ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
"Máy bơm piston YH Б-600 dùng trong
khoan dầu khí. Bình điều hoà và ảnh
hưởng của nó đến sự làm việc của
máy bơm YHБ-600".
SV DƯƠNG VĂN CƯƠNG
LỚP THIẾT BỊ DẦU KHÍ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
Môc lôc
më ®Çu
PhÇn 1: C«ng t¸c khoan th¨m dß - khai th¸c dÇu khÝ ......................
1
Chương 1: Công tác khoan thăm dò – khai thác dầu khí hiện nay
1.1. Môc ®Ých vµ ý nghÜa nhiÖm vô cña c«ng t¸c khoan .........................
1.2. Chu tr×nh thi c«ng giÕng khoan th¨m dß - khai th¸c dÇu khÝ.
NhiÖm vô c«ng t¸c röa giÕng...................................................................
1
1
PhÇn 2: M¸y b¬m Piston YHБ-600 dïng trong c«ng t¸c khoan
th¨m dß - khai th¸c dÇu khÝ .................................................................
2
3
Ch−¬ng 1: CÊu t¹o chung cña m¸y b¬m piston ................................
1.1. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y b¬m piston .........................................
1.2. Ph©n lo¹i b¬m piston ........................................................................
1.3. §Æc ®iÓm cÊu t¹o chung ...................................................................
1.4. C¸c th«ng sè kü thuËt cña b¬m piston .............................................
1.4.1. L−u l−îng lý thuyÕt trung b×nh .....................................................
1.4.2. L−u l−îng thùc tÕ trung b×nh ........................................................
1.5. Áp suÊt lµm viÖc cña b¬m .................................................................
1.5.1.Áp suÊt trong qu¸ tr×nh hót..............................................................
1.5.2. Áp suÊt trong qu¸ tr×nh ®Èy ............................................................
1.6. HiÖn t−îng x©m thùc ë m¸y b¬m piston ..........................................
1.7. §−êng ®Æc t×nh cña m¸y b¬m ..........................................................
1.8. C¸c lo¹i m¸y b¬m piston ®ang sö dông XNLD Vietsovpetro..........
Ch−¬ng 2: M¸y b¬m dung dÞch khoan YHБ- 600.............................
3
3
4
6
7
7
7
8
8
11
12
12
14
15
2.2. §Æc tÝnh kü thuËt vÒ m¸y b¬m YHБ- 600........................................
2.3. S¬ ®å ®éng häc vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y b¬m YHБ- 600 ..
15
17
Ch−¬ng 3: CÊu t¹o m¸y b¬m YHБ- 600 .............................................
3.1. PhÇn c¬ khÝ ......................................................................................
3.1.1. S¬ ®å cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng côm c¬ khÝ ........................................
3.1.2. CÊu t¹o cña côm trôc chñ ®éng vµ bµnh ®ai..................................
3.1.3. KÕt cÊu con tr−ît ...........................................................................
20
21
21
23
24
D−¬ng V¨n C−¬ng
1
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
3.1.4. B¸nh lÖch t©m................................................................................
3.1.5. Tay biªn.........................................................................................
3.2. PhÇn thñy lùc....................................................................................
3.2.1. Côm xy lanh - piston .....................................................................
3.2.2. Van ................................................................................................
3.2.3. B×nh ®iÒu hoµ.................................................................................
3.2.4. ThiÕt bÞ lµm kÝn .............................................................................
3.2.5. HÖ thèng b«i tr¬n lµm m¸t ...........................................................
26
27
28
31
32
36
36
38
Ch−¬ng 4: L¾p ®Æt vËn hµnh, b¶o d−ìng m¸y b¬m YHБ- 600 ........
