Tính toán công suất tổ máy turbine solar taurus 60 để dẫn động hệ thống bơm ép vỉa trên giàn PPD 30000CTK3

LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIÀN CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM SỐ 3............2
1.1. Giới thiệu chung về giàn công nghệ trung tâm số 3........................................2
1.2. Hệ thống công nghệ trên giàn công nghệ trung tâm số-3................................2
1.2.1. Riser block................................................................................................2
1.2.2. Hệ thống xử lý dầu - khí...........................................................................4
1.2.3. Hệ thống xử lý nước vỉa............................................................................5
1.2.4. Hệ thống đuốc áp suất cao và áp suất thấp áp (HP&LP Flare ).................5
1.2.5. Hệ thống thu gom condensate...................................................................5
1.2.6. Hệ thống thu gom dầu thải........................................................................5
1.2.7. Hệ thống hóa phẩm...................................................................................6
1.2.8. Hệ thống tạo hơi nước...............................................................................6
1.2.9. Hệ thống khí nuôi.....................................................................................6
1.2.10. Hệ thống tạo Nitơ....................................................................................7
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUỐC BIN KHÍ......................................9
2.1. Giới thiệu chung - Nguyên lý hoạt động của tuốc bin khí:..............................9
2.1.1. Giới thiệu chung.......................................................................................9
2.1.2. Các nguyên lý cho máy công tác thủy lực:..............................................11
2.1.3. Phân loại tuốc bin khí:............................................................................12
2.2. Cấu tạo các bộ phận chính của tuốc bin khí..................................................13
2.2.1. Tuốc bin khí loại một trục.......................................................................13
2.2.1. Tuốc bin khí loại hai trục........................................................................15
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của TBK...........................................16
2.3.1. Hiện tượng Stall và Surge trong máy nén...............................................16
2.3.2. Công suất của TBK.................................................................................16
CHƯƠNG III: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TUỐC BIN KHÍ
SOLAR TAURUS-60..............................................................................................18
3.1. Cấu tạo..........................................................................................................20
3.1.1. Các bộ phận chính...................................................................................20
3.1.2. Các hệ thống hỗ trợ của động cơ tuốc bin khí.........................................26
3.2. Những cải tiến về vấn đề khí thải của Solar turbine......................................43

3.2.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu nhằm giảm NOx (SoloNOx Gas Fuel
System).............................................................................................................43
3.2.2 Hệ thống sấy nóng khí nạp – giảm CO....................................................46
3.3. Vận hành tuốc bin.........................................................................................47
3.3.1. Kiểm tra, chuẩn bị máy trước khi khởi động...........................................47
3.3.2. Khởi động máy, đưa máy vào làm việc...................................................47
3.3.3. Theo dõi, chăm sóc máy đang làm việc..................................................47
3.3.4. Chuyển đổi nhiên liệu.............................................................................47
3.3.5. Dừng máy bình thường...........................................................................48
3.3.6. Dừng máy sự cố......................................................................................48
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TỔ HỢP TUỐC BIN KHÍ SOLAR
TAURUS-60 – BƠM ÉP VỈA TRÊN GIÀN PPD30000/CTK3...............................49
4.1. Tính toán công suất tổ hợp tuốc bin khí Solar Taurus-60 dẫn động bơm ép
vỉa trên giàn PPD30000/CTK3............................................................................49
4.2. Những vấn đề trong khai thác sử dụng Solar Turbines – Nguyên nhân và
hướng khắc phục..................................................................................................52
4.2.1. Hiện tượng giảm công suất động cơ........................................................52
4.3.2. Hiện tượng “nghẽn” (surge) trong máy nén turbine................................54
4.3.3. Hiện tượng khó khởi động máy và tự ngắt ngang chu trình khởi động...55
4.3.4. Hiện tượng vượt tốc (overspeed).............................................................57
4.3.5. Hiện tượng cháy rớt gây nổ trong ống xả................................................58
4.3.6. Hiện tượng không đạt số vòng quay yêu cầu khi đóng tải.......................58
4.3.7. Hiện tượng tốc độ động cơ Ngp ở trạng thái làm việc không ổn định.....59
4.3.8. Hiện tượng kẹt các bộ tác động (Actuator) điện - thuỷ lực ở vị trí đóng
hoặc mở............................................................................................................60
4.3.9. Vấn đề an toàn của hệ thống bảo vệ hoạt động của động cơ...................60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................62
1. Kết luận............................................................................................................62

2. Kiến nghị..........................................................................................................62


DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

SỐ HÌNH VẼ

TÊN HÌNH VẼ

TRANG

Hình 1.1
Hình 1.2

Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8

Cụm phân dòng trên Riser Block
Sơ đồ công nghệ xử lý dầu trên CPP-3
Chu trình nhiệt động Brayton
Chu trình nhiệt động trong động cơ diesel
Sơ đồ các bộ phận chính của tuốc bin khí
Sơ đồ mô tả sự làm việc của cánh máy bay
Sơ đồ mô tả sự làm việc của cánh máy nén
Cấu tạo động cơ Solar turbines
Cấu tạo động cơ turbine Solar Taurus-60
Cấu tạo máy nén của tuốc bin
Hộp khuếch tán
Cụm vòi phun nhiên liệu
Vòi phun
Hoạt động của tuốc bin
Mô tả quá trình khởi động tuốc bin
Sơ đồ dòng chảy không khí trong động cơ tuốc

bin
Cấu tạo van ngắt nhiên liệu sơ cấp và van điều
khiển
Van điều khiển áp suất nhiên liệu
Cấu tạo bộ tác động (actuator) điện - thuỷ lực
Sơ đồ hệ thống điều khiển
Cảm biến (sensors)
Màn hình hiển thị khi tuốc bin chưa làm việc
Màn hình hiển thị khi tuốc bin làm việc
Màn hình điều khiển
Cháy thông thường và cháy nghèo (Lean
Premix)
Vòi phun nhiên liệu
Động cơ turbine dùng hệ thống sấy nóng khí
nạp (Mercury)
Sơ đồ công nghệ cụm bơm ép chính
Đặc tính công suất động cơ ảnh hưởng từ quá
trình rửa máy
Đầu dò lửa bằng tia cực tím (UV Flame
Detectoro)

