nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén khí trục vít ga-75

Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Lời nói đầu
Ngày nay, việc ứng dụng tự động hoá vào trong công nghiệp dầu khí, một ngành
công nghiệp mũi nhọn của đất nước đã mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế quốc
dân. Tuy vậy, công việc này cũng không dễ dàng, mặc dù chúng ta đã nhập nhiều
thiết bị hiện đại từ nước ngoài. Do đó việc lựa chọn - vận hành - bảo dưỡng - sửa
chữa các thiết bị này phải thực sự thành thạo, nắm vững nguyên lý hoạt động của
chúng cho phù hợp với các yêu cầu về năng lượng của từng giàn, nhằm nâng cao
năng suất, tuổi thọ của các thiêt bị đó.
Trong điều kiện giàn khai thác, để đảm bảo tốt các công việc khai thác, cũng
như kiểm tra chặt chẽ các công việc này, thì việc sử dụng hệ thống đo lường tự
động là rất hữu hiệu. Cũng như trong môi trường dễ cháy, nổ như ở giàn khoan thì
việc sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết bị tự động hoá
như các van an toàn, các thiết bị đo, là có nhiều ưu điểm nhất. Vì vậy, khí nén
được chọn là nguồn năng lượng cung cấp cho hệ thống đo lường tự động và cung
cấp cho các thiết bị điều khiển trên các giàn công nghệ và giàn bơm ép.
Hiện nay, trên các giàn khoan, khai thác của mỏ Bạch Hổ có rất nhiều trạm
máy nén có thể cung cấp nguồn khí cho các thiết bị này nhưng thông dụng nhất vẫn
là trạm máy nén khí GA - 75 vì nó có những ưu điểm vượt trội so với các loại máy
khác là: nguồn khí cung cấp đạt yêu cầu, trạm máy được bố trí gọn, hoạt động
hoàn toàn tự động, có hệ thống an toàn tốt để bảo vệ khi máy có sự cố và đặc biệt
là lưu lượng của máy rất ổn định, tự động điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu sử dụng
đã đặt trước, đảm bảo tính tiết kiệm năng lượng.
Chính những đặc điểm này, cùng với việc tìm hiểu về loại thiết bị này trong
quá trình thực tập ở xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro. Với sự giúp đỡ, hướng dẫn
tận tình của thầy Vũ Nam Ngạn cùng các thầy trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí và
Công Trình, em đã thực hiện đề tài:” Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc
của máy nén khí trục vít Ga-75”, một loại thiết bị hiện đại, có nhiều ưu điểm.
SV:Hoàng Văn Bốn -1- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trng i Hc M a Cht n Tt Nghip
Chng 1

TNG QUAN V CễNG TY DU KH VIETSOVPETRO
1.1. Khỏi quỏt chung v liờn doanh du khớ Vietsovpetro
M Bch H nm lụ s 09 ca b Cu Long thuc thm lc a Nam Vit
Nam. Chiu sõu mc nc khong 50m. Din tớch khong 10.000 km, cỏch Cng
dch v ca Xớ nghip Liờn doanh Du khớ Vietsovpetro khong 120 km. (hỡnh
1.1). phớa Tõy Nam ca m Bch H khong 35 km l m Rng, xa hn na l
m i Hựng. Ton b c s dch v trờn b nm trong phm vi thnh ph Vng
Tu bao gm Xớ nghip Khoan, Xớ nghip Khai Thỏc, Xớ nghip Dch v K thut,
Vin NCKH v TK
Ghi chú:
Tp. Hồ Chí Minh
Vũng tàu
Phan thiết
Vải thiều
Cam
Rồng chính
Nam Rồng
Đông Rồng
Tam Đảo
Bà đen
Bạch Hổ
Sói
Đông Nam Rồng
Ba vì
Cá ngừ
Phát hiện dầu th ơng mại
Phát hiện khí th ơng mại
Phát hiện dầu cận th ơng mại
Phát hiện dầu không th ơng mại
Rạng đông

Ph ơng đông
Amethyst SW
Ruby
Peath
Jade
S tử đen
Topaz
S tử vàng
S tử trắng
Vừng Đông
Dia
m
o
nd
Hỡnh 1.1: S v v trớ
Vng Tu l ni t tr s hnh chớnh ca xớ nghip liờn doanh du khớ
Vietsovpetro. Vi ng quc l di 120km v ng thu di 80km n thnh ph
H Chớ Minh cựng vi giao thụng theo ng hng khụng v ng bin thỡ Vng
Tu cú u th mnh v vn ti trờn c 3 ng: ng thu, ng b v ng
hng khụng.
SV:Hong Vn Bn -2- Lp: Thit B Du Khớ K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Nền kinh tế Vũng Tàu mang tính dịch vụ. Tại Vũng Tàu có ngành thuỷ sản và
du lịch phát triển mạnh nhất. Với dân số gần 2,5 vạn người cùng với sự tồn tại một
số trường của trung ương và địa phương như: Trường trung cấp du lịch, trung cấp
sư phạm, cơ sở của trường Đại học Mỏ- Địa chất…Đây chính là nguồn lao động dồi
dào cung cấp cho quá trình xây dựng và khai thác của xí nghiệp liên doanh
Vietsovpetro.
Mỏ dầu khí Bạch Hổ nằm trong lô 09 của bể trầm tích Cửu Long, đây là mỏ có
trữ lượng lớn nhất tại Việt Nam hiện nay. Vào đầu năm 1975 công ty Mobil đã

khoan giếng BH-1X tại cấu tạo Bạch Hổ và đã phát hiện dòng dầu công nghiệp
trong cát kết của trầm tích Mioxen hạ tại độ sâu 2775- 2819m. Từ năm 1980 xí
nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã triển khai với quy mô lớn các hoạt động tìm
kiếm – thăm dò, thẩm lượng và khai thác bể Cửu Long, trong đó điển hình là mỏ
Bạch Hổ.
Đến năm 1981 xí nghiệp liên doanh Viêtsopetro ra đời nhằm khai thác dầu
khí ở mỏ Bạch Hổ. Cùng với thời gian đó Tổng cục dầu khí Việt Nam thành lập
Ban quản lý công trình dầu khí Vũng Tàu để xây dựng công trình dầu khí của liên
doanh dầu khí Vietsovpetro.
Đến năm 1986, mỏ Bạch Hổ đã đi vào khai thác với đối tượng chính là tầng
Oligoxen hạ ở sườn Đông Bắc của vòm Bắc và vòm Nam, tuy nhiên trữ lượng của
tầng này không lớn. Tấn dầu đầu tiên được lấy ở mỏ Bạch Hổ vào ngày 26-6-1986,
đánh dấu mốc lịch sử của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam.
Năm 1988, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã phát hiện dầu khí có trong đá
móng phong hoá nứt nẻ của mỏ Bạch Hổ với lưu lượng khai thác lớn và từ đó mở ra
một hướng tìm kiếm thăm dò mới cho bể Cửu Long và đối với ngành dầu khí ở Việt
Nam, với hơn 100 triệu tấn dầu đã khai thác của mỏ Bạch Hổ chủ yếu là dầu trong
tầng móng (86%) còn lại là dầu trong trầm tích Oligoxen hạ và Mioxen hạ.
Năm 1990 do thay đổi luật đầu tư, luật dầu khí ra đời cùng với việc hình thành
nền kinh tế thị trường. Đồng thời có sự xác nhập của tổng cục dầu khí vào Bộ công
nghiệp nặng. Tiếp đó là quyết định công văn số 252/CNNG TC ngày 20-9-1990 của
Bộ trưởng công nghiệp nặng về việc thành lập công ty khí đốt trên cơ sở ban quản
lý công nghiệp dầu khí Vũng Tàu.
Tính đến ngày 13- 12- 2003, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã khoan tổng
số hơn 200 giếng khoan tại mỏ Bạch Hổ, trong đó phần lớn là các giếng khai thác.
Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ chủ yếu khai thác bằng Gaslift và bơm điện chìm. Mỏ
có trữ lượng khoảng 300 triệu tấn, trung bình mỗi ngày khai thác 38.000 tấn dầu thô
chiếm 80% sản lượng dầu thô ở Việt Nam.
SV:Hoàng Văn Bốn -3- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp

Từ đó đến nay ngành công nghiệp dầu khí nước ta ngày càng lớn mạnh. Trong
9 tháng đầu năm 2007 Toàn tập đoàn Dầu khí đạt doanh thu 143.100 tỷ đồng nộp
ngân sách nhà nước 56.900 tỷ đồng. Công tác tìm kiếm thăm dò được triển khai tìm
kiếm trong nước và ngoài nước, cả khu vực các hợp đồng dầu khí liên doanh với
nước ngoài và các khu vực đầu tư phát hiện dầu khí tại hai mỏ Đông Đô, Báo Vàng.
Tập đoàn triển khai ký 6 hợp đồng dầu khí mới trong nước tìm kiếm thêm 6 dự án ở
nước ngoài, khai thác 16,9 triệu tấn dầu. Kế hoạch 2006 - 2010 VSP phấn đấu gia
tăng trữ lượng 52 tấn dầu thô, với 20 giếng khoan tìm kiếm, khai thác từ 37 đến 40
triệu tấn dầu và vận chuyển 6,5 tỷ m
3
khí vào bờ.
Đến năm 2010 sẽ chấm dứt việc ký kết hợp đồng dầu khí giữa hai nhà nước
Việt Nam - Liên Xô, và bắt đầu hợp đồng mới với tư cách việc ký kết hợp đồng
giữa hai tập đoàn dầu khí với nhau.
1.2. Khái quát về hệ thống khí nén và các trạm máy nén khí trên các công
trình biển
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với năng
lượng điện, vai trò năng lượng bằng khí nén ngày càng trở nên quan trọng. Tất cả
những cơ sở sản xuất lớn, thậm chí cả trong nhiều lĩnh vực thông dụng của cuộc
sống hàng ngày cũng không thể thiếu được nguồn năng lượng khí nén. Việc sử
dụng năng lượng bằng khí nén đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử
dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những
dụng cụ nhỏ, nhưng truyền động với vận tốc lớn ; sử dụng năng lượng bằng khí nén
ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh, và nhiều nhất là dụng cụ, đồ gá
kẹp chặt trong các máy…
Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò của năng lượng khí nén càng trở
nên đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các giàn khoan - khai thác Dầu khí trên
biển. Sở dĩ như vậy là do các quá trình sản xuất, các công đoạn công nghệ trong
công nghiệp Dầu khí đặc biệt nguy hiểm, luôn tiềm ẩn những nguy cơ cháy, nổ,
phun trào… có thể gây ra tai nạn chết người, phá hủy thiết bị, công trình, thậm chí

là những thảm họa môi trường nghiêm trọng cho cả một khu vực rộng lớn.
Với những đặc tính ưu việt của năng lượng khí nén, như :
1. An toàn với môi trường độc hại, môi trường nguy hiểm khí, dễ cháy nổ.
2. Dễ cung cấp, dễ sử dụng.
3. Phạm vi ứng dụng rộng rãi.
Bởi vậy, chúng là nguồn năng lượng không thể thiếu trên các công trình Dầu
khí. Năng lượng khí nén được sử dụng cho các thiết bị công cụ, thiết bị động lực,…
và đặc biệt là trong các hệ thống tự động điều khiển và đo lường.
SV:Hoàng Văn Bốn -4- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ của máy nén khí
1 – Van 1 chiÒu
Mục đích của nguồn khí này là sử dụng vào hệ thống điều khiển, kiểm soát
công nghệ khai thác dầu khí. Sử dụng đường ống dẫn có đường kính φ60 được lắp
đặt trực tiếp vào nguồn chính của trạm nén. Từ block 7B đưa sang block 6. Được
lắp đặt chạy dọc theo mép phải của block 6, 4, 2 đồng thời tại block 4 có nhánh rẽ
SV:Hoàng Văn Bốn -5- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
MNK GA-75
FF
MNK
T30/7100
BỒN XI
MĂ
NG
BLOCK
7A
Trạm điện
BLOCK 5
Phòng tiện
BLOCK

1+2+3+4
HT Gaslift
BLOCK
1+2+3
4+8

BM-15
KHOAN

GIẾNG
NƯỚC





 
 
  





A
C
B


1

1
1
1
1
MNK
4BY 5/9
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
để đưa nguồn khí đến sử dụng vào mục đích gaslift tại block này. Tại đầu block 2,
đường khí này được chia làm 2:
- Một nhánh đi vào block 1 điều khiển các trạng thái van cầu và van Mim của
ΗΓC 1, 2, 100 m
3
theo yêu cầu công nghệ.
- Nhánh còn lại đi vào block 2 cũng nhằm mục đích phục vụ cho hệ thống
gaslift, cụ thể là đóng hay mở van cầu trong hệ thống này.
Việc bố trí đường ống dẫn như trên là hoàn toàn hợp lý nó đã rút ngắn được tối
đa độ dài của những đường ống lắp đặt đồng thời nó nằm ở vị trí mà được bảo vệ
tốt nên ít bị sự cố rò gỉ khí ra ngoài do va trạm với đường ống, nó cũng góp phần
bảo đảm an toàn của hệ thống.
Vì mục đích sử dụng nhất thiết áp suất không thay đổi do vậy trên hệ thống
này cần thiết phải lắp hệ thống ổn áp, áp suất khí trong hệ thống này thay đổi sau
bình chứa của trạm nén khí. Như vậy áp suất bình chứa thay đổi từ 6,5 – 8,5 at từ
máy nén đến bình chứa. Tuy nhiên, với nguồn khí này vẫn bảo đảm đi qua hệ thống
sấy và hệ thống phin lọc.
Sử dụng đường ống có đường kính φ60 được thiết kế lắp đặt trực tiếp từ máy
nén qua cụm phin tách thô, tinh sau đó về bình chứa không qua van điều tiết do đó
áp suất của nguồn khí có thể thay đổi trong khoảng 6,5 – 8,5 at cũng giống như sự
thay đổi áp suất trong bình chứa.
- Tuy áp suất có thay đổi nhưng những thông số về nhiệt độ, độ ẩm vẫn đảm
bảo tốt. Nguồn khí này cũng được đi qua hệ thống sấy và phin lọc.

