Cấu tạo, nguyên lý làm việc, lắp đặt và vận hành máy bơm H C 65/35 – 500 dùng trong công tác vận chuyển dầu ở mỏ Bạch Hổ

Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp dầu khí nước ta tuy mới ra đời nhưng đã nhanh chóng trở
thành một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế nước nhà. Với
sự phát triển không ngừng, ngành công nghiệp này đã đem lại một nguồn ngoài tệ
khổng lồ (chiếm 20% GDP của cả nước),góp phần vô cùng to lớn để phát triển kinh
tế trong nước. Hơn nữa, trong giai đoạn hiện nay, khi mà chúng ta đang bước vào
thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế đất nước, thì việc phát triển kinh tế
trong nước nói chung và ngành dầu khí nói riêng càng cần thiết hơn bao giờ hết. Vì
vậy, vấn đề đặt ra cho ngành dầu khí không những tiếp tục tìm kiếm, thăm dò và khai
thác, phát triển các ngành công nghiệp đi kèm mà còn phải tận dụng một cách triệt để
tài nguyên dầu khí thiên nhiên đã ban tặng cho nước ta. Một trong những phương
pháp để tận dụng kinh tế nhất là nâng cao hiệu quả sử dụng của các thiết bị khai thác,
vận chuyển… Trong đó có máy bơm ly tâm vận chuyển dầu H
Π
C 65/35 – 500.
Xí nghiệp liên doanh VIETSOVPETRO là một đơn vị đi đầu trong ngành công
nghiệp dầu khí. Được thành lập năm 1981, xí nghiệp liên doanh VIETSOVPETRO
đã nhanh chóng khẳng định được vị trí của mình và hiện nay đang tiến hành khai thác
ở ba mỏ là mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng và mỏ Đại Hùng. Cho đến nay, mỏ Bạch Hổ là mỏ
lớn nhất của VIETSOVPETRO và của cả nước ta.
Chính vì những lý do trên mà tôi đã chọn đề tài là: ‟Cấu tạo, nguyên lý làm
việc, lắp đặt và vận hành máy bơm H
Π
C 65/35 – 500 dùng trong công tác vận
chuyển dầu ở mỏ Bạch Hổ” và phần chuyên đề: ‟Điều chỉnh đường đặc tính
mạng dẫn bằng van tiết lưu”.
Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm còn chưa có, cộng với tài liệu
thiết thốn nên không thể tránh khỏi những thiếu xót và khuyết điểm. Vì vậy, tôi rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và bạn bè.
Tôi xin chân thành cảm ơn

Sinh viêc thực hiện:

Trần Duy Hưng
CHƯƠNG 1
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
1
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
TÌNH HÌNH KHAI THÁC-THU GOM-VẬN CHUYỂN DẦU KHÍ Ở MỎ
BẠCH HỔ VÀ CÔNG TÁC BƠM VẬN CHUYỂN DẦU
1.1. Tình hình khai thác dầu ở Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro nói
chung và mỏ Bạch Hổ nói riêng
Ngày 26/6/1986, Xí nghiệp liên doanh Vietsopevtro đã khai thác tấn dầu đầu
tiên từ mỏ và từ 6/9/1988 khai thác thêm tầng dầu trong móng granit nứt nẻ ở các độ
sâu khác nhau. Đây là mỏ dầu lớn nhất Việt Nam hiện nay, bao gồm nhiều thân dầu:
Miocene dưới, Oligocene và đá móng nứt nẻ trước Đệ tam.
Hiện nay trên mỏ Bạch Hổ có 11 giàn khai thác cố định và 8 giàn nhẹ. Phương
pháp khai thác dầu chủ yếu đang áp dụng tại mỏ Bạch Hổ là phương pháp khai thác
tự phun, phương pháp khai thác gaslift và phương pháp khai thác bằng máy bơm ly
tâm điện chìm.
Liên doanh dầu khí Vietsovpetro được thành lập ngày 19/8/1981. Kể từ đó đến
nay Liên doanh dầu khí Vietsovpetro luôn luôn là đơn vị chủ lực, con chim đầu đàn
của ngành dầu khí Việt Nam, sản lượng khai thác không ngừng tăng, hằng năm
chiếm tới gần 80% sản lượng dầu thô xuất khẩu của nước ta.
Thành công lớn nhất, thiết thực nhất là 25 năm qua (tính đến hết tháng 10 năm
2006). Xí nghiệp đã khai thác được gần 160 triệu tấn dầu từ các mỏ Bạch Hổ, Rồng,
Đại Hùng, thu gom và vận chuyển vào bờ 16,6 tỷ m
3
khí đồng hành và khí hoá lỏng
phục vụ phát điện sản xuất công nghiệp, hoá chất. Xí nghiệp đã đạt mức doanh thu từ
xuất khẩu dầu thô 32,7 tỷ USD, nộp ngân sách Nhà nước Việt Nam 21 tỷ USD, lợi

