Nghiên cứu áy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


1
LỜI ÓI ĐẦU
Ngành dầu khí Việt Nam ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầu thô và
khí đồng hành ngày càng tăng. Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khai thác tại
phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Việc thu gom, vận chuyển và tàng trữ luôn đối
mặt với những nguy cơ mất an toàn rất lớn đòi hỏi cần có hệ thống tự động hóa chính
xác và hoạt động hiệu quả, giảm nguy hiểm cho người lao động.
Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong hệ thống tự động hóa
của quá trình thu gom, vận chuyển dầu khí, với sự giúp đỡ của các cán bộ trong công ty
Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro. Em đã kết thúc đợt thực
tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu và hoàn thành đồ án dưới sự hướng
dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Giáp
Đồ án mang tên ‘‘ghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều
khiển trên giàn MSP 3. Chuyên đề Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô
phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.”
Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá
trình học tập, nghiên cứu tại truờng kết hợp với thực tế sản. Với mức độ tài liệu và thời
gian nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên
sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của
các thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
giáo Bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình- Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp và đặc
biệt là thầy Nguyễn Văn Giáp đã giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành
đồ án này. Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ nhân viên thuộc
công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro đã giúp đỡ trong

việc hướng dẫn thực tập và thu thập tài liệu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


2
CHƯƠG 1. TỔG QUA VỀ HỆ THỐG KHÍ É TRÊ GIÀ.

1.1. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác
Dầu khí trên biển.
1.1.1. Lịch sử
Khí nén đã có nhiều ứng dụng từ rất xa xưa, ngay từ trước Công Nguyên. Tuy
nhiên , do sự phát triển của khoa học kỹ thuật trước đây không đồng bộ, nhất là sự kết
hợp các kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu ... không có hoặc còn thiếu, cho nên phạm
vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với năng
lượng điện, vai trò năng lượng bằng khí nén ngày càng trở nên quan trọng. Tất cả
những cơ sở sản xuất lớn, thậm chí cả trong nhiều lĩnh vực thông dụng của cuộc sống
hàng ngày cũng không thể thiếu được nguồn năng lượng khí nén. Việc sử dụng năng
lượng bằng khí nén đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng
lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những dụng cụ nhỏ
nhưng truyền động với vận tốc lớn ; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những thiết bị
như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh, và nhiều nhất là dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trong các
máy…
Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò của năng lượng khí nén càng trở nên
đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. Sở dĩ
như vậy là do các quá trình sản xuất, các công đoạn công nghệ trong công nghiệp Dầu

khí đc bit nguy him, luôn tim Nn nhng nguy cơ cháy, n, phun trào… có th gây
ra tai nn cht ngưi, phá hy thit b, công trình, thm chí là nhng thm ha môi
trưng nghiêm trng cho c mt khu vc rng ln. Vi nhng c tính ưu vit ca
năng lưng khí nén, như :
1. An toàn vi môi trưng c hi, môi trưng nguy him khí, d cháy n.
2. D cung cp, d s dng.
3. Phm vi ng dng rng rãi.
Bi vy, chúng là ngun năng lưng không th thiu trên các công trình Du
khí. N ăng lưng khí nén ưc s dng cho các thit b công c, thit b ng lc,… và
c bit là trong các h thng t ng iu khin và o lưng.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


3
1.1.2. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác
Dầu khí trên biển.
N hư ã nói  phn trên, hin nay, trên các công trình bin ca Xí nghip Liên
doanh “Vietsovpetro” ang tn ti hai h thng khí nén cao áp và thp áp, nhm mc
ích cung cp ngun năng lưng (khí nén) cho các thit b và h thng chính, như sau:
- Các thit b o lưng , như : các ct mc cht lng cho các bình, b công
ngh…

Hình 1.1: H thng ch báo các thông s ca bình áp lc s dng khí nén.
- Các h thng iu khin, t ng hóa , như : các trm iu khin van dp
ging (ACS, TOE ..) ; h thng iu khin lưu lưng (các van MIM ) ; các rơle trong
h thng bo v; iu khin óng/m các van cu, các thit b chn khác …

