Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các dạng hỏng, chế độ bảo dưỡng, khắc phục và tính áp suất, năng suất, công suất theo yêu cầu kết cấu của máy nén khí trục vít GA-75 FF

Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
Lời Mở Đầu

Ngày nay, việc ứng dụng tự động hoá vào trong công nghiệp dầu khí, một
ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nớc đà mang lại nhiều lợi ích cho nền
kinh tế quốc dân. Tuy vậy, công việc này cũng không dễ dàng, mặc dù chúng
ta đà nhập nhiều thiết bị hiện đại từ nớc ngoài, mà còn phải đòi hỏi một khối
lợng công việc đa dạng và phức tạp. Vì vậy, việc lựa chọn - vận hành - bảo dỡng - sửa chữa các thiết bị này phải thực sự thành thạo, nắm vững nguyên lý
hoạt động của chúng cho phù hợp với các yêu cầu về năng lợng của từng giàn,
nhằm nâng cao năng suất, tuổi thọ của chúng.
Trong điều kiện giàn khai thác, để đảm bảo tốt các công việc khai thác,
cũng nh kiểm tra chặt chẽ các công việc này, cũng nh 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 hoá nh các van an toàn, các thiết bị đo, ... là 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 - 10 vì nó có những 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 bảo vệ cao khi máy
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 đà đặt trớc, đảm bảo tính tiết kiệm năng lợng.
Chính những đặc điểm này, cùng với việc tìm hiểu về loại thiết bị này
trong quá trình thực tập trên giàn MSP - 11. Với sự giúp đỡ, hớng dẫn tận tình
của thầy hớng dẫn Trần Văn Bản cùng các thầy trong bộ môn Thiết Bị Dầu
Khí và Công Trình, em đà nhận và tìm hiểu về loại thiết bị này với nội dung
là: Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các dạng hỏng, chế độ bảo dỡng, khắc phục và tính áp suất, năng suất, công suất theo yêu cầu kết cấu
của máy nén khí trục vít GA-75 FF.

Chơng 1

Nguyễn Anh Tuân

1

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
Giới thiệu vai trò cuả

việc cung cấp khí nén cho giàn khai thác.
1.1. Tình hình khai thác thu gom vận chuyển dầu khí ở mỏ Bạch Hổ.
Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô 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 m3 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 m3 khí.
1.2. Vai trò của máy nén khí cung cấp khí nén cho giàn khai thác.
- 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..
1.3. Các loại máy nén khí thờng sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí.
1.3.1. Phân loại máy nén khÝ:
- Theo kÕt cÊu
+ M¸y nÐn thĨ tÝch: Bao gåm 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 ¸p st ra b»ng ¸p st
khÝ trêi.

Ngun Anh Tu©n

2

Líp ThiÕt Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

+ 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 gaz: 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 gaz trong
đó máy nén đợc chế tạo cùng với động cơ có gaz và các loại dẫn động
khác.
Các thiết bị dẫn động phụ thuộc vào sổ vòng quay yêu cầu của trục, công
suất và giải điều chỉnh các thông số, có thể là động cơ điện, tuốc bin gaz,
hay động cơ đốt trong.
- Theo đặc tính môi chất có thể chia ra
+ Máy nén không khí
+ Máy nén gaz
- 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 cÊp sè nÐn: Mét cÊp, hai cÊp, ba cÊp…..
+ 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
ã Làm mát nớc hay bằng không khí
ã Máy nén với môi chất công tác là chất làm lạnh: Máy nén
lạnh
ã 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

