nghiên cứu trạm máy nén ga-75 chuyên đề tính toán lựa chọn thiết bị ép khí trên giàn msp-8

ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
L ời nói đầu
Trong giai đoạn xây dựng và phát triển nền kinh tế của đất nớc ta, với nhiệm
vụ trọng tâm là công nghiệp hoá và hiện đại hoá, trong đó ngành công nghiệp dầu
khí giữ vai trò quan trọng đặc biệt.
Việt Nam, công nghiệp dầu khí là một ngành còn non trẻ, song nó mở ra
một triển vọng lớn cho nền kinh tế quốc dân. Hàng năm, ngành công nghiệp dầu khí
thu về cho đất nớc một nguồn kinh tế lớn, nộp ngân sách nhà nớc hàng trăm tỷ đồng.
Để duy trì và đảm bảo tốt các công việc khoan - khai thác trên giàn, cũng nh
kiểm tra chặt chẽ các công việc này, thì việc sử dụng hệ thống đo lờng tự động, ứng
dụng tự động hóa vào trong công nghiệp dầu khí là rất hữu hiệu. Trong môi trờng dễ
cháy, nổ nh ở giàn khoan thì việc sử dụng khí nén làm nguồn năng lợng cung cấp
cho các thiết bị tự động hóa nh các van an toàn, các thiết bị đo, các dụng cụ đồ gá,
kẹp chặt v.vlà có nhiều u điểm nhất.
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 nhng thông dụng nhất vẫn
là trạm máy nén khí GA-75 vì nó có nhiều u điểm vợt trội so với các loại máy khác
là: nguồn khí cung cấp đạt yêu cầu, trạm máy đợc bố trí gọn, hoạt động hoàn toàn tự
động, có hệ thống an toàn tốt để bảo vệ máy khi có sự cố và đặc biệt là lu lợng của
máy rất ổn định, tự động điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu sử dụng đã đặt trớc.
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 và những kiến thức đợc học
trên trờng. Với sự giúp đỡ, hớng dẫn tận tình của thầy Lê Đức Vinh cùng các thầy
trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí và Công Trình, em đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu
trạm máy nén GA-75
Chuyên đề: Tính toán lựa chọn thiết bị ép khí trên giàn khoan MSP-8.
Cấu trúc bản đồ án gồm 6 chơng:
Chơng 1: Tổng quan về ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam và máy nén khí.
Chơng 2: Lý thuyết cơ bản về máy nén khí dạng trục vít.
Chơng 3: Các thông số cơ bản, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chế độ bảo dỡng

và các h hỏng thờng gặp của máy nén GA-75.
Chơng 4: Trạm máy nén GA-75.
Chơng 5: Tính toán lựa chọn thiết bị ép khí trên giàn MSP-8.
Chơng 6: An toàn trong lắp đặt, vận hành, bảo dỡng và sửa chữa máy nén khí.
Mục đích đề tài: nghiên cứu quy trình lắp đặt, vận hành, sữa chữa và bảo d-
ỡng máy nén GA-75, nắm đợc nguyên lý hoạt động của chúng cho phù hợp
với các yêu cầu sử dụng của từng giàn nhằm nâng cao năng suất, tuổi thọ của
các thiết bị và tính toán lựa chọn thiết bị ép khí trên giàn khoan MSP-8.
Do kiến thức còn nhiều hạn chế nên đồ án không khỏi còn nhiều khiếm
khuyết, em rất mong nhận đợc sự góp ý và chỉ bảo của các thầy cô giáo cùng các
bạn bè.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Đức Vinh, cùng tất cả quý
thầy cô trong bộ môn Thiết bị Dầu khí và công trình - Trờng Đại học Mỏ và Địa
Chất đã truyền đạt kiến thức cho em. Đồng thời, em cũng xin chân thành cảm ơn các
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
1
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
anh đốc công, kỹ s, công nhân trong Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro, cùng các
bạn bè đã tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, tháng 6 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Lê Trí Năng
Chơng 1
Tổng quan về ngành công nghiệp dầu khí việt nam và máy
nén khí
1.1. Tng quan v ngnh cụng nghip du khớ Vit Nam
1.1.1. S lc s phỏt trin ca ngnh cụng nghip du khớ Vit Nam
ở Miền Bắc: Vào những năm đầu thập kỷ 60, công tác tìm kiếm và thăm dò

dầu khí đã đợc các nhà địa chất dầu khí thuộc Tổng cục địa chất tiến hành. Đợc sự
giúp đỡ về tài chính và kỹ thuật của các chuyên gia Liên Xô (cũ), ta đã khoan và
phát hiện có dầu khí, condensat, song trữ lợng không đáng kể. Năm 1975 đã phát
hiện mỏ khí nằm ở địa phận Tiền Hải, Thái Bình. Đến năm 1981 đợc đa vào khai
thác song trữ lợng thấp, chỉ đủ sử dụng cho công nghiệp địa phơng.
ở Miền Nam: Vào những năm cuối của thập kỷ 60, công tác tìm kiếm thăm dò
khí của ngụy quyền Sài Gòn đợc tiến hành, đã phát hiện ra ba bể trầm tích lớn có
khả năng chứa dầu khí. Bể Cửu Long, bể Sài Gòn - Brunei, bể vịnh Thái Lan. Từ đây
các công ty nớc ngoài đã vào đấu thầu và khai thác ở nớc ta nh: Mobil Exploration
Inc (Mỹ), Etsuman Oil Coltd (Nhật), Sunigdate Oil (Pháp).
Năm 1975 sau khi miền nam hoàn toàn giải phóng, chính phủ quyết định thành
lập tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam- quản lý toàn bộ phần tìm kiếm, thăm dò
trên toàn lãnh thổ nớc ta. Đến năm 1981 xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro 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
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
2
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
dầu khí của liên doanh dầu khí Vietsovpetro. Tấn dầu đầu tiên đợc lấy ở mỏ Bạch
Hổ vào ngày 26-6-1986, đánh dấu mốc lịch sử của ngành công nghiệp dầu khí Việt
Nam.
Năm 1990 do thay đổi luật đầu t, luật dầu khí ra đời cùng với việc hình thành
nền kinh tế thị trờng. 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 trởng công nghiệp nặng về việc thành lập công ty khí đốt trên cơ sở ban quản lý
công nghiệp dầu khí Vũng Tàu.
Từ đó đến nay ngành công nghiệp dầu khí nớc ta ngày càng lớn mạnh. Trong 6
tháng đầu năm 2009 toàn tập đoàn Dầu khí đạt doanh thu 130.100 tỷ đồng nộp ngân