- Nguồn khí sử dụng cho hệ thống đo lường.
- Nguồn khí này được nối với đường ra sau bình chứa của trạm nén và nguồn
khí này được đi qua bộ van điều tiết để giảm, ổn định áp suất ở mức 5 at.
- Nguồn khí sau khi qua van tiết lưu này sẽ được đưa ra các blốc 1, 2, 3, 4, 8
để nhằm mục đích cung cấp nguồn cho những thiết bị đo cụ thể. Việc bố chí các
đường ống như sau:
- Sau khi nguồn khí qua van điều tiết, sẽ được chia làm 2 nhánh chính, một
nhánh được đưa lên blốc 8 để làm nguồn nuôi những thiết bị đo như đầu đồng hồ
ghi đồ thị và những thiết bị điều khiển tự động khác.
- Nhánh còn lại sẽ được đưa đến blốc 1, 3, 4. Đường ống được lắp đặt ở bên
phải của blốc 2, 4 được phân ra blốc 1, 2, 4 ở phía trước để đưa nguồn khí này vào
nhu cầu sử dụng.
- Nguồn khí này sẽ được đưa vào các thiết bị đo nhưng phải vào các bộ van
điều tiết cho các thiết bị, van điều tiết này sẽ cho ra áp suất khí là 1,6 kg/cm
2
đồng
SV:Hoàng Văn Bốn -6- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
thời cũng sử dụng nguồn khí này để đưa vào những thiết bị đo, vẽ đồ thị hoạt động
của một số phần trong công nghệ khai thác của giàn.
- Tuy nhiên trong hệ thống đo lường tự động hoá còn rất nhiều phần phức tạp
khác nhưng ở đây tôi chỉ trình bày về việc cung cấp nguồn khí làm nguồn năng
lượng để phục vụ cho các thiết bị đo lường tự động hoá, sơ đồ bố trí đưa được
nguồn khí từ trạm nén đến những vị trí cần thiết như đã nêu ở trên cho hệ thống đo
lường tự động hoá ở MCΠ-1.
Tại các giàn cố định trên biển của Xí nghiệp Liên doanh “Vietsovpetro”, để
cung cấp năng lượng khí nén sử dụng cho các thiết bị và hệ thống phục vụ cho công
nghệ khoan-khai thác Dầu khí, người ta thiết kế, lắp đặt nhiều trạm nén khí phục vụ
cho những mục đích cụ thể khác nhau, như :
1.2.1. Máy nén khí trục vít GA-75

1.2.1.1. Đặc tính kỹ thuật của trạm nén khí GA-75
Là máy nén khí trục vít có dầu bôi trơn cùng với các thiết bị phụ trợ do hãng
Atlas Copco cung cấp.
Hệ thống chứa và xử lý khí nén sau máy nén
- Ký hiệu: GA - 75
- Loại: máy nén trục vít một cấp
- Năng suất: 11,5 m
3
/phút
- Áp suất lớn nhất: 9,75 bar
- Áp suất làm việc thực tế: 8,2 bar
- Điện áp: 380v / 3pha / 50 Hz
- Công suất: 75 kW
- Nhiệt độ lớn nhất cho phép của hỗn hợp khí ra: 110
0
C
- Nhiệt độ lớn nhất của khí nạp: 49
0
C
- Kích thước: 2000 x 850 x 2000 mm
- Khối lượng: 1550 kg
- Động cơ dẫn động: động cơ điện ABB kiểu M2A, SMC 250
- Số vòng quay của trục động cơ: 2975 V/phút
- Lưu lượng dầu: 29 lít
- Dầu sử dụng với cấp độ nhớt: ISO UG 68., chỉ số nhớt bé nhất: 95
- Khớp nối: răng
- Bộ truyền trung gian: cặp bánh răng ăn khớp
- Giá trị đặt của van an toàn của bình tách: 12 bar
- Áp suất duy trì của bình tách bé nhất: 4 bar
- Làm mát: bằng không khí

SV:Hoàng Văn Bốn -7- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
- Nhiệt độ lớn nhất cho phép của ổ đỡ: 95
0
C.
1.2.1.2. Nhiệm vụ chính của máy nén khí GA-75
Nhiệm vụ chính của trạm nén là cung cấp nguồn khí sạch, khô, áp suất ổn
định, luôn được duy trì để phục vụ cho hệ thống đo lường tự động hoá, ứng dụng
của nguồn khí này tại giàn cụ thể như:
- Dùng nguồn khí của trạm nén khí làm nguồn năng lượng để nuôi thiết bị đo
như đo mức dầu trong bình chứa 100 m
3
, duy trì áp suất, lượng dầu trong bình
100m
3
ở mức cố định. Đo áp suất ở những điểm cần đo trên hệ thống công nghệ.
- Dùng nguồn khí này làm nguồn khí đóng mở van Mim.
- Nhằm ổn định lưu lượng cũng như áp suất khí xuống giếng (công nghệ
Gaslift).
- Ép nước sinh hoạt.
- Đóng mở van cầu SDV.
- Khởi động thiết bị diezen.
- Dùng nguồn khí này để bơm hoá phẩm xuống giếng trong quá trình khai thác
gaslift.
- Ngoài ra trạm nén khí GA-75 có lưu lượng và áp suất lớn ổn định, còn được
duy trì để vận chuyển xi măng, bazít.
- Đối với công nghệ khai thác dầu khí tại các giàn khoan cố định vai trò của
nguồn khí 6 – 10 atm do trạm nén khí GA-75 là tối quan trọng và nó có nhiệm vụ
rất lớn đảm bảo tốt nguồn cung cấp cho thiết bị đo cũng như một số phần tự động
khác. Ưu điểm của nguồn khí để làm năng lượng đo này là đặc biệt an toàn với

môi trường dễ cháy nổ và giá thành hoàn toàn chấp nhận được. Có thể thực hiện
việc đo khi sử dụng những nguồn năng lượng khác. Nhưng không an toàn, và
không gọn, không kinh tế. Dùng nguồn khí nén làm nguồn nuôi cũng góp phần
lớn vào việc khống chế sự cố của giàn.
- Do vậy mà trạm nén GA-75 là một trạm nén khí không thể thiếu được ở bất
kỳ giàn khoan khai thác cố định nào. Nó thực sự đóng vai trò rất quan trọng trong
quá trình khai thác và vận chuyển dầu khí.
1.2.2. Máy nén khí 4BY5/9
1.2.2.1. Đặc tính kỹ thuật
- Dạng máy nén: Pittông, chữ V, 2 dãy, 4 xi lanh, hai cấp nén tác dụng đơn.
- Năng suất máy nén theo điều kiện nạp (l/giây) m
3
/phút: (83,5+ 4,2)- 5+0,25.
- Vòng quay định mức của máy nén - vòng/phút: 735.
- Công suất định mức của máy nén không lớn hơn: 33 kw
SV:Hoàng Văn Bốn -8- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
- Áp suất khí nạp: Khí trời.
- Áp suất dư cuối cùng của máy nén: 8 KG/cm
2
- Áp suất dư (tương đối) sau cấp 1: 1,7 – 2,2 KG/ cm
2
- Nhiệt độ khí nén sau cấp I và cấp II (khi nhiệt độ không khí nạp là 20
0
C)
không lớn hơn: 165
0
C.
- Số xi lanh:
Cấp I: 2

Cấp II: 2
- Đường kính xi lanh:
Cấp I: 210 mm
Cấp II: 125 mm.
- Hành trình pittông: 120 mm.
- Làm mát bằng không khí.
- Bôi trơn bằng phương pháp vung tóe.
- Dầu bôi trơn: -50 ; -40 ; Vitrea –100
- Lượng dầu bôi trơn: 17 lít.
- Lượng dầu tiêu hao: {mg/giây (g/giờ)}: 8 (30)
- Nhiệt độ dầu bôi trơn trong cacte không lớn hơn: 75
0
C
- Phương pháp điều chỉnh lưu lượng:
Tắt mở máy tự động
Xả khí từ đường đẩy cấp II về đường hút cấp I.
- Truyền động: Từ động cơ điện trực tiếp qua khớp nối mềm.
- Chiều quay trục máy nén: Cùng chiều kim đồng hồ nhìn từ phía bánh đà.
- Điện áp nuôi bảng điều khiển: 220 V , 50 Hz.
1.2.2.2. Nhiệm vụ của máy nén khí 4BY5/9
Máy nén không khí 4BY5/9 dùng để cung cấp khí nén áp suất 0,78 Mpa
(8KG/cm
2
) các mục đích như :
- Cung cấp khí nén cho thiết bị khoan.
- Dự phòng khí cho hệ thống đo lường tự động hóa.
- Cung cấp khí nén cho việc khai thác nước kỹ thuật.
1.2.3. Máy nén khí áp suất cao KR-2T
1.2.3.1 Đặc tính kỹ thuật của máy nén khí pittông áp suất cao KR-2T
- Kiểu máy nén khí pittông 3 cấp nén, thẳng đứng dạng bậc, hành trình đơn, tác

