nghiên cứu, tính toán, kiểm tra, thiết kế máy bơm vận chuyển dầu h c 6535 – 500

Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I
SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ TẠI VIỆT NAM VÀ
VIỆC SỬ DỤNG BƠM LY TÂM TRONG CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU
KHÍ TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH VIETSOVPETRO
1.1. Sự hình thành và phát triển của ngành công nghiệp dầu khí ở Việt Nam và
ở Xí Nghiệp Liên Doanh Vietsovpetro.
1.1.1. Sự hình thành và phát triển của ngành công nghiệp dầu khí ở Việt Nam.
Trong những năm qua ngành công nghiệp dầu khí đã góp một phần vai trò
quan trọng cho sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam. Là một trong những ngành
công nghiệp đóng góp ngân sách cho nhà nước và vực dậy nền kinh tế Việt Nam.
Là một nước nằm trong khu vực Đông Nam Á,Việt Nam có nhiều thuận lợi,
đặc biệt là nguồn tài nguyên thiên nhiên rất phong phú đa dạng cả trong đất liền và
ngoài biển khơi. Với diện tích thềm lục địa khoảng 1 triệu km
2
sông Hồng, Cửu
Long, Hoàng Sa và Trường Sa. Từ những năm 60 của thế kỷ XX mặc dù có nhiều
khó khăn nhưng công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đã được các đoàn địa chất của
tổng cục dầu khí tiến hành trên địa bàn sông Hồng ở miền bắc. Từ những năm 70
tiến hành nghiên cứu vùng thềm lục địa. Đến nay công tác tìm kiếm thăm dò đã
được thực hiện trên 1/3 diện tích thềm lục địa cho kết quả khả quan.
1.1.2 Sự hình thành và phát triển của ngành công nghiệp dầu khí ở XNLD
Vietsovpetro.
Năm 1981 XNLD Vietsovpetro được thành lập, là đơn vị khai thác dầu khí
biển lớn nhất ở Việt Nam. Sau khi phát hiện dầu khí ở mỏ Bạch Hổ vào 26/6/1986
Vietsovpetro đã khai thác tấn dầu đầu tiên đặt nền móng cho sự phát triển ngành
công nghiệp dầu khí Việt Nam. Kể từ đó đến nay toàn ngành dầu khí đã khai thác
được hơn 200 triệu tấn dầu thô và hơn 30 tỷ m
3
khí mang lại doanh thu trên 40 tỷ
USD, nộp ngân sách nhà nước gần 30 tỷ USD tạo dựng được nguồn vốn chủ sở hữu

trên 80 tỷ đồng.
Bên cạnh hoạt động khai thác, công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đã xác
định chữ lượng dầu ước tính đạt từ 3÷4 tỷ m
3
dầu quy đổi, trữ lượng dầu khí đã xác
định đạt 1,05÷1,14 tỷ tấn dầu quy đổi .Mục tiêu gia tăng trữ lượng dầu khí trong
những năm gần đây liên tục được hoàn thành với mức từ 30÷40 tấn dầu quy đổi
/năm, có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc đảm bảo cân đối
bền vững duy trì ổn định sản lượng dầu khí khai thác phục vụ nền kinh tế đảm bảo
an ninh năng lượng của đất nước trong thời gian tới.
Năm 1981 nhà nước ban hành luật đầu tư nước ngoài tại Việt Nam cho
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 1 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
đến nay ngành dầu khí đã ký được khoảng 60 hợp đồng thăm dò khai thác dầu khí
thu hút vốn đầu tư trên 7 tỷ USD, hiện nay trên 35 hợp đồng đang có hiệu lực để
thực thực hiện mục tiêu đảm bảo cung cấp nhiên liệu và năng lượng cho nền kinh
tế. Chủ động cho cho việc hội nhập với cộng đồng dầu khí quốc tế, những năm gần
đây tập đoàn dầu khí đã mở rộng sang thăm dò khai thác dầu khí ở nước ngoài trong
đó có hai đề án tự điều hành đã thu được phát hiện quan trọng tại Malaysia và
Angieria và đã thu được những kết quả tốt đẹp.
Song song với việc tìm kiếm thăm dò và khai thác, lĩnh vực công nghiệp khí
cũng đã được tích cực triển khai. Dòng khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ được đưa vào
bờ đã đem lại hiệu quả cao cho nền kinh tế, đồng thời cung cấp nhiên liệu cho nhà
máy điện đạm Phú Mỹ cùng một lượng lớn khí hóa lỏng LPG, condenasate cho nhu
cầu nội địa. Cùng với nguồn khí đồng hành bể Cửu Long thì nguồn khí Nam Côn
Sơn được đưa vào tiếp đó đã hoàn thiện cho sự hoạt động của cụm công nghiệp khí
điện đạm Đông Nam Bộ. Cùng với việc đưa vào hoạt động của nhà máy khí điện
đạm Cà Mau đã tạo ra sức bật mới cho nền kinh tế của đồng bằng sông Cửu Long.
Trong tương lai nhiều mỏ khí mới như lô B, mỏ Sư Tử Trắng sẽ mở ra một giai
đoạn đầy hứa hẹn cho nền công nghiệp khí Việt Nam.

Trong lĩnh vực chế biến khí và hoá dầu nhà máy lọc dầu Dung Quất đã đưa
vào hoạt động và cho ra nhưng tấn dầu thương phẩm đầu tiên. Bên cạnh đó khu liên
hợp lọc hoá dầu Nghi Sơn và dự án nhà máy lọc hoá dầu Long Sơn đang được xây
dựng tích cực để sớm đưa vào hoạt động đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nhiên
liệu cho đất nước và bổ xung cho công nghiệp hoá dầu những nhiên liệu và sản
phẩm mới.
Cùng với sự phát triển trọng tâm của công nghiệp dầu khí , để khép kín và
hoạt động đồng bộ của ngành, các hoạt động về dịch vụ, kỹ thuật, thương mại, tài
chính, bảo hiểm…của ngành dầu khí đã được hình thành và phát triển với doanh số
hoạt động ngày càng cao trong tổng doanh thu của ngành. Thực hiện mục tiêu xây
dựng ngành dầu khí quốc gia Việt Nam trở thành tập đoàn kinh tế mạnh của đất
nước công tác hoàn thiện cơ chế quản lý cơ cấu tổ chức và công tác cổ phần hoá
doanh nghiệp đã được triển khai có hiệu quả do đó hoạt động sản xuất kinh doanh
của các đơn vị cổ phần hoá được cải thiện rõ rệt. Hoạt động sản xuất kinh doanh
của tập đoàn xác định theo hướng có hiệu quả nhất và phát triển thêm một số lĩnh
vực để tận dụng thế mạnh của ngành.
Là một ngành kinh tế kỹ thuật yêu cầu công nghệ cao, vốn đầu tư lớn và mức
độ rủi ro cao nên con người luôn là yếu tố quyết định đặc biệt trong thời kỳ hội
nhập. Ý thức được điều đó tập đoàn dầu khí Việt Nam đã sớm đầu tư xây dựng và
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 2 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
đào tạo đội ngũ công nhân kỹ thuật, đặc biệt là các cán bộ khoa học và các bộ có
trình độ quản lý cao. Đến nay tập đoàn dầu khí Việt Nam đã có đội ngũ chuyên gia
cán bộ hơn 22 000 người và đang đảm đương tốt công việc được giao.
Chặng đường xây dựng và phát triển của ngành dầu khí Việt Nam trên 30
năm qua hết sức vẻ vang. Nhà nước đã luôn tạo điều kiện cho ngành dầu khí phát
triển. Thủ tướng chính phủ đã có quyết định số 386/QĐ-TTG 09/03/2006 phê duyệt
chiến lược phát triển ngành dầu khí quốc gia Việt Nam đến 2015 và định hướng
2020. Ngày 29/08/2006 thủ tướng đã có quyết định số 198 thành lập tập đoàn dầu
khí quốc gia Việt Nam.