4.1. Quy tr×nh l¾p r¸p .............................................................................
4.1.1. C«ng t¸c chuÈn bÞ khi l¾p r¸p m¸y................................................
4.1.2. Tr×nh tù l¾p r¸p ..............................................................................
4.2. KiÓm tra ...........................................................................................
4.2.1. C«n chØnh ®é th¨ng b»ng cña phÇn thñy lùc .................................
4.2.2. KiÓm tra khe hë gi÷a con tr−ît vµ m¸ng tr−ît ..............................
4.2.3. KiÓm tra tæng thÓ m¸y lÇn cuèi.....................................................
4.3. Quy tr×nh vËn hµnh ..........................................................................
4.3.1. Ch¹y thö b¬m ................................................................................
4.3.2. L−u ý khi vËn hµnh........................................................................
4.3.3. C¸c biÓu hiÖn th−êng gÆp khi vËn hµnh m¸y b¬m .......................
4.3.4. An toµn khi vËn hµnh m¸y b¬m ....................................................
4.5. Quy tr×nh b¶o d−ìng, ch¨m sãc m¸y b¬m .......................................
4.5.1. VÊn ®Ò b«i tr¬n..............................................................................
4.5.2. VÊn ®Ò b¶o d−ìng m¸y b¬m .........................................................
40
40
40
41
41
41
41
42
42
42
43
44
46
47
48
49
PhÇn 3: B×nh ®iÒu hoµ vµ ¶nh h−ëng cña nã ®Õn sù lµm viÖc cña
m¸y b¬m YHБ- 600...............................................................................
Ch−¬ng 1: Dao ®éng thñy lùc cña m¸y b¬m vµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu
chØnh ®é kh«ng æn ®Þnh l−u l−îng cña b¬m piston ............................
1.1. §é kh«ng æn ®Þnh cña l−u l−îng .....................................................
1.2. Kh¾c phôc sù chuyÓn ®éng kh«ng æn ®Þnh cña chÊt láng trong
b¬m piston ..............................................................................................
1.2.1. T¸c h¹i cña sù kh«ng æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh khoan ....................
D−¬ng V¨n C−¬ng
2
51
51
51
55
55
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
1.2.2. C¸c biÖn ph¸p kh¾c phôc...............................................................
55
Ch−¬ng 2: B×nh ®iÒu hoµ dïng trong b¬m piston .............................
2.1. Sù lµm viÖc cña b×nh ®iÒu hoµ trong m¸y b¬m piston .....................
2.1.1. B×nh ®iÒu hoµ ®Èy..........................................................................
2.1.2. B×nh ®iÒu hoµ trªn ®−êng èng hót ................................................
2.2. Ph©n lo¹i b×nh ®iÒu hoµ ...................................................................
2.3. TÝnh to¸n lùa chän b×nh ®iÒu hoµ cho b¬m YHБ- 600 ....................
56
56
56
58
58
62
Ch−¬ng 3: ¶nh h−ëng cña b×nh ®iÒu hoµ ®Õn sù lµm viÖc cña m¸y
b¬m piston .............................................................................................
3.1. XÐt sù lµm viÖc cña m¸y b¬m khi cã líp b×nh ®iÒu hoµ .................
3.1.1. Ho¹t ®éng cña m¸y b¬m khi cã b×nh ®iÒu hoµ líp ë cöa hót........
3.1.2. Ho¹t ®éng cña m¸y b¬m khi líp b×nh ®iÒu hoµ ë cöa ®Èy............
3.2. So s¸nh hiÖu qu¶ lµm viÖc cña b×nh ®iÒu hoµ ΠK-70-250 víi c¸c
b×nh ®iÒu hoµ kh¸c ..................................................................................
Ch−¬ng 4: B¶o d−ìng söa ch÷a b×nh ®iÒu hoµ ..................................
