Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy trình bảo dưỡng và sửa chữa tổ hợp máy bơm trám xi măng UNB1R-400(XA400)

Ngành Dầu khí Việt Nam đã và đang là ngành kinh tế mũi nhọn ở nước ta, cùng với sự đầu tư mạnh mẽ về trang thiết bị, kỹ thuật trong những năm gần đây, Dầu khí Việt Nam đã có những bước phát triển rất lớn.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành Dầu khí Việt Nam đã và đang là ngành kinh tế mũi nhọn ở nước ta, cùng với sự đầu tư mạnh mẽ về trang thiết bị, kỹ thuật trong những năm gần đây, Dầu khí Việt Nam đã có những bước phát triển rất lớn Việc đầu tư, đổi mới và cải tiến trang thiết bị chính là một trong những lý do quyết định đến thành công của Dầu khí Việt Nam Trên các giàn khoan-khai thác ngoài biển, các tổ hợp máy bơm trám xi măng là một trong những thiết bị quan trọng, chúng được sử dụng để thực hiện rất nhiều công đoạn khác nhau như bơm trám xi măng gia cố thành ống chống của giếng khoan, bơm rửa, bơm ép, bơm dung dịch v.v Tuy nhiên trên thực tế tại giàn MSP-

5, việc sử dụng, bảo dưỡng các tổ hợp máy bơm trám xi măng loại UNB1R-400 vẫn còn một số hạn chế nhất định Khắc phục được phần nào những hạn chế này chúng ta có thể nâng cao rõ rệt hiệu quả sử dụng cũng như công tác bảo dưỡng các tổ hợp máy bơm trám nói trên

Cùng với sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Giáp, em đã hoàn

thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy trình bảo dưỡng và sửa chữa tổ hợp máy bơm trám xi măng UNB1R-400(XA400) Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng và bảo dưỡng tổ hợp máy bơm trám xi măng UNB1R-400 (XA400) trên giàn MSP-5”

Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức đã học 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, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Giáp đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ, công nhân viên trong xí nghiệp liên doanh

“Vietsovpetro” đã giúp đỡ thu thập tài liệu để em hoàn thành cuốn đồ án này

Hà Nội, tháng 6 năm 2010

Sinh viên

Nguyễn Minh Đức

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM TRÁM XI MĂNG Ở XNLD

Trong quá trình xây dựng và sửa chữa giếng khoan, ngoài nhiệm vụ chính là bơm trám xi măng gia cố thành ống chống, đổ cầu xi măng, các tổ hợp MBTXM cố định ở trên giàn còn tiến hành các công việc khác như bơm ép, bơm rửa, bơm dung dịch, bơm dập giếng vv Trong quá trình khai thác, các tổ hợp MBTXM được sử dụng để bơm gọi dòng sản phẩm, bơm rửa giếng khai thác, bơm ép thử rò cho các thiết bị công nghệ, bơm hóa phẩm để xử lý vỉa, bơm vận chuyển dầu hoặc có thể sử dụng khi mở vỉa bằng phương pháp thủy lực…

1.1.2 Bố trí chung của một tổ hợp MBTXM

1.1.2.1 Đối với tổ hợp MBTXM loại di động

Thông thường các tổ hợp BTXM loại này (VD: loại XA-320, UN1-630x700A) được lắp ráp trên khung dầm của ô tô ( loại KRAZ-257 hoặc KPAZ-250) và được bố trí như hình 1.1:

1- Động cơ ô tô (chính) 8- Thiết bị cứu hỏa

2- Hộp trích công suất (hộp phân phối) 9,15- Đèn pha chiếu sáng

3- Động cơ của bơm ly tâm (phụ) 10- Bơm ly tâm

4- Trục cac-đăng dẫn động bơm piston 11- Bơm piston

6- Đường ép của bơm piston 13- Đường xả vào bể đo

Ngoài ra tùy theo từng yêu cầu nhiệm vụ cụ thể hoặc do kích cỡ, một số tổ hợp MBTXM di động có thể có những cách bố trí khác

1.1.2.2 Đối với loại tổ hợp MBTXM cố định

Người ta lắp trang bị cho các giàn khoan- khai thác những tổ hợp MBTXM cố định để thực hiện các nhiệm vụ công nghệ trong các giai đoạn xây dựng giếng khoan, sửa chữa giếng khoan và khai thác dầu khí Trên các giàn khoan- khai thác này, những tổ hợp MBTXM được bố trí cố định trong những khu vực riêng (thường là ở block-modun công nghệsố 8) Trong khu vực lắp đặt các tổ hợp MBTXM (gọi là block BTXM), người ta có thể bố trí lắp đặt 2 hoặc 3 tổ hợp MBTXM Các tổ hợp MBTXM thường được đặt cố định trên những bề mặt sàn vượt, giữa chúng có sự liên kết với nhau theo kiểu mắc song song của mạch thủy lực và liên kết với các block công nghệ khác ở trên giàn

Mỗi tổ hợp MBTXM bao gồm: Thiết bị động lực (động cơ diezen) được nối với hộp số thông qua ly hợp và khớp nối răng để dẫn động cho bơm piston thông qua hộp

số và một hộp giảm tốc (HGT) thường được gắn liền như một kết cấu của bơm Bơm piston thường là loại bơm có 2 hoặc 3 piston tác dụng đơn hoặc kép có đường hút chia làm nhiều nhánh để có thể hút chất lỏng công tác từ 2 ngăn riêng biệt của bể đo

có V = 6 m3 và từ bể khuấy trộn dung dịch có dung tích V = 12 m3 Ngoài ra đường hút của bơm piston còn được nối với bể đo của các tổ hợp MBTXM khác để có thể hút dung dịch, chất lỏng công tác đã được xử lý và chuẩn bị sẵn để bơm đi theo những quy trình công nghệ khác nhau Đường ép của các MBTXM được nối với một cụm phân dòng chung, trên đó có các van ngược và van chặn cao áp Từ cụm phân dòng này, có thể nối với các hệ thống công nghệ trên toàn giàn bằng các đường ống nối nhanh cao áp.Sơ đồ bố trí của một tổ hợp MBTXM được thể hiện như trên hình 1.2:

BÔM LY

TA

105 /29

CNS-4 N

o 2

BÔM LY

TA

105 /29

1.2 Các loại bơm đã được sử dụng, ưu nhược điểm và đặc tính kỹ thuật

1.2.1 Thực trạng sử dụng MBTXM tại Xí nghiệp liên doanh “Vietsovpetro”

Ngay từ khi tiến hành xây dựng các giếng khoan thăm dò trên vùng biển thềm lục địa phía Nam (Vũng Tàu), các tổ hợp máy BTXM di động đã được sử dụng rộng rãi để thực hiện việc bơm trám xi măng gia cố thành ống chống của giếng khoan và thực hiện một số công việc khác như bơm rửa, bơm ép, bơm dung dịch v.v Từ năm 1983, cùng với việc bắt đầu xây dựng các giàn khoan-khai thác (MSP-1, tháng 3-1983) cố định ở trên biển, người ta đã tiến hành lắp đặt các tổ hợp MBTXM cố định trong một khu vực riêng gọi là block BTXM (BM-8) ở trên giàn để phục vụ cho các quy trình công nghệ khác nhau trong cả quá trình khoan, sửa chữa giếng và khai thác Bố trí chung của các tổ hợp MBTXM trên các giàn cố định (MSP) tương đối đồng nhất (như đã nêu ở hình 1.2) nhưng các kiểu loại MBTXM có thể khác nhau.Việc lắp đặt các tổ hợp MBTXM cố định trên các giàn khoan-khai thác ở XNLD “Vietsovpetro” đã đạt được hiệu quả sử dụng tương đối lớn và thuận tiện rất nhiều khi tiến hành các công đoạn công nghệ khác nhau

Hiện nay, XNLD“Vietsovpetro” đang tiến hành khoan và khai thác chủ yếu ở trên 2 vùng mỏ Bạch Hổ và Rồng Trừ các giàn nhẹ (BK), giàn ép vỉa, giàn nén khí đồng hành, còn trên tất cả các giàn cố định khác: MSP-1, CTP-2 MSP-11, R-1 vv đều có thiết kế, lắp đặt các tổ hợp MBTXM cố định tại block BTXM với các kiểu loại và số lượng được thống kê trong bảng 1.1 dưới đây:

