Giáo trình Hệ thống phát lực (Nghề: Khoan khai thác dầu khí - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.61 MB, 89 trang )
TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ
GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN : HỆ THỐNG PHÁT LỰC
NGHỀ
: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 193/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)
Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020
(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 “Hệ thống phát lực” được biên soạn theo chương trình đào tạo nghề
“Khoan khai thác dầu khí” của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Các kiến thức
trong tồn bộ giáo trình có mối liên hệ lơgic chặt chẽ. Tuy vậy, giáo trình cũng chỉ là
một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên người dạy, người học cần
tham khảo thêm các giáo trình có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng giáo
trình có hiệu quả hơn.
Hệ thống phát lực là một trong những hệ thống thiết bị, thiết bị khơng thể thiếu
trong Khoan dầu khí, là thiết bị cần thiết phục vụ cho việc tạo ra những giếng khoan
để có thể thăm dị và để có thể khai thác được nguồn tài nguyên quý giá này. Việc vận
hành hệ thống phát lực cần địi hỏi phải có đội ngũ cơng nhân, kỹ sư vận hành lành
nghề, có nhiều kinh nghiệm để có thể ln nắm vững quy trình vận hành và xử lý được
các sự cố trong q trình vận hành.
Khi biên soạn giáo trình chúng tơi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới
liên quan đến mô đun “Hệ thống phát lực” 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 gồm 3 bài. Qua nội dung các bài học giúp cho học sinh
hiểu được sơ đồ tổng hợp hệ thống phát lực, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, quy trình
vận hành và bảo dưỡng các thiết bị trong hệ thống phát lực.
Giáo trình sẽ phục vụ tốt cho việc nghiên cứu, giảng dạy và học tập của giáo
viên và sinh viên trong Trường.
Với lịng mong muốn giáo trình này có thể góp phần nâng cao chất lượng học
tập mô đun “Hệ thống phát lực”, chúng tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp nhận những
ý kiến đóng góp của các em sinh viên và đồng nghiệp về những thiếu sót khơng thể
tránh khỏi trong nội dung và hình thức để giáo trình hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn./.
Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2020
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Ks. Lý Tòng Bá
2. Ks. Vũ Xuân Thạch
3. Ks. Bùi Đức Sơn
Trang 2
MỤC LỤC
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ........................................................................................ 1
LỜI GIỚI THIỆU ...................................................................................................... 2
MỤC LỤC................................................................................................................... 2
GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN ........................................................................................... 5
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÁT LỰC ........................................... 11
1.1. CHỨC NĂNG, SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ TỔ HỢP HỆ THỐNG ................... 12
1.2. CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN ĐỘNG NĂNG ...................................... 12
1.2.1.
Hệ thống cung cấp năng lượng ............................................................... 12
1.2.2.
Hệ thống truyền lực trung gian .............................................................. 13
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP DẪN ĐỘNG ............................................................. 13
1.3.1.
Các phương pháp dẫn động trong cơ khí .............................................. 13
1.3.2.
Các phương pháp dẫn động tổ hợp thiết bị khoan ............................... 24
BÀI 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
PHÁT LỰC ....................................................................................................................... 25
2.1. HỆ THỐNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG ................................................... 26
2.1.1.
Phương pháp truyền tải cơ năng ................................................................ 26
3.1.1.
Phương pháp truyền tải điện năng ............................................................. 39
3.2. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRUNG GIAN ............................................... 47
3.2.1.
Côn thủy lực............................................................................................... 47
3.2.2.
Côn thủy lực biến đổi mômen ................................................................... 48
3.2.3.
Côn ly hợp.................................................................................................. 48
3.2.4.
Hộp truyền động (hộp số của tời) .............................................................. 49
3.2.5.
Các hệ thống truyền động sử dụng trong công tác khoan ......................... 49
BÀI 3. VẬN HÀNH HỆ THỐNG PHÁT LỰC ..................................................... 51
3.1. VẬN HÀNH HỆ THỐNG PHÁT LỰC ......................................................... 52
3.1.1.
Vận hành động cơ diesel.......................................................................... 52
3.1.2.
Vận hành động cơ điện không đồng bộ 3 pha ....................................... 53
Trang 3
3.1.3.
Vận hành máy phát điện ......................................................................... 56
3.2. ĐIỀU KHIỂN THÔNG SỐ Q TRÌNH..................................................... 69
3.2.1.