4.1. Ph¸t hiÖn háng hãc vµ c¸ch kh¾c phôc.............................................
4.1.1. C¸ch ph¸t hiÖn háng hãc ...............................................................
4.1.2. C¸ch kh¾c phôc, söa ch÷a .............................................................
4.2. B¶o d−ìng b×nh ®iÒu hoµ .................................................................
4.3. Thö nghiÖm sau khi l¾p ®Æt b¶o d−ìng ...........................................
D−¬ng V¨n C−¬ng
3
73
73
73
74
74
76
76
76
76
76
77
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
Danh môc c¸c h×nh vÏ trong ®å ¸n
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Sè h×nh vÏ
H×nh 1.1
H×nh 1.2
H×nh 1.3
H×nh 1.4.a
H×nh 1.4.b
H×nh 1.4.c
H×nh 2.1
H×nh 3.1
H×nh 3.2
H×nh 3.3
H×nh 3.4
H×nh 3.5
H×nh 3.6
H×nh 3.7
H×nh 3.8
H×nh 3.9
H×nh 3.10
H×nh 3.11
H×nh 3.12
H×nh 3.13
H×nh 3.14
H×nh 1.1
H×nh 2.1a
H×nh 2.1b
H×nh 2.2
H×nh 2.3
H×nh 2.4a,b
H×nh 2.5
H×nh 2.6.
H×nh 2.7
H×nh 2.9
32
H×nh 2.10
33
H×nh 2.11
Tªn h×nh vÏ
Trang
S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña b¬m piston
3
S¬ ®å nguyªn lý b¬m t¸c dông kÐp
5
S¬®å biÓu diÔn qu¸ tr×nh hót vµ ®Èy cña b¬m piston
8
§−êng ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña m¸y b¬m piston
12
13
§−êng ®Æc tÝnh lµm viÖc N, η, Q = f(H)
§−êng ®Æc tÝnh x©m thùc
13
S¬ ®å ®éng häc dÉn ®éng m¸y b¬m khoan YHБ- 600
17
M¸y b¬m YHБ- 600
20
S¬ ®å cÊu t¹o phÇn c¬ cña m¸y b¬m
21
Trôc chñ ®éng vµ b¸nh ®ai m¸y b¬m
23
KÕt cÊu con tr−ît
25
CÊu t¹o b¸nh lÖch t©m
26
Tay biªn
27
CÊu t¹o côm thñy lùc
29
S¬ ®å cÊu t¹o côm xylanh - piston
31
CÊu t¹o piston
32
KÕt cÊu van thñy lùc
33
CÊu t¹o van an toµn
34
CÊu t¹o van x¶ nhanh
35
Bé lµm kÝn piston
37
HÖ thèng b«i tr¬n lµm m¸t
39
BiÓu ®å biÕn ®æi l−u l−îng cña b¬m piston
53
B×nh ®iÒu hoµ trªn èng ®Èy
57
B×nh ®iÒu hoµ trªn èng hót
57
S¬ ®å l−u l−îng trung b×nh t−¬ng øng víi gãc quay
58
B×nh ®iÒu hoµ ch¶y
59
B×nh æn ¸p kÝn cã mµng ng¨n
60
B×nh ®iÒu hoµ kÝn cã van ®Þnh h−íng
61
B×nh ®iÒu hoµ cã sö dông èng ®ôc lç
61
B×nh ®iÒu hoµ kÝn cã dïng van tù do
62
S¬ ®å cÊu t¹o b×nh ®iÒu hoµ
68
BiÓu®å x¸c ®Þnh ¸p suÊt khÝ nÐn ban ®Çu trong b×nh
70
®iÒu hoµ
S¬ ®å l¾p ®Æt b×nh ®iÒu hoµ trong m¸y b¬m YHБ- 600
71
D−¬ng V¨n C−¬ng
4
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
danh môc c¸c b¶ng biÓu trong ®å ¸n
1
Sè hiÖu
b¶ng
2.1
2
3.1
STT
Tªn h×nh vÏ
Trang
C¸c th«ng sè kü thuËt cña xylanh
So s¸nh th«ng sè kü thuËt cña c¸c d¹ng b×nh ®iÒu
hoµ
16
D−¬ng V¨n C−¬ng
5
75
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
LỜI ÓI ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp dầu khí đang là một ngành công nghiệp
mũi nhọn trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Tập đoàn
Dầu khí Việt Nam không ngừng lớn mạnh và ngày càng phát triển không chỉ
ở trong nước mà còn vươn xa tới thị trường quốc tế trong công tác thăm dò và
khai thác dầu khí.
