít (có số thứ tự đặt hàng-Ordering number-là :2901 0522 00) hoặc các thùng phi có dung tích 209 lít (Ordering number :2901 0522 01). Đây là loại dầu bôi trơn có chất lượng tốt, chuyên dụng cho các máy nén khí trục vít. Chúng đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho các hệ thống của my nn khí. Ngoài ra, theo hướng dẫn của ATLAS COPCO, các loại dầu khoáng chất lượng cao, có chứa các phụ gia ức chế sự ôxy hoá,chống tạo bọt, chống mài mịn cũng có thể sử dụng được cho máy nén khí trục vit nếu tương ứng với nhiệt độ môi trường và ISO 3448, chúng phải đạt các chỉ tiêu về độ nhớt như sau: -Khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 25ºC: cấp độ nhớt: ISO VG 68 ; chỉ số độ nhớt nhỏ nhất :95 -Nhiệt độ trong khoảng từ 25ºC đến 0ºC: cấp độ nhớt: ISO VG 46; chỉ số độ nhớt nhỏ nhất :95 Cần phải lưu ý: Trước khi thay thế dầu bôi trơn Atlas Copco Roto-injectfluid bằng các loại dầu bôi trơn mới cần phải xả hết dầu cũ, rửa sạch tồn bộ hệ thống và thay tòan bộ các phần tử lọc dầu bôi trơn. 3.3.1. Nội dung bảo dưỡng: Hàng ngày: Trước khi khởi động: Kiểm tra mức dầu. Vệ sinh lọc gió. Trong thời gian hoạt động: Kiểm tra các thông số trên màn hình. Kiểm tra van xả tự động xả nước suốt trong thời gian nạp tải. Kiểm tra mức dầu (G1). Kiểm tra bộ báo bảo trì của lọc khí (IV). Sau khi ngừng máy: Xả nước ngưng tụ (Dma) bằng tay. Hàng tháng: Vệ sinh máy nén. Hàng quý 3 tháng: Kiểm tra van an toàn (SV). Kiểm tra màn hình . Kiểm tra sự rò rỉ nếu có. Kiểm tra các bộ giải nhiệt và làm sạch (Ca, Co). Tháo kiểm tra và vệ sinh lọc gió (AF). Tháo và làm sạch van phao trong bộ tách nước (MTa). Hàng năm: Mang van an toàn (SV) đến trung tâm kiểm tra. Kiểm tra hệ thống điện. Kiểm tra các chức năng bảo vệ máy do quá nhiệt. Thay lọc gió (AF) sau 4000 giờ chạy. Thay lọc dầu (OF) sau 4000 giờ chạy. Thay lọc tách dầu (OS) sau 8000 giờ chạy. Kiểm tra và làm sạch van tiết lưu (Rf). Thay dầu. Kiểm tra đường ống mềm. Chú ý: Phải thực hiện thường xuyên hơn với môi trường đầy bụi. Thay thế những phụ tùng hay bị hư hỏng. Phải sử dụng đúng lọc dầu chính hãng (15 bar). Bất kỳ sự rò rỉ nào phải xử lý ngay để tránh mất dầu. Thay dầu cho máy nén: Vận hành cho máy tới khi nóng. Bấm nút “O” ngừng máy nén, đợi vài phút, cắt điện, đóng van khí ra (AV) và giảm áp suất của máy nén bằng cách mở từ từ nút châm dầu (FC) để áp lực trong hệ thống thoát ra. Tháo ốc xả dầu (VP) ở trên bộ làm nguội nhớt, đợi khoảng 5 phút xả nút (DP2) ở van chặn dầu và chứa dầu trong thùng đựng. Tháo lọc dầu. Làm sạch những mặt tiếp xúc của lọc dầu ở phần đường dầu vào. Bôi dầu vào vòng đệm của lọc dầu mới, đổ ½ lít dầu vào lọc dầu mới, xoay mấy vòng rồi lắp vào vị trí cũ đến khi vòng đệm tiếp xúc với mặt tiếp xúc. Xiết chặt bằng tay khoảng ½ vòng. Xả dầu bình chứa bằng cách xả nút xả dầu (DP1) và (DP3). Sau khi đã xả hết dầu, làm sạch bình chứa bằng cách dùng khí khô sạch thổi vào bình chứa qua lỗ châm dầu (FC). Xiết nút xả dầu (DP1) và (DP3) lại. Châm dầu vào bình chứa cho đến khi bằng miệng nút châm dầu (FC). Vặn chặt nút châm dầu (FC) và (VP) lại. Chạy máy nén khoảng vài phút. Bấm nút “O” ngừng máy nén và đợi vài phút để dầu ổn định. Giảm áp suất của hệ thống bằng cách nới nút châm