Đánh giá tình năng làm việc của hệ thống thuỷ lực trên các thiết bị nâng đang sử dụng tại xnld vietsovpetro ,nhằm nâng cao hiệu quả khai thác thiết bị phục vụ sản xuất

Những công trình nghiên cứu về các phần tử thủy lực và hệ thống thủy lực trong các thiết bị cụ thể và đặc biệt là về thiết bị nâng làm việc trong môi trường biển nhiệt đới hầu như chưa c

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN VĂN HÙNG

ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC TRÊN CÁC THIẾT BỊ NÂNG ĐANG SỬ DỤNG TẠI XNLD “Vietsovpetro”, NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC THIẾT BỊ PHỤC VỤ SẢN XUẤT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị mỏ, dầu khí

Mã số: 60.52.12

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN ĐỨC SƯỚNG

Hà Nội – 2007

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả

nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ

các công trình nào khác

Nguyễn Văn Hùng

Trang 3

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa ……… … … 1

Lời cam đoan ……… … 2

Mục lục ……… … 3

Danh mục các bảng ……… 5

Danh mục các hình vẽ và đồ thị ……… 6

Danh mục các từ viết tắt ……… ……… 9

MỞ ĐẦU ……… ……… ……… …10

1 Tính cấp thiết của đề tài ……… ……… …… … … … 10

2 Mục đích của đề tài ……… …… 11

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu cùa đề tài ……… 11

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài ……….……… ……… 11

5 Phương pháp nghiên cứu của đề tài ……… ……….… …12

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ……… …12

7 Cơ sở dữ liệu …… ……… ……… ……… 13

8 Kết cấu của luận văn ……… ……… … .13

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ THIẾT BỊ NÂNG 1.1 Tổng quan về thủy lực và hệ thống thủy lực ……… …… 14

1.2 Khái quát về thủy lực, máy thủy lực và HTTĐ thủy lực … ………… 15

1.2.1.Khái niệm về thủy lực ……… ……… … ……15

1.2.2.Khái niệm về máy thủy lực ……… ……… ……16

1.2.3.Khái niệm về truyền động thủy lực ……… ……….18

1.2.4.Khái niệm về hệ thống truyền động thủy lực ……… …… ….18

1.2.5.Sơ đồ hệ thống thủy lực ……… ……… …… 20

1.2.6.Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng của HT thủy lực … …… 22

1.3.Các sơ đồ HTTL cơ bản được sử dụng trong TBN tại VSP …… ………25

Chương 2- CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN : ………….……… ……… 35

2.1.Các phần tử TL chính trong HTTL thể tích của TBN ……… … … 35

2.1.1.Bơm thủy lực ……… …… ………… …………35

Trang 4

2.1.2.Động cơ thủy lực ……… ……… ……… .44

2.1.3.Van tiết lưu ……… ……… 47

2.1.4.Van hành trình ……… ………48

2.1.5.Đường ống bể chứa ……… 49

2.2.Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng trong HTTL thể tích ………… 52

2.2.1.Phương pháp điều chỉnh thể tích ……… ………… 52

2.2.2.Phương pháp điều chỉnh tiết lưu ……… ……… 55

2.3.Các sơ đồ TL chính trong hệ thống TĐTL thể tích của TBN …… … 58

2.3.1.Sơ đồ HTTL hở điều chỉnh tiết lưu ……… ……….58

2.3.2.Sơ đồ HTTL hở điều chỉnh thể tích ……… ……….62

2.3.3.Sơ đồ HTTL kín điều chỉnh thể tích ……… ……… ……….67

Chương 3- KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM 3.1.Phương pháp thực nghiệm và dụng cụ đo ……… 72

3.1.1.Phương pháp thực nghiệm ……… …… ………… 72

3.1.2.Dụng cụ đo thực nghiệm ……… …… 72

3.2.Nghiên cứu thực nghiệm tổn hao áp suât của các HTTL ……….73

3.2.1.Thực nghiệm trên cẩu BAKER ……… ………73

3.2.2.Thực nghiệm trên cẩu TITAN ……… ……… ……… 76

3.2.3 Thực nghiệm trên cẩu ITALGRU ……… ……… 80

3.2.4 Thực nghiệm trên cẩu KEG ………… ……… ……… 84

3.3.Nghiên cứu thực nghiệm về sự ảnh hưởng của điều kiện môi trường …88

3.4.Đánh giá kết quả ……… 95

KẾT LUẬN ……… ……… ……… 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… ……… …… 99

Trang 5

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Số và tiêu đề bảng Trang

03 Bảng 3.2 Thực nghiệm trên cẩu TITAN 76

04 Bảng 3.3 Thực nghiệm trên cẩu ITALGRU 80

06 Bảng 3.5 Thực nghiệm trên cẩu BAKER – làn 2 87

07 Bảng 3.6 Thực nghiệm trên cẩu ITALGRU – làn 2 89

08 Bảng 3.7 Thực nghiệm trên cẩu KEG – làn 2 93

Trang 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

STT Số và tiêu đề hình vẽ và đồ thị Trang

2 Hình 1.2 Sơ đồ thủy lực hở, điều chỉnh thể tích 21

3 Hình 1.3 Sơ đồ thủy lực kín, điều chỉnh thể tích 21

4 Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tiết lưu nối tiếp 23

5 Hình 1.5 Các đường đặc tính với điều chỉnh tiết lưu nối tiếp 23

6 Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh thể tích 24

7 Hình 1.7 Các đường đặc tính với điều chỉnh thể tích 24

8 Hình 1.8 Các đường đặc tính lý thuyết và thực tế của TĐTLTT

khi điều chỉnh bơm bằng phương pháp thể tích 25

12 Hình 2.1 Sơ đồ cơ bản lắp đặt bơm 36

17 Hình 2.6 Đường đặc tính của motor thủy lực thể tích 44

18 Hình 2.7 Các đường đặc tính của van hành trình 49

19 Hình 2.8 Đường đặc tính cho dòng chảy tầng 51

20 Hình 2.9 Đường đặc tính cho dòng chảy rối 51

21 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý của TĐTLTT điều chỉnh bơm bằng

Trang 7

phương pháp tiết lưu

24 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý của TĐTLTT điều chỉnh bơm bằng

