quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao độ bền của máy bơm нпс 6535-500 phục vụ cho công tác vận chuyển dầu khí

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU
Có thể nói rằng Dầu mỏ và khí đốt là một loại tài nguyên khoáng sản
quý mà thiên nhiên đã ban tặng cho con người. Sự biết đến Dầu khí của con
người muộn hơn so với các loại khoáng sản khác như đồng ,chì,nhôm, sắt…
Dầu mỏ và khí đốt là hợp chất của Hydrocacbon được khai thác lấy lên từ
lòng đất, thường tồn tại ở thể lỏng và khí.
Dầu khí thường có tên gọi khác là vàng đen có vai trò rất lớn đến đời
sống kinh tế toàn cầu. Dầu mỏ là một ngành kinh tế siêu lợi nhuận, các quốc
gia và dân tộc trên toàn thế giới hiểu rất rõ về vai trò của nguồn tài nguyên
này.
Ở Việt Nam, vai trò và ý nghĩa của Dầu khí càng trở nên quan trong
hơn bao giờ hết trong thời kỳ đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hóa- hiện đại
hóa. Trong những năm qua, Dầu khí đã đóng góp rất lớn vào ngân sách quốc
gia, tham gia vào quá trình tăng trưởng kinh tế của nước ta nhất là thời kỳ
khủng hoảng nền kinh tế toàn cầu như hiện nay.
Thật vậy, với đặc thù về vị trí địa lý ở Việt Nam , từng ngày, từng giờ,
những cán bộ công nhân viên đang ngày đêm làm việc hăng say, không biết
mệt mỏi đã khai thác được một sản lượng Dầu khí rất lớn, với hệ thống các
thiết bị tối tân và hiện đại là phương tiện giúp chúng ta khai thác triệt để
nguồn tài nguyên này.
 Lý do chọn đề tài:
Khi được đi thực tập tại giàn khoan cố định, được đến trược tiếp
block modul 3, được nghe giới thiệu và hướng dẫn vận hành máy bơm dầu
. Em mới hiểu ra rằng mỗi một công đoạn trong ngành Dầu mỏ cũng đều
rất quan trọng. Công tác khai thác và vận chuyển dầu cũng là một khâu rất
quan trọng .Đó chính là công đoạn bơm và chung chuyển dầu theo đường
ống thu gom chung tới tàu chứa dầu.
Máy bơm dầu loại NPS là loại bơm ly tâm thông dụng được lắp đặt
tại các giàn MSP để bơm trực tiếp dầu sau khi tách khí đi sang tàu chứa.
Đây là loại bơm có nhiều ưu điểm do Liên Xô chế tao. Cơ cấu máy đơn

giản trong quá trình vận hành và sửa chữa. Với nhũng lý do trên đã thôi
thúc em lựa chọn đề tài này.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
1
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
 Mục đích của đề tài:
Tìm hiểu quy trình vận hành, bảo dưỡng sửa chữa nhỏ đối với bơm
NPS 65/35-500.
Đưa ra các giải pháp nâng cao độ bền của của việc sử dụng bơm vận
chuyển dầu NPS 65/35-500
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
2
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Chương I
TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ CÔNG TÁC BƠM VẬN CHUYỂN
DẦU
1.1. Tình hình khai thác Dầu Khí ở 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 sông
Hồng, Cửu Long, Hoàng Sa và Trường Sa. Từ những năm 60 của thế kỷ XX
mặc dù trong nước còn tồn tại rất nhiều khó khăn về kinh tế, khoa học kỹ
thuật nhưng công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đã được các đoàn địa chất của
tổng cục cục dầu khí tiến hành trên địa bàn sông Hồng ở miền bắc và từ
những năm 70 đã 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 và đã đạt
được rất nhiều kết quả, mang lại những lợi ích lớn về mặt kinh tế, đồng thời
đã khẳng định được vai trò của mình trong nền kinh tế đất nước. Sau đây
chúng ta nhìn lại lịch sử phát triển của nghành Dầu khí:
Ngày 27/11/1961, Đoàn Địa Chất 36, trực thuộc tổng cục Địa Chất được

