Tài liệu Nghiên cứu, tính toán lựa chọn hệ thống thiết bị bơm vận chuyển dầu ở xí nghiệp liên doanh dầu khí vietsovpetro

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 3 Chương 1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ C.N.D.K Ở VN VÀ MÁY BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở XNLD “VIETSOVPETRO 5 1.1. 1.2. 1.3. 5 5 8 Sự hình thành phát triển của nghành công nghiệp DK Ở VN Khái quát về LDDK “Vietsovpetro” Mét sè tính chất c¬ b¶n của dầu mỏ 1.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ vận chuyển dầu 1.5. Các loại máy bơm vận chuyển dầu hiện đang sử dụng ở “Vietsovpetro” 10 10 Chương 2. TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN THIẾT BỊ BƠM VẬN CHUYỂN DẦU 2.1. Sơ đồ lắp đặt hệ thống bơm dầu. 2.2. Tính toán lựa chọn máy bơm dầu 2.3. Tính toán lựa chọn mạng đường ống dẫn 17 17 17 18 2.3.1.Tính chọn ống hút 2.3.2.Tính chọn ống đẩy 2.4.Xác định chế độ làm việc của máy bơm với mạng dẫn 2.4.1. Xác định tổn thất trên đường ống hút 2.4.2 Xác định tổn thất trên đường ống xả 18 18 19 19 20 2.4.3.Xác định chế độ làm việc của máy bơm với mạng dẫn Chương 3: TÍNH TOÁN, KIỂM TRA THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA BƠM VẬN CHUYỂN DẦU 3.1.Thiết kế bộ phận dẫn hướng 3.1.1.Bộ phận dẫn hướng vào 21 24 24 24 3.1.2. Bộ phận dẫn hướng ra 3.1.Bộ phận dẫn hướng trung gian 3.2. Lực tác dụng trong bơm 3.2.1. Lực hướng trục 3.2.1.1 Lực do chênh áp phía trước và sau bánh công tác 28 32 35 35 35 Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -1- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp 3.2 .1.2. Lực tác dụng bên trong của bánh công tác 3.2.1.3. Lực phụ hướng trục 3.2.2. Lực hướng kính 36 37 38 3.3. Tính toán thiết kế trục máy bơm CHƯƠNG 4: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC 38 CỦA MÁY BƠM 4.1.Ảnh hưởng do xâm thực và các biện pháp khắc phục 4.2. Ảnh hưởng của lực hướng trục và các biện pháp khắc phục 42 42 44 4.3.Các yếu tố ảnh hưởng khác 4.4. Một số nguyên nhân hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục 47 50 4.5. Công tác vận hành và bảo dưỡng máy bơm 4.5.1.Trước khi khởi động bơm 4.5.2. Khởi động máy 4.5.3. Trong khi bơm hoạt động 4.5.4. Dừng máy 56 56 57 57 57 4.5.5. Công tác an toàn khi vận hành KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 59 Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -2- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Nền kinh tế của đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến vượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao. Đóng góp một phần không nhỏ vào các thành tựu phát triển đó, nghành công nghiệp dầu khí Việt Nam và điển hình là xí nghiệp LDDK “Vietsovpetro” là một trong những ngành mũi nhọn của cả nước. Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là một đơn vị đứng đầu trong công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí hiện nay. Vùng hoạt động chủ yếu là thềm lục địa phía Nam Việt Nam và hiện nay mở rộng hợp tác sang các địa bàn như Liên Bang Nga, Mianmar, Tunizia. Từ khi Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro đưa mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng vào khai thác, tính đến 25 tháng 9 năm 2008 đạt sản lượng dầu thô tấn thứ 175 triệu. Hiện nay liên doanh dầu khí “ Vietsovpetro” đang khai thác dầu trên 3 mỏ chính là Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng. Ở mỏ Bạch Hổ có 11 giàn cố định và một số giàn nhẹ và là mỏ chiếm phần lớn sản lượng sản phẩm khai thác trong liên doanh. Để phục vụ cho công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí, đặt ra nhiệm vụ quan trọng là phải có một hệ thống trang thiết bị phù hợp với điều kiện của khu mỏ, để đem lại hiệu quả kinh tế cao. Các thiết bị máy móc phục vụ cho ngành dầu khí rất đa dạng, trong đó máy bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi trong Xí nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực khai thác và vận chuyển dầu do những tính năng ưu việt của nó: Kết cấu đơn giản, an toàn khi sử dụng, giải điều chỉnh lớn... Là một sinh viên khoa thiết bị dầu khí và công trình - Trường Đại học Mỏ - Địa chất, tôi rất tâm huyết với thiết bị vận chuyển dầu, cụ thể là máy bơm vận chuyển dầu НПС 65÷ 35-500 đang được sử dụng rất rộng rãi trong công tác vận chuyển dầu trên công trình biển tại XNLD “Vietsovpetro”. “Nghiên cứu, tính toán lựa chọn hệ thống thiết bị bơm vận chuyển dầu ở Xí Nghiệp Liên Doanh dầu khí “Vietsovpetro”. Tính toán kiểm tra một số bộ phận chính của máy bơm. Đây là đề tài rất thiết thực cho tôi đang là sinh viên trong bộ môn thiết bị dầu khí và công trình. Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -3- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Nội dung của đề tài gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan chung về công nghiệp dầu khí ở Việt Nam và máy bơm vận chuyển dầu ở Xí Nghiệp Liên Doanh dầu khí “ Vietsovpetro”. Chương 2. Tính toán , lựa chọn thiết bị bơm vận chuyển dầu. Chương 3. Tính toán, kiểm tra,thiết kế một số bộ phận chính của máy bơm vận chuyển dầu Chương 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của máy bơm. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: VŨ NAM NGẠN bộ môn Máy và Thiết bị mỏ cùng cácThầy trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình, các bạn đồng nghiệp đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. 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 không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn bè để xây dựng bản đồ án hoàn thiện hơn. Vũng Tàu, tháng 01 / 2009 Sinh viên: Đỗ Hữu Nam Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -4- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ Ở VIỆT NAM VÀ MÁY BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở XNLDDK ( VIETSOVPETRO ). 1.1. Sự hình thành phát triển của ngành công nghiệp dầu khí ở Việt nam. Từ nhưng năm đầu của thập kỷ 60, khi đất nước còn chiến tranh công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí đã được các đoàn địa chất dầu khí của Tổng cục địa chất tiến hành ở miền Bắc. Với sự giúp đỡ về tài chính và kỹ thuật của Liên Xô (cũ), tiến hành thăm dò trên địa bàn sông Hồng. Hàng chục giếng khoan đã được thực hiện bằng các thiết bị của Liên Xô khoan trong đất liền với độ sâu từ 1200 ÷ 4200 m và đã phát hiện có dầu khí và Condensate, song trữ lượng không đáng kể. 1.2. Khái quát về Liên Doanh dầu khí Vietsovpetro. Được thành lập năm 1981, Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro là công ty đầu tiên tiến hành thăm dò và khai thác trên thềm lục địa phía nam Việt Nam, mở ra giai đoạn về phát triển ngành dầu khí còn non trẻ. Năm 1984 Vietsovpetro phát hiện dầu khí ở mỏ Bạch Hổ, ngày 26/6/1986 Vietsovpetro đã khai thác tấn dầu thô đầu tiên đặt nền móng cho việc phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam. Mặc dù còn non trẻ, nhưng với tốc độ phát triển nhanh, XNLD dầu khí đã đóng một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa nền kinh tế đất nước. Với sản lượng tăng nhanh chóng từ năm 1986, năm đầu tiên khai thác 40 ngàn tấn dầu thô/năm, đến năm 1996 sản lượng là 8,8 triệu tấn/năm, sản lượng khai thác tăng gấp 200 lần. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN XNLD “VIETSOVPETRO” THEO BẢNG DƯỚI ĐÂY. stt Ngày/tháng/ SỰ KIỆN năm 1 19.06.1981 Ký hiệp định liên chính phủ về việc thành lập XNLD Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -5- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp “vietsovpetro” 2 19.11.1981 Hội đồng bộ trưởng Việt Nam ra quyết địnhsố 136-HĐBT cho phép XNLD hoạt động trên lãnh thổ Việt Nam. 3 31.12.1983 Khoan giếng khoan thăm dò đầu BH-5 mỏ Bạch Hổ bằng giàn khoan tự nâng Mirchink 4 31.03.1984 khởi công lắp ráp chân đế số 1 giàn MSP-1 mỏ Bạch Hổ. 5 24.05.1984 Phát hiện dòng dầu công nghiệp ở mỏ Bạch Hổ, tại giếng khoan BH-5. 6 21.06.1985 Phát hiện dòng dầu công nghiệp ở mỏ Rồng tại giếng khoan thăm dò R-1. 7 26.06.1986 Khai thác tấn dầu thô đầu tiên từ giếng số 1 giàn MSP-1mỏ Bạch Hổ. 8 11.05.1987 Phát hiện dòng dầu công nghiệp ở tầng móng mỏ Bạch Hổ tại giếng khoan thăm dò BH – 6. 9 18.07.1988 Phát hiện dòng dầu công nghiệp dòng dầu công nghiệp ở mỏ Đại Hùng tại giếng ĐH-1. 