dụng kép.
- Đường kính xilanh:
+ Cấp 1: 128mm
SV:Hoàng Văn Bốn -9- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
+ Cấp 2: 110mm
+ Cấp 3: 25mm
- Hành trình pittông: 40mm.
- Áp suất nạp: Khí trời.
- Áp suất nén tối đa sau cấp 3: 150 kg/cm
2
- Lưu lượng của máy nén 1,8 l/ph.
- Công suất cần thiết của máy nén 9Kw.
- Động cơ điện, điện áp 380 V, 50 Hz.
- Số vòng quay trục khuỷu 1000 vòng/ph. Truyền chuyển động bằng bộ truyền
đai dạng hình thang.
- Hệ thống bôi trơn:
+ Bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức từ bơm bánh răng.
+ Hơi hỗn hợp dầu cộng khí nạp cho cấp 1.
+ Khí nén sau cấp 2 không được làm sạch đi vào luôn cấp 3 sau khi được
làm mát trung gian.
+ Áp suất dầu bôi trơn từ 0,8 – 2,5 Kg/cm
2
+ Làm mát bằng nước ngọt được một bơm ly tâm gắn đồng trục với bơm
nhớt gắn trên phần nối dài của trục cơ máy nén. Nước được bơm tuần hoàn
có quạt thổi làm mát cánh tản nhiệt.
Máy nén khí nhận truyền động từ động cơ điện qua bộ truyền đai, động cơ
quay mang theo quạt gió quay thổi gió làm mát nước trong bộ tản nhiệt, khi máy
nén quay bơm nước và bơm dầu bôi trơn sẽ làm việc cung cấp dầu bôi trơn, nước
làm mát cho máy nén.

1.2.3.2.Nhiêm vụ của máy nén khí pittông áp suất cao KR-2T
- Là cung cấp nguồn khí nén cao để phục vụ cho các thiết bị trên giàn.
- Cung cấp nguồn khí nén cao để đóng mở các van cầu ở đường làm việc về
bình tách bình chứa.
- Cung cấp nguồn khí nén cao để khởi động máy diezen cụm bơm trám xi
măng.
- Cung cấp nguồn khí nén để nạp không khí vào các bình khí của xuồng cứu
sinh.
- Thử van an toàn.
- Thông thổi đường ống bị tắc nghẽn.
- Cung cấp khí nén để mồi đường nước sinh họat trên giàn và một số nhiệm vụ
khác.
SV:Hoàng Văn Bốn -10- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Do vậy máy nén khí cao áp KR – 2T thực sự đóng vai trò rất quan trọng trong
quá trình khai thác và vận chuyện dầu khí. Cho nên máy nén khí cao áp KR-2T
không thể thiếu được trên tất cả các giàn khoan cố định.
1.2.4. Máy nén khí 2BM4-9/101 (của trạm máy nén khí CD9-101)
Được sử dụng trong quá trìn gọi dòng các giếng khai thác là phương pháp làm
giảm cột áp thủy tĩnh của khối chất lỏng trong lòng giếng . Đây là loại máy nén
pittông nằm ngang dùng để nén áp suất khí quyển đến áp suất 100KG/cm
2
với lưu
lượng 9m
3
/phút.
1.2.5. Ngoài ra còn nhiều máy nén khí khác
- GA22,GA30,SSP,MH75…Những máy nén này dùng để cung cấp khí nén
cho hệ thống điều khiển , hệ thống bơm trám xi măng và các nhu cầu khác…
- Máy nén khí T30-7100

- Ngoài ra, trên một số giàn ( như CTP-2; CTP-3…) còn được lắp đặt, vận
hành một số trạm nén khí chuyên dụng để sản xuất, cung cấp khí trơ ( N
2
) phục vụ
cho các công đoạn công nghệ xử lý Dầu khí.
1.3. Sơ đồ công nghệ thu gom và vận chuyển dầu khí ở mỏ Bạch Hổ (Hình1.3)
Chương 2
SV:Hoàng Văn Bốn -11- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
LÝ THUYẾT VỀ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT
2.1.Mô tả chung về máy nén trục vít
- Máy nén trục vít là máy nén thể tích. Thường được sử dụng trong hệ thống
thu gom khí đồng hành ở các mỏ hoặc cung cấp nguồn khí nén cho các thiết bị tự
động.
- Do chuyển động tịnh tiến của pittông được thay thế bằng chuyển động quay
của rôto, nên máy nén trục vít có thể làm việc với số vòng quay cao, do vậy có thể
giảm khối lượng và kích thước. Cũng do cấu tạo như vậy nên máy nén trục vít
không có dao động về lưu lượng. Máy nén hoàn toàn cân bằng và không cần phải có
đế đặc biệt.
- Do không có van và vòng xéc măng nên máy nén trục vít có tuổi thọ cao, tin
cậy khi làm việc so với máy nén pittông.
- Máy nén trục vít đơn giản khi bảo dưỡng kỹ thuật và có thể làm việc ở chế độ
tự động.
2.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc
2.2.1. Cấu tạo
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo chung của máy nén trục vít
1- Nắp trước 4- Rôto bị động 7- ổ đỡ chặn.
2- Thân 5- Rôto dẫn động 8- Pittông tháo tải.
3- Nắp sau 6- ổ trục trượt 9- Ngăn kéo điều chỉnh
SV:Hoàng Văn Bốn -12- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49

Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
2.2.2. Nguyên lý làm việc
- Máy nén trục vít làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích. Nó gồm hai trục
vít nhiều mối răng ăn khớp và quay ngược chiều nhau. Một trục dẫn nhận truyền
động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn qua cặp bánh răng nghiêng. Khí hoặc hơi
được hút từ đầu này được nén và đẩy sang đầu kia của cặp trục. Khe hở giữa hai
trục vít (phần ăn khớp) và giữa đỉnh răng với xilanh vào khoảng từ 0,1 đến 0,4mm.
Vì vậy khi làm việc không có ma sát, êm, tuổi thọ cao. Các trục vít có độ chính xác
cao nên khó chế tạo và sửa chữa. Trong máy nén khí trục vít không có van hút và
van đẩy như ở máy nén pittông.
- Số vòng quay của trục vít từ 3000 vòng/phút trở lên thậm chí đến 15000
vòng/phút.
2.3. Các thông số cơ bản của máy nén trục vít
2.3.1. Tỷ số nén (α)
Là tỷ số giữa áp suất khí ra P
d
và áp suất khí vào P
h
của máy nén khí.
h
d
p
p
=
α
(2.1)
2.3.2. Năng suất lý thuyết (V
L
)
Tính bằng khối lượng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn vị thời gian.