Bảng 1.1 Các loại tổ hợp MBTXM sử dụng trên các giàn khoan

MSP1

No-1

160x40(XA-320)

No-2

160x40(XA-320)

No-3

630x700(4AN-700)

UN1-R-700

C3

B2-800TK-0001000

B2-500TK-4KPM.00.000-002

MSP-3

No-1

160x40(XA-320)

No-1

160x40(XA-320)

No-1

160x40(XA-320)

UN1-4R-700

C3

B2-800TK-0001000

3KPM-No-3

630x700(4AN-700)

UN1-4R-700

C3

B2-800TK-0001000

3KPM-MSP-5

No-1

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TK-C4T2

4KPM.00.000-002

No-2

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TK-C4U2

4KPM.00.000-002

UN1-4R-700

B2-800TK-C3

0001000

4KPM.00.000-002

No-3

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

C4

B2-500TK-4KPM.00.000-002

MSP-8

No-1

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TK-C4

4KPM.00.000-002

No-2

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TK-C4

4KPM.00.000-002

No-3

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TK-C4

4KPM.00.000-002

No-2

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TK-C4

4KPM.00.000-002

No-3

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TK-C4

4KPM.00.000-002

MSP-10

No-1

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500ABT-C3

4KPM.00.000-002

No-2

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500ABT-C3

4KPM.00.000-002

No-3

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500ABT -C3

4KPM.00.000-002

MSP-11

No-1

400x40(XA-400)

4KPM.00.000-002

No-2

400x40(XA-400)

UNB1R-14 Г B2-500TKC

4KPM.00.000-002

400x40(XA-400)

4KPM.00.000-002

R-1

No-1

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TKC4T

4KPM.00.000-002

No-2

400x40(XA-400)

UNB1R-14Г

B2-500TKC4T

002

1.2.2 Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số loại tổ hợp MBTXM

1.2.2.1 UNB1R-160x40 (XA-320) - Liên Xô

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của thiết bị động lực

Công suất: Nđ/c = 177 kW

Số vòng quay lớn nhất: nđ/c = 2100 v/ph

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần truyền động

Ly hợp: Kiểu ma sát khô,điều khiển bằng kết cấu cơ khí

Hộp số: Loại 238-1700010 với 5 cấp tỷ số truyền Tuy nhiên khi làm việc (bơm ép) người ta không sử dụng tỷ số truyền I, mà chỉ sử dụng tỷ số truyền II, III, IV và V

Khớp nối trục: để truyền chuyển động từ động cơ đến hộp số và đến bơm

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần bơm piston

Loại máy bơm 9Г:

+ 2 piston, kiểu nằm ngang, tác dụng kép Piston và xy lanh có thể thay đổi với các đường kính φ 90 mm, 100 mm, 115 mm, 127 mm Hành trình piston là 250 mm Phần dẫn động bơm là bộ truyền trục vít bánh vít có tỷ số truyền là 20,5

+ Áp suất làm việc lớn nhất: Pmax = 320 kG/cm2 (áp lực giới hạn của chốt van an toàn )

+ Áp lực giới hạn khi Qmax : Pmin = 43,8 kG/cm2

+ Lưu lượng lớn nhất: Qmax = 26,16 l/s (ở chế độ tạm thời với φ piston = 127 mm,

tỷ số truyền V)

+ Lưu lượng nhỏ nhất: Qmin = 3,2 l/s (khi Pmax)

1.2.2.2 UNB1R-400 (XA-400) - Liên Xô

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của thiết bị động lực

Động cơ diezen: B2-500A-C3

4 kỳ, 12 xy lanh, cao tốc, phun nhiên liệu trực tiếp

Công suất: Nđ/c = 368 kW khi n = 1800 v/ph.

Momen xoắn cực đại trên trục động cơ: 2490 N.m

Hệ thống làm mát: Bằng chất lỏng (nước) theo chế độ tuần hoàn, cưỡng bức

Hệ thống bôi trơn: Dầu bôi trơn được lưu thông tuần hoàn, cưỡng bức dưới áp lực

Hệ thống khởi động: Bằng động cơ điện loại CT-723 hoặc khí nén

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần truyền động

+ Ly hợp: Kiểu ma sát khô, dạng đĩa, đóng mở bằng kết cấu cơ khí

+ Hộp số: loại 4KPm-500, 2 hành trình , 3 trục, 4 tốc độ với các tỷ số truyền I

= 4,66; II = 3,26; III = 2,20; IV = 1,59, sử dụng các cặp bánh răng trụ nghiêng; các ổ

đỡ trục là các vòng bi đũa côn; điều khiển hộp số bằng cơ cấu dẫn động cơ khí

+ Hộp giảm tốc: sử dụng các cặp bánh răng trụ nghiêng, có tỷ số truyền: 1,807; bánh răng bị động được lắp trên cùng trục dẫn động bơm; thành vỏ hộp giảm tốc được lắp chặt vào thân vỏ bơm

+ Các khớp nối trục: giữa ly hợp và hộp số, giữa hộp số và hộp giảm tốc có lắp các khớp nối răng dạng kín để truyền chuyển động

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần bơm piston

Loại máy bơm 11Г:

+ 3 piston, kiểu nằm ngang, tác dụng kép

1.2.2.3 UN1-630x700A (4AN-700) - Liên Xô.

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của thiết bị động lực

+ Động cơ diezen: B2-800TK-C3, 4 kỳ, cao tốc, có tuốc bin tăng áp

+ Công suất toàn phần: Nđ/c = 588 kW khi nđ/c = 2000 v/ph

+ Công suất vận hành: Nđ/c = 544 kW khi nđ/c = 1800 v/ph

+ Mômen xoắn cực đại trên trục động cơ: 2940 N.m

+ Số vòng quay cực đại của trục khuỷu: 2300 v/ph

+ Số vòng quay nhỏ nhất của trục khuỷu: 600 v/ph

+ Hệ thống làm mát: Bằng chất lỏng (nước) theo chế độ tuần hoàn, cưỡng bức.+ Hệ thống bôi trơn: Dầu bôi trơn được lưu thông tuần hoàn, cưỡng bức dưới áp lực, với cacte dạng khô.

+ Hệ thống khởi động: Bằng động cơ điện hoặc khí nén

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần truyền động

+ Ly hợp: Ma sát khô, điều khiển đóng mở bằng kết cấu cơ khí

+ Hộp số: loại 3KPm-0001000, 3 trục, 4 tốc độ với các tỷ số truyền I = 4,67; II

= 3,43; III = 2,43; IV = 1,94, sử dụng các cặp bánh răng trụ nghiêng; các ổ đỡ trục là các vòng bi đũa côn; điều khiển hộp số bằng cơ cấu dẫn động cơ khí

+ Hộp giảm tốc: Không có

+ Các khớp nối trục: giữa ly hợp và hộp số, giữa hộp số và phần dẫn động bơm

có lắp các khớp nối răng dạng kín để truyền chuyển động

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần bơm piston

Loại máy bơm 4R-700:

+ 3 piston, kiểu nằm ngang, tác dụng đơn

+ Hành trình piston: 200 mm

+ Đường kính có thể thay đổi của xy lanh và piston: φ 100 mm, 120 mm

+ Số hành trình lớn nhất: 192 lần/ph (khi nđ/c = 1800 v/ph)

+ Áp suất làm việc lớn nhất; Pmax = 700 kG/cm2

+ Lưu lượng lớn nhất (lý thuyết): Qmax = 22 l/s

+ Tỷ số truyền của các cặp bánh răng nghiêng truyền động từ trục dẫn động đến trục chính là: 4,86