Nhằm đáp ứng đòi hỏi cấp bách và tăng trưởng kinh tế chung của nhà nước
trong giai đoạn đến năm 2015 và định hướng đến năm 2025 tập đoàn dầu khí Việt
Nam xác định mục tiêu và nhiệm vụ như sau:
Mục tiêu tổng quát:
Phát triển ngành dầu khí Việt Nam trở thành ngành kinh tế kỹ thuật quan
trọng bao gồm: Tìm kiếm, thăm dò, khai thác vận chuyển chế biến, tàng trữ phân
phối, dịch vụ xuất nhập khẩu. Xây dựng tập đoàn dầu khí mạnh kinh doanh đa
ngành trong nước và quốc tế.
Các mục tiêu cụ thể:
- Về tìm kiếm thăm dò dầu khí: Đẩy mạnh việc tìm kiếm thăm dò, gia tăng
trữ lượng có thể khai thác, ưu tiên những vùng biển nước sâu xa bờ, tích cực triển
khai đầu tư tìm kiềm thăm dò dầu khí ra nước ngoài.
- Về khai thác dầu khí: Khai thác và sử dụng hợp lý, hiệu quả, tiết kiệm
nguồn tài nguyên dầu khí trong nước để sử dụng lâu dài, đồng thời tích cực mở rộng
hoạt động khai thác dầu khí ở nước ngoài để bổ xung phần thiếu hụt của khai thác
trong nước. Phấn đấu khai thác 25÷35 triệu tấn quy đổi /năm, trong đó khai thác dầu
thô giữ ổn định ở mức 18÷20 triệu tấn/năm và khai thác khí 6÷17 tỷ m
3
/năm.
- Về phát triển công nghiệp khí: Tích cực phát triển thị trường tiêu thụ trong
nước, sử dụng khí tiết kiệm hiệu quả cao thông qua sản xuất điện, phân bón, hoá
chất, phục vụ các ngành công nghiệp khai thác, giao thông vận tải tiêu dùng gia
đình. Xây dựng và vận hành an toàn hệ thống đường ống quốc gia, sẵn sàng kết nối
với đường ống dẫn khí khu vực Đông Nam Á phục vụ cho nhu cầu xuất nhập khẩu
khí, riêng tập đoàn dầu khí Việt Nam sản xuất 10÷15 (%) tổng sản lượng điện của
cả nước.
- Về công nghiệp chế biến khí: Tích cực thu hút vốn đầu tư của mọi thành
phần kinh tế, đặc biệt là đầu tư nước ngoài để phát triển nhanh công nghiệp chế biến
khí. Kết hợp có hiệu quả giữa các công trình lọc hoá dầu, chế biến khí để tạo ra sản
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 3 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT

Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
phẩm năng lượng cần thiết phục vụ cho thị trường trong nước và làm nhiên liệu cho
các ngành công nghiệp khác.
- Về sự phát triển dịch vụ dầu khí: Thu hút tối đa các thành phần kinh tế
tham gia phát triển dịch vụ để tăng doanh thu của dịch vụ trong tổng doanh thu của
ngành. Phấn đấu đến 2010 doanh thu dịch vụ kỹ thuật dầu khí đạt 30÷35(%) tổng
doanh thu của cả ngành và ổn định đến 2025.
- Về sự phát triển khoa học và công nghệ: Tăng cường tiềm lực phát triển
khoa học công nghệ, đầu tư trang thiết bị hiện đại để hiện đại hoá nhanh ngành công
nghiệp dầu khí. Xây dựng lực lượng cán bộ công nhân dầu khí mạnh cả về chất
lượng để có thể điều hành các hoạt động dầu khí cả trong nước và ngoài nước
1. 2. Đặc điểm công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển của Xí Nghiệp
Liên Doanh Vietsovpetro.
Do vị trí địa lý khai thác là nằm hoàn toàn trên biển nên tất cả các công nghệ
khoan khai thác và vận chuyển đều diễn ra trên các giàn cố đinh, giàn nhẹ và tàu
chứa. Do vậy các đường ống dùng trong công tác vận chuyển đều nằm chìm dưới
biển. Điều đó đòi hỏi công tác vận chuyển dầu khí của chúng ta phải đạt được độ an
toàn cao hơn nhiều lần so với đất liền.
Tại các giàn khoan khai thác cố định trên biển, dầu được khai thác lên từ các
giếng qua hệ thống đường ống công nghệ vào bình tách khí áp suất cao, khoảng
3÷25KG/cm
3
(bình HГC) sao đó chuyển đến bình bình tách (БE) áp suất thấp
khoảng 0,5÷8 KG/cm
2
. Sau khi qua bình HГC và БE một phần lớn lượng khí đồng
hành đã được tách ra dầu đã được sử lý với hàm lượng khí hòa tan ở trạng thái tự do
thấp, rồi từ bình tách áp suất thấp (БE) dầu được tổ hợp các bơm ly tâm đặt trên các
giàn bơm vận chuyển tới đến các tàu chứa thông qua hệ thống đường ống ngầm
dưới biển

Trong khu vực mỏ Bạch Hổ dầu khai thác trên các giàn được vận chuyển đến
hai trạm tiếp nhận (tàu chứa dầu-FSO-1 và FSO-2):
- Trạm tiếp nhận phía Nam FSO-1: Ở đây tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ
hai điểm là MSP-1 và giàn công nghệ trung tâm số 2 – (CPP-2) cùng với các giàn
nhẹ ( БK-1, 2, 3, 4, 5 , 6 ,7 ) chuyển đến. Đây là hai điểm vận chuyển dầu quan
trọng nhất, có khối lượng vận chuyển lớn nhất. Từ CPP-2 có đường ống vận chuyển
dầu nối với MSP-1 và khu mỏ Rồng Từ MSP-1 có đường ống vận chuyển dầu nối
với MSP-3,MSP-4 và MSP-5 thông qua các điểm trung chuyển tại MSP-6 và MSP-
8 nối với trạm tiếp nhận phía bắc FSO-2.
- Trạm tiếp nhận phía bắc FSO_2: Tiếp nhận dầu vận chuyển đến từ 2
điểm trung chuyển là MSP-6 và MSP-8. Từ MSP-6 có đường ống vận chuyển dầu
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 4 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
với MSP-4 và thông qua đó nối với MSP-3, MSP-5, MSP-7, MSP-8, MSP-10 từ
MSP-8 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-4, MSP-1, MSP-9, MSP-11.
Trạm tiếp nhận FSO-2 chủ yếu tiếp nhận dầu từ các giàn MSP-4, MSP-5, MSP-3,
MSP-6, MSP-7, MSP-8, MSP-9, MSP-10, MSP-11.
Trong khu vực mỏ Rồng có trạm tiếp nhận dầu FSO-3 giữa các trạm tiếp
nhận dầu FSO-1, FSO-2 và FSO-3 có mối liên hệ với nhau thông qua
nhiều điểm trung chuyển được trình bày trên cơ sở đường ống vận chuyển dầu trên
biển của xí nghiệp liên doanh Vietsovptro.
Căn cứ theo sơ đồ đường ống vận chuyển ngầm dưới biển tại hai khu vực mỏ
Bạch Hổ và mỏ Rồng ta nhận thấy rằng chỉ trừ MSP-1, MSP-2, MSP-6, MSP-8
trong những điều kiện bình thường không có sự cố hỏng hóc tàu chứa dầu hoặc tắc
nghẽn đường ống vận chuyển thì có thể bơm thẳng dầu đến tàu chứa, còn tất cả các
giàn MSP-3, MSP-4, MSP-5, MSP-7, MSP-9, MSP-10, MSP-11 phải bơm dầu qua
những đoạn đường rất xa và qua nhiều điểm nút trung gian.
Ví dụ : Từ MSP-5 muốn vận chuyển dầu đến trạm tiếp nhận FSO-2 chúng ta
phải bơm dầu qua những quãng đường như sau:
MSP-5 → MSP3 (tuyến đường ống ø325x16, L = 1005 m, V = 68m