3
8
9
10
10
11
12
18
19

22
23
24
24
25
27

16

Hình 3.9

17

Hình 3.10

18
19
20
21
22
23
24

Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17

25

Hình 3.18

26

Hình 3.19

27

Hình 3.20

28

Hình 4.1

29

Hình 4.2

30

Hình 4.3

28
31
32
33
37

38
39
40
41
44
45
46
49
53
61


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
ST
T
1

SỐ HIỆU BẢNG
Bảng 2.1

TÊN BẢNG
So sánh TBK với động cơ diesel

TRANG
9


2

Bảng 2.2

3

Bảng 3.1

4
5
6
7
8

Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6

9

Bảng 4.1

So sánh đặc điểm cấu tạo của máy nén khí
và tuốc bin
Một số thông số cơ bản của tuốc bin khí
dẫn động bơm ép
Yêu cầu về nhiên liệu gas
Yêu cầu về nhiên liệu diesel
Yêu cầu về nhiên liệu diesel
Tính chất lý hóa của nhớt Turbo T-46
Giới hạn thay nhớt Turbo T-46

Các thông số vận hành của TBK Solar
Taurus 60 dẫn động bơm

BẢNG QUY ĐỔI ĐƠN VỊ
1 m3/h = 1/60 m3/ph = 1/3600 m3/s.
1 kPa = 1000 Pa.
1 kW = 1000 W.
1 bar = 100 kPa = 14.5 psi = 0,987 at = 10,197 mH2O.

14
19
29
29
29
34
34
50


1at = 1,013 bar = 101325 Pa.
1 psi = 6,89 kPa = 0,061 at.
1 mH2O = 0,001 kg/m2.
1 kg/lit = 10-3 kg/m3.


1

LỜI MỞ ĐẦU
Giàn Công nghệ Trung tâm số 3 được xây dựng và đưa vào vận hành từ
tháng 2 năm 2004. Đây là một trong những thành quả của sự lao động sáng tạo của

tập thể đội ngũ cán bộ công nhân viên Liên doanh Việt Nga - Vietsovpetro và là
niềm tự hào của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam. Giàn Công nghệ Trung tâm
số 3 là một bộ phận của tổ hợp cụm công nghệ trung tâm CTK-3 bao gồm giàn
Công nghệ xử lý dầu CPP-3 và giàn bơm ép vỉa PPD-30.000, được đặt ở phía Nam
của mỏ Bạch Hổ với mục đích nhận dầu từ các giàn nhẹ BK và một số giàn cố định mỏ
Bạch Hổ về để xử lý dầu, khí, nước và bơm ép nước để duy trì áp suất vỉa. Giàn CPP-3
được thiết kế với công suất có thể xử lý tới 18.000 tấn sản phẩm dầu thô/ngày đêm
và lưu lượng khí tách là 15 triệu m 3 khí gas/ ngày đêm. Tuy nhiên, mỏ Bạch Hổ đã
trải qua quá trình khai thác hơn 30 năm làm cho áp suất vỉa bị suy giảm ảnh hưởng
đến quá trình khai thác. Một yêu cầu đặt ra là duy trì áp suất vỉa để nâng cao hiệu
quả khai thác cũng như nâng cao hệ số thu hồi dầu. Nhận thấy vai trò to lớn của
công tác bơm ép vỉa trong quá trình khai thác, trong thời gian thực tập em đã chủ
động tìm hiểu động cơ Turbine Solar Taurus-60 dẫn động bơm ép vỉa ở giàn PPD30.000/CTK3 mỏ Bạch Hổ.
Với sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy TS.Hoàng Anh Dũng cùng các
thầy cô trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí & Công Trình, em đã hoàn thành đề tài
“Tính toán công suất tổ máy Turbine Solar Taurus-60 để dẫn động hệ thống bơm
ép vỉa trên giàn PPD-30000/CTK3”. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức
thực tế, kiến thức bản thân, thời gian thực tập và nguồn tài liệu còn hạn chế nên đồ
án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được
những sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cùng các bạn để xây dựng cho bản đồ án
này được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ
môn Thiết Bị Dầu Khí & Công Trình, và đặc biệt là thầy TS.Hoàng Anh Dũng
đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này.
Hà Nội ngày 25 tháng 05 năm
2017
Sinh viên thực hiện


2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIÀN CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM SỐ 3
1.1. Giới thiệu chung về giàn công nghệ trung tâm số 3
Giàn công nghệ trung tâm số 3 hoàn thiện và được đưa vào sử dụng từ tháng
2 năm 2004 đây là một trong những thành quả của sự lao động sáng tạo của tập thể
đội ngũ cán bộ công nhân viên Xí nghiệp LDDK Vietsovpetro và là niềm tự hào
của nền công nghiệp dầu khí Việt Nam. Giàn Công Nghệ Trung Tâm số 3 là một bộ
phận của tổ hợp công nghệ trung tâm 3 (CTK3) được đặt ở phía Nam của mỏ Bạch
Hổ với mục đích nhận dầu từ các giàn nhẹ (BK) và các giàn cố định mỏ Bạch Hổ về để
xử lý dầu, khí, nước. Từ đây dầu thành phẩm được bơm đến các tàu chứa, khí tách ra
được đưa về giàn nén khí trung tâm, nước tách ra được xử lý sạch đảm bảo tiêu chuẩn
an toàn và bảo vệ môi trường sau đó xả biển.
Giàn công nghệ trung tâm 3 (CPP3) được thiết kế với công suất thiết kế là
15.000 tấn dầu/ngày đêm, 4.000 m3 nước/ngày đêm (tối đa có thể xử lý được 12.000
m3 nước/ngày) và lưu lượng khí tách là 3 triệu m3/ngày đêm.
Ngoài CPP-3 ra, tổ hợp công nghệ trung tâm 3 còn có:
- Giàn bơm ép nước PPD-30.000.
Giàn bơm ép nước PPD-30.000 được thiết kế với 03 tổ máy với tổng công
suất thiết kế là 30.000 m3/ngày đêm với áp suất đầu ra của nước là 250 bar, hòa
chung vào hệ thống bơm ép nước vào vỉa của mỏ Bạch Hổ.
- Khu nhà ở: Khu nhà ở được đặt ở giữa giàn ép vỉa PPD-30.000 và giàn xử lý
dầu trung tâm CPP3 với tổng sức chứa 140 người.
1.2. Hệ thống công nghệ trên giàn công nghệ trung tâm số-3
1.2.1. Riser block
Trên Riser block bao gồm các cụm thiết bị công nghệ:
Skid 1: Cụm phân dòng hỗn hợp lưu chất các giàn nhẹ –M1, gồm 3 đường phân
dòng 12” nối với các ống đứng dầu từ BK-4, BK-5, BK-6, BK-8, BK-9, BK-14,
BK-CNV và giàn 2, xem hình 1.1. Trên các tuyến và các ống đứng có lắp đặt các
van SDV. Hóa phẩm chống ăn mòn và hoá phẩm phá nhũ nước trong dầu được bơm
vào 3 tuyến khai thác hỗn hợp dầu-nước.