+ Bôi trơn bộ phận dẫn động bơm bằng cách vung tóe dầu bôi trơn

1.2.2.4 SSP-500 - Mỹ

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của thiết bị động lực

+ Động cơ diezen Caterfiller 3406

+ Công suất hữu ích: N = 500 kW

+ Số vòng quay ở chế độ vận hành: n = 2100 v/ph

● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần truyền động

+ Ly hợp: kiểu đĩa, ma sát ướt

1.2.3 Nhận xét chung về đặc tính kỹ thuật và việc sử dụng các tổ hợp MBTXM

trong XNLD “Vietsovpetro”

Qua sự thống kê về việc bố trí , lắp đặt và sử dụng các tổ hợp MBTXM trên các giàn khoan-khai thác dầu khí của XNLD “Vietsovpetro” ta thấy tỷ lệ trang bị và sử dụng các loại tổ hợp MBTXM như sau:

Các tổ hợp MBTXM loại UN1R-400 (XA-400) với kiểu bơm piston 11Г có 3 piston, tác dụng kép có lưu lượng ổn định hơn so với kiểu bơm 9Г Do sự tác dụng kép của piston trong mỗi vòng quay của trục chính và hành trình S của piston lớn hơn

so với loại bơm 14Г (bơm 11Г có S = 200 mm, của bơm 14Г có S = 160 mm) nên mặc dù với cùng đường kính piston là φ 140 mm và số vòng quay của trục chính không lớn (127 v/ph so với 280 v/ph của bơm 14Г) nhưng lưu lượng của bơm 11Г lớn hơn hẳn Tuy nhiên, do là bơm tác động kép nên việc làm kín giữa piston và xy lanh của bơm 11Γ gặp nhiều khó khăn, trong khi đó vấn đề làm kín giữa piston và xy lanh của bơm 14Г đơn giản hơn nhiều Để đảm bảo sự làm kín, thông thường các piston của bơm 11Г được làm bằng cao su có cốt thép, nhưng do phải ma sát với thành xy lanh khi làm việc với áp lực cao nên piston rất nhanh chóng bị mài mòn và

hư hỏng Các ống lót xy lanh của bơm 9Г và 11Г nói chung thường nhanh hỏng hơn bơm 14Г (của tổ hợp BTXM UNB1R-400x40) và bơm 4R-700 (của tổ hợp MBTXM AN-700) Về mặt kết cấu, các loại bơm 9Г và 11Г phức tạp hơn hẳn so với kiểu loại bơm 14Г và 4R-700 do phải bố trí nhiều buồng van để đảm bảo sự tác dụng kép của chúng

Các loại bơm 14Г (của tổ hợp MBTXM UNB1R-400x40) và 4R-700 (của tổ hợp MBTXM 4AN-700) có kết cấu phần bơm tương đối đơn giản, dễ sửa chữa và bảo dưỡng Các loại bơm này có lưu lượng ổn định nhất nếu căn cứ vào các đồ thị lưu lượng của chúng Kết cấu đơn giản của phần thủy lực cũng như của phần dẫn động cho phép tăng tốc độ vòng quay của trục chính và tăng tốc độ hành trình của piston (đối với bơm 14Г, số hành trình của piston có thể đạt đến 280 lần/phút; của bơn 4R-700 có thể đạt 192 lần/phút) điều đó cũng góp phần làm cho lưu lượng của bơm tăng lên và ổn định hơn so với loại bơm 11Г và 9Г Mặt khác, do tốc độ vòng quay của trục chính của bơm khá lớn nên khả năng vung tóe dầu bôi trơn để đảm bảo

sự bôi trơn cho các vòng bi và cơ cấu con trượt cũng tốt hơn các loại bơm khác Vấn

đề làm kín bộ phận thủy lực của bơm 14Г và 4R-700 cũng đơn giản hơn nhiều Ngoài

ra, các tổ hợp MBTXM loại UNB1R-400x40 và loại 4AN-700 thường được trang bị động cơ diezen có bộ phận tuốc-bin tăng áp nên công suất động cơ lớn, tạo khả năng làm việc với những áp lực rất lớn cho các loại bơm 14Г và 4R-700 mà kích thước của các tổ hợp bơm chỉ tăng không đáng kể

Khi so sánh đánh giá về các chỉ tiêu kinh tế giữa các loại bơm đang được sử dụng như đã nêu trên, các loại bơm do Liên-xô sản xuất như UNB1R-400x40 và AN-

700 có các đặc tính kỹ thuật và phạm vi sử dụng gần tương đương với loại bơm

SSP-500 của Mỹ nhưng giá thành của chúng chỉ bằng 2/3 Với điều kiện vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng của chúng ta, các loại tổ hợp MBTXM của Liên Xô cũng tỏ ra phù hợp hơn hẳn

Như vậy, qua thực tế sử dụng các loại tổ hợp MBTXM trên các công trình biển của XNLD “Vietsovpetro”, các loại tổ hợp MBTXM của Liên Xô sản xuất như UNB1R-400, UNB1R-400x40, UN1-630x700 (tức 4AN-700) chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng Ba loại bơm nói trên chiếm đến 77,2% số lượng các tổ hợp máy BTXM trang bị trên các giàn khoan-khai thác dầu khí của XNLD “Vietsovpetro” Mặt khác, chúng đảm bảo được hầu hết các yêu cầu đặt ra trong quy trình công nghệ khoan, sửa chữa giếng khoan và khai thác như: bơm trám xi măng thành ống chống, bơm đổ cầu xi măng, bơm ép thử rò thiết bị, bơm dung dịch, bơm sửa giếng, bơm gọi dòng sản phẩm, bơm hóa phẩm xử lý giếng Riêng đối với tổ hợp MBTXM loại UNB1R-400(XA400), lưu lượng Qmax = 36,5 l/s khá lớn (khoảng 131,4 m3/h - theo tính toán lý thuyết) khi sử dụng loại piston φ = 140 mm, ngay cả khi sử dụng loại piston nhỏ nhất φ = 110 mm (để có thể thích hợp cả với công việc bơm ép với áp lực cao khi thử rò thiết bị) với áp lực khoảng 135 kG/cm2, thì lưu lượng cũng có thể đạt 21,5 l/s (khoảng 77,4 m3/h - theo tính toán lý thuyết, ở tốc độ vòng quay của động cơ

n = 1600 v/ph) Điều đó cho thấy khả năng thích ứng tốt của chúng với các quy trình

công nghệ khai thác như bơm rửa, bơm gọi dòng, bơm ép trong quá trình xử lý giếng bằng hóa phẩm hoặc có thể sử dụng chúng vận chuyển dầu trong trường hợp sự cố hoặc xử lý việc thông rửa các tuyến đường ống trong trường hợp bị tắc nghẽn Trong quá trình sửa chữa giếng khoan, với yêu cầu lượng dung dịch tuần hoàn không lớn thì loại bơm 11Г của tổ hợp UBN1R-400 cũng tỏ ra thích hợp và việc sử dụng chúng cũng đạt được hiệu quả kinh tế lớn hơn Vì vậy việc nghiên cứu tìm hiểu các đặc điểm kết cấu, tính năng kỹ thuật của chúng nhằm nâng cao hiệu quả trong cả quá trình vận hành cũng như bảo dưỡng và sửa chữa chúng đã và đang được đặt ra thường xuyên như một vấn đề tất yếu, để có thể tận dụng tối đa những ưu điểm, hạn chế những khuyết điểm của loại bơm này.