Nguyễn Anh Tuân

3

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

nén khí trơc vÝt GA75, SSP, MH75, GA22, GA30…; m¸y nÐn khÝ
INTERSOLLRAND T30 x 400.
1.3.2. Đặc điểm các loại máy nén khí đợc sử dụng trong ngành dầu khí
1.3.2.1. Máy nén khí cao áp KP-2T (AK 150)
Đợc sử dụng để tạo nguồn khí có áp suất cao (150 KG/cm 2): dùng để điều
khiển hệ thống van cầu, ép vỉa, duy trì hoạt động của các bình ổn áp, máy bơm
pittông. Nạp khí cho các bình khí của động cơ diezen và các bình khí của xuồng
cứu sinh.
Máy nén khí KP-2T là máy nén khí pittông thẳng đứng, 3 cấp. áp suất cửa
vào là áp suất khí quyển, áp suất của ra lớn nhất cho phép là 150 KG/cm 2 với lu
lợng 1,8 m3/phút.
1.3.2.2. Máy nén khí 2BM4-9/101 (của trạm máy nén khí CD9-101)
Đợc sử dụng trong quá trình gọi dòng các giếng khai thác là phơng pháp
làm giảm cột áp thủy tĩnh của khối chất lỏng trong lòng giếng. Đây là loại máy
nén pittông nằm ngang dùng để nén áp suất khí quyển đến áp suất 100KG/cm 2
với lu lợng 9m3/phút.
1.3.2.3. Máy nÐn khÝ 4BY5/9
Dïng ®Ĩ cung cÊp khÝ nÐn cho hƯ thống điều khiển li hợp khí (côn hơi) cho
tời khoan và cấp khí nén phụ trợ cho hệ thống điều khiển tự động trên giàn.

Đây là loại máy nén khí piston chữ V, 2 cấp nén tác dụng đơn 4 dÃy, 4
xilanh. áp suất cửa vào là áp suất khí quyển, áp suất cửa ra là 8KG/cm 2 với lu lợng là 5m3/phút.
1.3.2.4. Máy nén khí trục vít GA75, GA22, GA30, SSP, MH75...
Loại máy nén này dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống điều khiển, hệ
thống bơm trám ximăng và các nhu cầu khác..
1.3.2.5. Máy nén INGERSOLLRAND T30 x 400
Loại máy này dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống tự động hóa
Chơng 2
Giới thiệu chung về Tổ hợp máy nén khí trục vít
2.1. Cơ sở lý thuyết chung về máy nén khí.
2.1.1. Định nghĩa

Nguyễn Anh Tuân

4

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

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 pittông đợc thay thể 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 pittong. 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 pittong thì máy nén trục vít có các u điểm là:
+ Làm việc có độ tin cậy và ®é bỊn cao, tèc ®é quay lín, kÝch thíc m¸y
nhá 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 st rÊt kinh tÕ nhê sù thay ®ỉi tèc ®é quay của máy (nhng không ảnh hởng đến tỷ số nén) và điều chỉnh bằng ngăn kéo.
2.1.3. Nhợc điểm
+ Máy nén trục vít có hệu suất thấp hơn máy nén pittong 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.

Nguyễn Anh Tuân

5

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

2.1.4. Kiểu và kết cấu của máy nén
Máy nén trục vít có thể có loại cấu tạo 1, 2 hoặc nhiều Rô to. Trong đó,
máy nén loại hai rô to 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 vÝt chØ cho phÐp tiÕp xóc víi nhau trong trêng 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.
* 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 (m3/phút).
* Máy nén trục vít có dầu bôi trơn

Nguyễn Anh Tuân

6

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

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. 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 ữ 1800C.
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 40(m3/phút).

2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Nguyễn Anh Tuân

7

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

2.2.1. Cấu tạo

Hình 2.1: sơ đồ cấu tạo chung của máy nén trục vít
1- Nắp trớc
2- Thân

4- Roto bị động
5- Roto dẫn động

3- Nắp sau

6- ổ trục trợt

7- ổ đỡ chặn
8- Pittong tháo tải
9- Ngăn kéo điều chỉnh.

2.2.2. Nguyên lý làm việc
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 m¸y, c¸c vÝt chØ cho phÐp tiÕp xóc víi
nhau trong trờng 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 quá trình hút khí ở đầu hút (do các vít giải phóng không gian đà 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 - 0,4 mm.