sách nhà nớc 49.900 tỷ đồng. Công tác tìm kiếm thăm dò đợc triển khai tìm kiếm
trong nớc và ngoài nớc, cả khu vực các hợp đồng dầu khí liên doanh với nớc ngoài
và các khu vực đầu t phát hiện dầu khí tại hai mỏ Đông Đô, Báo Vàng. Tập đoàn
triển khai ký 6 hợp đồng dầu khí mới trong nớc tìm kiếm thêm 6 dự án ở nớc ngoài,
khai thác 16,9 triệu tấn dầu. Đến năm 2010 sẽ chấm dứt việc ký kết hợp đồng dầu
khí giữa hai nhà nớc Việt Nam - Liên Xô, và bắt đầu hợp đồng mới với t cách việc
ký kết hợp đồng giữa hai tập đoàn dầu khí với nhau.
1.1.2. Tình hình khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô 0,9 trên biển Đông, cách bờ 100km, cách cảng Vũng
Tàu khoảng 130 Km, chiều sâu nớc biển ở vùng khai thác khoảng 50 m. Hiện nay ở
mỏ Bạch Hổ chủ yếu khai thác bằng Gaslift và bơm điện chìm. Mỏ có trữ lợng
khoảng 300 triệu tấn, trung bình mỗi ngày khai thác 38.000 tấn dầu thô chiếm 80%
sản lợng dầu thô ở Việt Nam. Tháng 3 năm 2001 Vietsovpetro làm lễ đón mừng tấn
dầu thứ 100 triệu, đến ngày 4 tháng 12 năm 2005 Vietsovpetro khai thác đợc 150
triệu tấn và đa vào bờ 15 tỷ m
3
khí đồng hành, kế hoạch 2006 - 2010 VSP phấn đấu
gia tăng trữ lợng 52 tấn dầu thô, với 20 giếng khoan tìm kiếm, khai thác từ 37 đến
40 triệu tấn dầu vận chuyển đa vào bờ 6,5 tỷ m
3
khí.
1.2. Khái quát về hệ thống máy nén khí
Khí nén đã có nhiều ứng dụng từ rất xa xa. Tuy nhiên, do sự phát triển của
khoa học kỹ thuật trớc đây không đồng bộ, nhất là sự kết hợp các kiến thức về cơ
học, vật lý, vật liệu v.v không có hoặc còn thiếu, cho nên phạm vi ứng dụng của
khí nén còn rất hạn chế.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với năng l-
ợng điện, vai trò năng lợng 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 đợc nguồn năng lợng khí nén. Việc sử dụng năng lợng

bằng khí nén đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng lợng
điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lợng bằng khí nén ở những dụng cụ nhỏ, nhng
truyền động với vận tốc lớn; sử dụng năng lợng bằng khí nén ở những thiết bị nh búa
hơi, dụng cụ dập, tán đinh và nhiều nhất là dụng cụ đồ gá kẹp chặt trong các máy
v.v
Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò của năng lợng khí nén càng trở nên
đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. Sở
dĩ nh vậy là do các quá trình sản xuất, các công đoạn công nghệ trong công nghiệp
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
3
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Dầu khí đặc biệt nguy hiểm, luôn tiềm ẩn những nguy cơ cháy, nổ, phun trào v.v
có thể gây ra tai nạn chết ngời, phá hủy thiết bị, công trình, thậm chí là những thảm
họa môi trờng nghiêm trọng cho cả một khu vực rộng lớn. Với những đặc tính u việt
của năng lợng khí nén, nh :
1. An toàn với môi trờng độc hại, môi trờng 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 lợng không thể thiếu trên các công trình Dầu
khí. Năng lợng khí nén đợc sử dụng cho các thiết bị công cụ, thiết bị động lực,v.v
và đặc biệt là trong các hệ thống tự động điều khiển và đo lờng.
1.2.1. Khái niệm
Máy nén khí là máy để nén không khí hoặc gas đến áp suất tơng đối không
thấp hơn 0,5Mpa, nếu không khí đạt áp suất thấp hơn 0,2MPa gọi là quạt gió.
1.2.2. ứng dụng của máy nén trong ngành dầu khí
- Khai thác dầu bằng phơng pháp Gaslift;
- Gọi dòng cho giếng;
- Cung cấp nguồn khí nén có áp suất cho các thiết bị khoan;

- Dùng để vận chuyển xi măng;
- Cung cấp nguồn khí nuôi cho các thiết bị đo và tự động điều chỉnh;
- Cung cấp cho các hệ thống điều khiển các thiết bị van;
- Cung cấp cho các hệ thống khởi động khí nén;
- Là chất trung gian truyền nhiệt giữa các máy sấy, thiết bị lạnh v.v
1.2.3. Phân loại máy nén
- Theo kết cấu
+ Máy nén thể tích: Bao gồm máy nén piston, máy nén trục vít và
máy cánh quạt.
+ Máy nén tuốc bin cánh quạt (máy nén động lực): Máy nén ly tâm,
máy nén hớng trục.
- Theo áp suất tạo ra
+ Bơm chân không áp suất: Làm việc khi áp suất ra bằng áp suất khí
trời.
+ Máy nén chân không: Làm việc khi áp suất ra cao hơn áp suất khí
trời.
+ Quạt gió: Làm việc với mức độ nén bé hơn 1,15
+ Thiết bị thổi gas: Làm việc với mức độ nén bé hơn 1,15 nhng không
làm mát nhân tạo.
+ Máy nén: Làm việc với mức độ nén lớn hơn 1,15 nhng có làm mát
nhân tạo.
- Theo kiểu dẫn động máy nén: Máy nén chạy bằng động cơ gas trong đó
máy nén đợc chế tạo cùng với động cơ có gas và các loại dẫn động khác.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
4
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Các thiết bị dẫn động phụ thuộc vào số vòng quay yêu cầu của trục, công suất
và giải điều chỉnh các thông số, có thể là động cơ điện, tuốc bin gas, hay động

cơ đốt trong.
- Theo đặc tính môi chất có thể chia ra
+ Máy nén không khí;
+ Máy nén gas.
- Theo các bố trí đờng tâm xi lanh có thể chia ra
+ Máy nén ngang;
+ Máy nén thẳng đứng;
+ Máy nén dạng góc ( chữ L; V; W).
- Theo kiểu kết cấu của máy nén piston đợc phân ra
+ Theo cấp số nén: Một cấp, hai cấp, ba cấp v.v
+ Theo số dãy trong đó bố trí các xi lanh: Một, hai, hoặc nhiều dãy.
+ Theo kết cấu cơ cấu chuyển động: Có con trợt và không có con trợt.
+ Theo sự bố trí xi lanh: Dạng ngang, đứng, góc.
+ Theo nguyên lý tác dụng với xi lanh: Tác dụng đơn, tác dụng kép.
+ Phụ thuộc vào kiểu làm mát.
Làm mát nớc hay bằng không khí;
Máy nén với môi chất công tác là chất làm lạnh: Máy nén lạnh;
Theo khả năng lắp đặt: Máy nén cố định, di động.
Hiện nay trong ngành dầu khí chủ yếu sử dụng các loại máy nén khí sau:
Máy KP-2T (AK-150); máy nén khí 2BM4-9/101; máy nén khí 4BY 5/9; máy nén
khí trục vít GA75, SSP, MH75, GA22, GA30; máy nén khí INTERSOLLRAND T30
x 400.
Tại các giàn cố định trên biển của Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro, để cung
cấp năng lợng khí nén sử dụng cho các thiết bị và hệ thống phục vụ cho công nghệ
khoan-khai thác Dầu khí, ngời ta thiết kế, lắp đặt nhiều trạm nén khí phục vụ cho
những mục đích cụ thể khác nhau, nh :
+) Trạm máy nén khí 4B 1-5/9 ở BM-15: gồm 2 máy: 1- Đợc dẫn động bằng
động cơ Diezel; 1- Đợc dẫn động bằng động cơ điện; nhằm cung cấp khí nén áp
suất thấp (6
ữ