nhuận phía Nga 5,8 tỷ USD và vào các năm 1993, 1996 phía Việt Nam và phía Nga
đã thu hồi được vốn, qua đó đã góp phần đưa Việt Nam thành nước khai thác và xuất
khẩu dầu đứng thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á. Xí nghiệp đã tạo dựng được một
hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật vững chắc trên bờ và dưới biển với 12 giàn khoan cố
định, 2 giàn công nghệ trung tâm, 9 giàn nhẹ, 3 giàn bơm ép nước, 4 trạm rót dầu
không bến, 2 giàn nén khí, 2 giàn tự nâng, với 330 km đường ống dưới biển, 17 tàu
dịch vụ các loại trên biển và một căn cứ dịch vụ trên bờ với 10 cầu cảng dài tổng
cộng 1.300 m, trong đó có cầu cảng trọng tải 10.000 tấn, có hệ thống kho có khả năng
chứa 38.000 tấn/năm, 60.000 m
2
bãi cảng, năng lực hàng hoá thông qua 12.000
tấn/năm.
Bên cạnh việc khai thác, tìm kiếm dầu khí, liên doanh dầu khí Vietsovpetro còn
khai thác năng lực sẵn có để tham gia các dịch vụ kỹ thuật dầu khí biển cho các công
ty nước ngoài đã ký hợp đồng tìm kiếm, thăm dò, khai thác, phân chia sản phẩm với
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
2
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
ngành dầu khí nước ta. Dự tính doanh thu từ lĩnh vực này trong năm nay sẽ đạt được
hơn 20 triệu USD.
Theo kế hoạch giai đoạn 2006
÷
2010, Xí nghiệp liên doanh dầu khí
Vietsovpetro phấn đấu gia tăng trữ lượng 52 triệu tấn dầu thô với 20 giếng khoan tìm
kiếm, vận chuyển đưa vào bờ 6,5 tỷ m
3
khí. Khoan 64 giếng khoan khai thác. Đưa
vào sử dụng 7 công trình biển, 3 công trình đầu tư lớn.
1.2. Hệ thống thu gom–vận chuyển–xử lý dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
1.2.1. Khái niệm chung về hệ thống thu gom, vận chuyển dầu khí

Sản phẩm khai thác từ giếng lên là một hỗn hợp gồm nhiều pha , rất phức tạp
như: dầu, khí, nước, các tạp chất cơ học… Và do tính chất đặc thù của sản phẩm dầu
khí là không có tính tập trung cao, dễ cháy nổ, do sản phẩm được khai thác từ các
giếng khác nhau trên cùng một giàn và từ các giàn khác nhau của cùng một mỏ. Vì
vậy, ta phải tiến hành thu gom để tập hợp và xử lý sơ bộ, để sản phẩm khai thác đạt
tới tiêu chuẩn dầu thương phẩm. Thu gom, xử lý là công đoạn cuối cùng của quá
trình sản xuất dầu thô thương phẩm. Vậy, hệ thống thu gom– vận chuyển và xử lý là
hệ thống kéo dài từ miệng giếng đến các điểm cất chứa thương mại. Hệ thống này
bao gồm các hệ thống đường ống,các công trình trên mặt, các thiết bị tách pha, thiết
bị đo lường, bể chứa, các thiết bị xử lý sản phẩm, các trạm bơm nén, các thiết bị trao
đổi nhiệt…
Do đó, hệ thống thu gom phải đảm bảo 4 nhiệm vụ sau:
+Tập hợp sản phẩm từ tất cả các giếng riêng rẽ và từ các khu vực khác nhau
trong một mỏ lại với nhau.
+Đo lường chính xác cả về số lượng và chất lượng của từng sản phẩm khai thác
và của từng giếng theo mục đích khác nhau. Việc đo lường này thực hiện theo đinh
kỳ cho mỗi giếng, thời gian tùy theo mức độ phức tạp. Để việc đo lường được chính
xác thì trước hết phải tách riêng các pha thông qua bình tách đo… Ở công đoạn này,
nhiệm vụ chủ yếu là xác định số lượng và tỷ lệ các pha.
Khi sản phẩm luân chuyển trong hệ thống thu gom, phải qua các thiết bị công
nghệ để xử lý. Cùng với việc đo số lượng cần phải thực hiện kiểm tra chất lượng chủ
yếu là hầm lượng các tạp chất có trong mỗi loại sản phẩm.
+Xử lý sản phẩm thô đạt tiêu chuẩn dầu thô thương mại. Chất lưu được khai
thác còn gọi là chất lỏng giếng, khai thác lên là một hợp dầu, khí, nước, bùn, cát.
Trong đó, còn có các hóa chất không phù hợp với yêu cầu vận chuyển và chế biến
như: CO
2
; H
2
O, các loại muối tan và không tan. Nên việc thu gom phải đảm bảo tách

GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
3
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
pha trước hết là tách pha khí, nước và muối. Sau đó, mỗi pha phải được tiếp tục xử
lý.
Đối với pha khí, sau khi ra khỏi các thiết bị tách còn mang theo một tỷ lệ các
thành phần nặng (từ propan trở lên), mang theo nước tự do ngưng tụ, hơi nước và có
thể có khí chua như H
2
S, CO
2
. Vì vậy, trước khi vận chuyển đi xa phải xử lý để thu
hồi các thành phần nặng, giảm giá thành vận chuyển và đặc biết là tránh sự cố tắc
nghẽn, ăn mòn đường ống và các thiết bị công nghệ.
Để xử lý dầu thương mại, cần tiếp tục tách nước, tách muối và các tạp chất cơ
học.
+Phải đảm bảo yêu cầu về môi sinh. Riêng với pha nước, thường được gọi là
nước thải của công nghiệp dầu mỏ mà chủ yếu là nước vỉa, trước khi thải ra môi
trường hoặc tái sử dụng (để làm nước bơm ép, làm nguyên liệu cho ngành công
nghiệp hóa) cũng cần phải xử lý, trước hết là lọc hết váng dầu để đảm bảo yêu cầu về
môi trường.
Để hệ thống thu gom, xử lý đảm bỏa được 4 nhiệm vụ trên thì nó phải thỏa mãn
các yêu cầu sau:
+Phải đo lường chính xác kể cả số lượng và chất lượng.
+Giảm tổn hao sản phẩm đến mức thấp nhất. Sự hao hụt các sản phẩm dầu khí
có thể do bay hơi các thành phẩn nhẹ, do rò rỉ qua đường ống và thiết bị công nghệ.
Nên cần phải hạn chế tối đa sự tổn hao(có thể lên tới 3÷5%).
+Việc xử lý phải đạt tiêu chuẩn cao nhất theo yêu cầu thương mại.
+Phải đạt tiêu chuẩn kinh tế đầu tư và vận hành. Tiêu hao kim loại và chi phí
nhân lực cho một đơn vị sản phẩm phải thấp, đánh giá qua tổng tổn hao kim loại

(đường ống, thiết bị công nghệ) và số lượng cán bộ kỹ thuật vận hành hệ thống.
+Hệ thống thu gom phải có tính vạn năng hoặc mức độ thích ứng cao. Trong
quá trình phát triển mỏ, một phần năng suất dầu sẽ biến động: gia tăng, ổn định, suy
giảm. Mặt khác, thành phần chất lưu cũng biến động: độ ngậm nước sẽ tăng, đến giai
đoạn cuối có thể đạt trên 90%; tỷ lệ khí sẽ ổn định, rồi gia tăng và giảm dần. Do vậy,
ở giai đoạn khác nhau công suất vận chuyển và tính năng thiết bị công nghệ phải thay
đổi cho phù hợp.
+Hệ thống thu gom vận chuyển phải có mức độ tự động hóa cao, đặc biệt là các
khâu đo lường sản phẩm và vận hành hệ thống kiểm soát khóa, van, thông số thiết bị.
Khi thiết kế một hệ thống thu gom cần phải căn cứ vào yếu tố tự nhiên và khả
năng kỹ thuật, gồm có: khả năng mặt bằng, địa hình của mỏ, khí hậu của vùng, năng
lượng (nhiệt độ, áp suất) của vỉa, tính chất lý hóa của chất lưu. Về phương diện kỹ
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
4
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
thuật phải căn cứ vào nguyên tắc, sơ đồ hệ thống đã lựa chọn, các phương pháp tác
động vào vỉa và giá trị áp suất miệng giếng khi khai thác.
Để hoàn thành chức năng của hệ thống bao gồm xử lý sản phẩm, việc tách pha,
tiếp tục xử lý dầu–khí–nước cho đạt yêu cầu về môi sinh và thương mại phải sử dụng
các thiết bị công nghệ: bình tách, bể lắng, lọc, thiết bị hấp thụ…
Để vận chuyển cần có hệ thống đường ống (xả, gom, công nghệ) cùng với các
trạm bơm, nén khí. Sơ đồ vận chuyển xuất phát từ các miệng giếng trong phạm vi
2÷3 km, có tính năng tương tự. Tại các trạm này, nhiệm vụ hàng đầu là đo lường cho
các giếng, sản phẩm được tách khí, nước: được xử lý sơ bộ trước khi đến các trạm xử
lý chung.
Tùy theo điều kiện của từng mỏ, mà người ta lựa chọn các hệ thống thu gom
khác nhau. Hệ thống thu gom được phân loại như sau:
+Căn cứ vào sự phát triển công nghệ, hệ thống thu gom được phân ra làm 2
loại: Đó là hệ thống thu gom hở và hệ thống thu gom kín.
+Căn cứ vào điều kiện địa hình, gồm có: hệ thống thu gom trên bờ, hệ thống thu

gom dưới biển, hệ thống thu gom bằng phẳng, hệ thống thu gom lên–xuống dốc.
+Căn cứ vào tính chất lý hóa của sản phẩm (khí, dầu, nước) gồm có hệ thống
thu gom dầu lỏng; hệ thống thu gom dầu đặc; hệ thống thu gom dầu nhiều parafin.
1.2.2. Tính chất lý hóa của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ và các ảnh hưởng của chúng
đến hệ thống thu gom-xử lý và vận chuyển
Như chúng ta đã biết, ngoài các điều kiện về vị trí của mỏ (mỏ ở ngoài khơi hay
đất liền), điều kiện về địa hình,… thì tính chất lý hóa của dầu là một yếu tố vô cùng
quan trọng ảnh hưởng đến hệ thống thu gom–vận chuyển và xử lý. Khi khai thác
cũng như vận chuyển, thu gom, xử lý, chúng ta cần quan tâm đến thành phần hóa
học, các tính chất vật lý như mật độ ρ, khối lượng phân tử M, độ nhớt, nhiệt độ đông
đặc, sức căng bề mặt, nhiệt dung, độ dẫn nhiệt,… của dầu. Để tìm hiểu hệ thống thu
gom, vận chuyển và xử lý dầu ở mỏ Bạch Hổ thì ta cần phải biết được thành phần
cũng như tính chất lý hóa của dầu ở mỏ này.
Thành phần chủ yếu của dầu thô là các hợp chất của Hidro H và cacbon C
chiếm khoảng(60 ÷ 90 %)trọng lượng. Căn cứ vào cấu trúc mạch, chúng được phân
ra làm 3 loại:
+Dầu parafinic, có công thức tổng quát là C
n
H
2n+2
. Đây là các hidrocacbon no có
2 dạng cấu trúc: mạch thẳng và mạch nhánh(iso-parafin).Ở điều kiện bình thường các
cấu trúc C
1
÷C
4
tồn tại ở thể khí; C
5
÷C
17