25 Hình 2.14 Sơ đồ thủy lực cơ cấu nâng hạ tải cẩu BAKER 59

26 Hình 2.15 Đường đặc tính van hành trình ¾ cẩu BAKER 60

28 Hình 2.17 Sơ đồ thủy lực cơ cấu nâng hạ tải cẩu ITALGRU 64

Hình 2.18 Đường đặc tính van hành trình ¾ cẩu ITALGRU 64

29 Hình 2.20 Sơ đồ thủy lực cơ cấu nâng hạ tải cẩu KEG 69

30 Hình 3.1 Sơ đồ lắp dụng cụ đo 72

31 Hình 3.2 Biểu đồ quan hệ giữa áp suất đầu ra của bơm và đầu vào

32 Hình 3.3 biểu đồ quan hệ giữa tải trọng nâng, áp suất đầu ra bơm

và tổn thất áp suất cơ cấu nâng tải của cẩu BAKER 75

và tổn thất áp suất cơ cấu nâng tải của cẩu TITAN 80

39 Hình 3.10 biểu đồ quan hệ giữa tải trọng nâng, áp suất đầu ra

bơm và tổn thất áp suất cơ cấu nâng tải của cẩu ITALGRU 84

Trang 8

40 Hình 3.11 Biểu đồ quan hệ giữa áp suất đầu ra của bơm và đầu

bơm và tổn thất áp suất cơ cấu nâng tải của cẩu KEG 87

44 Hình 3.15 biểu đồ quan hệ giữa tải trọng nâng, áp suất đầu motor

và tổn thất áp suất cơ cấu nâng tải của cẩu BAKER (2) 89

và tổn thất áp suất cơ cấu nâng tải của cẩu ITALGRU (2) 92

và tổn thất áp suất cơ cấu nâng tải của cẩu KEG (2) 95

Trang 10

MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay Xí nghiệp liên doanh dầu khí “Vietsovpetro” đang sở hữu và khai thác một số lượng khá lớn thiết bị nâng phục vụ công tác khoan thăm dò và khai thác dầu khí Trên các giàn khoan khai thác thì thiết bị nâng là loại thiết bị không thể thiếu trong quá trình hoạt động của giàn Nó là cầu nối giữa giàn khoan và tàu dịch vụ nhằm cung ứng vật tư thiết bị, nhiên liệu cho sản xuất, cung cấp lương thực thực phẩm cho đời sống của con người trên giàn

Do điều kiện và qui mô của Xí nghiệp liên doanh dầu khí“vietsovpetro” cũng như sự phát triển nhanh của khoa học công nghệ nên hệ thống thiết bị nâng của VSP rất đa dạng , nhiều chủng loại khác nhau của nhiều hãng chế tạo thiết bị nâng khác nhau trên thế giới

Sau một thời gian khai thác thiết bị nâng trên các giàn khoan đã phát sinh một số vấn đề cần được giải quyết để đảm bảo an toàn trong sản xuất và nâng cao hiệu quả khai thác thiết bị

Thủy lực và áp dụng thủy lực vào các ngành công nghiệp máy móc thiết bị là một lĩnh vực tương đối mới mẻ trong các ngành công nghiệp của nước ta Những công trình nghiên cứu về các phần tử thủy lực và hệ thống thủy lực trong các thiết

bị cụ thể và đặc biệt là về thiết bị nâng làm việc trong môi trường biển nhiệt đới hầu như chưa có, vì thế cần thiết phải có nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của các phần

tử thủy lực, sơ đồ thủy lực và môi trường làm việc đến hiệu suất, tính ổn định của

hệ thống thủy lực trên các thiết bị nâng

Hiện nay trên các giàn khoan của Xí nghiệp liên doanh dầu khí

“vietsovpetro” có rất nhiều chủng loại thiết bị nâng sử dụng nhiều sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực khác nhau Các hệ thống này có nguyên lý hoạt động, nguyên

lý điểu chỉnh, nguyên lý điều khiển và tích hợp từ các phần tử thủy lực khác nhau

Do đó các vấn đề tồn tại cũng như hiệu suất và tính ổn định của chúng cũng khác nhau Vì vậy việc nghiên cứu trong phạm vi của đề tài là cần thiết, thuận lợi và có

Trang 11

2.Mục đích của đề tài

Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu: Đánh giá tính năng làm việc của hệ thống thủy lực trên các thiết bị nâng đang được sử dụng tại XNLD “Vietsovpetro” nhằm nâng cao hiệu quả của thiết bị phục vụ sản xuất Qua đó đi đến mục đích là hướng dẫn cho người sử dụng nắm chắc hơn các thiết bị mà mình đang sử dụng, phát huy các ưu điểm của nó và hạn chế tối đa các ảnh hưởng không tốt của môi trường tới thiết bị trong quá trình làm việc Tư vấn trong việc mua sắm thiết bị cho phù hợp với điều kiện sản xuất của đơn vị và mang lại hiệu quả cao

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu cùa đề tài

Trên cơ sở những thiết bị nâng hiện có của XNLD “Vietsovpetro” đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các phần tử thủy lực, sơ đồ hệ thống, môi trường làm việc tới hiệu suất và tính ổn định của hệ thống

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

Tổng quan về cơ sở lý thuyết truyền động thủy lực

Phân tích đánh giá các sơ đồ thủy lực trên các thiết bị nâng hiện có trong XNLD “Vietsovpetro”

Nghiên cứu thực nghiệm về tổn hao áp suất , lập quan hệ giữa các áp suất của

hệ thống

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đánh giá sự ảnh hưởng của các phần tử thủy lực, nhiệt độ môi trưởng đối với hệ thống thủy lực và đưa ra các

đề xuất, kiến nghị nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, tăng tuổi thọ của chúng

5 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu lý thuyết về sơ đồ hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác, các phần tử thủy lực, về sự tích hợp các phần tử thủy lực thành hệ thống thủy lực, các ảnh hưởng của các phần tử thủy lực đó và các phương pháp điều chỉnh tới hiệu suất truyền động và tính ổn định của hệ thống Phân tích đánh giá

Trang 12

các sơ đồ thủy lực trên các thiết bị nâng hiện có, phương pháp điều chỉnh dựa trên

cơ sở lý thuyết các loại tổn thất trên hệ thống

Nghiên cứu thực nghiệm là nghiên cứu tổng hợp cụ thể sự ảnh hưởng trực tiếp của từng phương pháp điều chỉnh, sự ảnh hưởng của các phần tử thủy lực và sự ảnh hưởng của môi trường đến hiệu suất của hệ thống Đây là nội dung quan trọng của đề tài nó chiếm nhiều thời gian và công sức của người thực hiện Yêu cầu là phải cụ thể, tỷ mỉ, chính xác, phải lường trước được các sự cố có thể xảy ra Càng tiến hành nhiều thực nghiệm thì kết quả càng chính xác và độ tin cậy cao