8 kg/cm
2
) cho các thiết bị tự động hóa và đo lờng, các thiết bị phục
vụ cho công nghệ khoan nh Roto tháo lắp cần khoan, phanh tời khoan,
đóng/ngắt các ly hợp khí nén của các bơm dung dịch M-8.
+) Trạm máy nén khí B 2-9/10 ở BM-7B: gồm 4 máy (đợc dẫn động bằng động
cơ điện); một hệ thống sấy và làm khô khí (khá phức tạp), cung cấp khí nén khô,
sạch, áp suất thấp (6
ữ
8 kg/cm
2
) cho hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho
quá trình công nghệ khoan.
+) Trạm máy nén khí -70/25 ở BM-7A: gồm 2 máy (đợc dẫn động bằng
động cơ điện) cung cấp khí nén áp suất cao (30
ữ
50 kg/cm
2
) cho hệ thống khởi
động động cơ Diezel 8 25/34-3 của trạm phát điện chính (BM-7A) của giàn.
+) Cụm trạm máy nén khí ở BM-6, gồm :
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
5
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
- Trạm máy nén khí áp suất thấp (6
ữ
8 kg/cm
2

): loại B-0,6/8 (hoặc B-
0,6/13), gồm 3 máy. Sau đó, chúng đợc thay thế bằng trạm nén khí kiểu Ingersoll-
Rand T 30/7100 , cũng có 3 máy. Các trạm này có lu lợng nhỏ (Q

0,6 m
3
/phút -
loại B-0,6/8 (hoặc B- 0,6/13); hoặc Q = 1,42 m
3
/phút - loại Ingersoll-Rand T
30/7100 ), làm việc theo chế độ tự động, nhằm cung cấp khí nén cho các thiết bị đo
lờng, hệ thống điều khiển tự động các van MIM, các trạm điều khiển (ACS, TOE
v.v ) đóng/mở các van dập giếng, dẫn động cho các bơm hóa phẩm, v.v của hệ
thống công nghệ khai thác Dầu khí.
- Cụm máy nén khí áp suất thấp (6
ữ
8 kg/cm
2
): loại 4B1-5/9, gồm 1
ữ
2 máy.
Đây là loại máy nén khí có lu lợng trung bình (Q

5 m
3
/phút), làm việc theo chế
độ tự động, nhằm cung cấp khí nén cho các thiết bị, dụng cụ dẫn động bằng khí nén
(máy mài, máy khoan, máy bắn rỉ, các máy bơm thủy lực cao áp v.v) và chủ yếu là
làm nhiệm vụ ép nớc kỹ thuật phục vụ sinh hoạt trên giàn.
Trong thời gian gần đây, trên các giàn cố định của Xí nghiệp Liên doanh

Vietsovpetro, ngời ta đã đa vào lắp đặt và sử dụng các trạm nén khí hiện đại, nh
GA-75 (của hãng Atlas-Copco), hoặc SSR MH-75 (của hãng Ingersoll-Rand). Các
trạm này có thể cung cấp khí nén trong dải áp suất làm việc từ 6
ữ
13 kg/cm
2
và lu
lợng tơng đối lớn (Q

13,59
ữ
11,61 m
3
/phút, đối với trạm SSR MH-75; Q

11,8
m
3
/phút, đối với trạm GA-75). Chúng đợc trang bị thêm hệ thống xử lý làm sạch và
sấy khô khí khá hoàn hảo nên chất lợng khí nén rất tốt, đảm bảo đủ lu lợng và chất
lợng để có thể sử dụng cho hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho quá trình
công nghệ khoan; ép nớc kỹ thuật cung cấp cho sinh hoạt và các hệ thống làm mát;
cũng nh cho các thiết bị đo lờng, hệ thống điều khiển tự động, các thiết bị đợc dẫn
động bằng khí nén khác v.v Vì vậy, với một trạm nén khí có 2 máy loại này ( GA-
75 của hãng Atlas-Copco, hoặc SSR MH-75 của hãng Ingersoll-Rand ) đợc lắp đặt ở
BM-7B, có thể thay thế cho toàn bộ các cụm, trạm máy nén khí áp suất thấp khác
(nh B2-9/10; B-0,6/8; B-0,6/13; 4B1-5/9; Ingersoll-Rand T 30/7100 v.v)
trớc đó, ở trên giàn.
- Trạm máy nén khí áp suất cao (100
ữ

150 kg/cm
2
): loại Kp-2T (hoặc BT 1,5-
0,3/150), gồm 2 máy. Đây là loại máy nén khí cao áp, có lu lợng nhỏ (Q

1,5
lit/phút), làm việc theo chế độ tự động, nhằm cung cấp khí nén cho hệ thống điều
khiển đóng/mở các van cầu ở các blok công nghệ (BM-1;2) và hệ thống khởi động
cho các động cơ Diezel của các máy bơm dung dịch và máy bơm trám ximăng, nén
khí cho các bình điều hòa lu lợng của các máy bơm piston. Nguồn khí nén cao áp
này còn đợc sử dụng trong công tác kiểm tra, kiểm định các van an toàn, vận hành
các bộ đồ gá chuyên dụng.v.v
Ngoài ra, trên một số giàn (nh CTP-2; CTP-3 v.v) còn đợc 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.
1.2.4. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-
khai thác Dầu khí trên biển.
Nh đã nói ở phần trên, hiện nay, trên các công trình biển của Xí nghiệp Liên
doanh Vietsovpetro đang tồn tại hai hệ thống khí nén cao áp và thấp áp, nhằm
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
6
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
mục đích cung cấp nguồn năng lợng (khí nén) cho các thiết bị và hệ thống chính,
nh sau:
Các thiết bị đo lờng nh: các cột mức chất lỏng cho các bình, bể công nghệ.
Các hệ thống điều khiển, tự động hóa nh: các trạm điều khiển van dập giếng