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


4

Hình 1.2: Van iu khin bng khí nén.
- Các thit b dn ng bng khí nén , như : h thng khi ng cho các ng
cơ Diezel công sut ln; các ng cơ kiu Roto; các máy bơm, máy mài, máy khoan;
thit b tháo/lp bulông, thit b phun sơn…
- H thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công ngh khoan.
- Các mc ích khác, như : làm sch các b mt gia công, sa cha; làm v sinh
công nghip; hoc s dng khí nén  thc hin mt quy trình công ngh nào ó, như
gi dòng trong khai thác ; khuy trn dung dch khoan hoc ximăng trong quá trình
khoan…
Khí nén ưc to ra t nhng máy nén khí cha ng nhiu tp cht bNn,  Nm
có th  nhng mc  khác nhau. Cht bNn bao gm: bi ,  Nm ca không khí ưc
hút vào, nhng phn t nh cht cn bã ca du bôi trơn và truyn ng cơ khí. Hơn
na, trong quá trình nén khí nhit  khí nén tăng lên có th gây ra quá trình ôxy hóa
mt s phn t k trên. N hư vy khí nén bao gm cht bNn ó ưc ti i trong nhng
ưng ng dn khí s gây nên s ăn mòn, g trong ng và trong các phn t ca h
thng iu khin. Cho nên khí nén ưc s dng trong k thut phi s lý. Mc  s
lý khí nén tùy thuc vào phương pháp s lý, t ó xác nh cht lưng ca khí nén
tương ưng cho tng trưng hp c th.
Tùy theo mc ích s dng, các yêu cu v cht lưng ca khí nén có th có ôi
chút khác bit. Tuy nhiên, tu trung li vn bao gm các vn  cơ bn sau ây:

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


5
- Đảm bảo độ sạch. iu này m bo không làm kt hoc tc nghn các phin
lc, các zicler hoc các chi tit, phn t có  chính xác cao ca thit b, nht là  trong
các thit b kim tra, o lưng và  các h thng iu khin, t ng hóa.  ánh giá
 sch, ngưi ta ưa ra các tiêu chuNn v  ln ca các tp cht. Theo các tiêu chuNn
ca Hi ng các xí nghip châu Âu PN EUROP (European Committee of
Manufacturers of Compressors, Vacuumpumps and Pneumatic tools)  ra,  ln ca
các tp cht trong khí nén không ưc vưt quá 70 µm.
- Đảm bảo độ khô. Yêu cu này rt quan trng, nht là khi khí nén ưc s dng
trong h thng vn chuyn các vt liu ri, như h thng vn chuyn ximăng. Trong
các h thng này, 99,9 % lưng hơi Nm ( gm hơi nưc, du bôi trơn.v.v…, gi chung
là condensate ) phi ưc loi b. Mt khác, m bo  khô ca khí nén làm hn ch
s to thành các phase lng, là tác nhân to nên ăn mòn in hóa trong dòng lưu thông
ca khí nén.
- Đảm bảo khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp. Thông thưng, khong nhit
 làm vic thích hp nht ca khí nén không ưc chênh lch quá 3 ÷ 5
0
C so vi
nhit  môi trưng làm vic ca h thng và thit b. S chênh lch quá ln s gây
nên s giãn n nhit khác nhau trong các h thng, thit b, các cm chi tit, to ra s
nt v, bin dng, hư hng…
- Đảm bảo khoảng áp suất làm việc thích hợp. Mi h thng hoc thit b u
có nhng yêu cu v khong áp sut khí nén làm vic khác nhau.  gii quyt vn 

này, ngưi ta thưng s dng các b van gim áp (hoc tăng áp) phù hp.
- Đảm bảo độ nhớt động thích hợp. i vi tng h thng, nht là vi h thng
iu khin t ng hoc truyn ng khí nén, và thit b, s có nhng yêu cu c th v
 nht ng hc cn thit ca khí nén,  gim ma sát, s ăn mòn và r sét ca chúng.
 gii quyt vn  này, ngưi ta thưng s dng du bôi trơn,b sung vào dòng khí
nén thông qua các b van tra du, hot ng theo nguyên lý tra du Venturi.
Trong nhng yêu cu v cht lưng khí ã nêu trên, quan trng nht là vic đảm
bảo độ sạch, và độ khô ca khí nén.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


6
1.2. Các loại máy đã được sử dụng tại Xí nghiệp LD Vietsovpetro.
Bng 1.1: Thng kê các loi máy nén khí s dng trên giàn MSP3.