thành lập để thực hiện nhiệm vụ tìm kiếm, thăm dò dầu, khí tại Việt Nam.
Hoạt động của đoàn Địa Chất 36 ngày càng lớn cho nên ngày 09/10/1969 Thủ
Tướng Chính Phủ đã ra quyết định số 203/CP thành lập Liên đoàn Địa Chất
36, có nhiệm vụ xây dựng, quy hoạch, và lập kế hoạch nghiên cứu tìm kiếm
và thăm dò dầu mỏ, khí đốt ở trong nước. Trước đó, với tiền thân là đoàn Địa
Chất 36, các hoạt động thăm dò địa chất đã đạt được một số thành tựu đáng
kể, trong đó có việc tiến hành thăm dò địa chấn và khoan thử nghiệm tại miền
Bắc. Một số nghiên cứu chuyên ngành khác về thạch học, trầm tích,…, cũng
đã được triển khai. Quan điểm về triển vọng dầu khí là nguồn tài nguyên tăng
dần về phía biển đã được hình thành.
Năm 1975, ngay sau ngày thống nhất đất nước, ngày 03/09/1975 Tổng
cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam được thành lập trên cơ sở Liên đoàn Địa
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
3
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
chất 36 và một bộ phận thuộc Tổng cục Hóa chất, đã đánh dấu một bước phát
triển mới của ngành Dầu khí . Một năm sau ngày thành lập, ngày 25/07/1976,
ngành Dầu khí đã phát hiện dòng khí thiên nhiên đầu tiên tại giếng khoan số
61 ở xã Đông Cơ - huyện Tiền Hải – Thái Bình.
Trong giai đoạn từ 1977-1986, nhiều hoạt động nghiên cứu thăm dò đã
được tiến hành với các đối tác của Liên Xô và Châu Âu trong lĩnh vực dầu
mỏ.
Sau 5 năm, kể từ khi phát hiện khí, dòng khí công nghiệp ở mỏ Tiền Hải
đã được khai thác để đưa vào phục vụ cho phát điện và công nghiệp địa
phương tỉnh Thái Bình. Ngày 19/06/1981, Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí
Việt-Xô (Vietsovpetro) được thành lập.
Những nghiên cứu và khảo sát tìm kiếm vào tháng 05/1984 đã cho thấy:
Có khả năng khai thác dầu thương mại trên các cấu tạo Bạch Hổ, Rồng. Ngày
06/11/1984 hạ thủy chân đế giàn khoan dầu khí đầu tiên của Việt Nam (MSP-
1) tại mỏ Bạch Hổ và ngày 26/06/1986 đã đi vào lịch sử khai thác Việt Nam,

khi Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí Việt-Xô đã khai thác tấn dầu đầu tiên tại
mỏ Bạch Hổ từ giàn MSP-1 và đã có tên trong danh sách các nước khai thác
và xuất khầu dầu thô trên thế giới, khẳng định một tương lai phát triển đầy
hứa hẹn cho ngành công nghiệp Dầu khí nước ta.
Kể từ ngày 26/06/1986 đến hết tháng 10/2008, ngành Dầu khí đã khai
thác được trên 280 triệu tấn dầu thô và trên 45 tỷ mét khối khí, mang lại
doanh thu gần 60 tỷ USD, nộp ngân sách Nhà nước trên 36 tỷ USD, tạo dựng
được nguồn vốn chủ sở hữu trên 100 nghìn tỷ đồng.
Tháng 04/1990 - Tổng cục Dầu khí Việt Nam được sát nhập vào Bộ
Công nghiệp nặng.
Tháng 06/1990 - Tổng Công ty Dầu khí Việt Nam (Vietnam Oil & Gas
Corporation – Petrovietnam) được tổ chức lại trên cơ sở các đơn vị cũ của
Tổng cục Dầu khí Việt Nam.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
4
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Tháng 05/1992- Tổng Công ty Dầu khí Việt Nam, tách khỏi Bộ Công
nghiệp nặng và trực thuộc Thủ tướng Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam,
trở thành Tổng Công ty Dầu khí quốc gia, với tên giao dịch quốc tế là
Petrovietnam.
Năm 1993, Luật Dầu khí được ban hành. Cũng trong năm này,
Petrovietnam bắt đầu triển khai xây dựng hệ thống thu gom và vận chuyển khí
đồng hành từ mỏ Bạch Hổ vào đất liền, phục vụ trước tiên cho Nhà máy nhiệt
điện Bà Rịa – Vũng Tàu và sau này cho Phú Mỹ.
Ngày 29/05/1995, Thủ tướng Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam
quyết định thành lập Tổng Công ty Nhà nước với tên giao dịch quốc tế là
Petrovietnam.
Năm 2001, cột mốc xuất khẩu 100 triệu tấn dầu thô.
Ngày 28/11/2005, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất – Nhà máy lọc dầu đầu
tiên của Việt Nam được khởi công xây dựng với tổng vốn đầu tư là 2,5 tỷ