(ACS, TOE ); hệ thống điều khiển lu lợng (các van MIM ); các rơle trong
hệ thống bảo vệ; điều khiển đóng/mở các van cầu, các thiết bị chặn khác
v.v
Các thiết bị dẫn động bằng khí nén nh: hệ thống khởi động cho các động cơ
Diezel công suất lớn; các động cơ kiểu Roto; các máy bơm, máy mài, máy
khoan; thiết bị tháo/lắp bulông, thiết bị phun sơn v.v
Hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho quá trình công nghệ khoan.
Các mục đích khác nh: làm sạch các bề mặt gia công, sửa chữa; làm vệ sinh
công nghiệp hoặc sử dụng khí nén để thực hiện một quy trình công nghệ nào đó nh
gọi dòng trong Khai thác; khuấy trộn dung dịch khoan hoặc ximăng trong quá trình
khoan v.v
Khí nén đợc tạo ra từ những máy nén khí chứa đựng nhiều tạp chất bẩn, độ
ẩm có thể ở những mức độ khác nhau. Chất bẩn bao gồm: bụi, độ ẩm của không khí
đợc hút vào, những phần tử nhỏ chất cặn bã của dầu bôi trơn và truyền động cơ khí.
Hơn nữa, trong quá trình nén khí nhiệt độ khí nén tăng lên có thể gây ra quá trình
ôxy hóa một số phần tử kể trên. Nh vậy khí nén bao gồm chất bẩn đó đợc tải đi
trong những đờng ống dẫn khí sẽ gây nên sự ăn mòn, gỉ trong ống và trong các phần
tử của hệ thống điều khiển. Cho nên khí nén đợc sử dụng trong kỹ thuật phải xử lý.
Mức độ xử lý khí nén tùy thuộc vào phơng pháp xử lý, từ đó xác định chất lợng của
khí nén tơng ớng cho từng trờng hợp cụ thể.
Tùy theo mục đích sử dụng, các yêu cầu về chất lợng của khí nén có thể có đôi
chút khác biệt. Tuy nhiên, chung quy lại vẫn bao gồm các vấn đề cơ bản sau đây:
- Đảm bảo độ sạch: Điều này đảm bảo không làm kẹt hoặc tắc nghẽn các phin
lọc, các zicler hoặc các chi tiết, phần tử có độ chính xác cao của thiết bị, nhất là ở
trong các thiết bị kiểm tra, đo lờng và ở các hệ thống điều khiển, tự động hóa. Để
đánh giá độ sạch, ngời ta đa ra các tiêu chuẩn về độ lớn của các tạp chất. Theo các
tiêu chuẩn của Hội đồng các xí nghiệp châu Âu PNEUROP (European Committee
of Manufacturers of Compressors, Vacuumpumps and Pneumatic tools) đề ra, độ lớn
của các tạp chất trong khí nén không đợc vợt quá 70
à

m.
- Đảm bảo độ khô: Yêu cầu này rất quan trọng, nhất là khi khí nén đợc sử dụng
trong hệ thống vận chuyển các vật liệu rời, nh hệ thống vận chuyển ximăng. Trong
các hệ thống này có 99,9 % lợng hơi ẩm (gồm hơi nớc, dầu bôi trơn.v.v, gọi
chung là condensate) phải đợc loại bỏ. Mặt khác, đảm bảo độ khô của khí nén làm
hạn chế sự tạo thành các pha lỏng, là tác nhân tạo nên ăn mòn điện hóa trong dòng
lu thông của khí nén.
- Đảm bảo khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp: Thông thờng, khoảng nhiệt độ
làm việc thích hợp nhất của khí nén không đợc chênh lệch quá 3
ữ
5
0
C so với nhiệt
độ môi trờng làm việc của hệ thống và thiết bị. Sự chênh lệch quá lớn sẽ gây nên sự
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
7
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
giãn nở nhiệt khác nhau trong các hệ thống, thiết bị, các cụm chi tiết, tạo ra sự nứt
vỡ, biến dạng, h hỏng v.v
- Đảm bảo khoảng áp suất làm việc thích hợp: Mỗi hệ thống hoặc thiết bị đều
có những yêu cầu về khoảng áp suất khí nén làm việc khác nhau. Để giải quyết vấn
đề này, ngời ta thờng sử dụng các bộ van giảm áp (hoặc tăng áp) phù hợp.
- Đảm bảo độ nhớt động học thích hợp: Đối với từng hệ thống, nhất là với hệ
thống điều khiển tự động hoặc truyền động khí nén và thiết bị, sẽ có những yêu cầu
cụ thể về độ nhớt động học cần thiết của khí nén, để giảm ma sát, sự ăn mòn và rỉ
sét của chúng. Để giải quyết vấn đề này, ngời ta thờng sử dụng dầu bôi trơn, bổ sung
vào dòng khí nén thông qua các bộ van tra dầu, hoạt động theo nguyên lý tra dầu
Venturi.

Trong những yêu cầu về chất lợng khí đã nêu trên, quan trọng nhất là việc
đảm bảo độ sạch và độ khô của khí nén.
1.2.5. Các phơng pháp xử lý khí.
Để đảm bảo các yêu cầu đã nêu trên đối với khí nén, ngời ta tiến hành xử lý
chúng trong và sau quá trình nén bằng rất nhiều biện pháp.
Khí nén đợc tải từ máy nén bao gồm các chất bẩn thô, những hạt bụi, chất
cặn bã của dầu bôi trơn và mạt bụi của truyền động cơ khí. Phần lớn những chất này
xử lý trong thiết bị gọi là thiết bị làm lạnh tạm thời, sau khi khí nén từ máy nén khí
qua đờng ống cho vào bình chứa làm hơi nớc ngng tụ ở đó, độ ẩm của khí nén (lợng
hơi nớc) phần lớn sẽ đợc ngng tụ tại đây. Giai đoạn xử lý này gọi là giai đoạn xử lý
thô. Nếu nh thiết bị xử lý khí nén giai đoạn này tốt, hiện đại thì khí nén có thể sử
dụng đợc, ví dụ: những dụng cụ khí nén cầm tay, những thiết bị đồ gá đơn giản dùng
khí nén v.v Tuy nhiên sử dụng khí nén trong hệ thống điều khiển và một số thiết bị
khác, đòi hỏi chất lợng của khí nén cao hơn.
Trong hệ thống xử lý khí nén đợc chia làm 3 giai đoạn sau đây:
- Lọc thô:
Làm mát tạm thời khí nén từ máy nén khí tách ra để tách chất bẩn bụi. Sau đó
khí nén đợc đa vào bình ngng tụ để tách hơi nớc. Giai đoạn lọc thô là giai đoạn cần
thiết nhất cho vấn đề xử lý khí nén.
- Sấy khô:
Giai đoạn này xử lý tùy theo chất lợng yêu cầu của khí nén.
- Lọc tinh:
Xử lý khí nén trong giai đoạn này trớc khi đa vào sử dụng. Giai đoạn này rất cần
thiết cho hệ thống điều khiển tự động hóa.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
8
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Hình 1.1: Các giai đoạn xử lý khí nén.

