Tìm hiểu tổ hợp máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 dùng trong vận chuyển dầu

§å ¸n tèt nghiÖp
LỜI NÓI ĐẦU
Nền kinh tế của đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến
vượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao. Đóng
góp một phần không nhỏ vào các thành tựu phát triển đó là ngành công nghiệp Dầu
khí mà điển hình là xí nghiệp Liên doanh "VIETSOVPETRO", mặc dù là một ngành
công nghiệp còn non trẻ nhưng với tinh thần vừa làm vừa học hỏi, tích luỹ kinh
nghiệm sản xuất, kiến thức khoa học kỹ thuật cho mình, để đến nay có thể vững vàng
là một ngành công nghiệp mũi nhọn, chủ lực của đất nước.
Xí nghiệp liên doanh dầu khí” VIETSOVPETRO” là đơn vị đi đầu trong công
tác thăm dò, tìm kiếm, khai thác. Hiện tại xí nghiệp đang khai thác dầu trên 3 mỏ
chính là Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng.Ở mỏ Bạch Hổ có 11 giàn cố định và 7 giàn
nhẹ và là mỏ chiếm phần lớn sản lượng sản phẩm khai thác trong liên doanh.Để phục
vụ cho công tác,nhu cầu làm việc trên biển đòi hỏi phải có hệ thống trang thiết bị phù
hợp,hiện đại.
Thiết bị máy móc dùng trong nghành dầu khí rất đa dạng, trong đó máy bơm
ly tâm là thiết bị cơ bản được dùng phổ biến,đặc biệt là trong lĩnh vực khai thác và
vận chuyển dầu.
Vì vậy, dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Văn Bản và các thầy trong bộ môn
Thiết bị dầu khí và Công trình, khoa Dầu khí cùng với quá trình thực tập tại xí nghiệp
khai thác VIETSOVPETRO, em chọn đề tài:” Tìm hiểu tổ hợp máy bơm ly tâm
NPS 65/35-500 dùng trong vận chuyển dầu”.
Với chuyên đề:” Các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng
và bảo dưỡng sửa chữa máy bơm NPS 65/35-500 trên giàn MSP-5”.
Nội dung đề tài:
Chương I : công tác vận chuyển dầu và việc sử dụng các loại bơm ly tâm tại
XNLD”VIETSOVPETRO”.
Chương II : Lý thuyết bơm ly tâm.
Chương III: Tổ hợp bơm ly tâm NPS65/35-500.
Chương IV: Quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm ly
tâm NPS 65/35-500 trên giàn MSP-5.

Chương V: Các giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và bảo
dưỡng sửa chữa máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 trên giàn MSP-5.
Dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Văn Bản và các thầy trong bộ môn em đã
hoàn thành đồ án này. Khi làm đồ án, dù đã rất cố gắng nhưng với kiến thức bản thân
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 1 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự
góp ý của thầy cô và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 02 tháng 06 năm 2010
Sinh viên:
Nguyễn Đông Hưng.
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 2 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
CHƯƠNG I
CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN DẦU VÀ VIỆC SỬ DỤNG
CÁC LOẠI BƠM LY TÂM TẠI XNLD"VIETSOVPETRO"
1.1. Công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển của XNLD Vietsovpetro
Hiện tại cũng như từ hơn thập niên trước đây, xí nghiệp liên doanh
"VIETSOVPETRO" đã và đang tiến hành khoan và khai thác dầu khí chủ yếu ở trên
hai vùng mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng nằm ở vùng biển thềm lục địa phía Nam -Việt
Nam. Do vị trí địa lý của các vùng mỏ nằm cách xa đất liền hơn 100km, nên tất cả
các công đoạn công nghệ khoan, khai thác, vận chuyển và tồn trữ dầu khí đều diễn ra
trên biển, trên các giàn cố định, giàn nhẹ và tàu chứa dầu. Tất cả các đường ống
chính, chủ yếu dùng trong công tác vận chuyển dầu khí đều nằm chìm dưới biển.
Điều đó đòi hỏi công tác vận chuyển dầu khí của chúng ta phải đạt được sự an toàn
và độ tin cậy cao hơn nhiều lần so với ở 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

2
(bình НГС) sau đó chuyển đến bình tách (БE) áp suất thấp vào khoảng
0,5÷8kG/cm
2
. Sau khi qua bình НГС và БE, một phần lớn lượng khí đồng hành đã
được tách ra, dầu đã được xử lý với hàm lượng khí hòa tan và ở trạng thái tự do thấp.
Rồi từ bình tách áp suất thấp (БE) dầu được các tổ hợp bơm ly tâm đặt trên giàn bơm
vận chuyển đến các tàu chứa (trạm chứa dầu không bến) 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 2
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 2
điểm là MSP-1và giàn công nghệ trung tâm số 2 (CPP-2) cùng với các giàn nhẹ (БК
1,2,3,4,5,6,7) chuyển đến. Đây là 2 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 vực mỏ Rồng. Từ MSP-1 có đường ống vận chuyển dầu nối với MSP-3,
MSP-4 và MSP-8 và 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 nối với
MSP-4, và thông qua đó nối với MSP-3, MSP-5, MSP-7, MSP-8, MSP-10 .... Từ
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 3 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
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, FSO -3 có mối liên hệ với nhau thông qua nhiều điểm trung
chuyển, được trình bày trên sơ đồ tuyến đường ống vận chuyển dầu trên biển của Xí
nghiệp liên doanh "VIETSOVPETRO".