Tên gi Dn ng Lưu lưng Mc dích s dng
4BY – 1-5/9
(BM-15)
Gm 2 máy,
1 dn ng
bng ng
cơ diesel 1
bng ng
cơ in
P = 6 ÷ 8
kg/cm

2

Cung cp khí nén áp sut
thp (6 ÷ 8 kg/cm
2
) cho các
thit b t ng hóa & o
lưng , và các thit b phc
v cho công ngh khoan,
như Roto tháo lp cn
khoan, phanh ti khoan,
óng/ngt các ly hp khí nén
ca các bơm dung dch M-
8.
2-9/10
(BM-7B)
Gm 4 máy
dn ng
bng ng
cơ in
P = 6 ÷ 8
kg/cm
2

Cung cp khí nén khô, sch,
áp sut thp (6 ÷ 8 kg/cm
2
)
cho h thng vn chuyn
ximăng, phc v cho quá

trình công ngh khoan.
-70/25
(BM-7A)
Gm 2 máy
dn ng
bng ng
cơ in
P = 30 ÷ 50
kg/cm
2

Cung cp khí nén áp sut
cao (30 ÷ 50 kg/cm
2
) cho h
thng khi ng ng cơ
Diezel 8 25/34-3 ca
trm phát in chính (BM-
7A) ca giàn.
B-0,6/8
(BM-6)
Có 3 máy Q = 0,6
m
3
/phút
ã ưc thay th bng trm
Ingersoll-Rand T 30/7100

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


7
Ingersoll-Rand T
30/7100
(BM-6)
Có 3 máy
dn ng
bng ng
cơ in
P = 6 ÷ 8
kg/cm
2
Q = 1,42
m
3
/phút
Cung cp khí nén cho các
thit b o lưng, h thng
iu khin t ng các van
“MIM”, các trm iu khin
(ACS, TOE ..) óng/m các
van dp ging, dn ng cho
các bơm hóa phNm,v.v…
ca h thng công ngh khai
thác Du khí.
4B1-5/9

(BM-7A)
Q ≈ 5 m
3
/phút Cung cp khí nén cho các
thit b, dng c dn ng
bng khí nén (máy mài, máy
khoan, máy bn r, các máy
bơm thy lc cao áp…) và
ch yu là làm nhim v ép
nưc k thut phc v sinh
hot trên giàn.
Kp-2T Q ≈ 1,5 ÷ 1,8
lit/phút
Cung cp khí nén cho h
thng iu khin óng/m
các van cu  các blok công
ngh (BM-1;2) và h thng
khi ng cho các ng cơ
Diezel ca các máy bơm
dung dch và máy bơm trám
ximăng, nén khí cho các
bình iu hòa lưu lưng ca
các máy bơm piston. N gun
khí nén cao áp này còn ưc
s dng trong công tác kim
tra, kim nh các van an
toàn, vn hành các b  gá
chuyên dng.v.v…

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


8
1.3. Trạm máy nén khí Ga 75, hiệu quả và tồn tại.
Trong thi gian gn ây, trên các giàn c nh ca Xí nghip Liên doanh
“Vietsovpetro”, ngưi ta ã ưa vào lp t và s dng các trm nén khí hin i, như
GA-75 (ca hãng Atlas-Copco), hoc SSR MH-75 (ca hãng Ingersoll-Rand). Các trm
này có th cung cp khí nén trong di áp sut làm vic t 6 ÷ 13 kg/cm
2
và lưu lưng
tương i ln (Q ≈ 11,61 ÷ 13,59 m
3
/phút, i vi trm SSR MH-75; Q ≈ 11,8
m
3
/phút, i vi trm GA-75). Chúng ưc trang b thêm h thng x lý làm sch và
sy khô khí khá hoàn ho nên cht lưng khí nén rt tt, m bo  lưu lưng và cht
lưng  có th s dng cho h thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công
ngh khoan; ép nưc k thut cung cp cho sinh hot và các h thng làm mát; cũng
như cho các thit b o lưng, h thng iu khin t ng , các thit b ưc dn ng
bng khí nén khác… Vì vy, vi mt trm nén khí có 2 máy loi này ( GA-75 ca hãng
Atlas-Copco, hoc SSR MH-75 ca hãng Ingersoll-Rand ) ưc lp t  BM-7A, có
th thay th cho toàn b các cm, trm máy nén khí áp sut thp khác (như 2-9/10;
B-0,6/8; B-0,6/13; 4B1-5/9; Ingersoll-Rand T 30/7100… ) trưc ó,  trên giàn.