Thay đổi tốc độ của turbine khí chạy máy phát điện .................................. 69
3.2.2.
Thay đổi tốc độ động cơ diesel ................................................................... 69
3.2.3.
Thay đổi tốc độ, chiều quay của động cơ điện và các cơ cấu truyền động . 70
3.3. PHÁT HIỆN VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ ................................................................... 74
3.3.1.
Phát hiện và xử lý sự cố động cơ ................................................................ 74
3.3.2.
Phát hiện và xử lý sự cố đối với máy phát điện .......................................... 76
3.3.3.
Các sự cố, hỏng hóc đối với hệ thống truyền lực trung gian ....................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 88
Trang 4
GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
1. Tên mơn đun: HỆ THỐNG PHÁT LỰC
2. Mã mơn học: KKT19MĐ38
3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
3.1. Vị trí: Mơ đun được bố trí sau khi học sinh học xong các mơn học Địa chất
dầu khí, cơ sở khoan và khai thác dầu khí, địa chất mơi trường.
3.2. Tính chất: Đây là mô đun thực hành áp dụng cho đào tạo nghề khoan khai
thác dầu khí.
3.3. Ý nghĩa và vai trò: Cung cấp cho người học đầy đủ các kiến thức về sơ đồ
tổng hợp về hệ thống phát lực, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, quy trình vận hành và
bảo dưỡng các thiết bị trong hệ thống phát lực.
4. Mục tiêu của mơ đun:
4.1. Về kiến thức:
A1: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phát lực. Xây
dựng được quy trình vận hành hệ thống phát lực.
4.2. Về kỹ năng:
B1: Vận hành được hệ thống phát lực.
4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1: Rèn luyện cho học sinh tác phong làm việc khoa học, có ý thức tổ chức kỷ
luật, tính cẩn thận, kiên nhẫn và an tồn cao trong q trình vận hành hệ thống phát
lực.
5. Nội dung của mô đun :
5.1. Chương trình khung
Thời gian đào tạo (giờ)
Mã MH/MĐ/HP
I
Tên mơn học,
mơ đun
Các mơn học chung/
đại cương
Số
tín
chỉ
Trong đó
Tổng
số
Lý
thuyết
Thực hành/
thí nghiệm/
bài tập/
thảo luận
LT
TH
Thi/ Kiểm
tra
21
435
157
255
15
8
MHCB19MH02 Giáo dục chính trị
4
75
41
29
5
0
MHCB19MH03 Pháp luật
2
30
18
10
2
0
MHCB19MH05 Giáo dục thể chất
2
60
5
51
0
4
MHCB19MH08 Giáo dục quốc phòng
4
75
36
35
2
2
Trang 5
và An ninh
MHCB19MH09 Tin học
3
75
15
58
0
2
Tiếng Anh
6
120
42
72
6
0
II.
Các môn học, mô
đun chuyên mơn
ngành, nghề
66
1605
466
1057
33
49
II.1.
Mơn học, mơ đun kỹ
thuật cơ sở
15
285
143
127
11
4
ATMT19MH 01
An tồn vệ sinh lao
động
2
30
23
5
2
0
Vẽ kỹ thuật - 1
2
45
14
29
1
1
KTĐ19MH11
Điện kỹ thuật cơ bản
3
45
36
6
3
0
TĐH19MĐ12
Cơ sở điều khiển q
trình
2
45
14
29
1
1
CNH19MH09
Hóa Đại cương
3
45
42
0
3
0
KKT19MH31
Địa chất cơ sở
3
75
14
58
1
2
Mơn học, mơ đun
chun mơn ngành,
nghề
51
1320
323
930
22
45
KKT19MH32
Địa chất dầu khí
2
30
28
0
2
0
KKT19MH33
Cơ sở khoan
3
45
42
0
3
0
KKT19MH34
Cơ sở khai thác
3
45
42
0
3
0
KKT19MH35
Địa chất mơi trường
2
30
28
0
2
0
KKT19MH36
Ngun lý phá hủy
đất đá
2
30
28
0
2
0
KKT19MĐ37
Thí nghiệm dung dịch
khoan
3
75
14
58
1
2
KKT19MĐ38
Hệ thống phát lực
2
45
14
29
1
1
KKT19MĐ39
Hệ thống khí nén
2
45
14
29
1
1
KKT19MĐ40
Hệ thống nâng hạ
4
105
14
87
1
3
KKT19MĐ41
Hệ thống tuần hoàn
dung dịch
4
105
14
87
1
3
KKT19MĐ42
Vận hành hệ thống
chuỗi cần khoan và
dụng cụ phá hủy đất
đá
5
135
14
116
1
4
KKT19MĐ43
Hệ thống chống ống
4
105
14
87
1
3
TA19MH02
CK19MH01
II.2.