Skid 2: Cụm phân dòng khí - M2, ống 8” nhận khí từ BK-9.
Hệ thống đường ống vận chuyển dầu đi tàu chứa VSP-01 và tàu chứa Ba Vì.
Skid 3: Pig-Lauch trên đường vận chuyển dầu đến tàu chứa Ba Vì.
Skid 4: Cụm thiết bị đo dầu đến giàn CNTT-2, gồm 2 bộ đo trái chiều để đo dầu
bơm sang Giàn CTP-2 và ngược lại.


3

Skid 5: Hệ thống ống phóng (Pig-Laucher) trên đường vận chuyển khí đến giàn nén
khí trung tâm.
Skid 6: Bình dầu thải V-15 và máy bơm P-12-A/B. Bình nhận chất lỏng và hơi nước
xả từ PL-1, PL-2, cụm phân dòng M-1 được P-12-A/B bơm về các bình tách thứ
cấp.


4

Hình 1.1: Cụm phân dòng trên Riser Block.
1.2.2. Hệ thống xử lý dầu - khí
1.2.2.1. Hệ thống xử lý dầu
Hỗn hợp dầu - khí - nước của BK-2, 4, 5, 6, 8, 9, 14, CNV và một phần dầu
đã tách khí của các MSP vòm Bắc được đưa về giàn ống đứng (Riser Block) của
CTK-3. Từ đây hỗn hợp dầu khí nước được đưa đến cụm phân dòng M1 và chia vào
3 đường thu gom chính A/B/C rồi đến các phin lọc F-1-A/B/C tương ứng (phin lọc
F-1-D dự phòng khi sửa chữa hoặc sự cố trên các phin F-1-A/B/C). Hỗn hợp dầu từ
F-1-A/B/C được đưa đến bình tách cấp 1 (V-1-A/B/C) tương ứng. Tại đây hỗn hợp
được tách thành 3 pha dầu, khí, nước theo nguyên lý trọng lực.
Dầu sau khi tách ra ở giai đoạn này vẫn chứa một hàm lượng 7-20% nước sẽ
được đưa đến hệ thống gia nhiệt T-1-A/B/C (T-1-D dự phòng cho T-1-A/B/C khi sự

cố hoặc sửa chữa) sau đó sẽ được đưa đến các bình tách cấp 2 (V-2-A1/B1/C1), tại
đây tách thành 2 pha khí và chất lỏng. Chất lỏng chảy xuống bình (V-2-A2/B2/C2)
và tại đây sẽ tách nước trong dầu theo nguyên lý trọng lực cùng với tĩnh điện (hàm
lượng nước trong dầu sau khi tách nhỏ hơn 0.5%) sẽ đi qua cụm phân dòng đến V3-A/B, từ đây dầu được bơm đi các tàu chứa bằng hệ thống máy bơm cao áp (P-1A/B/C/D/E) hoặc thấp áp (P-2-A/B/C/D/E). Trong trường hợp hàm lượng nước
trong dầu cao hơn giới hạn cho phép, dầu sẽ đưa về bình V-3-C, từ đây dầu sẽ được
bơm trở lại F-1 hoặc V-2-A1/B1/C1 để xử lý lại.
Giàn CPP-3 được thiết kế xử lý tổng cộng 19.000 t/ngđ chất lỏng với hàm
lượng nước lớn nhất vào khoảng 60-65 %. Sơ đồ công nghệ xử lý dầu trên CPP-3
được trình bày trên hình 1.2.
1.2.2.2. Hệ thống thu gom khí đồng hành
* Hệ thống thu gom khí áp suất cao
Khí áp cao được tách ra các bình tách ba pha V-1-A/B/C và khí từ máy nén
khí K-1 đi qua cụm phân dòng và đo lưu lượng khí (Skid-38), một phần dùng làm
khí nhiên liệu trên giàn, phần lớn được vận chuyển về giàn nén khí trung tâm.
* Hệ thống nén khí áp suất thấp
Khí thấp áp từ bình V-3-A/B/C được làm mát bằng quạt AC-1-A, sau đó vào
bình V-6 để tách condensate và được nén lên tới áp suất khoảng 3,5 barg, tương
đương áp suất khí tách bậc 2, bằng hệ thống máy nén khí K-1A-A/B/C, sau đó được
làm mát bằng các quạt AC-2-A/B/C. Khí này được hòa chung với khí bậc 2 tách ra
từ bìnhV-2-A1/B1/C1 (đã được làm mát bằng quạt AC-1-B) đi vào bình V-8 để
tách thành phần lỏng, rồi đi vào máy nén khí K-1B-A/B/C để nén lên bằng áp suất