Phân tích các kết quả thực nghiệm trên cơ sở lý thuyết và kết quả nghiên cứu của các công trình khoa học trước Tổng hợp phân tích để đưa ra các kết luận

cụ thể về ảnh hưởng của các phần tử thủy lực, các phương pháp điều chỉnh lưu lượng đến hiệu suất của hệ thống và các ảnh hưởng của môi trường đến tính ổn định của hệ thống, đây là mục tiêu chính của đề tài

Sau khi đưa ra các kết luận về sự ảnh hưởng của các phương pháp điều chỉnh, của các phần tử thủy lực đối với hiệu suất của hệ thống và sự tác động của nhiệt độ môi trường đối với sự ổn định của hệ thống, đưa ra các khuyến cáo khi sử dụng và áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế vận hành để nâng cao hiệu quả làm việc và kéo dài tuổi thọ của thiết bị tư vấn trong chiến lược đầu tư vào thiết bị máy móc

Đề tài nghiên cứu này khi hoàn thành sẽ góp một phần nhỏ vào thực tiễn hoạt động của thiết bị nâng sử dụng thủy lực trên biển nhiệt đới nói chung và tại XNLD

“vietsovpetro” nói riêng Góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng của thiết bị, giúp cán

bộ kỹ thuật, công nhân vận hành nâng cao kiến thức về thiết bị thủy lực và làm chủ thiết bị trong quá trình vận hành khai thác

6.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần hoàn thiện cơ sở lý thuyết về hệ thống thủy lực trên các máy và thiết bị nâng, làm cơ sở thiết kế sơ đồ thủy lực Đánh giá được các yếu tố ảnh hưởng cơ bản đến hiệu suất cũng như độ bền của thiết

Trang 13

- Đưa ra được những định hướng cho việc mua sắm thiết bị phù hợp với điều kiện sản xuất của đơn vị và hướng dẫn vận hành khai thác thiết bị hiệu quả

7 Cơ sở dữ liệu

Luận văn được viết trên cơ sở:

- Các tài liệu về các loại thiết bị nâng

- Các tài liệu nghiên cứu về thủy lực, máy thủy lực, hệ thống thủy lực… đã công bố và lưu trữ trong và ngoài nước

- Các kết quả đo lượng thực nghiệm trên thiết bị nâng tại Xí nghiệp khai thác Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro tại mỏ BạchHổ

-Các tài liệu về MATTLAB và phần mềm MATTLAB 6.1

8.Kết cấu của luận văn

Toàn bộ luận văn được trình bày trong Phần mở đầu, 3 chương: Chương 1; Tổng quan về hệ thống thủy lực và thiết bị nâng Chương 2; Cơ sở lý thuyết tính toán Chương 3; Khảo sát thực nghiệm Kết luận Gồm: 99 trang, 08 biểu bảng, 48 hình vẽ và danh mục tài liệu tham khảo

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Máy và thiết bị Mỏ Trường Đại học

Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đức Sướng

Nhân dịp này Tôi xin bày tỏ lòng chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Máy và thiết bị Mỏ, đặc biệt là PGS TS Nguyễn Đức Sướng, bộ môn Máy và thiết bị dầu khí, phòng Đào tạo Trường đại học Mỏ - Địa chất, Ban giám hiệu Trường đại học Mỏ - Địa chất, các phòng ban, đơn vị trong Xí nghiệp khai thác dầu khí, Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro, các bạn đồng nghiệp và lãnh đạo Xí nghiệp khai thác dầu khí, Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành nhiệm vụ của mình

Trang 14

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ THIẾT BỊ NÂNG

1.1 Tổng quan về thủy lực và hệ thống truyền động thủy lực:

Loài người biết sử dụng năng lượng của sức nước từ thời cổ đại Tại các nước châu Á như: Trung quốc, Ấn Độ, Việt Nam, các nước trung cận đông… Các nước châu Phi như: Ai Cập, các nước bắc phi đã từ rất lâu đời dùng xe nước tưới ruộng, đào kênh, đóng thuyền …Đối với Việt nam chúng ta từ thời cổ xưa cha ông ta đã ý thức được sức mạnh vô địch của nước (Nhất thủy nhì hỏa) và đã biết cách sử dụng sức mạnh đó phục vụ có ích cho cuộc sống của mình

Đặc biệt từ thế kỷ thứ 18 trở đi, Đanien Becnuli (1700 – 1782) và Leona Ơle (1707 – 1783) đã đặt những lý luận vững chắc cho thủy lực học với hai công trình xuất sắc: “Thủy động lực học” (1738) trong đó chứng minh phương trình năng lượng (phương trình Becnuli) và “các nguyên lý chung về chuyển động của chất lỏng” (phương trình Ơle)

Thế kỷ thứ 20 là một kỷ nguyên mới của việc áp dụng công nghệ cơ học chất lỏng vào trong các ngành công nghiệp Nhờ có truyền động thủy lực mà loài người

có thể chế tạo ra những cần trục khổng lồ có sức nâng rất lớn, chế tạo ra cơ cấu nâng cho các cửa đập khổng lồ, …

Hiện nay hệ thống truyền động thủy lực đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trong các thiết bị công nghệ và kỹ thuật của các ngành như: Chế tạo máy, đúc, luyện kim, giao thông, hàng hải, khai thác mỏ, hàng không và đặc biệt được áp dụng ngày càng nhiều trong các thiết bị nâng hạ Trên thế giới xuất hiện ngày càng nhiều các hãng, các nhà máy chế tạo thiết bị nâng hạ làm việc chủ yếu dựa trên nguyên lý truyền động thủy lực

Trong thời đại cơ giới hóa, tự động hóa triệt để, thời đại chinh phục vũ trụ hiện nay, những thành tựu về cơ học chất lỏng nói chung và thủy lực học nói riêng không ngừng đóng góp một phần xứng đáng trong những thắng lợi mới của loài người trên con đường phấn đấu để làm chủ thiên nhiên, làm chủ khoa học kỹ thuật

Trang 15

chính phủ, từ sau kháng chiến chống thực dân pháp thắng lợi, nhiều nhà máy quan trọng, nhiều khu công nghiệp lớn, nhiều công trình thủy lợi lớn đã và đang được khôi phục và xây dựng trong đó sự ứng dụng các thành tựu của nghành thủy lực học ngày càng nhiều