Nguyễn Anh Tuân

8

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

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 x¶y ra sù nÐn khÝ. Khi quay roto, thĨ tÝch rÃnh bị giảm tới giá
trị tính toán nào đó để nhận đợc áp suất nén đà 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.
2.3. Các thông số kỹ thuật của máy nén khí trục vít.
2.3.1. Tỷ số nén ()
Là tỷ số giữa áp suất khí ra Pd và áp suất khí vào Ph của máy nén khí.
=

pd
ph

(2.1)

2.3.2. Năng suất lý thuyết (VL)
Tính bằng khối lợng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn vÞ thêi
gian.
VL = Vr . Z1.n1 = Vr . Z2 . n2

(2.2)

Đây là lu lợng lý thuyết của máy nén theo số răng và số vòng quay của
roto chủ động.
Trong ®ã:
- Vr: ThĨ tÝch khoang kÐp (tỉng thĨ tÝch c¸c khoảng giữa các
răng của roto chủ động và bị động)
- Z1, n1: Số răng và số vòng quay của roto chủ động
- Z2, n2: 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.
Tơng ứng với sự tăng áp suất của máy nén khí thì hệ số lu lợng sẽ giảm, hệ
số lu lọng (hiệu suất) v là một đặc trng quan trọng của máy nén thể tích

Nguyễn Anh Tuân

9

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
V =

VT
VL

(2.3)

Trong đó:
- VT: Là năng suất thực tế của máy nén khí
- VL: 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 m¸y
nÐn.
V
V −∆V
∆V
ην = T = L
=1 −
(2.4)
VL
VL
VL
HiƯu st 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 khÝ tỉn thÊt ∆V qua khe hë Ýt phơ thc 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

Adn
N
= dn
ATT
NTT

(2.5)

Trong đó:
-

dn : Hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén

- Adn: Công đoạn nhiệt
- ATT: Công tiêu hao thực tế
- Ndn: Công suất đoạn nhiệt
- NTT: Công suất tiêu hao thực tế
Công thức tính hệ số nén bên ngoài:

Nguyễn Anh Tuân

10

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49

Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
P

= r
P
v

(2.6)

Trong đó:
- Pr: áp suất ra
- PV: áp suất vào
Đây là tỷ lệ áp suất trong hệ thống hệ thống đợc cung cấp bởi khí nén
trong máy nén và áp suất nạp. Trong máy nén pittông áp suất cuối trong xilanh
bằng áp suất xả, nghĩa là van xả đợc mở ở thời điểm khi mà áp suất trong xilanh
đợc tạo thành b»ng ¸p st trong hƯ thèng.
Trong m¸y nÐn trơc vÝt, ¸p st ci kh«ng chØ phơ thc ¸p st 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:

P
= nt

P
v

(2.7)

Trong đó:
- Pnt: áp suất nén trong
- PV: áp suất vào
Sự không trùng nhau giữa áp suất trong và ngoài là nhợc ®iĨm cđa m¸y
nÐn trơc vÝt so víi m¸y nÐn pittong. Nhng nếu lựa chọn đúng hệ số nén trong và
cửa xả đợc 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 xung sẽ tiêu phí.
2.3.3. 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:

Nguyễn Anh Tuân

11

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
P

2
N da .n
P
(kW)
1
N =
=
.n .
1000. .n .
do
m
da
m
P .Q.Ln
1

(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:
N do.n
N =
(kW)
1000. .n .
do
m

(2.9)

Với Ndo.n đợc tính nh sau:

N do.n

k −1


 P2  k
 k 


=
1
÷.P .Q.  ÷ −1 (kW)
k 1
P

1




(2.10)

Trong đó:
- Q: Năng suất hút của máy (m3/s)
- P1, P2: áp suất đầu (hút) và áp suất cuối (đẩy) (N/m2)
- k: Chỉ số đoạn nhiệt
- da.n : Hiệu suất đẳng nhiệt
- do.n : Hiệu suất ®o¹n nhiƯt
- ηm : HiƯu st tÝnh ®Ðn tỉn thÊt ma sát (hiệu suất cơ khí)