5

V-1-A/B/C, tiếp theo qua quạt làm mát AC-3-A/B/C đi vào bình V-9 tách
condensate, rồi hòa chung với hệ thống khí cao áp ở Skid-38 sang giàn nén khí lớn.
* Hệ thống khí nhiên liệu
Một phần khí cao áp được trích ra từ cụm đo khí Skid 38 đưa vào bình V-11
sau đó đến bộ gia nhiệt (T-3-A/B), khí từ T-3-A/B cung cấp cho bộ nồi hơi Boiler

A/B/C.
Một phần khí cao áp từ Skid-38 đến bình V-22, tới máy nén khí K-2-A/B/C
được nén lên 21,5 barg qua bộ trao đổi nhiệt T-2-A/B/C qua hệ thống làm mát AC4-A/B/C về bình V-23-A/B/C để tách condensate sau đó đi qua bộ trao đổi nhiệt T2-A/B/C và về bình V-24. Khí từ bình V-24 sẽ cung cấp cho giàn ép vỉa WIP30.000.
1.2.3. Hệ thống xử lý nước vỉa
Nước vỉa được tách ra từ các bình tách ba pha V-1-A/B/C sẽ được đưa đến
các thiết bị tách nước ly tâm hydrocyclone HC-1-A/B/C tương ứng để tách dầu,
nước tách ra từ bình tách nước sử dụng điện trường cao V-2-A2/B2/C2 sẽ được đưa
đến các thiết bị tách nước ly tâm hydrocyclone HC-2-A/B/C để tách dầu hạt. Nước
sau khi đi qua hệ thống hydrocyclone HC-1-A/B/C/D và HC-2-A/B/C/D được đưa
đến bình V-10-A/B để tách khí trong nước và tách phần váng dầu còn lại, sau đó
đưa xuống KS-1 (xem hình 1.2). Trên đường nước từ V-10 A/B đến KS-1 có lắp bộ
đo AT-1501 A/B để kiểm soát hàm lượng dầu trong nước (tại đây nước đã đạt tiêu
chuẩn an toàn và bảo vệ môi trường). Tại KS-1 lượng váng dầu còn lại được tách
lần cuối cùng, nước sau đó được xả xuống biển.
1.2.4. Hệ thống đuốc áp suất cao và áp suất thấp áp (HP&LP Flare)
Trong trường hợp giàn nén khí trung tâm không nhận hoặc nhận không hết
khí cao áp tách ra trên giàn, lượng khí cao áp từ các bình tách bậc 1, từ hệ thống nén
khí nhiên liệu và khí tách ra từ V-4 sẽ đi vào bình V-5, tại đây chất lỏng được tách ra
còn khí sẽ đi ra fakel cao áp FT-1 để đốt.
Tất cả khí tách bậc 2, bình chứa V-3A/B (trong trường hợp máy nén khí K1A-A/B/C, K-1B-A/B/C không làm việc), V-6, V-8, V-10-A/B và các bình dầu thải
sẽ đi vào bình V-7, tại đây chất lỏng được tách ra, khí sẽ ra đuốc thấp áp FT-2.
Khí mồi đốt fakel: khí cao áp đưa vào FS-1-A/B tại đây khí được làm sạch
phục vụ việc đánh lửa và duy trì ngọn lửa cho đuốc.
1.2.5. Hệ thống thu gom condensate
Lượng dầu tách ra từ hệ thống tách nước ly tâm HC-1 & HC-2 cùng với
condensate tách ra các bình V-4, V-6, V-8, V-9, V-22, V-23, V-24 sẽ được gom về


6

bình V-14 và được bơm ngược trở lại F-1-A/B/C hoặc V2 A1 -A-B-C bằng bơm P7-A/B.
1.2.6. Hệ thống thu gom dầu thải
Toàn bộ đường xả kín các bình tách và các thiết bị công nghệ trên giàn, được
chảy về bình xả kín V-12, sau đó được bơm ngược lại hệ thống các bình tách hoặc
bình V-21 bằng bơm P-6-A/B.
Toàn bộ đường xả hở từ các bình tách và các thiết bị công nghệ trên giàn
được chảy về bình xả hở V-13, sau đó được bơm vòng lại hệ thống các bình tách
hoặc bình V-21 bằng bơm P-8-A/B.
Toàn bộ dầu thải ở Riser Block chảy về bìnhV-15, sau đó được bơm về bình
V-2 bằng bơm P-12-A/B.
Bình V-21 chứa các chất thải dạng bùn. Dầu ở đây được tách ra và được
bơm trở lại bình xả kín V-12 bằng bơm P-4-A/B, còn chất bẩn được xả vào thùng
chứa chất thải gửi về bờ xử lý.
1.2.7. Hệ thống hóa phẩm
*Hệ thống bơm hoá phẩm trên giàn có 4 hệ thống chính
Hóa phẩm giảm nhiệt độ đông đặc (depressant), các thùng chứa hóa phẩm
được bơm bằng P-11-D đến V-19 từ đây bơm đến V-3-A/B bằng bơm P-16A/B/C/D/E.
Hóa phẩm phá nhũ tương dầu trong nước (deoiler), các thùng chứa hóa phẩm
bơm bằng P-11-A đến V-16, từ đây bơm đến đường nước tách ra từ V-1-A/B/C & V2-A2/B2/C2 và bình hớt váng V-10-A/B bằng bơm P-13-1-A/B &P-13-2-A/B.
Hóa phẩm phá nhũ tương nước trong dầu (demulsifier). Các thùng chứa hóa phẩm
bơm bằng P-11-B đến V-17, từ đây bơm đến đường hỗn hợp dầu khí nước trước
phin lọc F-1-A/B/C/D bằng bơm P-14-A/B.
Hóa phẩm chống ăn mòn (corrosion inhibitor) các thùng chứa hóa phẩm bơm
bằng P-11-C đến V-18, từ đây bơm đến đường hỗn hợp dầu khí nước trước phin lọc
F-1-A/B/C/D bằng bơm P-15-A/B.
1.2.8. Hệ thống tạo hơi nước
Gồm có 3 Boiler A/B/C trong đó Boiler A đun nóng bằng dầu diezen và khí
nhiên liệu, Boiler B/C đun nóng bằng khí nhiên liệu.
Nước biển lấy từ hệ thống cứu hoả đưa vào hệ thống tách muối, sau đó đưa
vào bình chứa FWT (feed water tank) rồi đến các Boiler bằng bơm WP-3-A/B, nước