1.2 Khái quát về Thủy lực, Máy thủy lực và hệ thống truyền động thủy lực

1.2.1 Khái niệm về Thủy lực:

Nước là đối tượng nghiên cứu đầu tiên của thủy lực học từ lúc xuất hiện trên trái đất, loài người luôn luôn tìm cách bắt nước phục vụ sinh hoạt và sản xuất đồng thời tìm cách ngăn chặn các tia họa mà nước có thể gây ra Mục tiêu phấn đấu đó đòi hỏi loài người phải hiểu biết kỹ về các qui luật chi phối nước ở trạng thái tĩnh và trạng thái chuyển động, dần dần xây dựng nên một ngành khoa học mới đó là Ngành khoa học Thủy lực học

Ta biết rằng khoa học công nghệ ngày càng phát triển thì đối tượng nghiên cứu của thủy lực học ngày càng tăng Đối tượng nghiên cứu của thủy lực học là chất lỏng và chất khí không bị nén

Nhiệm vụ của thủy lực học là nghiên cứu các qui luật cân bằng và chuyển động cơ học (vĩ mô) của chất lỏng, các lực tương tác giữa chất lỏng với các vật thể liên quan và cách ứng dụng các qui luật đó vào sản xuất

Đối tượng và nhiệm vụ của thủy lực học có phần giống như của cơ học chất lỏng, nhưng cơ học chất lỏng đi sâu vào lý thuyết và dùng công cụ toán học cao cấp

là chính, còn về thủy lực học thì thiên về thực nghiệm và ứng dụng

Cơ sở lý luận của thủy lực học là vật lý, cơ học lý thuyết, cơ học chất lỏng lý thuyết Bản thân thủy lực học lại là cơ sở để nghiên cứu những môn lý luận chuyên môn như:

-Cấp thoát nước và khí, xây dựng công trình thủy lợi, xây dựng cảng và đường thủy, thủy năng, thủy điện …

-Chế tạo máy thủy lực (Bơm, Tuốc bin, Động cơ thủy lực, …), chế tạo máy nói chung, truyền động thủy lực, điều khiển bằng cơ cấu thủy lực, tự động hóa thủy lực …

Trang 16

1.2.2 Khái niệm về máy thủy lực:

Máy thủy lực danh từ chung để chỉ các máy làm việc biến đổi năng lượng của chất lỏng theo các nguyên lý thủy lực học nói riêng và cơ học chất lỏng nói chung,

ví dụ: Bơm là dùng cơ năng của trục động cơ để vận chuyển chất lỏng, Tuabin và Motor thủy lực dùng năng lượng của dòng chất lỏng để biến thành cơ năng kéo các máy công tác, … Ngày nay máy thủy lực được dùng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực sản xuất cũng như sinh hoạt Có thể nói không có nghành kỹ thuật nào không

-Máy thủy lực cánh dẫn: Trong đó việc trao đổi năng lượng giữa máy với chất lỏng được thực hiện bằng năng lượng thủy động của dòng chảy qua máy

-Máy thủy lực thể tích: Tạo năng lượng cho chất lỏng (áp suất) nhờ chèn ép thể tích

Để hình dung tổng quát sự phân loại các máy thủy lực ta xem

bảng 1.1

Trang 17

BƠM CÁNH DẪN ĐỘNG CƠ CÁNH DẪN TUABIN THỦY LỰC

Truyền động thủy lực thể tích (thủy tĩnh)

Khớp nối thủy lực Biến tốc thủy lực Tr.đ.t.l.t.t

Trang 18

1.2.3 Khái niệm về truyền động thủy lực:

Trong kỹ thuật hiện đại, các ngành chế tạo máy, các loại máy công cụ, các thiết bị công nghiệp được sử dụng nhiều truyền động thủy lực truyền động thủy lực

là tổ hợp các cơ cấu thủy lực (kể cả máy thủy lực) để truyền năng lượng từ bộ phận dẫn động đến các bộ phận công tác, trong đó có thể biến đổi vận tốc, lực, momen và biến đổi dạng hay qui luật chuyển động

Theo nguyên lý làm việc, truyền động thủy lực được chia làm hai loại:

-Truyền động thủy động: Việc truyền năng lượng giữa các bộ phận máy chủ yếu thực hiện bằng động năng của dòng chất lỏng Truyền động thủy động có hai loại là Khớp nối thủy lực và biến tốc thủy lực

-Truyền động thủy tĩnh: Việc truyền năng lượng giữa các bộ phận máy chủ yếu được thực hiện bằng áp năng của dòng chất lỏng, thường dung các máy thủy lực thể tích nên còn gọi là truyển động thủy lực thể tích

1.2.4 Khái niệm về hệ thống truyền động thủy lực:

Trong hệ thống truyền động thủy lực có ba bộ phận công tác quan trọng nhất,

đó là:

-Bộ phận tạo dòng áp lực, bơm thủy lực

-Bộ phận chấp hành: Động cơ thủy lực (gồm motor thủy lực và xylanh thủy lực)

-Bộ phận điều chỉnh, điều khiển

Các thông số chính của hệ thống truyền động thủy lực như sau:

*Lưu lượng Q: Là lượng chất lỏng chuyển động qua bộ phận công tác trong một đơn vị thời gian ( m3/s; l/s; kg/s; …)

*Cột áp H (hoặc áp suất p): Là độ biến đổi năng lượng toàn phần của dòng chất lỏng đi qua bơm hoặc bộ phận công tác (mH2O; N/m2; bar; atm;…)

Quan hệ giữa áp suất p với cột áp như sau:

Trong đó: γ –trọng lượng riêng của chất lỏng, N/m3;

ρ –khối lượng riêng của chất lỏng kg/m3;

Trang 19

Trong đó: ηtl –hiệu suất thủy lực

ηll –hiệu suất lưu lượng

ηck –hiệu suất cơ khí

Nếu gọi η0 là hiệu suất của đường ống dẫn và của các phần tử điều chỉnh và điều khiển thì ta có:

ηTĐTL = ηB ηĐ η0

Ta thấy rằng hiệu suất của truyền động thủy lực tương đối thấp, do đó muốn nâng cao hiệu suất của hệ thống truyền động thủy lực ta phải hoàn thiện tốt nhất từng phần tử trong hệ thống

*Tỷ số truyền i: Là tỷ số giữa vòng quay của động cơ thủy lực với vòng quay của máy bơm:

*Hệ số biến đổi momen kM: Là tỷ số giữa momen quay tác dụng lên trục động

cơ với momen quay tác dụng lên trục của bơm:

Trang 20

1.2.5 Sơ đồ hệ thống thủy lực:

Sơ đồ hệ thống thủy lực thể hiện sự liên kết của các phần tử thủy lực trong một hệ thống truyền động thủy lực tĩnh (truyền động thủy lực thể tích)

Trong phạm vi đề tài này chỉ nghiên cứu các dạng sơ đồ hệ thống thủy lực sau:

Hình 1.1 Sơ đồ thủy lực hở, điều chỉnh tiết lưu

Trong đó: 1- Bơm thủy lực 2- Động cơ thủy lực

3-van an toàn 4-Van hành trình

5-tiết lưu

*Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực kín là loại sơ đồ mà chất lỏng công tác được xuất phát từ bơm thủy lực, sau khi đi trao đổi năng lượng với các máy công tác lại quay về thẳng của hút của bơm không đi qua khâu trung gian là thùng chứa và hệ thống tản nhiệt của thiết bị

Ưu điểm của sơ đồ thủy lực kín là tạo được áp suất đầu vào của bơm lớn, tăng hiệu suất của bơm Dầu không bị bẩn, không bị lẫn khí

Nhược điểm của sơ đồ thủy lực kín là làm tăng nhanh nhiệt độ làm việc của chất lỏng công tác, dẫn đến chất lỏng công tác mau chóng thay đổi các tính chất hóa

Trang 21

Hình 1.2 Sơ đồ thủy lực hở, điều chỉnh thể tích

Trong đó: 1-Bơm thủy lực 2-Động cơ thủy lực

3-van an toàn 4-Van đảo chiều

Hình 1.3 Sơ đồ thủy lực kín, điều chỉnh thể tích

Trong đó: 1-Bơm thủy lực 2-Động cơ thủy lực

5-Bơm cấp nguồn 6-Thùng chứa dầu 7-Van an toàn đường hồi

Trang 22

*Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực hở là loại sơ đồ mà chất lỏng công tác được xuất phát từ bể chứa lên bơm thủy lực, sau khi đi trao đổi năng lượng với các máy công tác thì được qua hệ thống làm mát rồi quay về thùng chứa

Ưu điểm của sơ đồ thủy lực hở là nhiệt độ của chất lỏng công tác thấp, kết cấu của sơ đồ đơn giản

Nhược điểm của sơ đồ thủy lực hở áp suất đầu vào của bơm nhỏ, muốn nâng cao thì rất khó khăn Dầu dể bị bẩn và dễ bị khí xâm nhập

1.2.6 Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng của hệ thống thủy lực:

Trong truyền động thủy lực thể tích có hai phương pháp cơ bản để điều chỉnh lưu lượng của hệ thống:

*Phương pháp điều chỉnh tiết lưu: là phương pháp điều chỉnh lưu lượng của hệ thống qua các loại van tiết lưu

Ưu điểm của phương pháp điều chỉnh này là chế tạo thiết bị đơn giản, lắp đặt thuận tiện, giá thành thấp (đây là phương pháp điều chỉnh cổ điển)

Nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tiết lưu là hiệu suất của thiết bị nhỏ, làm ảnh hưởng đến hiệu suất chung của hệ thống khi dòng chất lỏng công tác chảy qua thiết bị tiết lưu thường tạo ra dòng chảy rối làm tăng tổn thất năng lượng

và gây ra hiện tượng xâm thực làm hư hỏng thiết bị Tần suất làm việc của chất lỏng công tác lớn, mau chóng làm thay đổi tính chất hóa lý chất lỏng công tác

*Phương pháp điều chỉnh lưu lượng thể tích: Là phương pháp thay đổi lưu lượng của hệ thống bằng cách thay đổi lưu lượng của bơm thủy lựcvà động cơ thủy lực

Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản được sơ đồ, giảm thiểu các thiết

bị điều chỉnh trong hệ thống, nâng cao hiệu suất của hệ thống Giảm tần suất làm việc của chất lỏng công tác và tăng tuổi thọ của chất lỏng công tác

Nhược điểm chế tạo thiết bị khó khăn, giá thành thiết bị cao

Trang 23

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tiết lưu mắc nối tiếp

Hình 1.5 Các đặc tính với điều chỉnh tiết lưu mắc nối tiếp

P

P Đ

P P

Trang 24

Hình 1.6 Sơ đồ nghuyên lý điều chỉnh thể tích

Hình 1.7 Đường đặc tính với điều chỉnh thể tích

εB và εĐ là các thông số điều chỉnh cơ bản của bơm và động cơ

8

Trang 25

Hình 1.8 Các đường đặc tính lý thuyết và thực tế của TĐTLTT khi điểu

chỉnh bơm bằng phương pháp thể tích 1.3 Các sơ đồ hệ thống thủy lực cơ bản hiện được sử dụng trong thiết bị nâng tại XNLD “Vietsovpetro”:

Hiện nay trong XNLD “Vietsovpetro” đang sở hữu và khai thác hàng trăm cần cẩu thủy lực trên các giàn khoan khai thác cố định cũng như trên các công trình nổi khác Các thiết bị nâng này do nhiều hãng khác nhau trên thế giới chế tạo, do đó

Q O

Trang 26

rất đa dạng về mẫu mã, chủng loại và tải trọng làm việc Hiện nay ở XNLD

“Vietsovpetro” có đủ các cẩn cẩu có tải trọng làm việc an toàn từ 01 tấn đến 1200 tấn, nhưng tập trung chủ yếu ở dãi tải trọng từ 01 tấn đến 30 tấn Trong phạm vi của

đề tài này tác giả chỉ nghiên cứu các thiết bị nâng có dải tải trọng làm việc an toàn

từ 01 tấn đến 30 tấn vì nó chiếm 90% trong tổng số các thiết bị nâng của đơn vị Tuy số lượng chủng loại thiết bị nâng trong XNLD “Vietsovpetro” nhiều nhưng thực tế các nhà sản xuất đều thiết kế dựa trên một số sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực cơ bản sau:

-Sơ đồ thủy lực hở, điều chỉnh tiết lưu

-Sơ đồ thủy lực hở, điều chỉnh thể tích

-Sơ đồ thủy lực kín, điều chỉnh thể tích

Cụ thể như sau:

-Các loại cần cẩu BAKER, MANITEX, TITAN sử dụng Sơ đồ thủy lực hở, điều chỉnh tiết lưu

Trong cẩu TITAN các cơ cấu hoạt động độc lập với nhau theo nguyên tắc sơ

đồ thủy lực hở điều chỉnh tiết lưu Bộ phận điều chỉnh tiết lưu của hệ thống được lắp nối tiếp với Motor thủy lực và nằm phía đường hồi (hình 1-9)

