Giáo trình Vận hành máy thủy khí II (Nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí Cao đẳng)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.61 MB, 90 trang )
TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ
GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: VẬN HÀNH MÁY THỦY KHÍ II
NGHỀ: VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)
Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022
(Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Trang 1
LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình “Vận hành máy thủy khí II” được biên soạn theo chương trình đào
tạo nghề “Vận hành thiết bị chế biến dầu khí” của Bộ Lao động – Thương binh và Xã
hội. Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ logic chặt chẽ.
Khi biên soạn giáo trình chúng tơi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới
liên quan đến môn đun “Vận hành máy thủy khí II” phù hợp với đối tượng sử dụng
cũng như cố gắng gắn những nội dung lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp
trong sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao.
Nội dung của giáo trình được biên soạn gồm 6 bài:
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm piston
Bài 2: Quy trình vận hành và bảo dưỡng bơm piston
Bài 3: Vận hành và bảo dưỡng bơm piston
Bài 4: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén khí ly tâm
Bài 5: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít
Bài 6: Vận hành và bảo dưỡng máy nén khí
Giáo trình sẽ phục vụ tốt cho việc nghiên cứu, giảng dạy và học tập của giáo
viên và học sinh trong Trường trong việc tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, xử lý sự
cố và bảo dưỡng kỹ thuật máy bơm pison, máy nén khí ly tâm và máy nén khí trục vít.
Với lịng mong muốn giáo trình này có thể góp phần nâng cao chất lượng học
tập mô đun “Vận hành máy thủy khí II”, chúng tơi xin chân thành cảm ơn và tiếp nhận
những ý kiến đóng góp của các em học sinh và đồng nghiệp về những thiếu sót khơng
thể tránh khỏi trong nội dung và hình thức để giáo trình hồn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn./.
Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2022
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Lý Tịng Bá
2. Lê Quốc Hồng
3. Th.S Phạm Cơng Đại
4. Th.S Nguyễn Văn Hịa
5. Ks. Phạm Cơng Quang
Trang 2
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ......................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................................6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ...............................................................................................9
BÀI 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM PISTON...........17
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................................18
1.1.1. Định nghĩa ........................................................................................................18
1.1.2. Ưu điểm và nhược điểm của bơm piston..........................................................18
1.1.3. Phân loại bơm piston ........................................................................................18
1.2. CẤU TẠO BƠM PISTON ......................................................................................19
1.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG BƠM PISTON ........................................................21
1.3.1. Nguyên lý hoạt động của bơm piston ...............................................................21
1.3.2. Bình ổn áp .........................................................................................................22
1.3.3. Lưu lượng của bơm piston................................................................................24
BÀI 2: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG BƠM PISTON ..................27
1.1. QUY TRÌNH VẬN HÀNH BƠM PISTON ............................................................28
1.1.1. An toàn khi vận hành ........................................................................................28
1.1.2. Chạy thử bơm ...................................................................................................29
1.1.3. Lưu ý khi vận hành ...........................................................................................30
1.2. QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG BƠM PISTON .........................................................31
1.2.1
Vấn đề bôi trơn .................................................................................................31
1.2.2
Vấn đề bảo dưỡng máy bơm.............................................................................32
BÀI 3: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG BƠM PISTON ..........................................35
3.1. KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG BƠM PISTON ............................................................36
3.1.1. Công tác chuẩn bị .............................................................................................36
3.1.2. Khởi động máy bơm .........................................................................................36
Trang 3
3.1.3. Kiểm tra trong quá trình vận hành ....................................................................36
3.2.
DỪNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG BƠM PISTON .......................................37
3.2.1. Dừng hệ thống bơm thơng thường ...................................................................37
3.2.2. Dừng hệ thống bơm tình huống khẩn cấp ........................................................37
3.3.