được đun nóng và hoá hơi với áp suất 7 barg, nhiệt độ 170 0C dùng để gia nhiệt cho
dầu ở cụm gia nhiệt T-1-A/B/C/D và các bình chứa dầu thải ở các block.
1.2.9. Hệ thống khí nuôi


7

Hệ thống máy nén và sấy khí cung cấp khí nén cho thiết bị tự động, cụm tạo
Nitơ và các mục đích khác. Hệ thống khí nén gồm 3 máy nén trục vít K-3-A/B/C
nén không khí lên áp suất 8 barg, qua bộ quạt làm mát AC-5-A/B/C tới bình V–25,
qua bộ sấy AR-1-A/B đến bình V-28 rồi tới các thiết bị sử dụng khí.
1.2.10. Hệ thống tạo Nitơ
Khí Nitơ dùng để duy trì áp suất dầu làm mát ổ bi cho bơm dầu, bình hoá
phẩm V-19, bình V-10 A/B, thổi khí trong các bình, đường ống. Không khí được
nén bởi máy nén trục vít K-4 lên áp suất 10 barg, sau đó được làm mát bởi AC-6, tới
bình chứa V-26, bộ sấy AR-2 rồi vào bộ tách khí Nitơ (NSU-A/B). Khí Nitơ được
chứa trong bình V-27 theo đường ống tới các block.
1.2.11. Hệ thống cứu hoả
Hệ thống cứu hỏa gồm 2 bơm duy trì áp suất P-19-A/B (30m 3/h) và 3 bơm
chính P-22-A/B/C (508m3/h). Khi áp trong hệ thống giảm bơm chính sẽ khởi động.
Hệ thống bọt gồm 2 bơm P-24-A/B bơm bọt trộn nước cứu hỏa dến các súng phun.


8

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ xử lý dầu trên CPP-3.


9

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUỐC BIN KHÍ
2.1. Giới thiệu chung - Nguyên lý hoạt động của tuốc bin khí
2.1.1. Giới thiệu chung
Tuốc bin khí (TBK) là một loại động cơ nhiệt biến nhiệt năng thành cơ năng
theo ứng dụng của chu trình “ Brayton” (hình 2.1). Chu trình nhiệt động diễn ra
trong tuốc bin là chu trình gồm có các giai đoạn sau:
- Nén: (Đoạn 1-2) Không khí được hút và nén tới một áp suất nhất định.
- Đốt cháy: (Đoạn 2-3) Nhiên liệu được phun vào, hòa trộn với khí nén thành hỗn
hợp nhiên liệu-khí và được đốt cháy.
- Giãn nở-sinh công: (Đoạn 3-5-7) Khí cháy giãn nở và chuyển hóa năng lượng.
- Xả: (Đoạn 7-1) Khí thải được xả ra ngoài khí quyển.

Hình 2.1: Chu trình nhiệt động Brayton.
* So sánh TBK với động cơ diesel:
Bảng 2.1: So sánh TBK với động cơ diesel.
Đặc tính của tuốc bin khí
+ Chu trình làm việc có 4 giai đoạn
+ Quá trình hút và nén chung
+ Quá trình đốt cháy và giãn nở sinh công
riêng rẽ
+ Các quá trình xảy ra liên tục, đồng thời

Đặc tính của động cơ diesel
+ Chu trình làm việc có 4 giai đoạn – 4 kì
+ Quá trình hút và nén riêng rẽ
+ Quá trình đốt cháy và giãn nở sinh công
chung
+ Các quá trình xảy ra lần lượt, theo chu
kì

10

Hình 2.2: Chu trình nhiệt động trong động cơ diesel.
Ưu điểm và nhược điểm của TBK với động cơ diesel:
* Ưu điểm:
+ Máy gọn, nhỏ, có công suất lớn
+ Không có cơ cấu biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay.
+ Số vòng quay đạt được lớn, mô-men quay đều, liên tục.
+ Điều khiển đơn giản.
* Nhược điểm:
+ Phải có máy nén với công suất lớn.
+ Chỉ làm việc được với nhiên liệu lỏng hoặc khí.
* Các bộ phận cơ bản của TBK: gồm có 3 bộ phận chính

Hình 2.3: Sơ đồ các bộ phận chính của tuốc bin khí.
- Máy nén: hút không khí vào và nén lên tới một áp suất nhất định. Khí nén sau đó
được đẩy vào buồng đốt.


11

- Buồng đốt: Nhiên liệu được phun vào buồng đốt, hòa trộn cùng với khí nén để tạo
ra hỗn hợp cháy. Trong buồng đốt xảy ra quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-khí,
nhiệt độ tăng cao, trong khi áp suất hầu như không đổi. Khí nóng sau đó được đưa
qua tuốc bin.
- Tuốc bin: trong tuốc bin dòng khí nóng sẽ giãn nở sinh công, nghĩa là truyền năng
lượng nhiệt thành cơ năng làm quay trục. Dòng khí sau tuốc bin được xả ra ngoài
khí quyển.
2.1.2. Các nguyên lý cho máy công tác thủy lực

* Có 4 nguyên lý cho máy công tác thủy lực:
- Nguyên lý thể tích: áp dụng trong các máy bơm, máy nén piston, động cơ diesel ...
- Nguyên lý ly tâm: áp dụng trong các máy bơm, máy nén, tuốc bin ly tâm ...
- Nguyên lý phun tia: áp dụng trong các máy bơm phun tia ...
- Nguyên lý cánh nâng: áp dụng trong các loại quạt, máy bơm cánh nâng, hướng
trục, máy nén, tuốc-bin hướng trục, cánh máy bay ...
* Máy nén và tuốc bin hoạt động dựa theo nguyên lý cánh nâng. Ta xét hai trường
hợp áp dụng nguyên lý này:
2.1.2.1. Sơ đồ cánh máy bay:

Hình 2.4: Sơ đồ mô tả sự làm việc của cánh máy bay.
Dòng khí chuyển động từ xa với tốc độ W8 đến trùm lên cánh. Do cánh đặt
nghiêng so với dòng khí một góc d, nên phía trên lưng cánh tạo ra các “dòng xoáy”.
Nếu ta xét đến sự phân bố áp suất của dòng khí xung quanh cánh: áp suất tại mặt
bụng sẽ lớn hơn trên mặt lưng. Chính vì vậy mà dòng khí tác động lên cánh một lực
R – là tổng lực của tất cả những lực nhỏ tác dụng lên mỗi điểm trên bề mặt cánh. Ta
có thể phân tích lực R thành Ry - lực nâng (theo hướng thẳng đứng) và R x - lực cản
(theo hướng nằm ngang). Do đó, chỉ cần gắn động cơ có lực đẩy lớn hơn R x là máy
bay bay được. Lực R tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt cánh S và bình phương của tốc
độ W8.


12

2.1.2.2. Cánh máy nén:

Hình 2.5: Sơ đồ mô tả sự làm việc của cánh máy nén.
Tương tự như trên, khi dòng khí chuyển động với tốc độ W 8 đến trùm lên
cánh máy nén. Dòng khí sẽ tác động lên đĩa rotor một lực R, bao gồm: R z - tác dụng
lên bạc chặn (theo hướng dọc trục), và R x - lực tạo mô-men cản (hướng theo

phương tiếp tuyến với chuyển động của cánh máy nén) có xu hướng bắt đĩa rotor
quay ngược lại. Theo định luật Niu-tơn III, đĩa rotor tác dụng lên dòng chất lỏng
một phản lực R’= R, nhưng ngược chiều. Nhưng vì đĩa rotor quay là do ngoại lực
tác dụng lên trục, nên cánh máy nén truyền động năng của mình cho dòng khí, đẩy
dòng khí di chuyển dọc theo trục máy nén.
Hai quá trình xảy ra trong các tầng cánh máy nén và tuốc bin về bản chất đều
dựa theo nguyên lý cánh nâng, nhưng chúng xảy ra ngược nhau:
- Trong máy nén: cơ năng của các cánh quay truyền cho dòng khí, chuyển thành áp
năng, động năng và nhiệt năng của dòng khí (cơ năng  áp năng + động năng +
nhiệt năng).
- Trong tuốc bin: nhiệt năng (tăng cao sau khi dòng khí đi qua buồng đốt), áp năng
và động năng của dòng khí truyền cho các cánh tuốc-bin, chuyển thành cơ năng làm
quay cánh (nhiệt năng + áp năng + động năng  cơ năng).
2.1.3. Phân loại tuốc bin khí
*Phân loại theo môi chất công tác:
- Tuốc bin hơi nước: Sử dụng năng lượng của hơi nước để làm quay trục tuốc bin.
- Tuốc bin khí: Môi chất công tác là khí cháy.
*Phân loại theo chu trình làm việc
- Đơn giản, dạng hở.
- Phức hợp: có chu trình hoàn nhiệt; cấu trúc nhiều tầng; hỗn hợp hơi nước.
*Phân loại theo ứng dụng:


13

- Dẫn động máy phát điện.
- Dẫn động máy nén khí, bơm các loại.
- Động cơ phản lực cho máy bay.
*Phân loại theo chức năng phát điện:
- Máy phát chính.

- Máy phát dự phòng.
*Phân loại theo công suất:
- Công suất nhỏ (các ứng dụng công nghiệp).
- Công suất trung bình (các trạm điện địa phương).
- Công suất lớn (các nhà máy nhiệt điện lớn).
*Phân loại theo cấu tạo rotor:
- Loại một trục.
- Loại hai hoặc nhiều trục.
*Phân loại theo nhiên liệu sử dụng:
- Dầu diesel.
- Nhiên liệu khí.
- Hai nhiên liệu (khí và dầu diesel).
*Ứng dụng trong XNLD:
- Dẫn động máy phát điện chính, loại một trục, hai nhiên liệu: Typhoon trên giàn
CTP-2, Taurus-60 Gen Set trên PPD-40000, Centaur-40 trên giàn CKP.
- Dẫn động máy phát điện dự phòng, loại một trục, hai nhiên liệu: Saturn-20 trên
PPD-40000.
- Dẫn động máy nén khí, loại hai trục, nhiên liệu khí: Mars-100 trên giàn CKP.
- Dẫn động bơm ép vỉa, loại hai trục: Taurus-60 Pump Set trên giàn PPD-40000,
(nhiên liệu khí), TB-5000 trên giàn MSP-8 và 9 (hai nhiên liệu).
2.2. Cấu tạo các bộ phận chính của tuốc bin khí
2.2.1. Tuốc bin khí loại một trục
*Sơ đồ nguyên lý TBK loại 1 trục:


14

Bảng 2.2: So sánh đặc điểm cấu tạo của máy nén khí và tuốc bin.
MÁY NÉN
TUỐC BIN

+ Tầng cánh máy nén gồm một tầng cánh + Tầng cánh tuốc bin gồm một tầng cánh
động được nối tiếp bởi một tầng cánh tĩnh. tĩnh được nối tiếp bởi một tầng cánh động.
+ Cánh động: tiết diện ngang giảm dần dọc
+ Cánh động: tiết diện ngang lớn dần dọc
theo trục, có tác dụng chuyển đổi năng
theo trục (gọi là ống tăng tốc), có tác dụng
lượng của dòng khí thành cơ năng quay
tăng vận tốc và áp suất của dòng khí.
trục.
+ Cánh tĩnh: tiết diện ngang giảm dần, biến + Cánh tĩnh: tiết diện ngang giảm dần, biến
động năng của dòng khí thành áp suất và động năng của dòng khí thành áp suất và
hướng dòng khí vào cánh động với một
hướng dòng khí vào cánh động với một góc
góc tối ưu.
tối ưu.
Quá trình nén trong máy nén:
Quá trình giãn nở trong tuốc-bin:
+ Áp suất P tăng dần.
+ Áp suất P giảm dần.
+Tốc độ dòng khí  tăng khi đi qua cánh

+Tốc độ dòng khí  tăng khi đi qua cánh

động; giảm - khi đi qua cánh tĩnh.

tĩnh; giảm - khi đi qua cánh động.

