Đồ án Tìm hiểu quy trình lắp đặt vận hành-Bảo dưỡng sửa chữa tổ hợp bơm ly tâm điện chìm uespk16-2000-1400. nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN TOẢN LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ & CÔNG TRÌNH – K50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH-BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK16- 2000-1400. NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG. HÀ NỘI - 6 - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN TOẢN LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ & CÔNG TRÌNH – K50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH-BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK16- 2000-1400. NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN THS. LÊ ĐỨC VINH HÀ NỘI - 6 - 2010 LỜI NÓI ĐẦU Công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền công nghiệp của nước ta, nó đem lại nguồn thu ngoại tệ lớn cho ngân sách quốc gia. Công tác khai thác dầu khí được tiến hành vào năm 1986, tuy nhiên trong thời gian này vẫn chưa cho thấy kết quả khả quan. Đến năm 1988, sau khi phát hiện ra dầu trong tầng Móng, ngành dầu khí Việt Nam moeis thực sự phát triển. Trong quá trình khai thác nguông năng lượng tự nhiên giảm dần do đó cần phải có các biện pháp nhân tạo nhằm khôi phục và duy trì áp suất vỉa. Có nhiều biện pháp nhân tạo như: ép khí, ép nước, ép dung dịch polime. . .mỗi biện pháp có những tính năng riêng nhưng có một mục đích là duy trì áp suất vỉa. Đi đôi với các biện pháp và các thiết bị chuyên dụng phục vụ cho mục đích duy trì áp suất vỉa. Hiện nay bơm ép để duy trì áp suất đang cho kết quả kha khả quan ở vùng mơ Bạch Hổ, các thiết bị phục vụ cho công tác bơm ép ngày càng đa dạng và hiện đại trong đó Máy bơm ly tâm điện chìm là thiết bị chính yếu trong hẹ thống thiết bị bơm nước ép vỉa. Ở đồ án này em đi sâu tìm hiểu hệ thống thiết bị của Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm (bơm ép chính) UESPK 16-2000-1400. Do chưa có kiến thức thực tế và tài liệu còn hạn chế nên ở đồ án này còn nặng về lý thuyết và không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong thầy (cô) giáo cùng các bạn cho ý kiến bổ sung. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Đức Vinh đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành dồ án này và các thầy (cô) giáo trong khoa Dầu khí. Sinh viên NGUYỄN VĂN TOẢN 01692885112 MỤC LỤC CHƯƠNG I : CÔNG TÁC BƠM ÉP VÀ HỆ THỐNG BƠM ÉP NƯỚC DUY TRÌ ÁP SUẤT VỈA TẠI MỎ BẠCH HỔ. ....................................... 10 1.1 NHIỆM VỤ - PHƯƠNG PHÁP TÁC ĐỘNG LÊN VỈA DẦU BẰNG BƠM ÉP NƯỚC. ........................................................................................ 10 1.1.1 Nhiệm vụ. ............................................................................................ 10 1.1.2 Các phương pháp duy trì áp suất vỉa bằng bơm ép. .............................. 10 1.1.2.1 Bơm ép nước ngoài vùng vỉa chứa dầu. ............................................ 10 1.1.2.2 Bơm ép nước quanh, gần vùng vỉa chứa dầu. .................................... 11 1.1.2.3 Bơm ép nước bên trong vùng vỉa chứa dầu. ...................................... 12 1.1.2.4 Mô hình bơm ép tại mỏ Bạch Hổ. ..................................................... 14 1.2 HỆ THỐNG BƠM ÉP NƯỚC TẠI MỎ BẠCH HỔ. ......................... 14 1.2.1 Nguồn nước bơm ép. ........................................................................... 14 1.2.2 Giới thiệu chung về hệ thống bơm ép nước vỉa. ................................... 15 1.2.2.1 Hệ thống xử lý nước bơm ép trên các giàn cố định. .......................... 15 1.2.2.2 Các phương pháp xử lý đối với nước bơm ép. .................................. 18 1.2.2.3 Tiêu chuẩn nước đã qua hệ thống xử lý. ........................................... 18 CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU CÁC LOẠI MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM VÀ BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK16-2000-1400. ............. 19 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LOẠI BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM...... 19 2.2 MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400................ 21 2.2.1 Thông số kỹ thuật của bơm UESPK 16-2000-1400. ............................ 21 2.1.1.1 Đặc tính dung dịch bơm. ................................................................... 21 2.1.1.2 Thông số sử dụng của bơm UESPK 16-2000-1400. .......................... 22 2.1.1.3 Thông số thiết kế trạm bơm UESPK 16-2000-1400. ......................... 22 2.2.2 Cấu tạo bơm UESPK 16-2000-1400. ................................................... 22 2.2.3 Nguyên lý hoạt động. .......................................................................... 26 2.2.4 Vài nét sơ lược về động cơ điện chìm. ................................................. 27 2.2.4.1 Thông số kỹ thuật của động cơ điện chìm. ........................................ 27 2.2.4.2 Cấu tạo động cơ. ............................................................................... 28 2.3 GIỚI THIỆU TỔ HỢP MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM. ............ 30 2.3.1 Thiết bị trên bề mặt.............................................................................. 30 2.3.1.1 Máy biến thế. .................................................................................... 30 2.3.1.2 Tủ điều khiển. ................................................................................... 30 2.3.1.3 Cột nối chống nổ. ............................................................................. 30 2.3.1.4 Đầu miệng giếng............................................................................... 31 2.3.2 Thiết bị trong lòng giếng. .................................................................... 32 2.3.2.1 Hệ thống cáp tải điện năng................................................................ 32 2.3.2.2 Băng kẹp cáp. ................................................................................... 34 2.3.2.3 Van ngược. ....................................................................................... 34 2.3.2.4 Máy bơm và động cơ điện. ............................................................... 35 2.3.2.5 Thiết bị cảm ứng đo áp suất và nhiệt độ. ........................................... 35 CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TỔ HỢP MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000- 1400. ............................................................................................................ 36 3.1 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. ............................... 36 3.1.1 Sơ đồ hệ thống công nghệ . .................................................................. 36 3.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị trong tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 . ............................................................... 37 3.1.2.1 Cáp điện. .......................................................................................... 37 3.1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp. ............................... 38 3.1.2.3 Tủ điều khiển. ................................................................................... 39 3.1.2.4 Hệ thống kiểm tra, làm kín. .............................................................. 40 3.2 QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. .................................................................... 41 3.2.1 Thiết bị đầu miệng giếng. .................................................................... 41 3.2.2 Công tác chuẩn bị thiết bị. ................................................................... 42 3.2.2.1 Chuẩn bị bơm. .................................................................................. 42 3.2.2.2 Chuẩn bị động cơ điện. ..................................................................... 43 3.2.2.3 Chuẩn bị cáp điện. ............................................................................ 43 3.2.2.3 Chuẩn bị nơi lắp ráp. ........................................................................ 43 3.2.3 Vận chuyển thiết bị. ............................................................................. 43 3.2.4 Lắp máy bơm....................................................................................... 44 3.2.5 Vận hành tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400. .......... 45 3.2.6 Hiện tượng hư hỏng thường gặp khi vận hành và biện pháp khắc phục. ..................................................................................................................... 47 3.2.7 Tháo và kiểm tra bơm. ......................................................................... 48 3.3 QUY TRÌNH THÁO LẮP SỬA CHỮA MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. .................................................................... 49 3.3.1 Tháo máy bơm..................................................................................... 49 3.3.1.1 Tháo phần trên của máy bơm. ........................................................... 49 3.3.1.2 Tháo phần giữa của máy bơm. .......................................................... 50 3.3.1.3 Tháo phần dưới của máy bơm. .......................................................... 50 3.3.2 Lắp máy bơm....................................................................................... 51 3.3.2.1 Lắp phần trên. ................................................................................... 51 3.3.2.2 Lắp phần giữa và phần dưới.............................................................. 52 3.3.2.3 Nối các phần bơm. ............................................................................ 52 3.3.3 Bảo dưỡng kỹ thuật. ............................................................................ 52 3.3.4 Sửa chữa bơm ly tâm chìm UESPK 16-2000-1400. ............................. 53 3.3.5 Công tác an toàn. ................................................................................. 54 CHƯƠNG IV: PHỤC HỒI - SỬA CHỮA BÁNH CÔNG TÁC .............. 56 4.1. CẤU TẠO CỦA BÁNH CÔNG TÁC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT. ...................................................................................................... 56 4.1.1 Ảnh hưởng của góc 1 . ....................................................................... 58 4.1.2 Ảnh hưởng của góc 2 . ....................................................................... 58 4.2. CÁC DẠNG HỎNG CỦA BÁNH CÔNG TÁC. .............................. 59 4.2.1 Hỏng do mòn. ...................................................................................... 59 4.2.1.1 Mòn cơ học ....................................................................................... 59 4.2.1.2 Mòn hóa học và mòn điện hóa. ......................................................... 60 4.2.1.3 Kết luận. ........................................................................................... 61 4.2.2 Hỏng do va đập thủy lực. ..................................................................... 62 4.2.3 Hỏng do va đập cơ khí. ........................................................................ 63 4.2.4 Hỏng do khuyết tật chế tạo. ................................................................. 65 4.3. PHỤC HỒI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÁNH CÔNG TÁC. . 65 4.3.1 Bổ sung kim loại bằng phương pháp hàn đắp. ..................................... 66 4.3.1.1 Phương pháp hàn đắp bằng tay. ........................................................ 67 4.3.1.2 Phương pháp hàn đắp dao động. ....................................................... 69 4.3.1.3 Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ. ............................................................... 72 4.3.1.4 Ví dụ cụ thể. ..................................................................................... 75 4.3.2 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp mạ. .............................................. 77 4.3.2.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng. ............................................................ 