Đề cập đên sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí không thể
không nhắc đến vai trò quan trọng của các thiết bị phục vụ cho công tác
khoan và khai thác. Một trong những vấn đề được quan tâm là tìm hiểu về
chuyên ngành thiết bị khoan, cấu tạo, nguyên tắc vận hành và nâng cao tuổi
thọ cũng như hiệu suất của các thiết bị.
Với mong muốn góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp
Dầu khí nước nhà, qua quá trình học tập và nghiên cứu, cộng với sự hướng
dẫn tận tình của Thầy Trần Văn Bản cũng như sự đồng ý của Bộ môn Máy thiết bị Dầu khí, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, em
viết đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Máy bơm piston YH Б-600 dùng trong
khoan dầu khí. Bình điều hoà và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của
máy bơm YHБ-600".
Mặc dù đã có nhiều có gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn
hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vì vậy, em rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các đồng nghiệp.
Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của
Thầy Trần Văn Bản, các thầy cô trong bộ môn Máy - Thiết bị dầu khí và công
trình, cảm ơn các thầy cô trong và ngoài Khoa Dầu khí cũng như tập thể cán
bộ, công nhân viên trong Xí nghiệp Liên Doanh Dầu khí Vietsovpetro.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà ội, tháng
năm 2009
Sinh viên
Dương Văn Cương
D−¬ng V¨n C−¬ng
6
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
PHẦ I
CÔG TÁC KHOA THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
CHƯƠG I
CÔG TÁC KHOA THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ HIỆ AY
1.1.Mục đích, ý nghĩa nhiệm vụ của công tác khoan.
1.1.1. Mục đích, ý nghĩa:
Do nhu cầu về sử dụng năng lượng ngày càng nhiều nhằm phục vụ
cuộc sống con người. Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam đã ra đời là một
ngành then chốt và mang tính tiên phong để sản xuất ra năng lượng đó là
dùng dầu khí đế phục vụ mục đích của con người. Đối với thế giới nói chung
và đối với VN nói riêng thì công thăm dò tìm kiếm và khai thác dầu khí ngày
càng trở nên quan trọng. Ước tính sản lượng khai thác dầu thô tại Mỏ Bạch
Hổ đang có xu hướng giảm dần trong mấy năm trở lại đây và nhu cầu sử dụng
năng lượng thì ngày càng tăng cũng là lời nhắc nhở cho ngành công nghiệp
mũi nhọn này.
Vì vậy, công tác khoan thăm dò - khai thác Dầu khí sẽ được chú trọng
nhiều hơn nữa nhằm đảm bảo vững chắc và củng cố an ninh năng lượng của
mỗi quốc gia.
Tập đoàn dầu khí Việt Nam ngày nay đã và đang tích cực tìm kiếm
khoan thăm dò không chỉ ở trong nước mà còn vươn xa ra cả quốc tế. Trong
ngành công nghiệp dầu khí nầy thì công tác khoan đóng vai trò hết sức quan
trọng. Nó không chỉ là bước đầu thực hiện những thao tác thăm dò và khai
thác tài nguyên thiên nhiên mà còn có tính quyết định đến năng suất công việc
cũng như hiệu quả của quá trình tìm kiếm, thăm đò và khai thác dầu khí.