Hình 1.3: Hình nh thc t trm máy nén khí Ga75 ti giàn MSP3.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


9
CHƯƠG 2. CẤU TẠO, GUYÊ LÝ LÀM VIỆC CỦA TRẠM MÁY É
KHÍ GA75.
2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp khí nén trên giàn MSP 3.

Hình 2.1: Sơ  phân phi khí nén trên giàn MSP 3.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


10
Trong sơ  trên:
- Các ngun khí nén: GA 75, 4BY, T30, KP2T … hot ng ưu tiên theo th t.
- Các b phn tiêu th khí nén: Control Room, phòng cơ khí, các Sutdown
valve, các bình công ngh, h thng ánh la cho Fakel, giêngs nưc …

2.2. Cấu tạo máy nén khí GA75
2.2.1. Giới thiệu chung:

GA là trm máy nén khí dng trc vít, mt cp , tác dng ơn, có du bôi trơn
và ưc dn ng bng ng cơ in. GA-55, GA-75 và GA-90C là dng ưc làm
mát bng không khí. GA-55W, GA-75W và GA-90CW ưc làm mát bng nưc.
Loại trạm máy nén khí GA-FF (Full-feature):
Là trm máy nén khí GA vi y  các tính năng k thut-GA-FF (Full-
feature). Chúng ưc trang b thit b làm khô khí , cùng lp t chung trong khoang
thân v. Thit b làm khô khí này tách Nm t khí nén bng cách làm lnh chúng n
gn im sương  hơi Nm (du, nưc…) ngưng t ri x thông qua cơ cu x
condensate t ng.
Bố trí chung:
Trm máy nén khí GA ưc lp t trong khoang thân v cách âm và cách
nhit chc chn. Máy nén khí ưc iu khin bi b iu khin kiu Elektronikon ®
ca hãng Atlas Copco. B iu khin in t này ưc lp vào cánh ca mt trưc. B
iu khin Elektronikon ® giúp làm gim s tiêu hao năng lưng in, nó cho phép
ngưi iu khin d dàng lp trình và theo dõi, kim soát s vn hành ca máy nén khí.
Trên bng iu khin,  mt trưc, có: nút khi ng; nút tt, và nút dng khNn cp.
Khoang in có cha b khi ng motor ưc t phía sau bng iu khin này.
Trm máy nén khí còn ưc trang b thêm mt h thng x condensate (cht
lng ngưng t trong quá trình làm mát khí nén) t ng.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


11

Hình 2.2: Mt trưc ca máy GA -75 FF.

E 1 - Module iu khin ; 6 - Phin lc khí
S 3 - N út dng khNn cp ; 7 - N út bt l rót du bôi trơn.
1 - Qut làm mát ; 8 - Bình gom khí nén.
2 - ng cơ qut ; 9 - Cơ cu hin th mc du bôi trơn.
3 - Bung in ; 10 - Các phin lc du bôi trơn.
4 - ng cơ in dn ng ; 11 - B phn làm lnh khí nén.
5 - B phn tách du (OSD)
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


12
2.2.2. Cấu tạo-các bộ phận cơ bản của trạm máy nén khí GA-75FF.
Trong các hình v, mi chi tit ưc ánh s hiu  d qun lý trong quá trình
ch to, lp t.
2.2.2.1 Động cơ điện dẫn động.

Hình 2.3: ng cơ in ca u nén.
Máy nén khí ưc dn ng bng ng cơ in xoay chiu 3 pha in áp
380÷400 V, công sut 75kw. ng cơ ưc bt cht vi khung sàn nh bu lông thông
qua m cao su chng rung và các vành m chng t tháo. Trên trc ng cơ và hp
truyn ng 6020 máy nén khí có lp mt bích khp ni kiu vành răng 4045 &
3025 và ưc c nh bi then và vít. Chúng liên kt, truyn ng vi nhau thông
qua b khp ni mm (Flex.coupling) 4040. Mt bích np u ng cơ in có 8 l
 lp bulông liên kt vi phn mt bích np u thân v hp truyn ng 6020 ca
máy nén khí.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


13
2.2.2.2. Đầu nén –Air compressor element.