77 4.3.2.2 Công nghệ mạ. .................................................................................. 79 4.3.2.3 Ví dụ cụ thể. ..................................................................................... 81 4.3.3 Cân bằng bánh công tác. ...................................................................... 83 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Sơ đồ bơm ép ngoài vùng vỉa chứa dầu. 1 2 Hình 1.2 Sơ đồ bơm ép trên vùng vỉa chứa dầu. 2 3 Hình 1.3 Sơ đồ bơm ép trong ranh giới vùng dầu. 3 4 Hình 1.4 Sơ đồ bơm ép theo diện tích. 4 5 Hình 2.1 Cấu tạo máy bơm UESPK. 12 6 Hình 2.2 Cấu tạo các phần I;II;III. 13 7 Hình 2.3 Ổ đỡ thủy lực. 15 8 Hình 2.4 Cấu tạo động cơ điện. 18 9 Hình 2.5 Thiết bị trên bề mặt. 19 10 Hình 2.6 Đầu miệng giếng. 20 11 Hình 2.7 Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm. 20 12 Hình 2.8 Thiết bị lòng giếng. 21 13 Hình 2.9 Cáp điện. 22 14 Hình 2.10 Thiết bị cảm ứng đo áp suất vầ nhiệt độ. 24 15 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống công nghệ. 25 16 Hình 3.2 Sơ đồ của máy biến áp. 27 17 Hình 3.3 Đầu miệng giếng. 30 18 Hình 3.4 Khóa chuyên dụng. 31 19 Hình 3.5 Ụ tháo lắp chuyên dụng. 38 20 Hình 3.6 Đầu kẹp. 39 21 Hình 4.1 Cấu tạo bánh công tác. 46 22 Hình 4.2 Ảnh hưởng của góc tạo bánh công tác. 47 23 Hình 4.3 Lực dọc trục tác dụng nên bánh công tác. 52 24 Hình 4.4 Sơ đồ tính chiều dày lớp đắp. 55 25 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dao động. 58 26 Hình 4.6 Vị trí tưới dung dịch làm mát. 61 27 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dưới lớp thuốc. 62 28 Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý phương pháp mạ kim loại. 67 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN STT BẢNG TÊN BẢNG TRANG 1 1.1 Tính chất hóa lý của nguồn nước bơm ép. 5 2 1.2 Phương pháp xử lý nước bơm ép. 8 3 2.1 Các loại bơm ly tâm điện chìm Reda. 10 4 2.2 Đặc tính dung dịch bơm. 11 5 2.3 Thông số sử dụng của bơm. 12 6 2.4 Các bộ phận chung của các phần bơm. 13 7 2.5 Thông số kỹ thuật của động cơ. 16 8 2.6 Các bộ phận của động cơ. 17 9 2.7 Thông số kỹ thuật của một số loại cáp điện. 23 10 3.1 Cấu trúc hệ thống bơm. 26 11 3.2 Thông số kỹ thuật của cáp. 26 12 3.3 Thông số kỹ thuật của máy biến áp. 27 13 3.4 Thông số kỹ thuật của tủ điều khiển. 29 14 3.5 Hiện tượng hư hỏng và cách khắc phục. 36 15 3.6 Bảng đánh giá sử dụng của các chi tiết. 42 CHƯƠNG I : CÔNG TÁC BƠM ÉP VÀ HỆ THỐNG BƠM ÉP NƯỚC DUY TRÌ ÁP SUẤT VỈA TẠI MỎ BẠCH HỔ. 1.1 NHIỆM VỤ - PHƯƠNG PHÁP TÁC ĐỘNG LÊN VỈA DẦU BẰNG BƠM ÉP NƯỚC. 1.1.1 Nhiệm vụ. Bơm ép nước là một trong những phương pháp tác động lên vỉa nhằm duy trì áp suất và nâng cao hệ số thu hồi dầu. Tại mỏ Bạch Hổ việc bơm ép nước được tiến hành từ trước năm 1990, tuy nhiên bơm ép nước với công suất lớn và xử lý nước bơm thích hợp chỉ được thực hiện từ năm 1995 sau khi xây dựng 2 cụm bơm ép tại hai giàn số 8 và 9 có công suất 5000m3/ngđ. 1.1.2 Các phương pháp duy trì áp suất vỉa bằng bơm ép. 1.1.2.1 Bơm ép nước ngoài vùng vỉa chứa dầu. Ở quá trình bơm ép nước này, người ta bơm ép nước vào vỉa qua những giéng bơm ép nước này, người ta bơm ép nước vào vỉa qua những giếng bơm ép được phân bố ở bên ngoài vùng vỉa chứa dầu và cách chu tuyến vùng chứa dầu khoảng 300 – 8000m để tạo nên tác động đồng đều nên vỉa, ngăn ngừa sự tạo thành lưới nước trong vỉa và chảy rò của nước và giếng khai thác. Những vỉa được tạo thành từ đất đá đồng nhất và có độ thẩm thấu tốt, không có những phá hủy kiến tạo là những vỉa có hiệu quả cao khi sử dụng bơm ép nước bên ngoài vùng chứa dầu. Việc bơm ép nước từ bên ngoài vùng chứa dầu ở những vỉa dầu thành tạo đá vôi thì không phải bao giờ cũng cho kết quả tốt được bởi vì ở những vỉa này có khe rãnh lớn ảnh hưởng tới việc lưu thông của nước. Hình 1.1 Sơ đồ bơm ép ngoài vùng vỉa chứa dầu. Khi khai thác dầu có độ nhớt cao, quá trình bơm nước vào vỉa có thể đạt hiệu quả rất thấp vì độ nhớt của nước nhỏ hơn rất nhiều độ nhớt của dầu nên độ linh động của nước sẽ lớn hơn dầu khi đó nước sẽ lách qua dầu đến các giếng khai thác làm cho các giếng này bị ngập nước. Thực tế cho thấy, áp suất ở trên đẩy các giếng bơm ép chỉ có tác động mạnh lên 2 -3 dãy giếng khai thác gần nhất, vì vậy ở giai đoạn đầu khai thác các mỏ dầu lớn có sử dụng bơm ép nước bên ngoài vùng chứa dầu để đạt hiệu quả cao khi khai thác người ta khoan đồng thời ở những vỉa chỉ đủ phân bố 3 – 4 dãy giếng khai thác và một dãy giếng bơm ép, khoảng cách hợp lý giữa các dãy tử 500 – 800m và chọn những vỉa có chiều rộng lớn hơn 6km. Bơm ép nước ngoài vùng chứa dầu có một số đặc diểm sau: - Chi phí năng lượng để bơm ép lớn cần đầu tư thêm công suất co hệ thống máy bơm đẻ chất lỏng bơm ép thắng được sự cản trở chảy thấm trong vùng giữ chu tuyến vùng chứa dầu và tuyến phân bố các giêng bơm ép. - Tác động chậm lên vỉa dầu do tuyến phân bố của các giếng bơm ép nhằm cách xa chu tuyến vùng vỉa chứa dầu. - Tăng lưu lượng nước bơm ép do bị mất nước trong vùng ngoài vỉa chứa dầu. 1.1.2.2 Bơm ép nước quanh, gần vùng vỉa chứa dầu. Để tăng cường tác động của bơm ép nước lên vỉa dầu, các giếng bơm ép được phân bố trực tiếp gần chu tuyến vùng vỉa chứa dầu hoặc phân bố giữa chu tuyến ngoài và chu tuyến ngoài và chu tuến trong của vùng vỉa chứa dầu. Hình 1.2 Sơ đồ bơm ép trên vùng vỉa chứa dầu. Bơm ép nước quanh, gần vùng vỉa chứa dầu được áp dụng khi: - Mối liên hệ thủy động lực giữa vỉa dầu với vùng ngoài kém. - Kích thước vỉa dầu tương đối nhỏ (so với vỉa được áp dụng bơm ép bên ngoài vùng vỉa chứa dầu). - Để tăng cường quá trình khai thác dầu nghĩa là muwccs cản trở quá trình chảy thấm của chất lỏng giữa các tuyến phân bố giếng bơm ép và giếng khai thác giảm nhở khoảng cách giữa chúng gần hơn. - Mặt khác sự tạo tành “các lưới nước” trong vỉa và chảy rò của nước vào các giếng khai thác tăng lên khi tiến hành bơm ép nước xung quanh vùng vỉa chứa dầu. Vì vậy rong quá trình khai thác cần phải điều chỉnh cẩn thận lưu lượng nước bơm ép. 1.1.2.3 Bơm ép nước bên trong vùng vỉa chứa dầu. Người ta tác động lên vỉa hệ thống bơm ép được phân bố dọc theo các sơ đồ khác nhau trong vùng vỉa chứa dầu. Hệ thống này có ảnh hưởng mạnh mẽ trực tiếp lên vỉa dầu cho phép tăng nhịp độ giảm thời gian khai thác mỏ dầu. Việc lựa chọn sơ đồ phân bố các giếng bơm ép bên trong vùng vỉa chứa dầu được xác đinh theo điều kiện địa chất cụ thể, vốn đầu tư và thời hạn hai thác mỏ mang lại hiệu quả kinh tế nhất. Hình 1.3 Sơ đồ bơm ép trong ranh giới vùng chứa dầu. Để đẩy dầu ổn định và đạt hiệu quả kinh tế hơn , không nhất thiết người ta phải bơm ép đồng thời ở tất cả các giếng bơm ép, mà chỉ bơm ở giếng nằm giữa, còn các giếng bơm ép xung quanh trước hết làm nhiệm vụ khai thác (khai thác tăng cường) các giếng này sau khi bị ngậm bởi nước bơm ép người ta sử dụng chung làm giếng bơm ép. Khi khai thác những vỉa dầu không có chế độ làm việc áp lực nào và không duy rì áp suất vỉa thì dự chữ năng lượng ban đầu sẽ nhanh chóng giảm đi, vì thế lưu lượng khai thác sẽ giảm tới mức thấp nhất trong vỉa còn tồn đọng một lượng dầu lớn. Để tăng lượng dầu khai thác ở các giếng đã cạn này và tăng hệ số cho dầu tổng thể của vỉa người ta sử dụng phương pháp khai thác thứ cấp. Ở phương pháp khai thác thứ cấp, người ta đẩy dầu còn lại trong vỉa bằng cách bơm ép nước ( hoặc khí ) đều khắp xuống vỉa với mục đích phục hồi năng lượng vỉa đã bị cạn (bơm ép nước hoặc ép khí trên toàn diện tích bề mặt) khi đó các giếng bơm ép phân bố trực tiếp trong vùng dầu giữa các giếng bơm ép và các giếng khai thác. Điều kiện sử dụng phương pháp khai thác thứ cấp tích vỉa dầu là hệ thống tác động lên vỉa mạnh nó đảm bảo cường độ khai thác mỏ cao nhất. Ở hệ thống này các giếng bơm ép vầ khai thác được phân bố theo các block hình học cân xứng dạng mạng lưới năm điểm, bảy điểm hoặc chín điểm. Hình 1.4 Sơ đồ bơm ép theo diện tích. Nhận thấy rằng ở sơ đồ phân bố chín điểm, tỷ số tổng số lượng các giếng bơm ép trên giếng khai thác lớn nhấ so với các sơ đồ phân bố khác, mặt khác giếng bơm ép không cho sản phẩm khai thác, sơ đồ phân bố chín điểm có thể có hiệu quả tốt là: + Trong vỉa còn lại lượng dàu đáng kể. + Vỉa thoải không có những đường nứt nẻ kiến tạo lớn. + Đồng nhất thành phần đất đá và khả năng thẩm thấu của vỉa tốt. + Dầu có độ nhớt không lớn. + Vỉa sản phẩm không dầy. Hiện nay khai thác dầu bằng phương pháp thứ cấp phổ biến nhất là bơm ép nước bề mặt diện tích, nó mang lại hệ số cho dầu lớn hơn cả. Bởi vì mật độ của nước lớn hơn mật độ của dầu cho nên nước có xu hướng luôn đi xuống phia dưới của vỉa, mà ở trong vỉa đã cạn thì lượng dầu còn lại của vỉa bao giờ cũng lớn hơn ở phần trên. Ngoài ra nước chuyển động dọc theo vỉa và nó sẽ chứa đầy nhứng khe lỗ đất đá giải phóng được lượng dầu còn dính chặt trong đất đá do lực liên kết phân tử. Cũng cần phải nhận thấy rằng, khi chúng ta bơm ép nước vỉa không theo hệ thống thì hiệu suất khai thác có thể bị kém đi, nguyên nhân là trong vỉa sẽ tạo nên những vũng dầu nhỏ không chuyển động được tới giếng khai thác. Bơm ép nước đều khắp trên bề mặt diện tích nên hiệu quả kinh tế hơn cả. Hơn nữa cường độ tác động lên vỉa theo sơ đồ này nhỏ hơn so với các sơ đồ phân bố giếng khai thác nên xác suất sự tạo thành lưỡi nước trong vỉa dầu chuển động đồng đều và ổn định hơn đến các giếng khai thác. Thông thường phương pháp bơm ép nước đêu khắp trên diện tích vỉa dầu được áp dụng trong các giai đoạn khai thác cuối cùng của mỏ. Tuy nhiên bơm ép nươc dều khắp trên diện tích vỉa dầu có thể mang lại hiệu quả nếu được áp dụng ở những giai đoạn ban đầu khai thác mỏ khi đã được nghiên cứu tốt. Các sơ đồ phân bố giếng kể trên có thể áp dụng không chỉ để bơm ép nước, mà còn để nén khí hoặc các loại chất lỏng, khí khác nhau. 1.1.2.4 Mô hình bơm ép tại mỏ Bạch Hổ. Tại mỏ Bạch Hổ thường sử dụng mô hình bơm ép theo diện tích (thường thấy là mô hình 5 điểm). Do thường tận dụng các giếng khai thác có lưu lượng kém làm giếng bơm ép nên sự phân bố các giếng bơm ép không theo đúng thiết kế. 1.2 HỆ THỐNG BƠM ÉP NƯỚC TẠI MỎ BẠCH HỔ. 1.2.1 Nguồn nước bơm ép. Nước bơm ép tại mỏ Bạch Hổ là nước biển lấy từ độ sâu 18 – 30m có các tính chất hóa lý sau: Bảng 1.1 Chỉ tiêu phân tích Kết quả phân tích Tỷ trọng PH Độ dẫn điện ( µ cm-1) Cl ( mg/l ) 2 4SO ( mg/l )  3HCO ( mg/l )  3CO ( mg/l ) OH ( mg/l ) 1.023 8.2 49.3 18.3 2.32 124 0 0 Na ( mg/l ) K ( mg/l ) 2Ca ( mg/l ) 2Mg ( mg/l ) 2Ba ( mg/l ) 2Sr ( mg/l ) Fe ( tổng số ) Tổng chất rắn hòa tan (mg/l) Khí hòa tan 2O ( mg/l ) 2CO ( mg/l ) SH 2 ( mg/l ) Tạp chất lơ lửng (mg/l) Vi khuẩn ưa khí và kỵ khí(con/ml) Vi khuẩn khử sunfat(con/ml) 10.8 380 392 1.3 < 0.3 5.8 0.1 34022 4.5 – 6.4 0 0 0.21 – 0.71 100 – 1000 10 – 100 1.2.2 Giới thiệu chung về hệ thống bơm ép nước vỉa. Hiện nay tạo vùng mỏ Bạch Hổ tồn tại hai hệ thống xử lý nước bơm dể duy trì áp suất. - Hệ thống xử lý nước bơm ép trên các giàn cố định. - Hệ thông xử lý nước trên Module ép vỉa chuyen dụng đặt trên các giàn MSP1, MSP2.....MSP10 chúng được hoặt động liên tục để duy trì áp suất vỉa. Bên cạch đó các Module ép vỉa chuyên dụng xử lý nước triệt để và đảm bỏa các đặc tính kỹ thuật khi bơm ép vào vỉa. Module ép vỉa chuyên dụng hiện nay áp dụng ở các giàn khoan MSP2, MSP8 và MSP9 . . . 1.2.2.1 Hệ thống xử lý nước bơm ép trên các giàn cố định. a. Giới thiệu chung: Các bộ phận chính của hệ thống xử lý nước trên các giàn cố định mỏ Bạch Hổ - Máy bơm ngầm ( Bơm hút nước biển ). - Bơm tăng áp. - Bình xử lý hóa phẩm khử oxy. - Máy bơm piston hoặc bơm chìm ép nước. b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: - Máy bơm hút nước biển: Là máy bơm chìm nhiều tầng được thả xuống biển ở độ sâu 15 – 30m. Công suất làm việc: N = 30 – 60 (kw). Áp suất làm việc: P = 6 – 8 (at). Lưu lượng: Q = 120 – 350 (m3/h). - Máy bơm tăng áp: Là loại máy bơm ly tâm chìm nhiều tầng. Công suất làm việc: N = 100 – 160 (kw). Áp suất làm việc: P = 30 (at). Lưu lượng: Q = 100 (m3/h). - Bình xử lý hóa phẩm khử oxy: Thể tích phụ thuộc vào lưu lượng nước đi qua: Thời gian xảy ra phản ứng khử oxy tử: (3.3 – 4) phút. Áp suất làm việc tử: (4 – 7) at. - Máy bơm chính: Máy bơm chìm ép nước. Áp suất làm việc: P = 140 (at). Lưu lượng: Q = 2000 (m3/ngày). Lọai bơm UESPK 16-2000-1400 (Nga). Bơm piston: ATM-200,Q1616AB. Áp suất làm việc: P = 220 (at). Lưu lượng: Q = 500 (m3/ngày). c. Tình trạng sử dụng các thiết bị bơm ép trên giàn khoan cố định: Một vấn đề đáng chú ý nhất ở đây là tình trạng sử dụng lưu lượng. Mật độ sử dụng lưu lượng rất thấp làm tổn hao năng lượng lớn trong quá trình bơm ép. Trường hợp này do các nguyên nhân sau: - Nước không được xử lý tốt. - Vùng cận đáy giếng bị nhiểm bẩn. - Cấu trúc: thiết bị lòng giếng bơm ép không phù hợp, sự khác nhau giữa độ tiếp xúc nhánh của giếng và công suất thiết bị. . . Biện pháp nâng cao hiệu quả bơm ép. - Thay thế thiết bị lòng giếng bằng thiết bị mới phù hợp. - Xử lý vùng cận đáy giếng, thiết bị xử lý nước, tăng cường độ tiếp cận giếng - Thay thế thiết bị máy bơm có lưu lượng phù hợp với độ tiếp cận giếng. d. Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Máy bơm điện ly tâm ngầm hút nước biển và đẩy đến bình xử lý hóa phẩm khử oxy. Trong một số trường hợp cần sử dụng bơm tăng áp để tăng áp suất dòng chảy đẩy nước bơm ép đi đến hệ thống. Sau đó dòng chảy đi đến máy bơm ép chính bơm ép xuống biển theo hai đường. Trước khi nước biển dẫn đén bơm piston, bơm chất ức chế dễ ăn mòn hòa lẫn với nước qua máy bơm ép bơm thêm hóa phẩm diệt khuẩn vào dòng nước. Nước biển sau khi qua quá trình xử lý được bơm ép xuống vỉa nhờ máy bơm ép chính. 1.2.2.2 Các phương pháp xử lý đối với nước bơm ép. Bảng 1.2 Nguyên nhân Tác hại Xử lý cơ học Xử lý hóa học Vi sinh Ăn mòn Tắc nghẽn vỉa Chua hóa vỉa Phin lọc tinh Hypocorit Chất diệt khuẩn Chất rắn lơ lửng Ăn mòn Tắc nghẽn vỉa Phin lọc tho Phin lọc tinh Polyectrolyte Chất keo tụ Hypocorit Oxy hòa tan Ăn mòn Tắc nghẽn vỉa Tháp chân không Chất khử oxy Chất chống tạo bọt Ăn mòn Ăn mòn Tháp chân không Chất chống ăn mòn Chất diệt khuẩn Sa lắng Tắc nghẽn vỉa Chất chống sa lắng 1.2.2.3 Tiêu chuẩn nước đã qua hệ thống xử lý. Hiệu quả lọc: Loại bỏ 98% hạt có đường kính > 2µm và 96% hạt có đường kính >1µm. Chất rắn lơ lửng < 3mg/l. Hàm lượng oxy hòa tan < 50ppb sau khi qua tháp chan không và < 15ppb sau khi cho hóa phẩm khử oxy. Vi khuẩn khử sunfat không có. Độ PH từ ( 4.5 – 8.2 ). CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU CÁC LOẠI MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM VÀ BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK16-2000-1400. 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LOẠI BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM. Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm được sử dụng trên giàn khoan với mục đích khai thác dầu ở những giêng dầu khi chuyển sang phương pháp khai thác bằng cơ học hoặc dùng làm bơm ép chính trong bơm ép để duy trì áp suất vỉa. Hiện nay tại vùng mỏ Bạch Hổ đã và đang tiếp tục sử dụng nhiều loại bơm ly tam điện chìm của nhiều hãng sản suất. Trong đó có hai loại bơm ly tâm điện chìm đang được sử dụng chính là loại do Nga và loại Reda do Mỹ sản xuất. Đối với loại máy bơm ly tâm điện chìm do Nga sản xuất hiện nay đang được sử dụng tại mỏ Bạch Hổ có các loại sau. - YЗЦHK 5-80-1200 - Y3ЗЦH 5A-130-120 - Y2ЗЦH 6-350-1100 - YЗЦΠK 16-2000-1400 Trong đó các ký hiệu: Y : Tên thiết bị 3;2 : Kiểu số З : Động cơ được dẫn động bằng điện Ц: Ký hiệu bơm 5;5A;6;16 : Biểu thị các nhóm bơm 80;130;350;2000 : Lưu lượng thiết kế ( m3/ng.đ ) 1200;120;1100;14000 : Cột áp định mức của bơm ( m ) Đối với những loại bơm ly tâm điện chìm của Nga sản xuất để lựa chọn bơm cần phải dựa vào hàm lượng các chất có trong chất lỏng. Đối với các loại máy bơm ly tâm điện chìm Reda, ESP do Mỹ sản xuất có các loại sau: Bảng 2.1 Loại bơm Tiết diện trục bơm (inch2) Cột áp không tải 100 tầng ở 50Hz(ft) Cột áp không tải 100 tầng ở 50Hz(ft) A230 0.1658 1.258 1.850 A400 0.3019 1.500 2.160 AN550 0.3019 1.542 2.220 AN900 0.3019 1.414 2.180 A1500 0.3632 1.222 1760 AN1500 0.3632 1.222 1760 DN280 0.1963 1.528 2.200 D400 0.3019 1.0056 2.960 D550 0.3019 1.889 2.720 DN610 0.3019 2.222 3.200 D700 0.3019 1.979 2.850 DN800 0.3019 2.181 3.140 D950 0.3632 1.983 2.855 DN1000 0.3632 2.010 2.895 DN1300 0.3632 1.979 2.850 D1350 0.3632 1.944 2.800 DN1750 0.3632 2.146 3.090 DN2000 0.3632 2.240 3.225 DN2150 0.3632 2.118 3.050 DN3000 0.5945 2.066 2.975 DN4000 0.5945 1.840 2.650 GN1600 0.5945 4.097 5.900 G2000 0.5945 3.542 5.100 GN2000 0.5945 3.542 5.100 GN2500 0.5945 3.570 5.400 G2700 0.5945 3.611 5.200 G3100 0.5945 3.733 5.375 GN3100 0.5945 3.733 5.375 GN4000 0.7854 3.715 5.350 GN5200 0.7854 3.191 5.595 G5600 0.7854 3.194 4.600 GN5600 0.7854 3.125 4.500 GN7000 0.7854 3.333 4.800 Ngoài ra còn có một số nhóm bơm như: H, J, M, N, P Trong đó các ký hiệu: A : Ký hiệu cho Seri 338 D : Ký hiệu cho Seri 400 G : Ký hiệu cho Seri 540 H : Ký hiệu cho Seri 562 J : Ký hiệu cho Seri 675 M : Ký hiệu cho Seri 862 N : Ký hiệu cho Seri 950;1000 P : Ký hiệu cho Seri 1125 Ký hiệu n sau số seri được dùng để miêu tả loại bơm. N chỉ ra rằng vật liệu bơm là Ni – resist. Ni – resist là loại hợp kim Niken thường được dùng cho các tầng bơm nén. Ni – resist có độ bền cao đối với sự ma sát, ăn mòn và nhiệt độ cao.Nếu không có chữ N sau số seri bơm thì bơm làm bắng vật liệu Ryton. Ryton là tên thương mại của Reda. Ryton có giá trị nhiệt dộ cao (5000F) và có tính chống ăn mòn cao. Ryton được dùng cho các tầng bơm có dòng xuyên tâm. Trong Reda số Seri được lấy từ đường kính ngoài của bơm. Ví dụ: seri 338 thì bơm có đường kính nggoaif 3,38”, seri 400 thì bơm có đường kính ngoài là 4”Tuy nhiên có một vài trường hợp ngoại lệ như seri540 thì bơm có đường kính ngoài là 5,13”. 2.2 MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. 2.2.1 Thông số kỹ thuật của bơm UESPK 16-2000-1400. 2.1.1.1 Đặc tính dung dịch bơm. Máy bơm UESPK 16-2000-1400 dùng để bơm ép vào các giêng bơm ép duy trì áp suất vỉa, dung dịch bơm ép thường là nước biển lấy từ độ sâu 15-30m có các đặc tính sau: Bảng 2.2 Độ pH 5.4 - 9 Thành phần khoáng chất mcrg/l 250 Khối lượng riêng kg/m3 1.2 Độ lẫn tạp chất cơ học 0.1 Nhiệt độ nước bơm ép (0C) 40 2.1.1.2 Thông số sử dụng của bơm UESPK 16-2000-1400. Bảng 2.3 Lưu lượng Q( m3/ngày đêm) 0,023 (2000) Cột áp H (m) 1360 Sai số cho phép theo cột áp(%) +10/-6 Công suất thủy lực 150kw Tốc độ của vòng quay (v/ph) 2925 Khoảng làm việc tốt Lưu lượng Cột áp(M) 1500-2600 1500-1100 Công suất động cơ Trạm bơm Tần số Điện áp làm việc 607/529 50 6000 V. 2.1.1.3 Thông số thiết kế trạm bơm UESPK 16-2000-1400. Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 làm việc tốt với yêu cauh kỹ thuật trong 4000h, tuổi thọ hệ thống là 8000h và thời gian sử dụng trong một lần đại tu là 2,5 năm. 2.2.2 Cấu tạo bơm UESPK 16-2000-1400. I. PHAN TREN II. PHAN GIUA III. PHAN DUOI +1.00 - 1.23 I II III 98 Hình 2.1 Cấu tạo máy bơm UESPK Máy bơm bao gồm bơm và động cơ điện được lắp thả thẳng đứng, động cơ điện chuyền chuyển động cho trục bơm bằng đầu nối truyền chuyển động dạng cao su kim loại. Máy bơm là máy bơm ly tâm chìm có nhiều tầng bơm. Máy bơm được chia ra làm 3 phần, phần trên, phần giữa, phần dưới. Tùy theo các phần mà các chi tiết của bơm có một số chi tiết khác chúng đều có những chi tiết chung sau đây: Bảng 2.4 1.Ống kẹp 10.Gối tựa trên 19. 2.Đầu nối nhánh 11.Ống lót nén 20. Tấm chắn 3.Vít chặn vành làm kín 12.Đế tựa 21.Đầu chuyền động 4.Vành làm kín 13.Vòng cách 22.Khớp nối C Đ 5.Gối tựa dưới 14.Ống lót 23.Màng ngăn 6.Vành xẻ 15.Đệm điều chỉnh 24.Bu lông 7.Vỏ bơm 16.Bánh công tác 25.Bích nối 8.Trục 17.Bộ phận dẫn hướng 26.Đệm làm kín 9.Bu lông 18.Then 27.Cửa hút Mỗi phần bao gồm vỏ bơm đúc bằng gang có dạng hình trụ tròn chịu được áp suất lớn. 1 6 3 13 7 17 19 5 4 18 15 16 14 20 8 120 ± 0.1 A a 1 1 1 6 3 13 7 17 19 5 4 11 9 11 12 18 15 16 14 20 8 120 ± 0.1 A a 12921 10 6 3 13 7 17 19 5 4 18 15 16 14 20 A a12921 10 98±0.1 25 26 24 232227 I II III Hình 2.2 Cấu tạo các phần I;II;III Bộ phận dẫn hướng công tác, bánh công tác được lắp trên trục. Abnhs công tác cùng với các chi tiết cố định hợp thành phần quay của bơm gọi là Roto. Bánh công tác đúc bằng gang theo phương pahps đúc chính xác. Các bề mặt cánh dẫn và đĩa bánh công tác yêu cầu có đọ nhám tương đối cao để giảm tổn thất. Bánh công tác và Roto được cân bằng tĩnh và cân bằng động khi làm việc không cọ vào thân bơm. Bộ phận dẫn hướng có các cánh cong theo hướng ngược lại với cánh cong của bánh công tác, trong một tầng bơm gồm có bộ phận dẫn hướng và bánh công tác. Các tầng bơm được ngăn cách với nhau bằng hai đĩa vành khăn đặt song song nhau trong thân bơm. Bánh công tác lắp đặt trên trục nhờ then và ống lót. Trục bơm chế tạo từ thép cacbon. Trục bơm quay trên hai gối đỡ được liên kết với thân bơm nhờ vít chặn 3. Trục bơm là bộ phận nhận chuyển động từ động cơ qua khớp nối rồi chuyền đến bánh công tác. Trục bơm chịu momen xoắn uốn kéo. Tầng cuối cùng của bơm lắp vòng đệm ngăn không cho rò rỉ. Các tầng bơm có thể dịch dọc trục, chúng được giữ bởi vòng xẻ ở đầu các phần của bơm. Sự di chuyển của các ầng bơm được điều chỉnh bởi các bulong và vít chặn 3. Vít chặn dược lắp trên gối đỡ. Trên trục bơm có ống lót gắn kết tương ứng với các tầng và tất cả các tầng tì lên đế tựa 12 (nửa ổ cân bằng thủy lực) đã lắp ống lót nén ổ trên cân bằng thủy lực. Cuối mỗi trục bơm đều có đầu nối truyền chuyển động. Các phần bơm được liên kết với nhau nhờ đầu nối nhanh dạng nửa ống kẹp. Phần dưới của bơm có cửa hút 27 và bộ phận lọc để ngăn ngừa tạp chất đi vào bên trong bơm. Khớp nối nhận chuyển động từ động cơ. Khớp nối có dạng cao su kim loại. Ngoài ra còn có các zoăng làm kín ống lót. Động cơ điện được bảo vệ bởi đầu làm kín 26 tấm chắn 23 với máy bơm, động cơ được ghép với máy bơm bởi mặt bích đầu treo. Tải trọng và lực chiều trục, áp suất làm việc của trục được tiếp nhận bởi đế tựa 12, ống lót 13 gọi là bộ phận cân bằng thủy lực (ổ đỡ thủy lực). Ada D C Hình 2.3 Ổ đỡ thủy lực. Ổ đỡ cân bằng thủy lực được lắp ổ cuối mỗi phần bơm gồm có hai phần: Đĩa thủy lực 1 được gắn chặt vào trục bơm ở tầng cuối cùng. Chất lỏng từ bánh công tác chảy qua khe hở B và buồng cân bằng áp lực. Áp lực của buồng trung gian khá lớn so với buồng cân bằng áp lực nhờ đó đĩa cân bằng chịu lực, lực này góp phần làm triệt tiêu lực triều trục. Đĩa thủy lực 1 được tự động điều chỉnh. Khoảng cách B được dùng để điều chỉnh áp suất làm cho Roto không dịch chuyển. Khi bơm làm việc sẽ xuất hiện lực ly tâm ép vào vòng bi được gắn vào vòng đệm các gối đỡ trên và dưới. Các ổ bi được làm mát và bôi trơn bằng chính dung dịch bơm. 2.2.3 Nguyên lý hoạt động. Khi máy bơm hoạt động các bánh công tác quay các phần tử chất lỏng cũng chuyển động theo bộ phận dẫn hướng (của bánh công tác đi từ trong ra ngoài) dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng ra khỏi biên của bánh công tác thứ nhất qua các rãnh của bộ phận dẫn hướng rồi vào cửa hút của bánh công tác thứ hai với áp lực do bánh công tác thứ nhất tạo ra. Cứ như thế áp lực của chất lỏng tăng dần qua các phần bơm rồi ra đến cửa đẩy của bơm. Còn tại cửa hút thì dưới áp suất tĩnh chất lỏng sẽ chuyển từ cửa hút vào bể hút trong quá trình bơm. 2.2.4 Vài nét sơ lược về động cơ điện chìm. 2.2.4.1 Thông số kỹ thuật của động cơ điện chìm. Động cơ điện sử dụng cho máy bơm UESPK 16-2000-1400 là động cơ không đồng bộ 3 pha Roto dây quấn. Vì phải làm việc trong điều kiện nhúng chìm trong nước nên động cơ được chế tạo đặc biệt dạng động cơ thường được sử dụng là: Năng lượng dòng điện được đưa vào động cơ bừng cáp điện loại KΠBK-3x35 TI 16 -06-425-69. Đây là loại cáp dẹt. Động cơ được làm mát bằng nước trong động cơ có hai vòng tuần hoàn làm mát. Đặc điểm chung của dung dịch làm mát: Tỷ trọng dung dịch làm mát 100kg/m3 Độ pH không lớn hơn 8,0 Vận tốc dòng làm mát là 1,2m/s Nhiệt độ làm mát 400C Nhờ có dung dịch làm mát và được chế tạo đặc biệt nên động cơ có thể làm việc với nhiệt độ môi trường là: 900C. Thông số kỹ thuật của động cơ: Bảng 2.5 Công suất ( kw ) 700 Hiệu điện thế ( V ) 3000 Cường độ dòng điện ( A ) 176 Tần số ( Hz ) 50 Tốc độ vòng quay ( v/ph ) 3000 Hệ số hiệu dụng ( % ) 89 Hệ số trượt ( % ) 2,5 Hệ số công suất 0,86 Momen định mức ( KN/m ) 234 Độ bội cực đại của momen 2 Độ bội của momen khởi động 1,8 Độ bội khi cấp điện cho động cơ 6 Áp suất làm việc ( at ) 150 Kích thước động cơ D=375(mm).d=3580.m=1920. 