Trang 6
và trám xi măng
KKT19MĐ44
Hệ thống kiểm soát
giếng khoan 1
5
135
14
116
1
4
KKT19MĐ45
Hệ thống kiểm sốt
giếng khoan 2
3
75
14
58
1
2
KKT19MĐ46
Thực tập sản xuất
4
180
15
155
0
10
KKT19MĐ47
Khóa luận tốt nghiệp
3
135
14
108
1
12
Tổng cộng
87
2040
623
1312
48
57
5.2. Chương trình chi tiết mơ đun
Thời gian (giờ)
Số
TT
1
2
Tên bài, mục
Kiểm tra
LT
TH
0
0
0
0
1
0
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát
lực
2
2
1. Sơ đồ chức năng và nhiệm vụ của
hệ thống phát lực
0.5
0.5
2. Hệ thống dẫn động và hệ thống
truyền động
1.5
1.5
12
11
6
6
0
6
5
1
31
1
29
12.5
0.5
12
12.5
0.5
12
3. Phát hiện và xử lý sự cố khi vận
hành hệ thống phát lực
6
0
5
Cộng
45
14
29
Bài 2: Cấu tạo và nguyên lý hoạt
động của hệ thống phát lực
1. Hệ thống dẫn động
2. Hệ thống truyền động
3
Tổng
Lý
số
thuyết
Thực
hành, thí
nghiệm,
thảo luận,
bài tập
Bài 3: Vận hành hệ thống phát lực
1. Vận hành hệ thống dẫn động
2. Vận hành hệ thống truyền động
0
1
1
1
1
6. Điều kiện thực hiện mơ đun:
6.1. Phịng học Lý thuyết/Thực hành:
+ Phòng học lý thuyết: Đáp ứng phịng học chuẩn.
+ Phịng thực hành: Mơ hình mơ phỏng Lọc hóa dầu
Trang 7
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, giáo án, qui trình thực
hiện, phịng mơ phỏng lọc khai thác dầu khí, phịng mơ phỏng khoan dầu khí.
6.4. Các điều kiện khác:
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 theo quy định.
+ 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 Thông tư
số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh
và Xã hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí
như sau:
Điểm đánh giá
Trọng số
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
40%
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc mô đun
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
Vấn đáp/
Hỏi đáp/ Trắc
A1
1
Trước mỗi
Trang 8
Viết
nghiệm/ Tự
luận
buổi học /
Sau mỗi 2
giờ.
Định kỳ
Viết/ Thông
Tự luận/
qua sản phẩm Trắc nghiệm/
học tập
Thực hành trên
mơ hình
A1, B1, C1
2
Sau mỗi
15 giờ LT/
sau 30 giờ
TH
Kết thúc mô
đun
Viết/ Thông
qua sản phẩm
học tập
A1, B1, C1
1
Sau 45 giờ
Tự luận và
trắc nghiệm/
Thực hành
trên mơ hình
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.
8. Hướng dẫn thực hiện mô đun
8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Nghề Khoan khai thác dầu khí hệ Cao đẳng,
trường 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: nêu vấn đề,
thuyết trình, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…
* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành 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 yêu 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:
Trang 9
- 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 và 100% các buổi thực hành.
Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc > 0% số tiết thực hành phải học lại
mô 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 2-3 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 hồn
thiện tốt nhất tồn 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:
[1] “Thiết bị khoan”, Trường Cao đẳng nghề Dầu khí.
[2] “Thiết bị khoan thăm dò”, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội.
[3] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, “Kỹ thuật điện”, NXB Giáo dục, 1999.
Trang 10
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÁT LỰC
❖ GIỚI THIỆU BÀI 1
Bài 1 là bài cung cấp cho người học kiến thức tổng quan về hệ thống phát lực
(Chức năng, sơ đồ, nguyên lý tổng hợp hệ thống, các hệ thống truyền dẫ động năng,
các phương pháp dẫn động).