1.1.2.hiệm vụ của công tác khoan
Qúa trình khoan một giếng khoan dầu khí là một công trình hình trụ thi
công trong lòng đất, công trình đó có kích thước về chiều rộng nhỏ hơn rất
nhiều so với chiều sâu của giếng. Giếng khoan được sử dụng trong công tác
khoan thăm dò khai thác dầu khí có nhiều dạng và có nhiều quan điểm để
phân loại. Tuy nhiên có một số loại chính sau:
- Giếng khoan thăm dò
- Giếng khoan khai thác
D−¬ng V¨n C−¬ng
7
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
- Giếng khoan dùng để bơm ép
- Giếng khoan chuNn
Tuy nhiên, các giếng khoan trên có thể chuyển đổi cho nhau trong
những thời điểm thích hợp của quá trình sản xuất.
N hiệm vụ cuối cùng của công tác khoan là làm thế nào để tạo ra những
giếng khoan dầu có thể vào khai thác một cách an toàn và hiệu quả. N gày nay
với những nghiên cứu chuyên sâu và ứng dụng khoa học kỹ thuật vào phục vụ
công việc, công tác khoan có thể trở nên đa dạng hơn như có thể mở rộng về
khoan xiên, khoan ngang và có thể khoan được những độ sâu lớn hơn.
1.2. Chu trình thi công giếng khoan thăm dò - khai thác. hiệm vụ
của công tác rửa giếng.
1.2.1. Chu trình thi công giếng khoan.
- Khoan thuần tuý (phá huỷ đất đá…)
- Công tác rửa giếng
- Công tác kéo thả.
- Qúa trình gia cố thành giếng khoan.
1.2.2. hiệm vụ của công tác rửa giếng.
Khi quá trình khoan được thực hiện, choòng khoan được đưa xuống để
phá huỷ đất đá, một nhiệm vụ được đặt ra là phải đưa mùn khoan lên trên bề
mặt nhằm khoan giếng đạt được những độ sâu cần thiết. N hững ngày đầu sơ
khai là công việc đưa mùn khoan ra khỏi giếng đó là nhờ những chiếc gầu
múc từng gầu một. N gày nay với sự thông minh của loài người và những ứng
dụng khoa học vào trong lao động sản xuất, người ta đã sử dụng máy bơm
nhằm tạo ra áp lực đưa chất lỏng xuống và sẽ đưa mùn khoan từ đáy giếng
qua khoảng không vành xuyến đưa chất lỏng lên trên bề mặt. Dung dịch lỏng
đó có tác dụng hoà tan mùn khoan, quấn mùn khoan theo cùng đi theo lên trên
bề mặt, đồng thời gia cố tạm thời thành giếng khoan, làm sạch giếng khoan
nhằm giảm thiểu cản trở tối đa do ma sát đối với cần khoan. Do vậy, công
việc rửa giếng khoan là hết sức quan trọng bởi nó quyết định đến độ sâu của
giếng khoan và hiệu quả của quá trình khoan.
D−¬ng V¨n C−¬ng
8
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
PHẦ 2
MÁY BƠM PISTO YHБ-600 DÙG TROG
KHOA THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
------------------------------------CHƯƠG I
GIỚI THIỆU CHUG VỀ MÁY BƠM PISTO
1.1. guyên lý làm việc của máy bơm piston
Để biến chuyển động quay của trục cơ thành chuyển động tịnh tiến của
piston (7) trong xylanh (6) thì nhờ cơ cấu tay quay thanh truyền với hành trình S =
2R (R là bán kính tay quay trục khuỷu). Hai điểm A và B tương ứng với 2 vị trí C,
D của tay quay. Gỉa sử ban đầu piston ở tại vị trí B thì quay sẽ ở tại D, nếu tay
quay từ vị trí D quay theo chiều mũi tên thì piston từ B di chuyển về phía bên
phải, thể tích buồng làm việc sẽ tăng dần lên, áp suất trong đó giảm dần đi và bé
hơn áp suất mặt thoáng bể chứa Pa (P < Pa). Do đó chất lỏng từ bể hút qua van
(3) vào buồng làm việc, trong khi đó van đNy (2) đóng. Khi piston chuyển động từ
B đến A bơm thực hiện quá trình hút. Khi tay quay đến vị trí C (piston đến vị trí A
thì quá trình hút của bơm kết thúc. Sau đó tay quay tiếp tục quay từ C đến D,
piston đổi chiều chuyển động từ A đến B gọi là quá trình đNy.