Căn cứ theo sơ đồ đường ống vận chuyển dầu ngầm dưới biển tại 2 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 là có thể bơm thẳng dầu đến tàu chứa, còn lại tất cả các
giàn như MSP-3, MSP-4, MSP-5, MSP-7, MSP-9, MSP-10, MSP-11..... phải bơm
dầu qua những đoạn đường rất xa, 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 -> MSP-3 (đường ống
Φ325x16, L=1005m, V=68m
3
) -> MSP-4 (Φ219x13, L=877m, V=26,5m
3
) -> MSP-6
(Φ325x16, L= 1284,5m, V= 87m
3
)-> FSO-2 (Φ325x16, L=1915m, V=129m
3
). Tổng
cộng chiều dài toàn bộ tuyến là 5081,5m, V=310,5m
3
, áp suất làm việc tính theo xác
suất thống kê trung bình là từ 20÷25kG/cm
2
. Tuy nhiên cũng 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 hoặc thời gian biểu của việc bơm dầu
phối hợp một cách hợp lý trên toàn tuyến cũng khá phức tạp. Nếu việc phân bố thời
gian biểu không hợp lý, có thể gây ra sự tăng 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 ở
cách xa trạm tiếp nhận 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.
Một đặc điểm nữa có ảnh hưởng trực tiếp rất lớn đến công tác vận chuyển dầu
trong khu vực mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng là các tính chất lý, hóa đặc trưng của nó. Tuy
nhiên ở đây chỉ xem xét đến một số tính chất cơ bản, có ảnh hưởng quan trọng trực
tiếp đến công tác vận chuyển, tồn trữ chứ không thể đi sâu vào các tính chất công
nghệ hóa dầu cùng tính thương phẩm của chúng. Đối với công tác vận chuyển, tồn
trữ dầu thì những tính chất lý, hóa sau đây là đặc biệt quan trọng :
Khối lượng riêng: Hiện nay dầu thô của chúng ta khai thác được chủ yếu tập
trung ở các tầng sản phẩm Mioxen hạ, Oligen hạ và tầng móng kết tinh. Chúng thuộc
loại dầu nhẹ vừa phải, khối lượng riêng nằm trong khoảng giới hạn (0,83 ÷
0,85).103kg/m
3
. Dầu thô ở khu vực mỏ Bạch Hổ có khối lượng riêng khoảng
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 4 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
Đồ án tốt nghiệp
0,8319.10
3
kg/m
3
(38
o
6API), ú l mt thun li i vi cụng tỏc vn chuyn du, bi
vỡ mc dự theo cụng thc tớnh lu lng ca bm Q= C
m
D
b
= (
60
n
Dn) . D.

(K1.D) = K D
3
n vo ct ỏp H=
g
UCU 22
ta khụng thy cú s nh hng no ca
khi lng riờng cht lng cụng tỏc, nhng nú li nh hng ỏng k n cụng sut
thy lc (N
TL
) ca cỏc mỏy bm: N
TL
= G.H = (

.g.Q).H. iu ú cú ngha l nu
nh, vic cung cp nng lng (in nng) cho cỏc trm bm vn chuyn du gim
ỏng k .
nht à: l kh nng ca cht lng cú th chng li c lc trt (lc ct),
nú c biu hin di dng lc ma sỏt trong (ni ma sỏt) khi cú s chuyn dch
tng i ca cỏc lp cht lng k nhau. Bi vy nht l tớnh cht c trng cho
mc di ng ca cht lng. nht ca cht lng thay i trong mt phm vi
rng theo nhit , khi nhit tng thỡ gim v ngc li. Ngoi ra khi ỏp sut tng
thỡ nht ca cht lng cng tng, tr mt v cht lng c bit nh nc. Khi vn
chuyn du, chỳng ta phi a chỳng vo trng thỏi chuyn ng, mun vy phi t
vo chỳng mt lc nht nh bng s tỏc dng ca cỏc cỏnh bm. Chuyn ng ca
cht lng ch xut hin khi ng sut ma sỏt vt quỏ mt gii hn no ú, gi l ng
sut trt ban u. Nh vy rừ rng nht ca cht lng cụng tỏc nh hng rt ln
n dũng chuyn ng ca nú, mc dự trong cỏc cụng thc tớnh toỏn c bn ca cỏc
mỏy bm dựng vn chuyn cht lng (du thụ) ny khụng cú mt trc tip ca i
lng , nhng chớnh nú l yu t nh hng quan trng nht gõy nờn tn tht ca
dũng chy. cng ln thỡ tn tht thy lc ca dũng chy cng ln, lm tng tn tht

cụng sut v gim lu lng ca cỏc mỏy bm .
Du thụ ca chỳng ta, theo cỏc kt qu nghiờn cu phõn tớch ca Cụng ty DMC
(Vit Nam ) v Vin húa du COPAH (Tomsk - CHLB Nga), cú nht khỏ ln.
nht ng (trong ú

à
=
) ca du tng Mioxen 50C thay i trong mt
khong rng t 8,185 ữ 16,75 Cst. nht ng ca du tng Oligoxen vo
khong 6,614 Cst, ca tng múng vo khong 6,686 Cst 50C. iu ú gõy khú
khn rt ln cho cụng tỏc vn chuyn du ca chỳng ta.
nh hng ca cỏc tớnh cht lý, húa khỏc:
Du thụ ca chỳng ta l loi sch, cha rt ớt cỏc c t, cỏc kim loi nng nh
chỡ(1,39ppm), Vanadium(0,46ppm), Magiờ(7,270ppm), Lu hunh (0,005% trng
lng ). õy l mt iu tt cho h thng vn chuyn du cng nh h thng cụng
ngh ca chỳng ta . Tuy nhiờn, t kt qu phõn tớch phn cn( chim mt t l khỏ
Sinh viên: Nguyễn Đông Hng 5 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
§å ¸n tèt nghiÖp
cao, đến 21,5% trọng lượng đối với dầu thô Bạch Hổ) có nhiệt độ sôi trên 500°C
trong quá trình chưng cất chân không, ta thấy dầu thô của chúng ta chứa hàm lượng
Parafin rắn khá cao, đến 44,12%trọng lượng (phần cặn), điều đó làm giảm tính linh
động của chúng ở nhiệt độ thấp, và ngay cả ở nhiệt độ bình thường . Chính sự có mặt
của Parafin với hàm lượng lớn làm cho nhiệt độ đông đặc của dầu thô tăng lên . Đối
với dầu thô khu vực mỏ Bạch Hổ, nhiệt độ đông đặc ở mức khá cao, đến 33°C . Đây
thực sự là một trở ngại lớn cho hệ thống vận chuyển dầu của chúng ta bởi chúng rất
dễ làm tắc nghẽn các tuyến đường ống, nhất là ở tại các điểm nút hoặc tại các tuyến
ống ở xa trạm tiếp nhận và có lưu lượng thông qua thấp, hoặc không liên tục mà bị
gián đoạn trong một thời gian lâu. Đấy chính là nhược điểm căn bản trong tính chất
lý, hoá của dầu thô Việt Nam, và việc xử lý, khắc phục chúng đòi hỏi cả một quá
trình công nghệ phức tạp và tốn kém .