1.3 Sơ đồ bố trí các tổ hợp MBTXM trên giàn MSP-5

Hiện nay, tại block công nghệ MBTXM - BM8, ở trên MSP-5, được trang bị 1 máy BTXM loại 14Г và 2 máy BTXM loại 11Г với các đặc tính kỹ thuật cơ bản của chúng đã được nêu ở bảng 1.1 Chỉ có một lưu ý rằng: tất cả các máy bơm 14Г và 11Г ở trên MSP-5 đều được lắp đặt piston-xylanh φ 110 mm với các cụm van ngược phù hợp với chúng Ngoài ra, tại BM-8 cũng lắp đặt 2 bơm ly tâm XNS-105/294 và các máy khuấy trên bể trộn V = 14 m3 để phục vụ cho công tác bơm trám xi măng

Do các tổ hợp MBTXM ở MSP-5 không chỉ phục vụ riêng cho công việc BTXM,

mà chúng còn phục vụ rất nhiều công việc khác nhau trong quy trình công nghệ khai thác, bởi vậy ngoài các đường cung cấp chất lỏng công tác sẵn có, chúng còn được bố trí thêm đường cấp dầu thô, nối từ block công nghệ số 3 và đường cấp dầu diezel nối

từ bể chứa nhiên liệu (ngoài đường cấp nhiên liệu cho các động cơ diezel) từ block 8a sang Bố trí chung thực tế của block máy bơm trám xi măng (BM-8) tại MSP-5 được thể hiện trên hình 1.3 sau đây:

Hình 1.3 Bố trí thực tế của MBTXM tại BM-8 giàn MSP-5

1.4 Các chế độ vận hành và yêu cầu đối với các tổ hợp MBTXM trên MSP-5:

x 3

Các tổ hợp MBTXM ở trên giàn đã phải thực hiện nhiều chế độ vận hành khác nhau để phục vụ cho các công đoạn công nghệ khác nhau trong quá trình khoan, sửa giếng hoặc khai thác Có thể nêu ra những chế độ vận hành chính đã được áp dụng trong quá trình làm việc tại MSP-5 như sau:

1.4.1 Bơm trám xi măng thành ống chống

Trong quá trình xây dựng giếng khoan, BTXM nhằm mục đích gia cố nâng cao chất lượng thành ống chống của giếng khoan, đồng thời cách ly các vỉa để phục vụ cho công tác khai thác về sau Đây là một công đoạn khó khăn, phức tạp đòi hỏi sự chính xác và liên tục không được phép gián đoạn trong tất cả các khâu, nhất là đối với các MBTXM và người vận hành nó, ngay từ khi quá trình bơm trám xi măng bắt đầu tiến hành

Tùy theo kết cấu của từng giếng khoan mà có những chế độ BTXM cụ thể Tuy nhiên thông thường, các chế độ bơm trám xi măng thành ống chống không đòi hỏi áp suất lưu lượng bơm quá cao và thời gian bơm quá lâu Mặc dù vậy, công nghệ BTXM thành ống chống giếng khoan có những yêu cầu khắt khe, chính xác về thời gian và

sự ổn định về lưu lượng cũng như tính liên tục không bị ngắt quãng vì sự cố để đảm bảo chất lượng Điều đó đòi hỏi sự hoàn hảo đến mức độ cao về tình trạng kỹ thuật của các tổ hợp MBTXM và sự đồng bộ của các trang thiết bị phụ trợ khác

Trước khi tiến hành các công việc BTXM thành ống chống giếng khoan, công việc chuẩn bị đòi hỏi phải được thực hiện một cách nghiêm túc để sao cho toàn bộ hệ thống phục vụ cho công tác BTXM: từ các bunker (kho chứa) xi măng đến block vận chuyển bằng khí nén cùng với trạm máy nén khí tại BM-7B (phục vụ cho việc thổi xi măng), từ các máy bơm ly tâm, máy khuấy trộn đến các tổ hợp MBTXM, đều phải ở mức độ tốt nhất có thể được Lượng nước ngọt ở các bể chứa, lượng xi măng ở trong các bunker v.v… cũng phải được tính toán với một hệ số dự trữ từ 1,5÷2 lần số lượng

có thể sử dụng trong quá trình bơm trám Công việc của người thợ máy lúc này là phải đảm bảo tình trạng kỹ thuật thật tốt cho toàn bộ 3 tổ hợp MBTXM, các đường ống dẫn, cụm phân dòng (trạm van ngược BM-700), các khuỷu nối ống, khớp nối ống, các cần ống nối nhanh v.v… Công việc chuẩn bị này có khi phải tiến hành hàng tháng trời, và chỉ đến khi có thể tin tưởng chắc chắn rằng toàn bộ hệ thống đã hoàn chỉnh và có thể vận hành thuận lợi, không thể xảy ra những sự cố làm gián đoạn quá trình BTXM, lúc đó công việc chuẩn bị mới được coi là hoàn tất

Trước khi tiến hành công việc BTXM người ta còn tiến hành bơm ép thử độ kín cho toàn bộ hệ thống một lần nữa bằng nước, với áp suất thử vào khoảng 250 kG/cm2 trong thời gian 5 phút

Khi tiến hành công việc BTXM, người ta thường chia thành nhiều nhóm làm việc đồng thời với những chức năng khác nhau: Nhóm chịu trách nhiệm vận chuyển xi măng bằng khí nén, nhóm trộn dung dịch xi măng, nhóm kiểm tra theo dõi các thông

số làm việc của hệ thống, nhóm thợ máy chịu trách nhiệm chính bơm dung dịch xi măng vào giếng với lưu lượng ổn định đã được tính toán trước và phải đảm bảo để áp suất trên hệ thống không tăng quá cao, có thể làm biến dạng hoặc phá vỡ ống chống Thông thường, áp suất khi BTXM thành ống chống không vượt quá 150 kG/cm2, thời gian bơm khoảng từ 3÷5 giờ (tùy thuộc vào chiều dài của ống chống) lưu lượng bơm vào khoảng 20÷30 m3/h, vì vậy người thợ máy cần phải nắm vững các đặc tính kỹ thuật của tổ hợp MBTXM để có thể chọn lựa được một chế độ vận hành hợp lý nhằm đạt được hiệu quả cao, đồng thời tránh được sự quá tải cho động cơ khi gặp những biến động trong sự tiếp nhận của giếng

Khi tiến hành công việc BTXM, nhóm thợ máy phải có khoảng 2-3 người, trong đó: 1 người chịu trách nhiệm vận hành tổ hợp BTXM chính, 1 người chịu trách nhiệm vận hành tổ hợp BTXM khác dùng để bơm ép tiếp ngay sau khi đã bơm đủ lượng dung dịch xi măng cần thiết (bằng nước hoặc dung dịch khoan), một người chuẩn bị vận hành tổ hợp MBTXM dự phòng ngay khi tổ hợp BTXM chính gặp sự cố

Sau khi kết thúc công việc BTXM cho giếng khoan, người thợ máy cần phải tiến hành bơm rửa ngay toàn bộ hệ thống đường ống để tránh sự lắng đọng xi măng trong đường ống, nhất là ở các buồng van ngược của máy bơm Sau đó, cần phải tháo các buồng van của máy bơm và kiểm tra xem xi măng còn tồn đọng không, nếu có cần phải tẩy rửa hoặc đục bỏ hết chúng đi một cách nhanh chóng Nếu tồn đọng lâu trong các buồng van, xi măng sẽ bị biến cứng, rất khó xử lý loại bỏ chúng

1.4.2 Bơm đổ cầu xi măng

Được thực hiện trong quá trình hủy bỏ những giếng không còn khai thác nữa hoặc để ngăn cách giữa các tầng sản phẩm, các vỉa với nhau

Quá trình bơm đổ cầu xi măng thường đựơc thực hiện bởi các đội sửa chữa giếng khi tiến hành sửa chữa lớn các giếng khai thác

Quy trình bơm trám đổ cầu xi măng được tiến hành tương tự như bơm trám xi măng thành ống chống Tuy nhiên các chế độ bơm đổ cầu thường nhẹ nhàng hơn và thời gian ngắn hơn

1.4.3 Bơm ép thử thiết bị

Đây là chế độ bơm được sử dụng nhiều nhất ở trên các giàn khoan-khai thác Tất

cả các thiết bị áp lực ở trên giàn, trước khi được đưa vào sử dụng, vận hành đều phải

được ép thử độ bền độ kín với các chế độ ép khác nhau, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của chúng.