dầu (FC) từ từ và đổ thêm dầu cho đến khi bằng miệng nút châm dầu (FC) và xiết chặt nút châm dầu (FC) lại. Cài đặt lại thời gian thay dầu và lọc dầu. Những phụ tùng bảo dưỡng và thay thế: Những phụ tùng bảo dưỡng có sẵn, giúp ta giảm tối đa thời gian ngừng máy và tận dụng được công suất của máy. Những phụ tùng chính hãng của hãng Atlas Copco làm cho chi phí bảo dưỡng thấp. Bộ phụ tùng lọc dầu và khí. Đối với máy GA75 – GA75W Mã số đặt hàng: 2901 034100. Bộ phụ tùng bảo trì bộ tách nhớt: Mã số đặt hàng: 2901 043200. Dầu bôi trơn Atlas Copco hoặc Energol RC R-68. 3.3.2. Bảo dưỡng và điều chỉnh một số bộ phận quan trọng. Lọc khí (AF): Ngừng máy nén, cúp điện. Tháo những thanh cài nắp. Lấy lọc gió và hẩy bụi làm sạch hẩy bụi. Loại bỏ lọc gió cũ. Lắp lọc gió mới và hẩy bụi vào. Cài đặt lại bộ hiển thị bảo dưỡng lọc khí Bộ giải nhiệt (Ca): Phải luôn luôn duy trì bộ làm nguội phải sạch để tăng hiệu suất làm nguội. Làm sạch bộ làm nguội bằng bàn chải cước. Sau đó dùng khí áp suất thấp thổi theo chiều ngược lại của khí đi. Khi làm vệ sinh phải che đậy những bộ phận nằm dưới nó. Van an toàn (SV): Phải thường xuyên kiểm tra van an toàn để tránh sự cố: Vận hành van an toàn phụ thuộc vào từng loại van Tháo lắp van 1 hoặc 2 vòng sau đó siết lại Hay kéo cần nâng van lên Thử van an toàn ở một hệ thống khép kín riêng biệt. Chú ý: Không được vận hành máy khi không có van an toàn. 3.3.3. Các sự cố thường gặp và cách khắc phục, sửa chữa. Trạm máy nén khí GA-75FF sau khi được lắp đặt và đưa vào sử dụng để cung cấp nguồn khí làm nguồn nuôi cho hệ thống đo lường tự động hoá của giàn. Sau một thời gian hoạt động có thể xuất hiện những sự cố nhất định. Chúng ta cần xác định chính xác các nguyên nhân gây hư hỏng, từ đó đưa ra phương pháp khắc phục hợp lý, phương pháp sửa chữa phù hợp. Với điều kiện thiết bị máy nén làm việc ở môi trường biển, nhiệt độ và thời tiết thay đổi theo ngày và theo mùa. Nên đã xẩy ra các sự cố thường gặp sau đây: 1. Nhiệt độ môi trường giảm đột ngột, độ ẩm cao, hệ thống lọc tách nhớt lọc không được lượng hơi nước có trong không khí, dẫn đến nước bị giữ lại và phá hủy các thiết bị. Cần tạo cho khu vực luôn được sạch sẽ, có vách che không cho hướng gió thổi vào mùa gió chướng, đặt chế độ chênh lệch áp suất bắt đầu nạp tải và khi chạy không tải một khoãng nhất định để nhiệt độ đầu ra của khí nén luôn duy trì ở nhiệt độ cho phép trong khoãng 70 ÷ 78 oC. 2. Sensor đo nhiệt độ đầu ra hay bị lỗi báo nhiệt độ đầu ra thay đổi với một giá trị không ổn định. Cần bảo dưỡng hoặc thay mới đầu đo này. 3. Đoạn ống nối mềm nối khí đường ra của máy với hệ thống của máy dễ bị lão hóa, vỡ. Cần theo dõi để thay mới và có biện pháp khắc phục. 4. Hàng ngày cần phải kiểm tra mức hao hụt của dầu, kiểm tra sự rò rỉ và vệ sinh thiết bị. 5. Lúc bắt đầu kiểm tra chạy thử lần đầu, cần kiểm tra đúng chiều quay của động cơ theo chiều mũi tên tránh làm hư hỏng thiết bị. 6. Cần theo dõi và xả condensat tại van xả bằng tay tránh trường hợp hệ thống xả tự động bị nghẹt. 