Để cải thiện các tính chất lý hóa của dầu, phục vụ cho công tác vận chuyển, tồn
trữ chúng, người ta sử dụng nhiều biện pháp nhằm làm giảm độ nhớt hoặc gia nhiệt
cho chúng để chống sự đông đặc làm tắc nghẽn đường ống của dầu. Ví dụ, bằng
phương pháp cấy vi sinh vào môi trường nước ép vỉa, người ta đã làm tăng tối đa các
quá trình phản ứng men ôxy hóa hydrocacbon của dầu có độ nhớt cao, điều đó làm
tăng khả năng thu hồi dầu ở các tầng sản phẩm và làm tăng được tính lưu biến của
chúng .
Ngoài các ảnh hưởng trên, yếu tố địa lý, khí hậu, thủy văn cũng có sự tác động
không nhỏ đối với công tác vận chuyển và các quá trình công nghệ khai thác dầu .
Vùng biển thềm lục địa phía Nam này chịu ảnh hưởng gió mùa nhiệt đới, hình thành
2 mùa rõ rệt:
Mùa mưa có gió Tây - Nam, được đặc trưng bởi lượng mưa lớn và nhiều sương
mù kéo dài từ khoảng tháng 4 đến tháng 10 . Vào mùa này khí hậu thường nóng, do
vậy dầu thô khai thác được khi qua các công đoạn xử lý công nghệ trên giàn ít bị mất
nhiệt, hạn chế được khả năng đông đặc của chúng .
- Vào mùa khô thường từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, có gió Đông - Bắc với
cường độ lớn, gọi là mùa gió chướng. Trong khoảng thời gian này, hay xuất hiện
những cơn bão hay áp thấp nhiệt đới với sức gió đến 25 30m/s, nhiệt độ không khí
giảm xuống rõ rệt . Vì vậy ở các giàn khai thác có các giếng với sản lượng thấp
thường hay xảy ra hiện thượng dầu bị đông đặc, hoặc chí ít thì tính linh động của dầu
cũng giảm xuống rõ rệt, gây khó khăn cho việc vận chuyển dầu . Đó là chưa kể đến
những sự cố bất thường xảy đến cho tuyến vận chuyển dầu (tắc nghẽn, gẫy vỡ đường
ống) và các trạm tiếp nhận cũng thường hay xảy ra trong mùa thời tiết không mấy
thuận lợi này
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 6 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
Ngoài ra, điều kiện khí hậu nhiệt đới, độ ẩm không khí lớn, và môi trường biển
này hoàn toàn có hại đến tuổi thọ, độ bền của máy móc, thiết bị công nghệ cũng như
các tuyến đường ống vận chuyển dầu . Các cấu trúc, kết cấu kim loại của máy móc
thiết bị công nghệ ngoài việc chịu tải trọng lớn khi làm việc, còn chịu tác động ăn

mòn với cường độ lớn do môi trường biển gây ra . Trong thực tế, có trên 50% các
trường hợp sự cố đối với cac đường ống ngầm vận chuyển dầu là do tác động của ăn
mòn kim loại . Vì vậy khi tính toán thiết kế, lắp đặt các hệ thống thiết bị công nghệ
trên các công trình biển, phải nên đặt điều kiện làm việc này ( môi trường biển, độ
ẩm lớn, khí hậu nhiệt đới ... ) lên mối ưu tiên hàng đầu.
1.2. Sử dụng bơm ly tâm trong công tác vận chuyển dầu trên các giàn khai thác
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 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 trọng trong 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
ngàn vòng trong 1 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 2
thành phần chính: động năng (V
2
/2g) và áp năng (P/γ), và chúng có mối liên quan mật
thiết với nhau. Trong quá trình làm việc của máy, sự biến đổi 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, đối 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, 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 lại 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 một điểm này đến một điểm khác chiếm một
ưu thế hơn hẳn các loại máy thủy lực khác.
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
"VIETSOV PETRO". 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
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 7 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
nay tại các trạm bơm vận chuyển dầu trên các công trình biển của XNLD
"VIETSOVPETRO", chúng ta đang sử dụng các chủng loại bơm dầu ly tâm như sau:
1.2.1. Máy bơm NPS 65/35 -500
Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng (cấp), trục bơm được
làm kín bằng 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 -300C đến 2000C và các loại chất lỏng khác có
tính chất lý hóa tương tự . Các chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất
cơ học có kích thước lớn hơn 0,2mm 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 láp đặt vận hành chúng . Một số các thông số đặc tính kỹ thuật cơ
bản của tổ hợp bơm NPS 65/35 -500 như sau :
Lưu lượng định mức tối ưu (m
3
/h ) : 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 (MПa, KG/cm
2
)
+ Với kiểu làm kín mặt đầu : 2,5 (25)
+ Làm kín bằng salnhic :
Kiểu CΓ : 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%
1.2.2. Bơm ly tâm NPS - 40/400
Là tổ hợp bơm cùng chủng loại kết cấu như NPS 65/35 -500, chỉ khác đường
kính ngoài của các bánh công tác của nó nhỏ hơn .
1.2.3. Máy bơm Sulzer - Ký hiệu MSD-D Model 4x8x10,5
Là loại bơm ly tâm có 5 cấp, nằm ngang, trong đó bánh công tác thứ nhất là loại
hai cửa hút ngược chiều nhau, 4 bánh công tác còn lại là loại 1 cửa hút được chia làm
2 nhóm đối xứng, có cửa hút ngược chiều nhau. Thân máy có 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
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 8 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
dòng. Phía dưới có ống giảm tải nối từ khoang chứa đệm làm kín phía áp suất cao
đến khoang cửa vào cấp I của bơm. Trục bơm được làm kín bằng đệm làm kín chì
dạng kép, có nhiệt độ làm việc dưới 160°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 với bên ngoài thông qua các lá
đồng tản nhiệt dọc theo đường ống .
Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm như sau :
Lưu lượng bơm (m
3
/h) : 130
Cột áp định mức (m) : 400
Hiệu suất hữu ích (%) : 74
Công suất thủy lực của bơm (KW) : 147