2.2.4.2 Cấu tạo động cơ. Roto được chế tạo từ các lá thép từ tính và được dập định hình, ép bằng máy chuyên dụng lên một trục tâm chính của Roto. Hai đầu của Roto được chặn bằng đồng hoặc bằng nhôm để làm vòng đoản mạch, trên trục tâm được lắp bạc bằng thép hợp kim cứng không gỉ. Stato chế tạo bằng ống thép hợp kim, có rãnh định tâm lắp các lá thép thép từ tính dập theo công gnheej chuyên dụng để có thể khi ép lá thì tạo thành lỗ dài suốt Stato để quấn dây cáp điện. Hai đầu mút của tấm khe được ép chặt và chặn bằng 2 phe gài chặt với rãnh tiện vỏ ngoài Stato. Gối đỡ để đồng tâm và làm kín động cơ người ta chế tạo hai gối đỡ và làm kín bằng zoăng cao su. Động cơ điện được làm mát bằng nước ngọt chảy qua khoảng không vành xuyến các vỏ ngoài động cơ và trục. Các bộ phận bao gồm: Bảng 2.6 1.Gối tựa 15.Ổ chặn 29.Vòng đệm(lò xo) 2.Stato 16.Vòng lò xo 30.Đầu nối 3.Roto 17.Đế tựa 31.Bulong 4.Gối tựa dưới 18.Ổ gối đỡ 32.Bìa cách điện 5.Vòng 300x310-58-2-2 19.Ống lót chịu lén 33.Băng 0,45x20 6.Then 12x38x36 20.Bánh xe (làm mát) 34.Vòng 260-270- 7.Ổ gối chặn 21.Ống lót 35.Thùng quay 8.Vòng đệm 22.Đĩa làm kín 36.Vít cấy 9.Đai ốc 23.Vành bít-đệm kín 37.Đai ốc đặc biệt 10.Vít cấy 24.Vòng 230-240-58-2-2 38.Vòng đệm 11.Thiết bị làm mát 25.Vòng lò xo 39.Vòng chắn đầu 12.Vòng 300x310-58-2-2 26.Vòng đệm 40.Vòng đệm lò xo 13.Cầu chì 27.Tấm dẫn ( van ) 41.Đinh vít 14.Vòng 200-210-46-2-2 28.Đai ốc 42.Máy dây quấn Hình 2.4 Cấu tạo động cơ điện. 2.3 GIỚI THIỆU TỔ HỢP MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM. Như ở mục 2.1 và 2.2 tác giả đã giới thiệu về máy bơm ly tâm điện chìm, may bơm ly điện chìm là thiết bị chính trong tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm gồm có hai thành phần thiết bị chính là phần trên mặt đất và thiết bị trong lòng giếng. 2.3.1 Thiết bị trên bề mặt. Hình 2.5 Thiết bị trên bề mặt 2.3.1.1 Máy biến thế. Máy biến thế dùng để biến đổi hiệu điện thế từ điện thế công nghiệp 380V đến giá trị thiết kế tương ứng công suất tiêu thụ của bơm. Những loại biến thế này thường được làm mát bằng dầu. 2.3.1.2 Tủ điều khiển. Tủ điều khiển có chức năng điều khiển khởi dộng quá trình hoặt động của tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm và chống các hiện tượng quá tải hoặc dưới tải của động cơ điện. Ngoài ra tủ điều khiển còn có khả năng theo dõi và nghi lại hoạt động, động thái các thông số làm việc của tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm: Hiệu điện thế, cường độ dòng điện, áp suất miệng vào, nhiệt độ cửa hút của máy bơm. 2.3.1.3 Cột nối chống nổ. Dùng để nối đầu cáp tải điện năng từ trạm điều khiển đến đầu ra của cáp ở miệng giếng. Thải khí đồng hành có thể bị ngưng đọng trong cáp điện năng ( đi từ dưới đáy giếng lên ) ra ngoài không khí nhằm mục đích tránh hiện tượng nổ. Ngoiaf ra còn để thử các thông số làm việc của thiết bị điện trong lòng giếng. 2.3.1.4 Đầu miệng giếng. Ngoài chức năng chính của đầu miệng giéng là treo toàn bộ hệ thống cột ống cùng với thiết bị lòng giếng còn có chức năng cho phép cáp điện và ống chuyên dụng bơm hóa chấ đi qua để vào giếng đến động cơ chìm với hệ thống các chấu chèn đảm bảo độ kín của miệng giếng. Hình 2.6 Đầu miệng giếng. Hình 2.7 Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm 2.3.2 Thiết bị trong lòng giếng. Thiết bị trong lòng giếng gồm có hệ thống cáp tải điện năng, băng kẹp cáp, van ngược, máy bơm chìm, thiết bị bảo vệ động cơ điện, thiết bị bảo vệ thủy lực, thiết bị tách khí, thiết bị cảm ứng đo áp suất và nhiệt độ. Hình 2.8 Thiết bị lòng giếng 2.3.2.1 Hệ thống cáp tải điện năng. Hệ thống cáp tải điện năng đóng vai trò cuyền tải năng lượng điện 3 pha từ bề mặt đến động cơ điện chìm. Các loại cáp tải điện năng náy cần phải thỏa mãn một số yêu cầu kỹ thuật chính như: có đường kính nhỏ, dẫn điện tốt, có lớp cách điện tốt để thích hợp với điều kiện áp suất, nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn hóa học mạnh, có vỏ bọc bền vững nhằm tránh bào mòn cơ học. Để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trên hầu hết cáp điện dùng trong tổ hợp bơm ly tâm điện chìm đều có tối thiểu các lớp vỏ bọc chính như lớp vỏ ngoài bằng kim loại không rỉ, lớp chất liệu dẻo cố định, lớp cách điện và lõi đồng. Lớp vỏ bọc ngoài kim loại làm bằng thép không rỉ hay chất liệu tương đương nhằm giữu cho phần ruột bên trong khỏi các tác động cơ học. Lớp chất liệu dẻo cố định dùng để cố đinh lõi đồng và lớp chất liệu cách điện theo đúng hình dạng yêu cầu. Lơp cách điện dùng để cách điện lõi đồng với môi trường bên ngoài. Lớp cách diện này phải chịu được các tác động của môi trường như áp suất, nhiệt độ và các hóa chất hoạt tính bề mặt. Power cable Motor Flat Cable Pump Standard intake Protector Motor Hình 2.9 Cáp điện. Lõi đồng bao gồm 3 dây đồng được chế tạo theo các tiêu chuẩn kỹ thuật cao về dẫn tải điện 3 pha. Thực tế trong số trường hợp có thể sử dụng các kim loại khác đẻ có độ dẫn điện cao thay cho lõi đồng. Hiện nay có hai loại cáp điện là cáp tròn và cáp dẹt. Nếu có cùng đường kính lõi đồng thì cáp tròn có khẳ năng cách điện tốt hơn so với cáp dẹt vì bề dày của lớp cách điện và lớp cố định dầy hơn nhiều so với cáp dẹt. Điều này cho phép sử dụng chất liệu cách điện thường và giảm đáng kể giá thành cua cáp. Tuy nhiên do đường kính cáp tròn lớn hơn nhiều so với cáp dẹt nen khả năng sử dụng kém linh hoạt hơn so với cáp dẹt. Lớp cách điện cho cáp dẹt đòi hỏi loại đặc biệt nên giá thành khá đắt so với cáp tròn. Do đó cần phải tính đến hiệu quả kinh té trong việc sử dụng cáp. Loại cáp này chỉ dùng để dẫn điện từ tủ điều khiển đến gần máy bơm ly tâm điện chìm. Loại cáp từ động cơ điện đi qua thiết bị bảo vệ máy bơm được chế tạo đặc biệt nhằm giảm thiểu tối đa đường kính phần này mà vẫn đảm bảo các thông số kỹ thuật về điện. Thông số kỹ thuật một số loại cáp điện. Bảng 2.7 Ký hiệu Số lõi và tiết diện cáp Đường kính ngoài cáp (mm) Mật độ tuyến tính dòng điện qua cáp KΠBK 3x10 3x16 3x25 3x35 27 29.6 32.4 34.8 1016 1269 1622 1691 KΠBK - 3 3x10 3x16 3x25 3x35 27.8 30.4 33.2 35.6 1016 1269 1622 1691 KΠBK - Π 3x10 3x16 3x25 3x35 27 29.6 32.4 34.8 1016 1269 1622 1691 KΠBK – Π3 3x10 3x16 3x25 3x35 27.8 30.4 33.2 35.6 1016 1269 1622 1691 2.3.2.2 Băng kẹp cáp. Băng kẹp cáp làm bằng kim loại không rỉ dùng để kẹp chặt cáp điện vào thân cột OKT. Chiều dài tiêu chuẩn của băng kẹp cáp thường là 0,54m khoảng cách giữa các băng kẹp là 5m. 2.3.2.3 Van ngược. Van ngược dùng để ngăn dòng chảy ngược của chấ lỏng nằm trên máy bơm xuống khi tổ hợp máy bơm ly tâm ngừng hoạt động. Van gnuwowcj này thường được đặt trên tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm khoảng 20-30m. Nếu không có van ngược hay van ngược bị rò rỉ thì khi tổ hợp máy bơm ngừng hoạt động thì chất lỏng sẽ chảy ngược lại tạo ta chuyển động quay ngược chiều. Chuyển động này có thể làm động cơ điện, cáp điện cháy hay làm gãy trục trục quay. Nếu không lắp van ngược thì phải có thiết bị trễ để động cơ chỉ khởi động được sau khi toàn bộ cột chất lỏng chảy ngược xuống hết. Trong trường hợp lắp van ngược trên tổ hợp máy bơm lt tâm điện chìm để hạn chế dầu chàn gây ô nhiễm môi trường thì phải kéo cột OKT chứa đầy chất lỏng lên, nhất thiết phải lắp van thải trên van ngược. Nhờ có van thải này mà toàn bộ cột chất lỏng chứa trong cột ống được thải ngược trước khi kéo cột ống và tổ hợp máy bơm ly tâm điện ngầm lên bề mặt. 2.3.2.4 Máy bơm và động cơ điện. Máy bơm chìm là loại máy bơm nhiều cấp hoạt động theo nguyên tắc ly tâm. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy bơm và dông cơ điện đã được nêu rõ ở chuyên mục 2.2. 2.3.2.5 Thiết bị cảm ứng đo áp suất và nhiệt độ. Thiết bị đo áp suất và nhiệt độ được đặt ngay dưới động cơ điện. Thiết bị này thực hiện một số nhiệm vụ rất quan trọng trong quá trình theo dõi kiểm tra các thông số làm việc của tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm. Nhiệm vụ cuat thiết bị là đo và truyền liên tục lên bề mặt các thông số về nhiệt độ và áp suất của dòng sản phẩm tại vị trí đặt tổ hợp máy bơm ly tâm diện chìm. Kiểm tra trạng thái làm việc của thiết bị điện phát hiện các hư hỏng hiện tượng bất thường của các thiế bị này. Hình 2.10 Thiết bị cảm ứng đo áp suất vầ nhiệt độ. CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TỔ HỢP MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000- 1400. 3.1 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. 3.1.1 Sơ đồ hệ thống công nghệ . 2 1 3 4 5 6 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống công nghệ. 1. Tủ điều khiển 2. Máy biến áp 3. Hộp chống nổ 4. Đầu giếng 5. Bơm 6. Động cơ Cấu trúc hệ thống bơm: Bảng 3.1 Tên gọi Số lượng Ghi chú Phần trên Phần giữa Phần dưới Thiết bị treo và neo giữ Thùng phụ kiện Động cơ điện Tủ điều khiển Máy biến thế Cáp điện 1 1 1 1 1 1 1 1 50m 874kg 850kg 860kg 376kg 3.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị trong tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 . 3.1.2.1 Cáp điện. Tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 sử dụng dây cáp KΠBK 3x35 chịu được điện thế 3000V tần số 50Hz với áp suất làm việc có thể chịu tới 19,7at nhiệt độ nơi làm việc là 900C. Dây cáp có 3 lõi mỗi lõi được chế tạo từ dây đồng trục quấn lại được ngăn cách bởi hai lớp nhự đặc biệt. Bên ngoài được bao bọc bởi lớp cao su vải, ngoài cùng được quấn bảo vệ bằng hợp kim chì để chống va đập và uốn. Đây là loại cáp dẹt. Thông số kỹ thuật của cáp: Bảng 3.2 Số lõi và tiết diện cáp (mm2) 3x35 Chiều dày lớp cách điện (mm) Bên trong Bên ngoài 1.4 1.6 Đường kính ngoài của cáp (mm) 44 3.1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp. Máy biến áp sử dụng cho tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm UESPK là loại TM Э 1000/10 điện áp 3 pha có công suất 100KVA ở điều kiện làm việc bình thường. Máy biến áp điện sử dụng để làm việc ở nơi có độ cao dưới 100m so với mực nước biển có thể chịu được nhiệt độ làm việc tương ứng với nhiệt độ làm việc tương ứng với nhiệt độ môi trường 40 – 550C. Thông số kỹ thuật của máy biến áp: Bảng 3.3 Tên gọi TM Э 1000/10 Công suất (KVA) 1000 Điện áp cao thế (KV) 6 Điện áp hạ thế (KV) 3.15 Phương pháp mắc dòng 3 pha */Δ Kích thước (mm) Chiều dài Chiều rộng Chiều cao 2470 1290 2570 Khối lượng 4445 Nguyên lý làm việc: Hình 3.2 Sơ đồ của máy biến áp. Cuộn sơ cấp có w1 vòng dây, cuộn thứ cấp có w2 vòng dây được quấn trên lõi thép. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn sơ cấp trong đó sẽ có dòng điện I1 , trong lõi thép sẽ sinh ra từ thông φ móc vòng với dây quấn sơ và thứ cấp sinh ra sức điện động e1 và e 2 . Dây quấn thứ cấp sẽ sinh ra dòng điện I 2 đưa ra tải với điện áp là U2 . Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn sơ sang dây quấn thứ. Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số sin, thì từ thông do nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin: φ = φm.sin ωt Do đó theo định luật cảm ứng điện từ s đ .đ cảm ứng trong các dây quấn sơ và thứ sẽ là: ) 2 sin(..2cos... sin. .. 11111       tEtww dt td w dt dwe m m ) 2 sin(..2cos... sin. .. 22222       tEtww dt td w dt dwe m m Trong đó: m mm wf wfww E   ..44,4 2 ...2 2 .. 1 11 1  m mm wf wfww E   ..44,4 2 ...2 2 .. 2 22 2  Là các giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn sơ và dây quấn thứ. Từ các biểu thức trên ta thấy sđđ cảm ứng trong dây quấn chậm pha với từ thông sinh ra nó một góc  /2.Cũng từ các biểu thức trên ta có tỷ số biến đổi của MBA như sau: 2 1 2 1 w w E EK  Nếu coi U1 = E1, U2 = E2 ( điện áp rơi trên các dây quấn là không đáng kể ) thì k được xem như là tỷ số điện áp giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp: 2 1 U UK  3.1.2.3 Tủ điều khiển. Tủ điều khiển dùng để điều chỉnh thay đổi tốc độ và bảo vệ dộng cơ điện khi làm việc. có hai loại tủ điều khiển được sử dụng trong Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm là: KYΠHA 700 và KYΠHA 83. Những điều cần lưu ý khi sử dụng trạm diều khiển: + Khi làm việc cần kiểm tra công tắc bằng đóng mở bằng tay. + Kiểm tra công tắc tự động. Công tắc này sẽ tự động khởi động khi xuất hiện hiệu điện thế khởi động. Khi đó tủ điều khiển sẽ tăng dần hiệu điện thế để tránh sự sụt áp đột ngột. + Tủ điều khiển có thể tự động đóng mở nhiều mức độ khi xuất hiện dòng ngắn mạch. + Khi có sự quá tải, tủ điều khiển tự động ngắt mạch thời gian ngắt mạch duy trì trong vòng 20s. + Tủ điều khiển tự động đóng khi không có dòng dung dịch qua bơm và khi có sự sụt áp dưới 0,85I định mức và thời gian ngắt cũng duy trì trong 20s. + Trong tủ điều khiển còn có các đồng hồ đo Vôn kế và Ampe kế để kiểm tra sự làm việc của động cơ điện. Thông số kỹ thuật của tủ điều khiển: Bảng 3.4 Thông số KYΠHA 700 KYΠHA 83 Hiệu điện thế làm việc (V) 6000 3000 Điện áp làm việc (A) 100 100 Hiệu điện thế điều khiển (V) 220 220 Khối lượng (kg) 4950 900 Kích thước (mm) Chiều dài Chiều rộng Chiều cao 4200 2500 3140 900 1800 2100 Dạng động cơ được điều chỉnh ΠЭдΠ 700 - 375 3.1.2.4 Hệ thống kiểm tra, làm kín. Hệ thống kiểm tra được dùng để điều chỉnh và kiểm tra sự làm việc của máy bơm bao gồm: Đầu miệng giếng, đồng hồ đo áp, các loại van. 3.2 QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. 