❖ MỤC TIÊU BÀI 1
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
➢ Về kiến thức:
-
Trình bày được sơ đồ chức năng nhiệm vụ của hệ thống phát lực
Phân biệt hệ thống dẫn động và hệ thống truyền đồng
➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phịng học/
phịng mơ hình và quy chế của nhà trường.
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1
Đối với người dạy:
+ Thiết kế giáo án theo bài hoặc buổi dạy phù hợp với bài học.
+ Áp dụng phương pháp dạy học tích cực: nêu vấn đề, thuyết trình, hướng
dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…
+ Tổ chức giảng dạy: học tập chung, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh
viên/lớp)
- Đối với người học:
+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;
+ Tuân thủ quy định an toàn, giờ giấc.
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1
-
-
Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: khơng
-
Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng.
-
Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình
-
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:
+ Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phịng học/
phịng mơ hình và quy chế của nhà trường.
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 11
-
Phương pháp:
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không
❖ NỘI DUNG BÀI 1
1.1.
CHỨC NĂNG, SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ TỔ HỢP HỆ THỐNG
Hệ thống phát lực là một tổ hợp các thiết bị dùng để biến đổi điện năng hoặc
nhiệt năng thành cơ năng nhằm mục đích phục vụ cho mục đích cơng nghệ khoan.
Nó bao gồm:
+ Động cơ
+ Các bộ truyền trung gian
+ Các bộ phận điều khiển
Hệ thống phát lực phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Công suất của động cơ phải đáp ứng được điều kiện làm việc của chúng
+ Độ tin cậy cao, kinh tế trong sử dụng và làm việc
+ Trọng lượng riêng nhỏ
+ Đơn giản và thuận tiện trong sử dụng
1.2.
CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN ĐỘNG NĂNG
1.2.1. Hệ thống cung cấp năng lượng
Hai phương pháp truyền tải năng lượng là truyền tải cơ năng và truyền tải điện
năng được sử dụng rộng rãi.
a. Phương pháp truyền tải cơ năng
Chủ yếu còn gặp trên các thiết bị khoan cỡ nhỏ. Công suất của các động cơ phát
được hòa chung nhờ nối các động cơ với nhau thông qua cách nối thủy lực, các vịng
chuyển đổi và xích tải. Việc bố trí xích tải này được xem như “sự phối hợp” vì một số
động cơ được nối với nhau và cùng làm việc. Việc phân phối cơng suất động cơ cịn
thơng qua bánh răng phát động truyền bằng xích phụ để nâng thả bộ khoan cụ. Các dây
cu-roa bản lớn thường được sử dụng để quay các máy bơm dung dịch.
b. Phương pháp truyền tải điện năng
Là phương pháp được sử dụng phổ biến để phát động phần lớn các máy móc trên
giàn khoan. Các động cơ diezel trang bị cho các thiết bị khoan, thường đặt xa các thiết
bị khoan, làm quay các bộ đổi chiều. Các bộ đổi chiều này sinh ra dòng điện xoay
chiều và tiếp tục truyền qua cáp đến cơ cấu kiểm soát và chuyển đổi điện. Từ đây phần
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 12
lớn năng lượng phát ra đổi thành một chiều và truyền ngược lại bằng cáp đến các động
cơ điện nối trực tiếp với các thiết bị liên quan
Hệ thống điện – diezel có nhiều ưu điểm so với hệ thống truyền tải cơ năng. Hệ
thống điện diezel loại trừ mọi chuyển đổi năng nề, phức tạp. Chính vì vậy các động cơ
có thể đặt xa giàn khoan để giảm tiếng ồn cho công nhân làm việc trên sàn khoan.
1.2.2. Hệ thống truyền lực trung gian
Là một tập hợp các cơ cấu truyền động như: cơn, xích, bánh răng,...với mục đích
truyền chuyển động từ các động cơ phát lực đến các bô phận làm việc của các thiết bị
như tời khoan, bàn quay roto, máy bơm,.v.v..
Hệ truyền lực trung gian được thiết kế để phối hợp công suất của tất cả
các động cơ phát lực, đồng thời cho phép các động cơ hoạt động riêng lẻ và nếu xảy ra
tình trạng một trong những động cơ khơng làm việc thì cũng không làm ảnh hưởng tới
sự hoạt động của sàn khoan.