USD và đã cho lô dầu đầu tiên vào tháng 3 năm 2009.
Song song với việc tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu, các dự án trong
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 cho nhà máy điện đạm Phú Mỹ với một
lượng lớn khí hoả lỏng LPG và 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.
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.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
5
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
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 an toàn cao nên con người luôn là yếu tố quyết định đặc biệt trong thới kỳ
hội nhập. Ý thức được điều đó tập đoàn dầu khí Việt Nam đã sớm đầu tư xây
dựng và 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 cán bộ trên 22000 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 dịnh số 386/QĐ-TTG
09/03/2006 phê duyệt chiến lược phát triển ngành dầu khí quốc gia Việt Nam
đến năm 2015 và định hướng năm 2020. Vì lí do đó ngày 29/08/2006 thủ
tướng đã có quyết định số 199/2006/QD-TTg thành lập tập đoàn dầu khí quốc
gia Việt Nam. Tên giao dịch quốc tế là VIETNAM OIL AND GAS GROUP,
gọi tắt là Petrovietnam, viết tắt là PVN nhằm đáp ứng đòi hỏi cấp bách và
tăng trưởng kinh tế chung của đất nước trong giai đoạn này.
Với những thuận lợi và thế mạnh sẵn có tập đoàn dầu khí Việt Nam xác
định mục tiêu và nhiêm 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, dự
trữ, phân phối và dịch vụ xuất nhập khẩu. Xây dựng tập đoàn dầu khí lớn
mạnh và kinh doanh đa ngành trong nước và quốc tế.
Các mục tiêu cụ thể:
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
6
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
-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 kiệmhiệu 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 trìnhh lọc hoá dầu,
chế biến khí để tạo ra sản 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 btriển dich 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
nghanh 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.
Nói chung ngành công nghiệp dầu khí Viêt Nam đang lớn mạnh và
dần chuyển mình theo sự phát triển chung của nghành dầu khí toàn thế giới và
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
7
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
đã đóng góp vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế nước nhà, là một

trong những ngành công nghiệp trọng điểm, và có nhiều triển vọng trong
tương lai.
1.3. Công tác Bơm vận chuyển dầu trên các công trình biển , các giàn
khai thác ở mỏ Bạch Hổ.
1.3.1.Nhiệm Vụ.
Sau khi dầu được khai thác từ giếng khoan, dưới áp lực vỉa theo
phương pháp khai thác tự phun hay các thiết bị khai thác như bơm ly tâm điện
chìm trong phương pháp khai thác cơ học, dầu sẽ được đưa đến các bình tách
công nghệ mục đích tách các tạp chất cơ học ,các thành phần khí, nước lẫn
trong dầu, sau đó dầu thô sẽ được đưa đến các bình chứa lắp đặt ngay trên
giàn khoan. Để vận chuyển dầu tới nơi tiêu thụ hay tới tàu thương mại ,chúng
ta thường sử dụng phương pháp vận chuyển bằng đường ống. Ưu điểm của
phương pháp là kết cấu đơn giản, an toàn khi sử dụng và hạn chế mức ảnh
hưởng thấp nhất tới các công trình xung quanh.
Khí vận chuyển dầu bằng đường ống, yêu cầu đặt ra là năng lượng
dòng chảy luôn lớn hơn tổn thất năng lượng trên suốt chiều dài của đường
ống ( bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ) và phải đảm bảo lưu
lượng theo đúng yêu cầu kỹ thuật, tránh tình trạng dầu bị ứ đọng trong các
thùng chứa.
1.3.2.Yêu Cầu.
Phải lực chọn được máy bơm sao cho phù hợp . Có rất nhiều loại máy
bơm tren thị trường hiện nay như bơm pistong, bơm ly tâm, bơm hướng trục,
bơm phun tia…
Trong công tác bơm vận chuyển dầu người ta hay dùng bơm ly tâm vì
so với các loại bơm khác, bơm ly tâm có các ưu điểm sau:
- Cột áp từ hàng trục đến hàng trăm nghìn mét cột nước.
- Lưu lượng từ 2 ÷ 70000m
3
/h.
- Công suất 1 ÷ 6000kw