3.2.1 Thiết bị đầu miệng giếng. 13 1 16 7 8 10 9 6 3 14 15 5 2 12 11 4 A-A 95 0 380 490 Hình 3.3 Đầu miệng giếng 1.Bích nối 2.Thân 3.Vòng xẻ 4.Vòng đệm kín 5.Vòng ép 6.Vòng chặn 7.Đai ốc bịt kín 8.Vòng bịt 9.Zoăng làm kín 10.Vòng 11.Vít cấy 12.Đai ốc 13.Đầu nối nhánh 14.Ống lót 15.Vòng 16.Vòng cao su Thiết bị đầu miệng giếng có các ống chống hướng dung dịch đi xuống dưới. các ống chống được thả trong quá trình khoan và chống ống hướng, độ sâu thả ống khoảng 20m được đặt theo phương thẳng đứng, độ sâu thả ống khoảng 20m được đặt theo phương thẳng đứng. Lớp vỏ bảo vệ tổ hợp bơm được chế tạo từ những ống thép được cán nóng với đường kính > 390mm, chiều dài ốn thép > 1000-1500mm thiết bị tổ hợp bơm. đầu trên cùng của ống thép được được hàn với thân số (2) của đầu miệng giếng. phương pháp này giúp cho mặt bích treo tải số (1) đứng theo phương thẳng đứng. Trước khi lắp ráp ống thép và ống chống cần bơm ép thử với áp suất thử là 50km/cm2. Lớp thành giếng cần được thông với dụng cụ đặc biệt. Đường kính vật thông là 376mm, chiều sâu đẻ kiểm tra là 7-9m. 3.2.2 Công tác chuẩn bị thiết bị. Chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ chuyên dụng để lắp ráp thiết bị. 3.2.2.1 Chuẩn bị bơm. Sau khi vận chuyển máy bơm tới nơi lắp đặt ta nối các phần bơm lại với nhau bằng đầu máy nhanh dạng nửa ống kẹp. Thiết bị sử dụng cho công tác nối các phần bơm là thiết bị chuyên dụng và tời. Sử dụng khóa chuyên dụng để kiểm tra độ quay của trục bơm. Đối với loại bơm 2 phần thì momen quay không quá 2KNm. Đối với loại bơm có hai phần thì momen quay không qua 3KNm. Xiết hãm kiểm tra bulong đai ốc. Đặt máy bơm lên phương tiện vận chuyển chuyên dụng. Hình 3.4 Khóa chuyên dụng. 3.2.2.2 Chuẩn bị động cơ điện. Kiểm tra trên voe động cơ điện có bị rạn nứt và hư hỏng không. Tiến hành quay thử trục của động cơ với momen quay không lớn hơn 3KNm. Sự kiểm tra momen quay của trục được tiến hành với chìa khóa chuyên dụng. Các then, trục, mặt bích phải được bảo quản tốt. Tháo các trục bơm và nối khớp chuyển động kiểm tra độ chặt lắp ghép của then và Roto. Kiểm tra điện trơ lớp cách điện của cuộn dây quấn trong Stato, cuộn dây chịu được điện áp 250V, điện trơ của cuộn dây > 100Ωm. Tháo gỡ động cơ điện từ thùng chuyên dụng, đổ nước làm mát vào động cơ điện. Chú ý: Trong thời hạn bảo quản bơm và động cơ điện điều cần thiết là phải kiểm tra các mối nối vặn. Thiết bị cần được kiểm tra sâu 2 năm suất xưởng. 3.2.2.3 Chuẩn bị cáp điện. Tiến hành kiểm tra điện áp làm việc của cáp với U = 2500V mà điện trơ của cáp không quá 100 Ωm. Chiều dài cáp lắp đặt tương ứng khoảng cách từ động cơ điện đến tủ diều khiển. 3.2.2.3 Chuẩn bị nơi lắp ráp. Nơi lắp ráp thiết bị phải rộng rãi, các thiết bị cách nhau 20m và được bố trí vị trí lắp đặt họp lý trên sàn lắp thiết bị không có nước. Các thiết bị được kiểm tra và hiệu chỉnh phải tuân thủ sự hướng dẫn của nới sản xuất. Trên máy biến áp và tủ điều khiển cần kiểm tra lớp cách điện. Có thể trên máy biến áp lắp thêm áp kế để kiểm tra áp suất làm việc của nới làm việc của máy. 3.2.3 Vận chuyển thiết bị. Các thiết bị của tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000- 1400 được vân chuyển trên xe chuyên dụng. Thiết bị phải được bảo quản tốt khi vận chuyển, được đóng gói niêm phong. Ngiêm cấm nối máy bơm và động cơ điện trong khi vận chuyển, chúng phải đặt trên các giá chuyên dụng cách nhau 1-1.5m. Dây cáp phải được vận chuyển trong cuộn cáp. Tủ điều khiển và máy biến áp phải được vân chuyển theo hướng dẫn của nơi sản xuất. Khi tiến hành nâng thả thiết bị thì phải kẹp vào hai vị trí khác nhau trên thiết bị và khoảng cách giữa hai đầu kẹp là 2m. 3.2.4 Lắp máy bơm. Yêu cầu khi lắp máy bơm cần có máy nâng có tải trọng >7 tấn, chiều cao nâng thả>10m. Nếu ở giàn khoan biển thì việc lắp ráp tiến hành bởi tời của tháp khoan. khi lắp ráp quan trọng nhấ là độ đồng tâm giữa trục của máy bơm, động cơ điện, và trục của hệ thống nâng thả nhằm giảm vặn xoắn cáp. Thả bơm tuân theo các quy luật sau: + Đặt động cơ điện trên giá rồi tháo phần bảo vệ lấy dây cáp ra. + Sử dụng tời nâng động cơ điện bằng đầu kẹp xiết chặt nó với phần trên để tránh kẹp vào thân Stato. + Tháo nút bộ phận làm mát của động cơ điện, đổ nước sạch vào sau đó kiểm tra độ kín khít của các nút sau khi vặn. + Sử dụng chìa khóa chuyên dụng kiểm tra độ quay của trục. + Đo điện trở của động cơ điện, điện trở này không >100 Ωm. Thực hiện nối cáp thử từ động cơ tới tủ điều khiển. Vận hành thử động cơ bằng cách đóng điện trong khoảng 1 – 2s. Chú ý: Không dược phép thả động cơ điện khi chưa đổ nước làm mát. + Rót nước sạch vào bộ phận làm mát, tháo cáp thử ra khỏi động cơ điện. + Bắt đầu kẹp ở đầu giéng vào phần trên của máy bơm, dùng tời nâng máy bơm đưa đén thả vào nơi làm việc. + Kiểm tra độ làm kín của vòng làm kín ở bơm. + Nối máy bơm với động cơ điện bằng đầu nối chuyền truyển động sao cho ăn khớp kiểm tra độ đồng tâm giữa thiết bị và giếng. + Nghiêm cấm xiết vặn đầu nối bằng tay. + Xiết bulong nối động cơ với máy bơm và thả bơm. + Đặt mặt bích nối 1 của đàu giếng ấn vòng số 5, zoăng làm kín 4, vành bit 8, bulong 11 sẽ được vặn để zoăng làm kín 4 được tự do. Văn mặt bích đầu treo 1 vào máy bơm nhở khóa xích, kéo ống dẫn dùng để thả cáp thông qua vòng bít 8. Bắt đầu kẹp ở phía trên mặt bích nối 1 bằng đầu nối nhanh dạng nửa ống kẹp. Máy bơm được treo lên đầu giếng. Tháo đầu kẹp ở máy bơm, thả máy bơm tới trụ trống của mặt bích ở đầu giếng, tháo dầu kẹ vặn ốc, tháo tời và buộc bơm. Sau đó tiến hành lắp đặt đầu giếng theo các bước sau: - Trên vit cấy 11 là lỗ thoát của mặt bít 1, phía dưới là vành bít 8 lắp vòng làm kín 15, ống quấn 14. Trong thân vỏ 2 lắp vòng làm kín 3 (vòng làm kín được bôi mỡ), vành chặn 6. Sau đó xiết chặt vành bít 8 bằng đai ốc 12 khoảng 2 – 3 vòn ren. - Trên đường ống dẫn của dây cáp vào bên trong giếng có vòng cao su 16, zoăng làm kín 9, vòng 10 và đai ốc 7. Tất cả đều được xiết với momen 10KNm. - Sử dụng đầu nối nhanh 13 ta nối cửa xả của bơm với đường ống dẫn dung dịch bơm tới giếng bơm ép. - Nối cáp với tủ điều khiển và động cơ điện thông qua đường dẫn ở đầu miệng giếng . Bơm nước vào trong ống. - Vận hành thử tổ hợp bơm ép. Kiểm tra điện trở của Stato của động cơ điện với cửa xả không nhỏ hơn 3MΩ. 3.2.5 Vận hành tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400. Kiểm tra điện trở của cáp và động cơ điện. Điện trở của cáp và động cơ điện phải lớn hơn 3MΩ. Mở van đường dẫn dung dịch để bơm ép. Sau (10 – 15)s khởi động mà động cơ điện không khởi động thì ngắt mạch và sẽ khởi động lại hệ thống sau (3 – 5) phút. Nếu sau hai lần khởi động lien tiếp mà không có hiệu quả thì ngắt mạch và khởi động lại sau 15 phút đồng thời tiến hành kiểm tra điện trở và hiệu điện thế. Sau khi kiểm tra và khởi động lại mà vẫn không được thì kéo hoàn toàn thiế bị lên xác đinh nguyên nhân hỏng hóc, tìm biện pháp khắc phục. Trong mỗi lần khởi động cần theo dõi chặt chẽ thông số ở đồng hồ đo Vôn kế và Ampe kế. Sau khi khởi động thiết bị làm việc hiệu quả dung dịch theo đường dẫn xuống giếng bơm ép. Máy bơm đạt áp suất làm việc ở cửa xả cần theo dõi sự làm việc của tổ hợp máy bơm. Nếu thấy điện áp tăng thì thiết bị gặp sự cố, cần phải kéo máy để xác định nguyên nhân sự cố. - Nếu áp suất của dung dịch bơm ở cửa hút nhỏ hơn 20at thì ngắt mạch, kiểm tra lại đường ống và bơm tăng áp. - Nếu điện trở cách điện của động cơ và cáp < 30KΩ thì không được sử dụng, phải kéo thiết bị lên xác định nguyên nhân hỏng, tìm biện pháp khắc phục. - Cần phải đo điện trở của cáp và động cơ điện mỗi lần trước khi vận hành tổ hợp bơm. Khi sử dụng phải đo điện trở thiết bị ít nhất 2 lần/tháng. Trong thời gian vận hành sử dụng tổ hợp bơm cần lập hồ sơ theo dõi sự làm việc của tổ hợp, các thông số làm việc ghi ở sổ khoảng 5 ngày/lần. Trong hồ sơ theo dõi cần có các mục: - Thời gian làm việc của tổ hợp. - Thời gian tiến hành kiểm tra đo. - Lưu lượng (m3/ngày). - Cường độ dòng điện (A). - Hiệu điện thế làm việc (U). - Áp suất cửa hút (KN/cm2). - Áp suất cửa xả (KN/cm2). - Điện trở cáp, động cơ điện trước khi thả và khi khởi động tổ hợp. - Độ lẫn tạp chất trong dung dịch bơm. - Nhiệt độ dung dịch bơm. - Hiện tượng bất thường làm việc của tổ hợp. - Thời gian và nguyên nhân hỏng hóc. - Họ tên người chịu trách nhiệm và người lập hồ sơ. Trong quá trình khởi dộng và vận hành có các nguyên nhân hỏng hóc thường gặp và cách khắc phục như sau: 3.2.6 Hiện tượng hư hỏng thường gặp khi vận hành và biện pháp khắc phục. Bảng 3.5 Hiện tượng Nguyên nhân Phương pháp khắc phục Sau khi khởi động tổ hợp thiết bị bảo vệ tắt tối đa dòng vẫn duy trì mà động cơ không làm việc. Cương độ dòng điện nhỏ do thời gian khởi động dài. Tăng Rơle dòng. Tổ hợp không làm việc, thiết bị bảo vệ ngắt tối thiểu. Cường dộ dòng điện quá lớn. Giảm Rơle dòng. Thiết bị bảo vệ cháy do dòng thay đổi. Đứt cấu trì, hỏng phần cơ của bơm. Thay dây chì khác Kéo lên sửa chữa Tổ hợp ngắt bởi thiết bị bảo vệ tối thiểu khi dòng và áp suất thay đổi đột ngột. Áp suất không ổn đinh. Đo kiểm tra áp suất làm việc trong giếng, rửa hệ thống đường dẫn và lưới lọc, rửa giếng bơm ép. Điện trở cáp và động cơ thay đổi thấp hơn 0.3 KΩ. Sự già hóa cách điện cáp quá hạn sử dụng. Kéo máy sửa chữa hư hỏng, thay cáp mới. Áp suất cửa xả giảm 15% so với giá trị ban đầu. Sự mòn đường ống dẫn, zoăng làm kín bị hở. Kéo lên sửa chữa. Bơm không có lưu lượng, động cơ làm việc ở chế độ không tải. Hỏng trục truyền của động cơ. Kéo lên sửa chữa. Động cơ không khởi động, Rơle bị hỏng. Chập mạch trên mặt đất. Kiểm tra và sửa chữa. 3.2.7 Tháo và kiểm tra bơm. Yêu cầu trước khi tháo bơm: - Ngắt điện. - Đóng van đường dẫn dung dịch vào miệng giếng. - Tháo cáp ra khỏi tủ điều khiển và đầu giếng. Các bước tháo và kéo máy: - Tháo đường dẫn nước vào. - Tháo đầu giếng (tháo ốc vòng làm kín. . .). - Bắt đầu kẹp vào mặt bích đầu treo, kéo máy lên độ cao 1 – 1.2(m). - Tháo vòng bít lắp đầu kẹp vào đầu trên của bơm. - Tháo đầu nối nhánh vào kéo máy. - Tiếp tục với động cơ điện: + Bắt đầu kẹp vào động cơ điện. + Kéo động cơ điện. + Xả nước ở bộ phận làm mát của động cơ lên sàn khoan. Máy bơm và động cơ điện cần nhanh chóng chuyển tới nơi tháo dỡ sau đó tiến hành rửa sạch trước khi vận chuyển (khi vận chuyển phải đặt trong thùng chuyên dụng). Động cơ và máy bơm được bảo quản nơi khô ráo. 3.3 QUY TRÌNH THÁO LẮP SỬA CHỮA MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. 3.3.1 Tháo máy bơm. Sự tháo lắp kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa cần tiến hành ở phân xưởng. yêu cầu đối với phân xưởng là: phân xưởng phải có thiết bị nâng > 2 tấn, có các dụng cụ thiết bị chuyên dụng. Thời gian tháo sau 3 – 4 nagyf khi kéo bơm ra khỏi giếng. Các bước khi tháo bơm: - Trước tiên ta tháo đầu nối nhanh ở các phần của bơm. - Máy bơm cần đặt nằm ngang trên giá đỡ chuyên dụng. Tháo lắp từng tầng bơm pahir có đế chuyên dụng. - Để tháo lắp các phần của bơm cần có đế tựa 3 bắt với bulong 6 có ren M24 theo phương thẳng đứng. Vòng 2 có thể điều chỉnh để thân 1 đi vào. - Sự tháo lắp phần dưới được tiến hành với việc tháo bỏ vòng 2. 