Các phơng pháp xử lý khí nén.
Không khí chứa nhiều thành phần, trong đó có lợng hơi nớc đáng kể. Sau khi
qua giai đoạn lọc thô, lợng hơi nớc vẫn còn. Do những yêu cầu về chất lợng khác
nhau trong việc sử dụng khí nén (hình 1.2), đòi hỏi khí nén phải đợc xử lý tiếp
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
9
GIAI ON X Lí KH NẫN
LC THễ LC TINH
LM LNH TCH NC NGNG T
SY KHễ
HP TH B LC CM BO
DNG

Lccht bn
Lc bi
Sy khụ bng
cht lm lnh
Hp th khụ bng
cht lm lnh
-B lc
-iu chnh ỏp sut
-B tra du
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Hình 1.2 : Các phơng pháp xử lý khí nén và lĩnh vực ứng dụng.

- Bình ngng tụ, làm lạnh bằng không khí hoặc bằng nớc.
Khí nén sau khi ra khỏi máy nén sẽ đợc dẫn vào bình ngng tụ.Tại đây khí sẽ
đợc làm lạnh và phần lớn lợng nớc chứa trong khí nén sẽ đợc ngng tụ và tách ra.

Làm lạnh bằng không khí, nhiệt độ khí nén trong bình ngng tụ sẽ đạt đợc
trong khoảng từ +30
0
C đến +35
0
C.
Làm lạnh bằng nớc (ví dụ nớc lạnh có nhiệt độ là +10
0
C) thì nhiệt độ khí
nén trong bình ngng tụ sẽ đạt đợc là +20
0
C.
Nguyên lý hoạt động của bình ngng tụ bằng nớc, xem hình 1.3

Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
10
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Hình 1.3 : Nguyên lý hoạt động của bình ngng tụ làm lạnh bằng nớc.
Thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh.
Nguyên lý hoạt động của phơng pháp sấy khô bằng chất làm lạnh (hình 1.4):
Khí nén từ máy nén khí sẽ qua bộ phận trao đổi nhiệt khí khí (1). Tại đây dòng
khí nén vào sẽ đợc làm lạnh sơ bộ bằng dòng khí nén đã đợc sấy khô và sử lý từ bộ
phận ngng tụ đi lên.
Sau khi đợc làm lạnh sơ bộ, dòng khí nén vào bộ phận trao đổi nhiệt khí -
chất làm lạnh (2). Quá trình làm lạnh sẽ đợc thực hiện bằng cách, dòng khí nén sẽ đ-
ợc đổi chiều trong những ống dẫn nằm trong thiết bị này. Nhiệt độ hoá sơng tại đây
là +2
0

C. Nh vậy lợng hơi nớc trong dòng khí nén vào sẽ đợc tạo thành từng giọt nhỏ
một. Lợng hơi nớc sẽ đợc ngng tụ trong bộ phận kết tủa (3). Ngoài lợng hơi đợc kết
tủa, tại đây còn có các chất bẩn, dầu bôi trơn cũng đã đợc tách ra. Dầu, nớc, chất
bẩn sau khi đợc tách ra khỏi dòng khí nén sẽ đợc đa ra ngoài qua van thoát nớc ng-
ng tụ tự động (4). Dòng khí nén đợc làm sạch và còn lạnh sẽ đợc đa đến bộ phận
trao đổi nhiệt (1), để nhiệt độ từ khoảng 6
0
C đến 8
0
C, trớc khi đa vào sử dụng.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
11
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Chu kỳ hoạt động của chất làm lạnh đợc thực hiện bằng máy nén để phát
chất làm lạnh (5). Sau khi chất làm lạnh đợc nén qua máy nén, nhiệt độ sẽ tăng lên,
bình ngng tụ (6) sẽ có tác dụng làm nguội chất làm lạnh đó bằng quạt gió. Van điều
chỉnh lu lợng (8) và rơ le điều chỉnh nhiệt độ (7) có nhiệm vụ điều chỉnh dòng lu l-
ợng chất làm lạnh hoạt động trong khi có tải, không tải và hơi quá nhiệt.

Hình 1.4: Nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh.
Nguyên lý hoạt động của rơ le nhiệt (hình 1.5) nh sau:
Tại vị trí A chất làm lạnh (ví dụ: chlorfluormethan CCL
3
F) ở dạng thể khí.
Khi nhiệt độ ở vị trí b thay đổi, cảm biến nhiệt độ c qua ống mao dẫn d sẽ tác động
lên màng e, nh vậy sẽ làm thay đổi vị trí của vòi phun f, lu lợng của chất làm lạnh
vào sẽ thay đổi.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B

Du Khớ - K49
12
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Hình 1.5: Nguyên lý hoạt động của rơ le nhiệt.
Thiết bị sấy khô bằng hấp thụ

Sấy khô bằng hấp thụ có thể là quá trình vật lý hay quá trình hóa học.
-Quá trình vật lý: Chất sấy khô hay gọi là chất háo nớc sẽ hấp thụ lợng hơi nớc
ở trong không khí ẩm và gồm 2 bình sấy khô. Bình sấy khô thứ nhất chứa chất sấy
khô và thực hiện quá trình sấy khô, trong khi đó bình sấy khô thứ 2 sẽ đợc tái tạo lại
khả năng hấp thụ của chất sấy khô (chất háo nớc) mà đã dùng lần trớc đó (hình 1.6).
Chất sấy khô thờng đợc chọn nh silicagel SiO
2
, nhiệt độ điểm sơng 50
0
C, nhiệt độ
tái tạo t=120
0
C ữ 180
0
C.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
13
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Hình 1.6: Nguyên lý làm việc của thiết bị sấy khô bằng hấp thụ.
Hình 1.7: Là chu kì hoạt động của hệ thống. Khi bình sấy khô thứ nhất II
hoạt động, van 6 mở, khí nén từ máy nén khí qua bình sấy II, qua van 4 và vào hệ

thống điều khiển.
Quá trình tái tạo đợc thực hiện bằng khí nóng sau khi không khí qua máy nén
khí 1 và đợc nung nóng trong bộ phận nung nóng 2 qua van 7 vào bình chứa I, qua
van 8, lúc đó không khí nóng bão hòa sẽ đợc đa ra ngoài.
Hình 1.7: Quá trình vận hành của thiết bị sấy khô bằng hấp thụ.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
14
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
- Quá trình hóa học: Thiết bị gồm 1 bình chứa, trong đó chứa chất hấp thụ
(hình 1.8), chất hấp thụ bằng quá trình hóa học thờng là NaCl. Không khí ẩm sẽ đợc
đa vào từ cửa 1, sau khi đi qua chất hấp thụ 2, ví dụ NaCl, lợng hơi nớc trong không
khí sẽ kết hợp với chất hấp thụ và tạo thành những giọt nớc lắng xuống phần dới của
đáy bình chứa. Từ đó phần nớc ngng tụ sẽ đợc dẫn ra ngoài bằng van 5.
Phần không khí sấy khô sẽ theo cửa 4 vào hệ thống điều khiển.
Hình 1.8: Nguyên lý hấp thụ bằng phản ứng hóa học.