tồn tại ở thể lỏng; còn các cấu trúc từ C
17
trở
lên tồn tại ở thể rắn. Các lắng đọng parafin rắn là một hỗn hợp các tinh thể parafin và
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
5
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
một số chất khác bao gồm: parafin(10÷20%), asphan(2÷ 5%), hắc in (10÷30%) và các
tạp chất cơ học khác(1÷5%).
Căn cứ vào hàm lượng parafin, dầu được chia ra làm 4 loại:
-Dầu không có parafin: là loại dầu có hàm lượng parafin <1%
-Dầu có ít parafin: là loại dầu có hàm lượng parafin 1÷2%
-Dầu trung bình có hàm lượng parafin 2÷12%
-Dầu có nhiều parafin có hàm lượng parafin >12%
Theo tiêu chuẩn này (tiêu chuẩn của Nga), dầu ở mỏ Bạch Hổ là loại dầu có
nhiều parafin (26÷ 27%) và có nhiệt độ đông đặc cao(khoảng 33°C). Điều này gây
khó khăn trong công tác tiến hành khai thác cũng như vận chuyển và xử lý dầu. Sự
lắng đọng parafin làm đường kính trong của đường ống vận chuyển và nghiêm hơn
nó còn gây tắc nghẽn đường ống. Đây là một vấn đề hết sức nan giải không những
đối với mỏ Bạch Hổ mà còn là vấn đề cần phải được quan tâm của mỏ Rồng và mỏ
Đại Hùng.
+Dầu naftenic: có công thức tổng quát là C
n
H
2n
tồn tại ở dạng xicloankan(là
hidrocacbon no mạch vòng).
+Dầu aromatic: có công thức tổng quát là C
n
H

2n-6
là dẫn xuất benzen, có khả
năng hòa tan cao.
Ngoài ra trong thành phần dầu còn có nhựa smol và nhựa asphanten:
-Smol là chất phân tử, có trọng lượng phân tử 600÷1000, các phân tử thường
liên kết với ôxi, lưu huỳnh và Nitơ.
-Asphanten là hợp chất phân tử, có cấu trúc giống nhựa smol nhưng có khối
lượng phân tử cao hơn 1000÷2500, màu đen. Smol hòa tan trong xăng và dầu hỏa,
còn asphanten có thể phân tán vào benzene để tạo ra chất lỏng dạng keo.
Theo hàm lượng nhựa, dầu ở mỏ Bạch Hổ thuộc loại dầu ít nhựa(< 8%) và
trung bình(8 ÷ 18%). Ở mỏ Bạch Hổ, hàm lượng nhựa giảm dần theo chiều sâu: 2,8%
tầng móng, 5% ở oligoxen và 12% ở miocen. Tỷ lệ keo nhựa làm tăng khả năng kết
tinh của parafin vì khi nhiệt độ giảm nó hình thành cấu trúc phân tử dạng lưới.
Thành phần và tính chất cở bản của dầu là yêu tố quan trọng quyết định khả
năng hòa tan, hàm lượng và nhiệt độ kết tinh của parafin. Dầu càng nhẹ thì hàm
lượng và nhiệt độ kết tinh của Parafin càng thấp, vận chuyển càng thuận lợi, Dầu ở
mỏ Bạch Hổ có mật đố khác nhau ở các tầng khác nhau: mật độ ở tầng Mioxen là
0,86 g/cm
3
; ở tầng Oligoxen trên là 0,857 g/cm
3
; Oligoxen dưới 0,833 g/cm
3
; tầng
móng 0,837 g/cm
3
, mật độ trung bình của dầu ở mỏ Bạch Hổ là 0,83÷0,865 g/cm
3
,
thuộc loại dầu trung bình.

GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
6
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
Ngoài ra, trong dầu còn có các thành phần khí, các tập chất cợ học, muối… Khí
chua có lẫn trong dầu gây ăn mòn đường ống. Còn muối và các tạp chất cơ học
không nhưng làm lắng đọng gây tắc nghẽn đường ống mà còn gây ăn mòn đường ống
theo cơ chế ăn mòn cơ học, hóa học và ăn mòn điện hóa.
Tính chất lý hóa của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ được thể hiện theo bảng 1.1:
STT Tên và đơn vị Mỏ Bạch Hổ
1 Mật độ ở 20°C (g/cm
3
) 8,029÷0,860
2 Tạp chất cơ học ( 5 khối lượng ) 0,064
3 Hàm lượng parafin (% khối lượng) 20 ÷ 25
4 Hàm lượng lưu huỳnh (% khối lượng) 0,065 ÷ 0,1
5 Hàm lượng asphanten (% khối lượng) 2,8 ÷ 11,8
6 Nhiệt độ đông đặc (°C) 30 ÷ 34
7 Nhiệt độ nóng chảy parafin (°C) 56 ÷ 59
8 Độ nhớt ở 50°C (centi stock) 6 ÷ 14
9 Hàm lượng khí hòa tan ( Nm
3
/m
3
) Đến 3
Bảng 1.1: Tính chất lý hóa cơ bản của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ.
Từ bảng 1.1, ta thấy:
Dầu ở mỏ Bạch Hổ là loại dầu sạch, chứa ít lưu huỳnh, kim loại nặng và nitơ vì
tổng hàm lượng các kim loại nặng như niken, vanadium khoảng 1,1 ppm; Hàm lượng
nitơ khoảng(0,035÷0,067)% khối lượng. Hai yếu tố này gây độc hại và ảnh hưởng
xấu tới các chất xúc tác. Hàm lượng lưu huỳnh là (0,065÷0,1)% khối lượng nên dầu ở

mỏ Bạch Hổ nói riêng hay dầu của nước ta nói chung là loại dầu ngọt (hàm lượng
S≤0,5% khối lượng), có giá trị kinh tế cao vì ăn mòn đường ống ít hớn so với dầu
chua.
Dầu ở mỏ Bạch Hổ là loại dầu có chứa nhiều parafin với nhiệt độ đông đặc cao.
Hàm lượng parafin lên tới 30%. Chính parafin làm mất tính linh động của dầu ở nhiệt
độ thấp. Bởi vì, ở nhiệt độ thấp thì parafin sẽ đông đặc làm tắc nghẽn đường ống, gây
khó khăn cho quá trình vận chuyển.
Hàm lượng nhựa asphanten tương đối cao, làm tăng tỷ trọng song lại làm giảm
nhiệt độ đông đặc. Ngoài ra, nó còn có khả năng ảnh hưởng đến quá trình xử lý chế
biến dầu như làm tăng tính bám dính, tăng độ ổn định của nhũ dầu, tăng độ tạo cốc.
Dầu ở đây thuộc nhóm dầu trung bình vì có mật độ ρ nằm trong
khoảng(0,830÷0,865)g/cm
3
.
1.2.3. Hệ thống thu gom – vận chuyển dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
Bạch Hổ là một mỏ nằm ngoài khơi cách đất liền khoảng (100÷130) km. Chiều
sâu mực nước biển tại nơi khai thác là 50÷70m. Vì vậy mọi công đoạn thu gom, xử lý
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
7
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
đều phải được tiến hành ngoài biển, dầu được đưa vào bở bẳng các tàu. Do vậy hệ
thống thu gom, vận chuyển dầu khí ở mở Bạch Hổ bao gồm có 2 phần chính:
+Hệ thống thu gom trong từng giàn (hệ thống này được đặt trên giàn cố định
hoặc giàn công nghệ trung tâm).
+ Hệ thống thu gom từ các giàn về các trạm rót dầu không bến (hay còn được
gọi là các tàu chứa hoặc kho nổi xuất chứa dầu).
*Hệ thống thu gom trên giàn cố định:
Giàn cố định dung để khoan khai thác đồng thồi 16÷24 giếng. Dầu khai thác
trên giàn cố định lần lượt được tách khí trong các bình tách bậc I thể tích 12,5/25m
3

và sau đó trong bình tách bậc II vừa đồng thời làm nhiệm vụ bình chứa thể tích
100m
3
. Cuối cùng, dầu được tách khí từ bình chứa được bơm đi các kho nổi
chứa/xuất dầu(XNXCD). Khí tách ra được dẫn qua hệ thống đuốc của giàn cố định.
Trên giàn cố đinh sản lượng khai thác dầu và khí của từng giếng có thể xác định được
bằng cách cho dòng chất lưu đi qua bình đo. Sau khi được tách, khí và dầu được dẫn
ra các đường ống riêng biệt để đo lưu lượng. Khối lượng dầu bơm đi khỏi giàn cũng
được đo đạc và thống kê nhờ hệ thống đo đặt trên đầu ra của máy bơm. Trên các giàn
cố định không có thiết bị xử lý nước, vì vậy không thể tiến hành tách và xử lý nước.
1.2. Công tác bơm vận chuyển dầu trên các giàn khai thác ở mỏ Bạch Hổ
Sau khi dầu được khai thác từ giếng khoan, dưới áp lực của vỉa (trong 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 các thiết bị xử lý
công nghệ nhằm tách bớt các thành phần khí, nước, tạp chất cơ học lẫn trong dầu, sau
đó dầu thô được đưa đến các bình chứa lắp đặt ngay trên giàn khoan. Để vận chuyển
dầu từ các tàu chứa tới nơi tiêu thụ hay tới các tàu chứa dầu người ta phải dùng các
thiết bị để vận chuyển. Một trong những phương pháp để vận chuyển được sử dụng
trong ngành dầu khí là vận chuyển bằng đường ống. Ưu điểm của phương pháp là:
kết cấu đơn giản, an toàn khi sử dụng và ít ảnh hưởng tới các công trình bề mặt.
Khi vận chuyển dầu bằng đường ống yêu cầu đặt ra là phải duy trì được năng
lượng của dòng chảy luôn 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 khai thác lên bị ứ đọng tại các
bình chứa, làm ảnh hưởng đến quá trình khai thác.
Hiện tại Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đang khai thác trên ba mỏ: Bạch Hổ,
Rồng và mỏ Đại Hùng, các mỏ này đều nằm ở ngoài biển. Dầu khai thác từ các giàn
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
8
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50