3.3.1.1 Tháo phần trên của máy bơm. Hình 3.5 Ụ tháo lắp chuyên dụng. Chuẩn bị ụ tháo, đặt máy bơm nằm ngang trên ụ tháo. Các bước tháo như sau: - Tháo đầu treo mặt bích ở phần ren cần tháo bỏ đầu nối nhánh, tháo đai ốc. - Tháo đầu nối 2. - Tháo đai ốc của chốt định vị 3. - Tháo vòng làm kín 4 và gối đỡ dưới 3. - Tháo bỏ vòng cách 6 ra khỏi thân vỏ 7 bằng cách tháo 4 bulong M6 trên thân 7. - Kẹp giữ trục 8 để tháo bulong 9. - Bắt đầu kẹp vào thân 7 dùng cẩu nâng bơm theo phương thẳng đứng, rút trục bơm và các tầng bơm ra khỏi thân 7. - Ở phàn dưới của bơm tháo gối đỡ dưới 10, ống lót 11, đệm tì 12. - Bắt đầu kẹp vào giữa đầu nối và vòng đệm ngăn để tháo vòng đệm cuối 13, ống lót 14. - Tháo đệm điều chỉnh 15, tháo bánh công tác 16. - Quay đầu kẹp tháo vòng cách bộ phận dẫn hướng 17, tháo dĩa vành khăn; trên trục 8 tháo then 18, ống lót 14, tháo bánh công tác 16 của tầng tiếp theo. Như vậy ta đã tháo xong một tầng bơm. tiếp tục tháo hết các tầng còn lại và cuối cùng tháo trục 8 ra khỏi gối đỡ 5. 3.3.1.2 Tháo phần giữa của máy bơm. Các bước tháo tương tự như tháo phần trên của bơm. 3.3.1.3 Tháo phần dưới của máy bơm. Hình 3.6 Đầu kẹp. Tháo đai ốc 24, đầu nối chuyển động 22, tiếp theo tháo tấm chắn 23, vặn ốc tháo mặt bích 25, zoăng làm kín 26. Sau đó như ở phần giữa tháo chốt chuyển động 21, bulong 9, kẹp gắn dụng cụ giữ. . . Để tháo vỏ 7 cần tháo vòng chặn 4 ra khỏi cửa hút 27, chú ý khôn tháo hoàn toàn vòng cắt 6. Chú ý: Cần đảm bảo tính thuận ngịch khi tháo rỡ lắp ráp gối tựa ở phần dưới gần trục khi tháo nên bỏ vong 2. Khi tháo bánh công tác cuối cùng thì tháo vòng 28 và tấm chắn 20. 3.3.2 Lắp máy bơm. Yêu cầu: Khi đóng bạc vào thân dẫn hướng phải có đồ gá đóng bạc nhẹ nhàng không gây nứt thân dẫn hướng hay biến dạng bạc. Khi lắp cánh bơm vào trục phải lau sạch bụi bẩn trên rục, bôi một lớp mỡ mỏng sao cho khi lắp cánh bơm vào trục phải nhẹ nhàng tuyệt đối không được dùng búa đóng. . . 3.3.2.1 Lắp phần trên. Trên ụ đỡ được chuản bị cho lắp phần trên bơm. Lắp các tầng bơm theo trình tự: Đặt trục 8 lên giá đỡ, điều chỉnh bulong 6 trên giá đỡ để lắp đế tựa 3, lắp ống lót 14 vào trục 8, lắp đĩa vành khăn, đặt then 18 vào lắp bánh công tác 16 sau đó tiến hành kiểm tra điều chỉnh đệm 16 để đạt khoảng cách A ( khoảng cách từ mặt tiếp xúc trên của bánh công tác đến mặt tiếp xúc trên của đệm đỡ ) lắp ống lót 14 đặt vòng đệm và lắp bộ phận dẫn hướng. Tương tự đối với các tầng tiếp theo. Với mỗi tầng chú ý kiểm tra kích thước A giữa bánh công tác và vòng đệm. Sau khi lắp xong tầng cuối cùng lắp ống lót 14 vòng đệm và gối đỡ 5. Kiểm tra điều cỉnh khe hở B giữa bề mặt làm việc của ở can bằng thủy lực và bề mặt của gối đỡ trục (kích thước B được điều chỉnh bởi đệm 15). Sau cùng lắp ổ cân bằng thủy lực, bắt bulong 9 để giữ các tầng bơm. Chuẩn bị vỏ 7 sau dó tiến hành luồn các phần bơm đã lắp trên trục bơm vào bằng cẩu. Ở đầu dưới của thân có 4 lỗ Φ7 để lắp vòng cắ 6 làm chặt nó bằng bulong M6. Dựng thân 7 thẳng đứng với phần có vòng cắt ở phía dưới. Phía trên thân bôi mỡ AMC3. Dùng cẩu nâng tầng bơm cùng trục đã lắp đặt ra khỏi ụ tháo đưa ra lồng vào vỏ 7. Chú ý các tầng bơm đi vào thân 7 đến vị trí vòng cắt 6, sau đó dùng cẩu đặt phần bơm nằm ngang trên ụ. Tháo chốt hãm, vặn xiết bulong 9. Vòng cắt 6 được xiết chặt với gối đỡ trên bởi chốt định vị 3 quay chốt định vị 2-3 vòng với M = 20 – 25KNm. Sử dụng khóa chuyen dụng để kiểm tra sự quay của trục với Mq = 1KNm, nếu lớn hơn thì phải kiểm tra lại nóc cửa xả đưa toàn bộ phần trên đóng vào thùng. 3.3.2.2 Lắp phần giữa và phần dưới. Các bước chuẩn bị tương tự như trên với các phần giữa không có cửa xả mà tại vị trí ống lót 11 lắp đàu truyền chuyển dộng 21. Phần dưới tại vị trí của tấm đệm 5 thay bằng cửa hút 27. Sau khi tiến hành các bước như với phần trên và phần giữa ta lắp thêm trên chục xoăng làm kín 29 được lắp vào mặt bích. Tren trục 8 lắp khớp truyền chuyển động 22., xiết bulong 9, kiểm tra độ quay của trục với momen không lớn hơn 1KNm. Cuối cùng lắp tấm chắn 23 gắn chặt nó trên mặt bích 25 vào zoăng làm kín 26. Tiến hành đóng gói toàn bộ thiết bị vào thùng chuyên dụng. 3.3.2.3 Nối các phần bơm. Các phần bơm được nối lại với nhau bởi đầu nối nhanh. Sau khi lắp ráp các phần bơm xong phải tiến hành kiểm tra độ cong của trục khi quay, xem trục có bị vặn xoắn, vướng kẹt khi quay không. Quay trục với momen thử là 3KNm đối với bơm có 3 phần. 3.3.3 Bảo dưỡng kỹ thuật. Trong thời gian làm việc bơm cần được theo dõi qua các chỉ số của dụng cụ do và kiểm tra. Không cho phép sự làm việc kéo dài của bơm khi lưu lượng quá thấp và dùng bơm khi làm việc quá tải. Không cho phép làm việc khi áp suất trong cửa hút được tính toán bởi thiết kế. Theo chu kỳ kiểm tra nhiệt độ ổ bi, đệm làm kín động cơ, kiểm tra vòng tuần hoàn nước làm mát. Nhiệt độ ổ bi và đệm lót làm kín không quá 600C. Sau 2000h làm việc thì kiểm tra bơm. Sau 3000 – 4000 làm việc kiểm tra tình trạng bơm, thay dầu trong khớp nối truyền chuyển động. Sau 8000h làm việc thì tiến hành tháo rời các phần bơm, kiểm tra sự mài mòn, ăn mòn chi tiết, tình trạnh đệm làm kín, thay thế các chi tiết mới nếu cần. 3.3.4 Sửa chữa bơm ly tâm chìm UESPK 16-2000-1400. Sau khi tháo bơm tiến hành kiểm tra đánh giá mức độ mòn hỏng của chi tiết trong bơm. Những chi tiết trong giới hạn mòn thì tiếp tục sử dụng, những chi tiết không thể phục hồi thì thay thế phụ tùng mới tương ứng đạt kích thước sử dụng, còn chi tiết nào có thể sửa chữa phục hồi thì sửa chữa để sử dụng. Dưới đây là bảng phân loại đánh giá các chi tiết cần sử dụng trong máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400. Bảng 3.6 Tên chi tiết Các sai lệch về kích thước và khuyết tật cần sửa chữa Phương pháp sủa chữa Bạc lót Nếu bị xước. Hạ cốt bạc với giới hạn mòn của bạc là 0,3. Nếu vượt quá giới hạn mòn thì thay mới. Bánh công tác Bị mài mòn, có vệt xước Bị cong vênh Mòn vượt quá giới hạn Hạ cốt Vuốt Hàn đắp kim loại hoặc mạ để phục hồi. Trục bơm Nếu bị xước ít Lệch tâm,xước,mài mòn>0.2mm Đánh bóng bằng máy tiện. Bỏ đi thay mới. Ổ đỡ thủy lực Nếu bị bong mòn lớp cao su dán Bị mài mòn, xước > 0.2mm Thay mới Vòng tự lựa của bánh công tác Nếu không bị mòn nhiều Mức độ mòn > 0.5mm Mài đảm bảo khe hở và độ nhám cần thiết. Bỏ đi thay mới. Vỏ bơm Mòn thủng vỏ, gấy rạn các ren lắp bulong bị hỏng hay gẫy ngầm Bỏ đi thay mới. Khớp nối truyền chuyển động. Neus không bị mòn nhiều lớp cao dán không bong. Nếu bị mòn và bong lớp keo dán phần cao su với thép. Làm sạch và lắp lại. Thay mới. Các zoăng làm kìn động cơ các tầng Nếu còn tròn đảm bảo độ kín khít. Nếu do nâu ngày bị ép không còn đủ độ kín khít. Sử dụng lại. Thay zoăng mới. Màng cao su ổn áp Bị rách, biến dạng, không đàn hồi. Thay màng mới. Roto Bạc lót bị nứt hoặc hỏng. Sai lệch về kích thước. Bị lệch tâm. Ép ra thay mới. Hạ cốt bạc. Dùng máy tiện để định tâm. Stato Do làm việc lâu nên các lá phe bị ăn mòn nên kiểm tra các rãnh quấn dây. Nếu gẫy các lá phe: Gẫy ít. Gẫy nhiều. Rửa sạch những chỗ gờ trong rãnh nhằm tránh xước dây. Thay mới. 3.3.5 Công tác an toàn. Tất cả các công việc tháo lắp vận hành tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 cần tuần thủ các quy tắc an toan trong: Nguyên tắc an toàn trong công nghiệp dầu khí. Nguyên tắc kỹ thuật sử dụng rạm điện, an toàn của trạm điện. Một số điểm chính yếu trong công tác a toàn: - Tất cả các thiết bị phải có hàng rào cách ly bảo vệ, có biển báo. Hàng rào cao không dưới 1,8m có cửa ra vào. - Dây cáp điện giữa đầu giếng và tủ điều khiển phải chôn ngầm(100-150m). - Tủ điều khiển máy biến áp và dây cáp phải được đặt ở nơi rễ quan sát, có biển báo nguy hiểm. - Lớp vỏ của máy biến áp tủ điều khiển và dây cáp cần được nối đất. - Đầu giếng cũng cần có dây nối với đất. - Đầu giếng được bơm thử với áp suất thử P = 50kg/cm2. - Các đường ống dẫn dung dịch bơm ép cần thử với áp suất 200kg/cm2. Tất cả các mặt bích phải được bảo vệ tránh gỉ. Đầu giếng, ống dẫn và các thiết bị trên sàn cần có hàng rào bảo vệ với chiều cao hàng rào không dưới 1,5m, các hàng rào đều có cửa ra vào. Trên hàng rào có biển báo an toàn. Khi lắp ráp máy bơm cần có thiết bị chuyên dụng trong quá trình tháo lắp phải kẹp đầu chuyên dụng và vị trí quy định trên thân bơm. Dây cáp kéo cần có trọng lượng tương ứng. Kiểm tra độ chắc chắn của đầu nối giữa động cơ và máy ơm. Khi thả ơm không được thả với tốc độ lớn hơn 0,2m dây. Khi vận hành thử mọi người phải đứng ngoài hàng rào bảo vệ, nghiêm cấm đứng trong hàng rào bảo vệ. Không di chuyển cáp trong khi tổ hợp đang vận hành cũng như các công tác khác ở đầu giếng, mặt bích đầu nối. CHƯƠNG IV: PHỤC HỒI - SỬA CHỮA BÁNH CÔNG TÁC 4.1. CẤU TẠO CỦA BÁNH CÔNG TÁC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT. Bánh công tác có nhiệm vụ chuyền năng lượng cho chất lỏng khi bánh công tác quay. Đối với máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 thì dùng bánh công tác dạng kín một của hút. Trong quá trình công nghệ sửa chữa bơm ly tâm, việc thay thế những bánh công tác đã bị hỏng bằng bánh công tác mới tiết kiệm được về mặt thời gian nhưng như thế thì giá thành sửa chữa rất cao, không có lợi về kinh tế. Vì vậy phục hồi khả năng làm việc của những bánh công tác đã bị hỏng là phương pháp rất có lợi về mặt kinh tế. Tuy nhiên không phải bánh công tác nào hỏng cũng có thể phục hồi lại được khả năng làm việc của chúng, mà phụ thuộc vào mức độ hỏng của từng bánh công tác. Những bánh công tác bị hỏng trong những trường hợp sau thì nên loại bỏ, thay thế bằng những bánh công tác mới, không nên phục hồi lại: - Bánh công tác bị rạn, nứt, sứt mẻ, vỡ ở bất kỳ bề mặt nào. - Bề dày cánh dẫn giảm 1/3 bề dày ban đầu. - Các kích thước D1, D2, D3 bị mòn quá lớn. Những bánh công tác có thể phục hồi lại được khi không rơi vào những trường hợp nêu trên. Do bánh công tác của bơm ly tâm bị hỏng chủ yếu là do mòn các bề mặt kích thước lắp rắp với bạc làm kín và lắp với trục bơm, mòn cánh dẫn nên có nhiều cách để phục hòi lại khả năng làm việc của chúng dựa vào hai phương pháp chính là: Phương pháp bổ sung kim loại vào vị trí mòn và phương pháp loại bỏ hệ thống mòn cũ. Đối với phương pháp loại bỏ hệ thống mòn cũ gồm hai cách: sử dụng kích thước sửa chữa (tự do hoặc tiêu chuẩn) và sử dụng chi tiết phụ đều không thích hợp với quy trình phục hồi khả năng làm việc của bánh công tác nên ta không áp dụng. Ta sẽ áp dụng phương pháp phục hồi bằng bổ sung kim loại vào vị trí mòn, do phương pháp này phù hợp với việc phục hồi lại khả năng làm việc của bánh công tác. b2 a D1D2 Hình 4.1 Cấu tạo bánh công tác. Nguyên tắc của phương pháp này là: Bổ sung kim loại vào vị trí mòn của chi tiết có cơ tính tương đương hoặc tốt hơn so với vật liệu chế tạo chi tiết, sau đó gia công lại tới kích thước yêu cầu. Sau đây ta sẽ nghiên cứu một số biện pháp phục hồi khả năng làm việc của chi tiết bị mòn hiện đang được áp dụng để phục hồi bánh công tác của bơm ly tâm. Cấu tạo của bánh công tác gồm 3 dạng chính: Đĩa trước, đĩa sau và các cánh dẫn. Các góc độ chính của bánh công tác: 1 : góc giữa vận tốc tiếp tuyến với biên dạng cánh dẫn 1w  và vận tốc vòng ở cửa vào 1u  1 : góc giữa vận tốc tuyệt đối ở lối vào 1c  , và vận tốc vòng 1u  2 : góc giữa vận tốc tiếp tuyến với biên dạng cánh dẫn 2w  và vận tốc vòng ở cửa ra 2u  2 : góc giữa vận tốc tuyệt đối 2c  và vận tốc vòng 2u  Các góc độ này ảnh hưởng lớn tới các thông số làm việc của bơm. Hình dáng bố trí kết cấu của cánh dẫn chủ yếu phụ thuộc vào góc 1 và góc ra 2 . u1 c1w1 u1 c1w1 u1 c1w1 u2 c2w2 ß1 a 2 c2 u2 w2 a 2 ß1 u2 c2 w2 a 1 ß2 Hình 4.2 Ảnh hưởng của góc tạo bánh công tác. 4.1.1 Ảnh hưởng của góc 1 . Góc 1 là góc bố trí cánh dẫn và cũng là góc biểu thị phương của vận tốc tương đối ở cửa vào của bánh công tác. 1 chỉ phụ thuộc vào 1u  và 1c  ( 1 = 900 thì tổn thất thủy lực nhỏ nhất ); 1c  có hướng kính từ tam giác ta có. tg 1 = 1 1 u c Từ công thức trên nhận thấy 1 không ảnh hưởng trực tiếp tới cột áp của bơm. Nhưng nếu 1 không thích hợp sẽ gây ra va đập hệ thống dẫn và dòng chảy ảnh hưởng tới hiệu suất và cột áp của bơm. Thường 1 = 15 – 30 0. 4.1.2 Ảnh hưởng của góc 2 . Góc 2 là góc bố trí cánh dẫn và cũng là góc biểu thị phương của vận tốc ở lối ra của bánh công tác. Góc 2 ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần của vận tốc ở dòng chất lỏng do đó nó ảnh hưởng tới cột áp của bơm. Tùy theo trị số của góc 2 của bánh công tác mà có 3 loại sau. - Cánh dẫn cong về phía sau gọi là cánh dẫn ngoặt sau 2 < 90 0. - Cánh dẫn hướng kính ở lối ra gọi là cánh dẫn hướng kính 2 = 90 0. - Cánh dẫn cong về phía trước gọi là cánh dẫn ngoặt trước 2 > 90 0. Đối với bơm ly tâm thì thường dùng loại bánh công tác có cánh dẫn ngoặt sau ( 2 < 90 0). Thường chọn góc 2 = 15 – 30 0. 