Hiện nay, trên các giàn cố định của Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí
Vietsovpetro, ngời ta sử dụng hầu hết các phơng pháp xử lý khí nén đã nêu trên.
Xử lý khí nén bằng các bộ lọc, các bình ngng tụ và làm lạnh bằng nớc, nh đối
với các máy nén khí B2-9/10; -70/25; Kp-2T (hoặc BT 1,5-0,3/150)
v.v
Xử lý khí nén bằng các bộ lọc, các bình ngng tụ và làm lạnh bằng không khí,
nh đối với các máy nén khí B-0,6/8 (hoặc B-0,6/13); 4 B1-5/9 v.v
Xử lý khí nén bằng các bộ lọc, các bình ngng tụ và làm lạnh bằng không khí,
làm khô khí bằng các chất hấp thụ trong một hệ thống chuyên dụng, nh đối
với các máy nén khí Ingersoll-Rand T 30/7100 .
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49

15
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Xử lý khí nén bằng các bộ lọc, các bình ngng tụ và làm lạnh bằng không khí,
làm khô khí bằng chất làm lạnh trong một hệ thống chuyên dụng, nh đối với
các máy nén khí GA-30; GA-75 (của hãng Atlas-Copco), hoặc Ml 18.5E;
SSR MH-75 (của hãng Ingersoll-Rand).
1.3. Sơ đồ công nghệ thu gom và vận chuyển dầu khí tại mỏ Bạch Hổ
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
16
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Chơng 2
Lý thuyết cơ bản về máy nén khí dạng trục vít
2.1 Khỏi nim chung, u nhc im ca mỏy nộn khớ trc vớt
2.1.1. Mụ t chung v mỏy nộn khớ dng trc vớt
Máy nén trục vít là loại máy làm việc theo nguyên lý thể tích. Hơi (khí) đợc
nén đến áp suất cao nhờ sự giảm thể tích tạo bởi các rãnh vít và thân máy nén.
Máy nén trục vít thờng đợc sử sụng trong hệ thống thu gom khí đồng hành ở
các mỏ hoặc cung cấp nguồn khí nén cho các thiết bị đo và điều chỉnh tự động.
Do chuyển động tịnh tiến của piston đợc thay thế bằng chuyển động quay của
roto nên máy nén trục vít có thể làm việc với số vòng quay cao. Các chỉ tiêu của
máy trục vít tốt nhất ở các điều kiện làm việc tối u cũng tơng đơng với máy nén
piston. Chênh lệch áp suất giữa đầu hút và đẩy của máy nén trục vít có thể đạt từ 17
đến 21 bar.
2.1.2. u điểm
So sánh với máy nén piston thì máy nén trục vít có các u điểm là:
+ Làm việc có độ tin cậy và độ bền cao, tốc độ quay lớn, kích thớc máy nhỏ
gọn, không có các chi tiết chuyển động tịnh tiến và các lực quán tính kèm theo. Bộ

phận quay rất cân bằng về mặt động học nên không cần nền móng kiên cố, không có
các xupap, xecmăng và các chi tiết chịu lực nặng nề, dễ h hỏng. Các chỉ tiêu về năng
lợng và thể tích đều ổn định trong thời gian vận hành lâu dài. Các tổn thất áp suất
trong cửa hút và cửa đẩy đều nhỏ vì không có các xupap. Hầu nh không có hiện tợng
chịu va đập thủy lực, có khả năng làm việc với môi chất hai pha máy có thể vận
hành ở chế độ tự động.
+ So sánh với máy nén ly tâm thì máy nén trục vít có các u điểm là: Không có
vùng mất ổn định về thủy lực và trong công nghệ làm lạnh có thể làm việc với tất cả
các tác nhân lạnh khác nhau mà không cần thay đổi nhiều về cấu tạo, tốc độ quay
của máy nén không ảnh hởng đến tỷ số nén của máy, điều chỉnh công suất rất kinh
tế nhờ sự thay đổi tốc độ quay của máy (nhng không ảnh hởng đến tỷ số nén) và
điều chỉnh bằng ngăn kéo.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
17
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
2.1.3. Nhợc điểm
+ Máy nén trục vít có hiệu suất thấp hơn máy nén piston và nó cũng sinh nhiệt
nhiều trong quá trình làm việc nên thờng phải dùng các biện pháp làm nguội, đối với
máy nén trục vít có dầu bôi trơn yêu cầu kết cấu của hệ thống phụ trợ và chế độ vận
hành phức tạp hơn. Cần dùng các vật liệu làm giảm ma sát (đồng thanh) tơng đối đắt
tiền để làm bánh vít, các trục vít có độ chính xác cao, khó chế tạo, sửa chữa và có
giá thành cao.
2.2. Kiu v kt cu ca mỏy nộn khớ trc vớt
Máy nén trục vít có thể có loại cấu tạo 1; 2 hoặc nhiều roto. Trong đó, máy nén loại
hai roto là đợc sử dụng nhiều nhất.
Máy nén trục vít là loại máy nén quay nhanh và không có van đầu hút và đẩy.
Các bộ phận làm việc và các vít quay không tiếp xúc nhau và không tiếp xúc với
thân máy. Các vít chỉ cho phép tiếp xúc với nhau trong trờng hợp có cung cấp dầu

bôi trơn cho máy nén.
Máy nén trục vít có thể chia làm 2 loại là: Máy nén trục vít khô và Máy nén
trục vít có dầu bôi trơn.
2.2.1. Máy nén trục vít khô
Xét loại máy nén trục vít khô có 2 roto. Roto chủ động có răng lồi đợc nối trực
tiếp hoặc qua khớp nối răng với động cơ (động cơ điện hoặc động cơ Diezen). Roto
bị động có răng lõm.
Quá trình nén khí xảy ra không đợc cấp dầu hoặc chất lỏng khác vào khoang
làm việc của vít. Vì vậy sự tiếp xúc giữa các răng của 2 roto khi không có dầu thì
không cho phép xảy ra, giữa chúng tồn tại khe hở nhỏ đảm bảo sự làm việc an toàn
cho máy nén khí.
Để roto quay đồng bộ khi không có sự tiếp xúc tơng hỗ giữa chúng, ngời ta lắp
cặp bánh răng ăn khớp có tỷ số truyền bằng với tỷ số răng của roto chủ động và roto
bị động. ở loại máy nén này việc làm lạnh khí nhờ vỏ bọc ngoài và nhờ thiết bị làm
lạnh trung gian hoặc thiết bị làm lạnh sau máy nén khí.
Đặc trng của các bánh răng ăn khớp là khe hở mặt bên nhỏ. Khe hở giữa các
răng của chúng bằng nửa khe hở cho phép giữa các răng của các roto. Điều này đảm
bảo không có sự tiếp xúc giữa các răng của phần vít của các roto trong thời gian
máy nén làm việc.
Các roto đợc lắp trong thân trên các ổ đỡ. Do máy làm việc với vận tốc vòng
rất lớn (100 m/s) nên phải sử dụng các ổ trợt, ở phía cửa hút lắp ổ đỡ, phía cửa đẩy
lắp ổ đỡ chặn. Giữa các khoang ổ đỡ và khoang nén đợc lắp cụm đệm làm kín để
ngăn một phía là sự chảy dầu từ buồng ổ đỡ vào khoang nén và phía khác là sự rò rỉ
khí nén từ máy nén.
Năng suất của máy nén trục vít khô có thể đạt tới từ 63 đến 400 (m
3
/phút).
2.2.2. Máy nén trục vít có dầu bôi trơn
Loại máy này có u thế hơn loại máy nén khô. Nó có cấu tạo đơn giản hơn. Các
trục vít là những bánh răng xoắn có môđun rất lớn làm bằng thép, còn vỏ máy chế