10 06.09.1988 Bắt đầu khai thác dầu từ tầng móng mỏ Bạch Hổ từ giếng số 1 giàn MSP-1 11 29.12.1988 Khai thác tấn dầu thứ 1 triệu từ mỏ Bạch Hổ. 12 05.12.1990 Khai thác tấn dầu thứ 5 triệu từ mỏ Bạch Hổ. 13 16.07.1991 Ký hiệp định liên chính phủ sửa đổi về XNLD “Vietsovpetro”. 14 02.03.1992 Khai thác tấn dầu thứ 10 triệu từ mỏ Bạch Hổ. 15 02.07.1993 Ký hiệp định liên chính phủ về liên bang Nga thừa kế quyền và nghĩa vụ phía Liên Xô ( trước đây),đối với XNLD “ Vietsovpetro”. 16 12.11.1993 Khai thác tấn dầu thứ 20 triệu từ mỏ Bạch Hổ. 17 11.12.1994 Bắt đầu khai thác dầu từ mỏ Rồng. 18 16.04.1995 Bắt đầu đưa khí từ mỏ Bạch Hổ về bờ. 19 23.04.1995 Khai thác tấn dầu thứ 30 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -6- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp 20 08.09.1996 Khai thác tấn dầu thứ 40 triệu từ mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng. 21 12.10.1997 Khai thác tấn dầu thứ 50 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. 22 16.09.1998 Khai thác tấn dầu thứ 60 triệu từ mỏ bạch hổ và mỏ Rồng. 23 12.02.1999 XNLD “ Vietsovpetro” được giao chức năng điều hành khai thác mỏ Đại Hùng. 24 26.07.1999 Khai thác tấn dầu thứ 70 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. 25 12.08.1999 Ký thỏa thuận giữa petro Việt Nam và Zarubezhneft về hợp tác thăm dò và khai thác mỏ Đại Hùng. 26 22.02.2001 Khai thác tấn dầu thứ 90 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. 27 21.11.2001 Khai thác tấn dầu thứ 100 triệu. 28 02.12.2002 Khai thác tấn dầu thứ 100 triệu từ tầng móng mỏ Bạch Hổ. 29 13.05.2003 Phía Nga chính thức tuyên bố rút khỏi đề án Đại Hùng. 30 04.12.2005 Khai thác tấn dầu thứ 150 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. 31 08.12.2006 Khai thác tấn dầu thứ 160 triệu từ mỏ bạch Hổ và mỏ Rồng. 32 31.01.2008 Khai thác tấn dầu thứ 170 triệu từ mỏ bạch Hổ và mỏ Rồng. 33 25.09.2008 Khai thác tấn dầu thứ 175 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Ngoài các mỏ Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng đang được khai thác, kết quả tìm kiếm thăm dò cho thêm phát hiện Hồng Ngọc, Lục Ngọc, Lan Tây, Lan Đỏ,... cùng với các mỏ mới phát hiện sẽ đưa sản lượng khai thác trong những năm tiếp theo tăng nhanh chóng. Nhưng trong giai đoạn hiện nay thì sản lượng dầu khai thác đã giảm dần sản lượng năm 2008 đạt 7,7 triệu tấn, sản lượng năm 2009 dự kiến giảm xuống còn 6,2 trệu tấn. Hệ thống đường ống dẫn khí đồng hành từ Bạch Hổ - Bà Rịa đã hoàn tất và đi vào hoạt động từ cuối tháng 4 năm 1995, cung cấp khoảng 1 triệu m3 khí/ngày cho nhà máy điện chạy tuốcbin khí Phú Mỹ - Bà Rịa, đã góp phần tăng thêm nguồn điện ở phía Nam tiết kiệm hàng chục triệu USD do không phải mua dầu chạy máy phát điện. Tóm lại xí nghiệp LDDK “Vietsovpetro” đang có vai trò quan trọng trong việc đóng góp ngân sách nhà nước, thúc đẩy tốc độ phát triển kinh tế đất nước. Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -7- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp 1.3. Mét sè tính chất c¬ b¶n của dầu mỏ. Trong phạm vi đề tài nghiên cứu về máy bơm ly tâm vận chuyển dầu, cần thiết xem xét một số tính chất cơ bản của dầu mỏ, có ảnh hưởng quan trọng trực tiếp đến công tác vận chuyển, tồn trữ chứ không đi sâu vào các tính chất công nghệ hóa dầu cùng tính thương phẩm của chúng. Đối với công tác vận chuyển, tồn trữ dầu thì những tính chất lý, hóa sau là đặc biệt quan trọng: a.Khối lượng riêng : Hiện nay dầu thô đang khai thác được chủ yếu tập trung ở các tầng sản phẩm Mioxen hạ, Olioxen hạ và tầng móng kết tinh. Chúng thuộc loại dầu nhẹ trung bình, khối lượng riêng nằm trong khoảng giới hạn (0,83 – 0,85).103 kg/m3. Dầu thô ở khu vực mỏ bạch hổ có khối lượng riêng khoảng 0,8319.103 kg/m3( 380 6 API ), đó là một thuận lợi đối với công tác vận chuyển dầu. Như ta đã biết công suất thủy lực của bơm được tính theo công thức: Ntl = G.H = (ρ.g.Q ).H. Điều đó có nghĩa là nếu ρ nhỏ thì việc cung cấp năng lượng ( điện năng ) cho các trạm bơm vận chuyển dầu giảm đáng kể. b.