- Số vòng quay của trục bơm từ 730 ÷ 6000vòng/phút
- Kết cấu gọn nhẹ, độ tin cậy tương đối cao
- Hiệu quả kinh tế.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
8
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Đường đặc tính của bơm có độ nghiêng đều thích hợp với sự thay đổi của
mạng đường ống dẫn vì điều kiện vận hành riêng biệt.
1.4.Tổng quan về một số loại bơm vận chuyển Dầu đang được sử dụng
trong ngành Dầu Khí của Việt Nam.
Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn trong đó việc trao đổi năng
lượng giữa máy với chất lỏng được thực hiện bằng năng lượng thủy động
của dòng chảy qua máy. Bộ phận làm việc chính của bơm ly tâm là các
bánh công tác trên đó có nhiều cánh dẫn để 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 rất quan trong trong việc trao đổi năng
lượng của máy với dòng chảy. Khi bánh công tác của bơm ly tâm quay
( thường với số vòng quay lớn đến hàng ngàn vòng trong 1 phút). Các
cánh dẫn truyền cơ năng nhận từ động cơ ( thường là động cơ điện) cho
dòng chất lỏng đi qua nó tạo thành năng lượng thủy động cho dòng chảy.
Năng lượng thủy động bao gồm động năng (V
2
/2g) và áp năng ( P/γ)
,chúng có mối quan hệ mật thiết với nhau. Khi làm việc, sự biến đổi động
năng bao giờ cũng kéo theo sự biến đổi áp năng. Tuy nhiên đối với máy
thủy lực cánh dẫn như bơm ly tâm, với mỗi loại kết cấu máy cụ thể ,sự
biến đổi áp năng chỉ đạt đến một giới hạn nhất định. Nó khác với máy thủy
lực thể tích.Ở máy thủy lực thể tích, năng lượng trao đổi của máy với chất
lỏng có thành phần chủ yếu là áp năng, 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 lại toàn bộ năng lượng thủy động của dòng
chảy nhận được từ máy biến thành động năng. Chính vì vậy việc dùng máy
bơm ly tâm để vận chuyển chất lỏng từ một điểm này đến một điểm khác
chiếm một ưu thế hơn hẳn các lọa máy thủy lực khác.
Trong liên doanh Vetsovpetro, máy bơm NPS 65/35-500 được sử
dụng rất rộng dãi vì đây là loại bơm khi làm việc đạt độ tin cậy cao, ưu
điểm về giá thành thuận tiện trong việc vận hành , bảo dưỡng và sửa chữa,
hiệu suất và khả năng làm việc trong mọi điều kiện là khá tốt. Hiệu suất
đạt đến 59%.
Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật của một số loại bơm
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
9
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Các thông số
kỹ thuật cơ bản
Bơm NPS
65/35-500
Bơm SULZER Bơm HK
200-120
Lưu lượng
định mức (m
3
/h)
65 130 200
Cột áp tối ưu (m) 500 400 120
Công suất thủy
lực của bơm
(kW)
150 147
Hiệu suất bơm

(%)
59 74 72
Số vòng quay của
bơm (v/ph)
2950 2950 2950
Độ dự trữ chống
xâm thực (m)
4,2 4,1 4,8
Điện áp (V) 380 380 380
Công suất động
cơ (kW)
160 185 100
Tần số dòng điện 50 50 50
Dòng điện Thay đổi Thay đổi Thay đổi
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
10
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Chương II
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT BƠM LI TÂM.
2.1. Khái quát về bơm ly tâm.
Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn biến đổi cơ năng của động
cơ dẫn động thành năng lượng để vận chuyển chất lỏng theo hệ thống ống
dẫn hoặc tạo ra áp suất cần thiết trong hệ thống truyền dẫn thủy lực.
Ưu điểm của bơm ly tâm là:
- bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, nhiên liệu, hóa chất , kể cả
hỗn hợp chất lỏng và chất rắn.
- phạm vi sử dụng lớn, năng suất cao
- kết cấu gọn nhẹ, chác chắn , làm việc tin cậy
- hiệu suất của bơm tương đối cao ,η=0,65÷0,90
- chỉ tiêu kinh tế tốt, giá thành tương đối rẻ.

2.1.1. Cấu tạo bơm ly tâm.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
11
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm.
1- bánh công tác
2- trục bơm.
3- bộ phận dẫn hướng vào.
4- bộ phận dẫn hướng ra.
còn gọi là buồng xoắn ốc).
5- ống hút.
6- ống đẩy.
2.1.2. Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm.
Khi bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng trong
bánh công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài chuyển
động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá
trình đẩy của bơm. Đồng thời ở cửa vào của bánh công tác suất hiện một
vùng có áp suất chân không, và dưới tác dụng của áp suất ở bể chứa lớn hơn
áp suất ở cửa vào của bơm, chất lỏng ở cửa hút liên tục bị hút vào bơm theo
ống hút. Đó là quá trình hút của bơm. Quá trình hút và đẩy của bơm là quá
trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
12
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Bộ phận dẫn hướng ra, có dạng xoắn ốc nên được gọi là buồng xoắn ốc,
là để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy được điều hòa, ổn định và có
tác dụng biến một phần động năng của dòng chất lỏng thành áp năng cần
thiết.
2.1.3. Phân loại bơm ly tâm.
*) phân loại theo cột áp của bơm:

+ Bơm cột áp thấp: H< 20m cột nước
+ Bơm cột áp trung bình: H= 20÷60m cột nước.
+ Bơm cột áp cao: H> 60m cột nước.
*) Phân loại theo số bánh công tác:
Bơm một cấp.
Bơm nhiều cấp.
*) Phân loại theo cánh dẫn chất lỏng vào bánh công tác:
+) Bơm một miệng hút.
+ Bơm hai miệng hút.
*) Phân loại theo sự bố trí của trục bơm:
+ Bơm trục ngang.
+ bơm trục đứng.
*) Phân loại theo hệ số tỷ tốc:
+Bơm tỷ tốc thấp.
+ Bơm tỷ tốc trung bình.
+ Bơm tỷ tốc cao.
+ Bơm chéo.
*) Phân loại theo mục đích sử dụng:
+ Bơm nước sạch.
+ Bơm nước bẩn .
+ Bơm nước nóng.
+ Bơm hóa chất.
+ Bơm bùn đất.
Ngoài ra có thể phân loại theo cánh dẫn nước ra khỏi máy bơm, theo
phương pháp dẫn động cơ với máy bơm
2.2. Các thông số cơ bản của bơm ly tâm.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
13
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Lưu lượng: là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một đơn

vị thời gian, có thể tính theo lưu lượng thể tích Q ( l/s, m
3
/s, m
3
/h ) hay lưu
lượng trọng lượng G ( N/s, N/h, kG/s ).
Cột áp: là năng lượng mà một đơn vị trọng lượng chất lỏng nhận được
từ máy bơm. Ký hiệu cột áp là H, đơn vị tính thường là mét cột chất lỏng( hay
là mét cột nước nếu là nước).
Công suất: bao gồm hai loại công suất là công suất thủy lực và công
suất làm việc.
+ công suất thủy lực: là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với máy
trong một đơn vị thời gian, ký hiệu là N
tl
, theo [7] ta có:
10001000
H.Q.g.H.Q.
tl
N
ργ
==
(2.1)
Trong đó:
γ - tỷ trọng riêng của chất lỏng (N/m
3
),
ρ.gγ =
ρ- Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m
3
).

Q- Lưu lượng bơm (m
3
/s, m
3
/h).
H- Cột áp toàn phần của máy bơm (m).
+ Công suất làm việc: là công suất trên trục của máy làm việc, ký
hiệu là N, theo [7] ta có:
η
tl
N
N =
(2.2)
η hiệu suất toàn phần của máy bơm (η<1).
Hiệu suất toàn phần của máy bơm (η): Là đại lượng đánh giá sự tổn thất năng
lượng trong quá trình máy trao đổi năng lượng với chất lỏng.
ct
.
q
ηηηη
=
(2.3)
η
q
( hiệu suất lưu lượng): là đại lượng đánh giá tổn thất do rò rỉ chất lỏng
(ΔN
q
) làm giảm lưu lượng làm việc của bơm.
lt
Q

Q
q
N
tl
N
tl
N
q
=
+
=
∆
η
(2.4)
95090 ,,
q
÷=
η
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
14
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
η
t
(hiệu suất thủy lực): là đại lượng đánh giá sự mất năng lượng do sức cả
thủy lực khi chất lỏng chuyển động từ cửa hút đến cửa xả (ΔN).
LT
H
H
N
tl

N
tl
N
t
=
+
=
∆
η
(2.5)
920550 ,,
t
÷=
η
η
c
(hiệu suất cơ khí): Là đại lượng đánh giá sự mất mát năng lượng do ma sát
trong các ổ trục của máy bơm (ΔN).
tl
N
c
N
tl
N
c
∆
η
−
=
(2.6)

85080 ,,
c
÷=
η
- Cột áp chân không cho phép [H
CP
] : Là cột áp chân không cho phép đảm bảo
cho bơm làm việc ở điều kiện bình thường, không xảy ra hiện tượng xâm
thực.
Cột áp hút chân không ,theo [6] ta có:
γ
l
P
a
P
hck
H
−
=
(2.7)
P
a
–áp suất khí quyển.
P
l
- Áp suất chân không tại cửa hút của bơm.
- Chế độ làm việc tối ưu: là chế độ làm việc của máy bơm với hiệu suất toàn
phần của máy bơm lớn nhất.
- Chế độ làm việc bình thường; Là chế độ làm việc mà các thông số của máy
bơm ổn định.

- Hệ số dự trữ xâm thực: Là khoảng chiều cao dự trữ của cửa hút của bơm có
tính đến áp suất hơi bão hòa, theo [6] ta có,
γγ
∆
bh
P
g
B
V
B
P
hkab
−+=
2
2
(2.8)
P
B
- Áp suất tuyệt đối cửa vào máy bơm
V
B
- Vận tốc cửa vào máy bơm.
P
bh
- Áp suất hơi chất lỏng bơm, phụ thuộc nhiệt độ (t
0
).
γ- Tỷ trọng riêng của chất lỏng bơm.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
15