3
) →
MSP-4 (ø = 219x13, L = 877m, V = 26,5m
3
) → MSP6 (ø = 325x16, L = 1284, 5m,
V = 87 m
3
) →FSO-2(ø=325x16, L=1915m.V=129m
3
). Tổng cộng chiều dài toàn bộ
tuyến ống là 5081, 5m, V=310, 5m
3
áp suất làm việc tính theo xác xuất thống kê
trung bình là từ 20÷25 Kg/cm
2
. Tuy nhiên cùng trên tuyến đường này còn có MSP-
3, MSP-4, MSP-6, MSP-7, MSP-10 cùng tham gia vận chuyển dầu vì vậy việc tính
toán sắp xếp để có một chế độ thời gian biểu của việc bơm dầu phối hợp trên toàn
tuyến cũng khá phức tạp. Nếu việc phân bố thời gian không hợp lý có thể gây ra sự
tăng áp suất đột ngột áp suất làm việc của tuyến đường ống vận chuyển làm cho một
số giàn cố định như MSP-5, MSP-7, MSP-10 không thể bơm dầu đi được. Điều đó
làm ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình công nghệ và sản lượng khai thác dầu ở các
giàn này.
1.3. Giới thiệu về hệ thống bơm vận chuyển dầu ở XNLD Vietsopevtro.
1.3.1. Dầu mỏ, tính chất hoá lý của dầu thô mỏ Bạch Hổ
a) Dầu mỏ
Dầu mỏ là sản phẩm phức tạp từ thiên nhiên với thành phần chủ yếu là các
hydrocacbon, chúng chiếm từ 60÷90 (%) khối lượng của dầu. Các hydrocacbon
này được tạo thành do sự kết hợp của các nguyên tố các bon và hydro. Tuỳ theo
cấu trúc phân tử mà ta có các hydrocacbon ở thể khí, rắn hay lỏng.

Dầu mỏ bao gồm các nhóm:
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 5 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
+ Nhóm hydrocacbon painic (C
n
H
2n+2
):
Nhóm này có cấu trúc mạch thẳng hoặc mạch nhánh chiếm từ 50÷70 (%). Ở
điều kiện bình thường hydrocacbon có cấu tạo mạch từ C
1
÷C
4
ở trạng thái khí, từ
C
4
÷C
16
ở trạng thái lỏng.
+ Nhóm hydrocacbon naptenic(C
n
H
2n
):
Nhóm này có cấu trúc mạch vòng (no và không no) chiếm tỷ lệ 10÷20%
thành phần dầu thô phổ biến nhất là Cyclopentan và Cyclohescan cùng các dẫn xuất
Ankyl của chúng. Ở điều kiện bình thường hydrocacbon napten có cấu tạo từ C
1
÷C
4

ở trạng thái khí , từ C
5
÷C
10
ở trạng thái lỏng, còn lại ở trạng thái rắn.
+ Nhóm hydrocacbon anomatic(C
n
H
2n-6
):
Nhóm này có mặt trong dầu thô dưới dạng các dẫn xuất của Benzen, chiếm
từ 1÷2(%) thành phần dầu thô.
+ Các hợp chất có chứa ôxy, nitơ và lưu huỳnh: Ngoài các nhóm
hydrocacbon kể trên trong dầu thô còn chứa các hợp chất không thuộc loại này mà
phần lớn là các Aphatel-smol có chứa trong nó hợp chất của O, N và S trong đó:
- Hợp chất với O chiếm hàm lượng riêng khá lớn, Asphantel có thể tới 80%
chủ yếu tồn tại dưới dạng axit napten, nhựa Asphal và Phenol.
- Hợp chất với N mà quan trọng nhất là pocfirin, đây là sản phẩm chuyển hoá
từ Hemoglubin sinh vật và từ Clofin thực vật. Điều này chứng tỏ nguồn gốc hữu cơ
của dầu mỏ là Pocfirin bị phân huỷ ở >200
o
C tạo thành.
- Hợp chất với S tồn tại dưới dạng S tự do hoặc H
2
S. Hàm lượng S trong dầu
thô thường từ 0,1÷1 %,nếu S≤0,5% được xem là hàm lượng đạt tiêu chuẩn. Hàm
lượng S càng cao giá trị dầu thô càng giảm.
- Ngoài ra trong dầu thô còn chứa hàm lượng rất nhỏ các kim loại và các chất
khác như: Fe, Mg, Ca, Ni, Cr, Ti, Co, Zn…chiếm khoảng từ 0,15÷0,19 kg/tấn
b) Tính chất lý hoá dầu thô mỏ Bạch Hổ

Tính chất lý hoá của chất lỏng bơm cũng ảnh hưởng đến độ bền và chế độ
làm việc của bơm, chất lỏng bơm có tính axit sẽ dẫn đến hiện tượng ăn mòn hoá
học, chất lỏng bơm có độ nhớt cao làm giảm lưu lượng và và cột áp bơm, chất lỏng
bơm vận chuyển là dầu thô vì vậy ta cần nghiên cứu tính chất của dầu thô. Dầu mỏ
tự nhiên cũng có tính chất vật lý đa dạng như thành phần hoá học của chúng. Một số
thể hiện dưới dạng lỏng, một số dưới dạng nhớt. Màu của chúng biến thiên tuỳ theo
bản chất của các thành phần bay hơi.
Dầu thô của mỏ bạch Hổ có nhiệt độ đông đặc cao khoảng 29÷34
o
C, hàm
lượng Parafin cao khoảng 20÷25% trong khi đó nhiệt độ môi trường quá thấp
khoảng 23÷24
o
C điều này gây khó khăn cho việc vận chuyển.
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 6 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
- Độ nhớt µ:
Độ nhớt là thông số hết sức quan trọng, nó thể hiện bản chất của chất
lỏng, trong dòng chảy luôn luôn tồn tại các lớp chất lỏng khác nhau về vận tốc, các
lớp này tác dụng tương hỗ lên các lớp kia theo phương tiếp tuyến với chúng. Lực
này có tác dụng làm giảm tốc độ với các lớp chảy chậm, ta gọi là nội ma sát.
- Trọng lượng riêng:
Trọng lượng dầu phụ thuộc vào độ nhớt và thành phần dầu, trong suốt
quá trình vận chuyển dầu, nhiệt độ thay đổi dọc theo đường ống làm tỷ trọng thay
đổi, trọng lượng dầu thô của mỏ Bạch Hổ ở 20
o
C là γ=840(KG/m
3
).
Nhiệt độ thay đổi liên tục theo chiều dài đường ống vì có sự trao đổi nhiệt

với môi trường ngoài dẫn đến tỷ trọng thay đổi theo.
1.3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ vận chuyển dầu ( Hình 1-1 ).
1.3.3 Các loại máy bơm vận chuyển dầu hiện dang sử dụng ở XNLD
Vietsovpetro.
Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, trong đó việc trao đổi năng lượng
giữa máy với chất lỏng (gọi là chất lỏng công tác) được thực hiện bằng năng lượng
thủy động của dòng chảy qua máy. Bộ phận làm việc chính của bơm là các bánh
công tác trên đó có nhiều cách dẫn dễ dẫn dòng chảy. Biên dạng và góc độ bố trí
của các cánh dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần vận tốc của dòng chảy nên
có ý nghĩa quan trong đến việc trao đổi năng lượng của máy với dòng chảy. Khi
bánh công tác của bơm ly tâm quay (thường là với số vòng quay lớn đến hàng nghìn
vòng/phút) các cánh dẫn của nó truyền cơ năng nhận được từ động cơ (thường là
động cơ điện) cho dòng chất lỏng đi qua nó tạo thành năng lượng thủy động cho
dòng chảy. Nói chung năng lượng thủy động của dòng chảy bao gồm hai phần
chính: động năng (V
2
/2g) và áp năng (P/γ) chúng có mối liên hệ mật thiết với nhau.
Trong quá trình làm việc của máy sự biến đổi của động năng bao giờ cũng kéo theo
sự biến đổi của áp năng. Tuy nhiên đối với máy thủy lực cánh dẫn như bơm ly tâm
thì với mỗi loại kết cấu cụ thể thì sự biến đổi áp năng chỉ đạt đến một giới hạn nhất
định.nó khác với máy thủy lực thủy tĩnh là ở máy thủy lực thủy tĩnh năng lượng trao
đổi của máy với chất lỏng có thành phần chủ yếu là áp năng còn thành phần động
năng không đáng kể. Còn ở máy thủy lực cánh dẫn như bơm ly tâm năng lượng cột
áp chỉ tăng đến mức cần thiết còn toàn bộ năng lượng thủy động của dòng chảy
nhận được từ máy biến thành động năng. Chính vì vậy việc dùng các máy bơm ly
tâm để vận chuyển chất lỏng từ điểm này đến điểm khác chiếm một ưu thế hơn hẳn
các loại máy thủy lực khác
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 7 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Với tính năng kỹ thuật cao, chỉ tiêu kinh tế tốt, phạm vi sử dụng rộng rãi nên