Độ nhớt µ: Là khả năng của chất lỏng chống lại lực trượt ( lực cắt ), nó được biểu hiện dưới dạng lực ma sát trong ( nội ma sát ) khi có sự chuyển dịch tương đối của các lớp chất lỏng kề nhau. Bởi vậy độ nhớt là tính chất đặc trưng cho mức độ linh hoạt của chất lỏng . Độ nhớt của chất lỏng thay đổi trong một phạm vi rộng theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược lại khi nhiệt độ giảm thì độ nhớt tăng, trừ một vài chất lỏng đặc biệt ( nước ), làm tăng công suất và giảm lưu lượng của máy bơm. Các tính toán dòng chảy trong cánh bơm khi bơm dầu bão hòa khí cho thấy dòng chảy trong bơm có số Re < 105. Điều này cho thấy máy bơm làm việc ở chế độ tự động điều chỉnh tức là chế độ mà độ nhớt chất lỏng bơm hầu như không ảnh hưởng tới đặc tính Q, H, η, của máy bơm ly tâm. Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -8- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Như vậy trong điều kiện vận chuyển dầu bão hòa khí trên các dàn khoan khai thác dầu ở mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng ảnh hưởng của độ nhớt đến đặc tính máy bơm ly tâm có thể được bỏ qua. Về nguyên tắc độ nhớt chất lỏng bơm lớn hơn nước làm gia tăng tổn thất thủy lực máy như tổn thất ma sát đĩa trong bơm, dẫn đến Q, H, η, giảm. Tuy nhiên trong điều kiện vận chuyển dầu ở hệ thống thu gom xử lý dầu ở trạng thái bão hòa khí. Độ nhớt của nó có giá trị thấp và ít thay đổi. Do đó cần thiết xử lý dầu bằng hóa chất hoặc các phương pháp khác nhằm cải thiện tính chất của dầu trong điều kiện vận chuyển theo đường ống ngầm dưới biển. Đó là các phương pháp như sử dụng hóa chất hạ điểm đông đặc của dầu, hoặc phương pháp nung dầu nhằm tăng nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đông đặc. c. ¶nh hưởng của các tính chất lý, hóa khác: Dầu thô của chúng ta là loại sạch, chứa rất ít các độc tố, các kim loại nặng như chì (1,39ppm ), Vanadium ( 0,46ppm ), magiê (7,27ppm ), lưu huỳnh ( 0,005% trọng lượng ). Đây là một điều tốt cho hệ thống vận chuyển dầu cũng như hệ thống công nghệ của mỏ. Tuy nhiên, từ kết quả phân tích, phần cặn ( chiếm một tỷ lệ khá cao đến 21,5% trọng lượng đối với dầu thô ở mỏ Bạch Hổ ), có nhiệt độ sôi trên 5000 C trong quá trình chưng cất chân không, ta thấy dầu thô tại hai mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng chứa hàm lượng Parafin rắn khá cao đến 44,12% trọng lượng ( phần cặn ), điều đó làm giảm tính linh động của chúng ở nhiệt độ thấp và ngay cả ở nhiệt độ bình thường. Chính sự có mặt của Parafin với hàm lượng lớn làm cho nhiệt độ đông đặc của dầu tăng lên. Đối với dầu thô khu vực mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng nhiệt độ đông đặc ở mức khá cao đến 330 C. Đây thực sự là một trở ngại lớn cho hệ thống vận chuyển dầu, bởi chúng rất dễ làm tắc nghẽn các tuyến đường ống, nhất là ở tại các điểm nút hoặc ở tại các tuyến ống ở xa trạm tiếp nhận và có lưu lương thông qua thấp, hoặc không liên tục mà bị gián đoạn một thời gian lâu. Đó là một nhược điểm căn bản trong tính chất hóa, lý của dầu thô đang khai thác tại hai mỏ và việc xử lý, khắc phục chúng đòi hỏi cả một quá trình công nghệ phức tạp và tốn kém. Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam -9- http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Để cải thiện các tính chất lý, hóa của dầu phục vụ cho công tác vận chuyển, tồn trữ chúng, thực tế đã có nhiều biện pháp nhằm làm giảm độ nhớt hoặc gia nhiệt cho chúng để làm giảm sự đông đặc, làm tắc nghẽn đường ống của dầu.Ví dụ: Bằng phương pháp cấy vi sinh vào môi trường nước ép vỉa, đã làm tăng tối đa các quá trình phản ứng men oxy hóa hydrocacbon của dầu có độ nhớt cao, điều đó làm tăng khả năng thu hồi dầu ở các tầng sản phẩm và làm tăng được tính lưu biến của chúng. 1.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ vận chuyển dầu (Hình 1-1) 1.5. Các loại máy bơm vận chuyển dầu hiện đang sử dụng ở XNLDDK. Công tác vận chuyển dầu tại XNLDDK (Vietsovpetro) chủ yếu dùng máy bơm ly tâm.Tùy theo sản lượng khai thác và vị trí công nghệ của từng giàn trong hệ thống khai thác của toàn mỏ, mà sử dụng chủng loại và số lượng bơm ly tâm khác nhau. Hiện nay trên các giàn tại XNLDDK (Vietsovpetro ) đang được sử dụng các chủng loại bơm như sau: 1. Máy bơm ly tâm НПС 65 ÷35-500 Là tổ hợp bơm dầu ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng, trục bơm được làm kín bằng dây salnhic mềm hoặc bộ làm kín