7. Sensor lấy tín hiệu áp suất từ bình chứa dễ bị hỏng khi va chạm, cần theo dõi và có bảng khuyến cáo. 8. Máy làm việc hoàn toàn tự động, cần có bảng khuyến cáo để phân công trách nhiệm những người có trách nhiệm vận hành và bảo dưỡng máy. 9. Bấm nút máy bắt đầu chạy nhưng không có tải (không có áp suất) sau thời gian đã được cài đặt. - Van điện từ (Y1) bị hỏng: Cần kiểm tra và bảo dưỡng kịp thời, nếu không làm việc thì cần thay mới. - Van nạp khí vào (IV) bị kẹt ở vị trí đóng: Do khí hậu ở biển ẩm, thay đổi đột ngột. Nên thường xuyên kiểm tra và vệ sinh nhiều hơn so với thời gian cài đặt của máy. - Van áp lực tối thiểu bị rò rỉ (Vp) (khi hệ thống hoặc giảm áp suất so với áp suất tối thiểu đã được cài đặt): Kiểm tra van, bảo dưỡng và kiễm tra bề mặt làm việc của đế van, sự làm việc cũa lò xo. 10. Máy nén hoạt động nhưng áp lực dưới mức bình thường là do lượng khí tiêu thụ quá nhiều, có thể là do đường ống bị vỡ, lọc gió đầu vào bị nghẹt, van nạp khí vào (IV) không mở hoàn toàn, lọc tách dầu bị nghẹt hoặc van an toàn bị rò rỉ khí. Cần kiểm tra lại toàn bộ sau đó cho máy hoạt động trở lại bình thường và cần theo dõi thêm. 11. Sau khi máy ngừng thì khí thổi ngược lại bộ lọc gió đầu vào, là do van ngược CV bị hở hoặc van chặn dầu VS bị đóng không kín. Cần phải kiểm tra bảo dưỡng sau khi có hiện tượng xẩy ra. 12. Nhiệt độ khí đầu ra quá cao là do thiết bị làm mát khí bị hỏng, do mức dầu quá thấp, bộ làm nguội dầu bị hỏng hay van nhiệt BV bị hỏng. khí đầu vào có nhiệt độ quá cao, cần theo dõi thay đổi thời tiết để điều chỉnh buồng làm việc của máy, tránh lượng khí đối lưu cần thường xuyên theo dõi mức dầu trong bình. Phải kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế trước khi cho máy vào làm việc, để tránh các hỏng hóc khác có thể xẩy ra. CHƯƠNG 4. SỬ DỤNG SOLIDWORKS MÔ PHỎNG CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY NÉN KHÍ GA75 VÀ MỘT SỐ CHI TIẾT KỸ THUẬT KHÁC. 4.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks. SolidWorks phần mềm thiết kế ba chiều được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như xây dựng, kiến trúc, cơ khí… được lập trình bằng ngôn ngữ Visual Basic và sử dụng các công nghệ mới nhất về lĩnh vực đồ họa máy tính. Phần mềm SolidWorks do công ty SolidWorks phát triển là một trong những phần mềm thiết kế uy tín nhất trên thế giới. Phần mềm này cho phép người sử dụng xây dựng các mô hình chi tiết 3D, lắp ráp chúng lại với nhau thành một bộ phận máy (máy) hoàn chỉnh, kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu… Phần mềm SolidWorks cũng cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó. SolidWorks có thể xuất ra các file dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác như ANSYS, ADAMS, Pro-Casting…Trước sự phát triển lớn mạnh của phần mềm CAD SolidWorks, hiện nay nhiều phần mềm CAD/CAM đã viết thêm các modul nhận dạng trực tiếp file dữ liệu SolidWorks… Giao diện của chương trình rất thuận lợi cho người sử dụng, không bắt người sử dụng phải nhớ tên các lệnh một các chi tiết vì các biểu tượng của các nút lệnh trên các thanh công cụ đã cho người sử dụng biết sơ bộ về chức năng của chúng. Hình 4.1: Giao diện cơ bản của SolidWorks. Trong SolidWorks có 3 loại bản vẽ sau : Part : được sử dụng để tạo các chi tiết riêng lẻ. Bản vẽ này thường xuyên được sử dụng để tạo các chi tiết 3D. Assembly : bản vẽ này liên kết các chi tiết trong bản vẽ Part với nhau để