các bơm ly tâm được dùng chủ yếu trong công tác vận chuyển dầu của XNLD
Vietsopetro. Tùy theo sản lượng khai thác và nhu cầu thực tế trên mỗi giàn cố định
mà người ta sử dụng chủng loại và số lượng bơm ly tâm khác nhau. Hiện nay tại các
trạm bơm vận chuyển dầu trên các công trình biển của XNLD Vietsovpetro đang sử
dụng các chủng loại bơm ly tâm dầu như sau:
1) Máy bơm HΠC 65/35-500:
Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng (cấp), trục bơm được
làm kín băng các dây salnhic mềm hoặc bộ phận làm kín kiểu mặt đầu. Bơm
NPS65/35-500 được sử dụng để bơm dầu thô, các loại khí hydrocacbon hóa lỏng,
các sản phẩm dầu khí ở nhiệt độ từ -30
o
C đến 200
o
C và các loại chất lỏng khác có
tính chất lý hoa tương tự. Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất
cơ học có kích thước lớn hơn 0,2 mm và hàm lượng không vượt quá 0,2% khối
lượng. Tổ hợp bơm được trang bị động cơ điện loại BAO 22-280M-2T2,5 với công
suất N=160KW, U=380V, 50Hz và các thiết bị bảo vệ làm mát ,làm kín khác theo
đúng yêu cầu quy phạm lắp đặt và bảo hành chúng. Một số thông số cơ bản, đặc
tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm ly tâm NPS65/35-500 như sau:
- Lưu lượng định mực tối ưu: 65(35)
- Cột áp (m): 500
- Tần số quay (s
-1
,V/ph): 49,2(2950)
- Độ xâm thực cho phép (m): 4,2
- Áp suất đầu vào không lớn hơn (Mπa,Kg/cm
2
)
1. Với kiểu làm kín mặt đầu: 2,5(25)

2. Làm kín bằng salnhic: + Kiểu CГ: 1,0(10)
+ Kiểu CO: 0,5(5)
- Công suất thủy lực yêu cầu của bơm (kW): 160
- Trọng lượng của bơm (KG): 1220
- Công suất của động cơ điện (kW): 160
- Điện áp (V): 380
- Tần số dòng điện (Hz): 50
- Hiệu suất làm việc hữu ích: 59%
2) Bơm ly tâm HΠC - 40/400:
Là tổ hợp bơm cùng chủng loại kết cấu như NPS65/35-500 chỉ khác đường
kính ngoài của bánh công tác của nó nhỏ hơn.
3) Máy bơm Sulzer-Ký hiệu MSD-d Model 4 x 8 x 10,5:
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 8 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Là loại bơm ly tâm có 5 cấp nằm ngang, trong đó bánh công tác thứ nhất là
loại 2 cửa hút ngược chiều nhau, 4 bánh công tác là loại 1 cửa hút được chia làm 2
nhóm đối xứng có cửa hút ngược chiều nhau. Thân máy cấu tạo gồm 2 nửa tháo
được theo bề mặt phẳng ngang và được định vị với nhau bởi các chốt côn. Thân
máy có nhiều khoang chứa các bánh công tác và giữ luôn vai trò của các bánh
hướng dòng. Phía dưới có ống giảm tải nối từ khoang chứa đệm làm kín phía áp
suất cao đến khoang cửa vào cấp 1 của bơm. Trục bơm được làm kín bằng đệm làm
kín chì dạng kép có nhiệt độ làm việc dưới 160
0
C. Đệm làm kín này được làm mát
bằng dầu Tellus 46, đồng thời dầu làm mát này có tác dụng như nêm thủy lực làm
kín bổ sung cho đệm. Dầu làm mát đệm làm kín trao đổi nhiệt cới bên ngoài thông
qua các lá đông tản nhiệt dọc theo đường ống.
Các thông số kỹ thuật của tổ hợp bơm như sau:
- Lưu lượng bơm (m
3

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

Các thông số đặc tính cơ bản của máy bơm như sau:
- Lưu lượng bơm (m
3
/h): 200
- Cột áp định mức (m): 120
- Hiệu suất hữu ích (%): 67
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 9 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
- Lượng dự chữ xâm thực cho phép: 4,8 (m)
- Công suất đọng cơ điện (kW): 100
- Số vòng quay (v/ph): 2950
- Điện áp (V): 380
- Tần số dòng điện (Hz): 380-50
5) Máy bơm NK-200/70
Là loại máy bơm ly tâm có cùng kiểu dạng kết cấu như NK-200/120. Ngoài
các loại bơm ly tâm thông dụng đã nêu trên,người ta còn lắp đặt trang bị thêm một
số chủng loại bơm khác như R360/150GM-3, R250/38GM-1 hoặc đôi khi trong
những trường hợp cần thiết các loại bơm thể tích như 9MГP, ЦA-320, ЦA-400
cùng tham gia vào các công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển.
Việc bố trí lắp đặt các trạm bơm trên các giàn cố định hoặc giàn nhẹ được
thiết kế tính toán phù hợp với sản lượng khai thác dầu và vai trò công nghệ của giàn
trong hệ thống công nghệ trung tâm của toàn mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng. Với sơ đồ
vận chuyển dầu và công tác vận chuyển này đã trình bày như trên, ngưới ta bố trí
kiểu loại máy bơm và số lượng trên các giàn như sau:
1. MSP-1 (giàn 1):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 2
+ Máy bơm NK-200/120 Số lượng: 2
+ Máy bơm SULZER Số lượng: 2
2. CPP-2 (Giàn công nghệ trung tâm số 2):
+ Máy bơm SULZER Số lượng: 8

+ Máy bơm R360/150 CM-3 Số lượng: 5
+ Máy bơm R360/150 CM-1 Số lượng: 2
3. MSP-3 (Giàn 3):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng:1
+ Máy bơm NPS 40/400 Số lượng: 2
4. MSP-4 (Giàn 4):
+ Máy bơm NPS65/35-500 Số lượng: 4
5. MSP-5 (Giàn 5):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 3
6. MSP-6 (giàn 6):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 2
+ Máy bơm NPS 40/400 Số lượng: 2
7. MSP-7 (Giàn 7):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 3
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 10 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
8. MSP- 8 (Giàn 8):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 2
+ Máy bơm NK-200/210 Số lượng: 2
+ Máy bơm SULZER Số lượng: 2
9. MSP-9 (Giàn 9):
+ Máy bơm NPS65/35-500 Số lượng: 4
10. SP-10 (Giàn 10):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 3
+ Máy bơm NPS 40/400 Số lượng: 1
11. SP-11(Giàn 11):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 4
12. RP-1(Giàn 1 Mỏ Rồng):
+ Máy bơm NPS 65/35-500 Số lượng: 3
+ Máy bơm NPS40/400 Số lượng: 1