- da.n . m = 0,5 ÷ 0,6
- ηdo.n . ηm = 0,6 ÷ 0,7

Ngun Anh Tuân

12

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
Chơng 3
Các thông số cơ bản, cấu tạo,

nguyên lý hoạt động của máy nén khí ga-75 ff
*vai trò của máy nén khí trục vít GA 75 trong sơ đồ hình 3.1.
Muùc đích của nguồn khí này là sử dụng vào hệ thống điều khiển,
kiểm soát công nghệ khai thác dầu khí. Sử dụng đường ống dẫn có đường
kính φ60 được lắp đặt trực tiếp vào nguồn chính của trạm nén. Từ block 7B
đưa sang block 6. Được lắp đặt chạy dọc theo mép phải của block 6, 4, 2
đồng thời tại block 4 có nhánh rẽ để đưa nguồn khí đến sử dụng vào mục
đích gaslift tại block này. Tại đầu block 2, đường khí này được chia làm 2:
- Một nhánh đi vào block 1 điều khiển các trạng thái van cầu và van
Mim của ΗΓC 1, 2, 100 m3 theo yêu cầu công nghệ.
- Nhánh còn lại đi vào block 2 cũng nhằm mục đích phục vụ cho hệ
thống gaslift, cụ thể là đóng hay mở van cầu trong hệ thống này.
Việc bố trí đường ống dẫn như trên là hoàn toàn hợp lý nó đã rút ngắn
được tối đa độ dài của những đường ống lắp đặt đồng thời nó nằm ở vị trí

mà được bảo vệ tốt nên ít bị sự cố rò gỉ khí ra ngoài do va trạm với đường
ống, nó cũng góp phần bảo đảm an toàn của hệ thống.
Vì mục đích sử dụng nhất thiết áp suất không thay đổi do vậy trên hệ
thống này cần thiết phải lắp hệ thống ổn áp, áp suất khí trong hệ thống
này thay đổi sau bình chứa của trạm nén khí. Như vậy áp suất bình chứa
thay đổi từ 6,5 – 8,5 at từ máy nén đến bình chứa. Tuy nhiên, với nguồn
khí này vẫn bảo đảm đi qua hệ thống sấy và hệ thống phin lọc.
Sử dụng đường ống có đường kính φ60 được thiết kế lắp đặt trực tiếp
từ máy nén qua cụm phin tách thô, tinh sau đó về bình chứa không qua van
điều tiết do đó áp suất của nguồn khí có thể thay đổi trong khoảng 6,5 –
8,5 at cũng giống như sự thay đổi áp suất trong bình chứa.

Ngun Anh Tuân

13

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

- Tuy áp suất có thay đổi nhưng những thông số về nhiệt độ, độ ẩm
vẫn đảm bảo tốt. Nguồn khí này cũng được đi qua hệ thống sấy và
phin lọc.
- Nguồn khí sử dụng cho hệ thống đo lường.
- Nguồn khí này được nối với đường ra sau bình chứa của trạm nén và
nguồn khí này được đi qua bộ van điều tiết để giảm, ổn định áp suất
ở mức 5 at.

- Nguồn khí sau khi qua van tiết lưu này sẽ được đưa ra các blốc 1, 2,
3, 4, 8 để nhằm mục đích cung cấp nguồn cho những thiết bị đo cụ
thể. Việc bố chí các đường ống như sau:
- Sau khi nguồn khí qua van điều tiết, sẽ được chia làm 2 nhánh
chính, một nhánh được đưa lên blốc 8 để làm nguồn nuôi những
thiết bị đo như đầu đồng hồ ghi đồ thị và những thiết bị điều khiển
tự động khác.
- Nhánh còn lại sẽ được đưa đến blốc 1, 3, 4. Đường ống được lắp đặt
ở bên phải của blốc 2, 4 được phân ra blốc 1, 2, 4 ở phía trước để
đưa nguồn khí này vào nhu cầu sử dụng.
- Nguồn khí này sẽ được đưa vào các thiết bị đo nhưng phải vào các
bộ van điều tiết cho các thiết bị, van điều tiết này sẽ cho ra áp suất
khí là 1,6 kg/cm2 đồng thời cũng sử dụng nguồn khí này để đưa vào
những thiết bị đo, vẽ đồ thị hoạt động của một số phần trong công
nghệ khai thác của giàn.
- Tuy nhiên trong hệ thống đo lường tự động hoá còn rất nhiều phần
phức tạp khác nhưng ở đây tôi chỉ trình bày về việc cung cấp nguồn
khí làm nguồn năng lượng để phục vụ cho các thiết bị đo lường tự
động hoá, sơ đồ bố trí đưa được nguồn khí từ trạm nén đến những vị
trí cần thiết như đã nêu ở trên cho hệ thống đo lường tự động hoá ụỷ
MC-1