tạo thành một bộ phận máy (máy) hoàn chỉnh. Bản vẽ này có sự liên kết với các chi tiết lại với nhau nên nếu có sự thay đổi nào đó từ bản vẽ Part thì chi tiết tương ứng trên bản vẽ lắp cũng tự động cập nhật theo. Drawing : chủ yếu dùng để biểu diễn các hình chiếu hoặc các mặt cắt từ bản vẽ Part hoặc Assembly. Hình 4.2. Sau đây là một số mô hình chi tiết được vẽ bằng Solidworks : Hình 4.3 Ta có thể sử dụng SolidWorks để thực hiện các công việc như sau: - Xây dựng mô hình 3D và các bản vẽ 2D. - Quản lý hàng ngàn chi tiết và mô hình lắp ghép lớn - Nhập các file SAT, STEP, ACAD, VISI, Catia, ProE, Unigraphic, Inventor, Solid Edge, CADKEY,… để sử dụng SolidWorks. Xuất sang ProE, Catia, và các file IGES, STEP, JPEG,… - Làm việc nhóm với nhiều thành viên trong quá trình xây dựng mô hình. - … Phần mềm này tương đối dễ sử dụng. Hiện tại trên thị trường đã có sách tiếng Việt hướng dẫn sử dụng phần mềm này (do một nhóm tác giải trường Đại học Bách khoa Hà Nội viết) nhưng ở trình độ căn bản. Ngoài ra cũng dễ dàng tìm được các tài liệu hướng dẵn sử dụng bằng tiếng Anh trên mạng internet. Trước những thế mạnh của SolidWorks, hiện tại nhiều trường đại học, cao đẳng kỹ thuật ở Việt Nam đã tiến hành mua bản quyền và giảng dạy cho sinh viên. Rất nhiều công ty sử dụng phần mềm này cho công việc thiết kế. Nói chung đây là phần mềm rất đáng được nghiên cứu sử dụng. 4.2. Tạo và mô phỏng hoạt động của đầu nén máy nén Ga 75. 4.2.1. Khởi động solidworks, cài đặt đơn vị. 4.2.1.1. Khởi động. Sau khi cài đặt SolidWorks, chạy solidworks lần đầu tiên ta phải thiết lập đơn vị, và giao diện cơ bản cho Solidworks. Hình 4.4. Trước tiên, khi khởi động Solidworks, màn hình sẽ hiện ra bảng lựa chọn như sau: Hình 4.5 Trong đó cho phép bạn chọn sử dụng chương trình để: Part: Lập mô hình 3D của chi tiết. Assembly: Lắp ráp các chi tiết. Drawing: Tạo bản vẽ 2D là các hình chiếu của vật thể 3D đã tạo. Giao diện phần tạo của phần Part trong chương trình: Hình 4.6. Trong đó có các phần cơ bản: Danh mục đối tượng trong bản vẽ. Công cụ quan sát bản vẽ. Công cụ vẽ. Chuyển sang bản lắp ráp hay tạo bản vẽ 2D. Công cụ khác (tính toán, chèn mẫu chuẩn cơ khí …) 4.2.1.2. Đơn vị. Đơn vị mặc định của Solidworks 2007 là meter,kilogarm,second. Để dễ sử dụng khi thao tác với các chi tiết ta nên đổi đơn vị cho phù hợp. Sử dụng menu tools/options xuất hiện bản sau: Hình 4.7. Chọn Document Properties/units và chọn đơn vị theo ý muốn của bạn. Nên chọn MMGS cho các chi tiết nhỏ và cần độ chính xác cao. 4.2.2. Tạo trục vít chính và phụ. Sử dụng công cụ tạo part của Solidworks, ta có thể dễ dàng tạo trục chính và phụ và vỏ đầu nén như sau: 4.2.2.1. Trục chính. Vào Sketch chọn công cụ vẽ hình tròn, chọn mặt phẳng vẽ là Font plane Hình 4.8. Mặt phẳng phác thảo. Đường tròn. Chỉnh sửa các thông số của hình tròn. Kết thúc lệnh bằng dấu nhắc màu xanh. Tiếp tục: Vào Features, chọn công cụ Extruded boss/base tạo bề dày cho hình cơ sở đã vẽ. Chú ý: Để tiện quan sát ta có thể dùn phím cách (space) để mở công cụ viewer với rất nhiều góc quan sát hoặc sử dụng chuột giữa, bấm giữ và kéo tới hướng quan sát thích hợp. Hình 4.9. Tạo đường tâm cho khối trụ vừa vẽ: Hình 4.10. Nháy chuột vào mặt trụ để chọn đối tượng. Hình 4.11. Tạo đường xoắn ốc. Hình 4.12. Nháy chuột phải vào mặt phẳng trên, insert sketch vẽ đường tròn tâm và bán kính trùng với đáy hình trụ. Vào phần Curves (góc phải trên) chọn Helix and Spiral. Hình 4.13 Hình 4.14. 