Nguyên lý hoạt động của các cơ cấu như sau: Khi khởi động động cơ điện, đồng thời bơm thủy lực làm việc và có lưu lượng (tùy thuộc vào từng cơ cấu) Chất lỏng công tác đi theo đường nối thông của van hành trình 4/3 đi về thùng chứa dầu, áp suất của hệ thống bằng áp suất đường hồi Khi ta thực hiện thao tác điều chỉnh tốc

độ của Motor thủy lực của cơ cấu thì van hành trình 4/3 của cơ cấu thay đổi vị trí, lúc này van hành trình 4/3 thực hiện hai nhiệm vụ là qui định chiều

quay của motor và điều chỉnh tốc độ của nó theo ý muốn của người vận hành Muốn đảo chiều quay của motor, thì thay đổi vị trí của van hành trình 4/3

Đối với cẩu TITAN hoạt động theo sơ đồ thủy lực hở điều chỉnh tiết lưu có những ưu điểm sau:

-Cấu tạo của các phần tử trong hệ thống đơn giản, dễ lắp đặt Trong quá trình vận hành dầu thủy lực lâu bị tăng nhiệt độ Giá thành của các thiết bị rẻ hơn

Trang 27

Hình 1.9 Sơ đồ thủy lực cẩu TITAN

-Nhưng trong thực tế quá trình sử dụng cẩu TITAN còn tồn tại một số khuyết điểm như: làm việc ở chế độ tải trọng cao (áp suất làm việc lớn) thì các van hành trình mau bị hỏng (do hiện tượng bị xói mòn tại các vị trí tiết lưu) Khi làm việc có thời gian dài ở chế độ làm việc nặng thì dầu thủy lực nhanh bị biến chất do nhiễm không khí và các tạp chất trong môi trường, áp suất giảm nhanh khi tải cao

*Các thông số chính của hệ thống:

-Lưu lượng Q: Là lượng chất lỏng chuyển động qua bộ phận công tác trong một đơn vị thời gian ( m3/s; l/s; kg/s; …) Tùy theo từng cơ cấu trong thiết bị, với cần cẩu TITAN ta có:

+Lưu lượng cơ cấu nâng hạ tải: Qmax = 175 lít/phút

+Lưu lượng cơ cấu nâng hạ cần: Qmax = 175 lít/phút

+Lưu lượng cơ cấu quay cần: Qmax = 70 lít/phút

temperature gauce in cab

lo angle & a2b

weights to keep valve closed swing valve 1

swing psi

inlet relief

ol cooler shuttle valve

planetary

swing

reducer

return filter high ancle kickkout

wihch up side

ch175a-23110

-01-1p b/h

b/h valve b/h psi

wihch down side brand hyd

inlet relief

ch150a-23120 -0101 a/h

aux hoist up

hoist psi

solenoid operated shut down valve signal from markload (normally closed)

m/h & a/h valve

inlet relief main hoist up

siemens 150hp electric motor

p1 - p365 - 2.50 43 cpm * 2855 psi p1 - p365 - 1.50 13 cpm * 1600 psi

siemens 150hp electric motor

!

p4 p5 p6

p3 p2 p1

ch185a - 36120 -02-1 m/h

e.l.l.d tank

normal pressure & returns

pilot pressure & returns

air pressure

elld lines

brake lines

this drawing is confidential and may not be loaned

reproduced, copied etker wholly or in part, or

make public in any manner without the written

3 1 revised as built add sol vlv & revised add filter side

4 - 4 - 95

1 - 6 - 95 efo efo hbm hbm

scale NTS date 11- 30 - 94

drawn by : efo

drawing number

titan 540 hc

hydraulic schematic

Trang 28

-Cột áp H (hoặc áp suất p): Là độ biến đổi năng lượng toàn phần của dòng chất lỏng đi qua bộ phận công tác (mH2O; N/m2; bar; atm;…) Tùy theo từng cơ cấu trong thiết bị:

+Áp suất bơm cơ cấu nâng hạ tải: pmax = 280 atm

+Áp suất bơm cơ cấu nâng hạ cần: pmax = 280 atm

+Áp suất bơm cơ cấu quay cần: pmax = 280 atm

-Công suất N: Là năng lượng của dòng chất lỏng trao đổi với bộ phận công tác tính theo một đơn vị thời gian ( kgm/s; kW …)

-Hiệu suất η: Đặc trưng cho hiệu quả truyền năng lượng giữa dòng chất lỏng với bộ phận công tác Là đại lượng mà ta phải xác định

-Tỷ số truyền i: Là tỷ số giữa vòng quay của động cơ thủy lực với vòng quay của máy bơm: i = nĐ/nB

-Hệ số biến đổi momen kM: Là tỷ số giữa momen quay tác dụng lên trục động

Nên: kM = MĐ/MB = (NĐ/NB)nB/nĐ = ηTĐTL/i

Vậy: ηTĐTL = i.kM

*Các thông số chính của cẩu TITAN:

-Sức nâng của móc chính: Tmax = 20 tấn

-Sức nâng của móc phụ: Tmax = 05 tấn

-Công suất đông cơ tời chính: 100 kW

-Công suất đông cơ tời phụ: 80 kW

-Công suất đông cơ tời nâng cần: 110 kW

-Công suất đông cơ tời quay cần: 80 kW

Trang 29

Hình 1.10 Sơ đồ thủy lực cẩu ITALGRU

-Các loại cần cẩu ITALGRU sử dụng Sơ đồ thủy lực hở, điều chỉnh thể tích (hình 1.10)

Trong cẩu ITALGRU các cơ cấu hoạt động độc lập với nhau theo nguyên tắc sơ đồ thủy lực hở điều chỉnh thể tích Khi điều chỉnh lưu lượng của hệ thống, ta thay đổi lưu lượng của bơm nhờ một cơ cấu đặc biệt lắp trong bơm

Nguyên lý hoạt động của các cơ cấu như sau: Khi khởi động động cơ điện, đồng thời bơm thủy lực quay, lúc này bơm chưa có lưu lượng (do hành trình chuyển động của xilanh và piston bơm bằng không) Khi ta thực hiện thao tác điều chỉnh tốc độ của Motor thủy lực của cơ cấu thì bộ phận đặc biệt lắp trong bơm sẽ làm thay đổi hành trình chuyển động của xilanh và piston bơm, tạo ra lưu lượng cho bơm Van hành trình 4/3 của cơ cấu chỉ có tác dụng làm thay đổi chiều quay của motor, còn tốc độ của motor là do lưu lượng của bơm quyết định

Trang 30

Đối với cẩu ITALGRU hoạt động theo sơ đồ thủy lực hở điều chỉnh thể tích

có những ưu điểm sau:

-Hệ thống làm việc tương đối êm, ít gây tiếng ồn Trong quá trình vận hành dầu thủy lực lâu bị tăng nhiệt độ (do dầu ít bị luân chuyển ở trạng thái không tải)

-Nhưng trong thực tế quá trình sử dụng cẩu ITALGRU còn tồn tại một số khuyết điểm như: làm việc ở chế độ tải trọng cao (áp suất làm việc lớn) thì các van hành trình mau bị hỏng (do hiện tượng bị xói mòn tại các vị trí đổi hướng dòng chảy) Khi làm việc có thời gian dài ở chế độ làm việc nặng thì dầu thủy lực nhanh

bị biến chất do nhiễm không khí và các tạp chất trong môi trường, hiệu suất giảm khi tải cao

-Lưu lượng Q: Là lượng chất lỏng chuyển động qua bộ phận công tác trong một đơn vị thời gian ( m3/s; l/s; kg/s; …) Tùy theo từng cơ cấu trong thiết bị, trong cẩu ITALGRU ta có:

+Lưu lượng cơ cấu nâng hạ tải: Qmax = 175 lít/ph

+Lưu lượng cơ cấu nâng hạ cần: Qmax = 175 lít/ph

+Lưu lượng cơ cấu quay cần: Qmax= 70 lít/ph

+Áp suất bơm cơ cấu nâng hạ tải: pmax = 280 bar

+Áp suất bơm cơ cấu nâng hạ cần: pmax = 280 bar

+Áp suất bơm cơ cấu quay cần: pmax = 280 bar

-Hiệu suất η: Đặc trưng cho hiệu quả truyền năng lượng giữa dòng chất lỏng với bộ phận công tác Là đại lượng mà ta phải xác định

-Tỷ số truyền i: Là tỷ số giữa vòng quay của động cơ thủy lực với vòng quay của máy bơm:

Trang 31

i= nĐ/nB

Nên: kM = MĐ/MB = (NĐ/NB)nB/nĐ = ηTĐTL/i

Vậy: ηTĐTL = i.kM

*Các thông số chính của cẩu ITALGRU:

-Sức nâng của móc chính: Tmax = 20 tấn

-Sức nâng của móc phụ: Tmax = 3,5 tấn

-Công suất đông cơ tời chính: 100kW

-Công suất đông cơ tời nâng cần: 110kW

-Công suất đông cơ tời quay cần: 80kW

-Các loại cần cẩu KEG, FAVELL-FAVCO sử dụng Sơ đồ thủy lực kín, điều chỉnh thể tích

Trong cẩu KEG các cơ cấu hoạt động độc lập với nhau theo nguyên tắc sơ

đồ thủy lực kín điều chỉnh thể tích (hình 1-11) Khi điều chỉnh lưu lượng của hệ thống, ta thay đổi lưu lượng của bơm nhờ một cơ cấu đặc biệt lắp trong bơm Bơm của cẩu KEG là loại bơm piston hướng trục thay đổi lưu lượng hai chiều, do đó khi thay đổi chiều quay của motor ta chỉ cần thay đổi chiều lưu lượng của bơm Nguyên lý hoạt động của các cơ cấu như sau: Khi khởi động động cơ điện, đồng thời bơm thủy lực quay, lúc này bơm chưa có lưu lượng (do hành trình chuyển động của xilanh và piston bơm bằng không) Khi ta thực hiện thao tác điều

Trang 32

Hình 1.11 Sơ đồ thủy lực cẩu KEG

chỉnh tốc độ của Motor thủy lực của cơ cấu thì bộ phận đặc biệt lắp trong bơm sẽ làm thay đổi hành trình chuyển động của xilanh và piston bơm, tạo ra lưu lượng cho bơm Bơm của cẩu KEG là loại bơm piston hướng trục thay đổi lưu lượng hai chiều, do đó khi thay đổi chiều quay của motor ta chỉ cần thay đổi chiều lưu lượng của bơm, còn tốc độ của motor là do lưu lượng của bơm quyết định

Đối với cẩu KEG hoạt động theo sơ đồ thủy lực kín điều chỉnh thể tích có những ưu điểm sau:

Trang 33

-Hệ thống làm việc tương đối êm, ít gây tiếng ồn Trong quá trình vận hành dầu thủy lực lâu bị thay đổi tính chất hóa lý của nó (do dầu ít bị luân chuyển ở trạng thái không tải, và tiếp xúc với môi trường)

-Nhưng trong thực tế quá trình sử dụng cẩu KEG còn tồn tại một số khuyết điểm như: Dầu mau bị nóng

-Lưu lượng Q: Là lượng chất lỏng chuyển động qua bộ phận công tác trong một đơn vị thời gian ( m3/s; l/s; kg/s; …) Tùy theo từng cơ cấu trong thiết bị,trong cần cẩu KEG ta có:

+Lưu lượng cơ cấu nâng hạ tải: Qmax = 400 lít/phút

+Lưu lượng cơ cấu nâng hạ cần: Qmax = 200 lít/phút

+Lưu lượng cơ cấu quay cần: Qmax = 200 lít/phút

+Áp suất bơm cơ cấu nâng hạ tải: pmax = 185 bar

+Áp suất bơm cơ cấu nâng hạ cần: pmax = 185 bar

+Áp suất bơm cơ cấu quay cần: pmax = 185 bar

-Hiệu suất η: Đặc trưng cho hiệu quả truyền năng lượng giữa dòng chất lỏng với bộ phận công tác Là đại lượng mà ta phải xác minh

-Tỷ số truyền i: Là tỷ số giữa vòng quay của động cơ thủy lực với vòng quay của máy bơm:

Trang 34

Nên: kM = MĐ/MB = (NĐ/NB)nB/nĐ = ηTĐTL/i Vậy: ηTĐTL = i.kM

*Các thông số chính của cẩu KEG:

-Sức nâng của móc chính: Tmax = 12,5 tấn

-Công suất đông cơ tời chính: 100kW

-Công suất đông cơ tời nâng cần: 110kW -Công suất đông cơ tời quay cần: 80kW

Trang 35

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN

Để tính toán được hiệu suất truyền động của một hệ thống truyền động thủy lực thì chúng ta phải biết số phần tử thủy lực được tích hợp trong hệ thống đó và phương pháp tích hợp các phần tử đó trong hệ thống như thế nào, biết được hiệu suất của từng phần tử thủy lực và ảnh hưởng của nó đối với hệ thống như thế nào? Trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích của các thiết bị nâng trong Xí nghiệp Liên Doanh được tích hợp các phần tử thủy lực cơ bản sau:

Vì vậy ta lần lượt khảo sát cơ sở lý thuyết tính toán các phần tử đó

2.1 Các phần tử thủy lực chính của hệ thống thủy lực thể tích trong thiết bị nâng:

2.1.1 Bơm thủy lực:

Bơm thủy lực là một khâu cơ bản trong một hệ thống truyền động thủy lực,

đó là nguồn cung cấp năng lượng thủy tĩnh cho toàn bộ hệ thống

Trong thực tế có rất nhiều loại bơm thủy lực, nhưng trong phạm vi của đề tài tác giả chỉ đề cập đến hai loại bơm thủy lực chính thường dùng trong truyền động thủy lực thủy tĩnh (thể tích) là bơm Piston và bơm bánh răng

Hình 2-1 là sơ đồ cơ bản lắp đặt một máy bơm vào hệ thống truyền động thủy lực Nó được dùng để bơm chất lỏng từ bể chứa có áp suất p1 và tốc độ v1 lên buồng công tác ở độ cao hhh Tại đây chất long có áp suất p2 và tốc độ v2

Giả sử tổn thất áp suất của chất lỏng khi di chuyển từ bể 1 đến buồng công tác 2 là ∆p1-2 , thì áp suất do bơm tạo ra phải bằng:

*Áp suất và công suất của bơm thủy lực:

Trang 36

Hình 2.1 Sơ đồ cơ bản lắp đặt bơm

Công suất hiệu dụng hoặc công suất thủy lực của bơm sẽ bằng tích lưu lượng thực tế của bơm QT và áp suất p của nó:

Công suất dẫn động được đưa đến từ bơm sẽ là:

Trang 37

Trong phương trình (2-5) Mdđ là momen dẫn động cho cơ cấu công tác, ω là tốc độ góc dẫn động và ηB là hiệu suất của bơm

*Tổn thất lưu lượng ∆Q và hiệu suất thể tích (lưu lượng) ηll:

-Lưu lượng thực tế của bơm khi chất lỏng không chịu nén là:

*Tổn thất momen ∆M và hiệu suất cơ thủy lực ηck-tl

Tổn thất mômen có thể do các nguyên nhân sau:

+ Ma sát khô ở các bề mặt trượt

+ Ma sát ướt giữa các bề mặt trơn

+ Các áp suất thủy động do tổn thất áp suất dòng chảy trong các kênh dẫn chất lỏng của bơm

+ Lượng tổn thất mômen không đổi do ma sát không tải

Do có tổn thất mômen nên mômen quay dẫn động phải bằng tổng mômen lý thuyết

Trang 38

Mdđ = = = (2.13) Trong truyền động thủy lực thể tích người ta thường dùng 02 loại bơm thủy lực cơ bản sau:

*Bơm piston hướng trục

*Bơm bánh răng

2.1.1.1 Bơm piston hướng trục:

Có hai loại bơm thủy lực piston hướng trục được sử dụng nhiều trong thiết bị nâng ngày nay là:

+Bơm piston hướng trục lưu lượng không thay đổi ( với n=const)

+Bơm piston hướng trục lưu lượng thay đổi được (với n=const)

Cũng như các máy thủy lực khác, máy thủy lực thể tích nói chung và bơm piston nói riêng có các đường đặc tính thể hiện đặc điểm và khả năng làm việc của máy

Theo lý thuyết của máy thủy lực thể tích, cột áp của máy không phụ thuộc lưu lượng Nên đường đặc tính lý thuyết của bơm piston cũng như các máy thuỷ lực thể tích khác, được biểu diễn bằng các đường thẳng song song với trục tung OH ứng với các lưu lượng không đổi (đường AB; CD) Nhưng đường đặc tính thực nghiệm của bơm thì không hoàn toàn như vậy Chúng đựoc biểu diễn bằng các với hai số vòng quay làm việc khác nhau n2 > n1

đường AG; CR (hình ), khi cột áp (áp suất) của bơm tăng lên thì lưu lượng có giảm

đi Nếu áp suất làm việc quá lớn thì lưu lượng có thể bị mất hoàn toàn do rò rỉ hoặc van an toàn mở để xả chất lỏng về bể chứa Lưu lưọng và áp suất lúc này đựoc biểu thị bằng đoạn GL tương ứng với giai đoạn van an toàn mở Điểm G ứng với thời điểm van an toàn bắt đầu mở

Trang 39

Hình 2.2 Đường đặc tính của bơm piston

Hình 2.2: là đường đặc tính làm việc cơ bản của bơm piston :

Sự chênh lệch giữa đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính thực tế càng lớn nếu tốc độ quay của bơm càng lớn

Hình 2.3 Các đường đặc tính làm việc của bơm khi n=const

Hình 2.3 biểu diễn các đường đặc tính làm việc:

Q = f(H)

η = f(H) ứng với số vòng quay n = const

n1<n2

R G

Trang 40

Khi áp suất làm việc của bơm không đổi (H = const), nếu số vòng quay tăng lên thì lưu lưọng Q, công suất N và hiệu suất lưu lượng ηQ cũng tăng lên

Hình 2.4 Các đường đặc tính làm việc của bơm khi H=const

Hình 2.4 biểu diễn các đường đặc tính:

η = f(n)

Q = f(n)

N = f(n) Khi H = const

Đường đặc tính xâm thực của bơm piston cho ta biết khả năng làm việc bình thường của bơm (không xảy ra xâm thực) ứng với số vòng quay không đổi và nhiệt độ làm việc nhất định phụ thuộc vào độ chân không

Hình 2.5 Các đường đặc tính xâm thực của bơm

Hình 2.5: thể hiện các đường đặc tính xâm thực của bơm theo hai số vòng quay khác nhau n1 và n2 (n2 > n1)

H=const η

q N

n

Tiêu đề	Đánh giá tính năng làm việc của hệ thống thủy lực trên các thiết bị nâng đang sử dụng tại xnld vietsovpetro, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác thiết bị phục vụ sản xuất
Tác giả	Nguyễn Văn Hùng
Người hướng dẫn	PGS.TS Nguyễn Đức Sướng
Trường học	Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
Chuyên ngành	Kỹ thuật máy và thiết bị mỏ, dầu khí
Thể loại	Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Năm xuất bản	2007
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	3,49 MB