Nguyễn Anh Tuân

14

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

MNK
T30/7100
A

MNK
4BY 5/9

C

B




GIếNG
NƯớC

1

1


1

BN XI
M
NG




1





BLOC
K







1

1+2+3+4



LOC
K
1+2+3
4+8




BLOCK
7A


BM-15
KHOAN




MNK GA-75
FF

Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống khí nuôi trên giàn MSP-11
1- Van 1 chiều

Nguyễn Anh Tuân

15

Lớp Thiết Bị DÇu KhÝ K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

3.1. Các thông số cơ bản của máy nén khí GA-75 FF.
Máy nén khí GA - 75 là máy nén khí trục vít có dầu bôi trơn, một cấp nén,
đợc dẫn động bằng động cơ điện và đợc làm mát bằng không khí.

Hình 3.2: Hình dạng ngoài máy nén khí trục vít GA - 75 FF
Thông số cơ bản.
- Ký hiệu: GA - 75
- Loại: máy nén trục vít một cấp
- Năng st: 11,5 m3/phót
- ¸p st lín nhÊt: 9,75 bar
-

¸p st làm việc thực tế: 8,2 bar
Điện áp: 380v / 3pha / 50 Hz
Công suất: 75 kW
Nhiệt độ lớn nhất cho phép của hỗn hợp khí ra: 1100C
Nhiệt độ lớn nhất cđa khÝ n¹p: 490C
KÝch thíc: 2000 x 850 x 2000 mm
Khối lợng: 1550 kg

Động cơ dẫn động: động cơ điện ABB kiểu M2A, SMC 250
Số vòng quay của trục động cơ: 2975 V/phút
Lu lợng dầu: 29 lít
Dầu sử dụng với cÊp ®é nhít: ISO UG 68., chØ sè nhít bÐ nhất: 95
Khớp nối: răng

Nguyễn Anh Tuân

16

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

- Bộ truyền trung gian: cặp bánh răng ăn khớp
- Giá trị đặt của van an toàn của bình tách: 12 bar
- ¸p st duy tr× cđa b×nh t¸ch bÐ nhÊt: 4 bar
- Làm mát: bằng không khí
- Nhiệt độ lớn nhất cho phép của ổ đỡ: 950C
3.2. Cấu tạo của máy nén khí GA-75.
3.2.1. Giới thiệu chung về hình dạng máy nén khí trục vít GA-75 FF.
Máy nén khí GA-75 là máy nén trục vít có dầu bôi trơn, một cấp và đợc
dẫn động bằng động cơ điện, đợc làm mát bằng không khí.

Hình 3.3. hình dạng chung của trạm GA-75.
E1 Mô đun điêu khiển.

Nguyễn Anh Tuân

17

Lớp Thiết Bị Dầu KhÝ K49


Đồ án tốt nghiệp
1.
2.
3.
4.

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Van đầu ra của khí nén
Đầu vào của cáp điện
Đơng xả condesate tự động của thiết bị tách dầu bôi trơn
Van xả nớc bằng tay.