này được bơm đến tàu chở dầu Ba Vì và tàu Chi Lăng theo đường ống ngầm đặt dưới
biển.
Tuỳ thuộc vào vị trí của các giàn khoan đến các trạm rót dầu và đặc điểm, lưu
lượng khai thác của các giếng khoan mà người ta bố trí và chọn máy bơm sao cho
phù hợp. Khi cần vận chuyển một lượng dầu lớn mà khoảng cách vận chuyển lại
ngắn, loại máy bơm được dùng trong trường hợp này là máy bơm 9MGP, H
Π
C 40-
400, HK 200-70, HK 200-120. Ngược lại khi cần vận chuyển một lượng dầu không
lớn, khoảng cách vận chuyển xa, loại máy bơm hay được dùng trong trường hợp này
là máy bơm SULZER và máy bơm H
Π
C 65/35-500.
Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật của một số loại bơm
Các thông số kỹ
thuật cơ bản
Bơm H
Π
C
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 thuỷ 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
(Hz)
50 50 50
Dòng điện Thay đổi Thay đổi Thay đổi
1.3. Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí
1.3.1. Mục đích và nhiệm vụ
- Dầu thô khai thác là hỗn hợp của nhiều chất: dầu, khí, nước, Parafin và tạp
chất.
-Để lấy dầu thương phẩm và vận chuyển được ta phải xây dựng hệ thống thiết
bị để thu gom xử lý.
-Nhiệm vụ của hệ thống thu gom và xử lý là:
+Tách dầu ra khỏi khí và nước.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
9
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
+Dùng hoá phẩm để gia nhiệt hoặc hạ nhiệt độ đông đặc của dầu.
+Phân phối dòng sản phẩm nhờ cụm Manhephon đến các thiết bị đo, kiểm tra,

xử lý theo sơ đồ công nghệ.
1.3.2. Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí
Hệ thống thu gom vận chuyển trên giàn cố định, cơ bản được lắp trên 6 Blốc
khai thác sau đây:
1.3.2.1. Blốc Modun N
o
/1 và N
o
/2
Đây là hai Blốc quan trọng nhất.
Hai Blốc này được lắp đặt thiết bị miệng giếng và các hệ thống đường ống thu
gom sau:
-5 đường ống công nghệ chính:
+Đường gọi dòng: dẫn về bình gọi dòng.
+Đường làm việc chính: đưa về bình tác H
Γ
C.
+Đường làm việc phụ.
+Đường ống xả: để xả áp suất trong trường hợp cần thiết. Nếu giếng có áp suất
thấp nó dẫn về bình 100 m
3
để tách.
+Đường dẫn về bình đo.
-Các đường phụ trợ:
+Đường dập giếng.
+Đường tuần hoàn thuận.
+Đường tuần hoàn nghịch.
Ngoài ra trên Blốc này còn được lắp đặt:
-Bình tách 16 m
3

.
-Bình Gaslift.
-Hệ thống đường vận chuyển: dầu thô, nước ép vỉa giữa các giàn và chuyển dầu
ra tàu chứa.
1.3.2.2. Blốc Modun N
o
/3
Được lắp đặt hệ thống sau:
-Bình H
Γ
C (còn gọi là bình tách áp suất cao; bình 25 m
3
):
+Thể tích 25 m
3
.
+Áp suất giới hạn 22 KG/cm
2
.
+Áp suất làm việc 7
÷
12 KG/cm
2
.
-Bình Bufe (còn gọi là bình tách áp suất thấp; bình 100 m
3
; bình E
1
):
+Thể tích 100 m

3
.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
10
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
+Áp suất giới hạn 6 KG/cm
2
.
+Áp suất làm việc 2,5
÷
3 KG/cm
2
.
-Hệ thống máy bơm để bơm dầu từ bình 100 m
3
ra tàu chứa.
-Hệ thống đường ống nối từ các bình tách đến các Blốc Modun N
o
/1, N
o
/2 và
Blốc Modun N
o
/4, N
o
/5.
1.3.2.3. Blốc Modun N
o
/4
Được lắp đặt các hệ thống sau:

- Hệ thống hoá phẩm cho gaslift.
- Trạm phân phối khí cho các giếng gaslift.
- Hệ thống đo bao gồm:
+ Bình đo:
• Áp suất làm việc: 57,2 KG/cm
2
.
• Áp suất thử: 72 KG/cm
2
.
• Áp suất van an toàn: 63 KG/cm
2
.
+Hệ thống tuốcbin đo dầu và khí.
-Hệ thống bình gọi dòng.
-Bình sấy áp suất cao và sấy khí áp suất thấp.
1.3.2.4. Blốc Modun N
o
/5
Được lắp đặt các hệ thống sau:
-Các hệ thống bơm ép và các thiết bị pha hoá phẩm cho công nghệ bơm ép nước
và xử lý vùng cận đáy giếng.
-Hệ thống tủ điều khiển tự động bằng thuỷ lực.
-Xưởng cơ khí.
1.3.2.5. Blốc Modun N
o
/6
Lắp đặt các hệ thống sau:
-Các thiết bị phụ trợ.
-Các máy bơm phục vụ cho công nghệ bơm ép nước.