Theo thống kê trên, số lượng máy bơm NPS 65/35-500 và NPS 40/400 là
37/60 chiếm một tỷ lệ lớn, và trong thực tế người ta vẫn thường dùng các loại máy
bơm NPS và SULZER để vận chuyển dầu. Đây là 2 loại bơm ly tâm có nhiều ưu
điểm: Kết cấu bền vững, độ tin cậy và độ an toàn cao, lưu lượng bơm, cột áp và
hiệu suất hữu ích lớn, dễ vận hành, bảo quản sửa chữa. Ở 2 loại bơm này do cách bố
trí bánh công tác thành 2 nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau. Do đó
làm giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên Rôto, tải trọng của các ổ đỡ trụ giảm, do
đó tuổi thọ của chúng tăng lên rất nhiều. Tuy nhiên do các bơm ly tâm đều làm việc
ở chế độ vận tốc góc lớn (khoảng 300v/ph) nên việc lắp đặt , điều chỉnh chúng đòi
hỏi độ chính xác cao. Ngoài ra , do lưu lượng của chúng khá lớn nên việc đưa
chúng vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắm vững và tuân thủ đúng yêu cầu kỹ thuật
vận hành để tránh hiện tượng quá tải của động cơ điện.
Công việc vận chuyển dầu đòi hỏi phải đưa một lượng lớn sản phẩm khai
thác dầu khí từ các giàn cố định và giàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tàu chứa
trong thời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo an toàn cho các tuyến đường
ống vận chuyển . Ngoài ra chỉ tiêu kinh tế cho việc sử dụng năng lượng điện cho
các trạm bơm cùng được đặt ra. Do đó việc bố trí phối hợp các chủng loại bơm trên
cùng một trạm, hoặc việc phối hợp giữa các trạm bơm với nhau sao cho có thể giảm
được tải trọng trên các tuyến ống vận chuyển dầu và tăng được lưu lượng thông qua
của chúng.
Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơm
người ta có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách. Theo cách đặt các bơm theo kiểu mắc
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 11 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
song song với mục đích làm tăng lưu lượng vận chuyển của trạm, theo cách này
mặc dù đường ra của mỗi mơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn đòi hỏi các
bơm trong hệ thống phải có các đặc tính kỹ thuật không khác xa nhau nhiều lắm, để
khi cùng đồng thời chúng không triệt tiêu lẫn nhau .Theo cách đặt bơm mắc nối tiếp
với mục đích làm tăng áp suất trên đường vận chuyển để có thể đưa chất lỏng đến
điểm tiếp nhận rất xa. Tuy nhiên cách này đòi hỏi các tổ hợp bơm được mắc nối tiếp

phải có lưu lượng như nhau và việc làm kín trục cho các máy bơm ở phần cuối của
hệ thống rất phức tạp do áp suất đầu vào của hệ thống tăng lên đáng kể. Ngoài ra
cũng có thể phối hợp 2 kiểu mắc song song và nối tiếp trên cùng một trạm. Nhưng
trong thực tế trên các giàn cố định các trạm bơm được xây dựng theo kiểu song
song do các kiểu bơm ly tâm đã được chọn lựa đảm bảo đủ cột áp để vận chuyển
dầu đến đúng vị trí tiếp nhận. Tùy theo sản phẩm khai thác và vị trí công nghệ của
mỗi giàn mà ngươi ta sử dụng bơm ly tâm là 2, 3 hoặc hàng chục như ở CPP-2 ( 15
bơm ).
Trên mỗi trạm bơm người ta dự phòng từ 1 đến 3 số lượng bơm để đề phòng
hư hỏng. Khi các bơm sảy ra sự cố trong chế độ làm việc ta có thể sử dụng chúng để
thay thế ngay không ảnh hưởng đến sản lượng khai thác dầu. Các máy bơm dự
phòng này không nên để chúng ở trạng thái không làm việc trong thời gian quá lâu
vì dễ gây ra hiện tượng bó kẹt Roto khi đó dầu bị đông đặc hoặc thành phần Parafin
trong dầu và cá chất gây kết tủa khác gây đóng cặn lại giữa các khe hở trong bơm.
Tùy theo mùa và thời tiết để có thể định ra một thời gian biểu vận hành các bơm dự
phòng. Việc này có thể tiến hành theo kinh nghiệm riêng, tùy theo đặc điểm công
nghệ mỗi giàn. Nhưng tốt nhất là thực hiện chế độ luân phiên làm việc cho các máy
bơm trong trạm. Điều đó giúp cho kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa được và chủ động
hơn.
Như vậy từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu của
xí nghiệp liên doanh Vietsopetro chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơ bản cho
việc xây dựng các trạm bơm dầu trên các giàn cố định để thông qua đó có thể chọn
lựa các chủng loại bơm ly tâm phù hợp với yêu cầu công nghệ của mỗi giàn. Theo
quan điểm của riêng mình các máy bơm ly tâm dùng trong công tác vận chuyển dầu
trong môi trường biển trên các giàn phải có độ tin cậy cao, độ bền cơ học lớn, có
khả năng chống lại tác động hóa học trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, ẩm, hơi nước
có độ mặn cao và nhất là có các đường đặc tính phù hợp với chế độ công nghệ của
chúng ta. Bơm ly tâm chiếm một vị trí rất quan trọng trong hệ thống công nghệ khai
thác của xí nghiệp bởi vậy nghiên cứu nắm vững lý thuyết cơ bản về chúng là
nhiệm vụ của cán bộ, công nhân trực tiếp tham ra vận hành bảo dưỡng sửa chữa các

Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 12 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
thiết bị khai thác dầu khí và cả những người có liên quan đến hệ thống công nghệ
này.
1.4. Nhận xét về công tác bơm vận chuyển dầu hiện tại.
Theo thống kê trên, số lượng máy bơm H
Π
C 65/35-500 và H
Π
C 40-400
chiếm một tỷ lệ khá lớn trong công tác bơm vận chuyển dầu 41/76 bơm. Và trong
thực tế vẫn dùng bơm H
Π
C và bơm Sulzer để vận chuyển dầu là chủ yếu. Đây là 2
loại bơm ly tâm có nhiều ưu điểm. kết cấu bền vững, độ tin cậy cao, lưu lượng, cột
áp và hiệu suất hữu ích lớn. công tác vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa không phức
tạp, dải điều chỉnh rộng. Chủng loại bơm này do cách bố trí các bánh công tác thành
2 nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau. Do đó làm giảm đáng kể lực
dọc trục tác dụng lên bánh công tác, tải trọng lên các ổ đỡ giảm, do đó tuổi thọ của
chúng tăng lên rất nhiều. Tuy nhiên do bơm làm việc ở chế độ vận tốc lớn ( khoảng
3000 vg/ph ) nên việc lắp đạt, điều chỉnh đòi hỏi độ chính xác cao. Ngoài ra do lưu
lượng tương đối lớn nên việc đưa máy vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắm vững
và tuân thủ đúng yêu cầu kỹ thuật vận hành để tránh quá tải cho động cơ điện.
Công việc vận chuyển dầu đòi hỏi phải đua ra một lượng lớn sản phẩm khai
thác dầu khí từ các giàn cố định và giàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tàu chứa
trong thời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo sự an toàn cho các tuyến đường
ống vận chuyển. Ngoài ra, chỉ tiêu kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện cho
các máy bơm cũng được đặt ra. Do đó việc bố trí, phối hợp sủ dụng các chủng loại
bơm trên cùng một trạm, hoặc việc phối hợp giữa các trạm bơm với nhau sao cho có
thể giảm được tải trọng trên các tuyến ống vận chuyển dầu và tăng được lưu lượng