4.2. CÁC DẠNG HỎNG CỦA BÁNH CÔNG TÁC. 4.2.1 Hỏng do mòn. Đây là dạng hỏng thường gặp nhất ở bánh công tác của máy bơm ly tâm. Nguyên nhân là do lắp rắp giữa các chi tiết và do dung dịch bơm . . . Kích thước D1, D2 bị mòn, sự mòn có thể sảy ra trên toàn bộ chu vi (mòn đếu) hoặc bị mòn thành hình ovan. Sự mòn này cũng xẩy ra không đều từ mép ngoài vào tới đĩa trước và đĩa sau làm cho hai kích thước bị côn. Trường hợp đặc biệt có thể tạo nên những rãnh tương đối sâu ở hai bên bề mặt. Rãnh then bị mòn ở bề mặt có vị trí ngược hướng với chiều quay của bánh công tác. Mép ngoài hai đĩa của bánh công tác cũng bị mòn. Sự mòn này không đều và giảm dần từ ngoài vào trong. Có thể quan sát bằng mắt thường hiện tượng này. Bên trong bánh công tác các cánh dẫn bị mòn. Mòn ở phía của ra của bánh công tác thường nhiều hơn mòn ở các cánh dẫn không giống nhau, trên các cánh dẫn cũng khác nhau. Ở hai bên cánh dẫn sát với hai đĩa sự mòn xảy ra mạnh hơn. Kích thước D3 cũng bị mòn, sự mòn làm cho kích thước này có hình ovan. Tất cả các sự mòn hỏng của bánh công tác đã nêu ở trên đều thuộc hai dạng mòn cơ học và mòn hóa học. 4.2.1.1 Mòn cơ học Mòn cơ học là hiện tượng xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết hoặc giữa chi tiết với môi trường. Chất lỏng chuyển động tương đối với nhau trong quá trình làm việc. Mòn hóa học có thể xảy ra ba quá trình mòn đồng thời là mòn do mài, mòn do chèn ép hạt mài và mòn do oxi hóa lớp bề mặt. - Mòn do mài: Khi mối ghép hoặc hai bề mặt chi tiết tiếp xúc với nhau có sự chuyển động tương đối với nhau giữa tác dụng của tải trọng tiếp xúc, tại bề mặt tiếp xúccuar hai chi tiết sẽ xuất hiện lực ma sát. Các nhấp nhô trên bề mặt chi tiết sẽ bị lực ma sát phá vỡ và san bằng. Kết quả là bề mặt chi tiết bị mòn dần. Đó là hiệ tượng mòn do mài. Tốc độ mài mòn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Độ nhấp nhô bề mặt, trạng thái bề mặt tiếp xúc, tính chất lý hóa của vật liệu chế tạo chi tiết, tải trọng tác dụng nên mối ghép, tốc độ trượt và nhiệt độ trong mối ghép. - Mòn do hạt mài: Hiện tượng phá hỏng bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết do có sự chèn ép hạt mài. Các hạt mài ( kim loại và phi kim ) có độ bền và độ cứng lớn hơn độ bền độ cứng của lớp kim loại bề mặt chi tiết. Khi có sự chuyển động tương đối giữa chúng, hạt mài sẽ như một dao cắt, cắt đi lớp kim loại tạo nên những vết xước. Vết xước càng nhiều càng làm tăng độ nhấp nhô bề mặt và làm tăng khả năng oxi hóa quá trình lặp lại dẫn đến bề mặt chi tiết bị mòn. Mòn do gỉ xảy ra trong khi chất bôi trơn bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết có lẫn nước và có khả năng oxi hóa bề mặt kim loại, làm xuất hiện trên bề mặt chi tiết một lớp oxit có độ bền thấp hơn độ bền của kim loại gốc, dưới tác dụng của tải trọng lớp oxit bị bong ra và chi tiết bị mòn dần về kích thước. - Mòn cơ học phân tửi: Mòn xảy ra do tác dụng đồng thời của tải trọng vào lực ma sát phân tử. Nguyên nhân do các phân tử của từng bộ phận trên bề mặt tiếp xúc có lực liên kết nhỏ dưới tác dụng của áp lực riêng lớn, trên bề mặt tiếp xúc có lực ma sát phân tử lớn một phần của liên kết bị bong ra dẫn đến bề mặt chi tiết bị mòn dần. Mòn cơ học phân tử thường xuất hiện ở bề mặt nhẵn phẳng, chịu áp lực riêng lớn, điều kiên bôi trơn kém. 4.2.1.2 Mòn hóa học và mòn điện hóa. - Mòn hóa học: Là quá trình phá hủy kim loại dưới tác dụng của các nguyên tố hóa học có trong môi trường khí khô hoặc dung dịch không điện li tạo ra trên bề mặt kim loiaj một lớp oxit. Lớp oxit ban đầu hình thành ở bề mặt kim loại sau đóphats triển sâu dần vào bên trong, kéo theo sự thay đổi thành phần kim loại và tính chất của nó. Kim loại lúc đó bị phân hủy từng phần hoặc toàn bộ hoặc sản phẩm ăn mòn có thể ở hình dạng kết tủa trên bề mặt kim loại. Đôi khi qáu trình ăn mòn xảy ra dưới sự phân dair thành phần cấu trúc, thay đổi tính chất cơ lý của kim loại và hợp kim, phá hủy mối liên kết giữa các mạng tinh thể. Đặc điểm: Mòn hóa học xảy ra không theo giai đoạn. Sản phẩm ăn mòn hình thành trực tiếp trên bề mặt. Quá trình phân hủy xảy ra tại chỗ do tương tác giữa kim loại và môi trường ăn mòn. Ăn mòn hóa học thường xảy ra do tác dụng của các chất lỏng không điện phân và khí khô. Dung dịch không điện phân: Các dung dịch không điện phân phần lớn là các chất hữu cơ không dẫn điện. Sự tương tác giữa kim loại với môi trường ăn mòn phụ vào bản chất hóa học của các hợp chất hữu cơ, của nhiệt độ và các yếu tố khác. - Mòn điện hóa: Bản chất: Là sự phá hủy kim loại xảy ra dưới tác dụng của các dung dịch điện phân của khí ẩm lên kim loại và hợp kim. Quá trình ăn mòn phát sinh dòng điện. Đặc điểm: Ăn mòn điện hóa thường xảy ra hai quá trình đồng thời oxi hóa và oxi hóa khử. Trong kim loại thường tồn tại những pha có thế điện cực khác nhau ở môi trường khí ẩm hay môi trường dung dịch điện phân, những pha này tạo thành những pin tế vi ( pin Volta ). Trong quá trình pin tế vi tồn tại luôn xảy ra hiện tượng có một cực của bộ pin hòa tan vào dung dịch, điều này làm cho bề mặt kim loại của chi tiết bị mòn dần. Quá trình hòa tan kim loại còn kéo theo sự trao đổi của các điện tử và các ion giữa kim loại với dung dịch điện phân, do đó quá trình ăn mòn xảy ra trong dung dịch điện phân có cường độ mòn lớn. Tốc độ ăn mòn kim loại trong dung dịch điện phân phụ thuộc vào đặc tính của dung dịch. Trong môi trường axit, môi trường kiềm và môi trường trung tính quá trình ăn mòn xảy ra cũng khác nhau. Mức oxi hóa không chỉ phụ huộc vào môi trường máy làm việc mà còn phụ thuộc vào chất lượng vật liệu chế tạo chi tiết. 4.2.1.3 Kết luận. Từ những lý thuyết trên tác giả có thể đưa ra những nguyên nhân hỏng do mòn của bánh công tác như sau: - Nguyên nhân thứ nhất: do chất lỏng bơm là nước biển ở độ sâu 15-30m chứa rất nhiều tạp chất cơ học ( 3,4mg/lit ), các loại vi khuẩn . . .Nên nguyên nhân mòn là do các hạt rắn trong nước bơm ép. Trong quá trình bơm do không được xử lý kỹ nên các hạt rắn theo dòng chảy chất lỏng chảy vào bánh công tác gây nên mòn. - Nguyên nhân thứ hai: do ma sát của dòng chảy chất lỏng làm việc. Dòng chất lỏng chảy trong bánh công tác với vận tốc và áp suất lớn dần từ tâm ra ngoài. Lực ma sát cũng tăng theo chiều này. - Nguyên nhân thứ ba: mòn do tiếp xúc giữa guồng động với bộ phận dẫn hướng và các bạc làm kín. Trong quá trình làm việc, bánh công tác chịu tác dụng của lực chiều trục và trọng lực bánh công tác do bộ phận cân bằng thủy lực không khử hết hoàn toàn nên bánh công tác có hướng tiếp xúc và cọ sát với thân dẫn hướng và gây ra mòn. Do nước biển có pH cao nên điều kiện bôi trơn giữa các bạc làm kín và bánh công tác hết sức khó khăn nên xảy ra hiện tượng trượt giữa bánh công tác và bạc làm kín. Ngoài ra các tạp chất cơ học có các hạt rắn lọt vào khe hở giữa bạc và bánh công tác gây nên hiện tượng mòn do chèn ép hạt mài. - Nguyên nhân thứ tư: là trong nước bơm ép có rất nhiều các ion và anion Ca2+, Mg2+, Ba2+, Fe2+, . . . Cl-, CO32-, HCO3-, SO42- kết hợp với nhau tạo thành những chất kết tủa và tạo nên các pin tế vi làm ăn mòn bánh công tác. Thực nghiệm đã xác định ở mỏ Bạch Hổ tốc độ ăn mòn từ 0,5 – 1 mm/năm, cá biệt đạt 1,5mm/năm. 4.2.2 Hỏng do va đập thủy lực. Đặc điểm: Trên cánh dẫn của bánh công tác xuất hiện những vết rỗ, hiện tượng xảy ra không đều ở các banh công tác . . . Kích thước các lỗ rỗ có đường kính từ 0,2-1mm ở mép ngoài của cánh dẫn càng xuất hiện nhiều vết rỗ Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên là do hiện tượng xâm thực do có sự rò rỉ áp suất ( có thể do đặt bơm chưa hợp lý, thiết bị đầu miệng giêng bị hở, các đường ống dẫn chất lỏng từ bơm tăng áp đến bơm ép vỉa bị hở...) làm cho nước biển có khuynh hướng tạo bọt, các bọt khí này gây nên hiện tượng xâm thực. Các bọt khí này vào những vùng có áp suất cao thì thể tích bị thu nhỏ đột ngột. Như vậy trong dòng hcayr hình thành những khỏng trống cục bộ thu hút các phần tử xung quanh xô tới với vận tốc rất lớn làm cho áp suất ở đó tăng đột ngột. Áp suất cục bộ rất lớn và sự va đập này làm rỗ bề mặt kim loại. Khi xảy ra hiện tượng này dòng chảy trong bánh công tác bị gián đoạn gây nên tiếng động bất thường, lưu lượng, cột áp, hiệu suất của bơm sẽ giảm đột ngột. Kết luận: nguyên nhân của hiện tượng xâm thực là do: + Vận tốc cục bộ của chất lỏng tăng trong cánh guồng. + Cửa vào hẹp vì cánh dẫn dầy. + Mặt bánh công tác có độ nhám không cao. + Áp suất và vận tốc phân bố không đều. + Áp suất tại cửa hút quá nhỏ. + Sự thay đổi hướng chuyển động của chất lỏng ở cửa vào của bánh công tác. 4.2.3 Hỏng do va đập cơ khí. Dạng hỏng này làm cho bánh công tác bị biến dạng gây vỡ, sứt mẻ. R 1 r p2 PIPII p2 p1 R 2 Hình 4.3 Lực dọc trục tác dụng nên bánh công tác. Nguyên nhân do lực dọc trục không bị triệt tiêu hoàn toàn ở ổ cân bằng thủy lực, các bulong ép các tầng cánh lại với nhau bị mòn gây ra. Chuyển động dọc trục làm cho bánh công tác có xu hướng va đập với bộ phận dẫn hướng gây hỏng. Áp lực hướng trục tác dụng nên một bánh công tác được tính toán như sau: Khi bơm làm việc chất lỏng ở bọng hút A chuyển động theo phương song song với trục vào của bánh công tác với áp suất khá nhỏ p1. Sau khi vào bánh công tác dòng chất lỏng ngoặt 900 và trở thành thẳng góc với trục. Áp suất chất lỏng tăng dần và đạt giá trị p2 ở cửa ra ( p1 << p2 ) dưới tác dụng của áp suất p2 một phần chất lỏng đi qua các khe hở giữa bánh công tác và thân bơm. Nếu bỏ qua sự quay của chất lỏng trong các khe hở B,C thì có thể xem gần đúng áp suất trong các khe hở đó bằng p2. Do đó áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa sau của bánh công tác hướng về bên trái là:  21222 .. rRpPt   . Áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa trước bánh công tác hướng về bên phải:    221121222 .... rRprRpPph   . Do p2 >> p1 => Pt > Pph. Do đó áp lực dọc trục có xu hướng đẩy bánh công tác về hướng ngược với hướng chuyển dộng của chất lỏng vào bánh công tác. ).(..)).(.( 222 22 112 rRHrRppPPP hphtI   . Áp lực P1 thực tế có giá trị nhỏ hơn một ít so với giá trị tính toán: do sự quay của chất lỏng theo các đĩa của bánh công tác trong các khe hở giữa bánh công tác và trục nên áp suất trong các khe hở đó giảm dần từ ngoài vào trong theo các đường parabol. Ngoài ra còn có áp lực PII tác dụng lên bánh công tác theo hướng của dòng chảy: g cQ cmPII 01 0 .. .   Vậy áp lực hướng trục tác dụng lên bánh công tác là: g cQ rRHP PPP h III 0122 1 .. ).(..     Đối với bơm có trcuj thẳng đứng như bơm UESPK 16-2000-14000 thì áp lực hướng trục được tính như sau: cth Pg cQ rRHP . .. ).(.. 