-Hệ thống máy nén khí để duy trì áp suất cho các hệ thống tự động trên giàn.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
11
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY BƠM LY TÂM
2.1. Khái quát chung về máy bơm ly tâm
Máy 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.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
12
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
2.1.1. Sơ đồ cấu tạo máy bơm
4
6
5
3
2
1
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 máy bơm
Khi máy bơm ly tâm làm việc, nhờ phần khớp nối giữa động cơ dẫn động và
bơm làm quay 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, tao lên dòng chảy liên tục qua bơm. Bộ phận dẫn dòng chảy ra thường có
dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồng xoắn ốc. Buồng xoắn ốc của bơm dẫn chất lỏng từ
bánh công tác ra ống đẩy. Nó có tác dụng điều hòa 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.
2.1.3. Phân loại máy bơm ly tâm
a. Phân loại theo cột áp của bơm:
- Bơm cột áp thấp: H < 20 m cột nước.
- Bơm cột áp trung bình: H = 20
÷
60 m cột nước.
- Bơm cột áp cao: H > 60 m cột nước.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
13
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
b. Phân loại theo số bánh công tác:
- Bơm một cấp.
- Bơm nhiều cấp.
c. Phân loại theo số cửa hút:
- Bơm một cửa hút.
- Bơm hai cửa hút.
d. Phân loại theo sự bố trí trục bơm:
- Bơm trục đứng.
- Bơm trục ngang.
e. Phân loại theo lưu lượng:

- Bơm có lưu lượng thấp.
- Bơm có lưu lượng trung bình.
- Bơm có lưu lượng lớn.
f. Phân loại theo mục đích sử dụng (theo chất lỏng cần bơm):
- Bơm nước sạch.
- Bơm nước thải.
- Bơm hóa chất.
- Bơm dầu thô.
Ngoài ra ta có thể phân loại máy bơm theo cách dẫn dòng chất lỏng ra khỏi
máy bơm, theo phương pháp dẫn động máy bơm...
2.2. Các thông số cơ bản của bơm ly tâm
2.2.1. 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...).
2.2.2. 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 (mét cột nước hay mét cột
dầu...).
2.2.3. Công suất
Có 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
, công thức tính:
N

tl
=
1000
.. HQ
γ
=
1000
... HQg
ρ
(2.1)
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
14
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50

Trong đó:
γ
là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m
3
);
ρ
là khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m
3
);
Q là lưu lượng của bơm (m
3
/s);
H là 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,
công thức tính:
N =

η
tl
N
(2.2)
Trong đó:
η
=
η
q
.
η
tl
.
η
ck
(2.3)
η
là hiệu suất toàn phần của máy bơm (
η
< 1);
η
q
là hiệu suất lưu lượng;
η
q
=
lt
Q
Q
= 0,90

÷
0,95; (2.4)
η
tl
là hiệu suất thủy lực;
η
tl
=
lt
H
H
= 0,55
÷
0,90;(2.5)
η
ck
là hiệu suất cơ khí;
η
ck
= 0,80
÷
0,85.
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, ta có:

H
l
∞
=
g
cucu
uu 1122
−
(2.8)
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).
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
15
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
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
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:
90
o
α

=
1
1
β
u
1
1
c
w
1
Hình 2.3: Tam giác vận tốc ở cửa vào bánh công tác
Khi đó phương trình cơ bản của bơm ly tâm có dạng:
H
l
∞
=
g
cu

u22
(2.9)
2.3.2. 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. Điều
này thể hiện trên hình:
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
16
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
w
max
min
w
ω
Hình 2.4: Phân bố vận tốc 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
(2.10)
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
(2.11)
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
∞
(2.12)
Cột áp thực tế của bơm ly tâm là:
H=
Z
ε
.
H
η
.
g
cu

u22
.
(2.13)
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
(2.14)
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
17
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
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
(2.15)
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:
Q
1
=c
m
.
π
.D.b (2.16)

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.
- Lưu lượng qua bánh công tác xem như lưu lượng lý thuyết Q
1
của bơm. Lưu
lượng thực tế Q qua ống đẩy nhỏ hơn Q
1
vì không phải tất cả chất lỏng sau khi đi qua
bánh công tác đều đi vào ống đẩy, mà có một phần nhỏ
Q
∆
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 vẽ.
Vậy: Q
1
=Q+
∆
Q (2.17)
- Để đánh giá tổn thất lưu lượng của bơm, có thể dùng hiệu suất lưu lượng
η
q