thông qua chúng.
Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơm ta
có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách. Theo cách đặt bơm kiểu song song với mục
đích làm tăng lưu lượng của trạm. Theo cách này mặc dù đường ra của bơm ly tâm
đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏi các bơm trong hệ thống phải có thông
số đặc tính kỹ thuật không khác xa nhau nhiều lắm, để khi cùng đồng thời vận hành
chúng không triệt tiêu lẫn nhau. Theo cách đặt bơm mắc nối tiếp với mục đích làm
tăng áp suất trên đường vận chuyển để có thể đưa chất lỏng đến điểm tiếp nhận rất
xa. Tuy cách này đòi hỏi các tồ hợp bơm được mắc nối tiếp phải có lưu lượng như
nhau và việc làm kín trục cho các cấp bơm ở pần cuối của hệ thống rất phức tạp do
áp suất đàu vào của chúng tăng lên đáng kể. Ngoài ra cũng có thể phối hợp cả hai
kiểu kết hợp trên cùng một trạm. Trong thực tế trên các giàn cố định, các trạm bơm
dầu được xây dựng theo kiểu mắc song song do các chủng loại bơm ly tâm đã được
lựa chọn đảm bảo đủ lưu lượng để có thể vận chuyển được dầu thô đến vị trí tiếp
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 13 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
nhận. Tuỳ theo vị trí công nghệ và sản lượng khai thác của mỗi giàn mà sử dụng số
lượng bơm trên mỗi giàn là 3, 4 hoặc hàng chục như ЦТК -2 (15 BƠM ).
Từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu của XNLD
Vietsopetro chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơ bản cho việc tính toán thiết kế
trạm bơm dầu trên giàn cố định để thông qua đó có thể chọn lựa các chủng loại bơm
ly tâm phù hợp với yêu cầu công nghệ của mỗi giàn trong hệ thống chung của toàn
mỏ.
Bơm ly tâm chiếm một vị trí rất quan trọng trong hệ thống công nghệ khai
thác dầu khí của XNLD Vietsopetro. Cụ thể bơm vận chuyển dầu HΠC được sử
dụng khá phổ biến. Vì vậy việc nghiên cứu, tính toán, thiết kế và đưa ra các giải
pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng loai bơm này là công việc hết sức
cần thiết.
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 14 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trng H M a Cht ỏn tt nghip

đ ờng ống bơm ép n ớc d ới biển
đ ờng ống dẫn khí d ới biển
đ ờng ống dẫn hỗn hợp dầu và khí d ới biển
đ ờng ống dẫn khí cao áp cho hệ thống gaslift
đ ờng ống dẫn dầu d ới biển
M
M
/: đ ờng ống mới thíêt kế ch a đ a vào sử dụng
giàn xử lý trung tâm số 2
giàn nén khí trung tâm
giàn ép n ớc
tàu chứa và trạm rót dầu không bến
giàn cố định
Hỡnh 1.1. S dõy chuyn cụng ngh vn chuyn du
Sinh Viờn : Nguyn Tin Phỳc 15 Lp Thit B Du Khớ K49 VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN, KIỂM TRA, LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ MÁY BƠM VẬN
CHUYỂN DẦU HПС
2.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom và xử lý ( vị trí lắp đặt máy bơm trong
hệ thống) ( hình 2-1 ).
2.2. Tính toán, kiểm tra, thiết kế một số bộ phận chính của bơm vận chuyển
dầu HПC 65/35-500.
a) Một số yêu cầu và điều kiện thiết kế bơm
Chất lượng và hiệu suất của máy bơm phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn
phương pháp thiết kế và kết quả tính toán. Biên dạng cánh dẫn bánh công tác hình
dạng các bộ phận dẫn dòng và đĩa bánh công tác có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu
suất máy bơm. Vì vậy khi thiết kế ta phải đảm bảo các yêu cầu sau :
- Lựa chọn hình dáng bánh công tác cho phù hợp. Điều này dựa trên số vòng
quay đặc trưng n

s
.
- Chọn các thông số thực nghiệm hợp lý cho từng loại máy.
- Các biên dạng thiết kế phải đảm bảo đồng đều, liên tục, không có điểm đột
biến để tránh tổn thất và cản trở dòng chảy.
- Các kết quả tính toán và các phương pháp thiết kế phải đảm bảo đạt độ
chính xác cao.
- Đảm bảo dễ chế tạo máy theo thiết kế.
- Thiết kế bơm dùng để bơm chất lỏng là dầu thô ta phải luôn chú ý đến tính
chất của chất lỏng được bơm.
b) Các dữ liệu để thiết kế bơm
- Lưu lượng thực tế của bơm: Q= 65 ( m
3
/h ).
- Cột áp toàn phần thực tế của bơm: H = 500 ( mH
2
O ).
- Số vòng quay của trục bơm: n= 2950 ( vòng / phút ).
- Dung dịch là hỗ hợp dầu thô đã qua sử lý sơ bộ.
- Khối lượng riêng: ρ=843,3 ( kg/m
3
).
- Hiệu suất chung sơ bộ của bơm: η =0,59.
- Bơm có kết cấu nhiều cấp ( i = 8) và bố trí một miệng hút.
2.2.1. Tính toán lựa chọn động cơ dẫn động.
- Tính công suất yêu cầu trên trục bơm :
N =
c
t
HQg

η
ρ
.1000

(2.1)
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 16 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Trong đó:
Q
t:
lưu lượng tính toán: Q
t
= (1,02
÷
1,15).Q
Q
t
= 1,15.Q = 1,15
×
65 = 74.75 (m
3
/h)
≈
0,0208 (m
3
/s).
g: gia tốc trọng trường: g = 9,8 (m/s
2
)
Đơn vị của các thông số:

N Q
t
H
ρ
g
kW m
3
/s m kG/m
3
m/s
2
Thay số vào công thức (2.1) ta được:
N =
59,01000
5000208,08,93,843
×
×××
= 145 (kw)
Tính công suất trên trục động cơ dẫn động:
N
đc
= 1,1.N = 1,1.140 = 160 ( kw)
-Số vòng quay đặc trưng:
n
s
=
2/14/3
4/32/1
.
65,3

yH
iQn
t
(2.2)
Trong đó:
i: là số cấp bánh công tác, i = 8
y: là số cửa hút bánh công tác, y = 1
Thay số:
n
s
=
2/14/3
4/32/1
1500
80208,0295065,3
×
×××
= 70 ( vòng/phút)
2.2.2. Tính toán các thông số ở cửa vào bánh công tác
2.2.2.1. Sơ đồ kết cấu bánh công tác và quy ước các kích thước( Hình 2-2)
Trong đó :
d - đường kính trục bơm nơi lắp bánh công tác.
D - đường kính moayơ bánh công tác.
D
1
- đường kính tâm mép vào bánh công tác.
D
2
- đường kính ngoài bánh công tác.
D

s
- đường kính cửa vào bánh công tác.
b
1
chiều rộng mép vào bánh công tác.
b
2
chiều rộng mép ra bánh công tác.
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 17 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Hình.2.2. Sơ đồ kết cấu bánh công tác
2.2.2.2. Xác định đường kính đầu ra của trục bơm ( đường kính trục nơi lắp
khớp nối )
d
r
=
3
]'.[12,0
τ
x
M
(2.3)
Trong đó:
d
r
: là đường kính của trục bơm.
M
x
: là mômen xoắn trên trục:
M

x
= 97403.
n
N
.9,81 (N.cm) (2.4)
[
τ
]’: là ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm trục.
Ở đây ta chọn vật liệu là thép Cacbon, với thép C
30
÷
C
45
thì giá trị [
τ
]’ sẽ là:
[
τ
]’ = 9,81.(200
÷
250) (N/cm
2
).
Ta chọn: [
τ
]’ = 9,81.240 (N/cm
2
).
Thay số vào công thức(2.3) ta được :
d

r
=
3
2950.240.81,9.12,0
145.81,9.97403
= 5,3 (cm) = 0,053 (m)
2.2.2.3. Xác định đường kính trục tại vị trí lắp bánh công tác
Bơm H
Π
C 65/35-500 có 8 cấp bánh công tác, gồm 2 phân đoạn với kết cấu
nằm ngang sự bố trí các bánh công tác đôi một đối xứng nhau có tác dụng khử lực
dọc trục sinh ra trong khi bơm làm việc. Dựa vào kết cấu của bơm đòi hỏi trục bơm
khi thiết kế phải tính đến độ cứng vững cao, khả năng chịu các lực uốn, lực xoắn
tốt. Các chi tiết trên trục khi lắp đặt phải có độ đồng tâm cao.
Từ đó ta có thể quyết định kích thước trục với đường kính d > d
r
từ 5
÷
20
(mm).
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 18 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Ta chọn d = 0,058 (m).
2.2.2.4.Đường kính Moayơ bánh công tác:
d
0
= (1,2
÷
1,25).d (m)
Chọn: d