Hình 2.4: Hot ng ca u nén.

1. ưng khí vào. 5. Rơ le nhit.
2. ưng du hi. 6. Tn nhit.
3. Hn hp du khí. 7. B lc du.
4. Bình tách du khí.

u nén khí có 2 trc vít ưc lp trong thân máy, trc ch ng nhn truyn
ng t ng cơ in qua b khp ni mm thông qua trc ch ng có bánh răng.

2.2.2.3. Phin lọc khí đầu vào và van nạp-ngắt tải.
Phin lc khí gm có lõi lc bng giy lp trong v nha , v nha ưc chia
làm hai na lp vi nhau bng móc khóa  d dàng tháo lp khi thay lõi phin lc.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


14


Hinh 2.5: Phin lc và van ngt ti.
1. Phin lc khí.
2. Van ưng vào.
3. Van np ti.
4. Van ngt ti..
2.2.2.4. Bình gom-tách dầu bôi trơn – Air receiver/oil separator.

Hính 2.6: Bình gom tách du bôi trơn.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


15
1- Các phin lc du bôi trơn.
2- Phin lc khí
3- Bu lông gi phin lc khí.
4- Bu lông gi bình gom khí nén
5- N út x du.
6- Cơ cu hin th mc du bôi trơn
7- Bình gom tách du bôi trơn

8- Van an toàn.
2.2.2.5. Các phin lọc dầu bôi trơn.

Hình 2.7: Bình gom –tách ( A ) và các phin lc du bôi trơn ( B ).

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


16


Hình 2.8: Phin lc du.
1. Van mt chiu.
2. Phn t lc.
3. Van an toàn.

2.2.2.6. Các phin lọc-tách condensate và hệ thống xả condensate tự động.
Trên ưng khí nén i ra ca b Air-Dryer có lp mt bình tách condensate

1020, vi 2 ưng x condensate (loi mm-plastic tube)

1075 -ưng x
condensate bng tay- và

1095-ưng x condensate t ng - ưc ni vi thit b
x condensate kiu in t (Ewd 330-230V)


1075.
Trên các trm máy nén khí GA-75, ngoài h thng tách và x condensate t
ng lp cùng vi b Air-Dryer ID-230, trên các ưng vn chuyn khí nén ni t các
máy nén khí n bình cha hoc t bình cha n các thit b tiêu th , ngưi ta còn
lp t trên mi nhánh 2 phin lc condensate (trưc và sau) loi DD/PD 400  làm
sch nt nhng phn t cht lng (condensate) ngưng t còn sót li trong thành phn
ca khí nén.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


17
- H thng tách và x condensate t ng:



Hình 2.9: H thng x condensate thông dng chuNn.

2.2.2.7. Hệ thống điện :
Gm hp ngun có 2 aptomat riêng bit cho mi máy, ưc lp t trên khung
giá , trên cùng sàn công tác vi 2 máy nén khí, và bung in - Start cubiccle – nm
 panel phía trên, bên phi ca mt sau trm máy nén khí GA-75 FF. Hp ngun ca
trm máy nén khí ưc cp in t lưi in 3 phase- 380V/ 50 Hz trên giàn thông
qua các ưng cáp dn.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


18
2.3. guyên ký làm việc

2.3.1. Lý thuyết cơ bản về máy nén khí dạng trục vít.
Khí nén ưc to ra t các máy nén khí mà  ó năng lưng cơ hc ca các
ng cơ (in hoc diezel…) ưc chuyn hóa thành áp năng (hoc ng năng) và
nhit năng. Các máy nén khí này hot ng da trên hai nguyên lý cơ bn:
- guyên lý thể tích : không khí  môi trưng ưc hút vào khoang nén và  ó, th
tích ca khoang này thay i (gim xung). N hư vy, theo nh lut Boyle-Mariotte, áp
sut trong khoang nén tăng lên. Các máy nén khí hot ng da trên nguyên lý này bao
gm các MN K kiu piston, kiu bánh răng, kiu cánh gt, kiu trc vít…
- guyên lý động năng : không khí  môi trưng ưc hút vào khoang nén, và  ó,
áp sut khí nén ưc to ra do ng năng ca các cánh dn. N guyên tc hot ng theo
kiu này có kh năng to ra nhng máy nén khí có lưu lưng và công sut ln. Các
máy nén khí hot ng da trên nguyên lý này là các máy nén khí kiu tuabin, bao gm
máy nén khí ly tâm, máy nén khí chiu trc..
Sau ây,  phc v cho  tài, chúng ta ch i vào nghiên cu lý thuyt cơ bn
v các máy nén khí dng trc vit.