1. Chiều dài xoắn. 2. Số vòng xoắn. 3. Độ nghiêng xoắn. Chuyển sang Top plane. Nháy chuột phải vào chọn insert Sketch và vẽ biên dạng của mặt cắt rãnh trục vít. Trong ví dụ này là hình elip tuy nhiên thực tế là biên dạng rất phức tạp. Hình 4.15 Vào Features chọn Sweept boss/base để cắt theo biên dạng xoắn ốc đã tạo. Hình 4.16. Hình cắt. Đường đi của hình cắt Vào phần Circular để tạo ra 5 đường rãnh tương tự. Hình 4.17 Hình 4.18 1. Đường tâm 2. Xoay 600 mỗi lần copy. 3. copy thành 6 rãnh. 4. Đối tượng copy. Hình 4.19 OK ta được kết quả như trên. Bo tròn cạnh bằng lệnh Fillet, chọn tất cả các cạnh trên của rãnh. Hình 4.20 Hình 4.21 OK Hình 4.22 Vẽ trục ổ lăn. Chọn mặt phẳng trước, nháy chuột phải chọn insert Sketch Hình 4.23 Vẽ hình tròn với tâm trùng với tâm trục vít. Hình 4.24 Vào Features chọn Extruded để tạo trục. Hình 4.25 Đánh dấu vào direction 2 chúng ta sẽ có thể Extruded 2 chiều, tính toán độ dài extruded chiều 2 sao cho hợp lý để trục đối xứng. Ok Như vậy ta đã hoàn thành Trục chủ động của đầu nén trục vít. Hình 4.26 4.2.2.2. Trục phụ. Trục phụ được thực hiện tương tự như trục chính. Khác biệt ở kích thước hình elip cắt rãnh và đường kính trục ổ lăn. Hình 4.27 4.2.3. Giá lắp ráp 2 trục chuyển động. Ta sẽ vẽ 1 giá đỡ đơn giản thay cho vỏ đầu nén. Mục đích của nó là tạo điều kiện cho hai trục liên kết đúng khoảng cách khi lắp ráp, thay thế cho việc vẽ vỏ đầu nén phức tạp hơn rất nhiều. Trong phần tạo Part của Solidworks, tạo một sketch mới như sau: Hình 4.28 Từ sketch trên, tạo bề dày 2mm bằng công cụ Extruded. Kết quả ta có: Hình 4.29 Ta sẽ sử dụng nó trong quá trình lắp ráp mô phỏng. 4.2.4. Lắp ráp và mô phỏng chuyển động. 4.2.4.1. Lắp ráp ăn khớp 2 trục vít. Từ solidworks, chọn File >> New file (Ctrl + N) . Chọn Assembly ta được giao diện như hình sau: Hình 4.30 Bên trái là danh sách các Part đang được mở bằng Solidworks, bao gồm những Part vừa được thực hiện ở trên. Bắt đầu việc lắp ráp bằng cách bam vào chi tiết lắp ráp rồi bấm ra màn hình lắp ráp chính giữa. Hình 4.31 Nếu muốn thêm chi tiết lắp ráp bạn có thể vào Insert Components ở góc trên bên trái để browse thêm. Tạo liên kết giữa các chi tiết bằng lệnh Mate Trước tiên là trục chính và lỗ trục lớn của giá đỡ. Chọn Mate sau đó chọn hai đường tròn như hình vẽ: Hình 4.32 Chú ý phải chọn chính xác đường tròn ở mặt trong của giá đỡ và đường tròn ở cổ trục. Kết quả: Hình 4.33 Ok. Nếu bị ngược chiều, ta có thể sử dụng mũi tên Flip mate alignment ngay trên thanh công cụ vừa hiện ra. Tương tự với trục phụ ta được: Hình 4.34 Xoay về mặt sau (dùng chuột giữa) kiểm tra ăn khớp giữa hai trục. Nếu không khớp với nhau, bấm giữ chuột trái lên 1 trong 2 chi tiết và di chuyển nhẹ tới khi nào nó xoay tới vị trí hợp lý thì dừng lại. Hình 4.35 Bấm phím cách (Space), chọn chế độ quan sát Isometric. Hoàn thiện việc lắp ráp 2 trục vít ăn khớp với nhau. 4.2.4.2. Mô phỏng. Sau khi lắp ráp 2 trục vít ta sẽ gán chuyển động cho các trục bằng công cụ Simulation. Cụ thể