1.3.
CÁC PHƯƠNG PHÁP DẪN ĐỘNG
1.3.1. Các phương pháp dẫn động trong cơ khí
a. Dẫn động bằng bộ truyền đai
❖ Giới thiệu chung về bộ truyền đai:
Bộ truyền đai thường được dùng để tuyền chuyển động giữa hai trục song song
và quay cùng chiều, trong một số trường hợp có thể truyền chuyển động giữa các trục
song song quay ngược chiều – truyền động đai chéo, hoặc truyền giữa hai trục chéo
nhau - truyền động đai nửa chéo
Hình 1.1: Bộ truyền đai
a) Bộ truyền đai thông thường b) Bộ truyền đai chéo và nửa chéo
Bộ truyền đai thông thường gồm 4 bộ phận chính:
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 13
+ Bánh đai dẫn số 1, đường kính d1, được lắp trên trục I, quay với số vịng quay
n1, cơng suất truyền động P1, mô men xoắn trên trục T1
+ Bánh đai bị dẫn số 2, đường kính d2, được lắp trên trục II, quay với số vịng
quay n2, cơng suất truyền động P2, mô men xoắn trên trục T2
+ Dây đai 3, mắc vòng qua hai bánh đai
+ Bộ phận căng đai: tạo lực căng ban đầu 2F0 kéo căng 2 nhánh đai. Để tạo lực
căng F0, có thể dùng trọng lượng của động cơ (Hình 1.2a), dùng vít đẩy (Hình 1.2b)
hay dùng bánh căng đai.
Nguyên lý làm việc của bộ truyền đai: dây đai mắc căng trên hai bánh đai, trên bề
mặt tiếp xúc giữa dây đai và bánh đai có áp suất, có lực ma sát Fms. Lực ma sát cản trở
chuyển động tương đối giữa dây đai và bánh đai. Khi đó bánh dẫn quay kéo dây đai
chuyển động và dây đai lại kéo bánh bị dẫn quay. Như vậy chuyển động được truyền
từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ lực ma sát giữa dây đai và bánh đai.
Hình 1.2: Bộ phận căng đai
❖ Phân loại bộ truyền đai:
Tùy theo hình dạng của dây đai, người ta chia ra thành các loại:
- Đai dẹt, hay cịn gọi đai phẳng. Tiết diện đai hình chữ nhật hẹp, bánh đai hình
trụ trịn, đường sinh thẳng hoặc hình tang trống, bề mặt làm việc là mặt rộng của đai
(Hình 1.3a)
Kích thước b và h của tiết diện đai được tiêu chẩn hóa. Giá trị bề dầy h thường
dùng là: 3, 5, 6, 7.5 mm. Giá trị chiều rộng b thường dùng là: 20, 25, 32, 40, 50, 63,
71, 80, 90, 100 mm.
Vật liệu chế tạo đai dẹt là: da, sợi bông, sợi len, sợi tổng hợp, vải cao su. Trong
đó đai vải sợi cao su được dùng rộng rãi nhất.
- Đai thang, tiết diện đai hình thang, bánh đai có rãnh hình thang, thường dùng
nhiều dây đai trog một bộ truyền (Hình 1.3b)
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 14
Vật liệu chế tạo đai thang là vải cao su. Gồm lớp sợi xếp hoặc sợ bện chịu kéo,
lớp vải bọc quanh phía ngồi đai, lớp cao su chịu nén và tăng ma sát. Đai thang làm
việc theo hai mặt bên.
- Đai trịn, tiết diện đai hình trịn, bánh đai có rãnh hình trị chứa dây đai. Đai
trịn thường dùng để truyền cơng suất cỡ nhỏ (Hình 1.3c)
Hình 1.3: Bộ truyền đai dẹt, đai thang, đai trịn
- Đai hình lược, là trường hợp đặc biệt của bộ truyền đai thang. Các đai được
làm liền nhau như răng lược. Mỗi răng làm việc như một đai (Hình 1.4a).
- Đai răng là một dạng biến thể của bộ truyền đai. Có hình dạng giống như thanh
răng, bánh đai có răng gần giống bánh răng. Bộ truyền đai răng làm việc theo nguyên
lý ăn khớp là chủ yếu, ma sát là phụ. Lực căng trên đai khá nhỏ (Hình 1.4b).
