Tài liệu Đồ án tốt nghiệp:Thiết bị trong khai thác dầu khí tại Xí nghiệp Liên doanh VIETSOVPETRO docx

Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
TRƯỜNG ………………….
KHOA……………………….

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài:
Thiết bị trong khai thác dầu khí tại Xí nghiệp
Liên doanh VIETSOVPETRO


Nguyễn Danh Công 1 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Mục lục
Lời nói đầu 3
PHẦN 1: ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU VÀ VIỆC SỬ DỤNG
CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH “VIETSOVPETRO”
1.1- Đặc điểm công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển của xí nghiệp
liên doanh “VIETSOVPETRO” 5
1.2- Sử dụng bơm ly tâm trong công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển .
9
PHẦN 2: LÝ THUYẾT BƠM LY TÂM
2.1- Chuyển động của chất lỏng trong bơm ly tâm – Phương trình cơ bản của bơm
ly tâm 16
2.2- Hiệu suất của bơm ly tâm 18
2.3- Đường đặc tính của bơm ly tâm 19
2.4- Số vòng quay đặc trưng 20
2.5- Ảnh hưởng của số vòng quay và đường kính bánh công tác đến bơm ly tâm .
22
2.6- Ảnh hưởng khối lượng riêng và độ nhớt đến bơm ly tâm 23
2.7- Lực dọc trục trong bơm ly tâm 23
2.8- Các phương pháp khử lực dọc trục trong bơm ly tâm 24

2.9- Độ cao hút của bơm ly tâm 26
2.10- Hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm 27
2.11- Sự làm việc của các máy bơm mắc song song và mắc nối tiếp 29
2.12- Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm ly tâm 29
2.13- Làm kín trục bơm ly tâm 29
PHẦN 3: TỔ HỢP BƠM LY TÂM NPS 65/35-500 33
3.1- Công dụng 33
3.2- Các đặc tính kỹ thuật của bơm NPS 65/35-500 34
3.3- Cấu tạo và nguyên lý làm việc 35
3.4- Lắp đặt thiết bị 38
Nguyễn Danh Công 2 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Lời nói đầu
Nền kinh tế của đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến
vượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao. Đóng
góp một phần không nhỏ vào các thành tựu phát triển đó, ngành công nghiệp Dầu
khí của chúng ta, mà điển hình là Xí nghiệp Liên doanh “VIETSOVPETRO”, mặc
dù là ngành công nghiệp còn non trẻ nhưng đã không ngừng học hỏi, tích lũy kinh
nghiệm sản xuất, tiến bộ của khoa học kỹ thuật để trở thành ngành công nghiệp mũi
nhọn, chủ lực của đất nước như ngày nay.
Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là đơn vị đi đầu trong công tác
thăm dò, tìm kiếm, khai thác. Hiện nay xí nghiệp có 12 giàn cố định và một số giàn
nhẹ, tất cả đều ở trên biển do đó đòi hỏi phải có hệ thống trang thiết bị phù hợp,
hiện đại. Đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng cũng như tuổi thọ của thiết bị cũng
là nhiệm vụ hết sức quan trọng.
Thiết bị trong khai thác dầu khí hết sức đa dạng trong đó bơm ly tâm là thiết
bị cơ bản được dùng rất phổ biến, đặc biệt là bơm ly tâm NPS 65/35-500. Do đó
trong quá trình thực tập, nghiên cứu, đồng thời với sự đồng ý của bộ môn Thiết Bị
Dầu Khí Và Công Trình, Khoa Dầu Khí, Trường Đại Học MỎ ĐỊA CHẤT, em đã
được giao đề tài: “

Phần 1: Đặc điểm công tác vận chuyển dầu và việc sử dụng các loại Bơm ly tâm tại
Xí nghiệp Liên doanh “VIETSOVPETRO”.
Phần 2: Lý thuyết cơ bản về bơm ly tâm.
Phần 3: Tổ hợp bơm ly tâm NPS 65/35-500.
Phần 4: Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hút của máy bơm và phương pháp
khắc phục.
Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy TRẦN VĂN BẢN và các thầy trong bộ
môn Thiết Bị Dầu Khí Và Công Trình, cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay
em đã hồn thành xong đồ án này.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức thực tế, kiến thức bản thân còn
hạn chế nên không tránh khỏi nhưng sai sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô
và bạn bè.
Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Trần Văn Bản,
các thầy trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí Và Công Trình, công nhân và cán bộ
thuộc xí nghiệp liên doanh Vietsovptro và bàn bè đã giúp đỡ em nhiệt tình chu đáo.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội: Tháng 06 năm 2010
Sinh Viên: Nguyễn Danh Công
CHƯƠNG I
Nguyễn Danh Công 3 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU VÀ VIỆC SỬ DỤNG
CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH
“VIETSOVPETRO”
1.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU TRÊN CÁC CÔNG
TRÌNH BIỂN CỦA XNLD VIETSOVPETRO:
Hiện tại cũng như từ hơn thập niên trước đây, xí nghiệp liên doanh
“VIETSOVPETRO” đã và đang tiến hành khoan và khai thác dầu khí chủ yếu ở
trên hai vùng mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng nằm ở vùng biển thềm lục địa phía Nam
-Việt Nam. Do vị trí địa lý của các vùng mỏ nằm cách xa đất liền hơn 100Km, nên

tất cả các công đoạn công nghệ khoan, khai thác, vận chuyển và tồn trữ dầu khí đều
diễn biển, trên các ra trên giàn cố định, giàn nhẹ và tàu chứa dầu. Tất cả các đường
ống chính, chủ yếu dùng trong công tác vận chuyển dầu khí đều nằm chìm dưới
biển. Điều đó đòi hỏi công tác vận chuyển dầu khí của chúng ta phải đạt được sự an
tồn và độ tin cậy cao hơn nhiều lần so với ở đất liền.
Tại các giàn khoan khai thác cố định trên biển, dầu được khai thác lên từ các
giếng qua hệ thống đường ống công nghệ, vào bình tách khí áp suất cao, khoảng
3÷25kG/cm
2
(bình НГС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng
0,5÷8kG/cm
2
. Sau khi qua bình НГС và БE, một phần lớn lượng khí đồng hành đã
được tách ra, dầu đã được xử lý với hàm lượng khí hòa tan và ở trạng thái tự do
thấp. Rồi từ bình tách áp suất thấp (БE) dầu được các tổ hợp bơm ly tâm đặt trên
giàn bơm vận chuyển đến các tàu chứa (trạm chứa dầu không bến) thông qua hệ
thống đường ống ngầm dưới biển.
Trong khu vực mỏ Bạch Hổ, dầu khai thác trên các giàn được vận chuyển
đến 2 trạm tiếp nhận (tàu chứa dầu – FSO-1 và FSO-2) :
1.1.1 Trạm tiếp nhận phía Nam FSO-1: Ở đây tiếp nhận dầu vận chuyển
đến từ 2 điểm là MSP-1và giàn công nghệ trung tâm số 2 – (CPP-2) cùng với các
giàn nhẹ (БК – 1,2,3,4,5,6,7) chuyển đến. Đây là 2 điểm vận chuyển dầu quan trọng
nhất, có khối lượng vận chuyển lớn nhất. Từ CPP-2 có đường ống vận chuyển dầu
nối với MSP-1 và khu vực mỏ Rồng. Từ MSP-1 có đường ống vận chuyển dầu nối
với MSP-3, MSP-4 và MSP-8 và thông qua các điểm trung chuyển tại MSP-6 và
MSP-8 nối với trạm tiếp nhận phía Bắc FSO - 2.
Nguyễn Danh Công 4 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
1.1.2 Trạm tiếp nhận phía Bắc FSO -2: Tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ 2
điểm trung chuyển là MSP-6 và MSP-8. Từ MSP-6 có đường ống vận chuyển dầu

nối với MSP-4, và thông qua đó nối với MSP-3, MSP-5, MSP-7, MSP-8, MSP-
10 Từ MSP-8 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-4, MSP-1, MSP-9,
MSP-11. Trạm tiếp nhận FSO -2 chủ yếu tiếp nhận dầu từ các giàn MSP-4, MSP-5,
MSP-3, MSP-6, MSP-7, MSP-8, MSP-9, MSP-10, MSP-11.
Trong khu vực mỏ Rồng có trạm tiếp nhận dầu FSO–3. Giữa các trạm tiếp
nhận dầu FSO –1, FSO –2, FSO –3 có mối liên hệ với nhau thông qua nhiều điểm
trung chuyển, được trình bày trên sơ đồ tuyến đường ống vận chuyển dầu trên biển
của Xí nghiệp liên doanh “VIETSOVPETRO”.
Căn cứ theo sơ đồ đường ống vận chuyển dầu ngầm dưới biển tại 2 khu vực
mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, ta nhận thấy rằng, chỉ trừ MSP-1, MSP-2, MSP-6, MSP-
8, trong những điều kiện bình thường, không có sự cố hỏng hóc tàu chứa dầu hoặc
tắc nghẽn đường ống vận chuyển là có thể bơm thẳng dầu đến tàu chứa, còn lại tất
cả các giàn như MSP-3, MSP-4, MSP-5, MSP-7, MSP-9, MSP-10, MSP-11 phải
bơm dầu qua những đoạn đường rất xa, qua nhiều điểm nút trung gian.
Ví dụ : Từ MSP-5, muốn vận chuyển dầu đến trạm tiếp nhận FSO-2 chúng ta
phải bơm dầu qua những quãng đường như sau : MSP-5 -> MSP-3 (đường ống
∅325x16, L=1005m, V=68m
3
) -> MSP-4 (∅ 219x13, L=877m, V=26,5m
3
) ->
MSP-6 (∅ 325x16, L= 1284,5m, V= 87m
3
)-> FSO-2(∅ 325x16, L=1915m,
V=129m
3
). Tổng cộng chiều dài tồn bộ tuyến là 5081,5 m, V=310,5m
3
, áp suất làm
việc tính theo xác suất thống kê trung bình là từ 20÷25Kg/cm

2
. Tuy nhiên cũng trên
tuyến đường này còn có MSP-3, MSP-4, MSP-6, MSP-7, MSP-10, cùng tham gia
vận chuyển dầu, vì vậy việc tính tốn sắp xếp để có một chế độ hoặc thời gian biểu
của việc bơm dầu phối hợp một cách hợp lý trên tồn tuyến cũng khá phức tạp. Nếu
việc phân bố thời gian biểu không hợp lý, có thể gây ra sự tăng đột ngột áp suất làm
việc của tuyến đường ống vận chuyển, làm cho một số giàn cố định như MSP-5,
MSP-7, MSP-10 ở cách xa trạm tiếp nhận không thể bơm dầu đi được. Điều đó làm
ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình công nghệ và sản lượng khai thác dầu ở các giàn
này .
Nguyễn Danh Công 5 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Một đặc điểm nữa có ảnh hưởng trực tiếp rất lớn đến công tác vận chuyển
dầu trong khu vực mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng là các tính chất lý, hóa đặc trưng của
nó. Tuy nhiên ở đây chỉ xem xét đến một số tính chất cơ bản, có ảnh hưởng quan
trọng trực tiếp đến công tác vận chuyển, tồn trữ chứ không thể đi sâu vào các tính
chất công nghệ hóa dầu cùng tính thương phẩm của chúng. Đối với công tác vận
chuyển, tồn trữ dầu thì những tính chất lý, hóa sau đây là đặc biệt quan trọng:
1.1.3 Khối lượng riêng ρ: Hiện nay dầu thô của chúng ta khai thác được
chủ yếu tập trung ở các tầng sản phẩm Mioxen hạ, Oligen hạ và tầng móng kết tinh.
Chúng thuộc loại dầu nhẹ vừa phải, khối lượng riêng nằm trong khoảng giới hạn
(0,83 ÷ 0,85).10
3
kg/m
3
. Dầu thô ở khu vực mỏ Bạch Hổ có khối lượng riêng khoảng
0,8319.10
3
kg/m
3

(38
o
6API), đó là một thuận lợi đối với công tác vận chuyển dầu,
bởi vì mặc dù theo công thức tính lưu lượng của bơm Q= C
m
ПD
b
= (ϕ
60
n
Dn) π. D.
(K1.D) = Kϕ D
3
n và cột áp H=
g
UCU 22
ta không thấy có sự ảnh hưởng nào của
khối lượng riêng chất lỏng công tác, nhưng nó lại ảnh hưởng đáng kể đến công suất
thủy lực (N
TL
) của các máy bơm : N
TL
= G.H = (
ρ
.g.Q).H. Điều đó có nghĩa là nếu
ρ
nhỏ, việc cung cấp năng lượng (điện năng) cho các trạm bơm vận chuyển dầu
giảm đáng kể .
1.1.4 Độ nhớt µ: là khả năng của chất lỏng có thể chống lại được lực trượt
(lực cắt), nó được biểu hiện dưới dạng lực ma sát trong (nội ma sát) khi có sự

chuyển dịch tương đối của các lớp chất lỏng kề nhau. Bởi vậy độ nhớt là tính chất
đặc trưng cho mức độ di động của chất lỏng. Độ nhớt của chất lỏng thay đổi trong
một phạm vi rộng theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì µ giảm và ngược lại. Ngồi ra
khi áp suất tăng thì độ nhớt của chất lỏng cũng tăng, trừ một và chất lỏng đặc biệt
như nước. Khi vận chuyển dầu, chúng ta phải đưa chúng vào trạng thái chuyển
động, muốn vậy phải đặt vào chúng một lực nhất định bằng sự tác dụng của các
cánh bơm. Chuyển động của chất lỏng chỉ xuất hiện khi ứng suất ma sát vượt quá
một giới hạn nào đó, gọi là ứng suất trượt ban đầu. Như vậy rõ ràng độ nhớt của
chất lỏng công tác ảnh hưởng rất lớn đến dòng chuyển động của nó, mặc dù trong
Nguyễn Danh Công 6 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
các công thức tính tốn cơ bản của các máy bơm dùng để vận chuyển chất lỏng (dầu
thô) này không có mặt trực tiếp của đại lượng µ, nhưng chính nó là yếu tố ảnh
hưởng quan trọng nhất gây nên tổn thất của dòng chảy. µ càng lớn thì tổn thất thủy
lực của dòng chảy càng lớn, làm tăng tổn thất công suất và giảm lưu lượng của các
máy bơm .
Dầu thô của chúng ta, theo các kết quả nghiên cứu phân tích của Công ty
DMC (Việt Nam) và Viện hóa dầu COPAH ( Tomsk – CHLB Nga ), có độ nhớt khá
lớn . Độ nhớt động ν (trong đó ν
ρ
µ
=
) của dầu tầng Mioxen ở 50
0
C thay đổi trong
một khoảng rộng từ 8,185 ÷16,75 Cst. Độ nhớt động ν của dầu ở tầng Oligoxen vào
khoảng 6,614 Cst, của tầng móng vào khoảng 6,686 Cst ở 50
0
C . Điều đó gây khó
khăn rất lớn cho công tác vận chuyển dầu của chúng ta.

1.1.5 Ảnh hưởng của các tính chất lý, hóa khác:
Dầu thô của chúng ta là loại sạch, chứa rất ít các độc tố, các kim loại nặng
như chì (1,39ppm), Vanadium(0,46ppm), Magiê(7,270ppm), Lưu huỳnh (0,005%
trọng lượng ). Đây là một điều tốt cho hệ thống vận chuyển dầu cũng như hệ thống
công nghệ của chúng ta. Tuy nhiên, từ kết quả phân tích phần cặn (chiếm một tỷ lệ
khá cao, đến 21,5% trọng lượng đối với dầu thô Bạch Hổ) có nhiệt độ sôi trên
500
0
C trong quá trình chưng cất chân không, ta thấy dầu thô của chúng ta chứa hàm
lượng Parafin rắn khá cao, đến 44,12%trọng lượng (phần cặn), điều đó làm giảm
tính linh động của chúng ở nhiệt độ thấp, và ngay cả ở nhiệt độ bình thường . Chính
sự có mặt của Parafin với hàm lượng lớn làm cho nhiệt độ đông đặc của dầu thô
tăng lên. Đối với dầu thô khu vực mỏ Bạch Hổ, nhiệt độ đông đặc ở mức khá cao,
đến 33
0
C. Đây thực sự là một trở ngại lớn cho hệ thống vận chuyển dầu của chúng
ta bởi chúng rất dễ làm tắc nghẽn các tuyến đường ống, nhất là ở tại các điểm nút
hoặc tại các tuyến ống ở xa trạm tiếp nhận và có lưu lượng thông qua thấp, hoặc
không liên tục mà bị gián đoạn trong một thời gian lâu . Đấy chính là nhược điểm
căn bản trong tính chất lý, hố của dầu thô Việt Nam, và việc xử lý, khắc phục chúng
đòi hỏi cả một quá trình công nghệ phức tạp và tốn kém.
Nguyễn Danh Công 7 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Để cải thiện các tính chất lý hóa của dầu, phục vụ cho công tác vận chuyển,
tồn trữ chúng, người ta sử dụng nhiều biện pháp nhằm làm giảm độ nhớt hoặc gia
nhiệt cho chúng để chống sự đông đặc làm tắc nghẽn đường ống của dầu. Ví dụ,
bằng phương pháp cấy vi sinh vào môi trường nước ép vỉa, người ta đã làm tăng tối
đa các quá trình phản ứng men ôxy hóa hydrocacbon của dầu có độ nhớt cao, điều
đó làm tăng khả năng thu hồi dầu ở các tầng sản phẩm và làm tăng được tính lưu
biến của chúng .

Ngồi các ảnh hưởng trên, yếu tố địa lý, khí hậu, thủy văn cũng có sự tác
động không nhỏ đối với công tác vận chuyển và các quá trình công nghệ khai thác
dầu. Vùng biển thềm lục địa phía Nam này chịu ảnh hưởng gió mùa nhiệt đới, hình
thành 2 mùa rõ rệt:
- Mùa mưa có gió Tây – Nam, được đặc trưng bởi lượng mưa lớn và nhiều
sương mù kéo dài từ khoảng tháng 4 đến tháng 10. Vào mùa này khí hậu thường
nóng, do vậy dầu thô khai thác được khi qua các công đoạn xử lý công nghệ trên
giàn ít bị mất nhiệt, hạn chế được khả năng đông đặc của chúng.
- Vào mùa khô thường từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, có gió Đông – Bắc
với cường độ lớn, gọi là mùa gió chướng . Trong khoảng thời gian này, hay xuất
hiện những cơn bão hay áp thấp nhiệt đới với sức gió đến 25÷30m/s, nhiệt độ không
khí giảm xuống rõ rệt . Vì vậy ở các giàn khai thác có các giếng với sản lượng thấp
thường hay xảy ra hiện thượng dầu bị đông đặc, hoặc chí ít thì tính linh động của
dầu cũng giảm xuống rõ rệt, gây khó khăn cho việc vận chuyển dầu. Đó là chưa kể
đến những sự cố bất thường xảy đến cho tuyến vận chuyển dầu (tắc nghẽn, gẫy vỡ
đường ống) và các trạm tiếp nhận cũng thường hay xảy ra trong mùa thời tiết không
mấy thuận lợi này.
Ngồi ra, điều kiện khí hậu nhiệt đới, độ ẩm không khí lớn, và môi trường
biển này hồn tồn có hại đến tuổi thọ, độ bền của máy móc, thiết bị công nghệ cũng
như các tuyến đường ống vận chuyển dầu . Các cấu trúc, kết cấu kim loại của máy
móc thiết bị công nghệ ngồi việc chịu tải trọng lớn khi làm việc, còn chịu tác động
ăn mòn với cường độ lớn do môi trường biển gây ra . Trong thực tế, có trên 50%
các trường hợp sự cố đối với cac đường ống ngầm vận chuyển dầu là do tác động
của ăn mòn kim loại . Vì vậy khi tính tốn thiết kế, lắp đặt các hệ thống thiết bị công
nghệ trên các công trình biển, phải nên đặt điều kiện làm việc này (môi trường biển,
độ ẩm lớn, khí hậu nhiệt đới ) lên mối ưu tiên hàng đầu .
Nguyễn Danh Công 8 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
1.2 SỬ DỤNG BƠM LY TÂM TRONG CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN
DẦU TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH BIỂN.

Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, trong đó việc trao đổi năng lượng
giữa máy với chất lỏng ( gọi là chất lỏng công tác ) được thực hiện bằng năng lượng
thủy động của dòng chảy qua máy . Bộ phận làm việc chính của bơm ly tâm là các
bánh công tác trên đó có nhiều cánh dẫn để dẫn dòng chảy. Biên dạng và góc độ bố
trí của các cánh dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần vận tốc của dòng chảy
nên có ý nghĩa rất quan trọng trong việc trao đổi năng lượng của máy với dòng
chảy. Khi bánh công tác của bơm ly tâm quay (thường là với số vòng quay lớn đến
hàng ngàn vòng trong 1 phút) các cánh dẫn của nó truyền cơ năng nhận được từ
động cơ (thường là động cơ điện) cho dòng chất lỏng đi qua nó tạo thành năng
lượng thủy động cho dòng chảy. Nói chung năng lượng thủy động của dòng chảy
bao gồm 2 thành phần chính: động năng (V
2
/2g) và áp năng (P/
γ
), và chúng có mối
liên quan mật thiết với nhau. Trong quá trình làm việc của máy, sự biến đổi động
năng bao giờ cũng kéo theo sự biến đổi của áp năng . Tuy nhiên đối với máy thủy
lực cánh dẫn như bơm ly tâm, đối với mỗi loại kết cấu máy cụ thể, sự biến đổi áp
năng chỉ đạt đến một giới hạn nhất định. Nó khác với máy thủy lực thể tích. Ở máy
thủy lực thể tích, năng lượng trao đổi của máy với chất lỏng có thành phần chủ yếu
là áp năng, còn thành phần động năng không đáng kể. Còn ở máy thủy lực cánh dẫn
như bơm ly tâm, năng lượng cột áp chỉ tăng đến mức cần thiết, còn lại tồn bộ năng
lượng thủy động của dòng chảy nhận được từ máy biến thành động năng. Chính vì
vậy việc dùng các máy bơm ly tâm để vận chuyển chất lỏng từ một điểm này đến
một điểm khác chiếm một ưu thế hơn hẳn các loại máy thủy lực khác.
Với tính năng kỹ thuật cao, chỉ tiêu kinh tế tốt, phạm vi sử dụng rộng rãi nên
các bơm ly tâm được dùng chủ yếu trong công tác vận chuyển dầu của XNLD
“VIETSOV PETRO”. Tùy theo sản lượng khai thác và nhu cầu thực tế trên mỗi
giàn cố định mà người ta sử dụng chủng loại và số lượng bơm ly tâm khác nhau.
Hiện nay tại các trạm bơm vận chuyển dầu trên các công trình biển của XNLD

“VIETSOVPETRO”, chúng ta đang sử dụng các chủng loại bơm dầu ly tâm như
sau:
Nguyễn Danh Công 9 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
1.2.1 Máy bơm NPS 65/35 –500 :
Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng (cấp), trục bơm được
làm kín bằng các dây salnhic mềm hoặc bộ phận làm kín kiểu mặt đầu. Bơm
NPS65/35 –500 được sử dụng để bơm dầu thô, các loại khí hydrocacbon hóa lỏng,
các sản phẩm dầu khí ở nhiệt độ từ -30
0
C đến 200
0
C và các loại chất lỏng khác có
tính chất lý hóa tương tự . Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất
cơ học có kích thước lớn hơn 0,2mm và hàm lượng không vượt quá 0,2% khối
lượng. Tổ hợp bơm được trang bị động cơ điện loại BAO 22 - 280M - 2T2,5 với
công suất N= 160KW, U=380V, 50Hz và các thiết bị bảo vệ, làm mát, làm kín khác
theo đúng yêu cầu, quy phạm láp đặt vận hành chúng . Một số các thông số đặc tính
kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm NPS 65/35 –500 như sau :
- Lưu lượng định mức tối ưu (m
3
/h ) : 65(35)
- Cột áp (m) : 500
- Tần số quay (s
-1
, V/ph) : 49,2 (2950)
- Độ xâm thực cho phép (m) : 4,2
- Áp suất đầu vào không lớn hơn ( MПa, KG/cm
2
)

1. Với kiểu làm kín mặt đầu : 2,5 (25)
2. Làm kín bằng salnhic : + Kiểu CГ : 1,0 (10)
+ Kiểu CO : 0,5 (5)
- Công suất thủy lực yêu cầu của bơm (KW) : 160
- Trọng lượng của bơm (KG) : 1220
- Công suất của động cơ điện (KW) : 160
- Điện áp (V) : 380
- Tần số dòng điện (Hz) : 50
- Hiệu suất làm việc hữu ích : 59%
1.2.2 Bơm ly tâm NPS – 40/400 :
Là tổ hợp bơm cùng chủng loại kết cấu như NPS 65/35 –500, chỉ khác đường
kính ngồi của các bánh công tác của nó nhỏ hơn .
1.2.3 Máy bơm Sulzer – Ký hiệu MSD-D Model 4x8x10,5 :
Là loại bơm ly tâm có 5 cấp, nằm ngang, trong đó bánh công tác thứ nhất là
loại hai cửa hút ngược chiều nhau, 4 bánh công tác còn lại là loại 1 cửa hút được
chia làm 2 nhóm đối xứng, có cửa hút ngược chiều nhau . Thân máy có cấu tạo gồm
2 nửa tháo được theo bề mặt phẳng ngang và được định vị với nhau bởi các chốt
côn . Thân máy có nhiều khoang chứa các bánh công tác và giữ luôn vai trò của các
bánh hướng dòng. Phía dưới có ống giảm tải nối từ khoang chứa đệm làm kín phía
Nguyễn Danh Công 10 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
áp suất cao đến khoang cửa vào cấp I của bơm. Trục bơm được làm kín bằng đệm
làm kín chì dạng kép, có nhiệt độ làm việc dưới 160
0
C. Đệm làm kín này được làm
mát bằng dầu Tellus 46, đồng thời dầu làm mát này có tác dụng như nêm thủy lực
làm kín bổ sung cho đệm. Dầu làm mát đệm làm kín trao đổi nhiệt với bên ngồi
thông qua các lá đồng tản nhiệt dọc theo đường ống.
Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm như sau :
- Lưu lượng bơm (m

3
/h) : 130
- Cột áp định mức (m) : 400
- Hiệu suất hữu ích (%) : 74
- Công suất thủy lực của bơm (KW) : 147
- Lượng dự trữ xâm thực cho phép (m) : 2,1
- Công suất động cơ điện (KW) : 185
- Số vòng quay (V/ph) : 2969
- Điện áp (V) : 380 – Tần số dòng điện : 50Hz
- Chiều dài khớp nối trục (mm) : 180
- Khối lượng của tổ hợp : 3940Kg
1.2.4 Máy bơm NK-200/120 :
Là loại bơm ly tâm dùng để bơm dầu, khí hóa lỏng, dung dịch hữu cơ và các
chất lỏng khác có tỷ trọng không quá 1050Kg/m
3
, độ nhớt động đến 6.10
-4
m
2
/s.
Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước
lớn hơn 0,2mm và hàm lượng vượt quá 0,2% và nhiệt độ trong khoảng –80
o
C ÷
400
o
C. Tổ hợp bơm gồm động cơ điện và bơm được lắp ráp trên cùng một
khung dầm và được liên kết với nhau bằng khớp nối răng. Đây là loại bơm ly
tâm 1 tầng, công –Xon, có thân bơm, vấu tựa, ống hút và ống nối có áp (cửa ra)
được đặt trên cùng một giá đỡ. Việc làm kín trục được thực hiện bởi một bộ

phận làm kín kiểu СГ – hoặc СО.
Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của bơm như sau :
- Lưu lượng bơm (m
3
/h) : 200
- Cột áp định mức (m) : 120
- Hiệu suất hữu ích (%) : 67
- Lượng dự trữ xâm thực cho phép : 4,8 (m)
- Công suất động cơ điện (KW) : 100
- Số vòng quay (V/ph) : 2950
- Điện áp (V)- tần số dòng điện (Hz) : 380-50
1.2.5 Máy bơm NK-200/70 :
Là loại bơm ly tâm có cùng kiểu dạng, kết cấu như NK-200/120.
Nguyễn Danh Công 11 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
1.2.6 Máy bơm ЦНС-105/294 :
Là tổ hợp bơm ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng, phân đoạn. Nó thường
được dùng để vận chuyển dầu bão hòa khí, dầu thương phẩm lẫn nước có nhiệt độ
từ 274
o
K ÷ 318
o
K (1
o
C ÷ 45
o
C) hoặc dùng để bơm nước trong các hệ thống công
nghệ. Các chất lỏng công tác dùng cho bơm ЦНС -105/294 cần phải đảm bảo các
yêu cầu : Tỷ trọng không lớn quá 1060 Kg/m
3

(từ 700 ÷ 1060Kg/m
3
), độ nhớt động
không lớn quá 2,5.10
-4
m
2
/s, tạp chất cơ học có kích thước không lớn quá 0,2mm và
hàm lượng không quá 0,2% trọng lượng . Tổ hợp bơm ЦНС -105/294 bao gồm
động cơ điện và bơm được liên kết với nhau thông qua 2 mặt bích có phần may-ơ
gắn then ở 2 đầu trục. Hai mặt bích này được siết chặt với nhau bởi các bulông có
lót ống đệm cao su giảm chấn. Đây là loại bơm ly tâm có từ 2 ÷ 10 cấp bánh công
tác có cửa vào cùng chiều, do đó để cân bằng lực dọc trục tác dụng lên roto người ta
phải bố trí ổ đỡ thủy lực ở một đầu trục phía cao áp với đường kính phù hợp với số
cấp bánh công tác của bơm.
Các thông số đặc số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm ЦНС-105/294
như sau
- Lưu lượng bơm (m
3
/h) : 105
- Cột áp định mức (m) : 294
- Hiệu suất hữu ích (%) : 68
- Công suất động cơ điện (KW) : 160
- Số vòng quay (V/ph) : 2950
- Điện áp (V)- tần số dòng điện (Hz) : 380-50
Tuy nhiên, tại các giàn cố định loại, bơm này (ЦНС - 105/294) thường chỉ
được sử dụng để bơm nước.
Ngồi các loại bơm ly tâm thông dụng đã nêu trên, người ta còn lắp đặt, trang
bị thêm một số chủng loại bơm khác như R360/150GM-3, R250/38GM-1, hoặc đôi
khi, trong những trường hợp cần thiết các loại bơm thể tích như 9MΓP, ЦA-320,

ЦA-400, УБН-700, cũng có thể tham gia vào công tác vận chuyển dầu trên các
công trình biển .
Việc bố trí, lắp đặt các trạm bơm trên các giàn cố định hoặc giàn nhẹ được
thiết kế, tính tốn phù hợp với sản lượng khai thác dầu và vai trò công nghệ của giàn
trong hệ thống công nghệ chung của tồn khu mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Với sơ đồ
Nguyễn Danh Công 12 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
vận chuyển dầu và các đặc điểm trong công tác này người ta bố trí kiểu loại và số
lượng máy bơm ly tâm trên các giàn như sau:
1. MSP-1 (Giàn 1)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 2
+ Máy bơm NK-200/120 - số lượng : 2
+ Máy bơm SULZER - số lượng : 2
2. CPP-2 (Giàn công nghệ trung tâm số 2)
+ Máy bơm SULZER - số lượng : 8
+ Máy bơm R360/150 CM-3 - số lượng : 5
+ Máy bơm R360/150 CM-1 - số lượng : 2
3. MSP-3 (Giàn 3)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 1
+ Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 2
4. MSP-4 (Giàn 4)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4
5. MSP-5 (Giàn 5)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
6. MSP-6 (Giàn 6)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 2
+ Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 2
7. MSP-7 (Giàn 7)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
8. MSP-8 (Giàn 8)

+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 2
+ Máy bơm NK-200/210 - số lượng : 2
+ Máy bơm SULZER - số lượng : 2
9. MSP-9 (Giàn 9)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4
10. MSP-10 (Giàn 10)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
+ Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 1
11.MSP-11 (Giàn 11)
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4
12.RP-1 (Giàn 1 Mỏ Rồng )
+ Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
+ Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 1
Theo thống kê trên, số lượng máy bơm NPS 65/35-500 và (NPS 40/400) là
37/60 chiếm một tỷ lệ lớn, và trong thực tế người ta vẫn thường dùng các loại bơm
NPS và SULZER để vận chuyển dầu. Đây là 2 loại bơm ly tâm có nhiều ưu điểm :
kết cấu bền vững, độ tin cậy, độ an tồn cao, lưu lượng bơm, cột áp và hiệu suất hữu
ích lớn, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa. Ở hai loại bơm này, do cách bố trí các
Nguyễn Danh Công 13 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
bánh công tác thành hai nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau. Do đó
làm giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên Roto, tải trọng của các ổ đỡ trục giảm,
do đó tuổi thọ của chúng tăng lên rất nhiều. Tuy nhiên do các bơm ly tâm đều làm
việc ở chế độ vận tốc góc lớn (khoảng 3000v/ph) nên việc lắp đặt, điều chỉnh chúng
đòi hỏi độ chính xác cao. Ngồi ra, do lưu lượng của chúng khá lớn nên việc đưa
chúng vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắm vững và tuân thủ đúng yêu cầu của kỹ
thuật vận hành để tránh hiện tượng quá tải cho động cơ điện.
Công việc vận chuyển dầu đòi hỏi phải đưa một lượng lớn sản phẩm khai
thác dầu khí từ các giàn cố định và giàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tàu chứa
trong

Thời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo sự an tồn cho các tuyến đường
ống vận chuyển. Ngồi ra, chỉ tiêu kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện cho
các trạm bơm cũng được đặt ra. Do đó việc bố trí, phối hợp các chủng loại bơm trên
cùng một trạm, hoặc việc phối hợp giữa các trạm bơm với nhau sao cho có thể giảm
được tải trọng trên các tuyến ống vận chuyển dầu và tăng được lưu lượng thông qua
của chúng.
Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơm
người ta có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách. Theo cách đặt các bơm theo kiểu mắc
song song với mục đích làm tăng lưu lượng vận chuyển của trạm. Theo cách này,
mặc dù đường ra của mỗi bơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏi
các bơm trong hệ thống phải có các thông số đặc tính kỹ thuật không khác xa nhau
nhiều lắm, để khi cùng đồng thời vận hành chúng không triệt tiêu lẫn nhau. Theo
cách đặt bơm mắc nối tiếp với mục đích làm tăng áp suất trên đường vận chuyển để
có thể đưa chất lỏng đến được những điểm tiếp nhận rất xa. Tuy nhiên cách này đòi
hỏi các tổ hợp bơm được mắc nối tiếp phải có lưu lượng như nhau và việc làm kín
trục cho các máy bơm ở phần cuối của hệ thống rất phức tạp do áp suất đầu vào của
chúng tăng lên đáng kể. Ngồi ra, cũng có thể phối hợp cả 2 kiểu bố trí song song và
nối tiếp trên cùng một trạm. Nhưng trong thực tế, trên các giàn cố định, các trạm
bơm dầu được xây dựng theo kiểu mắc song song do các kiểu bơm ly tâm đã được
chọn lựa đảm bảo đủ cột áp để có thể vận chuyển được dầu thô đến vị trí tiếp nhận.
Nguyễn Danh Công 14 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Tùy theo sản lượng khai thác hoặc vị trí công nghệ của mỗi giàn mà người ta sử
dụng số lượng bơm ly tâm trên trạm là 2, 3 hoặc hàng chục như ở CPP-2 (15 bơm)
Trên mỗi trạm bơm, thông thường người ta dự tính từ 1/3 đến 1/2 số lượng
bơm ở vị trí dự phòng để khi hư hỏng, sự cố các máy bơm đang ở chế độ làm việc,
ta có thể sử dụng chúng thay thế ngay không ảnh hưởng đến sản lượng khai thác
dầu. Các máy bơm dự phòng này không nên để chúng ở trạng thái không làm việc
trong thời gian quá lâu vì dễ gây ra hiện tượng bó kẹt rôto do dầu bị đông đặc hoặc
thành phần parafin trong dầu và các tạp chất gây kết tủa khác đóng cặn lại giữa các

khe hở trong bơm. Tùy theo mùa và thời tiết để có thể định ra một thời gian biểu
vận hành các bơm dự phòng. Việc này có thể tiến hành theo kinh nghiệm riêng, tùy
theo đặc điểm công nghệ mỗi giàn. Nhưng, tốt nhất vẫn là thực hiện chế độ luân
phiên làm việc cho các máy bơm trong trạm. Điều đó giúp cho kế hoạch bảo dưỡng,
sửa chữa được dễ dàng và chủ động hơn.
CHƯƠNG II
LÝ THUYẾT BƠM LY TÂM
2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BƠM LY TÂM
2.1.1 Cột áp
Bơm li tâm khi làm việc với hệ thống đường ống sẽ có cột áp xác định, cột
áp này bằng cột áp cản của đường ống. Ta gọi cột áp đó là cột áp làm việc của bơm
li tâm và được xác định theo công thức sau:
H
B
=
γ
12
PP −
+
g
vv
2
2
1
2
2
−
+ (z
2
– z

1
);
Trong đó: P
1
,P
2
– Là áp suất đo được tại cửa hút và cửa đẩy của bơm;
Nguyễn Danh Công 15 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
v
1
, v
2
– Là giá trị tốc độ dòng tại cửa hút và cửa đẩy của bơm;
z
1
, z
2
- Độ chênh hình học của hai vị trí đo áp suất P
1
và P
2
;
Đối với bơm li tâm, ứng với mỗi vòng quay nhất định thì chỉ có một giá trị
cột áp mà tại đó bơm làm việc với hiệu suất cao nhất, ta gọi là cột áp định mức. Giá
trị cột áp này được chỉ dẫn trên tài liệu kỹ thuật của bơm.
2.1.2 Lưu lượng
Lưu lượng là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một đơn vị
thời gian. Giá trị sản lượng này thường được xác định bằng các cách đo trực tiếp
dòng chất lỏng mà bơm cung cấp được.

Lưu lượng thường được ký hiệu là Q, thứ nguyên là m
3
/giờ, m
3
/giây, lít/phút.
2.1.3 Công suất
Công suất có hai loại: Có hai loại công suất là công suất thủy lực và công
suất làm việc.
- Công suất thủy lực: Là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với máy trong một
đơn vị thời gian, kí hiệu là N
tl
ta có:
N
tl
= = (W)
Trong đó:
γ - tỷ trọng riêng của chất lỏng (N/m
3
), γ =ρ.g
ρ - Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m
3
)
Q - Lưu lượng của bơm (m
3
/s)
H - Cột áp sinh ra bởi máy bơm (m)
- Công suất làm việc: là công suất trên trục của máy làm việc, ký hiệu là N,
ta có:
N =

trong đó:
η - là hiệu suất tồn phần của máy bơm
Ở máy bơm ly tâm . η

= η
1
+ η
2
+ η
3
.
Nguyễn Danh Công 16 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
- Với η
1
: Hệ số tính đến những mất mát thủy lực do masát của chất lỏng với
ống dẫn hướng, trong bánh công tác … thông thường hệ số
η
1
= 0,7 – 0,95.
η
2
: Hệ số tính đến những mất mát thể tích do sự rò rỉ của chất lỏng qua các
khe hở giữa các ngăn của máy bơm với áp suất khác nhau, rò rỉ qua vòng làm kín
giữa rôto và thân máy , rò rỉ qua Salnhic ra ngồi
+ Nhờ sự hồn thiện của cơ cấu làm kín và độ chính xác ngày càng cao hiện
nay nên η
2
= 0,9 -> 0,98
+ η3 : Hệ số tính đến sự mất mát cơ học do ma sát ở Salnhic, ở ổ bi và do ma

sát giữa chất lỏng với bề mặt bên ngồi của bánh công tác.
2.2 PHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CỘT ÁP LÝ THUYẾT CỦA BƠM
Hình 2.1 Phân bố tốc độ thành phần trên bánh cánh
Hình 2.2 Các tam giác tốc độ tại các điểm (1)
và (2) ở bánh cánh công tác
Nguyễn Danh Công 17 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Trường hợp lý tưởng khi bánh cánh quay, tồn bộ mômen động lượng của
dòng chất lỏng có được là mômen trên trục động cơ lai bơm tạo ra. Mômen động
lượng dòng chảy qua bơm là:
m( r
2
C
2U
– r
1
C
1U
);
Trong đó: m là lưu lượng khối lượng của chất lỏng;
r
1
, r
2
là bán kính tại điểm 1 và 2;
C
1U
và C
2U
là tốc độ tại điểm 1 và 2 chiếu trên phương u (tốc độ thành

phần tiếp tuyến).
Đây là trường hợp lý tưởng nên mômen trên trục động cơ tính bằng công
thức sau:
ω
N
M =
;
N – Công suất động cơ;
ω - Tốc độ góc động cơ.
khác ta có N=
γ
QH nên
ω
γ
QH
M =
và thay vào phương trình cân bằng
môment, trao đổi ta thu được:
ω
γ
QH
= m( r
2
C
2U
– r
1
C
1U
);

m =
ρ
Q
ω
γ
QH
=
ρ
Q ( r
2
C
2U
– r
1
C
1U
),
H=
( )
γ
ωρ
.
1122 UU
CrCr −
=
( )
g
CrCr
UU
ρ

ωρ
.
1122
−
;
H=
( )
g
CrCr
UU 1122
. −
ω
;
Nếu ta chuyển
ω
r
2
=u
2
và
ω
r
1
=u
1
thì: H=
( )
g
CuCu
UU 1122

−
.
Hoặc C
1u
=C
1.
.cos
α
1
và C
2u
=C
2.
.cos
α
2

Nguyễn Danh Công 18 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Thông thường tại điểm 1,
α
= 90
O
nên công thức tính cột áp còn:
H
ω
=
U
Cu
g

22
1
=
222
cos
1
α
Cu
g
Đây là phương trình động Eulera cho nhóm máy bơm cánh dẫn. Song đối với
bơm có số cánh hữu hạn (i) cột áp mang một giá trị thấp hơn và được xác định bằng
công thức:
Hi=
p
H
+
∞
1
Trong đó P > 0 là hệ số hiệu chỉnh Pleidener. Hệ số p được tính theo công
thức thực nghiệm:
P=
( )
irr
r
.
2
2
1
2
2

2
2
−
ψ
;
Trong đó:
i là số cánh quạt;
Ψ
là hệ số kết cấu prophin cánh
Ψ
= (0,54 ÷ 0,68) + sinβ
2
Đồng thời áp dụng phương trình liên tục cho dòng chảy ta có:
Q= A.W
2

⇒
W
2
=
abi
Q
Trong đó:
a, b là kích thước cửa thốt của dòng ra khỏi bánh cánh.
Hoặc ta biển đổi:
C
2
cos
α
2

= (u
2
– W
2
cos
β
2
);
Và thay thế vào phương trình trên ta thu được
H
∞
=






−
222
cos
1
β
abi
Q
uu
g
;
Hi =







−
+
22
2
cos
1
.
1
β
abi
Q
u
p
u
g
;
Rút gọn dưới dạng tóm tắt hơn nữa ta có:
Hi =
2
2
2
cos
β
BQAu −
.

Hoặc viết cho một trị số vòng quay bánh cánh n = const thì
Nguyễn Danh Công 19 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
H i= A
’
– BQ cos
β
2
;
Trong đó:
A, A
’
là các hệ số rút gọn;
Q: là sản lượng của bơm;
β
2
là góc phụ thuộc vào kết cấu cánh;
Vì u
2
=
ω
r
2
nên khi tính tốn ta sử dụng u =
ω
r;
r : là bán kính điểm quay từ đó xác định cột áp lý thuyết.
Hi= Au
2
- BQcos

β
2
.
Hay Hi = A
’
- BQcos
β
2

Cột áp lý thuyết của bơm được biểu diễn trên hệ toạ độ H-Q (Hình 2.5).
Hình: 2.3 Đồ thi đặc tính lý thuyết của bơm
2.3 CHỌN BIÊN DẠNG CÁNH BƠM
Hình 2.3 thể hiện 3 trạng thái đặc trưng của cánh công tác là: Trường hợp
cánh cong về phía trước (với góc
β
2
> 90
0
), trường hợp cánh thẳng (với góc
β
2
=
90
0
) và trường hợp cánh cong về phía sau (với
β
2
< 90
0
). Ứng với mỗi biên dạng

cánh trên ta có một đặc tính tương ứng. Với cánh cong về phía sau
β
2
< 90
0
, cột áp
động năng nhỏ nên tổn thất năng lượng nhỏ, nên hiệu suất cao. Còn cánh cong về
phía trước
β
2
> 90
O
, cột áp động năng lớn nên hiệu suất thấp vì tổn hao năng lượng
lớn. Trong thực tế người ta chọn cánh cong về phía sau với giá trị góc
β
2
=30
0
÷
70
0
.
2.4 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BƠM LY TÂM
2.4.1 Đường đặc tính thực của máy bơm ly tâm.
Nguyễn Danh Công 20 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Đặc tính thực tế của bơm li tâm được thể hiện trên (Hình 2.4). Trường hợp lý
tưởng với số cánh là vô cùng (H
∝
) thì trao đổi năng lượng hồn tồn, với