*Nguyên lý hoạt động TBK loại một trục:
Không khí được hút, nén qua các tầng cánh của máy nén (1) và tới buồng đốt
(2). Tại buồng đốt, nhiên liệu (nhiên liệu gas hoặc diesel) sẽ được phun vào qua các

vòi phun để hòa trộn với khí nén tạo ra một hỗn hợp nhiên liệu/không khí theo một
tỷ lệ nhất định. Hỗn hợp nhiên liệu/không khí cháy, làm cho nhiệt độ tăng nhanh,
kéo theo thể tích và tốc độ lưu thông của khí cháy cũng tăng lên. Lượng không khí
nén từ máy nén tới buồng đốt được phân chia như sau:
- 1/4 lượng khí nén sẽ hòa trộn với nhiên liệu để tạo ra sự cháy.
- 3/4 lượng khí nén còn lại để làm mát buồng đốt và các tầng cánh của tuốc bin. Sau
đó lượng khí này sẽ hoà chung với khí cháy để đi vào tuốc bin.
Khí cháy giãn nở qua các tầng cánh của tuốc bin (3), nhiệt năng và áp năng
chuyển thành động năng làm quay rotor tuốc bin. Năng lượng của khí cháy qua
phần tuốc bin được phân bổ như sau:
- 2/3 năng lượng để dẫn động máy nén và các thiết bị phụ trợ của tuốc bin.
- 1/3 năng lượng còn lại dùng để dẫn động máy công tác.
Trong chu trình khởi động, rotor của máy nén tuốc bin được quay nhờ hệ
thống khởi động và nhờ đó không khí được hút vào máy nén tuốc bin (1). Một
đường nhiên liệu riêng rẽ được cấp tới bộ mồi lắp trên buồng đốt. Tại một tốc độ
nhất định trong chu trình khởi động, bugi ở bộ mồi được đánh lửa để tạo ra sự cháy
ban đầu và hệ thống điều khiển sẽ tăng lượng nhiên liệu để tỷ số nhiên liệu/ không


15

khí đạt tới giá trị thuận lợi nhất để sự cháy được lan tràn toàn bộ buồng đốt. Nhiệt
độ khí cháy tăng và bugi mồi ngừng đánh lửa khi thời gian đánh lửa đã hết (thông
thường thời gian đánh lửa từ 10-15s tùy loại nhiên liệu) hoặc sự cháy trong buồng
đốt đã ổn định.
Do phần tuốc bin cùng trục với phần máy nén tuốc bin nên khi tuốc bin quay
phần máy nén (1) có cùng tốc độ với rotor tuốc bin. Người ta quy ước tốc độ này là
Ngp (N - Gas Producer). Hệ thống điều khiển tiếp tục điều khiển để tăng lượng
nhiên liệu cho Ngp đạt tới tốc độ vận hành đã đặt trước. Hệ thống khởi động được
dừng lại khi Ngp đạt tới một giá trị nhất định.

Trong quá trình tăng tốc hoặc giảm tốc, lượng khí nén dư ở các tầng cánh
cuối cùng của phần máy nén có thể gây ra sự xung động làm hỏng các cánh máy
nén hoặc cả tuốc bin (hiện tượng SURGE). Để tránh hiện tựơng này, cơ cấu các
cánh hướng gió stato đầu hút (VIGV) lắp ở các tầng đầu máy nén và van xả khí nén
(Bleed Valve) lắp trên phần máy nén hoặc buồng đốt để xả bớt lượng khí nén dư
thừa này. IGV đóng (góc mở nhỏ) khi tốc độ tuốc bin thấp và mở (góc mở lớn) khi
Ngp > 90%. Bleed Valve mở (xả khí nén thẳng ra ống xả) khi tuốc bin ở tải thấp và
đóng lại khi tuốc bin ở trạng thái họat động bình thường.
2.2.1. Tuốc bin khí loại hai trục
*Sơ đồ nguyên lý TBK loại hai trục:

*Nguyên lý hoạt động TBK loại hai trục:
Nguyên lý hoạt động của tuốc bin khí loại 2 trục tương tự như nguyên lý
họat động của tuốc bin khí loại 1 trục, nhưng có khác ở phần tuốc bin. Phần tuốc bin
được chia làm 2 phần riêng biệt.
Phần tuốc bin máy nén (3) được nối cùng trục với phần máy nén (1). Tốc độ
của trục này ký hiệu là Ngp (N - Gas Producer). Phần tuốc bin lực (4) được nối với
hộp giảm tốc để dẫn động máy công tác. Tốc độ trục này ký hiệu là Npt ( N-Power
Turbine).