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm piston
D−¬ng V¨n C−¬ng
9
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
1. Ống đNy
2. Van đNy
3. Van hút
4. Ống hút
5. Rọ bơm
7. Piston
8. Thanh nối
9. Con trượt
10. Thanh truyền
11. Trục khuỷu.
6. Xylanh
Gọi W0 là thể tích không khí của ống hút và buồng làm việc (khi piston
ở vị trí B) nếu piston chuyển động về phía A thì không khí dãn nở ra với thể tích
lớn hơn W0 + F.S (F.S là thể tích xilanh). Cho rằng không khí lúc bấy giờ trong
buồng làm việc là P
300)
1.5. Áp suất làm việc của bơm
1.5.1. Áp suất trong qúa trình hút
Xét một bơm tác dụng đơn làm việc trong hệ thông được thể hiện như
hình vẽ
Hình 1.3. Sơ đồ biểu diễn quá trình hút và đ5y của bơm piston
Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt a-a và b - b lấy mặt cắt chuNn tại
a-a (Z=0) cho rằng mặt cắt a-a đủ lớn.
Pa
λ
2
= Zh + Px −1 + v + Σh h + h qth
λ
D−¬ng V¨n C−¬ng
2g
14
(1.8)
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
Trong đó:
Po- áp suất tại mặt thoáng bể hút (at)
γ: Tỷ trọng của chất lỏng
Zh - Chiều cao hút của bơm (m)
Px - 1 - Áp suất buồng làm việc trong quá trình hút (at)
v x-1 - Vận tốc chất lỏng trong buồng làm việc trong quá trình hút (m/s)
Σh h -Tổn thất cột áp trên toàn bộ chiều dài của ống hút
Σhh = hvh +
v12
n
li V12
m
∑ξ . 2g + ∑ λ . d . . 2g
i
(1.9)
i
i =1
i =1
i
Trong đó:
λξ - Các hệ số tổn thất đường ống và cục bộ
v1 - Vận tốc chất lỏng trong đoạn ống nối tương ứng trên ống hút có diện
tích mặt cắt là f1
v1 = vx1 F
(1.10)
f
F - Diện tích mặt piston (m2)
1,d - Chiều dài và đường kính các đoạn ống nối của ống hút (m)
Σhh = hvh +
v x21
x Th
2g
(1.11)
2
n
m
Th = ∑ ξ i . F + ∑ .λi li . F
fi
i =1
i =1
2
(1.12)
di fi
Trong đó: Th - Hệ số tổn thất tương đương của ống hút
hvh - Tổn thất năng lượng tại van hút
hqth - Cột áp quán tính trên ống hút
Lh + x dv x1
g dt
h qth =
n
Lh =
F
∑f
i =1
(1.13)
li
(1.14)
i
Lh - Chiều dài tương đương của ống hút (m)
Thay (1.11), (1.13) vào (1.8) và biến đổi ta có áp suất ở trong buồng làm
việc của bơm trong quá trình hút trong trường hợp tổng quát:
Px1
γ
=
v 2 L + x dv x1
− Z h + hvh + (1 + Th ) x1 + h
γ
2 g g dt
Pa
D−¬ng V¨n C−¬ng
15
(1.15)
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
Từ phương trình trên ta thấy các số hạng trong ngoặc vuông đều là
Lh + x dv x1
là đổi dấu. Vì thế cho
g dt
những đại lượng dương chỉ trừ cột quá tính
nên áp suất ở buồng làm việc trong qúa trình hút (nếu cột áp quán tính lớn hơn 0)
sẽ nhỏ hơn áp suất mặt thoáng bề mặt hút Pa (P x1 < Pa)
N ếu Px1≤ Pbh (áp suất hơi bão hoà của chất lỏng) thì sẽ sinh ra sự gián
đoạn của dòng chất lỏng trong bơm.