2.3.1.1. guyên lý hoạt động.
Máy nén khí kiu trc vít hot ng theo nguyên lý thay i th tích.
Cu to ca máy nén trc vít gm hai (hoc có th nhiu hon) trc vít vi nhiu
mi răng ăn khp và quay ngưc chiu nhau. Mt trc dn, nhn truyn ng t ng

cơ và truyn cho trc b dn qua các cp bánh răng nghiêng. Không khí ưc hút t
u này ưc nén và Ny sang u kia ca cp trc. Khe h gia hai trc vít (phn ăn
khp) và gia nh răng vi xilanh vào khong t 0,1 – 0,4 mm. Vì vy khi làm vic
không có ma sát, tui th cao, êm. Các trc vít có  chính xác cao, khó ch to và sa
cha. Trong máy nén trc vít không có van hút và van Ny như  máy nén pittông.S
vòng quay ca trc vít t 3000 vg / ph tr lên, thm chí n 15000 vg / ph.
Khi các trc vít quay ưc mt vòng ,th tích khong trng gia các răng s
thay i.
N hư vy s to ra quá trình hút (th tích khong trng tăng lên), quá trình nén
(khong trng nh li) và cui cùng là quá trình Ny (hình 2.24). Vi các loi máy nén
khí có vn tc quay ca các trc vít ln hàng ngàn vòng phút, các quá trình hút/nén có
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


19
th ưc coi là liên tc. Vì vy, máy nén khí kiu trc vít thưng có kt cu nh, gn
nhưng lưu lưng và công sut khá ln.

Hình 2.10 : N guyên lý hot ng ca máy nén khí kiu trc vít.
1. Bung hút. L. Chiu dài trc.
2. Bung Ny. D. ưng kính trc.
Phn chính ca máy nén khí kiu trc vít gm 2 trc : trc chính và trc ph
(hình 2.10). S răng (s u mi) ca trc xác nh th tích làm vic (hút, nén), khi trc
quay 1 vòng. S răng càng ln, th tích hút, nén ca 1 vòng quay s nh. s răng (s
u mi ca trc chính và trc ph không bng nhau s cho hiu sut tt hơn.Trong
hình 2.11 trc chính (2) có 4 u mi (4 răng), trc ph (1) có 5 u mi (5 răng).

Hình 2.11: Quá trinh ăn khp.
1. Trc ph.
2. Trc chính.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


20
2.3.1.2. Các thông số cơ bản của máy nén trục vít.
- Lưu lưng ca máy nén khí trc vít :
i vi máy nén trc vít, lưu lưng Q
v
ca chúng ưc tính như sau:
Q
v =
q
0
. λ .
1
60
n
[ m
3
/ s ]
Trong ó:
q

0
[m
3
/vòng] Lưu lưng/ vòng
λ [-] Hiu sut
n
1
[vòng/phút] S vòng quay trc chính
Hiu sut λ ph thuc vào s vòng quay n , ví d :

n λ
4500 0,8
5000 0,82
6000 0,86


Hình 2.12: Tit din trc.


Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


21
Lưu lưng q
0
xác nh như sau (hình 2.26)

q
0
= ( A
1
+ A
2
) . L . Z
1
.
lo
lo
th
V
V

Trong ó:

L [m] Chiu dài trc vít
A
1
[m
2
] Din tích trc chính, xem hình 2.12
A
2
[m
2
] Din tích trc ph, xem hình 2.12
Z [ - ] S u mi (s răng) trc chính

lo
lo
th
V
V
Là t s ca th tích khe h thc t và th tích khe h theo lý thuyt.
S ph thuc gia t s và góc xon ϕ ca trc vít, ưc biu din  hình 2.14

Hình 2.13: Quá trình hút, nén và Ny ca máy nén kiu trc vít.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


22

Hình 2.14: S ph thuc góc xon ϕ và t s th tích khe h thc t và khe h
theo lý thuyt.
Mun thay i lưu lưng ca máy nén trc vít ngưi ta thưng dùng bin pháp
óng bt (hoc óng hn) ca hút hoc x vòng hơi nén t phía Ny v phía hút. Cách
th nht kinh t hơn, nên hu ht các máy nén khí trc vít u ng dng.