0
= 1,2.0,058 = 0,07 (m)
2.2.2.5. Xác định đường kính D
s
.
Ta xác định đường kính D
s
theo lưu lượng:
D
s
=
3
2
0
.
.4
d
Cs
Q
t
+
π
(m) (2.5)
Trong đó:
C
s
: là tốc độ của dòng chảy ở cửa vào bánh công tác.
C
s
= K

os.
1
.2 Hg
(m/s) (2.6)
Với g = 9,8 m/s
2
H
1
: là cột áp của bánh công tác:
H
1
=
i
H
=
8
500
= 62,5 (mH
2
O)
K
os
: là hệ số tốc độ:
K
os
= 0,006.n
3/2
s
= 0,006.70
2/3

= 0,1
Thay số vào công thức (2.6) ta được:
C
s
= 0,1.
5,62.8,9.2
= 3,5 (m/s)
Thay số vào công thức (2.5) ta được:
D
s
=
2
07,0
5,3.14,3
0208,0.4
+
= 0,111 (m/s)
2.2.2.6. Xác định đường kính D
1
.
Khi bơm có số vòng quay đặc trưng n
s
> 60 (vòng/phút) thì mép vào nghiêng
so với trục bơm, để đảm bảo nghiêng ở mép cửa vào tránh hiện tượng va đập gây
tổn thất cho dòng chảy.
Do đó: D
1
= (0,8
÷
0,95).D

s

Chọn: D
1
= 0,8.D
s
= 0,8.0,111 = 0,089 (m).
2.2.2.7.Xác định chiều rộng mép vào b
1
.
Để bơm làm việc với cột áp lớn thì
1
α
= 90
o
nghĩa là khi bánh công tác có kết
cấu bộ phận dẫn hướng sao cho dòng chảy chất lỏng ở máng dẫn chuyển động theo
phương hướng kính.
Khi
1
α
= 90
o
thì C
1u

≈
0 , C
o
≈

C
or
, C
1

≈
C
1r
Tốc độ dòng chảy ngay trước khi vào cánh (C
o
) là:
Ta tính theo công thức:
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 19 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
C
o
= (0,06
÷
0,08).
3
2
.
t
Qn
(m/s) (2.7)
Ta chọn: C
o
= 0,075.
3

2
.
t
Qn
= 0,075.
3
2
0208,0.2950
= 4,37 (m/s).
Vậy: C
o
= C
or
= 4,37 (m/s)
Từ lưu lượng ta có:
b
1
=
or
t
CD
Q
.1
.
π
=
37,4.089,0.14,3
0208,0
= 0,017 (m)
Đây chỉ là chiều rộng tính toán. Thực tế do sự đổi hướng đột ngột của dòng

chảy ở cửa hút từ hướng kính sang hướng trục nên trong kết cấu lấy b
1
lớn hơn để
tránh “ vùng chết ” ở cửa vào.
Lấy b
1
= 1,2.b
1
= 1,2.0,014 = 0,017 (m)
Do chiều dày cánh dẫn ở cửa vào là S
1
mà tốc độ dòng chảy tăng từ C
o
( ngay trước mép vào cánh) đến C
1
( ngay sau khi vào cánh), từ phương trình liên
tục ta có:
C
1r
=
11
1
σ
−t
t
.C
or
= k
1
.C

or
(m) (2.8)
Trong đó:
t
1
: là bước cánh ở cửa vào, t
1
=
Z
D
1
.
π
(Z: là số cánh )
k
1
: là hệ số thu hẹp ở cửa vào, k
1
=
11
1
σ
−t
t

1
σ
: là chiều dày cánh (tính trên cung tròn đường kính D
1
).

Do t
1
chưa biết nên khi tính toán ta chọn sơ bộ giá trị: k
1
= 1,15
÷
1,20
Thay số vào (2.8) ta có:
C
1r
= k
1
.C
o
= 1,2.4,37 = 5,24 (m/s).
2.2.2.8 Xác định giá trị góc vào của cánh dẫn
1
β
:
Theo phương trình cơ bản thì
1
β
không ảnh hưởng trực tiếp đến cột áp của
bơm. Nhưng giá trị
1
β
không thích hợp sẽ gây va đập giữa dòng chảy cới cánh dẫn
ở lối vào bánh công tác. Điều này gây ảnh hưởng xấu đến cột áp của bơm . Vì vậy
yêu cầu của thiết kế là phải tính chọn được
1

β
phù hợp ( thường trong khoảng 15
÷
30
o
), nếu quá nhỏ sẽ làm tăng chiều dài cánh dẫn , tăng sức cản dòng chảy.
Góc
1
β
được xác định từ tam giác vận tốc ở cửa vào:
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 20 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.3. Tam giác vận tốc ở cửa vào
tg
1
β
=
u
r
CU
C
11
1
−
=
α
cos.
1
1
o

r
CU
C
−
(2.9)
Nhưng thông thường ta tính góc vào không va đập
0,1
β
nghĩa là góc vào ứng
với
1
α
= 90
o
Ta có:
tg
0,1
β
=
1
U
C
or
(2.10)
Với U
1
=
2
.
1

D
ω
(m/s): là vận tốc góc của bánh công tác.
Thay số vào (3.10) ta có:
tg
0,1
β
=
2
.
30
.
1
0
D
n
C
r
π
=
2
089,0
.
30
2950.14,3
37,4
= 0,3057
⇒
0,1
β

= 17
o
Mà
1
β
=
0,1
β
+
δ
, với
δ
= 3
÷
5
o
⇒

1
β
= 17
o
+ 3
o
= 20
o
(chọn
δ
= 3
o

)
2.2.2.9. Chiều dày cánh dẫn S.
Khi tính toán thiết kế cánh dẫn, ta phải họn chiều dày cánh dẫn thích hợp để
không những giảm thiểu tổn thất thủy lực trên cánh mà còn đảm bảo độ bền cơ học
của cánh dẫn. Ngoài ra tuổi thọ và độ bền của cánh còn phụ thuộcvào vật liệu chế
tạo.
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 21 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Chọn S = 0,004 m , vật liệu chế tạo là thép hợp kim. Ở cửa vào bánh công
tác chọn S
1
= 0,003 m , tại mép vào cửa cánh được lượn tròn để giảm va đập gây
mòn và giảm tổn thất. Ở cửa ra bánh công tác, tại đây vận tốc vòng của chất lỏng
chuyển động lớn nhất. Các hạt cứng va đập vào bề mặt cánh ở cửa ra nhiều hơn nên
cửa ra nhanh mòn hơn cửa vào. Vì vậy khi thiết kế phải tính đến độ mòn , độ bền
của cánh. Chọn S
2
= 0,005 m . Chiều dày cánh dẫn tăng từ S
1
đến S
2
.
2.3. Tính toán các thông số cửa ra bánh công tác.
2.3.1. Góc ra của cánh dẫn
2
β
.
Góc ra của cánh dẫn
2
β

là góc biểu thị phương của vận tốc tương đối ở lối ra
bánh công tác, có ảnh hưởng trực tiếp đến phương và trị số các thành phần vận tốc
của dòng chảy trong máng dẫn. Do đó nó quyết định đến cột áp của bơm.
Khi tính chọn góc
2
β
cần phải hợp lý để bơm làm việc với hiệu suất cao và ít
tổn thất năng lượng.
Dựa vào số vòng quay đặc trưng n
s
và các điều kiện trên ta chọn
2
β
= 25
o
2.3.2. Tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh U
2
.
U
2
= k
U
2
.
1
2 Hg
(m/s) (2.11)
Hệ số tốc độ k
U
2

được tính:
k
U
2

=
ψ
1
Với
ψ
là hệ số áp suất chọn theo số vòng quay đặc trưng n
s
:
Chọn
ψ
= 1,1
⇒
k
U
2
=
1,1
1
= 0,95
Thay vào công thức ( 2.11) ta có kết quả sau:
U
2
= 0,95.
5,62.8,9.2
= 33,25 (m/s)