Hình 3.4. Mặt trớc của trạm GA-75
E1- Mô ®un ®iỊu khiĨn
6- PhÝm läc khÝ
S3- Nót dõng khÈn cÊp
7- Nút bịt lỗ rót dầu bôi trơn
1- Quạt làm mát
8- Bình gom khí nén
2- Động cơ quạt
9- Cơ cấu hiển thị mức dầu bôi trơn
3- Buồng điện

10- Các phím lọc dầu bôi trơn
4- Động cơ điện dẫn động
11- Bộ phận làm lạnh khí nén
5- Bộ phận tách dầu (OSD)

Nguyễn Anh Tuân

18

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Hình 3.5 Mặt sau của trạm GA-75
12345678-

Van đầu ra của khí nén ;
Phím lọc khiểu DD và PD ;
Thiết bị làm khô khí (GA-FF);
Động cơ quạt;
Quạt làm mát;
Bộ phận làm mát dầu bôi trơn;
Các phím lọc dầu bôi trơn;
Van nạp tải / van ngắt tải;

Nguyễn Anh Tuân

9- Máy nén khí
10- Van ngợc
11- Van ngắt đờng dầu bôi trơn
12- Mũi tên chỉ chiều quay của đông cơ
13- Động cơ điện dẫn động
14- Đờng xả condesate tự động
15- Đờng xả condesate bằng tay
16- Bẫy tách condenssate.

19

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Hình 3.6. Bẳng điều khiển trạm máy nén khí GA-75.
1234567-

Nút tắt
Nút khởi động
Màn hình
Phím chuyển lên xuống
Phím tạo bảng
Đèn LED báo nguồn
Đèn LED cảnh báo chung

Nguyễn Anh Tuân

8- Đèn LED báo chế độ vận hành tự động
9- Các phím chức năng (F1, F2, F3 )
10- Dấu hiêụ cảnh báo
11- Dấu hiệu vận hành
12- Dấu hiệu điện áp nguồn
S3- Nút dừng khẩn cấp

20

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Bảng 3.1. Tên và chức năng của nút bấm:
Vtrí
1

Tên gọi
Nút tắt

2

Nút khởi động

3

Màn hình

4

Phím chuyển lên
xuống

5

Phím tạo bảng

6

Đèn LED báo
nguồn
Đèn LED cảnh
báo chung

7

8

Đèn LED báo chế
độ vân hành tự
động

9

Các phím chức
năng (F1, F2, F3)

Dấu hiệu cảnh báo

10

Nguyễn Anh Tuân

Chức năng
n nút này để ngừng MNK, lúc này đèn LED sẽ
tắt. MNK sẽ dừng sau 30s
n nút này để chạy MNK, lúc này đèn LED sẽ
sáng, báo hiệu bộ điều khiển đang vào chế độ làm
việc tự động. Đèn LED sẽ tắt sau khi ngắt tải
MNK bằng tay.
Để hiển thị các thông số báo về trạng thái vận
hành của máy nén khí, nhắc nhở các dịch vụ bảo
dỡng hoặc các lỗi (nếu có) của hệ thống.
Dùng để dịch chuyển theo chiều dọc trên màn
hìn, để hiển thị các thông số trạng thái làm việc
của hệ thống.
Dùng để hiển thị các thông số kỹ thuật theo chiều
mũi tên nằm ngang. Chỉ những thông số có chiều
mũi tên hớng về bên phải mới có thể truy cập để
thay đổi.
Báo hiệu nguồn điện ở hệ thống. Đèn sáng là hệ
thống đang đợc cấp điện.
Khi đèn sáng là có sự cảnh báo Vũ công tác bảo
dỡng kỹ thuật, hoặc một bộ phận cảm biến nào đó
trục trặc hoặc tình trạng Shut dow cần đợc giải
trừ. Đèn LED này sẽ sáng nhấp nháy nếu bộ cảm
biến có choc năng Shut dow bị trục trặc hoặc

sau khi ấn nút dừng khẩn cấp S3.
Đèn này sáng báo hiệu bộ điều khiển đang tự
động khởi động của MNK, MNK đang chạy có
tải, không tải, dừng hoặc khởi động lại căn cứ trên
mức tiêu thụ khí nén và giới hạn đà đợc xác lập
trong chơng trình điều khiển.
Các phím này để điều khiển và lập chơng trình
hoạt động cho hệ thống MN.
Ký hiệu:

21

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp
11
12
S3

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Dấu hiệu vận hành
Ký hiệu:
tự động
Dấu hiệu điện áp
Ký hiệu:
nguồn
Nút dừng khẩn cÊp Dïng ®Ĩ dõng MNK ngay lËp tøc trong trêng hợp
có sự có. Sau khi đà khắc phục h hỏng, mở nút

này băng cách kéo nó ra.

Máy nén khí GA - 75 là máy nén khí trục vít có dầu bôi trơn, một cấp đợc
dẫn động bằng động cơ điện, đợc làm mát bằng không khí gồm các thành phần
cơ bản sau:
3.2.2.Thân máy nén

Hình 3.7: Hình dạng thân máy nén trục vít GA 75FF
Thân máy nén là giá đỡ các bộ phận khác của máy nén và cũng là nơi xảy
ra quá trình nén khí. Thân máy nén có độ ổn định lớn, nặng, bền và chịu đợc áp
suất cao. Trong thân máy nén là không gian chuyển động quay tròn của roto và
chứa dầu bôi trơn. ở hai đầu thân máy nén có ổ đỡ chính để đỡ các roto, ở phía
hút và đẩy lắp các ổ đỡ chặn.
Trong phần dới của thân máy, ở đầu bên kia của cặp trục (roto) là cửa đẩy
đợc lắp van ngợc (CV). Còn ở giữa thân máy đợc nối với van chặn dầu (Vs) và
hệ thống cung cấp dầu. Ngoài ra, nó còn đợc nối với một đờng ống dẫn dầu phụ
để cung cấp dầu bôi trơn cho máy nén khí khi máy chạy ở chế độ không tải.
Mặt trên của thân đợc thông với khoang hút đợc nối với van hút. Thân máy
đợc đúc bằng gang nên kết cấu bền và chắc chắn ít phải sửa chữa và phù hợp với

Nguyễn Anh Tuân

22

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

thiết bị áp lực. Thân máy đợc gắn trên giá đỡ và dới đế giá đỡ có các lỗ để bắt
bulông nền.
Giá đỡ, các bulông có đủ độ bền chắc để cho phép máy dịch chuyển bằng
cách dùng các kích vít theo trơc vµ bé phËn n»m ngang cđa nã.
3.2.3. Roto
Trơc roto chủ động nhận chuyển động quay tròn từ động cơ điện thông qua
hộp tốc độ và truyền chuyển động cho roto bị động nhờ sự ăn khớp giữa chúng.
Roto gồm các phần: thân roto, trục và phần nối.
Cụm roto bao gồm tất cả các thiết bị quay lắp đặt trên roto ngoại trừ khớp
nối.
Thân roto có dạng rÃnh vít và đợc bố trí ở phần giữa của trục (ở giữa hai
đầu ngỗng trục).

Hình 3.8: Hình dạng roto máy nén
Ngoài ra ngỗng trục còn đợc tôi cao tần để đảm bảo độ cứng và khả năng
chịu mài mòn cao.
Các ống lót trục đợc làm bằng vật liệu chống ăn mòn và đợc tôi cứng
thành lớp bảo vệ chống ăn mòn và đợc bịt kín để ngăn sự rò rỉ giữa trục và ống
lót. Các ống lót trục khi thay thế đợc tháo mở mà không dùng đến máy.
Roto của máy nén đủ độ cứng vững để không xảy ra sự biến dạng trong
quá trình làm việc dẫn tới sự tiếp xúc giữa thân roto và thân máy.
3.2.4. Hộp tốc độ
3.2.4.1. Cấu tạo hộp tốc độ (tăng tốc)