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
2.3. Phương trình làm việc của bơm ly tâm.
2.3.1. Phương trình cột áp lý thuyết.
W
2
1
2
W
1
1
U
C
1
α
1
1
D
β
2
D
2
U
2
C
α
2
β
Hình 2.2. Các thành phần vận tốc của tam giác vận tốc
Bơm ly tâm là một dạng của bơm cánh dẫn, từ phương trình cơ bản của
máy thủy lực cánh dẫn, áp dụng cho bơm cánh dẫn:

g
u
cu
u
cu
l
H
1122
−
=
∞
(2.9)
Trong đó:
H
1∞
- cột áp lý thuyết của bơm có số cánh dẫn cô hạn.
u
1
, u
2
– Vận tốc vòng của bánh công tác ứng với bán kính vào và ra, có
phương thẳng góc với phương hướng kính.
c
1u
,c
2u
–Thành phần vận tốc tuyệt đối của các phần tử chất lỏng ở lối vào và
ra bánh công tác chiếu lên phương của vận tốc vòng (u).
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
16

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.3. Tam giác vận tốc ở cửa vào bánh công tác
Trong các bơm ly tâm hiện đại, đa số các bánh công tác có kết cấu
cửa vào hoặc bộ phận dẫn hướng vào sao cho dòng chất lỏng ở cửa vào của
máng dẫn chuyển động theo hướng kính, nghĩa là
c

vuông góc với
u

, α=90
0
,
để cột áp của bơm có lợi nhất (c
1u
=0).Tam giác vận tốc ở cửa vào là tam giác
vuông.
Khi đó phương trình cơ bản của bơm ly tâm có dạng:
g
u
cu
l
H
22
=
∞
(2.10)
2.3.2. Cột áp thực tế.
Như đã biết, phương trình cơ bản cuả bơm ly tâm được lập dựa trên các
giả thuyết:

+) Cánh dẫn nhiều vô hạn và mỏng vô hạn.
+) Chất lỏng là lý tưởng.
Với giat thuyết thứ nhất, vận tốc phân bố đều trên các mặt cắt của
dòng chảy qua các máng dẫn. Với gia thuyết thứ hai, bỏ qua tổn thất của dòng
chảy trong các máng dẫn. Cột áp tính theo phương trình cơ bản gọi là cột áp
lý thuyết ứng với số cánh dẫn nhiều vô hạn (H
l∞
).
Thực tế , cánh dẫn có chiều dày nhất định (2÷20mm), và số cánh dẫn
hữu hạn (6÷12) cánh, gấy nên sự phân bố vận tốc không đều trên các mặt cắt
của dòng chảy, tạo ra các dòng xoáy và các dòng quẩn trong máng dẫn. Điều
này thể hiện trên Hình 2.4
Mặt khác , chất lỏng có độ nhớt do đó gây ra tổn thất trong dòng
chảy. Vì thế cột áp thực tế nhỏ hơn cột áp H
l∞
.
Cột áp thực tế của bơm ly tâm H được tính theo công thức sau:
∞
=
l
H.
H
.
Z
H
ηε
(2.11)
ε
Z
– Hệ số kể tới ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, được gọi là

hệ số cột áp; bằng lý thuyết về dòng xoáy và thực nghiệm, năm 1931 viện sỹ
Protskua đã xác định ε
Z
đối với bơm ly tâm theo công thức sau:
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
17
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
2
1
β
π
ε
sin
Z
Z
−=
(2.12)
Z- số cánh dẫn của bánh công tác
Với Z và β
2
thông thường, trị số trung bình của hệ số cột áp ε
Z
≈0,8.
Hình 2.4. Phân bố vận tốc trong máng dẫn
η
H
- hệ số kể tới tổn thất năng lượng của dòng chât lỏng chuyển động qua bánh
công tác, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước, kết cấu của bánh công
tác và bộ phận hướng dòng…, được gọi là hiệu suất cột áp của bánh công tác.
Với bơm ly tâm:

9070 ,,
H
÷=
η
Nếu xét ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, cột áp lý thuyết ứng
với số cánh dẫn hữu hạn là:
∞
=
l
H.
Z
H
ε
1
(2.13)
Cột áp thực tế của bơm là:
g
u
c.u
.
H
.
Z
H
22
ηε
=
(2.14)
Đối với bơm có kết cấu và số vòng quay thông thường thì:









≈=
2
2
22
u
.cos.
H
.
Zu
c.
H
.
Z
ψαηεηε
Trong tính toán gần đúng, có thể xác định cột áp thực tế của bơm theo biêu
thức:
g
u.
H
2
2
2
ψ

=
(2.15)
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
18
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Ψ- hệ số cột áp thực tế.
2.4. Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng.
Lưu lượng chất lỏng chảy qua bánh công tác của máy thủy lực cánh
dẫn nói chung và bơm ly tâm nói riêng được xácđịnh theo công thức:
b.D
R
c
l
Q
π
=
(2.16)
b- chiều rộng máng dẫn ứng với đường kính D của bánh công tác (thường là
tại cửa ra).
D- đường kính D của bánh công tác.
C
R
- hình chiếu vận tốc tuyệt đối lên phương vuông góc với u.
Lưu lượng qua bánh công tác xem như là lưu lượng lý thuyết Q
l
của
bơm. Lưu lượng thực tế Q qua ống đẩy nhỏ hơn Q
l
vì không phải tất cả chất
lỏng sau khi ra khỏi bánh công tác đều đi vào ống đẩy, mà có một phần nhỏ