01221     : Trọng lượng riêng của chất lỏng Hh: Cột áp lý thuyết của bơm Qlt: Lưu lượng lý thuyết của bơm c0 : Vận tốc chất lỏng ở cửa hút của bánh công tác R1: Bán kính cửa hút của bơm r : Bán kính trục bơm Pct: Trọng lượng bánh công tác 4.2.4 Hỏng do khuyết tật chế tạo. Bánh công tác được chế tạo bằng phương pháp đúc bằng mẫu chảy sau đó được gia công cơ và nhiệt luyện hoặc mạ. Vật liệu chế tạobanhs công tác bằng gang hoặc thép. Trong quá trình chế tạo bánh công tác có thể gặp một số khuyết tật sau. - Các bề mặt bánh công tác bị rỗ khi đúc, do quá trình đúc có khí lọt vào chi tiết đúc hoặc do mẫu vật đúc quá ướt, khi rót kim loại nóng chảy làm bốc hơi nước gây rỗ. - Trên bánh công tác có thể xuất hiện vết nứt, rạn do trong quá trình đúc vật đúc bị làm nguội quá nhanh tạo nên sự co ngót kim loại của vật đúc hoặc trong quá trình gia công nhiệt luyện không thực hiện đúng quy trình gây nên hiện tượng rạn nứt bánh công tác. 4.3. PHỤC HỒI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÁNH CÔNG TÁC. Khi sửa chữa chi tiết mòn bằng phương pháp khôi phục lại kích thước danh nghĩa của chi tiết, cần phải đắp thêm một lớp kim loại vào vị trí mòn. Lượng kim loại cần đắp thêm là bao nhiêu cần phải xác định để đảm bảo kích thước cũng như đỡ lẵng phí về thời gian và vật tư. Trước hết phải loại trừ những sai số về hình dáng của chi tiết, gia công cắt ngọt chi tiết bằng máy cắt kim loại, đảm bảo đúng hình dạng ban đầu của chi tiết. Đây là điều bắt buộc phải làm vì: - Đảm bảo lớp kim loại sau khi gia công đắp là đều, tránh tình trạng chỗ mỏng, chỗ dày, tạo độ bền không đều trên bề mặt, hoặc phân bố khối lượng không đều gây mất cân bằng khi chi tiết chuyển động quay. - Đảm bảo tính chất cơ lý lớp bề mặt đồng đều. Chiều dày lớp kim loại đắp được tính bằng chiều dày lớp kim loại thiếu hụt do cắt bỏ phần mòn cộng với chiều dày lượng dư gia công. Trên cơ sở chiều dày lớp đắp đã xác định, ta tính toán lượng vật tư cần thiết và thời gian để đắp đủ kích thước yêu cầu. Hình 4.1.5 là sơ đồ để tính chiều dày lớp đắp đối với dạng trục và lỗ có kích thước danh nghĩa d và D sau khi được cắt bỏ phần mòn đến kích thước dm và Dm. D m Ddm d Hinh 4.4 Sơ đồ tính chiều dày lớp đắp. Chiều dày lớp kim loại đắp đối với dạng trục được tính:     2 m dap dd (mm). Chiều dày lớp kim loại đắp đối với dạng lỗ được tính:     2 m dap DD (mm). Lượng dư này chọn tùy theo phương pháp gia công chi tiết ở khâu tiếp theo. 4.3.1 Bổ sung kim loại bằng phương pháp hàn đắp. Hàn là một phương pháp sửa chữa chi tiết mòn hỏng phổ biến nhất được ứng dụng rộng rãi. Hàn có 3 dạng: hàn nối, hàn đắp và hàn lấp. Hàn đắp là dạng thích hợp nhất đối với việc phục hồi tính chất cơ lý của bánh công tác. Có rất nhiều phương pháp hàn đắp như: hàn đắp bằng tay, hàn đắp dao động, hàn đắp dưới lớp thuốc bảo vệ . . . Tùy thuộc vào điều kiện của xưởng sửa chữa, phạm vi ứng dụng của các phương pháp hàn mà chọn phương pháp hợp lý nhất đem lại hiệu quả cao nhất. Dưới đây là một số phương pháp hàn thông dụng đem lại hiệu quả cao khi phục hồi bánh công tác. 4.3.1.1 Phương pháp hàn đắp bằng tay. Phương pháp hàn đắp bằng tay được dùng để nối các chi tiết gãy, đắp thêm kim loại trên bề mặt chi tiết mòn . . . Đây là phương pháp được dùng rất phổ biến hầu như được ứng dụng ở bất kỳ cơ sở sửa chữa nào. a. Chuẩn bị mối hàn. - Làm sạch dầu, gỉ, và các chất bẩn khác tại vùng hàn. - Đối với những vết nứt phải làm nóng chảy sơ bộ ( thổi bớt một ít kim loại ) sau đó mới tiếp tục hàn. - Vát mép mối hàn để nâng cao chất lượng mối hàn. b. Công nghệ hàn. Hàn có thể hàn nóng hoặc hàn nguội. Hàn nóng cần phải nung chi tiết lên nhiệt độ ( 750 – 8000 ). Hàn nóng cho kết quả mối hàn tốt nhất. Khi hàn cần chú ý tránh làm nứt đường hàn, cong vênh chi tiết. Sau mỗi lớp hàn gõ sạch xỉ rồi mới hàn tiếp. - Que hàn: Chất lượng mối hàn phụ thuộc rất nhiều vào việc chọn loại que hàn và thuốc bảo vệ. Đối với bánh công tác mối hàn cần độ cứng cao có tinh chống mòn tốt nên dùng những loại que hàn đặc biệt hay que hàn hợp kim như T 540, T590 Bánh công tác chế tạo bằng gang hoặc thép thf có thể dùng que hàn gang hoặc que hàn có mã hiệu з34, з42, з42A, з46, з46A . . . - Cường độ dòng điện hàn: Dòng điện hàn cao ngoài độ tăng năng suất còn cho chất lượng mối hàn tốt do hệ số bền và dẻo tăng. Cường độ dòng điện hàn được tính theo công thức: I = KI . d ( A ). KI : Hệ số đắp, với thép KI = 35 – 60 d : Đường kính que hàn (mm). - Hàn thép: với thép có hàn lượng cacbon trung bình và thấp công nghệ hàn rễ dàng, chất lượng mối hàn nhận theo ý muốn. Nhưng với thép có hàm lượng cacbon cao ( C > 0,45% ) và thép đặc biệt thì hàn rất khó, trong mối hàn có nhiều bọt khí gây rỗ và oxi hóa mối hàn. Khi hàn cần chú ý: Nhiệt độ hàn cao, cơ tính vật liệu gia công giảm. Sau khi sửa chữa cần phải nhiệt luyện lại, công việc thêm phức tạp và khó khăn. Tai vùng nóng chảy cacbon và các nguyên tố khác sẽ gây sẽ tác dụng với oxi tạo thành oxit. Thép cacbon có độ dẫn nhiệt tốt, khi nung nóng rễ bị quá nhiệt và bị giòn. Thép cacbon có biến dạng lớn gây ứng suất bên trong lớn dễ xuất hiện vết nứt. - Hàn gang: Hàn gang có thể hàn nguội hoặc hàn nóng. Hàn nguội: dùng cho những chi tiết không cần nâng cao ứng suất, sau khi hàn không gia công cơ . . . cho nên không thể áp dụng hàn lắp bánh công tác được. Hàn nóng: chi tiết được nung trong lửa tới nhiệt độ 500 – 8000C. Hàn xong chi tiết được làm nguội chậm. Hàn nóng khắc phục được nhược điểm của hàn nguội song phức tạp nên ít sử dụng trong việc phục hồi tính chất cơ lý của bánh công tác. c. Đắp hợp kim cứng. Để tăng tính chịu mài mòn người ta đắp hợp kim cứng nên bề mặt của chi tiết . . . Hợp kim cứng được dùng dưới dạng bột hoặc hàn. Bột là hỗn hợp Borit ( 50% Boritcrom với 50% bột Fe ), Voca ( 85%W với 15%C ), các loại cacbit. Khi nung nóng đến nhiệt độ 1260 – 13000C hợp kim cứng chảy ra bám trên bề mặt chi tiết sau đó để nguội. d. Năng suất hàn. Lượng kim loại đắp vào chi tiết đượcxacs định: Q = K.I.t ( g ) K: Số nấu chảy. K = 6 – 18g/Ah. Thường lấy K = 7 – 12g/Ah. I : Cường độ dòng điện hàn ( A ). t : Thời gian hàn ( h ). Tốc độ đắp: . . F IKv  ( cm/h ).  : Khối lượng riêng của vật liệu mối hàn. Thép  = 7,85g/cm3 F : Tiết diện hàn ( cm2 ). 4.3.1.2 Phương pháp hàn đắp dao động. a. Sơ đồ nguyên lý làm việc 7 8 5 6 4 3 1 2 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dao động. 1-chi tiết. 2-dây hàn. 3-bộ dao động. 4-nam châm tạo dao động. 5-bộ dẫn động dây hàn. 6-vòi tưới làm mát. 7-bơm nước. 8-thùng chứa. Chi tiết phục hồi sửa chữa ( bánh công tác (1) ) được lắp rắp trên mâm cặp của máy tiện và được dẫn đông quay. Điện cực (2) sợi dây dao động, được nối với cực dương của dòng điện không đổi, điện áp khỏng từ ( 14 – 24V ). Bộ dao động 3 do sức hút của nam châm (4) làm cho sợi dây dao động nên xuống, biên độ dao động từ (1 – 3)mm, tần số dao động từ ( 150 – 100)lần/s. Khi chạm vào chi tiết rồi tách ra nó phóng ra điện tạo hồ quang, điện cưc (2) bị nóng chảy và phủ một lớp kim loại lỏng len bề mặt chi tiết. Bộ dao động (3) được gắn trên bàn xe dao động và chuyển động dọc theo trục của chi tiết. Do chi tiết quay tròn, đầu hàn chuyển dộng tịnh tiến nên lớp kim loại được đắp đều lên chi tiết. b. Ưu điểm - Chiều dày lớp đắp có thể đạt từ ( 0,8 – 2,5 ) mà chi tiết không bị cong vênh. - Nhiệt độn vùng hàn nằm trong giới hạn ( 40 – 80 )0C nên tính chất hóa lý và thành phần hóa học của vật liệu chi tiết ổn định, không thay đổi trong quá trình hàn. - Có thể hàn đắp được những chi tiết có hình dạng phức tạp, kể cả những chi tiết có chiều dày thành mỏng, chi tiết thép cacbon hàm lượng cao và chi tiết thép đặc biệt. - Thiết bị hàn tương đối đơn giản. - Năng suất hàn cao - Lượng kim loại hao phý thấp - Chất lượng kim loại hàn cao - Tránh được tác dụng của oxi và Nito vì có luồng chất lỏng bảo vệ. - Quy trình công nghệ hàn đơn giản. c. Công nghệ hàn đắp dao động * Chuẩn bị: - Làm sạch bề mặt cần hàn của chi tiết - Cắt ngọt, gia công loại bỏ sai số của hình dáng của chi tiết, đảm bảo đúng hình dạng ban đầu của chi tiết. * Chọn dây hàn - Vật liệu dây hàn: tùy theo yêu cầu của lớp đắp. Hàm lượng cacbon nhiều, lớp đắp cứng, dễ nứt, độ bền mỏi giảm. Hàm lượng C < 0,4%, lớp đắp có độ cứng 40 – 45HRC không có vết nứt. Hàm lượng C = ( 0,4 – 0,6 )%, lớp đắp có độ cứng 55HRC, nếu hàm lượng cacbon quá lớn sẽ có vết nứt, độ bền mỏi giảm. Dây hàn dùng loại có ký hiệu: CB – 08A, CB – 10XM, CB – 18MA hoặc những sợi thép cacbon kết cấu: 70,75,80; những sợi thép hợp kim; thép lò xo: HП30,65T . . . - Đường kính sợi dây hàn: Phụ thuộc vào chiều dày lớp đắp và công suất mối hàn. + Chiều dày lớp đắp h chọn đường kính dây dd = (1 – 1,6)mm. + Chiều dày lớp đắp hchọn đường kính dây dd = (1,5 – 2,5)mm. + Chiều dày lớp đắp h >2mm => chọn đường kính dây dd = (2 – 3)mm. * Điện áp và dòng điện hàn Phụ thuộc vào dường kính que hàn. Để quá trình hàn ổn định có thể dùng điện áp Uh = (24 – 30)V, song điện áp cao ngọn lửa hồ quang dài, nguyên tố cacbon và hợp kim bị cháy nhiều, giảm độ cứng, đồng thời tăng khả năng tiêu hao qua hàn. + Nếu dd ≤ 2mm, chọn mật độ dòng Dk = (60- 75)MA/m2, Uh = (10 – 12)V + Nếu dd > 2mm, chọn mật độ dòng Dk = (50- 70)MA/m2, Uh = (15 – 20)V * Tốc độ dẫn sợi dây Vd Quá trình hàn, sợi dây hàn luôn được đua xuống chạm vào chi tiết để tạo hồ Quang. Đây là một việc hết sức quan trọng, nếu tốc độ dây đi xuống Vd lớn, đấu que hàn bị đốt cháy nhanh tạo thành cục kim loại lớn, chưa bị nóng chảy đã rơi vào vùng hàn làm cho chất lượng lớp đắp kém. Nếu tốc độ đi xuống Vd nhỏ, lớp đắp không kịp điền đầy, có khả năng tạo thành lỗ rỗng tron loáp đắp cũng giảm chaats lượng lớp đắp. Tốc độ dây dẫn Vd phụ thuộc vào điện áp và đường kính sợi dây hàn. * Bước đắp: Bước đắp phải chọn sao cho đường hàn tạo ra một lớp kim loại hàn phủ đều lên trên bề mặt chi tiết. Phụ thuộc vào đường kinh dây hàn dd và điện áp hàn Uh ta chọn bước đắp như sau: - Khi Uh = (10 – 12)V, bước đắp: S = (1,2 – 1,5)dd mm/v - Khi Uh = (15 – 20)V, bước đắp: S = (1,5 – 2,0)dd mm/v * Vận tốc đắp: Tốc độ đắp được tính: aSh VdV ddap .. 1....785,0 2  h: Chiều dày lớp đắp (mm) a: Hệ số kể đến sự sai lệch giữa diện tích thực tế của tiết diện lớp đắp với diện tích hình tứ giác có chiều cao h ( tra bảng ).  : Hệ số bám của vật liệu que hàn trong kim loại đắp ( = 0,8 – 0,8). * Tốc quay của chi tiêt: Khi đắp mặt trụ, tốc độ quay của chi tiết: dapVD n . ..60 1000   (v/p). * Lượng dư gia công khi đắp. Khi đã đắp đầy đủ chiều dày kích thước ban đầu của chi tiết cần đắp thêm một lượng dư gia công. Tùy thuộc vào phương pháp gia công tiếp theo mà ta chọn lượng dư cho phù hợp. * Vị trí tưới dung dịch làm mát. Dung dịch làm mát không nên tưới trực tiếp vào vị trí hàn đắp ( vị tí ngọn nửa hồ quang ). Vì nó làm cho ngọn nửa hồ quang kém ổn định và gây biến dạng, nứt lớp kim loại đắp. Khoảng cánh tử vòi tưới đến ngọn lửa hồ quang được xác định thích hợp nhất là như sau: Khoảng cách từ vị trí que hàn đến vòi tưới L = (15 – 35)mm. Vòi tưới đi phía sau: L w H2O w V H2O Hình 4.6 Vị trí tưới dung dịch làm mát. + Góc lệch giữa vòi tưới và vị trí que hàn  = (1/8 – 1/4) chu vi tiết diện. Vòi tưới ở phía trước que hàn theo chiều quay của chi tiết. + Lượng dung dịch tưới không quá (3 – 5)lit/phut. Thành phần dung dịch tưới gồm: (50 – 60)gam/lit Ca(OH)2, (10 – 15)gam/lit dầu công nghiepj 30 hoặc dầu công nghiệp 45 tính cho một lít nước. 4.3.1.3 Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ. a. Sơ đồ nguyên lý. Que hàn ( 4 ) được cơ cấu dãn động đẩy xuống liên tục đia qua phiễu (6) chứa thuốc bảo vệ ( 5 ) đến bề mặt chi tiết ( 1 ). Dây hàn và chi tiết nối với nguồn một chiều, chi tiết nối với cực âm, dây hàn nối với cực dương do đó tạo nên hồ quang điện giữa que hàn và chi tiết làm thuốc bảo vệ cháy tạo thành lớp vỏ bọc ( 3 ) bọc lấy ngọn lửa hồ quang ( 2 ) vùng kim loại hàn. Lớp kim loại hàn được bọc bởi vỏ xỉ ( 8 ) do lớp thuốc bảo vệ cháy tạo ra làm cho lớp kim loại hàn nguội dần. 5 6 8 7 3 2 1 4 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dưới lớp thuốc bảo vệ. b. Ưu nhược điểm. * Ưu điểm: Năng suất hàn tăng từ 6 – 8 lần so với hàn hồ quang hở vì mật độ dòng lớn 150 – 200A/mm2, phần hở que hàn nhỏ. Lớp vỏ xỉ tạo ra có tác dụng ủ mối hàn làm chậm quá trình nguội của kim loại hàn làm cho lớp kimloaij hàn có cấu trúc đồng đều ít bị rỗ khí. Lớp vỏ bọc hồ quang bảo vệ vùng làm không bị oxi hóa đồng thời làm giảm kim loại bắn ra khỏi vùng hàn trong quá trình hàn. Lượng kim loại mất mát do bắn ra ngoài chỉ bằng 2% lượng kim loại nóng chảy trong quá trình hàn. Có thể điều chỉnh được phần lớp kim loại hàn để nó đạt cơ tính theo yêu cầu. * Nhược điểm: Do có lớp vỏ bọc hồ quang điện nên không nhìn thấy trong quá trình hàn vì vậy phải gá lắp chi tiết hàn thât chính xác. Phải chi phí thêm thuốc bảo vệ nên giá thành hàn đắt. Chi tiết bị đốt nóng đến nhiệt ộ cao có thể làm thay đổi cơ tính của vật liệu. Không dùng cho chi tiết có đường kính nhỏ hơn 40mm. c. Công nghệ hàn đắp: - Chuẩn bị: Tương tự như hàn đắp dao động. - Chế độ đắp: Sợi dây hàn chọn tương tự như hàn dao động. Thuốc bảo vệ có hai loại: + Loại nấu chảy: Có thành phần gần giống thủy tinh, nhiệt độ nóng chảy của thuốc < 12000C. Loại này không có khả năng hợp kim hóa mối hàn. + Loại không nấu chảy: Thành phần thuốc chữa Ferro hợp mim được trộn lẫn theo một tye lệ nhất định, do đó có tác dụng hợp kim hóa mối hàn làm tăng độ cứng. Loại này dễ hút ẩm, cần được bảo vệ cẩn thận. Tốc độ di chuyển que hàn: 100.. . d d d F IK V  (m/h) I : Cường độ dòng điện hàn (A). Kd: Hệ số đắp phụ thuộc vào dòng điện hàn (g/Ah). + Dòng thuận chiều đấu thuận cực. d d d IK .065,03,2  + Dòng thuận chiều đấu ngược cực. d d d IK .4,06,11  + Dòng xoay chiều. d d d IK .4,07  dd : Đường kính sợi dây hàn.  : Khối lượng riêng kim loại sợi dây hàn  = 7,85g/cm2 với thép. F : Diện tích tiếp diện mối hàn (cm2). Tốc độ dẫn của sợi dây: 2.. .4 d iK V dđ   (m/h) Để ngọn lửa hồ quang ổn định Vd = Vđ Tốc độ quay của chi tiết hình trụ: D V n đ ..60  (v/p) D : Đường kính chi tiết (m). Điện áp và dòng điện: Điện áp hàn Uh = 25 – 40V k