16

Khí cháy từ buồng đốt giãn nở qua các tầng cánh của tuốc bin máy nén để
dẫn động máy nén và các thiết bị phụ trợ cho tuốc bin. Phần năng lượng còn lại sẽ
giãn nở tiếp qua các tầng cánh của tuốc bin lực (4) để dẫn động máy công tác. Sự
phân bố năng lượng tương tự như TBK loại 1 trục:
- 2/3 dùng dẫn động máy nén và thiết bị phụ trợ.
- 1/3 dùng cho tuốc bin lực để dẫn động máy công tác.
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của TBK

2.3.1. Hiện tượng Stall và Surge trong máy nén
Máy nén được thiết kế để đạt chế độ làm việc tối ưu. Trong quá trình khởi
động (hoặc dừng máy), tức là khi tốc độ của máy nén nhỏ hơn tốc độ tối ưu, các
tầng cánh đầu hút làm việc hiệu quả hơn các tầng cánh đầu đẩy. Do đó, lưu lượng
qua các tầng cánh đầu hút nhiều hơn trong khi các tầng cuối lại không có khả năng
cho qua. Từ đó gây ra hiện tượng STALL tại mỗi cánh và hiện tượng SURGE chung
cho cả máy nén - chế độ làm việc mất ổn định.
Để khắc phục các hiện tượng trên, người ta thiết kế các tầng cánh dẫn hướng
đầu hút là loại biến thiên (gọi tắt là IGV - Variable Inlet Guide Vanes) và lắp thêm
các van xả khí (Bleed Valves hoặc Blow-Off Valves). Nhiệm vụ của IGV: thay đổi
góc tới của dòng khí đến các tầng cánh động để đạt chế độ làm việc tối ưu ứng với
mỗi tốc độ. Nhiệm vụ của Bleed Valves: xả bớt khí thừa từ các tầng cánh đầu, bảo
vệ cho các tầng cánh sau và cả máy nén.
2.3.2. Công suất của TBK
* Các ký hiệu:
+ Ne - công suất phát ra
+ N - công suất lý thuyết

+ hs - hiệu suất của hộp số
+  = (P2 / P1) - tỉ số nén của quá trình nhiệt trong
TBK

+ nh - hiệu suất nhiệt

+ P1 – Ap suất đầu hút; P2 – áp suất đầu đẩy

+ ch - hiệu suất cơ học

+ k - hệ số đặc trưng cho khí công tác trong TBK

* Các công thức liên hệ:
nh = 1 - ( 1 / (k-1)/k )
Ne = N . nh . ch . hs


17

* Công suất lý thuyết N: phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như các thông số của quá trình
nhiệt (áp suất, nhiệt độ cao nhất), lưu lượng môi chất công tác, tốc độ quay, kích
thước của TBK, đặc tính của môi chất công tác ...
* Hiệu suất nhiệt nh: đối với một môi chất nhất định, phụ thuộc vào hệ số nén - tỉ
số giữa áp suất đầu ra máy nén và áp suất nạp. Hệ số nén càng cao, hiệu suất càng
cao.
* Công suất thực tế Ne: theo công thức trên.


18

CHƯƠNG III: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TUỐC BIN
KHÍ SOLAR TAURUS-60
Động cơ Solar turbine có rất nhiều loại, được cải tiến và hoàn thiện qua
nhiều thế hệ. Có loại động cơ một trục, loại hai trục, loại dùng nhiên liệu kép (khí
và lỏng), loại chỉ dùng nhiên liệu khí, loại có tận dụng năng lượng nhiệt khí thải sấy
nóng khí nạp…

Hình 3.1: Cấu tạo động cơ Solar turbines.
Động cơ TBK Taurus-60 dẫn động bơm là máy động lực tự hoạt động, được
trang bị hoàn chỉnh các hệ thống phụ trợ, là loại 2 trục và có dòng chảy hướng trục.
Động cơ bao gồm những bộ phận chính sau:


Hộp giảm tốc.


Khoang hút gió.



Máy nén khí hướng trục.



Buồng đốt hình vành khuyên có gắn các vòi phun.



Tuốc bin máy nén được nối với MNK, tuốc bin lực được nối với hộp

giảm tốc để dẫn động máy công tác.

Ống xả và ống giảm chấn.


19

Bảng 3.1: Một số thông số cơ bản của tuốc bin khí dẫn động bơm ép.
TÊN ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
Loại tuốc bin
Kiểu
Cấu tạo
Thiết bị dẫn động

Công suất định mức ở ISO DRY, kW
Số trục rô to tuốc bin
Tốc độ trục máy nén tuốc bin, v/ph
Tốc độ trục tốc bin lực, v/ph
Số tầng cánh máy nén
Số tầng cánh tuốc bin máy nén
Số tầng cánh tuốc bin lực
Tỷ số nén
Số vòi phun nhiên liệu
Số bạc đỡ của động cơ tuốc bin
Số bạc chặn
Tốc độ trục ra hộp giảm tốc, (v/ph)
Loại nhớt bôi trơn đang sử dụng
Số lượng nhớt bôi trơn trong hệ thống, (lít)
Nhiên liệu sử dụng
Hệ thống khởi động

PPD-30000
Taurus–60
T-7302
HED – dẫn động đầu “nóng”
Bơm nước
5347
2
15.000
14.300
12
2
2
11.5 : 1

12
5
2
6.000
Shell Turbo T-46
2400
Ga
Điện, biến tần

Các bộ phận chính của động cơ được định vị đồng tâm chính xác với nhau
nhờ các mặt bích lắp ghép có bề mặt dẫn hướng phụ và bắt chặt với nhau bằng bu
lông để tạo thành một khối cứng vững.
Động cơ phát ra công suất bằng cách chuyển năng lượng của khí cháy giãn
nở thành năng lượng quay cơ khí của trục. Năng lượng của khí cháy giãn nở làm
quay các tầng cánh và trục tuốc bin. Trục tuốc bin quay trục máy nén và trục cụm
dẫn động phụ. Cụm dẫn động phụ lắp ráp với khoang hút gió, gồm có trục ra dẫn
động chính, bánh răng dẫn động bơm nhớt và truyền động bánh răng từ động cơ
khởi động. Máy bơm được nối với trục ra dẫn động chính thông qua khớp nối. Bơm
nhớt chính và động cơ khởi động được lắp trực tiếp với bộ truyền động của chúng.
Trong quá trình khởi động, cụm dẫn động phụ sẽ được quay bởi hệ thống khởi
động. Đặc tính kỹ thuật của động cơ TBK trong bảng 3.1.

3.1. Cấu tạo
3.1.1. Các bộ phận chính