Chế độ bơm ép thử thiết bị yêu cầu độ chính xác cao của áp lực trên đường ép để tránh gây hư hỏng, biến dạng cho các thiết bị được ép thử Điều đó đòi hỏi công tác chuẩn bị, kiểm tra trang thiết bị phải hết sức chu đáo, cẩn thận và người thợ máy phải

có nhiều kinh nghiệm, thuần thục, chính xác trong các thao tác vận hành tổ hợp MBTXM

Công việc chuẩn bị cho chế độ bơm ép thử thiết bị bao gồm: kiểm tra tình trạng

kỹ thuật của tổ hợp MBTXM, phải đặc biệt chú ý đến tình trạng của các đồng hồ đo, (nhất là đồng hồ đo áp lực trên đường ép của bơm) và hệ thống truyền động (ly hợp, hộp số), hệ thống điều khiển (tay ga của động cơ diezen) Đồng hồ đo áp lực trên đường ép của bơm cần phải được thay đổi khi cần thiết sao cho áp lực ép thử thiết bị nằm trong khoảng 2/3 phạm vi áp lực làm việc của đồng hồ

Ly hợp, hộp số của tổ hợp phải đảm bảo đóng, ngắt sự truyền động từ động cơ đến bơm một cách dứt khoát, không bị dính hoặc trượt Cơ cấu đòn bẩy, thanh kéo của tay ga điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ phải đảm bảo dễ dàng, chính xác, không bị kẹt Kiểm tra độ kín của hệ thống đường ống và các thiết bị chặn cần phải đảm bảo không có sự rò rỉ chất lỏng công tác trên toàn bộ hệ thống trong suốt thời gian kiểm tra thiết bị (khoảng 5÷30 phút, tùy theo yêu cầu đặt ra) Chuẩn bị đầy đủ chất lỏng công tác (thường là nước) vào bể đo

Khi tiến hành bơm ép thử, cần phải lựa chọn chế độ vận hành hợp lý cho tổ hợp

để đảm bảo cho động cơ không bị quá tải, các chế độ bôi trơn cho động cơ, hộp số cũng như bơm piston được thỏa mãn nhưng không làm cho áp lực bơm trên đường ép tăng quá nhanh dễ dẫn đến tình trạng áp lực ép tăng vọt quá mức yêu cầu mà không

xử lý kịp Vì vậy khi bơm ép thử thiết bị, người thợ máy phải tập trung tinh thần cao

độ cho các thao tác trong vận hành, đóng ngắt ly hợp phải kịp thời, chính xác

Do chế độ bơm ép thiết bị không đòi hỏi phải bơm một khối lượng lớn nên chế

độ bơm thông thường như sau: Bơm piston dùng để ép thử thiết bị là bơm 14Г của tổ hợp BTXM UNB1R-400x40, vì chúng có lưu lượng tương đối ổn định và nhỏ (khoảng 4,7 lít/s ở số truyền I của hộp số và n đ/c = 1200 v/ph), dễ điều chỉnh (ở số truyền I của hộp số; số vòng quay của động cơ có thể dao động từ 1000÷1800 v/ph, vẫn đảm bảo tốt chế độ bôi trơn cho động cơ hộp số, hộp giảm tốc và bộ phận truyền động của bơm) Không nên vì muốn giảm lưu lượng của bơm mà giảm số vòng quay của động cơ, vì điều đó ảnh hưởng xấu đến chế độ bôi trơn ở các bộ phận truyền động nói trên, mặt khác nó còn làm cho động cơ dễ bị “chết” (ngừng) đột ngột

Khi kết thúc công việc bơm ép, cũng cần phải xả sạch các chất lỏng công tác trong bể đo, đường ống, máy bơm… để tránh sự ăn mòn thiết bị do nước biển (thường được sử dụng để bơm ép).

1.4.4 Chế độ bơm rửa cho các giếng khai thác dầu khí

Đối với các giếng khai thác có lưu lượng và nhiệt độ của dầu thấp, bên trong lòng ống khai thác (OKT) thường bị paraphin và các sản phẩm có nhiệt độ đông đặc thấp đóng bám dần vào thành ống, làm giảm tiết diện hoặc có khi gây tắc nghẽn ống khai thác Để thông rửa, làm sạch lòng ống khai thác người ta thường sử dụng máy BTXM bơm dầu thô nóng theo đường từ ngoài cần OKT vào trong cần, xả qua đường công tác về bình trong thời gian khoảng 3÷4 giờ Đây là chế độ mà các tổ hợp MBTXM trên MSP-5 thường hay làm việc và có số lượng thời gian chiếm từ 60÷70 % tổng số thời gian làm việc hàng năm

Khi tiến hành chế độ bơm rửa các giếng khai thác dầu khí, vì chất lỏng công tác thường sử dụng là dầu thô, lấy từ bình V = 100m3 (block 3) sang, qua đường rót đổ vào bể đo, nên công tác chuẩn bị ngoài những việc như các chế độ bơm khác, công việc phòng chống cháy nổ phải được đặc biệt coi trọng Lúc này, tất cả các phương tiện cứu hỏa ban đầu và hệ thống nước cứu hoả, bọt cứu hỏa phải được chuẩn bị ở tình trạng sẵn sàng cao nhất Trong suốt quá trình bơm rửa, ngoài thợ máy vận hành, còn phải có thợ khai thác trực cứu hỏa và làm nhiệm vụ đóng, mở van cung cấp dầu thô cho bể đo

Chế độ bơm rửa được tiến hành như sau:

-Ban đầu máy bơm piston làm việc ở chế độ lưu lượng nhỏ nhất, để tránh tăng áp suất đột ngột quá lớn, có thể gây hư hỏng ống OKT và các thiết bị lòng giếng khác Lúc này thường sử dụng số truyền I hoặc II của hộp số và để tốc độ động cơ ở vào khoảng 1000÷1200 v/ph để đảm bảo chế độ bôi trơn Áp suất làm việc trên đường ép của bơm ở giai đoạn đầu này có thể tăng đến 100÷150 kG/cm2 do lòng ống khai thác chưa được thông sạch Sau khoảng thời gian 2 giờ, lượng dầu bơm vào đã chiếm toàn

bộ thể tích giếng (cả trong và ngoài cần OKT) và bắt đầu thoát ra đường nhánh công tác Lúc này tiết diện lòng ống khai thác bắt đầu mở rộng dần ra, áp lực bơm bắt đầu giảm xuống nhanh Khi đó ta có thể thay đổi chế độ, tăng lưu lượng bơm bằng cách chuyển số truyền của hộp số lên III hoặc IV tùy theo mức áp suất trên đường ép của bơm, sao cho áp suất không vượt quá 150 kG/m2 Thông thường, sau khoảng 3 giờ làm việc liên tục ở số truyền IV của hộp số, với bơm piston 11Г, áp lực trên đường

ép ở vào khoảng 50÷100 kG/cm2 khi tốc độ vòng quay của động cơ nđ/c = 1200÷1400 v/ph

Ở cùng một chế độ bơm nhất định, giả sử ở số truyền IV của hộp số, nđ/c = 1200 v/ph, mức độ giảm áp lực trên đường ép của bơm báo hiệu cho ta thấy mức độ thông sạch của lòng ống OKT Tùy theo yêu cầu của bộ phận khai thác mà thời gian bơm

có thể kéo dài đến 4-6 giờ làm việc liên tục

Trong cụm 3 tổ hợp MBTXM gồm 1 tổ hộp UNB1R-400x40 (bơm 14Г) và 2 tổ hợp UNB1R-400 (bơm 11Г) thì tổ hợp bơm UNB1R-400 với bơm piston 11Г tỏ ra khá thích hợp với chế độ bơm rửa giếng này do lưu lượng của chúng thay đổi được trong một khoảng lớn và lưu lượng Qmax của chúng có thể đạt tới 21,5 l/s (tương đương 77,4 m3/h) với đường kính piston là φ 110 mm Chính vì vậy, nó thường được

sử dụng để thực hiện chế độ bơm này

Khi kết thúc công việc bơm rửa, cần phải thu dọn sạch sẽ chất lỏng công tác (dầu thô) còn tồn đọng ở trong bể đo và các đường ống bằng cách bơm thêm một lượng nước vừa đủ để dồn gom hết chúng về bình chứa ở block số 3