Nguyễn Anh Tuân

23

Lớp Thiết Bị DÇu KhÝ K49

Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Hình 3.9: Sơ đồ cấu tạo hộp tốc độ
3050: Hộp bánh răng
5115: Chi tiết hÃm
3105: Bộ phận bảo vệ
5120: Vành làm kín
5050: Doăng
5135: Đệm
5065: ổ bi
5140: Vít mũ
5070: Nắp chụp
5025: Đệm
5075: Bulông (6 cạnh)
5020: Bạc
2025: Bánh răng
5030: Nắp chụp
5090: Chốt núm vú
5040: Bạc
5095: Chốt
5045: Then
5100: Đệm làm kín
2020: Bánh răng
5105: Bulông (6 cạnh)
5050: Đệm cách
5110: ổ bi

5055: Bulông (6 cạnh)
Hộp tốc độ có chức năng nhận truyền động từ động cơ điện sang máy nén
Bánh răng chủ động (2025) đợc chế tạo liền trục, trục này đợc lắp trên hai
ổ bi (5065) và (5110). Giữa ổ bi và trục đợc cách bằng nắp chụp (5070) và phần
ngoài cùng ổ bi phía gắn với máy nén có doăng làm kín (5060).
Đầu trục phía lắp với động cơ đợc phay rÃnh then và đợc lắp với ổ bi
(5110), vành làm kín (5120), đệm (5135) và ngoài cùng là chi tiết hÃm (5115).

Nguyễn Anh Tuân

24

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Trục chủ động của roto đợc lắp với đệm (5025), bạc (5020), nắp chụp
(5030), bạc (5040) và bánh răng (2020) nhờ then (5045) và phần ngoài cùng có
đệm cách (5050) đợc bắt chặt vào trục bánh răng nhờ bulông 6 cạnh (5055).
Động cơ truyền chuyển động cho trục chủ động của hộp tốc độ khi đó trục
roto quay nhờ sự ăn khớp giữa bánh răng chủ động (2025) và bánh răng bị động
(2020).
3.2.4.2. Bảo dỡng hộp tốc độ
Cũng nh các hộp tốc ®é kh¸c, hép tèc ®é cđa m¸y nÐn GA - 75 cần đợc
bảo dỡng, sửa chữa sau quá trình làm việc và chăm sóc trong quá trình vận
hành.
Trong quá trình vận hành thì phải kiểm tra chế độ bôi trơn cho hộp tốc độ,

loại nhớt bôi trơn cho hộp tốc độ đợc nhà sản xuất quy định là loại I 40A và I
450A.
3.2.4.3. Các h hỏng thờng gặp ở hộp tốc độ, nguyên nhân và biện pháp
khắc phục.
a. Tróc bề mặt làm việc của răng
Nguyên nhân: Do sự mỏi của vật liệu làm bánh răng vì làm việc ở chế độ
tải trọng lớn và làm việc lâu. Bề mặt làm việc của răng bị quá tải cục bộ do
không đủ dầu bôi trơn hay dầu bôi trơn không đủ độ nhớt.
Khắc phục: Nếu một vài răng bị tróc thì có thể sửa chữa nhng nếu toàn bộ
răng bị tróc thì cần phải thay thế bánh răng mới. Đổ thêm dầu cho đủ và đúng
độ nhớt cần thiết.
b. Xớc bề mặt làm việc của răng, răng mòn quá nhanh.
Nguyên nhân: Do răng làm việc dới điều kiện ma sát khô hay có hạt mài,
bụi, mạt sắt lọt vào giữa hai bề mặt răng ăn khớp.
Khắc phục: Lau chùi sạch, bôi trơn bộ truyền theo đúng quy định, thay
dầu trong hộp truyền động bánh răng,
c. Bộ truyền làm việc rung, ồn.
Nguyên nhân: Do có thể khe hở cạnh răng quá lớn, khoảng cách hai tâm
xa hoặc khe hở cạnh răng quá nhỏ, khoảng cách trục gần theo quy định, ở hai
nửa thân bị kẹt, bị quay nặng.
Khắc phục: Thay bánh răng mới, đo lại khoảng cách trục, căn lại ổ bi hoặc
đo lại đờng kính lỗ lắp ổ.
d. Bạc ngoài của ổ quay nhanh.

Nguyễn Anh Tuân

25

Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49