Muốn cho Px1 lớn thì cần có áp suất trên mặt thoáng bể hút lớn và các số
hạng trong ngoặc vuông của phương trình (1.15) nhỏ.
Chiều cao hút Zh nên chọn trong phạm vi càng nhỏ càng tốt, trong thực
tế không được lấy chiều cao hút lớn quá 4-5 m. N ếu bơm có bộ phận lót kín đảm
bảo, có thể chọn Zh <0 (đặt bơm dưới mặt thoáng của bể hút)
2
Cột áp tổn thất (1+ Th) v x1 luôn dương. Do đó muốn tăng khả năng hút
2g
của bơm cần phải chọn sao cho cột áp tổn thất càng nhỏ càng tốt. N hân tố ảnh
hưởng quan trọng đến tổn thất là vận tốc chuyển động của piston. Vận tốc chuyển
động của piston càng nhanh càng thì cột áp càng lớn.
Tổn thất thủy lực của van hút (hvh) lúc bắt đầu mở khá lớn, muốn giảm
tổn thất năng lượng này, cần làm van nhẹ và tăng diện tích mặt cắt của chất lỏng.
Cột áp quán tính là một đại lượng đổi dấu trong quá trình hút cũng như
trong quá trình đNy của bơm. Khi piston bắt đầu hút chất lỏng vận tốc của piston
tăng dần (
dv x1
>0) khi đó cột áp quán tính đóng vai trò là cột áp cản, làm ảnh
dt
hưởng xấu đến khả năng hút của bơm.Khi piston bắt đầu giảm
dv x1
<0 thì cột áp
dt
quán tính đóng vai trò tích cực, làm tăng thêm cột áp của dòng chất lỏng để khắc
phục các tổn thất khác, có ảnh hưởng tốt đến khả năng hút của bơm. Trị số tuyệt
đối của cột áp quán tính phụ thuộc vào Lh và
Trị số của gia tốc
dv
dt
dv x1
dt
phụ thuộc vào vận tốc piston, khi vòng quay của
trục bơm càng lớn thì gia tốc sinh lực quán tính càng lớn.
Vậy muốn giảm cột áp quán tính để tăng khả năng hút của bơm thì phải
chọn ống hút ngắn nhất và có đường kính lớn nhất có thể được, số vòng quay của
D−¬ng V¨n C−¬ng
16
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
trục bơm phải hạn chế trong một khoảng nhất định. Qua phân tích ta thấy áp suất
trong qúa trình hút của bơm Px1 có trị số nhỏ nhất khi piston mới bắt đầu chuyển
động (x = 0) và lớn nhất ở cuối hành trình (x = S)
N goài ra, để nâng cao chiều cao hút của máy bơm piston, người ta còn
lắp thêm máy bơm phụ (thường bơm ly tâm) khi chiều cao hút lớn. N gười ta cũng
lắp bình ổn áp cửa hút nhằm giảm độ dao động cho máy bơm khi chiều cao hút
tương đối lớn.
1.5.2. Áp suất trong quá trình đ?y.
Sự biến thiên áp suất tại buồng làm việc của bơm trong quá trình đNy
cũng diễn giải tương tự như đối với quá trình hút.
Viết phương trình Becnuli cho dòng chảy không ổn định giữa hai mặt
cắt b-b và c-c (hình 1.3), Zb = 0; Z c = Zd (độ cao đNy)
Px 2
γ
+
v x22
P v2
= Zd + c + c + Σhd + hqtd
2g
γ 2g
(1.16)
Trong đó:
Pc - Áp suất chất lỏng đầu ra (at)
vc - Vận tốc dòng chảy tại đầu ra (m/s)
Px2 - Áp suất chất lỏng trong buồng công tác tại thời điểm đang xét trong
quá trình đNy (at)
vx2 - Vận tốc chất lỏng trong buồng công tác thời điểm đang xét trong
quá trình đNy.