1.4.5 Bơm ép phục vụ công tác xử lý vỉa bằng axít cho các giếng khai thác dầu khí hoặc ép vỉa

Đây là một trong những chế độ bơm nặng nề và phức tạp nhất đối với tổ hợp MBTXM và người thợ máy Sau khi một lượng axít nhất định (theo kế hoạch) đã được bộ phận xử lý axít bơm vào giếng bằng máy bơm chuyên dụng theo đường ống trong cần OKT, người thợ máy sẽ dùng MBTXM bơm nhồi tiếp một lượng chất lỏng đệm (thường là dầu diezel, dầu thô và sau cùng là nước) để ép hết dung dịch axít đi sâu vào vỉa để tạo ra những phản ứng hoá học nhất định theo những mục đích định trước

Công tác chuẩn bị cho việc bơm ép phục vụ xử lý axít vỉa tương tự như công tác chuẩn bị bơm trám xi măng thành ống chống và bơm rửa giếng Như vậy, đòi hỏi về tình trạng kỹ thuật của toàn bộ hệ thống được đặt ra rất cao để không làm gián đoạn quá trình bơm vì các sự cố và yêu cầu về công tác an toàn phòng chống cháy nổ cũng được đặc biệt coi trọng do chất lỏng công tác là dầu diezel, dầu thô và axít

Khi tiến hành bơm ép, chất lỏng công tác được thay đổi nhiều lần và áp lực bơm được khống chế trong giới hạn nhất định (thường không vượt quá 150 kG/cm2) Sau khi bơm đủ lượng axít vào giếng, dầu diezel được sử dụng để MBTXM bơm ép đẩy tiếp lượng axít này vào vỉa Tùy theo mức độ tiếp nhận của vỉa mà áp suất đường ép

có thể tăng nhanh hoặc chậm, nhưng đến khi đạt đến khoảng 150 kG/cm2 thì người thợ máy phải ngắt bơm bằng cách chuyển tốc độ của hộp số về “O” Sau khi áp suất đường ép hạ xuống khoảng 50 kG/cm2 lại tiếp tục bơm Cứ như vậy cho đến hết lượng dầu diezel đã dự tính, sau đó chuyển qua bơm ép với chất lỏng công tác là dầu thô và cuối cùng là nước

Do mức độ tiếp nhận của vỉa ở hầu hết các giếng trên MSP-5 là khá thấp nên lưu lượng bơm không được cao quá dẫn đến tình trạng tăng áp trên đường ép quá nhanh nên các máy bơm 14Г và 11Г thường sử dụng chế độ bơm là: Số truyền hộp số I hoặc II, tốc độ động cơ - nđ/c = 1000÷1200 v/ph Và cũng do độ tiếp nhận của vỉa kém nên thời gian bơm thường kéo dài đến 8÷12 giờ liên tục.

Kết thúc quá trình bơm ép phục vụ xử lý vỉa bằng axít cũng có những yêu cầu đòi hỏi tương tự như sau khi kết thúc quá trình bơm rửa hoặc bơm trám xi măng thành ống chống, tức là sau khi đã bơm rửa sạch toàn bộ hệ thống, cần phải tháo toàn bộ các cụm van ngược của máy bơm và trạm phân dòng BM-700 để kiểm tra tình trạng của các gioăng phớt cao su làm kín Do trong quá trình bơm này, chất lỏng công tác

là dầu diezel và dầu thô được ép vào giếng với áp suất cao trong suốt một thời gian dài, nên các gioăng phớt cao su làm kín bị ảnh hưởng rất xấu, bởi vậy việc kiểm tra lại toàn bộ chúng là rất cần thiết

Trên đây là các chế độ vận hành thực tế cơ bản nhất mà các tổ hợp MBTXM thường tiến hành Ngoài ra, cũng còn một số chế độ bơm khác, như bơm tuần hoàn dung dịch khoan khi tiến hành sửa chữa giếng, bơm thông đường ống vận chuyển dầu hoặc các đường ống công nghệ khác bị tắc nghẽn v.v…

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBTXM UNB1R-400 (XA-400)

2.1 Đặc tính kỹ thuật của MBTXM UNB1R-400 (XA-400)

Lưu lượng lý thuyết khi áp lực lớn nhất : 7,4 l/s

Áp lực khi lưu lượng tính toán lớn nhất : 8 MPa

Lưu lượng tính toán (lý thuyết) lớn nhất : 36,5 l/s

Cơ sở lắp ráp : khung dầm

Dẫn động bơm: Từ thiết bị động lực được lắp ráp trên cùng khung dầm cơ sở.Động cơ B2-500A-C3, 4 kỳ, tốc độ cao với nhiên liệu phun trực tiếp và làm mát bằng chất lỏng

+ Công suất toàn phần của động cơ khi tốc độ n = 1800 v/ph: 368 kW

+ Công suất vận hành khi n = 1600 v/ph: 344 kW

+ Suất tiêu hao nhiên liệu ở chế độ vận hành: 170 (g/HP.h)

+ Hệ thống làm mát: chất lỏng (nước) được làm mát theo chế độ tuần hoàn cưỡng bức

+ Hệ thống bôi trơn : được lưu thông tuần hoàn bằng áp lực + Hệ thống khởi động : bằng điện hoặc khí nén

+ Dung tích thùng dầu bôi trơn : 110 lít

+ Loại ắc-quy dùng cho hệ thống khởi động: 6TCT-132 EMC

Bơm áp lực cao 11Г, 3 piston tác dụng kép, dẫn động kiểu nằm ngang

+ Cơ cấu điều khiển hộp số : dẫn động cơ khí

Đường kính thông qua quy ước của các đường ống dẫn cụm phân dòng:

+ Đường cấp vào bơm : 100 mm

Đường ống phụ cao áp (cần ống nối nhanh)

+ Đường kính thông qua quy ước : 50 mm

+ Chiều dài tổng cộng toàn bộ : 22 m

+ Số lượng khuỷu ống nối nhanh : 6 cái

Khối lượng toàn bộ: 13320 kg

Các thông số cơ bản của thiết bị khi vận hành ở chế độ động cơ: nđ/c = 1600 v/ph

Bảng 2.1 Các thông số cơ bản của thiết bị khi nđ/c = 1600 v/ph

Số vòng

quay của

trục

Số truyền

Ghi chú: Các giá trị đánh dấu(*) là áp lực giới hạn của van an toàn

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của MBTXM UNB1R-400(XA-400)

2.2.1 Thành phần, trang thiết bị đi kèm của tổ hợp MBTXM 400)

UNB1R-400(XA-Các thành phần của tổ hợp bơm:

Thiết bị động lực : 1 bộ

Các trang thiết bị đi kèm tổ hợp bơm:

Các trang thiết bị dạng lắp ráp hoặc thành bộ bao gồm:

Đồ gá tháo lắp và trang bị bảo hộ :

+ Vam thủy lực dùng để tháo đế supap (van ngược) :1 chiếc

Các chi tiết dự phòng phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà máy chế tạo sản

Các tài liệu theo tiêu chuẩn GOST 2.601-68 bao gồm:

+ Tài liệu (chứng chỉ) của các nhà máy tham gia chế tạo : 1 bộ

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tổ hợp MBTXM UNB1R-400 400)

(XA-Tổ hợp bơm bao gồm thiết bị động lực, hộp số, bơm, cụm phân dòng, hộp giảm tốc, trục trung gian, bể đo, bàn điều khiển và một số trang thiết bị khác được lắp ráp trên dầm phụ

2.2.2.1 Thiết bị động lực

Bao gồm ly kợp kiểu ma sát, hệ thống bôi trơn, làm mát, máy đề cùng với cụm rơle khởi động và các thiết bị khởi động khác.