BẢO DƯỠNG BƠM PISTON .........................................................................37
3.3.1. Mục đích ...........................................................................................................37
3.3.2. Nội dung ...........................................................................................................37
BÀI 4: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN KHÍ LY
TÂM ..............................................................................................................................39
4.1. PHÂN LOẠI MÁY NÉN KHÍ LY TÂM ................................................................40
4.2. CẤU TẠO MÁY NÉN KHÍ LY TÂM ....................................................................40
4.2.1. Vỏ máy (Casing) ...............................................................................................40
4.2.2. Bánh công tác (Impeller) ..................................................................................41
4.2.3. Màng ngăn (Diaphragm) ..................................................................................42
4.2.4. Cánh dẫn hướng (Guide vane/diffuser) ............................................................45
4.2.5. Vịng làm kín (Seal)..........................................................................................47
4.2.6. Các loại ổ bi dùng trong máy nén khí ly tâm ...................................................56
4.2.7. Ngăn cân bằng ..................................................................................................58
4.2.8. Hệ thống bôi trơn ..............................................................................................60
4.2.9. Hệ thống làm mát .............................................................................................62
4.2.10. Động cơ dẫn động.............................................................................................63
4.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY NÉN KHÍ LY TÂM ......................................65
4.2.1. Nguyên lý hoạt động của máy nén khí ly tâm ..................................................65
4.2.2. Sốc (surging).....................................................................................................66
4.2.3. Nối song song và nối nối tiếp ...........................................................................66
BÀI 5: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN KHÍ
TRỤC VÍT ....................................................................................................................69
5.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT .................................70
Trang 4
5.1.1. Khái niệm máy nén khí trục vít ........................................................................70
5.1.2. Phân loại máy nén khí trục vít ..........................................................................71
5.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT .72
5.2.1. Cấu tạo của máy nén khí trục vít ......................................................................72
5.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít.................................................73
BÀI 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY NÉN KHÍ .......................................79
6.1. VẬN HÀNH MÁY NÉN KHÍ LY TÂM VÀ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT ............80
6.1.1. Quy trình vận hành máy nén khí ly tâm ...........................................................81
6.1.2. Quy trình vận hành máy nén khí trục vít ..........................................................84
6.2. BẢO DƯỠNG MÁY NÉN KHÍ LY TÂM VÀ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT .........87
6.2.1. Bảo dưỡng máy nén khí ly tâm.........................................................................87
6.2.2. Bảo dưỡng máy nén khí trục vít .......................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................90
Trang 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu tạo chung của bơm piston ......................................................................20
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm Piston tác dụng đơn ..........................................20
Hình 1.3. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm piston tác dụng kép ..........................................21
Hình 1.4. Cấu tạo bình ổn áp .........................................................................................23
Hình 4.1. Cấu tạo vỏ tháo ngang ...................................................................................41
Hình 4.2.Cấu tạo vỏ tháo dọc ........................................................................................42
Hình 4.3. Các loại bánh cơng tác ...................................................................................43
Hình 4.4. Bánh cơng tác lắp trên trục bằng mối ghép độ đơi ........................................43
Hình 4.5. Màng ngăn .....................................................................................................44
Hình 4.6. Cấu tạo màng ngăn ........................................................................................45
Hình 4.7. Làm mát màng ngăn bằng nước ....................................................................46
Hình 4.8. Cánh dẫn hướng.............................................................................................47
Hình 4.9. Cánh dẫn hướng có khả năng điều chỉnh ......................................................48
Hình 4.10. Vịng làm kín khuất khúc ............................................................................49
Hình 4.11.Sự rị rỉ khí vận tốc thấp qua vịng làm kín ..................................................49
Hình 4.12. Sự rị rỉ khí vận tốc cao qua vịng làm kín...................................................50
Hình 4.13. Vịng đệm kín kiểu khuất khúc được sử dụng thêm giữa vỏ máy và trục
máy ................................................................................................................................51
Hình 4.14. Vịng làm kín khuất khúc mà cả trục lẫn vịng làm kín đều được tạo răng
ăn khớp ..........................................................................................................................52
Hình 4.15. Vịng làm kín kiểu khuất khúc có rãnh để hứng khí rị rỉ (khí độc hại, nguy
hiểm) ..............................................................................................................................53
Trang 6
Hình 4.16. Vịng làm kín kiểu khuất khúc được dẫn khí trơ áp suất cao hơn áp suất
trong máy nén vào rãnh .................................................................................................54
Hình 4.17. Vịng đệm kín giới hạn ................................................................................55
Hình 4.18. Cấu tạo vịng đệm kín giới hạn....................................................................56
Hình 4.19. Cấu tạo vịng kín tiếp xúc cơ học ................................................................57
Hình 4.20. Cấu tạo đệm màng lỏng ...............................................................................58
Hình 4.21. Hệ thống cung cấp dầu cho đệm màng lỏng ...............................................59
Hình 4.22. Chuyển động của trục máy nén ...................................................................60
Hình 4.23. Hai loại ổ bi dùng để chống lại chuyển động theo phương bán kính ..........61
Hình 4.24. Ổ bi dùng để chống lại chuyển động theo trục ............................................61
Hình 4.25. Lực do áp suất tác dụng lên hai bên của mỗi tầng cơng tác ........................62
Hình 4.26. Cấu tạo ngăn cân bằng .................................................................................63
Hình 4.27. Sơ đồ phân tích lực ......................................................................................64
Hình 4.28. Sơ đồ hệ thống bơi trơn ...............................................................................65
Hình 4.29. Làm mát bên trong máy nén ........................................................................66
Hình 4.30. Làm mát trung gian .....................................................................................67
Hình 4.31. Làm mát sau khi nén....................................................................................67
Hình 4.32. Dẫn động bằng động cơ điện .......................................................................68
Hình 4.33. Nguyên lý hoạt động của máy nén ly tâm ...................................................69
Hình 4.34.Máy nén ly tâm nhiều cấp ............................................................................70
Hình 4.35.Nối nối tiếp ...................................................................................................71
Hình 4.36. Nối song song ..............................................................................................71
Hình 4.37.Van một chiều...............................................................................................72
Hình 5.1. Máy nén trục vít.............................................................................................75
Trang 7
Hình 5.2. Sơ đồ cấu tạo máy nén trục vít ......................................................................76
Hình 5.3. Ngun lý hoạt động của máy nén khí kiểu trục vít......................................78
Hình 5.4.Q trình ăn khớp ...........................................................................................78
Hình 5.5.Tính lưu lượng q0............................................................................................79
Hình 5.6. Quá trình hút, nén và đẩy của máy nén khí kiểu trục vít...............................80
Hình 5.7. Sự phụ thuộc góc xoắn φ và tỉ số thể tích khe hở thực tế và khe hở theo lý
thuyết .............................................................................................................................80
Hình 5.8. Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bơi trơn .............82
Hình 6.1. Sơ đồ vận hành hệ thống máy nén khí ly tâm ...............................................87
Hình 6.3. Hệ thống máy nén khí trục vít Boge C30 ......................................................88
Hình 6.4. Bảng điều khiển máy khí trục vít ..................................................................89
Trang 8
GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
1. Tên mơ đun: Vận hành máy thủy khí II
2. Mã mơ đun: PETR64108
3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
3.1. Vị trí: Là mơ đun thuộc phần mơn học, mơ đun chun mơn nghề của chương
trình đào tạo. Mơn đun này được dạy trước mô đun: vận hành phân xưởng chế
biến khí và dạy sau các mơ đun như: vận hành phân xưởng chế biến dầu I, Vận
hành phân xưởng chưng cất dầu thơ…
3.2. Tính chất: Mơ đun này trang bị những kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động
của máy thủy khí II (bơm piston, máy nén khí ly tâm và máy nén khí trục vít) cho
HSSV.
3.3. Ý nghĩa và vai trị của mơ đun: Là mơ đun bắt buộc, giúp học sinh, sinh viên
thao tác thành thạo trong vận hành, bảo dưỡng bơm piston, máy nén khí ly tâm
và trục vít.
4. Mục tiêu của mơ đun:
4.1. Về kiến thức:
A1. Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm piston và máy nén
khí (máy nén khí ly tâm, máy nén khí trục vít).
4.2 Về kỹ năng:
B1. Vận hành được bơm piston, máy nén khí ly tâm và máy nén khí trục vít theo
đúng quy trình
B2. Bảo dưỡng bơm piston, máy nén khí ly tâm và máy nén khí trục vít theo quy
trính.
4.3 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an tồn, pccc, nội quy phịng học/xưởng thực hành
và quy chế của nhà trường.
C2. Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên
quan.
C3. Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo u
cầu, khơng để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.