V
L
= V
r
. Z
1
. n
1
= V
r
. Z
2
. n
2
(2.2)
Đây là lưu lượng lý thuyết của máy nén theo số răng và số vòng quay của rôto
chủ động.
Trong đó:
- V
r
: Thể tích khoang kép (tổng thể tích các khoảng giữa các răng
của rôto chủ động và bị động)
- Z
1
, n
1
: Số răng và số vòng quay của rôto chủ động
- Z
2
, n

2
: Số răng và số vòng quay của rôto bị động
Từ các công thức trên ta thấy lưu lượng của máy nén trục vít là hàm số chỉ
phụ thuộc vào số vòng quay của rôto và về lý thuyết nó không phụ thuộc vào áp
suất nén.
Trong thực tế, khi tăng áp suất nén thì lưu lượng của máy nén có giảm, điều
này được giải thích bằng sự chảy ngược của khí nén về đường hút của máy nén khí
qua khe hở giữa các rôto sẽ càng nhiều khi áp suất càng tăng
Tương ứng với sự tăng áp suất của máy nén khí thì hệ số lưu lượng sẽ giảm,
hệ số lưu lượng (hiệu suất) là một đặc trưng quan trọng của máy nén thể tích
SV:Hoàng Văn Bốn -13- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
L
T
V
V
V
=
η
(2.3)
Trong đó:
- V
T
: Là năng suất thực tế của máy nén khí
- V
L
: Là năng suất lý thuyết của máy nén khí
- Năng suất thực tế của máy nén là lượng khí được đưa tới nơi tiêu thụ và luôn
thấp hơn năng suất lý thuyết một lượng ∆V do tổn thất trong máy nén

1
T L
L L L
V V V V
V V V
ν
−∆ ∆
η = = = −
(2.4)
Hiệu suất lưu lượng này đặc trưng cho độ kín của máy, nó càng cao nếu khe
hở trong máy nén càng giảm. Tuy nhiên việc chế tạo khe hở chỉ nhỏ đến một giá trị
cho phép và không thể nhỏ hơn vì phải tính đến sự vận hành an toàn của máy nén.
Thể tích khí tổn thất ∆V qua khe hở ít phụ thuộc vào số vòng quay của rôto
mà chỉ phụ thuộc vào sự chênh áp trước sau khe hở.
Tuy nhiên giá trị quan trọng hơn so với hiệu suất lưu lượng là giá trị hiệu suất
của máy nén trục vít, nó đặc trưng cho sự hoàn thiện về năng lượng của máy.
Sự hoàn thiện về năng lượng của máy nén được xác định bằng chỉ số hiệu suất
có ích của khí đoạn nhiệt, nó là tỷ lệ giữa công đoạn nhiệt của máy nén với công
tiêu hao trong thực tế.
dn dn
dn
TT TT
A N
A N
η = =
(2.5)
Trong đó:
-
dn
η

: Hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén
- A
dn
: Công đoạn nhiệt
- A
TT
: Công tiêu hao thực tế
- N
dn
: Công suất đoạn nhiệt
- N
TT
: Công suất tiêu hao thực tế
Công thức tính hệ số nén bên ngoài:

r
v
P
P
ε=
(2.6)
Trong đó:
- P
r
: Áp suất ra
- P
v
: Áp suất vào
SV:Hoàng Văn Bốn -14- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp

Đây là tỷ lệ áp suất trong hệ thống hệ thống được cung cấp bởi khí nén trong
máy nén và áp suất nạp. Trong máy nén pittông áp suất cuối trong xilanh bằng áp
suất xả, nghĩa là van xả được mở ở thời điểm khi mà áp suất trong xilanh được tạo
thành bằng áp suất trong hệ thống.
Trong máy nén trục vít, áp suất cuối không chỉ phụ thuộc áp suất trong hệ
thống mà còn phụ thuộc vào sự bố trí cửa xả. Nó xác định hệ số nén trong máy nén
khí.
Công thức tính hệ số nén bên trong:
nt
v
P
P
τ
ε =
(2.7)
Trong đó:
- P
nt
: Áp suất nén trong
- P
v
: Áp suất vào
Sự không trùng nhau giữa áp suất trong và ngoài là nhược điểm của máy nén
trục vít so với máy nén pittông. Nhưng nếu lựa chọn đúng hệ số nén trong và cửa xả
được tính toán phù hợp thì nhược điểm này có thể được khắc phục. Cần thiết để cho
hệ số nén trong luôn luôn bé hơn hệ số nén ngoài, trong trường hợp này sự giảm
hiệu suất có ích do sự không trùng nhau giữa hệ số nén trong và hệ số nén ngoài là
nhỏ.
Nếu ngược lại, hệ số nén trong lớn hơn hệ số nén ngoài thì khí trong máy nén
bị nén lên giá trị lớn hơn giá trị cần thiết do vậy áp suất trong ống xả giảm khi đó

năng lượng do sự nén bổ xung sẽ tiêu phí.
2.4. Các đặc điểm đặc biệt của máy nén trục vít
- Máy nén trục vít có thể có nhiều đặc điểm khác nhau, có loại có cấu tạo 1,2
hoặc nhiều Rôto. Trong đó máy nén loại 2 rôto là được sử dụng nhiều nhất.
- Máy nén trục vít là máy nén quay nhanh và không có van đầu hút và đầu
đẩy, các bộ phận làm việc là các vít quay nhưng không tiếp xúc nhau. Trong trường
hợp có cung cấp dầu bôi trơn cho máy nén. Máy nén trục vít có thể phân thành 3
loại sau đây :
+ Máy nén trục vít có dầu bôi trơn
+ Máy nén trục vít khô trong đó các bộ phận chủ yếu của máy được làm mát
bởi hơi hoặc chất lỏng làm việc trong máy nén
+ Máy nén trục vít nén tốt bằng cách phun vào máy một lượng nhỏ chất lỏng
để làm giảm nhiệt độ của hơi hoặc khí sau khi nén.
SV:Hoàng Văn Bốn -15- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
2.4.1. Máy nén trục vít khô
- Có 2 rôto. Rôto chủ động có răng lồi được nối trực tiếp hoặc qua khớp nối
răng với động cơ (động cơ điện hoặc động cơ điezen) Rôto bị động có răng lõm sự
nén khí xảy ra mà không được cấp dầu hoặc chất lỏng khác vào khoang làm việc
của xilanh. Vì vậy sự tiếp xúc của các răng rôto khi không có dầu là không cho
phép và giữa chúng tồn tại khe hở nhỏ. Đảm bảo sự làm việc an toàn của máy nén.
Để quay rôto đồng bộ khi không có tiếp xúc tương hỗ giữa chúng. Người ta lắp đặt
cặp bánh răng ăn khớp có tỉ số truyền bằng tỉ số của số răng của rôto chủ động và bị
động. Đặc trưng của bánh răng ăn khớp là khe hở mặt giữa các răng của chúng bằng
nửa khe hở cho phép giữa các răng của rôto. Điều này đảm bảo không có sự tiếp
xúc của các răng của phần vít của rôto trong thời gian làm việc của máy nén.
- Các rôto lắp trong thân trên các ổ đỡ. Vì máy nén làm việc với vận tốc vòng
quay rất lớn tới 100m/s nên phải sử dụng các ổ trượt.
2.4.2. Máy nén trục vít có dầu bôi trơn
- Loại máy này có ưu thế lớn hơn so với máy nén khô. Quá trình nén khí xảy

ra cùng với phun vào khoang làm việc một lượng dầu để làm mát khí trong quá
trình nén và làm kín khe hở. Giảm dòng chảy ngược của khí vào nâng cao hơn hiệu
suất của máy nén.
- Có sự phun dầu cho phép nâng cao hệ số nén trong một cấp nén lên là ε = 8 ÷
12 do dầu làm mát khí nén. Nên nhiệt độ của nó ở hệ số nén cao như thế không vượt
quá 100
0
C để so sánh chúng ta thấy răng trong máy nén khô hệ số nén ε không vượt
quá 4 và khi đó nhiệt độ của khí trên đường đẩy tăng lên đến 160
0
-180
0
nghĩa là sự
phun dầu cho phép chế tạo máy nén 1 cấp không làm mát trung gian thay cho 2 hay
3 cấp nén. Ngoài ra đơn giản đáng kể kết cấu máy nén khí có dầu trong khoang nén
các rôto có thể tiếp xúc trực tiếp với nhau do đó không cần phải có cặp bánh răng ăn
khớp.
- Vận tốc vòng của máy nén ướt thấp hơn 2,5 lần so với máy nén khô cho nên
các rôto quay trên các ở lăn thường ở nắp lắp ổ bi đũa, chịu tải trọng hướng kính
phía cửa đẩy lắp 1 khối ổ đỡ. Trong đó gồm các ổ bi đũa và ổ bi cầu, ổ bi cầu chịu
lực dọc trục. Trên máy nén còn có hệ thống cung cấp dầu tuần hoàn, hệ thống điều
chỉnh lưu lượng, phin lọc
2.5.Hệ thống lắp ráp máy nén trục vít
- Trong nhà máy chế tạo, các thiết bị máy nén được tiến hành thử ở chế độ
trung bình, sau đó đóng gói và giao cho người đặt hàng. Nó bao gồm 3 cụm sau
đây:
+ Cụm máy nén
SV:Hoàng Văn Bốn -16- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
+ Cụm làm mát nhớt

+ Cụm điều khiển từ xa
Khi giao hàng gồm: Van chặn, phụ tùng điều chỉnh trên đường hút, xả của khí,
chi tiết dự phòng và dụng cụ.
- Bình tách nhớt được đưa vào thành phần thiết bị liệt kê được lựa chọn
(1 hoặc 1 số trên trạm máy nén). Từ sự tính toán độ nhớt đổ trên một thiết bị phải
không nhỏ hơn 1,5 m
3
. Khi chọn vị trí lắp đặt bình nên xét từng sự tổn thất áp suất
nhớt từ các đường ống dẫn tới và ra khỏi bình không vượt quá 0,1 ÷ 0,15µПa. Và
trên đường hút nhất thiết phải lắp bộ tiếp nhận với thiết bị khóa theo mực chất lỏng.
Thiết bị phải nối với hệ thống tự động và truyền tín hiệu đóng khi tràn bình. Sự nhất
thiết trong bình như thế thể hiện bằng máy nén trục vít là máy nén thông dụng. Khi
chất lỏng vào khoang làm việc với số lượng lớn (dầu thô, phần chất lỏng
hydrocacbon) có thể xảy ra va đập thủy lực.
- Ngoài ra nếu như khí ép bao gồm các tạp chất cơ học vượt quá 20 µT / m
3
thì
trước máy nén cần lắp phin lọc mà kích cỡ các chất đi qua không hơn 100 µm.
- Thiết bị máy nén trục vít có thể lắp đặt dưới mái che.
- Các loại động cơ cũng như các bảng điều khiển hệ thống tự động khi lắp ráp
phải có mái che chắn để tránh mưa nắng trực tiếp chiếu vào.
- Máy nén trục vít trục vít là máy nén bằng động học nên máy không đòi hỏi 1
nền móng riêng và có thể lắp trên móng cọc hoặc móng kim loại nhẹ. Trước khi vận
chuyển máy, cụm điều khiển được tháo tách khỏi thiết bị máy. Vì vậy khi hoàn
thành công việc lắp phải lắp nó trên khung máy nén.
- Cụm điều khiển từ xa lắp đặt trên khoảng cách không gần hơn 7m và không
xa hơn 200m tính từ máy nén. Phân bố máy cần phải thuận tiện khi bảo dưỡng.
- Khi lắp hệ thống tự động, đặc biệt chú ý sự chuẩn xác và chắc chắn, các mối
dây dẫn thiết bị cần phải có dây tiếp địa, sau khi kết thúc lắp đặt thiết bị điện nối với
mạch điện và mạch tiếp địa.

SV:Hoàng Văn Bốn -17- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Chương 3
TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT
3.1. Phương pháp tính toán các thông số
Trong điều kiện giàn, việc đáp ứng nhu cầu sử dụng khí nén làm nguồn nuôi
và cung cấp cho hệ thống điều khiển tự động, khi đòi hỏi việc lựa chọn máy móc,
thiết bị cho phù hợp với từng điều kiện làm việc là rất khó.
Khi có rất nhiều loại máy để chúng ta lựa chọn và đưa vào hoạt động, nhưng
mọi chủng loại đều có những ưu điểm và những hạn chế nhất định. Ví thế trách
nhiệm chúng ta phải tính toán và lựa chọn chủng loại nào cho phù hợp với nơi làm
việc và có thể giảm được hạn chế của máy càng nhiều càng tốt.
Để thực hiện công việc này, đòi hỏi chúng ta phải nắm vững các thông số và
các đặc tính của từng loại, để từ đó phân tích, tính toán chúng và xem loại nào phù
hợp nhất để đáp ứng nhu cầu đã đặt ra cho khí nén và đưa vào hoạt động. Lúc đó
mới đạt được hiệu quả, năng suất cao cũng như tuổi thọ của chúng lớn.
Trong công tác nghiên cứu để đưa một chủng loại máy mà tính ưu việt của nó
cao, phù hợp với điều kiện làm việc, đó là một vấn đề hết sức quan trọng mà chúng
ta phải chú ý và đi sâu vào công việc tính toán để nắm vững chúng.
Do các yêu cầu đặt ra cho máy nén, có thể nói rằng kiểu máy nén khí trục vít
có dầu bôi trơn là loại máy nén có nhiều ưu điểm nhất so với các loại máy nén khác
cùng làm việc trên giàn khoan, khai thác. Do chuyển động tịnh tiến của pittông
được thay thế bằng chuyển động quay của rôto, nên máy nén trục vít có thể làm việc
với số vòng quay cao và do vậy có thể giảm khối lượng và kích thước, cũng do cấu
tạo như vậy nên máy nén trục vít không có dao động về lưu lượng. Loại máy nén
này hoàn toàn cân bằng nên không cần phải có đế đặc biệt, do không có van và
xecmăng nên máy nén có tuổi thọ cao tin cậy khi làm việc so với máy nén pittông.
Vậy một điều quan trọng là máy nén trục vít đơn giản khi bảo dưỡng kỹ thuật
và có thể làm việc ở chế độ tự động.

3.2. Tính toán năng suất khí nén yêu cầu
Năng suất nén là lượng khí nén được trong một khoảng thời gian nhất định,
được tính bởi công thức sau:

1
. . . .
n
i i i
V k z q V
α ψ
= + ∆
∑
(m
3
/ph) (3.1)
Trong đó:
SV:Hoàng Văn Bốn -18- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
- z
i
: Số lượng thiết bị dùng khí thứ i
- q
i
: Lượng tiêu thụ khí nén cho một máy thứ i
- α
i
: Hệ số sử dụng đồng thời của thiết bị dùng khí thứ i
α = 1 ÷ 0,85 nếu chỉ có ít thiết bị z
i
<10

α = 0,85 ÷ 0,75 nếu z
i
= 10 ÷ 30
α = 0,75 ÷ 0,65 nếu z
i
>30
- ψ: Hệ số tăng lượng khí nén khi thiết bị dùng khí đã bị cũ hỏng.
ψ = 1,1 ÷ 1,2
- k: Hệ số kể đến tổn thất khí nén ở chỗ ống nối
k = 1,2.
- n: Số nhóm thiết bị dùng khí cùng loại
- ΔV: Tổn thất lượng khí nén trên đường ống dẫn chính từ máy nén khí
tới nơi sử dụng khí
ΔV= 1,5. L ( m
3
/ph)
Với:
L: Là chiều dài đường ống (km). L = 500 (m) = 0,5 (km)
1,5 (m
3
/ph/km): Là tổn thất trên 1 km chiều dài ống
Số nhóm thiết bị n = 5
- Nhóm 1: Là nhóm các van Mim (20 cái). q
1
= 0,1 (m
3
/ph)
- Nhóm 2: Là nhóm các van shut - down (10 cái). q
2
= 0,15 (m

3
/ph)
- Nhóm 3: Là nhóm thiết bị đo thuộc bình đo (2 cái). q
3
= 1,5 (m
3
/ph)
- Nhóm 4: Là nhóm thiết bị đo thuộc bình tách (1 cái). q
4
= 1,5 (m
3
/ph)
- Nhóm 5: Là nhóm thiết bị đo thuộc bình 100 m
3
(1 cái).q
5
=2,0
(m
3
/ph)
Tính toán cụ thể như sau:
Nhóm 1:
V
1
= α
1
.ψ.k.z
1
.q
1

+ΔV
1
Chọn α
1
= 0,8
ΔV
1
= 1,5. L
1
= 1,5. 0,1= 0,15 (m
3
/ph)
( Với L
1
= 100 m= 0,1 (km))
Vậy V
1
= 0,8.1,1.1,2.20.0,1 + 0,15=2,262 (m
3
/ph)
Nhóm 2:
V
2
= α
2
.ψ.k.z
2
.q
2
+ΔV

2
Chọn α
2
= 0,8
ΔV
2
= 1,5. L
2
=1,5.0,085=0,1275 (m
3
/ph)
( Với L
2
=85m = 0,085 (km))
SV:Hoàng Văn Bốn -19- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Vậy V
2
= 0,8.1,1.1,2.10.0,15+0,1275=1,7115
Nhóm 3:
V
3
= α
3
.ψ.k.z
3
.q
3
+ΔV
3

Chọn α
3
=0,85
ΔV
3
= 1,5. L
3
= 1,5.0,08=0,12 (m
3
/ph)
(Với L
3
=80m=0,08 (km))
Vậy V
3
=0,85.1,1.1,2.2.1,5+0,12=3,486 (m
3
/ph)
Nhóm 4:
V
4
= α
4
.ψ.k.z
4
.q
4
+ΔV
4
Chọn α

4
=0,85
ΔV
4
= 1,5. L
4
= 1,5.0,07=0,105 (m
3
/ph)
(Với L
4
=70m=0,07 (km))
Vậy V
4
=0,85.1,1.1,2.1.1,5+0,105=1,788 (m
3
/ph)
Nhóm 5:
V
5
= α
5
.ψ.k.z
5
.q
5
+ΔV
5
Chọn α
5

=0,95
ΔV
5
= 1,5. L
5
= 1,5.0,12=0,18 (m
3
/ph)
(Với L
5
=120m=0,12 (km))
Vậy V
5
=0,95.1,1.1,2.1.1,5+0,18=2,061 (m
3
/ph)
Do vậy, ta tính được năng suất tính toán của giàn MSP - 3:
V =V
1
+V
2
+V
3
+V
4
+V
5
=2,262+1,7115+3,486 +1,788+2,061=11,3085 (m
3
/ph)

Mặt khác, nếu ta lựa chọn máy nén khí GA - 75 thì năng suất nén khí của máy
là 11,5 (m
3
/ph), V
tính toán
< V
thực tế
. Như vậy, lựa chọn máy nén khí GA - 75 là phù hợp
với thực tế giàn MSP - 3 này.
Ngoài ra, máy nén khí GA - 75 còn được dùng để ép nước sinh hoạt, nhưng do
việc sử dụng không thường xuyên nên không được đưa vào phần tính toán này
(thông thường 2 ngày được bơm 1 lần; mỗi lần bơm khoảng 4 ÷ 5 giờ, phải sử dụng
hai máy kể cả máy dự phòng thì mới đảm bảo lưu lượng và áp suất).
3.3. Tính toán áp suất yêu cầu
Tính toán áp suất yêu cầu dựa vào công thức sau:

tmnk tbdk
P P P
= + ∆
(3.3)
Với:
P
tmnk
: Áp suất tính toán máy nén khí.
P
tbdk
: Áp suất mà thiết bị dùng khí yêu cầu, thông thường P
tbdk
= P
max

.
∆P: Tổn thất áp suất trên đường ống từ máy nén đến thiết bị dùng khí.
Thông thường ∆P= λ.L.P
mnk
SV:Hoàng Văn Bốn -20- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Với λ = 0,05 (tổn thất trên 1km đường ống)
Đối với máy nén khí GA - 75 sử dụng trên giàn MSP - 3 thì cung cấp cho các
thiết bị tự động như: van Mim, van shut - down, thiết bị đo lưu lượng, áp suất, nhiệt
độ trên các bình đo, tách và bình 100 m
3
. áp suất lớn nhất của các thiết bị vào
khoảng 8,5 (bar), do đó:
Nhóm 1: ΔP
1
=λ.L
1
.P
mnk
=0,05.0,1.8,5=0,0425 (bar)
Nhóm 2: ΔP
2
=λ.L
2
.P
mnk
= 0,05.0,085.8,5=0,0361 (bar)
Nhóm 3: ΔP
3
=λ.L

3
.P
mnk
= 0,05.0,08.8,5=0,034 (bar)
Nhóm 4: ΔP
4
=λ.L
4
.P
mnk
=0,05.0,07.8,5=0,0297 (bar)
Nhóm 5: ΔP
5
=λ.L
5
.P
mnk
=0,05.0,12.8,5=0,051 (bar)
Vậy tổng tổn thất lượng khí nén trên đường ống từ máy nén khí tới nơi sử dụng khí
là:
ΔP = ΔP
1
+ ΔP
2
+ ΔP
3
+ ΔP
4
+ ΔP
5

=0,0425+0,0361+0,034+0,0297+0,051=0,1933 (bar)
Do đó:
P
tmnk

=8,5 + 0,1933=8,6933 (bar)
Lựa chọn máy nén khí:
So sánh với áp suất lớn nhất của máy nén khí GA - 75 là 9,75 (bar) thì việc lựa
chọn máy nén khí này là phù hợp với yêu cầu của giàn MSP - 8.
Từ hai thông số V
tmnk
và P
tmnk
ta chọn được máy nén khí GA -75 -10 với các
thông số
V
mnk
≥ V và P
mnk
≥ P
Để hiểu rõ các thông số đó ta có thể áp dụng các phương pháp tính toán trên
máy nén trục vít GA - 75 - 10. Trong công việc tính toán các thông số của máy thì
cũng có một vài thông số mà nhà thiết kế đã chọn sẵn và có thể thay thế được.
- Số răng trục chính Z
1
= 12
- Số răng trục phụ Z
2
= 18
Hai thông số của số răng trục chính và trục phụ như vậy là rất phù hợp, vì số

răng càng lớn thì thể tích hút, nén của một vòng quay sẽ nhỏ, dẫn đến lưu lượng
máy thấp. Và có một điều quan trọng là số răng trục chính và trục phụ không bằng
nhau như thế sẽ dẫn đến hiệu suất tốt hơn.
Số vòng quay (n): đây là loại máy nén trục vít một cấp có dầu bôi trơn và áp
suất đầu ra của máy này vào khoảng 10 (bar), ở chế độ làm việc định mức là 8,2
(bar). Vì thế để đáp ứng áp suất và lưu lượng đòi hỏi nhất thiết phải chọn số vòng
quay cho máy là
n = 2975 (vòng/phút)
SV:Hoàng Văn Bốn -21- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Để phục vụ cho trạm máy nén GA - 75 - 10 và để đảm bảo lưu lượng của máy
đã đề ra (Q = 11,5 (m
3
/phút)). Vì thế nhà thiết kế đã chọn loại động cơ để dẫn động
cho máy nén GA - 75 là loại động cơ điện 3 pha có hiệu ABB kiểu M2ASMC có
hiệu điện thế U = 250(v) cường độ dòng điện I = 40A với tần số f = 50 Hz và công
suất vào máy là N= 89,8 KW.
Nhiệt độ của máy nén mà nhà thiết kế đã đặt ra T= 40
0
C.
3.4. Xác định năng suất và công suất máy nén khí theo kết cấu
- Với một số thông số cơ bản của máy nén như sau:
+ Đường kính trục vít D = 270 mm
+ Chiều dài phần có răng của trục vít l = 900 mm
+ Số răng trục chủ động Z
1
= 12 (răng)
+ Số răng trục bị động Z
2
= 18 (răng)