Động cơ là loại diezen B2-500A-C3: có cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành được nêu trong tài liệu hướng dẫn vận hành động cơ diezen B2

Tang chủ động 1 được lắp trên ngõng then hoa của đuôi trục động cơ và được định tâm bởi 2 vòng côn bằng đồng 9 (trước) và 15 (sau) Chúng được ép chặt bởi nút chặn 10 Để phòng ngừa nút chặn 10 tự lỏng ra, bên trong nó được lắp thêm một côn chặn 11

Vành răng 3 được lắp chặt lên phần mặt bích của tang chủ động, dùng để khởi động động cơ bằng máy đề điện

+ Phần bị động: bao gồm tang bị động 8 cùng với các đĩa bị động 7 lắp trên bề mặt rãnh then hoa của nó

+ Cơ cấu đóng ngắt ly hợp: bao gồm đĩa cố định 18, cơ cấu tách ly hợp (đĩa động) 19, hộp truyền động 13, cần quay 12

Đĩa cố định 18 được lắp chặt vào mặt mút các-te động cơ bằng các bulông 14 và trên bề mặt của nó có 3 rãnh lõm hình nhỏ giọt Trên bề mặt đĩa động của hộp truyền động 13 cũng có 3 rãnh lõm tương tự Các rãnh lõm của 2 chi tiết này được bố trí đối diện nhau từng cặp và chiều thắt của chúng ngược nhau Trong các cặp rãnh lõm này

có các viên bi thép 16

● Nguyên lý làm việc của ly hợp : Khi đóng ly hợp, các lò xo 2 tỳ vào tang chủ động 1 đẩy đĩa 20 về phía động cơ Thông qua các thanh kéo 5, đĩa này kéo đĩa ép 6 vào truyền lực (mô-men xoắn) từ các đĩa ma sát chủ động đến các đĩa ma sát bị động Khi đó, khe hở được tạo thành giữa các viên bi thép 16 và bề mặt rãnh của hộp truyền động (đĩa động) và đĩa cố định ở vào khoảng 0,9÷1,1 mm Ly hợp được mở bằng cách quay cần quay 12, đồng thời làm quay hộp truyền động 13 Khi đó các rãnh lõm trên hộp truyền động dịch chuyển tương đối so với các rãnh lõm trên đĩa cố định làm triệt tiêu khe hở giữa chúng và các viên bi, và do sự trượt bởi các bề mặt nghiêng của rãnh lõm theo các viên bi mà hộp truyền động tách khỏi đĩa cố định Thông qua đĩa

20 (đĩa mở) và thanh kéo 5, đĩa ép 6 tách ra theo chiều ngược với phía động cơ Lúc

đó các đĩa ma sát chủ động và bị động lần lượt tách rời nhau làm cho ly hợp được mở ra.

Việc ngắt ly hợp thông qua tác động cơ học, được thực hiện nhờ 1 bàn đạp từ bàn điểu khiển

Hình 2.1 Ly hợp ma sátMáy đề điện : CT-723 dùng để khởi động động cơ diezen Nguồn điện cung cấp cho nó được lấy từ các ắc-quy loại 6TCT-132 EMC đặt trên sàn Việc đóng ngắt máy đề được thực hiện nhờ rơle khởi động kiểu RC-400 và nút khởi động lắp trên bảng đồng hồ.

Nghiêm cấm việc ấn nút khởi động quá 5÷6 giây, điều đó dẫn đến sự hư hỏng nhanh chóng máy đề và các ắc quy điện Khi động cơ khó khởi động, việc ấn nút khởi động lại chỉ có thể được tiến hành sau 10÷15 giây

Các đường ống dẫn nhiên liệu : nối bơm nhiên liệu của động cơ với thùng chứa nhiên liệu

Trước khi khởi động động cơ, cần sử dụng bơm tay RNM-1 để bơm nhiên liệu cho hệ thống Để xả phần nhiên liệu thừa từ bơm nhiên liệu khi động cơ làm việc, có

1 đường ống hồi dự phòng được nối từ bơm với một trong các thùng chứa nhiên liệu.Lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ được điều chỉnh bằng cách dịch chuyển thanh kéo của bơm nhiên liệu Thanh kéo này được nối với bàn đạp (chân ga) lắp ở bàn điều khiển nhờ một hệ thống các tay đòn và dây kéo

Hệ thống bôi trơn động cơ (hình2.2) : theo kiểu tuần hoàn dưới áp lực, bao gồm một bơm dầu bôi trơn kết cấu kiểu 2 tầng, phin lọc, các đường ống dẫn, 2 khoang làm mát trên bộ tản nhiệt, thùng dầu bôi trơn dung tích 110 lít được bố trí trên sàn công tác, ngoài ra còn có 1 bơm dầu bôi trơn dẫn động điện kiểu MZN-2 được điều khiển

từ bàn điều khiển và các đồng hồ đo áp lực dầu

Bơm dầu bôi trơn dẫn động điện dùng để nạp đầy và tạo áp lực dầu bôi trơn cho

hệ thống ở thời điểm khởi động, vào khoảng 2,5÷3 kG/cm2 Áp lực cực đại của dầu bôi trơn vào động cơ được hạn chế bởi một van giảm áp

Hình 2.2 Hệ thống bôi trơn động cơ1- Két làm mát dầu bôi trơn 4- Động cơ

5

2- Bơm dầu bôi trơn 5- Thùng dầu bôi trơn

3- Bơm dầu bôi trơn dẫn động điện

Chú ý: Ở bộ phận tản nhiệt không có van thông, vì vậy khi vận hành động cơ ở điều kiện nhiệt độ thấp (mùa đông), để làm nóng dầu cần phải ngắt đường tuần hoàn dầu vào bộ tản nhiệt bằng cách đóng các van chặn trên đường vào và đường ra của bộ tản nhiệt đồng thời mở van chặn trên đường thông ra Theo dõi mức độ nóng lên của dầu để có thể kịp thời mở các van chặn trên đường vào và đường ra của bộ tản nhiệt

để làm mát cho nó Để tránh làm vỡ các đường ống dẫn dầu bôi trơn, việc đóng van chặn trên đường ống thông chỉ được tiến hành sau khi bộ tản nhiệt đã có dầu nóng thông qua

Hệ thống làm mát của động cơ (hình 2.3): Là hệ thống làm mát bằng nước, bao gồm két tản nhiệt với 5 khoang làm mát nước được bố trí ở phía trước động cơ, van thoát hơi nước, các đường ống dẫn, bơm ly tâm và các đồng hồ đo kiểm tra

Nước làm mát (có thêm chất chống đông khi cần thiết) tuần hoàn trong hệ thống làm mát của động cơ dưới áp lực được tạo ra bởi bơm ly tâm Bơm này hút nước làm mát từ két tản nhiệt và ép vào áo nước bên phải, bên trái của các xy lanh và thoát ra (đổ vào két tản nhiệt) theo các đường trên nắp máy của động cơ

Hình 2.3 Hệ thống làm mát động cơ1- Động cơ

2- Bơm ly tâm

3- Két làm mát nước

Phin lọc khí : Là loại lọc khô kiểu quán tính, dùng để lọc sạch không khí nạp vào xy lanh của động cơ Mỗi động cơ có 2 phin lọc khí được lắp ở đầu vào các ống hút

1 2

3

2.2.2.2 Hộp số 4KPm-500

Dùng để thay đổi tỷ số vòng quay truyền từ động cơ đến bơm Đây là loại hộp số

có 2 đường truyền động, 4 tốc độ được lựa chọn theo tỷ lệ của dãy cấp số nhân nhằm đảm bảo số vòng quay thuận lợi nhất cho bơm piston

Hộp số 4KPm-500 gồm 3 trục : trục sơ cấp (trục thu), trục trung gian, trục thứ cấp (trục dẫn) và 2 trục nhỏ của cơ cấu gài chuyển số cùng với cần số

Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí ở bề mặt tháo được của thân vỏ hộp số, còn trục trung gian được bố trí ở bên dưới chúng Mỗi trục được quay trên 2 vòng bi đũa côn Các vòng bi này được điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều dày của bộ gioăng lắp giữa nắp chặn vòng bi và thành vỏ hộp số Khe hở dọc trục cho phép của các vòng bi lắp trên trục phải nằm trong giới hạn từ 0,07÷0,17 mm

Trên trục sơ cấp có 1 bánh răng nghiêng (Z=17, mn=8) được lắp bằng then Nó luôn ăn khớp và truyền chuyển động quay cho trục trung gian Trục trung gian có các rãnh then hoa trên suốt chiều dài trục (để lắp các bánh răng nghiêng Z=35; 30; 24; 19; mn=8) Vị trí tương đối của các bánh răng nghiêng trên trục trung gian được khống chế bởi các ống lót chặn