Lượng dự trữ 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 hợp : 3940kg
1.2.4. 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 1050Kg/m
3
, độ nhớt động đến 6.10
-4
m
3
/s. Các
chất lỏng công tác này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn
0,2mm 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 ráp trên cùng một khung dầm và được liên
kết với nhau bằng khớp nối răng. Đây là loại bơm ly tâm 1 tầng, công -Xon, có thân
bơm, vấu tựa, ống hút và ống nối có áp (cửa ra) được đặt trên cùng một giá đỡ. Việc
làm kín trục được thực hiện bởi một bộ phận làm kín kiểu СГ - hoặc CO.
Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của bơm như sau :
Lưu lượng bơm (m
3
/h) : 200
Cột áp định mức (m) : 120

Hiệu suất hữu ích (%) : 67
Lượng dự trữ xâm thực cho phép : 4,8 (m)
Công suất động cơ điện (KW) : 100
Số vòng quay (V/ph) : 2950
Điện áp (V)- tần số dòng điện (Hz): 380-50
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
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 9 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
hệ thống công nghệ chung của toàn khu mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Với sơ đồ vận
chuyển dầu và các đặc điểm trong công tác này như đã nêu (ở Mục I - Phần I ), người
ta bố trí kiểu loại và số lượng máy bơm ly tâm trên các giàn như sau:
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
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
MSP-3 (Giàn 3)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 1
Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 2
MSP-4 (Giàn 4)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4
MSP-5 (Giàn 5)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
MSP-6 (Giàn 6)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 2
Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 2

MSP-7 (Giàn 7)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
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
MSP-9 (Giàn 9)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4
MSP-10 (Giàn 10)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
Máy bơm NPS 40/400 - số lượng : 1
MSP-11 (Giàn 11)
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 4
RP-1 (Giàn 1 Mỏ Rồng )
Máy bơm NPS 65/35-500 - số lượng : 3
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 10 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
Máy bơm NPS 40/400 - 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 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, độ an toàn cao, lưu lượng bơm, cột áp và hiệu suất hữu ích
lớn, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa . Ở hai loại bơm này, do cách bố trí các bánh
công tác thành hai nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau. Do đó làm
giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên Roto, tải trọng của các ổ đỡ trục 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 3000v/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 của kỹ thuật vận
hành để tránh hiện tượng quá tải cho 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 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
trạm bơm cũng 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 song
song với mục đích làm tăng lưu lượng vận chuyển của trạm. Theo cách này, mặc dù
đường ra của mỗi bơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏi các bơm
trong hệ thống phải có các 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 được những 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 chúng tăng lên
đáng kể. Ngoài ra, cũng có thể phối hợp cả 2 kiểu bố trí song song và nối tiếp trên
cùng một trạm. Nhưng trong thực tế, trên các giàn cố định, các trạm bơm dầu được
xây dựng theo kiểu mắc song song do các kiểu bơm ly tâm đã được chọn lựa đảm bảo
đủ cột áp để có thể vận chuyển được dầu thô đến vị trí tiếp nhận . Tùy theo sản lượng
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 11 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
khai thác hoặc vị trí công nghệ của mỗi giàn mà người ta sử dụng số lượng bơm ly
tâm trên trạm là 2, 3 hoặc hàng chục như ở CPP-2 (15 bơm)
Trên mỗi trạm bơm, thông thường người ta dự tính từ 1/3 đến ½ số lượng bơm
ở vị trí dự phòngđể khi hư hỏng, sự cố các máy bơm đang ở chế độ làm việc, ta có
thể sử dụng chúng 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 do dầu bị đông đặc hoặc thành phần
parafin trong dầu và các tạp chất gây kết tủa khác 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 vẫn 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 dễ
dàng và chủ động hơn.
Tóm lại: Từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu của xí
nghệp liên doanh "VIETSOVPETRO" chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơ bản
cho việc xây dựng những 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 ý kiến chúng tôi, 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 ăn mòn hóa học trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, ẩm, hơi
nước có độ mặn cao, và nhất là có các đường đặc tính làm việc 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
dầu khí của xí nghiệp, bởi vậy nghiên cứu nắm vững lý thuyết cơ bản về chúng là
nhiệm vụ của những cán bộ, công nhân trực tiếp tham gia vận hành hoặc bảo dưỡng
sửa chữa các thiết bị công nghệ khai thác dầu khí và cả những người có liên quan đến
hệ thống công nghệ này .
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 12 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
4
6
5
3
2
1
§å ¸n tèt nghiÖp
CHƯƠNG II

LÝ THUYẾT BƠM LY TÂM
2.1. Khái quát về bơm ly tâm
Máy bơm ly tâm là loại máy thuỷ lực cách 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 thuỷ lực.
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm
1. Bánh công tác 4. Bộ phận dẫn hướng ra (còn gọi là buồng xoắn ốc)
2. Trục bơm 3. Bộ phận dẫn hướng vào
5. Ống hút 6. Ống đẩy
2.1.1. Nguyên lý làm việc của máy bơm
Khi máy bơm ly tâm làm việc, nhờ phần khớp nối giữa động cơ dẫn động và
bơm làm bánh công tác quay. Các phần 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 lối vào
của bánh công tác tạo nên một vùng chân không và dưới tác dụng của áp suất trong
bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo
ống hút. Đó là quá trình hút của bơm. Quá trình hút và quá trình đẩy là hai quá trình
liên tục, tạo lên dòng chảy liên tục qua bơm.
Bộ phận dẫn dòng chảy ra thường có dạng “xoắn ốc” nên còn gọi là buồng (vỏ)
xoắn ốc. Vỏ xoắn ốc của bơm dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy. Nó có tác
dụng điều hoà ổn định dòng chảy và biến đổi một phần động năng của dòng chảy
thành áp năng cần thiết do đó làm tăng hiệu suất của máy bơm.
2.1.2. Phân loại bơm ly tâm
Phân loại theo cột áp của bơm:
+ Bơm cột áp thấp: H < 20 m cột nước.
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 13 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
+ Bơm cột áp trung bình: H = 20
÷
60 m cột nước.