Do vậy: áp dụng công thức tính diện tích chân răng trục chủ động và trục bị động, ta
có
A
1
= 0,0657.D
2
, do dó: A
1
= 0.0657.270
2
= 4789,53 (mm
2
)
A
2
= 0,0594.D
2
, do đó: A
2
= 0,0594.270
2
= 4330,26 (mm
2
)
n
1
= 2975 (vòng/phút)
- Năng suất lý thuyết của máy nén khí
Năng suất lý thuyết của máy nén khí được tính như sau:
( )

1 2 1 1
. . .
LT
V A A L Z n
= +
(m
3
/phút) (3.4)
Trong đó:
A
1
: Là diện tích tiết diện vuông góc trục rôto, ở giữa hai răng vít trục
rôto chủ động, (m
2
).
A
2
: Là diện tích tiết diện vuông góc với trục rôto ở giữa hai răng vít trục
bị động, (m
2
).
L: Chiều dài phần rôto có vít, (mm).
Z
1
: Số răng trục vít chủ động.
n
1
: Là tốc độ quay của rôto vít chủ động (vòng/phút).
Với máy nén khí có đường ngoài vít là D
1

ta có đại lượng phụ trợ:
,
L
D
θ=
và
1 2
2 2
4789,53 4330,26
0,1251
270
A A
D
+
+
δ= = =

θ
,
: là hệ số phụ thuộc vào hình dạng profin răng của trục vít, với
θ
,
= 0.1143
Từ đó ta có năng suất lý thuyết của máy là:
SV:Hoàng Văn Bốn -22- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp

, 3
1 1
. . . .V D Z n

= δθ
(3.5)
3
0,1251.0,1143.0,27 .12.2975 10,05V
= =
(m
3
/phút)
Năng suất thực tế của máy nén khí trục vít theo sự kiểm chứng thực tế của
nhà sản suất thì năng suất thực tế của máy nén GA - 75 - 10 là 11,5 m
3
/phút. Do vậy
năng suất lý thuyết tính theo kết cấu của máy nén phù hợp với máy GA - 75.
- Công suất (N) là công suất tiêu hao để nén và truyền khí được tính theo công thức
sau:
Vì quá trình nén được xem quá trình nén là đẳng nhiệt, khi đó:

2
1
.
1
. .
. .
. 1000. .
da n
do n m da n m
P
P Q Ln
N
P

N
= =
η η η η
(kW) (3.6)
Với:
Q: năng suất hút của máy (m
3
/s), với Q = 11,5 (m
3
/phút) = 0,192 (m
3
/s)
P
1
, P
2
: áp suất đầu (hút) và áp suất cuối (đẩy) (N/m
2
).
Thông thường ta chọn: P
1
= 1,003 (bar) = 100300 (N/m
2
)
P
2
= 9,75 (bar) = 975000 (N/m
2
)

η
da.n
: hiệu suất đẳng nhiệt.

η
m
: hiệu suất cơ khí do ma sát.

η
da.n
:
η
m
= 0,5 ÷ 0,6
Khi đó:
975000
100300.0,192.ln
100300
72,9
1000.0,6
N
= =
(kW)
Khi kiểm tra giá trị thực ta thấy công suất của máy nén N = 72,9 kw có thể
tương đối phù hợp với công suất động cơ N
dc
= 75 kW. Vì khi công suất của động
cơ truyền cho máy nén không thể đạt được hiệu suất 100% được mà nó phải thông
qua hộp giảm tốc và cặp bánh răng nghiêng nên công suất của máy nén chỉ còn lại
là 72,9 kW. Điều này phù hợp với công việc tính toán.

- Hệ số nén bên ngoài của máy nén
Với áp suất P
v
= P
1
= 1,003 (bar).
P
r
= P
2
= 9,75 (bar).
(1bar = 100 000 N/m
2
)
975000
9,7
100300
r
v
P
P
ε= = =
- Hệ số nén bên trong của máy nén
SV:Hoàng Văn Bốn -23- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
nt
t
v
P
P

ε =
Giả sử hiệu suất lớn nhất của máy nén đạt được khi ở chế độ là
t
ε=ε
thì khi đó P
2
= P
nt
, đây chính là kết quả của việc
khắc phục nhược điểm của máy nén trục vít. ở trường hợp này sự mất mát cho sự
quá nén hay không nén là không có (tức là không tiêu phí năng lượng máy nén) lúc
đó:
975000
9,7
100300
nt
t
v
P
P
ε = = =
- Tỷ số truyền
1 2
2 1
n Z
i
n Z
= =
Khi đó, ta có:

1 1
2
2
. 2975.12
1983 2000
18
n Z
n
Z
= = = ≈
(vòng/phút)
Và:
1
2
2975
1, 48 1,5
2000
n
i
n
= = = ≈
So với giá trị thực thì số vòng quay trục phụ rất hợp lý. Vì số răng trục chủ
động Z
1
= 12, và số răng trục bị động Z
2
= 18, cho nên số vòng quay của trục bị
động chỉ bằng 2/3 số vòng quay trục chủ động. Điều đó chứng tỏ thông số trên đạt
yêu cầu.
Kết luận: Các kết quả trên đã làm rõ được giá trị tính toán của các thông số và

khi kiểm nghiệm lại với các giá trị thực của máy thì đã đạt yêu cầu mà phần tính
toán các thông số để chọn ra được loại máy GA - 75 này là chính xác. Phương pháp
tính toán này có thể áp dụng cho việc tính toán và kiểm nghiệm cho thực tế một
giàn khai thác để chọn loại máy nén phù hợp.
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ của trạm máy nén khí GA-75
SV:Hoàng Văn Bốn -24- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49
Trường Đại Học – Mỏ Địa Chất Đồ Án Tốt Nghiệp
Chương 4
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN GA-75FF
4.1. Giới thiệu chung
GA là trạm máy nén khí dạng trục vít, một cấp , tác dụng đơn, có dầu bôi trơn
và được dẫn động bằng động cơ điện. GA-55, GA-75 và GA-90C là dạng được
làm mát bằng không khí. GA-55W, GA-75W và GA-90CW được làm mát bằng
nước.
Loại trạm máy nén khí GA-FF (Full-feature):
Là trạm máy nén khí GA với đầy đủ các tính năng kỹ thuật-GA-FF (Full-
feature). Chúng được trang bị thiết bị làm khô khí , cùng lắp đặt chung trong
khoang thân vỏ. Thiết bị làm khô khí này tách ẩm từ khí nén bằng cách làm lạnh
chúng đến gần điểm sương để hơi ẩm (dầu, nước…) ngưng tụ rồi xả thông qua cơ
cấu xả condensate tự động.
Bố trí chung:
Trạm máy nén khí GA được lắp đặt trong khoang thân vỏ cách âm và cách
nhiệt chắc chắn. Máy nén khí được điều khiển bởi bộ điều khiển kiểu Elektronikon
® của hãng Atlas Copco. Bộ điều khiển điện tử này được lắp vào cánh cửa mặt
trước. Bộ điều khiển Elektronikon ® giúp làm giảm sự tiêu hao năng lượng điện, nó
cho phép người điều khiển dễ dàng lập trình và theo dõi, kiểm soát sự vận hành của
máy nén khí. Trên bảng điều khiển, ở mặt trước, có: nút khởi động; nút tắt, và nút
dừng khẩn cấp. Khoang điện có chứa bộ khởi động motor được đặt phía sau bảng
điều khiển này.
Trạm máy nén khí còn được trang bị thêm một hệ thống xả condensate (chất

lỏng ngưng tụ trong quá trình làm mát khí nén) tự động.

SV:Hoàng Văn Bốn -25- Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K49