Trang 9
5. Nội dung của mơ đun
5.1. Chương trình khung
Thời gian đào tạo (giờ)
Trong đó
Mã
MH/MĐ/HP
Tên mơn học, mơ đun
I
COMP64002
COMP62004
COMP62008
COMP64010
COMP63006
FORL66001
SAEN512001
Các mơn học chung/ đại cương
Giáo dục chính trị
Pháp luật
Giáo dục thể chất
Giáo dục quốc phịng và An ninh
Tin học
Tiếng Anh
An tồn vệ sinh lao động
Các môn học, mô đun chuyên
môn ngành, nghề
Môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở
Vẽ kỹ thuật - 1
Điện kỹ thuật 2
Cơ sở điều khiển quá trình
Nhiệt kỹ thuật
Mơn học, mơ đun chun mơn
ngành, nghề
Cơ sở q trình và thiết bị trong
cơng nghệ hóa học
Sản phẩm dầu mỏ
Vận hành máy thuỷ khí I
Vận hành máy thuỷ khí II
Vận hành hệ thống đường ống và
bể chứa
Vận hành thiết bị tách dầu khí
Vận hành lị gia nhiệt, thiết bị
nhiệt
Kỹ thuật phịng thí nghiệm
Vận hành phân xưởng chưng cất
dầu thơ
Vận hành phân xưởng chế biến
dầu I
Vận hành phân xưởng chế biến
dầu II
II
II.1
MECM52003
ELEI53011
AUTM52111
PETR52002
II.2
PETR63004
PETR53005
PETR56107
PETR64108
PETR56109
PETR62110
PETR53111
PETR62114
PETR56115
PETR56116
PETR64117
Số
tín Tổng
chỉ
số
Thi/
Thực hành/
Kiểm
thí nghiệm/
Lý
tra
bài tập/
thuyết
thảo luận LT TH
23
4
2
2
4
3
6
2
465
75
30
60
75
75
120
30
183
41
18
5
36
15
42
26
257
29
10
51
35
58
72
2
17
5
2
0
2
0
6
2
8
0
0
4
2
2
0
0
70
1825
530
1180
36
79
9
2
3
2
2
165
45
45
45
30
93
15
36
14
28
63
28
6
29
0
6
0
3
1
2
3
2
0
1
0
61
1660
437
1117
30
76
3
45
42
0
3
0
3
6
4
45
150
100
42
28
28
0
106
66
3
2
2
0
14
4
6
150
28
106
3
13
2
45
14
29
1
1
3
75
21
50
2
2
2
45
13
30
1
1
6
145
42
94
3
6
6
145
42
94
3
6
4
100
28
66
2
4
Trang 10
PETR56118
PETR54219
PETR66220
Vận hành các phân xưởng chế biến
khí
Thực tập sản xuất
Khóa luận tốt nghiệp
Tổng Cộng:
6
150
36
108
2
4
4
6
93
195
270
2290
45
28
713
138
230
1437
3
0
53
9
12
87
5.2. Chương trình chi tiết mơn học
Số TT
1
1.1
1.2
1.3
2
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.2
3.3
4
4.1
4.2
4.3
5
5.1
5.2
Tên các bài trong mô đun
Thời gian (giờ)
Thực hành,
Kiểm
Tổng Lý thí nghiệm,
tra
số thuyết thảo luận,
LT TH
bài tập
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt
11
động của bơm piston
Giới thiệu chung
1
Cấu tạo bơm piston
6
Nguyên lý hoạt động bơm piston
4
Bài 2: Quy trình vận hành và bảo
4
dưỡng bơm piston
Quy trình vận hành bơm piston
1
Quy trình bảo dưỡng bơm piston
1
Các hư hỏng thường gặp trong quá
1
trình vận hành bơm piston
Bài 3: Vận hành và bảo dưỡng
20
bơm piston
Khởi động hệ thống bơm piston
4
Dừng hoạt động hệ thống bơm
4
piston
Bảo dưỡng bơm piston
12
Bài 4: Cấu tạo, nguyên lý hoạt
8
động của máy nén ly tâm
Phân loại máy nén khí ly tâm
1
Cấu tạo máy nén khí ly tâm
5
Nguyên lý hoạt động
2
Bài 5: Cấu tạo và nguyên lý hoạt
7
động của máy nén khí trục vít
Khái niệm và phân loại máy nén khí
2
trục vít
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của 5
11
1
6
4
3
1
1
1
1
1
20
4
4
12
8
1
5
2
6
1
2
4
1
Trang 11
6
6.1
6.2
máy nén khí trục vít
Bài 6: Vận hành và bảo dưỡng
máy nén khí
Vận hành máy nén khí ly tâm và
máy nén khí trục vít
Bảo dưỡng máy nén khí ly tâm và
máy nén khí trục vít
Cộng
50
46
4
30
28
2
20
18
2
100
28
66
2
4
6. Điều kiện thực hiện mơ đun:
6.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn
6.3. Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình học tập,…
6.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về cơng tác xây dựng phương án
khắc phục và phòng ngừa rủi ro tại doanh nghiệp.
7. Nội dung và phương pháp đánh giá:
7.1. Nội dung:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
7.2. Phương pháp:
Người học được đánh giá tích lũy mơ đun như sau:
7.2.1. Cách đánh giá
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thơng tư
số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh
và Xã hội.
Trang 12
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí
như sau:
Điểm đánh giá
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc mô đun
Trọng số
40%
60%
7.2.2. Phương pháp đánh giá
Phương pháp
đánh giá
Phương pháp
tổ chức
Hình thức
kiểm tra
Chuẩn đầu ra
đánh giá
Số
cột
Thời điểm
kiểm tra
Thường xuyên
Viết/
Tự luận/
A1, C1
1
Sau 10 giờ.
Thuyết trình
Trắc nghiệm
Viết/
Tự luận/
A1, B1, B2, C1,
C2, C3
1
Sau 15 giờ
1
Sau 100
giờ
Định kỳ
Thuyết trình và Trắc nghiệm và
Thực hành
Thực hành
Kết thúc mơ
đun
Viết/ Thuyết
trình và Thực
hành
Tự luận/
A1, B1, B2, C1, C2,
Trắc nghiệm
C3
và Thực
hành
7.2.3. Cách tính điểm
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang
điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun
nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ
số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo
quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ.
8. Hướng dẫn thực hiện mơ đun
8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Cao đẳng Dầu khí
8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mơ đun
8.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu
vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận….
Trang 13
* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra.
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong nhóm
tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày
nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm.
8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được
cung cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu...)
- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số
tiết lý thuyết phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tham dự 100% các buổi học thực hành. Nếu người học vắng phải học lại mơ
đun mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc
theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ
đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về
1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển và hoàn
thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc mô đun.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
9. Tài liệu tham khảo:
-
Tài liệu tiếng Việt:
[1]
[2]
Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành bơm, Lưu hành nội bộ, 2017.
Trường Cao Đẳng Dầu khí , Tài liệu hướng dẫn thực hành bơm, Lưu hành nội
bộ, 2017.
[3]
Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành máy nén khí, Lưu hành nội bộ,
2017.
[4]
-
Trường Cao Đẳng Dầu khí, Tài liệu hướng dẫn thực hành máy nén khí, Lưu
hành nội bộ, 2017.
Tài liệu tiếng nước ngoài:
[1]
McGraw-Hill, Pump Handbook, Fourth Edition, 2008.
Trang 14
[2]
[3]
Block and Heinz P, A Practical Guide to Compressor Technology, 2nd Edition,
2005.
Heinz P. Block and J. Hoefner, Reciprocating Compressors, 1996.
Trang 15
BÀI 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM
PISTON
❖ GIỚI THIỆU BÀI 1
Bài 1 giới thiệu về bơm piston.
❖ MỤC TIÊU BÀI 1
Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:
➢ Về kiến thức:
- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm piston
➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc.
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1
-
Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng,
vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận
và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm).
-
Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hồn
thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc
nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1
-
Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Khơng
-
Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
-
Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơ đun, giáo trình, tài liệu
tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
-
Các điều kiện khác: Khơng có
❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1
-
Nội dung:
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến
thức
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 17
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
-
Phương pháp:
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: khơng có
❖ NỘI DUNG BÀI 1
1.1.
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1. Định nghĩa
Bơm piston là loại bơm làm việc theo ngun lý thể tích, có piston chuyển động
tịnh tiến trong xi lanh để hút và đẩy chất lỏng qua hai van là loại máy thuỷ lực thể tích
đơn giản nhất và ra đời trước nhất.
1.1.2. Ưu điểm và nhược điểm của bơm piston
a. Ưu điểm
+ Tạo được áp suất cao.
+ Dễ sửa chữa, tháo lắp.
+ Độ cao nâng lớn.
b. Nhược điểm
+ Cồng kềnh, hay hư hỏng nhỏ.
+ Số vòng quay n cao.
+ Lưu lượng nhỏ.
1.1.3. Phân loại bơm piston
a. Theo số lần tác dụng trong một chu kỳ làm việc
+ Bơm tác dụng đơn: piston hình trụ dài chất lỏng làm việc ở một phía
+ Bơm tác dụng kép: piston hình trục ngắn (đĩa), chất lỏng làm việc ở hai
phía của piston. Bơm có 2 buồng cơng tác.
+ Bơm tác dụng nhiều lần:
▪ Bơm tác dụng 3 lần: trong một chu kỳ làm việc (một vòng quay của
trục bơm) có 3 q trình hút và 3 q trình đẩy. Nó chính là do 3 bơm
tác dụng đơn ghép lại với nhau, các piston được dẫn động bằng một
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 18
trục khuỷu, có duy một ống hút và 1 ống đẩy. Để có dao động lưu
lượng nhỏ nhất các tay quay được bố trí lệch nhau 1 góc 120o.
▪ Bơm tác dụng 4 lần: do 2 bên tác dụng kép ghép lại với nhau. Tay
quay của hai bơm lệch nhau một góc 90o.
b. Theo đặc điểm kết cấu
+ Bơm piston dạng đĩa: piston dạng hình trục ngắn (dạng đĩa) mặt xung
quanh của piston tiếp xúc với thành xi lanh nên còn gọi là piston giáp
thành. Yêu cầu của bơm này là piston và xi lanh phải chế tạo với độ
chính xác cao. Thường dùng các vòng găng (xéc măng) để làm kín hoặc
dùng piston lõi sắt và phần làm kín bằng cao su.