tạo từ gang xám.
Nhờ có dầu bôi trơn cho nên các vít có thể tiếp xúc với nhau do vậy không cần
sử dụng bánh răng truyền động. Các bộ phận chèn và các ổ đỡ cũng đơn giản hơn.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
18
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Dầu bôi trơn với số lợng lớn đợc phun vào các khoang làm việc để chèn kín các khe
hở giữa các bộ phận làm việc của máy nén làm giảm dòng chảy ngợc của khí nén,
nên nâng cao hiệu suất làm việc cho máy nén.
Ngoài ra, dầu bôi trơn còn có tác dụng làm giảm nhiệt khí nén và các chi tiết
bị nóng, để bôi trơn và giảm tiếng ồn khi máy nén làm việc.
Khi so sánh với nén khô thì ta nhận thấy rằng: trong máy nén khô hệ số nén
không vợt quá 4 và nhiệt độ của khí trên đờng đẩy tăng đến 160
0
C ữ 180
0
C. Nghĩa là
sự phun dầu cho phép chế tạo máy nén một cấp không làm mát trung gian hay cho
hai hay ba cấp nén. Vận tốc vòng của máy nén ớt thấp hơn 2,5 lần so với máy nén
khô, cho nên các roto quay trên các ổ lăn thờng ở phía cửa hút đợc lắp ổ bi đũa chịu
tải trọng hớng kính, ở phía cửa đẩy đợc lắp một khối ổ đỡ trong đó gồm các ổ bi cầu
chịu lực dọc trục và các ổ bi đũa chịu lực hớng kính.
Máy nén trục vít có thể có loại cấu tạo một hoặc nhiều roto trong đó máy nén
loại 2 roto đợc sử dụng phổ biến nhất.
Năng suất máy nén trục vít có dầu bôi trơn có thể đạt tới từ 10
ữ
40(m
3

/phút).
2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén trục vít
2.3.1. Cấu tạo
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo chung của máy nén trục vít
1- Nắp trớc 4- Roto bị động 7- ổ đỡ chặn.
2- Thân 5- Roto dẫn động 8- Piston tháo tải.
3- Nắp sau 6- ổ trục trợt 9- Ngăn kéo điều chỉnh
2.3.2. Nguyên lý làm việc
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
19
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Xét loại máy nén trục vít 2 roto có dầu bôi trơn. Các bộ phận làm việc là các
trục vít quay (một trục chủ động, một trục bị dẫn động) nhng không tiếp xúc với
nhau và không tiếp xúc với thân máy, các vít chỉ cho phép tiếp xúc với nhau trong tr-
ờng hợp có cung cấp dầu bôi trơn cho máy nén.
Hai trục vít có các mối răng vít ăn khớp và quay ngợc chiều nhau. Trục dẫn
nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn. Khi các trục vít quay sẽ xảy
ra quá trình hút khí ở đầu hút (do các vít giải phóng không gian đã ăn khớp), tiếp đó
là quá trình nén khí (nhờ thu hẹp không gian do các vít vào ăn khớp), quá trình kết
thúc khi không gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy và lúc này xảy ra quá trình đẩy
khí vào ống đẩy. Khí hoặc hơi đợc hút từ đầu này đợc nén sang đầu kia của cặp trục,
khe hở giữa 2 trục vít (phần ăn khớp) và giữa đỉnh răng với thân máy vào khoảng từ
0,1
ữ
0,4 mm.
Phần rãnh của roto đợc nối qua cửa nằm ở phía đầu của máy nén với khoang
hút, do có chân không phần đợc giải phóng của rãnh sẽ đợc nạp khí từ khoang hút
do vậy khi có sự ăn khớp vào các răng với rãnh của roto, thể tích rãnh bị giảm và

xảy ra sự nén khí. Khi quay roto, thể tích rãnh bị giảm tới giá trị tính toán nào đó để
nhận đợc áp suất nén đã quy định, ở đầu kia của máy nén trong thân có cửa xả và
qua cửa này khí nén đợc đẩy vào khoang xả. Để tránh khỏi dòng chảy ngợc của khí
từ khoang nén và xả về khoang hút, các răng của roto đợc chế tạo để giữa chúng tạo
thành đờng tiếp xúc liên trục.
Hình 2.2 : Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu trục vít.
Phần chính của máy nén khí kiểu trục vít gồm 2 trục : trục chính và trục phụ (hình
2.3). Số răng (số đầu mối) của trục xác định thể tích làm việc (hút, nén), khi trục
quay 1 vòng. Số răng càng lớn, thể tích hút, nén của 1 vòng quay sẽ nhỏ. số răng (số
đầu mối của trục chính và trục phụ không bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt hơn.Trong
hình 2.3 trục chính (2) có 4 đầu mối (4 răng), trục phụ (1) có 5 đầu mối (5 răng).
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
20
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Hình 2.3 : Quá trình ăn khớp.
2.4. Cỏc thụng s c bn ca mỏy nộn khớ trc vớt
2.4.1. Tỷ số nén ()
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
=

(2.1)
2.4.2. Năng suất lý thuyết (V
L
)
Tính bằng khối lợng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn vị thời gian.
V
L
= Vr . Z
1
.n
1
= Vr . Z
2
. n
2
(2.2)
Đây là lu lợng lý thuyết của máy nén theo số răng và số vòng quay của roto
chủ động.
Trong đó:
- Vr: Thể tích khoang kép (tổng thể tích các khoảng giữa các răng
của roto chủ động và bị động);
- Z
1
, n
1
: Số răng và số vòng quay của roto chủ động;
- Z
2
, n
2

: Số răng và số vòng quay của roto bị động.
Từ các công thức trên ta thấy lu lợng của máy nén trục vít là hàm số chỉ phụ
thuộc vào số vòng quay của roto và về lý thuyết nó không phụ thuộc vào áp suất
nén.
Trong thực tế, khi tăng áp suất nén thì lu lợng của máy nén có giảm, điều này
đợc giải thích bằng sự chảy ngợc của khí nén về đờng hút của máy nén khí qua khe
hở giữa các roto sẽ càng nhiều khi áp suất càng tăng.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
21
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Tơng ứng với sự tăng áp suất của máy nén khí thì hệ số lu lợng sẽ giảm, hệ số
lu lợng (hiệu suất)
v
là một đặc trng quan trọng của máy nén thể tích.
L
T
V
V
V
=

(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 lợng khí đợc đa tới nơi tiêu thụ
và luôn thấp hơn năng suất lý thuyết một lợng V do tổn thất trong máy nén.