là Rotary Motor. Hình 4.36 Bấm vào công cụ trên ta có thể gán chuyển động xoay cho các trục. Ví dụ với trục chính: Hình 4.37 Tương tự với trục phụ. Chú ý rằng trục chính và trục phụ phải có tốc độ liên hệ với nhau theo công thức: V1.n1=V2.n2 Trong đó: V1,V2: Tốc độ xoay của các trục (deg/s) n1,n2 : Số răng mỗi trục. Sau đó dùng công cụ tính toán trong Simulation để Solidworks tạo mô phỏng. Hình 4.38 Đợi khoảng 30s để Solidworks tính toán. Nếu chương trình không tự dừng. bấm vào Simulation, chọn Stop record or playback.. Để xem kết quả vào Simulation chọn Replay Simulation. OK. 4.3. Ứng dụng vào cơ khí thiết bị dầu khí. Solidworks thực sự là một chương trình mạnh về cơ khí chế tạo máy. Trong ngành cơ khí thiết bị khoan, rất nhiều máy móc, thiết bị từ đơn giản tới phức tạp. Nếu có thể sử dụng phần mềm để mô phỏng thì rất có ích trong công tác giảng dạy và học tập. Hơn nữa phần mềm này cũng rất được các công ty chuộng dùng nên tôi hi vọng bộ môn sẽ giảng dạy phần mềm này cho sinh viên ngành thiết bị dầu khí. Minh chứng cho khả năng mạnh mẽ của chương trình, xin đưa ra một số hình ảnh mô phỏng của một số thiết bị dầu khí mà em tự làm. 4.3.1. Valve. Hình 4.39. Mô phỏng valve. 4.3.2. Tạo mô hình trạm nén khí Ga 75. Dựa trên sơ đồ lắp đặt trạm nén khí tại Block BM 7 của giàn MSP 3 Hình 4.40 Và sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén. Hình 4.41 Có thể tạo ra mô hình như sau. Hình 4.42 Không những vậy, Solidworks còn có khả năng xây dựng hệ thống đường ống dầu khí, thiết kế nhà cửa cầu đường … Đặc biệt có những công cụ thương mại của Solidwork có khả năng tính toán bền cho kết cấu, tính toán thủy lực cho hệ thống đường ống và rất nhiều tính năng khác. Hình 4.43 Ứng dụng của solidworks trong thiết kế hệ thống khai thác dầu khí.KẾT LUẬN Trong điều kiện giàn khoan trên biển để đảm bảo cho công tác khoan và khai thác, cũng như giám sát chặt chẽ các công tác này thì việc sử dụng hệ thống tự động là rất hữu hiệu. Do môi trường dễ cháy nổ trên giàn khoan nên việc sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết bị tự động là tối ưu hơn cả. Trong rất nhiều máy nén khí đang được sử dụng tại Liên doanh Vietsopetro để cung cấp khí nén cho hệ thống tự động thì máy nén khí Ga 75 là thông dụng hơn cả và có vai trò hết sức quan trọng. Trong thời gian thực hiện đồ án, bằng kiến thức có được và sự giúp đỡ của thầy Nguyễn Văn Giáp, em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn. Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.” Bởi khả năng ứng dụng rộng rãi của phần mềm Solidworks, em hi vọng phần mềm này sẽ được các sinh viên bộ môn nói riêng và các sinh viên ngành kỹ thuật trong trường nói chung nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong học tập. Do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế cùng với chưa có kinh nghiệm thực tế làm việc lâu dài nên đề tài có những thiều sót không thể tránh khỏi. Vì vậy em mong có sự góp ý từ các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! THAM KHẢO 1. Đề tài bậc 6 về máy nén khí Ga 75 – KS Nguyễn Văn Sơn Vietsovpetro. 2. Giáo trình thủy lực khí nén – ĐH Bách khoa Hà Nội. 3. Web site công ty TNHH kỹ thuật Hợp Nhất 4. Giáo trình Solidworks MỤC LỤC