Hình 1.4: Bộ truyền đai lược, đai răng
❖ Các thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền đai:
- Số vòng quay trên trục dẫn n1, số vòng quay trên trục bị dẫn n2; v/p.
- Tỷ số truyền u; u = n1/n2.
- Công suất trên trục dẫn P1, công suất trên trục bị dẫn P2; kW
- Hiệu suất truyền động η; η = P1/P2
- Vận tốc dài bánh dẫn v1, vận tốc bánh bị dẫn v2, vận tốc dài của dây đai vđ; m/s
- Lực căng ban đầu của nhánh đai F0; N
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 15
Ngồi ra thì cịn các thơng số hình học của bột truyền đai như: đường kính bánh
đai dẫn d1; mm, bánh đai bị dẫn d2; mm, khoảng cách trục a; mm, chiều dài dây đai L;
mm, số dây đai trong bộ truyền đai hình thang z, tiết diện của dây đai A; mm2, chiều
rộng bánh đai B1, B2…
b. Bộ truyền bánh răng
❖ Giới thiệu chung về bộ truyền bánh răng
Bộ truyền bánh răng thường dùng để truyền chuyển động của 2 trục song song
hoặc chéo nhau – bộ truyền bánh răng trụ, hoặc 2 trục cắt nhau – bộ truyền bánh răng
nón.
Bộ truyền bánh răng thường có 2 bộ phận chính:
- Bánh răng dẫn 1, có đường kính d1, được lắp trên trục dẫn I, quay với số vòng
quay n1, công suất truyền động P1, momen xoắn trên trục T1.
- Bánh răng bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số
vòng quay n2, công suất truyền động P2, momen xoắn trên trục T2.
Trên bánh răng có các răng, khi truyền động các răng ăn khớp với nhau, tiếp xúc
và đẩy nhau trên đường ăn khớp.
Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng tóm tắt như sau: trục I quay với số
vịng quay n1, thông qua mối ghép then làm cho bánh răng 1 quay. Răng của bánh
răng 1 ăn khớp với răng của bánh răng 2, đẩy răng của bánh răng 2 chuyển động, làm
bánh răng 2 quay, nhờ mối ghép then trục 2 quay với số vòng quay n2.
a
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
b
Trang 16
c
Hình 1.4: a.Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, b. răng nghiêng và c. răng nón
❖ Phân loại bộ truyền bánh răng
Tùy theo hình dạng bánh răng, phương răng và đoạn biên dạng răng, người ta
có thể chia ra các loại bộ truyền bánh răng sau:
- Bộ truyền bánh răng trụ: bánh răng là hình trụ trịn xoay, đường sinh thẳng,
thường dùng để truyền chuyển động giữa 2 trục song song với nhau, quay ngược chiều
nhau. Bộ truyền bánh răng trụ có 2 loại:
+ Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, phương của răng trùng với phương của
đường sinh của mặt trụ. Sơ đồ biểu diễn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng như (Hình
1.4a).
+ Bộ truyền bánh răng trụ nghiêng, phương của răng nghiêng so với phương của
đường sinh hình trụ 1 góc β, sơ đồ biểu diễn bộ truyền bánh răng trụ nghiêng như
(Hình 1.4b).
- Bộ truyền bánh răng chữ V, bánh răng được tạo thành từ 2 bánh răng nghiêng
có góc nghiêng như nhau, chiều nghiêng ngược chiều nhau, sơ đồ biểu diễn như (Hình
1.7)
Hình 1.5: Bộ truyền bánh răng ăn khớp
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 17
Hình 1.6: Răng bánh răng
- Bộ truyền bánh răng nón, cịn được gọi là bộ truyền bánh răng cơn, bánh răng
có dạng hình nón cụt, thường dùng để truyền chuyển động cho 2 trục vng góc với
nhau. Bộ truyền bánh răng nón có các loại sau:
+ Bộ truyền bánh răng nón thẳng: đường sinh thẳng trùng với đường sinh của
mặt nón chia.
+ Bộ truyền bánh răng nón nghiêng: đường sinh thẳng nằm nghiêng so với đường
sinh của mặt nón chia.
+ Bộ truyền bánh răng nón cung trịn: đường răng là 1 cung tròn.
- Bộ truyền bánh răng thân khai: biên dạng răng là 1 đoạn của đường thân khai
của đường tròn. Đây là dạng được dùng phổ biến, đa số các cặp bánh răng trong thực
tế thuộc loại này.