- Công suất của máy nén trục vít :
Công sut ca các máy nén khí trc vit ưc tính tương t như máy nén rôto
cánh trưt, theo công thc sau:

N
( )

1/
2
1 1
1
( ) 1
1
k k
Pk
PQ
k P
−
 
= −
 
−
 
(W)
Trong ó :
- k : là ch s on nhit
- P
1
; P
2
: là áp sut u hút và u nén ( N /m
2
)
- Q
1
: là năng sut hút ca máy ( m
3

/s )

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


23
2.3.1.3. Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít.
Máy nén khí trc vít phc v cho công ngh thc phNm, ví d công nghip ch
bin thc phNm, công nghip hóa cht, ngưi ta thưng dùng loi máy nén khí không
có du bôi trơn, hoc dùng các loi du bôi trơn có gc t thc vt. i vi công
nghip nng, nht là trong lĩnh vc iu khin thì ngưi ta thưng dùng máy nén khí có
du bôi trơn  chng s ăn mòn h thng ng dn và phn t iu khin.
Hình 2.15 là sơ  h thng máy nén kiu trc vít có h thng du bôi trơn. c
im ca loi máy này là tn tht cơ hc ln hơn so vi loi máy nén không bôi trơn vì
có s tip xúc ca trc vít chính và trc vít ph.
Tuy nhiên, so vi máy nén khí không có du bôi trơn, máy nén khí có h thng
du bôi trơn có nhng ưu im sau:
- Kh năng làm kín tt hơn, do ó gim ưc tn tht công sut, lưu lưng.
- N hit sinh ra trong quá trình nén s ưc du bôi trơn hp th. iu ó cho phép
tăng t s nén trong mt cp mà không làm tăng quá nhiu nhit  ca khí nén .
- Khong cách trc ngn, vì ch cn truyn ng cho trc chính, trong khi ó loi
máy nén khí không có du bôi trơn thì trc chính và trc ph tách ri nhau, cho nên
cn phi truyn ng cho c 2 trc.
Theo sơ  chung ca h thng máy nén khí kiu trc vít có du bôi trơn ưc
th hin  trên hình 2.15, nguyên lý làm vic ca chúng như sau :
Không khí ưc hút vào máy nén khí. Sau khi nén, khí nén cùng du bôi trơn

to thành 1 hn hp vào bình lc. Trong bình lc, khí nén thoát ra theo ưng ng dn
phía trên và du bôi trơn mang nhit (ưc to ra trong quá trình nén) s theo ưng
ng phía dưi bình lc. Khí nén s ưc chuyn n h thng iu khin sau khi i qua
b phn làm mát bng qut gió. Du bôi trơn mang nhit s ưc làm ngui bng ng
dn qua qut gió hoc ã t ưc nhit  làm mát theo yêu cu qua rơle nhit quay
tr v bình cha du bôi trơn.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51


24


Hình 2.15: Sơ  h thng máy nén khí kiu trc vít có h thng du bôi trơn.
1. ưng khí vào. 5. B tách du.
2. u nén.. 6. ưng khí ra.
3. Hn hp du khí. 7. H thng làm mát.
4. Bình cha du.
Các trm máy nén khí trc vít kiu MH-75 (Hãng Ingersoll-Rand), Ga-22, GA-
30, GA-75 ( Hãng Atlas Copco) hin ang s dng trên các giàn khoan-khai thác Du
khí ca Xí nghip Liên doanh “Vietsovpetro” u là dng máy nén khí kiu trc vít có
h thng du bôi trơn, hot ng theo nguyên lý như ã nêu trên.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Thân gọc Mẫn

Lớp: Thiết bị dầu khí - K51

25
2.3.2. guyên lý trạm máy nén khí GA-75 FF.
2.3.2.1. Sơ đồ nguyên lý trạm.

Hình 2.16: Sơ  nguyên lý trm GA-75FF.