+ Bơm piston dạng trụ: piston có dạng hình trục với đường kính tương đối
nhỏ. Mặt xung quanh của piston không tiếp xúc với thành xi lanh nên khi
làm việc mặt xi lanh khơng bị mài mịn. Xi lanh chế tạo dễ khơng địi hỏi
chính xác cao. Bộ phận lót kín là những đệm lót khơng gắn liền với
piston, nên có khả năng chế tạo chính xác, lót kín được tốt hơn. Loại
bơm này thường được dùng với áp suất lớn.
c. Theo áp suất bơm piston
+ Bơm áp suất thấp: P < 10at
+ Bơm áp suất trung bình: P = 10 ÷ 20at
+ Bơm áp suất cao: P > 20at
d. Theo lưu lượng bơm piston
+ Lưu lượng nhỏ: Q < 15m3/h
+ Lưu lượng trung bình: Q = 15 ÷ 60m3/h
+ Lưu lượng lớn: Q > 60m3/h
1.2.
CẤU TẠO BƠM PISTON
Cấu tạo chung của bơm piston bao gồm các phần chính sau:
- Phần dẫn động: thường là động cơ điện, động cơ điêzen có số cơng suất và số
vịng quay được thiết kế phù hợp với chức năng công dụng của bơm.
- Phần khớp nối trung gian: có thể có các dạng sau:
+ Ly hợp đĩa ma sát.
+ Khớp nối răng.
+ Khớp nối lò xo.
-
+ Nối trục các đăng.
Bộ phận truyền động:
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 19
+ Truyền động trực tiếp qua khớp nối trung gian.
+ Truyền động đai.
-
+ Truyền động qua trục các đăng.
Bộ phận thay đổi tốc độ:
+ Hộp số.
+ Hộp giảm tốc.
Bộ phận này có thể nằm riêng trước bơm. Tuy nhiên có thể nằm chung
trong hộp dẫn động truyền lực của bơm.
- Bộ phận truyền lực:
+ Cơ cấu trục khuỷu tay biên.
+ Bạc lót, ổ đỡ cổ trục…
+ Con trượt.
+ Trục Piston trung gian.
+ Thiết bị bôi trơn.
Một số bơm (của Liên Xơ cũ) trong phần truyền lực của bơm có thêm
phần thay đổi tốc độ: cặp bánh răng ăn khớp, cặp trục vít - bánh vít…
- Phần thuỷ lực:
+ Xi lanh + Piston + ty (trục) Piston (nếu có).
+ Bộ phận làm kín cho xi lanh và Piston.
+ Hộp van hút và van xả.
+ Bộ phận phụ trợ:
+ Van an toàn.
+ Bình ổn áp.
+ Đường ống; van ngược, thiết bị đo lưu lượng, van tuần hồn…
Hình 1.1. Cấu tạo chung của bơm piston
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 20
1.3.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG BƠM PISTON
1.3.1. Nguyên lý hoạt động của bơm piston
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm Piston tác dụng đơn
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy bơm piston tác dụng đơn được thể hiện
trên vẽ. Piston 5 chuyển động qua lại trong xylanh, nhờ cơ cấu chuyển động gồm trục
khuỷ 9 (được truyền động từ động cơ dẫn động), thanh truyền 7, con trượt 8 và thanh
nối 6.
Khi piston chuyển động sang phải thì thể tích trong buồng xylanh A tăng dần,
nên áp suất ở đó giảm dần, đến khi nhỏ hơn áp suất khí quyển tai mặt thống của bể
hút thì van 3 mở (van 2 đã được đóng lại từ trước đó), chất lỏng từ bể hút vào trong
xylanh. Khi piston đến điểm chết bên phải thì máy bơm hồn thành q trình hút. Sau
đó, piston chuyển động ngược lại thì trong buồng xylanh A giảm dần thể tích, nên áp
suất ở đó tăng, đến khi lớn hơn áp suất của chất lỏng ở trong ống đẩy thì van 2 mở ra
(van 3 đã đóng lại trước đó), chất lỏng sẽ được đẩy lên bể chứa theo ống đẩy 1. Khi
piston đến điểm chết trái thì hồn thành q trình đẩy của bơm. Như vậy, cứ mỗi vịng
quay của trục thì bơm thực hiện được một quá trình hút và đẩy. Một quá trình hút và
đẩy kế tiếp nhau gọi là một chu kỳ làm việc của bơm. Mỗi quá tình hút hoặc đẩy của
bơm thì piston di chuyển được một quãng đường s = 2r (r là bán kính tay quay) gọi là
hành trình của piston.
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 21
Bơm piston tác dụng kép có piston dạng tấm. Cấu tạo và hoạt động phần thuỷ lực
như (Hình 1.3). Khi piston chuyển động từ A đến B thì khoang A thực hiện quá trình
hút giống nhau như bơm tác dụng đơn. Khi đó khoang B thực hiện q trình đẩy đến vị
trí B thì kết thúc q trình hút của khoang A và đẩy của khoang B.
Quá trình ngược lại khi piston đi từ B đến A. Khoang B sẽ hút và khoang A thực
hiện quá trình đẩy. Như vậy mỗi vịng quay của trục chính thì bơm thực hiện được hai
lần hút và hai lần đẩy. Nếu tay quay tiếp tục quay thì bơm lại lặp lại quá trình hút và
đẩy như cũ.
Hình 1.3. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm piston tác dụng kép
Do kết cấu và nguyên lý làm việc như trên nên so với bơm ly tâm, bơm piston có
thể tạo nên được áp suất lớn nhưng chuyển động của chất lỏng qua bơm không đều,
lưu lượng của bơm dao động, kết cấu của bơm tương đối cồng kềnh.
Ở những phạm vi sử dụng cần áp suất thấp hoặc trung bình và lưu lượng tương
đối lớn thì dùng bơm piston khơng lợi bằng bơm ly tâm. Nhưng khi cần áp suất cao
hoặc rất cao (từ 200 at trở lên) và lưu lượng tương đối nhỏ thì bơm piston vẫn chiếm
ưu thế. Ví dụ trong các hệ thống truyền động, truyền lực bằng thủy lực, bơm ép với áp
suất cao, đặc biệt trong ngành khai thác và khoan dầu khí.
Nhược điểm: kích thước và trọng lượng của bơm lớn, truyền chất lỏng không
đều, giá thành cao, dễ hư hỏng.
1.3.2. Bình ổn áp
Sau khi nghiên cứu chuyển động khơng ổn định của chất lỏng trong q trình làm
việc của bơm piston, ta đã thấy rõ tính chất dao động của lưu lượng và áp suất gây ra
nhiều tác hại làm tăng tổn thất thủy lực, gây chấn động và nếu bơm làm việc có thể
xuất hiện va đập thủy lực làm hỏng các bộ phận của bơm và của hệ thống. Trong
trường hợp nhiều bơm cùng làm việc trong một hệ thống, biên độ dao động của áp suất
trong hệ thống tăng lên rất lớn vì cộng hưởng.
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 22
Ngoài ra dao động của áp suất và lưu lượng của bơm có ảnh hưởng xấu đến chất
lượng làm việc của hệ thống thủy lực, vì nhược điểm cơ bản này mà bơm piston có hệ
số khơng đều và lưu lượng lớn không được sử dụng trong các hệ thống truyền động
thủy lực hoặc hệ thống điều khiển đòi hỏi chính xác cao.
Do vậy cần phải có biện pháp hạn chế tính chất khơng ổn định của dịng chảy
trong bơm piston. Có 3 biện pháp, và đặc biệt ta nghiên cứu khảo sát bình ổn áp:
- Dùng bơm tác dụng 2 chiều (tác dụng kép).
- Dùng bơm ghép.
- Dùng bình ổn áp.
a. Bình ổn áp hút
Trong các quá trình hút của bơm, một phần tích lũy lại trong bình ổn áp. Nếu
kích thước của bình đủ lớn thì dao động mức chất lỏng trong bình sẽ nhỏ. Hơn nữa
trên mặt thống (đối với bình khơng có màng) hoặc trong khoang phía trên màng đàn
hồi (đối với loại bình có màng hoặc dạng piston...) ln có khí nạp loại chân khơng, vì
thế mà chất lỏng chảy từ bể hút lên bình một cách liên tục và có thể xem như dịng
chảy ổn định.
Chuyển động của dịng chảy khơng ổn định chỉ xuất hiện từ bình chứa đến mặt
piston. Do vây lực quán tính trong ống hút chỉ xuất hiện ở một đoạn ngắn từ bình điều
hịa đến bơm, giảm đươc tổn thất năng lượng trong ống hút. Bình điều hịa (bình ổn
áp) càng đặt gần sát bơm càng có lợi.
Bình thường tất cả các bình ổn áp được nạp khí nitơ với áp suất bằng 0.
Đặt bình ổn áp trên ống hút có thể cho phép:
- Tăng thêm được chiều cao hút của bơm.
- Tăng số vòng quay làm việc của bơm.