ΔQ chảy trở về cửa vào bánh công tác hoặc rò rỉ ra ngoài qua các khe hở của
các bộ phận lót kín “A” và “B” được biểu thị trên hình (2.5)
Vậy:
QQ
l
Q
∆
+=
Để đánh giấ tổn thất lưu lượng của bơm, có thể dùng hiệu suất lưu lượng η
Q
:
QQ
Q
l
Q
Q
Q
∆
η
+
==
(2.17)
η
Q
- Phụ thuộc vào kết cấu và chất lượng làm việc của các bộ phận lót kín.
Thường đối với bơm ly tâm:
Bơm có lưu lượng càng lớn thì η
Q
càng cao.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49

19
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.5 – Lưu lượng chất lỏng trong bánh công tác.
2.5. Đường đặc tính bơm ly tâm.
Các thông số của bơm như H, Q, N, η thay đổi theo các chế độ làm
việc của bơm với số vòng quay n không đổi hoặc thay đổi.
Các quan hệ H=f(Q), η=f(Q) biểu thị đặc tính làm việc của bơm, được
biểu diễn dưới dạng giải thích theo phương trình đặc tính, dưới dạng đồ thị
được gọi là đường đặc tính của bơm.
Các đường đặc tính ứng với số vòng quay làm việc không đổi
(n=const) được gọi là đường đặc tính làm việc, ứng với nhiều số vòng quay (n
biến thiên) được gọi là đường đặc tính tổng hợp.
Trong 3 đường đặc tính nêu trên, quan trọng nhất là đường đặc tính
cột áp H=f(Q), cho biết khả năng làm việc của bơm nên được gọi là đường
đặc tính cơ bản.
Từ đường H=f(Q) ta có thể suy ra N=f(Q) và η=f(Q).
2.5.1. Đường đặc tinh lý thuyết.
Từ phương trình cơ bản có thể xây dựng đường đặc tính lý thuyết của
bơm ly tâm.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
20
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Theo công thức (2.10):
g
u
cu
l
H
22
=

∞
Từ tam giác vận tốc ở cửa ra:
Hình 2.6- Tam giác vận tốc ở cửa ra
Trong do:
2222
β
gcot.
R
cu
u
c
−=
Mặt khác, từ công thức lưu lượng lý thuyết , có thể suy ra:
22
1
b.D.
Q
R
c
π
=
Thay các công thức trên vào công thức cột áp lý thuyết:
1
22
22
2
2222
2
2
Q.

n.g.b.D
gcot.u
g
u
g
gcot.
R
c.uu
l
H
ββ
−=
−
=
∞
Đối với bơm cho trước,u
2
, b
2
, D
2
là những đại lượng không đổi, nên
phương trình đặc tính cơ bản lý thuyết có dạng:
12
Q.gcot.ba
l
H
β
−=
∞

(2.18)
a, b,- là những hằng số dương.
Đường biểu diễn phương trình này được gọi là đường đặc tính cơ bản lý
thuyết. Đó là đường không đi qua gốc tọa độ, có hệ số góc tùy thuộc vào trị số
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
21
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
góc ra của bánh dẫn β
2
. Trong trường hợp tổng quát, đối với máy thủy lực, có
ba dạng đường đặc tính lý thuyết ( Hình 2.7).
Hình 2.7. Đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính tính toán
• Nếu β
2
<90
0
, cotg β
2
>0, đường AD.
• Nếu β
2
=90
0
, cotg β
2
=0, đường AC.
• Nếu β
2
>0
,

cotg β
2
<0, đường AB.
Đối với bơm ly tâm, β
2
<90
0
, do đó đường đặc tính của bơm ly tâm là
đường nghịch biến bậc nhất AD. Đây là đường đặc tính cơ bản lý thuyết
của bơm ly tâm khi chưa xét số cánh dẫn hữu hạn và tổn thất.
 Nếu xét số cánh dẫn hữu hạn, đường đặc tính trở thành A
’
D
’
, có
dạng:
∞
=
l
H.
Zt
H
ε
Trong đó ε
Z
<1 là hệ số về số cánh dẫn hữu hạn.
 Nếu xét tổn thất lưu lượng η
Q
, đường đặc tính trở thành đường
A

’
D
’
1
.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
22
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
 Nếu xét các tổn thất thủy lực của dòng chất lỏng qua bánh công
tác, các loại tổn thất thủy lực này đều tỷ lệ với bình phương vận
tốc, cũng là bình phương của lưu lượng, đường đặc tính trở thành
đường cong bậc hai A
’’
D
’’
:
+ Khi Q=Q
kte
( ứng với lưu lượng thích hợp nhất) thì h
W
có giá trị
nhỏ nhất (h
W
››0): η
H
=1 h
W
đều tăng.
+ Khi Q>Q
kte

hoặc Q<Q
kte
, tổn thất
 Nếu xét tổn thất cơ khí, đường đặc tính dồn về phía trái và
thất hơn A
’’
D
’’
một chút, đó là đường A
’’’
D
’’’
–Đây chính là
đường đặc tính cơ bản tính toán của bơm ly tâm.