Hình 1.7: Bộ truyền bánh răng hình chữ V
Ngồi ra thì cịn có 1 số loại bộ truyền bánh răng khác như: bộ truyền bánh răng
Novikov, bộ truyền bánh răng Xicloit, bộ truyền bánh răng – thanh răng, bộ truyền
bánh răng hành tinh, bộ truyền bánh răng ăn khớp trong…
❖ Các thông số làm việc của bộ truyền bánh răng:
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 18
Hình 1.8: Các thơng số hình học cơ bản của bánh răng thân khai
- Số vòng quay trên trục dẫn n1, số vòng quay trên trục bị dẫn n2; v/p
- Tỷ số truyền u, u = n1/n2 = d2/d1 = z2/z1. Trong đó d1, z1 và d2, z2 lần lượt là
đường kính
đường trịn thân khai, số răng trên bánh dẫn và bánh bị dẫn.
- Công suất trên trục dẫn và trục bị dẫn lần lượt là P1, P2; kW
- Hiệu suất truyền động η, η = P2/P1
- Momen xoắn trên trục dẫn và trục bị dẫn T1, T2; Nmm
- Vận tốc vòng của bánh dẫn, bánh bị dẫn v1, v2; m/s
- Thời gian phục vụ của bộ truyền, còn gọi là tuổi thọ của bộ truyền tb; h
c. Bộ truyền xích
❖ Giới thiệu chung về bộ truyền xích:
Bộ truyền xích thường được dùng để truyền chuyển động cho 2 trục song song
và cách xa nhau (Hình 1.9), hoặc truyền chuyển động từ 1 trục dẫn tới nhiều trục bị
dẫn (Hình 1.10)
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 19
Hình 1.9: Bộ truyền xích
Bộ truyền xích thường có 3 bộ phận chính:
- Đĩa xích dẫn 1, có đường kính tính tốn là d1, lắp trên trục I, quay với số vịng
quay n1, cơng suất truyền động P1, mơ men xoắn trên trục T1. Đĩa xích có răng tương
tự như bánh răng. Trong qua trình truyền động, răng đĩa xích ăn khớp với các mặt
xích, tương tự như bánh răng ăn khớp với thanh răng.
- Đĩa xích bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số
vịng quay n2, cơng suất truyền động P2, momen xoắn trên trục T2.
- Dây xích 3 là khâu trung gian, mắc vịng qua 2 đĩa xích. Dây xích gồm nhiều
mắt xích được nối lại với nhau. Các mắt xích xoay quanh bản lề, khi vào đĩa xích ăn
khớp răng đĩa xích.
Hình1.10: Bộ truyền xích có 3 đĩa xích bị dẫn
Nguyên lý làm việc của bộ truyền xích: dây xích ăn khớp với răng đĩa
xích gần giống như thanh răng ăn khớp với bánh răng. Đĩa xích dẫn quay răng của đĩa
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 20
xích quay đẩy các mắt xích chuyển động theo. Dây xích chuyển động, các mắt xích
đẩy răng đĩa xích bị dẫn quay theo, đĩa xích 2 quay theo.
Như vậy chuyển động quay đã được truyền từ trục dẫn 1 tới trục bị dẫn 2 nhờ
sự ăn khớp của răng đĩa xích với các mắt xích.
❖ Phân loại bộ truyền xích:
Tùy theo cấu tạo của dây xích, bộ truyền xích được chia ra thành các
loại:
- Xích ống con lăn (Hình 1.11). Các má xích được dập từ thép tấm, má xích 1
ghép với ống lót 4 tạo thành mắt xích trong. Các má xích 2 được ghép với chốt 3 tạo
thành mắt xích ngồi. Chốt và ống lót tạo thành khớp bản lề, để xích có thể quay gập.
Con lawn 5 lắp lỏng với ống lót, để giảm mịn cho răng đĩa xích và ống lót. Số 6 biểu
diễn tiết diện ngang của đĩa xích. Xích con lăn được tiêu chuẩn hóa cao.
Hình 1.11: Xích ống con lăn
- Xích ống có kết cấu tương tự như xích con lăn nhưng khơng có con lăn.