- Giảm được dao động áp suất của bơm trong quá trình hút.
b. Bình ổn áp trên ống đẩy (Bình ổn áp đẩy)
Trong quá trình đẩy một phần lưu lượng của bơm (phần lớn hơn lưu lượng trung
bình) được tích lũy lại trong bình, mức chất lỏng sẽ dâng lên nén khối khí ở phần trên
của bình, tạo nên áp suất lớn. Khi van đẩy đóng, nhờ áp suất lớn của khối khí khoang
trên bị nén trong bình, nên chất lỏng được tiếp tục đẩy ra ống đẩy vì vậy lưu lượng, áp
suất trong ống đẩy được giảm đi, dòng chảy điều hịa hơn.
Cũng như bình hút, bình ổn áp đẩy có tác dụng làm giảm lực qn tính trong ống
đẩy của bơm piston, lực qn tính chỉ cịn xuất hiện trên một đoạn ngắn từ bơm đến
bình ổn áp.
Cấu tạo của bình ổn áp đẩy cũng giống như bình ổn áp hút và có 3 dạng sau:
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 23
-
Bình ổn áp có màng cao su (Hình 1.4)
Bình ổn áp loại Piston.
Bình ổn áp khơng màng.
Hình 1.4. Cấu tạo bình ổn áp
1- Phần ống nối; 2- Bình ổn áp; 3- Màng cao su; 4- van nạp và xả khí; 5 – Áp kế; 6Van an tồn.
Để bình điều hịa (ổn áp) có tác dụng cần phải đảm bảo thường xuyên một lượng
khí trơ Nitơ cần thiết nhất định trong bình.
Để tránh việc xảy ra gây nổ trong bất kỳ điều kiện làm việc nào như: môi chất
công tác, sự thay đổi thể tích đột ngột...người ta chỉ nạp vào bình khí trơ là khí nitơ
việc tính tốn xác định giá trị của áp suất khí nạp vào trong bình phải đảm bảo cho
hiệu suất làm việc của bình là lớn nhất.
Trong điều kiện bình thường, áp suất khí nạp được xác định theo áp suất làm việc
bé nhất của hệ thống, nhưng có thể phụ thuộc (chịu ảnh hưởng) vào các thông số khác
của hệ thống. Và sau hết đó là yêu cầu của nhà sản xuất.
c. Những hư hỏng thường gặp
- Mặt bích ghép màng cao su giữ không chặt.
- Màng cao su bị rách.
- Trong trường hợp bình ổn áp bằng piston thi piston này bị kẹt không dịch
chuyển lên xuống được.
1.3.3. Lưu lượng của bơm piston
Lưu lượng trung bình
• Đối với bơm tác dụng đơn:
Q1 = F.S.n
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 24
• Đối với bơm tác dụng kép:
Q1 = (2F – f).S.n
Trong đó:
F = π.D2/4 – Diện tích làm việc của mặt piston
D: Đường kính của piston
S: hành trình của piston
n-số vòng quay trong một phút của trục bơm
f =π.d2/4 – Diện tích mặt cắt cần piston
d là đường kính cần piston
Lưu lượng thực tế trung bình
Q =π.Q.Q1
Lưu lượng tức thời
Q =F.v
Trong đó: v là vận tốc tức thời của dịng chảy trong bơm, cũng chính là vận
tốc tức thời của piston.
Điều chỉnh lưu lượng của bơm piston
Để phù hợp với nhu cầu sử dụng về áp suất cũng như lưu lượng trong hệ bơm
piston người ta đã áp dụng các biện pháp thay đổi lưu lượng cơ bản sau:
- Thay đổi tần số làm việc của bơm tức thay đổi số hành trình của piston trong
một đơn vị thời gian bằng các biện pháp sau:
+ Thay đổi số vòng quay của động cơ dẫn động.
+ Thay đổi số vòng quay bơm bằng việc sử dụng các cơ cấu trung gian như
sử dụng hộp thay đổi tốc độ (hộp số).
- Điều chỉnh bằng van tiết lưu để xả bớt môi chất công tác từ đường ra về đường
vào hoặc bể chứa…
- Thay đổi kích thước tiết diện bề mặt làm việc của bơm piston bằng các cơ cấu
khác nhau, đặc biệt là thay cả bộ đơi piston, xi lanh có kích thước khác nhau.
- Thay đổi chiều dài của hành trình piston (S) bằng cách thay đổi chiều dài làm
việc của tay quay.
Biện pháp này được áp dụng cho các bơm định lượng bằng cách sử dụng bánh
lệch tâm. Khi thay đổi vị trí bánh lệch tâm, tức là thay đổi khoảng cách lệch tâm (tâm
sai) hay chính là thay đổi bán kính R của bơm.
❖ TĨM TẮT BÀI 1
Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:
-
Cấu tạo bơm piston
Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm Piston
Trang 25