+ Bơm cột áp cao: H > 60 m cột nước.
Phân loại theo số bánh công tác:
+ Bơm một cấp.
+ Bơm nhiều cấp.
Phân loại bơm theo cách 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.
Ngoài ra có thể phân loại theo cách 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
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. Kí hiệu cột áp là H, đơn vị tính H thường là mét cột chất lỏng (hay mét cột
nước nếu là nước).
Công suất: có hai loại công suất là công suất thuỷ lực và công suất làm việc.
+Công suất thuỷ lực: là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với máy trong một đơn
vị thời gian, kí hiệu là N
tl
, ta có:
N
tl

=
1000
.. HQ
γ
=
1000
... HQg
ρ
Trong đó:

γ
-Tỷ trọng riêng của chất lỏng (N/m
3
),
γ
=
ρ
.g.
ρ
-Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m
3
).
Q-Lưu lượng bơm (m
3
/s).
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,
Ta có:
N =
η

tl
N
Trong đó:
η
-Là hiệu suất toàn phần của máy bơm (
η
<1).
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 14 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
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.
η
=
η
q
.
η
t
.
η
c
η
q
(hiệu suất lưu lượng): là đại lượng đánh giá tổn thất do rò rỉ chất lỏng (
∆
N
q
) làm giảm lưu lượng làm việc của máy bơm.

η
q
=
qtl
tl
NN
N
∆+
=
LT
Q
Q
η
q
= 0,90
÷
0,95
η
t
(hiệu suất thuỷ lực): là đại lượng đánh giá sự mất mát năng lượng do sức
cản thuỷ lực khi chất lỏng chuyển động từ cửa hút đến cửa xả (
∆
N).
η
t
=
NN
N
tl
tl

∆+
=
LT
H
H
η
t
= 0,55
÷
0,92
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 (
∆
N
c
).
η
c
=
tl
ctl
N
NN
∆−
η
c
= 0,8
÷

0,85
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.
2.3. Phương trình làm việc của bơm ly tâm
2.3.1. Phương trình cột áp lý thuyết
Dựa trên các giả thuyết:
Chất lỏng là lý tưởng.
Bánh công tác có số cánh nhiều vô hạn, mỏng vô cùng.
Ứng dụng định lý cơ học về biến thiên mômen động lượng đối với dòng chất
lỏng chuyển động qua bánh công tác, nhà bác học Ơle đã thành lập ra phương trình
cột áp lý thuyết của bơm ly tâm, theo[6]ta có:
H
l
∞
=
g
cucu
uu 1122
−
Trong đó:
H
l
∞
- Cột áp lý thuyết của bơm có số cánh dẫn vô 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 viªn: NguyÔn §«ng Hng 15 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
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
,
1
α
= 90
o
, 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:
H
l
∞
=

g
cu
u22
2.3.2. Phương trình cột áp thực tế
Trong thực tế cánh dẫn của bánh công tác có chiều dày nhất định (2
÷
20 mm)
và số cánh dẫn hữu hạn (6
÷
12) cánh, gây lên 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.
Mặt khác, chất lỏng có độ nhớt do đó gây ra tổn thất trong dòng chảy. Vì vậy
cột áp thực tế nhỏ hơn cột áp lý thuyết H
l
∞
.
Cột áp thực tế của bơm ly tâm H được tính theo[6]:
H =
∞
lHZ
H..
ηε
Z
ε
- Hệ số kể đến 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 sĩ Prôskua
đã xác định
Z
ε
đối với bơm ly tâm, được tính theo công thức sau:

Z
ε
= 1-
2
sin.
β
π
Z
Z - Số cánh dẫn của bánh công tác.
Với Z và
2
β
thông thường, trị số trung bình của hệ số cột áp
Z
ε
≈
0,8.
H
η
- Hệ số kể đến tổn thất năng lượng của dòng chất 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 (
H
η
= 0,7
÷
0,9).
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:

H
1
=
Z
ε
.H
l
∞
Cột áp thực tế của bơm ly tâm là:
H =
Z
ε
.
H
η
.
g
cu
u22
.
Đối với bơm có kết cấu và số vòng quay thông thường thì:
Z
ε
.
H
η
.c
2u
=
Z

ε
.
H
η
.c
2
.cos
2
α
≈






Ψ
2
.
2
u
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 16 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
Trong tính toán gần đúng, có thể xác định cột áp thực tế của bơm ly tâm theo
biểu thức:
H =
g
u
2
.

2
2
Ψ
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 thuỷ lực cánh dẫn nói
chung và bơm ly tâm nói riêng được tính theo[6]:
Q
1
= c
m
.
π
.D.b
b - Chiều rộng máng dẫn ứng với đường kính D của bánh công tác (thường là
tại cửa ra).
D - Đường kính của bánh công tác.
c
m
- Hình chiếu vận tốc tuyệt đối lên phương vuông góc với u.
2.5. Quan hệ tương tự trong một bơm ly tâm
Khi số vòng quay làm việc n của bơm thay đổi, các thông số làm việc khác của
bơm cũng thay đổi theo.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng, khi bơm ly tâm với số vòng quay thay đổi ít (dưới
50% so với số vòng quay định mức) thì hiệu suất của bơm thay đổi tương đối ít, có
thể xem như không đổi
η
= const. Mặt khác các tam giác vận tốc đều tỷ lệ với số
vòng quay, nên các tam giác vận tốc sẽ đồng dạng với nhau. Do đó các chế độ làm

việc khác nhau của bơm trong trường hợp này xem như các trường hợp tương tự. Vì
vậy, ta có thể ứng dụng định luật tương tự vào máy bơm ly tâm để tìm quan hệ giữa
H, Q, N theo số vòng quay n.
Gọi H
1
, Q
1
, N
1
, là cột áp, lưu lượng và công suất ứng với số vòng quay n
1
.
Gọi H
2
, Q
2
, N
2
, là cột áp, lưu lượng và công suất ứng với số vòng quay n
2
.Ứng
dụng định luật tương tự, theo [6, tr55] ta có:
1 1
2 1
Q n
Q n
=
,
2
1 1

2 2
H n
H n
 
=
 ÷
 
,
3
1 1
2 1
N n
N n
 
=
 ÷
 
(2.1)
Trong thực tế, ngoài số vòng quay làm việc thay đổi còn có thể gặp trường hợp
trọng lượng riêng
γ
của chất lỏng thay đổi, đường kính ngoài D của bánh công tác
thay đổi. Để đáp ứng yêu cầu sử dụng, khi cần giảm cột áp và lưu lượng so với định
mức, có thể giảm bớt đường kính D (chỉ trong phạm vi 10%), và hiệu suất của bơm
coi như không đổi. Có thể xem các chế độ làm việc của bơm trong trường hợp này là
các chế độ làm việc tương tự.
Gọi Q
1
, H
1

, N
1
– Là lưu lượng, cột áp và công suất ứng với D
’
,
1
γ
và n
1
.
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 17 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
Gọi Q
2
, H
2
, N
2
– Là lưu lượng, cột áp và công suất ứng với D
”
,
2
γ
và n
2
Theo[6, tr58] ta có bảng quan hệ tương tự hoặc quan hệ tỷ lệ trong máy bơm ly
tâm như sau:
Bảng 2.1. Quan hệ tương tự trong một bơm ly tâm
Các thông
số

Khi
γ
thay đổi
Khi n
thay đổi
Khi D
thay đổi
Khi
γ
, n, D
thay đổi
Lưu lượng
Q
Q
2
= Q
1
Q
2
=
1
2
n
n
Q
1
Q
2
=
3

'
''








D
D
Q
1
Q
2
=
3
'
''
1
2









D
D
n
n
Q
1
Cột áp
H
H
2
=
2
1
γ
γ
H
1
H
2
=
2
1
2









n
n
H
1
H
2
=
2
'
''








D
D
H
1
H
2
=
2
'
''
2

1
2
2
1
















D
D
n
n
γ
γ
H
1
Công suất
N

N
2
=
1
2
γ
γ
N
1
N
2
=
3
1
2








n
n
N
1
N
2
=

5
'
''








D
D
N
1
N
2
=
5
'
''
3
1
2
1
2

















D
D
n
n
γ
γ
N
1
2.6. Đường đặc tính của bơm ly tâm
Các thông số 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), N = f(Q),
η
= f(Q) biểu thị đặc tính làm việc của bơm,
được biểu diễn dưới dạng giải tích 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 ba 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),
η
= f(Q).
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 H – Q, N – Q,
η
- Q
của bơm.
Đối với bơm ly tâm, ngoài 3 đường đặc tính trên còn có đường biểu diễn quan
hệ cột áp chân không cho phép với lưu lượng [H
CK
] = f(Q).
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 18 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
0
30
20
10
0
0
30
20
10
9080

70
60
50
40
100 Q(l/s)
N(kW)
30
50
40
20
N
10
η
(%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
]
ck
[H
η
H
H(m)
40

Hình 2.2. Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm
Nhìn chung, đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp thực nghiệm cũng có
dạng giống đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp tính toán nhưng chúng
không trùng nhau. Điều đó chứng tỏ bằng tính toán không xác định được đầy đủ và
hoàn toàn chính xác các loại tổn thất xảy ra trong bơm. Vì thế, việc nghiên cứu các
loại máy thuỷ lực nói chung và máy bơm nói riêng bằng phương pháp thuỷ lực là vô
cùng quan trọng.
2.6.1.Đường đặc tính làm việc(n=const) lý thuyết của máy bơm ly tâm
Theo[6,tr37] ta có phương trình cơ bản:
2 2
.
u
l
u c
H
g
∞
=
(2.2)
Thay vào được:
2 2
1
.
u
u c
H
g
∞
=
. (2.3)

Từ tam giác vận tốc hình ( ) ta có:
2 2 2 2
.cot
u m
c u c g
β
= −
Ta có:
1
2
2 2
.
m
Q
c
D b
π
=
Thay vào phương trình cơ bản (2.2) được:
2
2 2
1 2 1
2 2
.cot
1
. .
. . .
u g
H u Q
g D b g

β
π
∞
= −
(2.4)
Trong đó:
D
2
: là đường kính ngoài của bánh công tác.
b
2
: là chiều rộng lối ra của bánh công tác.
Β
2
: là góc biểu thị phương của vận tốc ở lối ra của bánh công tác.
Đối với một bơm cho trước thì u
2
, b
2
, D
2
là những đại lượng không đổi, nên ta
đặt:
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 19 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
2
2
2 2
1
.a u

g
u
b
D b g
π
=
=
Với a, b là những hằng số dương.
Theo[6,tr45]ta có:
1 2 1
.cot .H a b g Q
β
∞
= −
(2.5)
Theo đường biểu diễn phương trình(2.5) gọi là đường đặc tính cơ bản lý thuyết.
Đó là một đường thẳng không đi qua gốc tọa độ, hệ số góc của nó phụ thuộc vào giá
trị số góc ra của cánh dẫn β
2
. Trong trường hợp tổng quát đối với máy ly tâm, ta có 3
dạng đường đặc tính lý thuyết :
Nếu β
2
<90° thì cotg β
2
>0, ta có đường AD
Nếu β
2
=90° thì cotg β
2

=0, ta có đường AC
Nếu β
2
>90° thì cotg β
2
<0, ta có đường AB
Q0
A
A''
A'''
A'
B
C
D
D'
D''
D'''
H
l
Hình2.3. Đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính tính toán
Đối với máy bơm ly tâm có β
2
<90°, do đó đường đặc tính lý thuyêt của bơm ly
tâm là đường nghịch biến bậc nhất AD. Đường AD biểu diễn phương trình cơ bản
(2.3), do đó nó chưa kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn có hạn và các loại tổn thất.
Khi kể đến ảnh hưởng do số cánh dẫn có hạn, thì ta có đường đặc tính đoạn
A’D’
Khi kể đến tổn thất thủy lực của dòng chất lỏng qua bánh công tác, các loại tổn
thất này đều tỷ lệ với bình phương của vận tốc, tức là bình phương của lưu lượng, thi
đường đặc tính trở thành đương cong bậc hai A’’D’’ như hình vẽ.

Khi kể đến các loại tổn thất cơ khí và lưu lượng thì đường đặc tính dịch về phía
trái thấp hơn một chút so với đường A’’D’’. Đây chính là đường đặc tính cơ bản tính
toán của bơm ly tâm.
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 20 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
2.7. Điểm làm việc, đường đặc tính mạng dẫn của bơm ly tâm NPS 65/35–500
2.7.1. Điểm làm việc của bơm ly tâm
Bơm bao giờ cũng làm việc trong một hệ thống cụ thể nào đấy. Khi bơm làm
việc ổn định thì cột áp “đẩy” của bơm bằng cột áp “cản” của hệ thống. Hay nói một
cách khác, một chế độ làm việc của bơm trong một hệ thống có thể biểu diễn bằng
giao điểm của hai đường đặc tính (của bơm và của hệ thống) trong cùng một toạ độ.
Giao điểm đó gọi là điểm làm việc của hệ thống bơm.
Trên hình 2.4, điểm A là giao điểm của hai đường đặc tính của bơm và hệ thống
hiển thị một chế độ làm việc của hệ thống bơm với cột áp H
A
và lưu lượng Q
A
.
H - Q
l
B
H - Q
Q
H
A
Q
A
A
H
0

Hình 2.4. Điểm làm việc của bơm
2.7.2. Đường đặc tính mạng dẫn
Giả sử ta xét một trạm bơm bao gồm : máy bơm ly tâm , các ống hút và ống đẩy
cùng các phụ kiện đường ống như các van , khóa … Máy bơm hút chat lỏng từ bể hút
và đưa lên bể đẩy:
Viết phương trình năng lượng, phương trình Bernoulli lần lượt cho các mặt cắt
1-1 , S-S và D-D ,(với điều kiện mặt thoáng bể hút và bể đẩy là rộng và đều thông
với khí trời ).Theo [5,tr26],ta có đường đặc tính mạng dẫn có dạng như sau:
H
md
= H
hh
+ k
md
.Q
2
(2.6)
Trong đó :
H
md
: đường đặc tính mạng dẫn .
H
hh
: chiều cao hình học tính từ mặt thoáng bể hút đến mặt thoáng bể đẩy hoặc
đến miệng ống xả khi nó tự xả tự do ra bể đẩy.
k
md
: tổng hệ số tổn thất trên đường ống hút hoặc đẩy . Nó phụ thuộc vào : hệ số
tổn thất dọc đường và cục bộ, chiều dài và đường kính của đường ống , tốc độ của
dòng chảy.

Q: lưu lượng của dòng chảy.
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 21 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
Vậy đường biểu diễn đường đặc tính mạng ống dẫn là đương cong Parabol bậc
2 đối với lưu lượng Q, không đi qua gốc tọa độ, được gọi là đường đặc tính mạng
ống dẫn, có dạng như hình (2.5).
Hmd
Hmd
Q
0
H
hh
Hình 2.5. Đường đặc tính mạng ống dẫn H
md
=H
hh
+k
md
Q
2
2.7.3. Đường đặc tính máy
Trong 3 đường đặc tính của máy bơm H-Q, N-Q,
η
-Q, thì đường đặc tính biểu
diễn mối quan hệ giữa cột áp H và lưu lượng Q của máy bơm: H = f(Q) gọi là đường
đặc tính cơ bản của máy bơm. Vì vậy đường đặc tính này thường được gọi tắt là
đường đặc tính máy.
2.8. Điều kiện làm việc của máy bơm NPS 65/35–500
Như chúng ta đã biết, điều kiện làm việc của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu
NPS 65/35 – 500 rất phức tạp. Nó chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố: tính chất lý

hóa của dầu, công tác vận hành, sử dụng, … Các yếu tố này ảnh hưởng đến đường
đặc tính của máy bơm và đường đặc tính mạng dẫn, tức là làm thay đổi chế độ làm
việc của máy bơm, cụ thể là:
* Ảnh hưởng của tính chất lý hóa của dầu đến các thông số làm việc của bơm
Với thành phần dầu(gồm chủ yếu là các hợp chất của hidro H và cacbon C
chiếm khoảng 60÷90% trọng lượng),ta thấy dầu ở mở Bạch Hổ là dầu có nhiều
paraffin. Điều này gây ảnh hưởng rất lớn không những với hệ thống thu gom, vận
chuyển và xử lý mà còn ảnh hưởng đến khả năng làm việc của máy bơm. Bởi vì, dầu
có nhiều parafin làm tằng độ nhớt, tăng khả năng bám dính Do đó nó làm tăng công
suất của máy bơm. Ở mỏ Bạch Hổ với lượng lắng đọng parafin ngày càng nhiều, gây
tắc nghẽn đường ống, Nen khi xảy ra sự cố, bơm phải ngừng hoạt động thì khi khởi
động lại yêu cầu công suất khởi động rất lớn, có trường hợp còn không khởi động lại
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 22 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
được bơm. Do đó, trong thực tế, người ta luôn phải mắc bơm dự phòng phải song
song với bơm chính.
+ Thành phần và nồng độ các chất có trong dầu quyết định đến độ lớn hay nhỏ
của khối lượng riêng ρ của dầu. Với dầu có nhiều parafin, nhiều nhựa và tạp chất cơ
học thì khối lượng riêng của dầu càng lớn và ngược lại. Hơn nữa, độ lớn của khối
lượng riêng của dầu lại ảnh hưởng đến công suất N, lưu lượng Q và cột áp H của
bơm theo công thức:
N = ρgHQ
Theo công thức trên, khối lượng riền của dầu ρ và công suất của máy bơm N là
2 đại lượng tỷ lê thuận tức là khi ρ tăng thì công suất của máy bơm N cũng tăng và
ngược lại.
Thành phần của dầu quyết định độ lớn của trọng lượng riêng của dầu γ và theo
đinh luật tương tụ thì :
Q
2
= Q

1
Q
1
= Q
2
1
2
1
2
HH
⋅=
γ
γ

⇒

=
2
1
H
H
1
2
γ
γ
1
2
1
2
NN

⋅=
γ
γ

=
2
1
N
N
2
1
γ
γ
Theo định luật tương tự, khi trọng lượng riêng γ của dầu tăng thì lưu lượng Q
của máy bơm không thay đổi, cột áp H của bơm giảm, công suất N của máy bơm
tăng và khi γ giảm thì ngược lại. Khi cột áp và công suất của máy bơm thay đổi thì
đường đặc tính máy H=f(Q) cũng thay đổi theo, dẫn đến làm thay đổi chế độ làm
việc của máy bơm.
+ Do tính chất đặc trưng của dầu là có độ nhớt ν cao.Chính tính chất này của
dầu làm thay đổi các thông số làm việc của bơm như lưu lượng , cột áp và hiệu suất.
Khi độ nhớt của dầu tăng thì các thông số làm việc của bơm sẽ bị giảm, tức là đường
đặc tính máy sẽ bị giảm xuống (hình 2.6).
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 23 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
H(m
3
/h)
Hình 2.6. Đường đặc tính máy bơm dầu nhớt
Với: H
w

; N
w
;Ƞ
w
: lần lượt tương ứng là cột áp, lưu lượng và hiệu suất của máy
bơm khi bơm nước.
H
ν
; N
ν;
Ƞ
ν
: lần lượt tương ứng là cột áp, lưu lượng và hiệu suất của máy bơm
khi bơm dầu.
Trên hình(2.4), biểu thị mối quan hệ của cột áp, công suất và hiệu suất của máy
bơm khi bơm nước và bơm dầu. Với cùng 1 cái máy bơm khi bơm dầu thì các đượng
đặc tính cột áp (H
ν
-Q) giảm, công suất (N
ν
-Q) tăng và hiệu suất (Ƞ
ν
-Q) giảm so với
các đường tương ứng này khi bơm nước. Và để đặc trưng cho sự thay đổi này người
ta đưa ra các hệ số giảm cột áp (C
H
). giảm lưu lượng (C
Q
) và giảm hiệu suất (C
Ƞ

) khi
bơm dầu so với bơm nước sạch. Theo công thức:
H
ν
=C
H
H
w
Q
ν
=C
Q
.Q
w
(2.7)
Ƞ
ν
=C
Ƞ
.Ƞ
w
Với: Ǫ
w
; Ǫ
ν
: lần lượt là lưu lượng của bơm khi bơm nước và bơm dầu.
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 24 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
0 20 40
60

80 100 120 140
160
0
20
40
60
80
60
70
80
90
N(kW)
Hw
Hv
Ƞ
w
Ƞ
v
Nw
Nv
§å ¸n tèt nghiÖp
+ Hơn nữa, trong dầu còn có các tạp chất rắn như bùn, cát, các thành phần muối
không tan... Đó là một hỗn hợp rắn-lỏng. Khi máy bơm sử dụng để bơm hỗn hợp rắn-
lỏng này thì các thông số làm việc của máy bơm như lưu lượng, cột áp, và hiệu suất
đều bị giảm đi, nghĩa là đường đặc tính của máy bơm sẽ bị dịch chuyển xuống dưới.
Ngược lại, khi đó sức cản trong ống tăng lên thì đường đặc tính mạng dẫn sẽ bị dịch
chuyển lên phía trên. Do đó điểm xác định chế độ làm việc sẽ dịch chuyển về có côt
áp nhỏ, lưu lượng nhỏ. Sự dịch chuyển ngày càng nhiều khi nồng độ c
r
của hạt rắn

trong hỗn hợp càng tăng hoặc khi đường kính hạt rắn d
s
, khối lượng riêng p
s
của hạt
rắn càng tăng. (hình 2.7).
C
T
H
Q
0
30%
20%
10%
0%
C
T
0%
10%
20%
30%
H
b
H
md
B
20
B
10
Hình 2.7. Đường đặc tính làm việc của bơm khi bơm hỗn hợp rắn-lỏng

Trên hình 2.7 , khi nồng độ hặt rắn C
r
tăng thì đường đặc tính mạng dẫn H
md
tăng và đường đặc tính máy H
b
giảm so với các đường đặc tính tương ứng khi bơm
nước sạch(ứng với C
r
=0%). Khi đó điểm làm việc của bơm bị giảm và bị dịch sang
bên trái ( từ B
0
đến B
10
đến B
20
). Và khi C
r
=30% thì đường đặc tính máy và đường
đặc tính mạng dẫn không cắt nhau, tức là không xác định chế độ làm việc của máy
bơm. Điều này chứng tỏ rằng khi nồng độ các hạt rắn lớn thì máy bơm không làm
việc.
Để đánh giá ảnh hưởng của hạt rắn đến các thông số làm việc của máy bơm,
người ta đưa vào hệ số giảm lưu lượng λ
Q
, giảm cột áp λ
H
và giảm hiệu suất λ
Ƞ
, các

hệ số này được xác định theo[5,tr65]:
Sinh viªn: NguyÔn §«ng Hng 25 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50