1
T L
L L L
V V V
V
V V V



= = =
(2.4)
Hiệu suất lu lợng này đặc trng 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 roto
mà chỉ phụ thuộc vào sự chênh áp trớc sau khe hở.
Tuy nhiên giá trị quan trọng hơn so với hiệu suất lu lợng là giá trị hiệu suất của
máy nén trục vít, nó đặc trng cho sự hoàn thiện về năng lợng của máy.
Sự hoàn thiện về năng lợng của máy nén đợc 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
= =
(2.5)
Trong đó:
-
dn

: 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
=
(2.6)
Trong đó:
- P

r
: áp suất ra;
- P
V
: áp suất vào.
Đây là tỷ lệ áp suất trong hệ thống đợc cung cấp bởi khí nén trong máy nén và
áp suất nạp. Trong máy nén piston áp suất cuối trong xilanh bằng áp suất xả, nghĩa
là van xả đợc mở ở thời điểm khi mà áp suất trong xilanh đợc tạo thành bằng áp suất
trong hệ thống.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
22
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
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

=
(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 nhợc điểm của máy nén
trục vít so với máy nén piston. Nhng nếu lựa chọn đúng hệ số nén trong và cửa xả đ-
ợc tính toán phù hợp thì nhợc điểm này có thể đợc khắc phục. Cần thiết để cho hệ số
nén trong luôn luôn bé hơn hệ số nén ngoài, trong trờng 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 ngợc 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 lợng do sự nén bổ sung sẽ tiêu phí.
2.4.3. Công suất (N)
Là công suất tiêu hao để nén và truyền khí
Khi roto đợc làm mát bằng nớc và quá trình nén là đẳng nhiệt thì công suất N
đợc tính nh sau:
2
1
.
1
. .
. .
. 1000. .
da n
do n m da n m
P
P Q Ln
N
P
N
= =

(kW) (2.8)
Khi quá trình nén chỉ làm nguội bằng không khí thì đợc xem là đoạn nhiệt,
khi đó công suất N đợc tính nh sau:
.
.
1000. .
do n
do n m
N
N
=

(kW) (2.9)
Với N
do.n
đợc tính nh sau:
1
2
. 1
1
. . . 1
1
k
k
do n
Pk
N P Q
k P

=
ữ
ữ






(kW) (2.10)
Trong đó:
- Q: Năng suất hút của máy (m
3
/s);
- P
1
, P
2
: áp suất đầu (hút) và áp suất cuối (đẩy) (N/m
2
);
- k: Chỉ số đoạn nhiệt;
-
da.n
: Hiệu suất đẳng nhiệt;
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49

23
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
-
do.n
: Hiệu suất đoạn nhiệt;
-
m
: Hiệu suất tính đén tổn thất ma sát (hiệu suất cơ khí);
-
da.n
.
m
= 0,5 ữ 0,6
-
do.n
.
m
= 0,6 ữ 0,7
2.5. Lắp ráp hệ thống máy nén khí trục vít
Máy nén khí trục vít phục vụ cho công nghệ thực phẩm, ví dụ công nghiệp
chế biến thực phẩm, công nghiệp hóa chất, ngời ta thờng dùng loại máy nén khí
không có dầu bôi trơn, hoặc dùng các loại dầu bôi trơn có gốc từ thực vật. Đối với
công nghiệp nặng, nhất là trong lĩnh vực điều khiển thì ngời ta thờng dùng máy nén
khí có dầu bôi trơn để chống sự ăn mòn hệ thống ống dẫn và phần tử điều khiển.
Hình 2.4 là sơ đồ hệ thống máy nén kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn.
Đặc điểm của loại máy này là tổn thất cơ học lớn hơn so với loại máy nén không bôi
trơn vì có sự tiếp xúc của trục vít chính và trục vít phụ.
Tuy nhiên, so với máy nén khí không có dầu bôi trơn, máy nén khí có hệ
thống dầu bôi trơn có những u điểm sau:

Khả năng làm kín tốt hơn, do đó giảm đợc tổn thất công suất, lu lợng.
Nhiệt sinh ra trong quá trình nén sẽ đợc dầu bôi trơn hấp thụ. Điều đó cho
phép tăng tỷ số nén trong một cấp mà không làm tăng quá nhiều nhiệt độ của
khí nén.
Khoảng cách trục ngắn, vì chỉ cần truyền động cho trục chính, trong khi đó
loại máy nén khí không có dầu bôi trơn thì trục chính và trục phụ tách rời
nhau, cho nên cần phải truyền động cho cả 2 trục.
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn.
Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
24
ỏn Tt Nghip Trng i hc M - a
Cht
Theo sơ đồ chung của hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có dầu bôi trơn đợc
thể hiện ở trên hình 2.4, nguyên lý làm việc của chúng nh sau:
Không khí đợc hút vào máy nén khí. Sau khi nén, khí nén cùng dầu bôi trơn
tạo thành 1 hỗn hợp vào bình lọc. Trong bình lọc, khí nén thoát ra theo đờng ống
dẫn phía trên và dầu bôi trơn mang nhiệt (đợc tạo ra trong quá trình nén) sẽ theo đ-
ờng ống phía dới bình lọc. Khí nén sẽ đợc chuyển đến hệ thống điều khiển sau khi
đi qua bộ phận làm mát bằng quạt gió. Dầu bôi trơn mang nhiệt sẽ đợc làm nguội
bằng ống dẫn qua quạt gió hoặc đã đạt đợc nhiệt độ làm mát theo yêu cầu qua rơle
nhiệt quay trở về bình chứa dầu bôi trơn.
Các trạm máy nén khí trục vít kiểu MH-75 (Hãng Ingersoll-Rand), Ga-22,
GA-30, GA-75 ( Hãng Atlas Copco) hiện đang sử dụng trên các giàn khoan-khai
thác Dầu khí của Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro đều là dạng máy nén khí
kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn, hoạt động theo nguyên lý nh đã nêu trên.
CHƯƠNG 3
CáC THÔNG Số CƠ BảN, CấU TạO, NGUYÊN Lý HOạT Động, chế
độ bảo dỡng và các h hỏng thờng gặp của
máy nén ga 75

Sinh Viờn: Lờ Trớ Nng Lp: Thit B
Du Khớ - K49
25
MNK
4BY 5/9
MNK
T30/7100
BN XI
M
NG
BLOC
K

BM-15
KHOAN

GIN
G
NC

A
C
B

1
1
1
1
1