2.3.3. Tính đường kính tại cửa ra bánh công tác D
2
:
D
2
= 19,1.
n
Hg
1
2
= 19,1.
2950
5,62.8,9.2
= 0,227 (m)
2.3.4.Tính chiều rộng cửa ra của bánh công tác b
2
:
b
2
=
r
t
CD
kQ
22
2

.
π
(m) (2.12)

Với: C
2r
= (0,7
÷
1).C
1r
= (0,8
÷
1,1).C
o
Chọn C
2r
= 0,987.C
0
= 0,987.4,37 = 4,315 (m/s)
k
2
: là hệ số thu hẹp ở cửa ra, k
2
= (1,05
÷
1,1), chọn k
2
= 1,1
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 22 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Thay số vào (2.12) ta có:
b
2
=

315,4.227,0.14,3
1,1.0208,0
= 0,007 (m) = 7 (mm)
Do tổn thất ở cửa ra nên giá trị b
2
thực tế được lấy tăng về mỗi bên 1
÷
1,5
(mm) so với giá trị tính toán.
Vậy:b
2
= 10 (mm).
2.3.5.Xác định tốc độ tương đối.
W
1
=
1
1
sin
β
r
C
=
o
20sin
24,5
= 15,32 (m/s)
W
2
=

2
2
sin
β
r
C
=
o
25sin
315,4
= 10,21 (m/s).
2.3.6. Xây dựng tam giác tốc độ.
Từ các giá trị
1
β
,
2
β
và các tốc độ U
1,
U
2
và W
1
, W
2
ta xây dựng được các
tam giác tốc độ ở cửa vào và cửa ra .
Thường
2

α
= 5
÷
12 khi có đĩa dẫn hướng ra (bơm nhiều cấp) và
2
α
= 12
÷
30
o
khi ra khỏi bánh công tác là buồng dẫn hướng. Từ đó ta chọn
2
α
= 12
o
Với:
1
α
= 90
o
,
2
α
= 12
o
1
β
= 20
o
,

2
β
= 25
o
U
1
= 16,2 (m/s), U
2
= 33,25 (m/s)
W
1
= 15,32 (m/s), W
2
= 10,21 (m/s)
C
2u
=
2
2
α
tg
C
r
=
o
tg12
315,4
= 20,3 (m/s)
Hình 2.4. Tam giác tốc độ ở cửa vào và ra của bánh công tác
2.3.7. Số cánh dẫn Z.

Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 23 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Z = k.
12
12
DD
DD
−
+
.sin
2
21
ββ
+
(2.13)
Với k = 6,5 cho các bánh có chiều dày tương đối lớn
Thay các số liệu vào công thức ta có:
Z = 6,5.
089,0227,0
089,0227,0
−
+
.sin
2
2520
oo
+
= 6,02
Trong các bơm thông thường để ổn định thì Z = 6
÷

8 cánh. Ở đây ta chọn Z
= 8 cánh.
2.3.8. Chiều dày đĩa bánh công tác.
Trong quá trình làm việc đĩa bánh công tác thường phải chịu cả áp lực phía
trước và phía sau đĩa. Các lực này rễ gây biến dạng và gây vỡ bánh công tác. Ví vậy
khi thiết kế đảm bảo bánh công tác có độ cứng vững và ổ định.
Chiều dày đĩa bánh công tác m: khi chọn phải dựa vào sức bền ly tâm mà xác
định, ở bơm do đường kính D
2
tương đối nhỏ , chiều dày đúc lớn nên không tính sức
bền mà chỉ dựa theo công nghệ đúc. Chiều dày đĩa ở phần Moayơ chọn m = 0,010
(m) và nhỏ dần ra phía ngoài đến 0,005 m.
2.4. Kiểm tra kết quả tính toán.
2.4.1. Kiểm nghiệm các hệ số thu hẹp.
k
1
=
1
11
1
sin
β
π
π
S
Z
D
Z
D
−

=
o
20sin
003,0
8
089,0.14,3
8
089,0.14,3
−
= 1,26
k
2
=
2
22
2
sin
β
π
π
S
Z
D
Z
D
−
=
o
25sin
005,0

8
227,0.14,3
8
227,0.14,3
−
= 1,15
Ta thấy giá trị k
1
, k
2
tính theo công thức này chỉ sai khác với giá trị k
1
, k
2
đã
lựa chọn ở trên không quá 5%
2.4.2. Kiểm nghiệm tỷ số
2
2
D
b
.
2
2
D
b
=
2
3/4
.00073,0

u
q
k
n
=
95,0
65,3
.00073,0
3/4






s
n
=
95,0
65,3
70
.00073,0
3/4






= 0,0398

Với n
s
= ( 60
÷
80 ) thì tỷ số
2
2
D
b
= ( 0,03
÷
0,05 )
⇒
tỷ số
2
2
D
b
nằm trong
khoảng cho phép
Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 24 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT
Trường ĐH Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
2.4.3. Kiểm nghiệm tỷ số
1
2
D
D
.
Với n
s

= ( 60
÷
80 ) thì tỷ số
1
2
D
D
= (2,55
÷
3), tính toán phần trên cho ta tỷ số
1
2
D
D
=
089,0
227,0
= 2,5505
⇒
tỷ số
1
2
D
D
nằm trong khoảng cho phép
2.4.4. Kiểm nghiệm tỷ số
2
1
W
W

.
Với n
s
= (60
÷
80) thì tỷ số
2
1
W
W
= (1,45
÷
1,6), tính toán phần trên cho ta tỷ số
2
1
W
W
=
21,10
32,15
= 1,5505
⇒
tỷ số
2
1
W
W
nằm trong khoảng cho phép.
Ta thấy các kết quả tính trọn trên đây tuy chưa thực sự là tối ưu nhất khi thiết
kế máy bơm, nhưng các kết quả đó là hoàn toàn hợp lý để có thể lựa chọn được một

máy bơm với chế độ làm việc tốt và sự ổn định cao.
2.5. Xây dựng biên dạng cánh.
Khi máy bơm có số vòng quay đặc trưng lớn n
s
> 60, thì lưu lượng của máy
bơm khá lớn, áp suất nhỏ, cánh sẽ rộng và có chiều dài không lớn. Ta không thể coi
một đường dòng trung bình đặc trưng cho cả các đường dòng của cánh được. Để
đảm bảo các phần tử chất lỏng từ mọi điểm của mép vào đi đến cửa ra của cánh dẫn
bánh công tác đầu được truyền năng lượng như nhau thì chiều dài thực của các
đường dòng trên cánh phải bằng nhau. Muốn vậy cánh sẽ có độ cong không giống
nhau ở các đường dòng mà phải cong xoắn không gian. Hình chiếu của cánh trên
mặt vĩ tuyến không trùng nhau thành một đường cong vì cánh không vuông góc vói
đĩa bánh công tác mà hình chiếu bao gồm các hình chiếu của nhiều đường dòng.
Nếu n
s
lớn vừa thí cửa vào của cánh nghiêng nhiều, ở cửa ra cánh nghiêng ít hoặc
khơng nghiêng. Khi n
s
rất lớn thì toàn bộ cánh sẽ nghiêng di, hình chiếu sẽ trải ra.
2.5.1.Xây dựng biên dạng cánh không gian trong mặt kinh tuyến.
Xác định mép vào mn ta dựa vào góc ôm cánh .
Việc xây dựng mặt đứng thực hiện giống như ở cánh mặt trụ nhưng góc
nghiêng của đường kẻ ban đầu sẽ có thể lớn hơn 5
o
, tùy theo độ lớn của n
s
việc khó
khăn là xác định mép vào mn. Ta dựa vào cánh, ở đây là góc ôm ngoài
m
ϕ

và góc
ôm trong
n
ϕ
. Dựa theo số vòng quay đặc trưng n
s
thì ta xác định được:
m
ϕ
= 115
o
n
ϕ
=120
o

Sinh Viên : Nguyễn Tiến Phúc 25 Lớp Thiết Bị Dầu Khí – K49 –VT