kiểu mặt đầu. Bơm НПС 65÷35 500 được sử dụng để bơm dầu thô, các loại khí hyđrocacbon hóa lỏng, các sản phẩm dầu khí ở nhiệt độ từ -800 C đến 2000 C và các loại chất lỏng khác có tính chất lý hóa tương tự. Các chất lỏng này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0,2 mm và hàm lượng không vượt quá 0,2% khối lượng.Tổ hợp bơm được trang bị động cơ điện loại BAO 22-280M2T2,5 với công suất N= 160 KW , U=380V, tần số 50Hz và các thiết bị bảo vệ, làm mát, làm kín khác theo đúng yêu cầu, qui phạm lắp đặt vận hành chúng. Một số thông số và đặc tính kỹ thuật như sau: + Lưu lượng định mức ( m3/h ): (65÷ 35). + Cột áp ( mét cột chất lỏng ): 500 + Tần số quay ( vg/phút ) :2950 + Cột áp hút chân không ( mét cột chất lỏng ) : 4,2 Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 10 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp + Áp suất đầu vào không lớn hơn MПa ( kG/cm2 ): - Với kiểu làm kín mặt đầu: 2,5 (25). - Làm kín bằng salnhíc dây quấn: • Kiểu CГ: 1,0 (10). • Kiểu CO: 0,5 (5) + Công suất thủy lực yêu cầu của bơm ( kW ): 132. + Trọng lượng của bơm ( kg ): 1220. + Công suất của động cơ điện ( kW ): 160. + Điện áp ( V ): 380. + Tần số dòng điện ( Hz ): 50. + Hiệu suất làm việc hữu ích: 59%. 2. Bơm ly tâm НПС 40-400: Là tổ hợp bơm cùng chủng loại kết cấu như bơm НПС 65/35-500, chỉ khác đường kính ngoài của các bánh công tác của nó nhỏ hơn, Q, H cũng nhỏ hơn. 3. Máy bơm ly tâm SULZER - ký hiệu MSD 4 x 8x10,5: Là loại bơm ly tâm có 5 cấp, nằm ngang trong đó bánh công tác thứ nhất là loại có 2 cửa hút, 4 bánh công tác còn lại là loại có 1 cửa hút được lắp làm 2 cặp đối xứng, có cửa hút ngược chiều nhau. Thân máy có cấu tạo gồm 2 nửa tháo được theo bề mặt phẳng ngang và được định vị với nhau bởi các chốt côn. Thân máy có 5 khoang chứa các bánh công tác và giữ vai trò của các bánh hướng dòng. Phía dưới có ống giảm áp nối từ khoang chứa đệm làm kín phía áp suất cao về khoang cửa hút cấp 1 của bơm. Trục bơm được làm kín bằng đệm làm kín mặt đầu dạng kép. Có nhiệt độ làm việc với loại chất lỏng có nhiệt độ nhỏ hơn 160o C. Đệm được làm mát bằng dầu thủy lực Tellus 46 qua hệ thống tuần hoàn kín. Các thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tổ hợp bơm như sau: + Lưu lượng bơm ( m3/h ): 130. + Cột áp định mức ( m cột chất lỏng ): 400. + Hiệu suất hữu ích: 74%. + Công suất thủy lực của bơm ( kW ): 147. + Cột áp dự trữ xâm thực ( m cột chất lỏng ): 2,1 Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 11 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp + Công suất động cơ điện ( kW ): 185. + Số vòng quay ( vg/ph ): 2969. + Điện áp ( V ): 380. + Tần số ( Hz ): 50. + Chiều dài khớp nối ( mm ): 180. + Trọng lượng của tổ hợp ( kg ): 3940. 4. Máy bơm ly tâm НК -200/120: Là loại máy bơm ly tâm dùng để bơm dầu, khí hóa lỏng, dung dịch hữu cơ và các chất lỏng khác có tỷ trọng không quá 1050 kg/m3, độ nhớt động đến 6.104 m2/s. Các chất lỏng công này không được chứa các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0,2mm và hàm lượng không lớn hơn 0,2%, nhiệt độ làm việc trong khoảng -800 C đến 4000 C. Tổ hợp gồm động cơ điện và bơm được lắp trên cùng một khung dầm và được liên kết với nhau bằng khớp nối răng. Bơm này thuộc chủng loại bơm ly tâm 1 tầng, dạng công xôn, có thân bơm, vấu tựa, ống hút và ống nối có áp (cửa ra ) được đặt trên cùng một giá đỡ. Việc làm kín trục thực hiện bằng đệm làm kín Salnhic dây quấn СГ hoặc СО và bộ làm kín kiểu mặt đầu БО. Các thông số đặc tính kỹ thuật như sau: + Lưu lượng bơm ( m3/h ): 200 + Cột áp định mức ( m cột chất lỏng ): 120 + Hiệu suất hữu ích ( % ): 67 + Cột áp dự trữ xâm thực ( m cột chất lỏng ): 4,8 + Công suất động cơ điện ( kW ): 100 + Số vòng quay (vg/ph ): 2950 + Điện áp ( V ): 380 + Tần số dòng điện ( Hz ): 50. 