β
2
< 90
0
, đồ
thị đặc tính của bơm nằm ở vị trí cao nhất (đường a). Trong thực tế với số cánh bơm
là hữu hạn i nên cột áp của bơm bị giảm đi (đường b). Để tính tốn người ta sử dụng
hệ số hiệu chỉnh Pfleidener đã giới thiệu ở phần trước.
Hình 2.4 Các dạng đặc tính H=f(Q) của bơm ly tâm
Do chất lỏng thực có độ nhớt
ν

≠
0 nên sinh ra tổn thất thuỷ lực. Tổn thất này
tỷ lệ với bình phương tốc độ và vì vậy cũng tỷ lệ với bình phương sản lượng Q. Mặt
khác khi chất lỏng chuyển động tiếp xúc với cánh công tác sinh ra tổn thất va đập.
Giá trị tổn thất này phụ thuộc vào góc tiếp xúc giữa dòng chảy trong bơm với cánh
công tác, cho nên tồn tại một giá trị lưu lượng hay tốc độ mà tại đó tổn thất va đập
là nhỏ nhất tại (Qn).
Bằng phương pháp cộng đồ thị ta thu được đường đặc tính (c) sau khi đã tính
đến tổn thất thuỷ lực và tổn thất do va đập.
Đường c là đường đặc tính thực mà hầu hết các bơm li tâm đều có, nhưng cho một
trị số vòng quay nào đó không đổi. Nếu ta thay giá trị vòng quay khác lớn hơn hay
nhỏ hơn thì dạng đồ thị của nó sẽ cao hơn hay thấp hơn tương ứng (Hình 2.5).
Nguyễn Danh Công 21 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Hình 2.5 Đặc tính H=f(Q) của bơm li tâm cho các vòng quay khác nhau
2.4.2 Các đặc tính khai thác của máy bơm ly tâm.
Các đặc tính của bơm là những đường cong biểu thị mối quan hệ giữa các
thông số của bơm li tâm với nhau như: H=f(Q), N=f(Q) và

η
=f(Q).
Các đặc tính thường gặp được biểu diễn trên (Hình 2.6).
Hình 2.6 Các đặc tính của bơm li tâm
2.4.3 Đặc tính ổn định và không ổn định của bơm ly tâm.
Đặc tính ổn định là đặc tính liên tục ổn định nghịch biến với mức gia tăng về
dòng chảy qua bơm (Hình 2.7).
Nguyễn Danh Công 22 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Hình 2.7 Đặc tính ổn định của bơm
Đặc tính không ổn định của bơm li tâm (Hình 2.8) có dạng ban đầu đồng biến
với lưu lượng, sau đó đạt giá trị cực đại và tiếp tục nghịch biến với lưu lượng.
Hình 2.8 Đặc tính không ổn định của bơm ly tâm
Đối với loại bơm có đặc tính ổn định, mỗi giá trị cột áp ứng với một giá trị
lưu lượng. Còn đối với loại bơm có đặc tính không ổn định tồn tại vùng mà ứng với
mỗi giá trị cột áp cho hai giá trị lưu lượng (Hình 2.8).
Trong khoảng A-B là vùng hoạt động không ổn định. Trong vùng này nếu sản
lượng giảm thì đồng thời cột áp cũng giảm, do đó mà năng lượng của chất lỏng
giảm theo. Kết quả đó gây ra va đập ngược lại với chất lỏng và gây dao động áp
suất công tác, ảnh hưởng đến sự làm việc của bơm và hệ thống.
Nguyễn Danh Công 23 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Trong số hàng loạt bơm li tâm, một số bơm có đặc tính không ổn định,.nên khi
khai thác loại bơm này cần lưu ý thận trọng, đặc biệt là khi chúng được nối song
song với các bơm khác. Tránh khai thác bơm này tại khu vực không ổn định, nên
điều chỉnh đặc tính đường ống cho phù hợp.
2.4.4 Đồ thị đặc tính công suất, N=f(Q)
Ứng với mỗi vòng quay của bơm n=const ta có đường đặc tính công suất
N=f(Q) là đường đặc tính nêu lên mối quan hệ giữa công suất thủy lực với lưu lượng
của bơm có dạng như (Hình 2.13).

Hình 2.13 Đặc tính N=f(Q) của bơm li tâm
với n
1
>
n
2
>
n
3
2.4.5 Đồ thị đặc tính hiệu suất,
η
=f(Q)
Mối quan hệ giữa hiệu suất của bơm li tâm với lưu lượng được biểu diễn trên
(Hình 2.14) cho nhiều chế độ vòng quay khác nhau của bơm .
Trên hình 2.14 cho thấy vòng quay mà tại đó tồn tại một điểm công tác của
bơm cho hiệu suất cực đại
η
max
là vòng quay định mức. Trong thực tế khai thác bơm
không phải lúc nào cũng trùng vào điểm này.
Nguyễn Danh Công 24 Thiết Bị Dầu Khí K50
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất
Hình 2.14 Đồ thị
η
=f(Q)
2.5 SỐ VÒNG QAY ĐẶC TRƯNG n
s
:
Kích thước hình học và các thông số làm việc của máy bơm về cơ bản được
xác định bằng các hệ thức sau :

;
;
Từ đó suy ra : Các bánh công tác có các hệ thức này như nhau ( về mặt
hình học là tương tự nhau ). Tạo thành một nhóm xác định, để định tính của nhóm
này người ta đưa ra khái niệm số vòng quay đặt trưng của máy bơm n
s
:
n
s
=

Với: Q : Lưu lượng [ m
3
/h]
H: Cột áp [m]
n : Số vòng quay ( Vòng / phút).
Đối với máy bơm nhiều bậc thì giá trị H được lấy là cột áp sinh ra do một bậc.
Đối với máy bơm mà chất lỏng vào bánh công tác từ hai phía, lúc đó lưu
lượng sử dụng trong công thức trên là 0,5Q .
Hệ số n
s
là chỉ số rất quan trọng, nó xác định loại máy bơm, cùng một lúc
tính đến 3 thông số cơ bản của máy bơm cánh quạt. Lưu lượng cột áp và số vòng
quay đặc trưng, bơm cánh quạt được chia ra làm các loại theo bảng trên.
Từ các dữ liệu ban đầu – Q,H- có thể theo số vòng quay đặt trưng xác định
dạng của máy bơm.( bánh công tác) và tỉ số tương đối giữa các đường kính bánh
Nguyễn Danh Công 25 Thiết Bị Dầu Khí K50