Σhd - Tổn hao cột áp trên toàn bộ chiều dài ống đây, xác định theo các
biểu thức như quá trình hút
Σhd = hvd+
vc2
. Td
2g
Td - Hệ số tổn thất tương đương của ống đNy, xác định tương tự như Th
(1.12)
hvd - Tổn thất năng lượng tại van đNy.
Hhqtd - Cột áp quán tính trên ống đNy, xác định theo các biểu thức như đã
viết trong quá trình hút.
Ld + S − x dv
g
dt
hqtd =
D−¬ng V¨n C−¬ng
17
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
Ld - Chiều dài tương đương của ống đNy, xác định tương tự như qúa
trình hút theo (1.14).
Thay các đại lượng đã tính vào (1.16) và biến đổi. Ta được áp suất trong
buồng làm việc của bơm trong quá trình đNy:
PX 2
γ
=
v2
+ Z d + hvd + (Td − 1) x 2
γ
2g
PC
Ld + S − x dv x 2
g
dt
Từ phương trình ta thấy độ cao đo áp của bơm
là tổng độ cao do áp
Pc
γ
(1.17)
PX 2
γ
trong quá trình đNy
và các độ cao áp được biểu thị bằng các đại lượng trong
ngoặc vuông.
Phân tích như đối với quá trình hút của bơm, ta thấy áp suất Px2 trong
buồng công tác có trị số lớn nhất khi piston bắt đầu đNy (x = S) và có giá trị nhỏ
nhất ở cuối hành trình đNy. (x = 0).
1.6. Hiện tượng xâm thực ở bơm piston
Hiện tượng xâm thực trong bơm xảy ra khi áp suất làm việc trong
khoang làm việc quá thấp, do đó chất lỏng xuất hiện hiện tượng hoá hơi của chất
lỏng, hình thành các bọt khí nên ở hành trình đNy do áp suất trong khoang làm
việc tăng lên, các bọt khí bị nén lại vỡ ra gây nên hiện tượng xâm thực dỗ bề mặt
xylanh, bề mặt đỉnh piston. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng xâm thực của bơm
piston. Hiện tượng xâm thực phụ thuộc vào áp suất mặt thoáng Pa và sức cản trong
hệ thống đường ống hút và van hút.
1.7. Đường đặc tính của bơm
Hình 1.4.a. Đường đặc tính cơ bản của máy bơm piston
D−¬ng V¨n C−¬ng
18
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49
§å ¸n tèt nghiÖp
H= f(Q) (n3>n2>n1)
Đường đặc tính lý thuyết của máy bơm là những đường thẳng song song
với trục tung và phụ thuộc vào số vòng quay n. Áp suất cuối của bơm phụ thuộc
vào độ cứng lò so van đNy hoặc đường đặc tính mạng dẫn.
Khi áp suất làm việc P2 càng lớn thì lưu lượng rò rỉ càng lớn nên đường
đặc tính thực tế là những đường cong nghiêng về phía trục tung. N goài ra, khi tốc
độ lớn thì sự đóng mở của các van hút và van đNy sẽ không ổn định.
Hình 1.4.b. Đường đặc tính làm việc , η, Q = f(H)
Hình 1.4.c. Đường đặc tính xâm thực
Thể hiện khả năng làm việc của máy bơm khi áp suất và lưu lượng đạt
giá trị nào đó. Gọi áp suất bão hoà là Pt. Chất lỏng dưới tác dụng áp suất sẽ tạo ra
các bọt khí. N hư vậy dòng chất lỏng chuyển động sẽ có lẫn các bọt khí sẽ tạo ra
D−¬ng V¨n C−¬ng
19
ThiÕt bÞ dÇu khÝ K49