5. Máy bơm ly tâm ЦНС 105/294: Là tổ hợp bơm ly tâm kiểu nằm ngang, nhiều tầng công tác. Nó được dùng vận chuyển dầu bão hòa khí, dầu thương phẩm lẫn nước có nhiệt độ từ 10 C – 450 C hoặc dùng để bơm nước trong các hệ thống công nghệ. Các chất lỏng bơm dùng cho bơm ЦНС 105/294 cần đảm bảo các yêu cầu sau: Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 12 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Tỷ trọng không lớn quá 1060 kg/m3, độ nhớt động không lớn quá 2,5.10-4 m2/s, tạp chất cơ học có kích thước không lớn quá 0,2 mm và hàm lượng không lớn quá 0,2% trọng lượng. Tổ hợp bao gồm động cơ điện và bơm được liên kết với nhau thông qua khớp nối mặt bích có phần moay ơ gắn theo ở hai đầu trục, hai bích được nối với nhau bằng các bu lông có lót ống đệm cao su giảm chấn. Đây là loại bơm có từ 2 đến 10 cấp bánh công tác, có cửa vào cùng chiều, do đó để cân bằng lực dọc trục tác dụng lên bánh công tác bơm được bố trí ổ đỡ thủy lực ở đầu trục phía đầu cao áp với đường kính phù hợp với số cấp bánh công tác của bơm. Các thông số đặc tính kỹ thuật của bơm như sau: + Lưu lượng bơm ( m3/h ): 105 + Cột áp định mức ( m cột chất lỏng ): 294 + Hiệu suất hữu ích ( % ): 68 + Công suất động cơ điện ( kW ): 160 + Số vòng quay (vg/ph ): 2950 + Điện áp ( V ): 380 + Tần số dòng điện ( Hz ): 50. Ngoài các loại bơm thông dụng đã nêu trên, trên một số giàn tùy thuộc vào vị trí công nghệ của giàn nằm trong hệ thống mạng bơm, được lắp thêm một số chủng loại bơm ly tâm khác nhằm tăng cường cho công tác vận chuyển trong những trường hợp cần thiết. Như loại bơm R360/150GM-3, R250/38M-1, hoặc đôi khi trong những trường hợp cần thiết các loại bơm thể tích như 9МГр, ЩА-320, ЩА-400, УЦН-700, cũng có thể tham gia vào công tác vận chuyển dầu trên các công trình biển. Việc bố trí, lắp đặt các trạm bơm trên các dàn cố định hoặc các dàn nhẹ được thiết kế, tính toán phù hợp với sản lượng khai thác dầu và vai trò công nghệ của giàn trong hệ thống công nghệ chung của khu mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Các chủng loại và số lượng bơm được lắp đặt trên các giàn như sau: 1. Giàn МСП-1: + Máy bơm НПС 65/35-500 - Số lượng: 2 + Máy bơm HK 200/120 Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - Số lượng: 2 - 13 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp + Máy bơm SULZER MSD 4x 8x 10,5 2. Giàn ЦТК- 2: + Máy bơm SULZER MSD 4x8x10,5 -Số lượng: 2 -Số lượng: 8 + Máy bơm R360/150CM-3 + Máy bơm R250/38CM-1 -Số luợng: 5 - Số lượng: 2 3. Giàn МСП- 3: + Máy bơm НПС 65/35-500 + Máy bơm НПС 40-400 - Số lượng: 1 - Số lượng: 2 4. Giàn MСП 4: + Máy bơm НПС 65/35-500 - Số lượng: 4 5. Giàn 5: + Máy bơm НПС 65/35-500 6. Giàn МСП 6: + Máy bơm НПС 65/35-500 + Máy НПС 40-400 - Số lượng: 3 - Số lượng: 2 - Số lượng: 2 7. Giàn 7: + Máy bơm НПС 65/35-500 8. Giàn 8: + Máy bơm НПС 65/35-500 + Máy bơm SULZER MSD 4x8x10,5 - Số lượng: 3 - Số lượng: 2 -Số lượng: 2 + Máy bơm HK- 200/120 9. Giàn 9: + Máy bơm НПС 65/35-500 + Máy bơm SULZER MSD 4x8x10,5 10. Giàn 10: - Số lượng: 2 + Máy bơm НПС- 65/35-500 + Máy bơm НПС- 40/400 11. Giàn 11: + Máy bơm НПС- 65/35-500 12. Giàn РП-1: - Số lượng: 3 - Số lượng: 1 - Số lượng: 4 + Máy bơm НПС 65/35-500 Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - Số lượng: 2 - Số lượng: 2 - Số lượng: 4 - 14 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp 13. Giàn РП-2: + Máy bơm НПС 65/35-500 14. Giàn РП -3: - Số lượng: 4 + Máy bơm НПС 65/35-500 15. Giàn ЦТК-3: - Số lượng: 5 + Máy bơm SULZER MSD 4x6x10,5 C/7stage - Số lượng: 5 + Máy bơm SULZER type 4x6 17B(100-431) Cap-8/1 stage - Số lượng: 5 Số lượng bơm từng chủng loại là: + Máy bơm НПС 65/35-500 và НПС 40-400 - Số lượng: 41 cái + Máy bơm Sulzer - Số lượng: 24 cái + Máy bơm HK + Máy bơm R360/150CM Tổng số: - Số lượng: 4 cái - Số lượng: 7 cái 76 cái * Nhận xét về công tác bơm vận chuyển dầu hiện tại. Theo thống kê trên, số lượng máy bơm НПС 65/35-500 và НПС 40-400 chiếm một tỷ lệ khá lớn trong công tác vận chuyển dầu 41/76 bơm. Và trong thực tế vẫn dùng bơm НПС và bơm Sulzer để vận chuyển dầu là chủ yếu. Đây là 2 loại bơm ly tâm có nhiều ưu điểm. Kết cấu bền vững, độ tin cậy cao, lưu lượng, cột áp và hiệu suất hữu ích lớn. Công tác vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa không phức tạp, giải điều chỉnh rộng. Chủng loại bơm này do cách bố trí các bánh công tác thành 2 nhóm có cửa vào của mỗi nhóm ngược chiều nhau. Do đó làm giảm đáng kể lực dọc trục tác dụng lên bánh công tác, tải trọng lên các ổ đỡ giảm, do đó tuổi thọ của chúng tăng