- Xích răng (Hình 1.12), khớp bản lề được tạo thành do 2 nửa chốt hình trụ tiếp
xúc nhau. Mỗi mắt xích có nhiều má xích lắp trên chốt. Khả năng tải của xích răng lớn
hơn nhiều so với xích ống con lăn có cùng kích thước.
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 21
Hình 1.12: Bộ truyền xích răng
Trong các loại trên thì xích ống con lăn được dùng nhiều hơn cả. Xích ống chỉ
dùng trong các máy đơn giản, có độ chính xác thấp. Xích răng được dùng trong trường
hợp yêu cầu truyền tải trọng lớn và kích thước nhỏ.
❖ Các thơng số làm việc chủ yếu của bộ truyền xích:
- Số vòng quay trên trục dẫn n1, số vòng quay trên trục bị dẫn n2; v/p
- Tỷ số truyền u, u = n1/n2 = z2/z1.
- Công suất trên trục dẫn và trục bị dẫn lần lượt là P1, P2; kW
- Hiệu suất truyền động η, η = P2/P1
- Momen xoắn trên trục dẫn và trục bị dẫn T1, T2; Nmm
- Vận tốc vòng của bánh dẫn, bánh bị dẫn v1, v2; m/s, vận tốc dài của dây xích
vx; m/s. Giá trị này cịn gọi là vận tốc trung bình v1 = v2 = vx.
- Vận tốc tức thời v1t, v2t, vxt là vận tốc tính tại mỗi thời điểm. Trục dẫn coi
như chuyển động đều v1t = const.
Các thơng số hình học của bộ truyền xích:
- Đường kính tính tốn của đĩa xích dẫn d1, đĩa bị dẫn d2; cũng chính là đường
kính vịng chia đĩa xích, mm là đường kính của vòng tròn đi qua tâm của các chốt.
- Đường kính vịng trịn chân răng đĩa xích df1, df2; mm.
- Đường kính vịng trịn đỉnh răng da1, da2: mm.
- Số răng của đĩa xích dẫn z1, số răng của đĩa xích bị dẫn z2.
- Bước xích px; mm. Là bước răng của đĩa xích trên vịng trịn đi qua tâm các
chốt.
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 22
Hình 1.13: Đĩa xích ống con lăn
- Số dãy xích X. Thơng thường người ta dùng xích 1 dãy. Trong trường hợp tải
trọng lớn dùng 1 dãy, bước xích quá lớn gây va đập, để khắc phục dùng xích 2, 3 dãy,
hoặc dùng nhiều dây xích.
- Chiều rộng của dây xích b; mm. Trong trường hợp nhiều dãy xích thì b tăng
lên.
- Chiều rộng của đĩa xích dẫn và đĩa xích bị dẫn B1 = B2 = B.
- Chiều dài may ơ đĩa xích l2.
Ngồi ra thì cịn một số thơng số khác nữa.
Hình 1.14: Kết cấu đĩa xích ống con lăn
d. Các loại bộ truyền khác:
Ngoài các bộ truyền đã nêu ở trên thì trong cơ khí người ta còn dùng các loại bộ
truyền sau đây:
- Bộ truyền trục vít bánh vít.
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 23
Hình 1.15: Bộ truyền trục vít bánh vít
- Bộ truyền bánh ma sát.
- Bộ truyền vít đai ốc.
Hình 1.16: Bộ truyền vít đai ốc
1.3.2. Các phương pháp dẫn động tổ hợp thiết bị khoan
Để dẫn động tổ hợp thiết bị khoan người ta thường sử dụng ba phương pháp dẫn
động:
- Dẫn động chung: Dùng một động cơ dẫn động cho nhiều máy công tác
+ Ưu điểm: Trọng lượng thiết bị nhỏ, kích thước xây lắp nhỏ, giá thành giảm
+ Nhược điểm: Bộ phận truyền động phức tạp
- Phương pháp dẫn động riêng: Mỗi máy công tác được dẫn động bằng một động
cơ riêng
+ Ưu điểm: Cơ cấu dẫn động đơn giản, thuận tiện trong vận hành và sửa chữa
+ Nhược điểm: Cồng kềnh, giá thành cao
- Ghép nhiều động cơ để chạy cho một thiết bị hoặc một máy công tác (chủ yếu
đối với những thiết bị có cơng suất lớn như khoan trong dầu khí).
Bài 1: Tổng quan về hệ thống phát lực
Trang 24