2.5.2. Đường đặc tính thực nghiệm.
Việc xây dựng đường đặc tính tính toán rất phức tạp và khó khăn, bởi
vậy trong kỹ thuật thường xây dựng các đường đặc tính bằng các số liệu đo
được khi khảo nghiệm trên các máy cụ thể- đó là đường đặc tính thực nghiệm.
Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống thí nghiệm bơm ly tâm
1- Bể hút
2,4- Khóa
3- Bơm
5- Lưu lượng kế
C- Chân không kế
A- Áp kế
Sơ đồ hệ thống thí nghiệm bơm ly tâm biểu thị trên Hình 2.8.
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
23
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Muốn xây dựng được các đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm thì
phải cho bơm làm việc trong hệ thống thí nghiệm ( Hình 2.8).
Trình tự tiến hành thí nghiệm để xây dựng đường đặc tính gồm các bước:
Hình 2.9. Đường đặc tính thực nghiệm
1.Mở khóa 2 ở ống hút và cho bơm làm việc cho đến khi số vòng quay
của trục bơm đạt tới trị số yêu cầu,trong khi đó khóa 4 ở ống đẩy vẫn đóng
(Q=0). Từ các trị số đo được lúc này ở áp kế A và chân không kế C, suy ra cột
áp H của bơm ở chế độ “ Không tải”.
2. Mở dần khóa 4 ở ống đẩy để tăng lưu lượng của bơm cho đến khi đạt
đến trị số cực đại. Trong quá trình thay đổi lưu lượng, số vòng quay làm việc
không đổi. Tại mỗi vị trí mở của khóa 4, sẽ đo được các số liệu thí nghiệm
của bơm và động cơ điện để tính lưu lươngk Q, cột áp H, công suất của động
cơ điện N
đc
Tại mỗi điểm làm việc sẽ tính được công suất thủy lực của bơm. So
sánh công suất thủy lực và công suất đo được trên trục của bơm có thể suy ra
hiệu suất của bơm.
Như vậy, từ các số liệu thí nghiệm, có thể xây dựng các đường đặc tính
thực nghiệm của bơm ly tâm H-Q, N-Q, η-Q. Các đường đặc tính thực
nghiệm của bơm về hình dạng nói chung cũng tương tự đường đặc tính tính
toán, nhưng không trùng nhau( do có một số loại tổn thất mà trong khi tính
toán mà không thê đánh giá hết).
Đối với bơm ly tâm, ngoài 3 đường đặct tính trên còn có đường biểu
diễn quan hệ cột áp chân không cho phép với lưu lượng [ H
CK
]=f(Q).
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
24
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Đường đặc tính thục nghiệm có dạng như trên Hình 2.9.

Công dụng của đường đặc tinh làm việc của bơm:
 Các đường đặc tính H-Q, η-Q, N-Q cho phép xác định khu vực làm
việc có lợi nhất ứng với hiệu suất cao nhất η
max
hoặc η= (η
max
-7%).
 Qua hình dạng của đường đặc tính có thể biết tính năng làm việc của
bơm để sử dụng một cách hợp lý.
 Đường đặc tính [H
CK
]=f(Q) để tính toán ống hút và xác định vị trí đặt
bơm một cách hợp lý.
2.5.3. Đường đặc tính tổng hợp.
Mỗi đường đặc tính làm việc được xây dựng với một số vòng quay làm
việc không dổi của bơm. Nếu thay đổi tốc độ làm việc (vòng/phút) thì đường
đặc tính làm việc cũng thay đổi theo. Để biết nhanh sự thay đổi các thông số
Q, H, N, η của bơm khi n thay đổi, cần xây dựng đường đặc tính tổng hợp.
Hình 2.10. Đường đặc tính tổng hợp của bơm
Đường đặc tính tổng hợp của bơm là đường biểu diễn các quan hệ Q-H, N-H
với các số vòng quay làm việc khác nhau, trên đó các điểm làm việc cùng
hiệu suất được nối với nhau bằng những đường cong gọi là đường cùng hiệu
suât ( đường đẳng hiệu suất).
Sinh viên: Đặng Tiến Cảnh Lớp: Thiết bị dầu khí K _49
25