lên rất nhiều. Tuy nhiên do bơm làm việc ở chế độ vận tốc góc tương đối lớn ( khoảng 3000 vg/ph ) nên việc lắp đặt, điều chỉnh đòi hỏi độ chính xác cao. Ngoài ra do lưu lượng tương đối lớn nên việc đưa máy vào chế độ làm việc đòi hỏi phải nắm vững và tuân thủ đúng yêu cầu kỹ thuật vận hành để tránh quá tải cho động cơ điện. Công việc vận chuyển dầu đòi hỏi phải đưa một lượng lớn sản phẩm khai thác dầu khí từ các dàn cố định và dàn nhẹ đến các điểm tiếp nhận là các tầu chứa trong thời gian nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo sự an toàn cho các tuyến Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 15 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp đường ống vận chuyển. Ngoài ra, chỉ tiêu kinh tế trong việc sử dụng năng lượng điện cho các máy bơm cũng được đặt ra. Do đó việc bố trí, phối hợp các chủng loại bơm trên cùng một trạm, hoặc việc phối hợp giữa các trạm bơm với nhau sao cho có thể giảm được tải trọng trên các tuyến ống vận chuyển dầu và tăng được lưu lượng thông qua chúng. Trong việc bố trí, phối hợp giữa các bơm ly tâm trên cùng một trạm bơm ta có thể lắp đặt chúng theo nhiều cách. Theo cách đặt các bơm theo kiểu song song với mục đích làm tăng lưu lượng của trạm. Theo cách này, mặc dù đường ra của bơm ly tâm đều có van một chiều nhưng vẫn phải đòi hỏi các bơm trong hệ thống phải có thông số đặc tính kỹ thuật không khác xa nhau nhiều lắm, để khi cùng đồng thời vận hành chúng không triệt tiêu lẫn nhau. Theo cách đặt bơm mắc nối tiếp với mục đích làm tăng áp suất trên đường vận chuyển để có thể đưa chất lỏng đến điểm tiếp nhận rất xa. Tuy nhiên cách này đòi hỏi các tổ hợp bơm được mắc nối tiếp phải có lưu lượng như nhau và việc làm kín trục cho các cấp bơm ở phần cuối của hệ thống rất phức tạp do áp suất đầu vào của chúng tăng lên đáng kể. Ngoài ra cũng có thể phối hợp cả hai kiểu kết hợp trên cùng một trạm. Trong thực tế trên các giàn cố định, các trạm bơm dầu được xây dựng theo kiểu mắc song song do các chủng loại bơm ly tâm đã được lựa chọn đảm bảo đủ lưu lượng để có thể vận chuyển được dầu thô đến vị trí tiếp nhận. Tùy theo vị trí công nghệ và sản lượng khai thác của mỗi giàn mà sử dụng số lượng bơm trên mỗi giàn là 3,4 hoặc hàng chục như ЦТК -2 ( 15 bơm ). Từ việc xem xét những đặc điểm trong công tác vận chuyển dầu của XNLDDK ( Vietsovpetro) chúng ta có thể đề ra những yêu cầu cơ bản cho việc tính toán thiết kế trạm bơm dầu trên dàn cố định để thông qua đó có thể chọn lựa các chủng loại bơm ly tâm phù hợp với yêu cầu công nghệ của mỗi giàn trong hệ thống chung của toàn mỏ. Bơm ly tâm chiếm một vị trí rất quan trọng trong hệ thống công nghệ khai thác dầu khí của XNLDDK ( Vietsovpetro ). Cụ thể bơm vận chuyển dầu НПС chiếm một tỷ trọng lớn. Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế, tính toán, lựa chọn và đưa ra các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng loại bơm này là công việc hết sức cần thiết. Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 16 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II TÍNH TOÁN , LỰA CHỌN THIẾT BỊ BƠM VẬN CHUYỂN DẦU 2.1. Sơ đồ lắp đặt hệ thống bơm dầu (H.2-1) 2.2. Tính toán lựa chọn máy bơm dầu Căn cứ vào lượng dầu cần bơm trong một ngày đêm là Qyc Thời gian cần bơm trong ngày là 24 giờ = 1500 m3/ng.® Vậy lưu lượng dầu cần bơm đi trong thời gian 01 giờ là: 3 1500 m : 24 giờ = 62.5 m3/ h ViÖc vận chuyển dầu, ®−a dầu tõ bình 100 đến tầu có cao trình gần bằng nhau. V× vËy, chiều cao địa hình là Hđh ≈ 0 m. Nh− vËy, trong qúa trình vận chuyển, dòng chất lỏng chịu tổn thất năng lượng do søc c¶n m¹ng èng dÉn là chủ yếu. Theo khảo sát , tổn thất này khoảng 430 m H2O Từ những số liệu trên, ta chọn máy bơm nhiều cấp m· hiÖu: НПС cã các thông số kĩ thuật như sau: + Lưu lượng định mức ( m3/h ): (65÷ 35). + Cột áp ( mét cột chất lỏng ): 500 + Tèc ®é quay ( vòng/phút ) :2950 + Cột áp hút chân không ( mét cột chất lỏng ) : 4,2 + Áp suất đầu vào không lớn hơn MПa ( kG/cm2 ): - Với kiểu làm kín mặt đầu: 2,5 (25). - Làm kín bằng salnhíc dây quấn: • Kiểu CГ: 1,0 (10). • Kiểu CO: 0,5 (5) + Công suất thủy lực yêu cầu của bơm ( kW ): 132. + Trọng lượng của bơm ( kg ): 1220. + Công suất của động cơ điện ( kW ): 160. + Điện áp ( V ): 380. + Tần số dòng điện ( Hz ): 50. + Hiệu suất làm việc hữu ích: 59%. Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 17 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp -Do tính chất làm việc của các thiết bị khai thác rất nặng nề, máy bơm dùng để vận chuyển dầu là không thể thiếu trong việc đảm bảo an toàn cho khai thác, con người và thiết bị .Do đó ta chọn số máy bơm tại một tram là Z = 04 tổ máy. 2.3. Tính toán lùa chọn mạng đường ống dẫn S¬ ®å bè trÝ m¸y b¬m trªn hÖ thèng ®−îc giíi thiÖu ë h×nh 2.1 .Làm việc trên giàn khoan nên bơm được đặt cùng cao trình với bình chứa do vậy chiều cao hình học (cao trình đặt bơm) bằng không. - Tổng độ dài đường ống hút ΣLh = 15m với Dh= 0,1m - Tổng độ dài đường ống xả ΣLx = 10000m với Dx= 0,07m - Các vị trí tổn thất cục bộ gồm: van đáy hút 01chiếc ; van một chiều 01 cái; các loại cút Ф100 đến Ф70 ( góc 300 đến 600) 06 cái ; khớp cầu 02 cái. 2.3.1. Tính chọn ống hút. TÝnh chän èng hót sao cho vËn tèc chÊt láng ®¹t : 1 m/s < vh < 2,5 m/s. Víi ®−êng kÝnh èng hót Dh = 0,1 m = 100mm, ta kiÓm tra vËn tèc dßng chÊt láng : vh = 4Q / π D2 = 4 × 65 / 3600(3,14 × 0,12) = 2,29 m/s, Nh− vËy, èng hót ®· chän lµ b¶o ®¶m theo yªu cÇu kü thuËt. èng hót ®· chän cã th«ng sè kü thuËt nh− sau: - §−êng kÝnh trong: 100 mm - Chiªu dµy thµnh èng: 8mm, - VËt liÖu: thÐp CT - ¸p suÊt cho phÐp : 40 kg/cm2 2.3.2 Tính chọn ống đẩy (x¶). TÝnh chän èng ®Èy sao cho vËn tèc chÊt láng ®¹t : 2 m/s < vh < 3,0 m/s. Víi ®−êng kÝnh èng ®Èy, D® = 0,07 m = 70 mm, ta kiÓm tra vËn tèc dßng chÊt láng : Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 18 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Vh = 4Q / π D2 = 4 × 65 / 3600(3,14 × 0,072) = 2,76m/s Nh− vËy, èng ®Èy ®· chän lµ b¶o ®¶m theo yªu cÇu kü thuËt. èng ®Èy ®· chän cã th«ng sè kü thuËt nh− sau: - §−êng kÝnh trong: 70 mm - Chiªu dµy thµnh èng: 8 mm, - VËt liÖu: thÐp CT - ¸p suÊt cho phÐp : 40 kg/cm2 2.4. Xác định chế độ làm việc của máy bơm với mạng dẫn 2.4.1.Xác định tổn thất trên ống hút Σhh Ống hút có đường kính Dh = 100mm, Q= 65m3/ h, độ nhớt của dầu ν = 0.001.104m2/s, đường ống hút dài Lh = 15m.Trên đường ống hút có 01 van đáy, 02 cút 300 đến 600. các hệ số tổn thất cục bộ cho trên bảng 2-1. Bảng 2-1 Tªn thiÕt bÞ HÖ sè tæn thÊt côc bé, ξ Cút 30 Cút 60 Khớp cầu Van đáy Van 1chiều 0.62 0.29 0.5 5 5 Lưu lượng Q = 65 m3/ h = 0,018m3/s Ta có số Reynol Re = ∨ .d ν = 4.Q 4.0,018 = =1769108 2 πd ν 3,14.0,12.0,01.10 − 4 Vậy dòng chảy rối .Theo công thức Konacop khi 2320 < Re < 3,26.106, ta có hệ số tổn thất dọc đường λh = v= 1 = 0,01777 ≈ 0,018 (1,81 lg Re− 1,5) 2 4Q 4.0,018 = = 2,29 m/s 2 π .0,12 π .d Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 19 - http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Tổn thất dọc đường trên đoạn ống hút được tính: Σhhd = λ. Lh v h2 15 2,29 2 = 0,263 m = 0,018. . . 0,1 2.9,81 d h 2g Tổn thất cục bộ trong ống hút được xác định như sau: Δhcb = [ξ vanday + ξ cut 30 + ξ cut 60 ] v2 2,29 2 = (5 + 0,62 + 0,29) = 2,16 m 2g 2.9,81 Vậy tổn thất trong ống hút là: Σhh = 0,263 +2,16 = 2,43 m 2.4.2.Xác định tổn thất trên đường ống xả Ống xả có đường kính Dx = 0,07 m , tổng độ dài Lx = 10000 m ,ống xả có 01 van một chiều và 04 cút loại Ф 70 từ 30 đến 60 độ , 02 khớp cầu . Hệ số tổn thất cục bộ cho trên bảng 2-1 Vận tốc trên ống đẩy vx = 4 × 65 4Q = = 2,76 m/s 2 π .D x 3600.3,14.0,07 2 HÖ số tổn thất trên ống xả có thể lấy: λ x = 0,018 - Tổn thất dọc đường trên ống xả có thể xác định: Σhdd L x .v x2 10000.2,76 2 = 0,018 = 420,1 m = λx 0,07.2.2,91 D x .2 g - Tổn thất cục bộ trên đường ống xả: Σhcb= Σξ i . v2 2,76 2 = (4.0,52 + 2.0,5) = 8,77 m 2g 2.9,81 Vậy tổng tổn thất ¸p suÊt trªn èng xả là Σhx = 420,1 +8,77 = 428,87m Nh− v©y, tổng tổn thất ¸p suÊt của hệ thống đường ống trong tram bơm cấp 1 có thể xác định : Σh = Σhh+ Σhx = 2,4 + 428,87 = 431,27m Phương trình đặc tính mạng ống dẫn tuân theo qui luật: Hmd = H hh + kmd Q2 ë ®©y: Hhh = 0, Ta tÝnh kmd tõ biÓu thøc: kmd Q2 = Σh = Σhh+ Σhx = 431,27m, VËy: Sinh viên thực hiện : Đỗ Hữu Nam - 20 - http://www.ebook.edu.vn