Trên trục thứ cấp (trục dẫn) có lắp các bánh răng nghiêng (Z=27; 32; 38; 43; mn=8) và các khớp gài số kiểu khớp nối răng (Z=42, mn=4,5) Lỗ lắp trục của các bánh răng được ép chặt bởi các ống lót bằng vật liệu lưỡng kim (bimêtal) để chúng có thể quay tự do (quay lồng không) ở trục thứ cấp trên bề mặt các ống lót bằng thép đã được nhiệt luyện và mài rà Tất cả các bánh răng của hộp số đều là các bánh răng trụ nghiêng

Việc gài số được thực hiện bởi các khớp nối răng, bằng cách trượt theo bề mặt răng của các moay-ơ kiểu bánh răng (khớp nối kiểu bánh răng 12 có Z=42, mn=4,5) được lắp cố định ở trục thứ cấp trên 2 chiếc then

Các chạc gài số được lắp trên các trục gài số, có thể dịch chuyển trong các lỗ khoan ở nửa thân vỏ phía trên của hộp số Các chạc gài được hãm chặt không dịch chuyển trên các trục gài số bằng các vít hãm Ở mỗi phần cuối của trục gài số đều có các rãnh lõm dùng cho cơ cấu khóa liên động và cơ cấu định vị Cơ cấu khóa liên động bao gồm 3 viên bi được đặt ở phương vuông góc với các trục gài số Khi dịch chuyển một trong các trục gài số, các viên bi này bị đẩy ra khỏi các rãnh lõm, trượt trên bề mặt trục của nó, đi vào rãnh lõm của trục kia và khóa nó lại ở vị trí trung gian nhằm loại trừ sự đồng thời gài 2 số ở hộp số

Cơ cấu định vị dùng để cố định các khớp nối răng gài số ở các vị trí quy định của

nó Cơ cấu này bao gồm các viên bi và lò xo, chúng được bố trí ở cùng một mặt

phẳng với cơ cấu khóa liên động Sức căng của các lò xo cơ cấu định vị được điều chỉnh bởi các nút ren.

Sự dịch chuyển (chuyển số) của các trục gài số được thực hiện bằng cần số từ bàn điều khiển của tổ hợp bơm Tất cả 3 vị trí của các khớp nối răng gài số được đảm bảo bởi sự dịch chuyển của các trục gài số Khi các khớp nối răng gài số ở vị trí trung gian, khe hở giữa mặt cạnh của chúng với vành răng gài số của các bánh răng phải không nhỏ hơn 4 mm Khi gài số, các khớp nối răng gài số phải đi qua vành răng gài

số của các bánh răng trong giới hạn khoảng 2÷4 mm Ở mỗi một trong 3 vị trí của khớp nối răng gài số, viên bi của cơ cấu định vị phải nằm ở trong rãnh tương ứng.Việc bôi trơn cho bánh răng và các vòng bi của hộp số được thực hiện bằng cách vung tóe, còn việc bôi trơn cho các ống lót lưỡng kim ở các bánh răng trên trục thứ cấp (trục dẫn) được thực hiện cưỡng bức Nên nạp dầu bôi trơn cho hộp số bằng loại dầu truyền động chịu áp lực, thông qua phin lọc ở lỗ thông hơi của hộp số

có phần côn cùng với then dùng để lắp bánh răng (Z=47) bị động của hộp giảm tốc.Sơ đồ động học hệ thống truyền động của bơm 11Г được thể hiện trên hình 2.5:

4- Hộp số 4KPm 500

Các thanh truyền được đúc bằng thép, có tiết diện kiểu chữ T, đầu to của các thanh truyền được lắp ở trục chính, trên các vòng bi đũa chuyên dụng No92152 (260x400x65).

Các con trượt được chế tạo bằng thép cùng với các tấm lót bằng gang chịu mài mòn Các con trượt này được nối với đầu nhỏ thanh truyền bằng các chốt, theo chế

độ lắp ghép kiểu bề mặt côn Các chốt được ép chặt vào lỗ nhờ các tấm cữ ở mặt đầu.Phần cơ bản của bộ phận thủy lực máy bơm là kết cấu hàn giữa 3 cụm buồng chứa lắp đặt van ngược, trong đó mỗi cụm được lắp chặt vào thân bơm bằng các bulông và được định tâm nhờ phần thân vỏ khoang chứa bộ phận làm kín cần piston Các đế của van ngược được ép chặt vào các khoảng bề mặt được doa côn của buồng chứa van ngược và có các gioăng làm kín bằng cao su

Các ống lót xy lanh được làm kín bởi các gioăng cao su và bị khống chế bởi các đầu ép và các nắp chặn cùng với các gioăng làm kín bằng cao su Các nắp chặn xy lanh này được làm kín bởi các gioăng phớt bằng cao su

Các nắp van ngược (một chiều) được ép chặt bởi các vành tỳ chuyên dụng kiểu ren thang Độ kín của các nắp này được đảm bảo bởi các gioăng phớt cao su có khả năng tự làm kín

Bằng cách thay đổi đường kính các piston và xy lanh φ 110 mm, φ 125 mm, φ140

mm mà máy bơm đảm bảo được khả năng làm việc ở các mức làm việc tương ứng 40 MPa, 30 MPa, và 23,5 MPa Các piston được lắp vào phần đuôi hình trụ của cần piston và được làm kín bằng các gioăng phớt cao su

Ống góp đường hút là kết cấu hàn được lắp nối với các buồng chứa lắp van ngược, ở phía dưới Ống góp đường ép là kết cấu hàn - đúc

Việc bôi trơn các bánh răng và vòng bi phần dẫn động được thực hiện bằng cách vung tóe Còn sự bôi trơn các con trượt được thực hiện bằng dầu từ máng hứng dẫn theo đường ống chảy về phía chúng

Hình 2.6 Bơm piston 11Γ A3

và được bịt kín bằng nút côn cùng với đai ốc ở phía cuối cùng.

Việc xả chất lỏng từ bơm được thực hiện qua đường kiểm tra bố, được trí đối diện với phía đường ép vào bể đo

Van an toàn (hình 2.7) lắp trên đường ép là kiểu dùng chốt Có các loại chốt an toàn thay đổi ở các mức áp lực 40 MPa, 32 MPa, và 23 MPa tương ứng với việc lắp đặt các ống lót xy lanh đường kính φ 110 mm, φ 125 mm, φ 140 mm Khi chốt này đứt, van an toàn mở, chất lỏng trên đường ép thoát qua nó theo đường ống dẫn xả vào

bể đo

7: Phớt cao su làm kín

6: Đệm su giảm chấn cao

Hình 2.7 Van an toàn

Tổ hợp bơm còn được trang bị ống mềm đường kính 4" dùng cho đường cấp (hút), và các đường ống cao áp phụ với tổng chiều dài là 22 m (đường kính 60 mm,

1234

5

67

bao gồm 5 ống dài 4 m và 1 ống ngắn 2 m), cùng với 6 khuỷu ống nối Các đường ống phụ được xếp ở giá chuyên dụng trên sàn tổ hợp trong quá trình vận chuyển Còn ống mềm đường kính 4" được gá chặt bên dưới sàn.

Trong quá trình làm việc, trước khi bơm cần phải kiểm tra sự hiện diện của chốt

ở trong van an toàn và xem nó có tương ứng với áp lực làm việc cho phép của lanh bơm hay không

xy-2.2.2.5 Hộp giảm tốc và khớp nối

Sự dẫn động của trục dẫn động bơm 11Г được thực hiện thông qua hộp giảm tốc

1 cấp (hình 2.8) với cặp bánh răng trụ nghiêng Hộp giảm tốc được lắp chặt vào thân máy bơm Trục chủ động của nó nối với trục thứ cấp của hộp số thông qua khớp nối kiểu bánh răng

Trục chủ động của hộp giảm tốc có lắp 1 bánh răng trụ nghiêng Z=26 quay trên 2

ổ bi côn bố trí ở thành vỏ hộp giảm tốc Bánh răng trụ nghiêng bị động Z=47 được lắp trên phần công-xôn của trục dẫn động bơm 11Г Việc bôi trơn các chi tiết được thực hiện nhờ sự vung tóe của dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc