Đang tải... (xem toàn văn)
Chuyên đề: Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 1 LỜI ÓI ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầu thô và khí đồng hành ngày càng tăng. Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khai thác tại phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Việc thu gom, vận chuyển và tàng trữ luôn đối mặt với những nguy cơ mất an toàn rất lớn đòi hỏi cần có hệ thống tự động hóa chính xác và hoạt động hiệu quả, giảm nguy hiểm cho người lao động. Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong hệ thống tự động hóa của quá trình thu gom, vận chuyển dầu khí, với sự giúp đỡ của các cán bộ trong công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro. Em đã kết thúc đợt thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu và hoàn thành đồ án dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Giáp Đồ án mang tên ‘‘ghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3. Chuyên đề Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí của máy nén Ga 75 và các chi tiết cơ khí dầu khí.” Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại truờng kết hợp với thực tế sản. 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- Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Giáp đã giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ nhân viên thuộc công ty Dầu Khí Sông Hồng và Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro đã giúp đỡ trong việc hướng dẫn thực tập và thu thập tài liệu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 2 CHƯƠG 1. TỔG QUA VỀ HỆ THỐG KHÍ É TRÊ GIÀ. 1.1. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. 1.1.1. Lịch sử Khí nén đã có nhiều ứng dụng từ rất xa xưa, ngay từ trước Công Nguyên. Tuy nhiên , do sự phát triển của khoa học kỹ thuật trước đây không đồng bộ, nhất là sự kết hợp các kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu . không có hoặc còn thiếu, cho nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với năng lượng điện, vai trò năng lượng bằng khí nén ngày càng trở nên quan trọng. Tất cả những cơ sở sản xuất lớn, thậm chí cả trong nhiều lĩnh vực thông dụng của cuộc sống hàng ngày cũng không thể thiếu được nguồn năng lượng khí nén. Việc sử dụng năng lượng bằng khí nén đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những dụng cụ nhỏ nhưng truyền động với vận tốc lớn ; sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh, và nhiều nhất là dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trong các máy… Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò của năng lượng khí nén càng trở nên đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. Sở dĩ như vậy là do các quá trình sản xuất, các công đoạn công nghệ trong công nghiệp Dầu khí đc bit nguy him, luôn tim Nn nhng nguy cơ cháy, n, phun trào… có th gây ra tai nn cht ngưi, phá hy thit b, công trình, thm chí là nhng thm ha môi trưng nghiêm trng cho c mt khu vc rng ln. Vi nhng c tính ưu vit ca năng lưng khí nén, như : 1. An toàn vi môi trưng c hi, môi trưng nguy him khí, d cháy n. 2. D cung cp, d s dng. 3. Phm vi ng dng rng rãi. Bi vy, chúng là ngun năng lưng không th thiu trên các công trình Du khí. N ăng lưng khí nén ưc s dng cho các thit b công c, thit b ng lc,… và c bit là trong các h thng t ng iu khin và o lưng. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 3 1.1.2. Mục đích, yêu cầu đối với hệ thống khí nén trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí trên biển. N hư ã nói phn trên, hin nay, trên các công trình bin ca Xí nghip Liên doanh “Vietsovpetro” ang tn ti hai h thng khí nén cao áp và thp áp, nhm mc ích cung cp ngun năng lưng (khí nén) cho các thit b và h thng chính, như sau: - Các thit b o lưng , như : các ct mc cht lng cho các bình, b công ngh… Hình 1.1: H thng ch báo các thông s ca bình áp lc s dng khí nén. - Các h thng iu khin, t ng hóa , như : các trm iu khin van dp ging (ACS, TOE ) ; h thng iu khin lưu lưng (các van MIM ) ; các rơle trong h thng bo v; iu khin óng/m các van cu, các thit b chn khác … Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 4 Hình 1.2: Van iu khin bng khí nén. - Các thit b dn ng bng khí nén , như : h thng khi ng cho các ng cơ Diezel công sut ln; các ng cơ kiu Roto; các máy bơm, máy mài, máy khoan; thit b tháo/lp bulông, thit b phun sơn… - H thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công ngh khoan. - Các mc ích khác, như : làm sch các b mt gia công, sa cha; làm v sinh công nghip; hoc s dng khí nén thc hin mt quy trình công ngh nào ó, như gi dòng trong khai thác ; khuy trn dung dch khoan hoc ximăng trong quá trình khoan… Khí nén ưc to ra t nhng máy nén khí cha ng nhiu tp cht bNn, Nm có th nhng mc khác nhau. Cht bNn bao gm: bi , Nm ca không khí ưc hút vào, nhng phn t nh cht cn bã ca du bôi trơn và truyn ng cơ khí. Hơn na, trong quá trình nén khí nhit khí nén tăng lên có th gây ra quá trình ôxy hóa mt s phn t k trên. N hư vy khí nén bao gm cht bNn ó ưc ti i trong nhng ưng ng dn khí s gây nên s ăn mòn, g trong ng và trong các phn t ca h thng iu khin. Cho nên khí nén ưc s dng trong k thut phi s lý. Mc s lý khí nén tùy thuc vào phương pháp s lý, t ó xác nh cht lưng ca khí nén tương ưng cho tng trưng hp c th. Tùy theo mc ích s dng, các yêu cu v cht lưng ca khí nén có th có ôi chút khác bit. Tuy nhiên, tu trung li vn bao gm các vn cơ bn sau ây: Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 5 - Đảm bảo độ sạch. iu này m bo không làm kt hoc tc nghn các phin lc, các zicler hoc các chi tit, phn t có chính xác cao ca thit b, nht là trong các thit b kim tra, o lưng và các h thng iu khin, t ng hóa. ánh giá sch, ngưi ta ưa ra các tiêu chuNn v ln ca các tp cht. Theo các tiêu chuNn ca Hi ng các xí nghip châu Âu PN EUROP (European Committee of Manufacturers of Compressors, Vacuumpumps and Pneumatic tools) ra, ln ca các tp cht trong khí nén không ưc vưt quá 70 µm. - Đảm bảo độ khô. Yêu cu này rt quan trng, nht là khi khí nén ưc s dng trong h thng vn chuyn các vt liu ri, như h thng vn chuyn ximăng. Trong các h thng này, 99,9 % lưng hơi Nm ( gm hơi nưc, du bôi trơn.v.v…, gi chung là condensate ) phi ưc loi b. Mt khác, m bo khô ca khí nén làm hn ch s to thành các phase lng, là tác nhân to nên ăn mòn in hóa trong dòng lưu thông ca khí nén. - Đảm bảo khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp. Thông thưng, khong nhit làm vic thích hp nht ca khí nén không ưc chênh lch quá 3 ÷ 5 0 C so vi nhit môi trưng làm vic ca h thng và thit b. S chênh lch quá ln s gây nên s giãn n nhit khác nhau trong các h thng, thit b, các cm chi tit, to ra s nt v, bin dng, hư hng… - Đảm bảo khoảng áp suất làm việc thích hợp. Mi h thng hoc thit b u có nhng yêu cu v khong áp sut khí nén làm vic khác nhau. gii quyt vn này, ngưi ta thưng s dng các b van gim áp (hoc tăng áp) phù hp. - Đảm bảo độ nhớt động thích hợp. i vi tng h thng, nht là vi h thng iu khin t ng hoc truyn ng khí nén, và thit b, s có nhng yêu cu c th v nht ng hc cn thit ca khí nén, gim ma sát, s ăn mòn và r sét ca chúng. gii quyt vn này, ngưi ta thưng s dng du bôi trơn,b sung vào dòng khí nén thông qua các b van tra du, hot ng theo nguyên lý tra du Venturi. Trong nhng yêu cu v cht lưng khí ã nêu trên, quan trng nht là vic đảm bảo độ sạch, và độ khô ca khí nén. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 6 1.2. Các loại máy đã được sử dụng tại Xí nghiệp LD Vietsovpetro. Bng 1.1: Thng kê các loi máy nén khí s dng trên giàn MSP3. Tên gi Dn ng Lưu lưng Mc dích s dng 4BY – 1-5/9 (BM-15) Gm 2 máy, 1 dn ng bng ng cơ diesel 1 bng ng cơ in P = 6 ÷ 8 kg/cm 2 Cung cp khí nén áp sut thp (6 ÷ 8 kg/cm 2 ) cho các thit b t ng hóa & o lưng , và các thit b phc v cho công ngh khoan, như Roto tháo lp cn khoan, phanh ti khoan, óng/ngt các ly hp khí nén ca các bơm dung dch M- 8. 2-9/10 (BM-7B) Gm 4 máy dn ng bng ng cơ in P = 6 ÷ 8 kg/cm 2 Cung cp khí nén khô, sch, áp sut thp (6 ÷ 8 kg/cm 2 ) cho h thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công ngh khoan. -70/25 (BM-7A) Gm 2 máy dn ng bng ng cơ in P = 30 ÷ 50 kg/cm 2 Cung cp khí nén áp sut cao (30 ÷ 50 kg/cm 2 ) cho h thng khi ng ng cơ Diezel 8 25/34-3 ca trm phát in chính (BM- 7A) ca giàn. B-0,6/8 (BM-6) Có 3 máy Q = 0,6 m 3 /phút ã ưc thay th bng trm Ingersoll-Rand T 30/7100 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 7 Ingersoll-Rand T 30/7100 (BM-6) Có 3 máy dn ng bng ng cơ in P = 6 ÷ 8 kg/cm 2 Q = 1,42 m 3 /phút Cung cp khí nén cho các thit b o lưng, h thng iu khin t ng các van “MIM”, các trm iu khin (ACS, TOE ) óng/m các van dp ging, dn ng cho các bơm hóa phNm,v.v… ca h thng công ngh khai thác Du khí. 4B1-5/9 (BM-7A) Q ≈ 5 m 3 /phút Cung cp khí nén cho các thit b, dng c dn ng bng khí nén (máy mài, máy khoan, máy bn r, các máy bơm thy lc cao áp…) và ch yu là làm nhim v ép nưc k thut phc v sinh hot trên giàn. Kp-2T Q ≈ 1,5 ÷ 1,8 lit/phút Cung cp khí nén cho h thng iu khin óng/m các van cu các blok công ngh (BM-1;2) và h thng khi ng cho các ng cơ Diezel ca các máy bơm dung dch và máy bơm trám ximăng, nén khí cho các bình iu hòa lưu lưng ca các máy bơm piston. N gun khí nén cao áp này còn ưc s dng trong công tác kim tra, kim nh các van an toàn, vn hành các b gá chuyên dng.v.v… Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 8 1.3. Trạm máy nén khí Ga 75, hiệu quả và tồn tại. Trong thi gian gn ây, trên các giàn c nh ca Xí nghip Liên doanh “Vietsovpetro”, ngưi ta ã ưa vào lp t và s dng các trm nén khí hin i, như GA-75 (ca hãng Atlas-Copco), hoc SSR MH-75 (ca hãng Ingersoll-Rand). Các trm này có th cung cp khí nén trong di áp sut làm vic t 6 ÷ 13 kg/cm 2 và lưu lưng tương i ln (Q ≈ 11,61 ÷ 13,59 m 3 /phút, i vi trm SSR MH-75; Q ≈ 11,8 m 3 /phút, i vi trm GA-75). Chúng ưc trang b thêm h thng x lý làm sch và sy khô khí khá hoàn ho nên cht lưng khí nén rt tt, m bo lưu lưng và cht lưng có th s dng cho h thng vn chuyn ximăng, phc v cho quá trình công ngh khoan; ép nưc k thut cung cp cho sinh hot và các h thng làm mát; cũng như cho các thit b o lưng, h thng iu khin t ng , các thit b ưc dn ng bng khí nén khác… Vì vy, vi mt trm nén khí có 2 máy loi này ( GA-75 ca hãng Atlas-Copco, hoc SSR MH-75 ca hãng Ingersoll-Rand ) ưc lp t BM-7A, có th thay th cho toàn b các cm, trm máy nén khí áp sut thp khác (như 2-9/10; B-0,6/8; B-0,6/13; 4B1-5/9; Ingersoll-Rand T 30/7100… ) trưc ó, trên giàn. Hình 1.3: Hình nh thc t trm máy nén khí Ga75 ti giàn MSP3. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 9 CHƯƠG 2. CẤU TẠO, GUYÊ LÝ LÀM VIỆC CỦA TRẠM MÁY É KHÍ GA75. 2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp khí nén trên giàn MSP 3. Hình 2.1: Sơ phân phi khí nén trên giàn MSP 3. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Thân gọc Mẫn Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 10 Trong sơ trên: - Các ngun khí nén: GA 75, 4BY, T30, KP2T … hot ng ưu tiên theo th t. - Các b phn tiêu th khí nén: Control Room, phòng cơ khí, các Sutdown valve, các bình công ngh, h thng ánh la cho Fakel, giêngs nưc … 2.2. Cấu tạo máy nén khí GA75 2.2.1. Giới thiệu chung: GA là trm máy nén khí dng trc vít, mt cp , tác dng ơn, có du bôi trơn và ưc dn ng bng ng cơ in. GA-55, GA-75 và GA-90C là dng ưc làm mát bng không khí. GA-55W, GA-75W và GA-90CW ưc làm mát bng nưc. Loại trạm máy nén khí GA-FF (Full-feature): Là trm máy nén khí GA vi y các tính năng k thut-GA-FF (Full- feature). Chúng ưc trang b thit b làm khô khí , cùng lp t chung trong khoang thân v. Thit b làm khô khí này tách Nm t khí nén bng cách làm lnh chúng n gn im sương hơi Nm (du, nưc…) ngưng t ri x thông qua cơ cu x condensate t ng. Bố trí chung: Trm máy nén khí GA ưc lp t trong khoang thân v cách âm và cách nhit chc chn. Máy nén khí ưc iu khin bi b iu khin kiu Elektronikon ® ca hãng Atlas Copco. B iu khin in t này ưc lp vào cánh ca mt trưc. B iu khin Elektronikon ® giúp làm gim s tiêu hao năng lưng in, nó cho phép ngưi iu khin d dàng lp trình và theo dõi, kim soát s vn hành ca máy nén khí. Trên bng iu khin, mt trưc, có: nút khi ng; nút tt, và nút dng khNn cp. Khoang in có cha b khi ng motor ưc t phía sau bng iu khin này. Trm máy nén khí còn ưc trang b thêm mt h thng x condensate (cht lng ngưng t trong quá trình làm mát khí nén) t ng. [...]... khoang nén, và ở đó, áp suất khí nén được tạo ra do động năng của các cánh dẫn N guyên tắc hoạt động theo kiểu này có khả năng tạo ra những máy nén khí có lưu lượng và công suất lớn Các máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý này là các máy nén khí kiểu tuabin, bao gồm máy nén khí ly tâm, máy nén khí chiều trục Sau đây, để phục vụ cho đề tài, chúng ta chỉ đi vào nghiên cứu lý thuyết cơ bản về các máy nén. .. ta thường dùng máy nén khí có dầu bôi trơn để chống sự ăn mòn hệ thống ống dẫn và phần tử điều khiển Hình 2.15 là sơ đồ hệ thống máy nén kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn Đặc điểm của loại máy này là tổn thất cơ học lớn hơn so với loại máy nén không bôi trơn vì có sự tiếp xúc của trục vít chính và trục vít phụ Tuy nhiên, so với máy nén khí không có dầu bôi trơn, máy nén khí có hệ thống dầu bôi trơn... động 2 .3.2 .2.e Hệ thống máy lạnh Hệ thống máy lạnh có nhiệm vụ làm khô khí nén, bao gồm: quạt gió 1 được dẫn động bởi động cơ điện M 4 ; máy nén khí lạnh M3; dàn ngưng tụ(dàn nóng) 2;dàn lạnh(dàn bay hơi) 15; bình gom 10;phin lọc kiểu khô12; van bypass đường gas nóng 11; ống mao dần(zicler) 7; rơle bảo vệ áp suất cao S3; chuyển mạch điều khiển quạt máy lạnh S2… Máy nén khí lạnh M 3 có nhiệm vụ nén môi... dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hình 2.15: Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn 1 Đường khí vào 5 Bộ tách dầu 2 Đầu nén 6 Đường khí ra 3 Hỗn hợp dầu khí 7 Hệ thống làm mát 4 Bình chứa dầu Các trạm máy nén khí trục vít kiểu MH-75 (Hãng Ingersoll-Rand), Ga-22, GA30, GA-75 ( Hãng Atlas Copco) hiện đang sử dụng trên các giàn khoan-khai thác Dầu khí. .. Mỏ - Địa chất - Hệ thống tách và xả condensate tự động: Hình 2.9: Hệ thống xả condensate thông dụng chuNn 2.2.2.7 Hệ thống điện : Gồm hộp nguồn có 2 aptomat riêng biệt cho mỗi máy, được lắp đặt trên khung giá đỡ, trên cùng sàn công tác với 2 máy nén khí, và buồng điện - Start cubiccle – nằm ở panel phía trên, bên phải của mặt sau trạm máy nén khí GA-75 FF Hộp nguồn của trạm máy nén khí được cấp điện... phần dưới của bình tách N hờ áp lực khí nén, dầu bôi trơn từ bình tách AR đi qua các phin lọc dầu OF và van chặn Vs đến máy nén khí E để bôi trơn cho các bộ phận Van chặn Vs chỉ được mở nhờ áp lực khí nén trên đường ép khi máy nén khí làm việc Khi máy nén khí ngừng làm việc, van chặn Vs đóng lại, ngăn không cho dầu bôi trơn từ bình tách hồi về tràn ngập máy nén khí Có một lượng rất nhỏ dầu bôi trơn... Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2 .3.1 .3 Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít Máy nén khí trục vít phục vụ cho công nghệ thực phNm, ví dụ công nghiệp chế biến thực phNm, công nghiệp hóa chất, người ta thường dùng loại máy nén khí không có dầu bôi trơn, hoặc dùng các loại dầu bôi trơn có gốc từ thực vật Đối với công nghiệp nặng, nhất là trong lĩnh vực điều khiển thì... trơn được thể hiện ở trên hình 2.15, nguyên lý làm việc của chúng như sau : Không khí được hút vào máy nén khí Sau khi nén, khí nén cùng dầu bôi trơn tạo thành 1 hỗn hợp vào bình lọc Trong bình lọc, khí nén thoát ra theo đường ống dẫn phía trên và dầu bôi trơn mang nhiệt (được tạo ra trong quá trình nén) sẽ theo đường ống phía dưới bình lọc Khí nén sẽ được chuyển đến hệ thống điều khiển sau khi đi qua... lò xo, đNy piston lên, đóng cửa thông với khí trời, đồng thời mở khí điều khiển từ bình tách AR đi vào van nạp tải LP và van ngắt tải UV Van ngắt tải UV đóng đường khí điều khiển về cơ cấu ngắt tải UA Piston van nạp tải LP bị đNy xuống,do áplực khí điều khiển, làm mở van đường vào IV, cung cấp khí cho máy nén khí N ó sẽ làm việc ở chế độ có tải và khí nén trên đường ra sẽ tiếp tục được cung cấp Hình... S2-Chuyển mạch đ/k quạt, máy lạnh S3 -Rơle ngắt khi a/s cao 15-Khoang trao đổi nhiệt của khí nén với dàn lạnh máy lạnh TT11-Cảm biến nhiệt UA -Cơ cấu ngắt tải UV -Van ngắt tải SV: Thân gọc Mẫn 26 Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2 .3.2 .2 guyên lý làm việc 2 .3.2 .2.a Hệ thống nén khí *Mạch lưu thông của khí nén: Khi máy nén khí E làm việc, không khí từ môi trường được . ‘‘ghiên cứu máy nén khí G75 phục vụ cho hệ thống điều khiển trên giàn MSP 3. Chuyên đề Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế, mô phỏng các chi tiết cơ khí. nhng máy nén khí có lưu lưng và công sut ln. Các máy nén khí hot ng da trên nguyên lý này là các máy nén khí kiu tuabin, bao gm máy nén khí ly