- Bơm có lưu lượng càng lớn thì
Q
η

càng cao.
A
Q
Q
Q
1
B
Hình 2.5: Lưu lượng chất lỏng trong bánh công tác
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
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
18
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
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.
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
.
Gọi Q
2
, H
2
, N
2
– Là lưu lượng, cột áp và công suất ứng với D
”
,
2
γ
và n
2
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).
2.6.1. Đường đặc tính lý thuyết
Từ phương trình cơ bản có thể xây dựng đường đặc tính lý thuyết của bơm ly
tâm.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
19
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
- Theo công thức trên : H
l
∞
=
g
cu
u22
(2.18)
- Từ tam giác vận tốc ở cửa ra:
o
90
β <
2
1
α
c
2

2
w
2
c
c
2u
Hình 2.6: Tam giác vận tốc ở cửa ra
Trong đó: c
2u
=u
2
–c
2R
.cotg
2
β
(2.19)
- Mặt khác, từ công thức lưu lượng lý thuyết, có thể suy ra:
c
2R
=
22
1
.. bD
Q
π
(2.20)
- Thay các biểu thức trên vào công thức cột áp lý thuyết:
H
l

∞
=
g
gcuu
R 222
2
2
cot..
β
−
=
g
u
2
2
-
1
22
22
...
cot.
Q
gbD
gu
π
β
(2.21)
- Đối với bơm cho trước u
2
, b

2,
D
2
là những đại lượng không đổi, nên phương
trình đặc tính lý thuyết có dạng:
H
l
∞
=a–b.cotg
2
β
.Q
1
(2.22)
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 toạ độ, có hệ số góc tuỳ thuộc vào trị số góc ra của
bánh dẫn
2
β

Trong trường hợp tổng quát đối với máy thuỷ lực có 3 dạng đường đặc tính lý
thuyết.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
20
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
Hình 2.7: Đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính tính toán
Nếu
2
β

> 90
o
, cotg
2
β
< 0, đường AB
Nếu
2
β
= 90
o
, cotg
2
β
= 0, đường AC
Nểu
2
β
< 90
o
, cotg
2
β
> 0, đường AD
Đối với bơm ly tâm,
2
β
< 90
o
, 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
(đường nghịch biến bậc nhất) khi chưa xét số cánh dẫn hữu hạn và tổn thất.
- Khi kể tới ảnh hưởng do số cánh dẫn hữu hạn, đường đặc tính trở thành
đường
''
DA
, có dạng: H
l
=
Z
ε
. H
l
∞
Trong đó:
Z
ε
< 1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn.
- Khi kể tới các loại tổn thất thuỷ lực của dòng chất lỏng qua bánh công tác,
các loại tổn thất thuỷ lực này đều tỷ lệ với bình phương của vận tốc, nghĩa là bình
phương của lưu lượng, đường đặc tính trở thành đường cong bậc hai
''''
DA
.
- Khi kể tới các loại tổn thất cơ khí và lưu lượng thì đường đặc tính dịch về
phía trái và thấp hơn
''''
DA
một chút, đó là đường
''''''

DA
. Đây chính là đường đặc
tính cơ bản tính toán của bơm ly tâm.
2.6.2. 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 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).
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
0
Q
l
A
'
A
A
''
'''
'''
''
'
o
90
(β < )

2
H
l
l
H
2
(β = )
90
o
o
90
(β > )
2
H
l
l
H
A
D
D
D
D
C
B
21
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
Hình 2.8: 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.
Công dụng của đường đặc tính làm việc của bơm:
- Các đường đặc tính H – Q, N – Q,
η
- 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 bơm 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.
2.6.3. Đường đặc tính tổng hợp
Mỗi đường đặc tính làm việc được xây dựng với một số vòng quay làm việc
không đổi 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.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng

Q(l/s)
N(kW)
N
η
(%)
]
ck
[
H
η
H
H(m)
22
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
5
10
Q(m/h)
80
60
4020
0
0
0 10
Q(l/s)
20
3
10
20
15
30

η
H(m)
N(kW)
Hình 2.9: Đường đặc tính tổng hợp của bơm ly tâm
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 thành những đường cong gọi là đường cùng hiệu
suất (đường đẳng hiệu suất).
2.7. Điểm làm việc và đường đặc tính mạng dẫn của máy bơm ly tâm H
Π
C
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.
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
23
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
Trên hình 2.10, 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 2.10: 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 chất lỏng từ bể hút
và đưa lên bể đẩy như hình 2.11 sau:
Hình 2.11: Sơ đồ tính toán trạm bơm
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:
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
p
2
,c
2
bÓ ®Èy
khãa
®éng c¬
Van 1 chiÒu
b¬m
èng ®Èy
bÓ hót

p
1
,c
1
H
hh
H
h
H
d
c
d
S
S
P
s
11
24
Đồ án tốt nghiệp Lớp : Thiết bị dầu khí K50
H
md
= H
hh
+ k
md
.Q
2
(2.23)
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.
Vậy đường biểu diễn đường đặc tính mạng ống dẫn là đường 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 2.12.
Hình 2.12: 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 H
Π
C 65/35–500
Như chúng ta đã biết, điều kiện làm việc của máy bơm ly tâm vận chuyển dầu H
Π
C 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
GVHD: Lê Đức Vinh Sinh viên: Trần Duy Hưng
Hmd
H
md
Q
0
H
hh
25