intTypePromotion=3

Bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 1

Chia sẻ: Asfj Asfhjk | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

1
117
lượt xem
46
download

Bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 1

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 1', kỹ thuật - công nghệ, hoá học - dầu khí phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 1

  1. Ch­¬ng V khoan b»ng ®éng c¬ ®¸y B¾t ®Çu tõ nh÷ng n¨m 30 cña thÕ kû tr­íc, song song víi ph­¬ng ph¸p khoan r«to, ng­êi ta cßn ¸p dông nh÷ng ph­¬ng ph¸p khoan kh¸c, trong ®ã cã ph­¬ng ph¸p khoan b»ng ®éng c¬ ®¸y. Trong ph­¬ng ph¸p khoan b»ng ®éng c¬ ®¸y, ®éng c¬ truyÒn chuyÓn ®éng cho choßng khoan cã thÓ lµ Tuèc Bin khoan trôc vÝt hay ®éng c¬ ®iÖn. §éng c¬ nµy l¾p ngay bªn trªn choßng khoan. Trong qu¸ tr×nh khoan b»ng ®éng c¬ ®¸y, cét cÇn khoan kh«ng quay vµ t¹o ®iÒu kiÖn lµm viÖc nhÑ nhµng cho chóng. A - Khoan tuèc bin Trong nhiÒu h­íng khoan b»ng ®éng c¬ ®¸y, h­íng khoan Tuèc Bin lµ ®­îc sö dông réng r·i nhÊt. N¨m 1923 Kü s­ Liªn X« Kapenciusnhikov ®· ®Ó nghÞ dïng ®éng c¬ ch×m ®Ó quay choßng khoan. N¨m 1924 Tuèc Bin cña Kapenciusnhikov ®· ®­îc sö dông ®Ó khoan giÕng ®Çu tiªn trªn thÕ giíi. Tuèc Bin nµy chØ cã mét tÇng, cã hép gi¶m tèc. Nã kh«ng ®­îc sö dông réng r·i v× trong Tuèc Bin mét tÇng chÊt láng ch¶y víi tèc ®é cao. Dßng ch¶y víi tèc ®é cao mang theo c¸c h¹t c¸t lµm cho c¸nh Tuèc Bin rÊt chãng mµi mßn. N¨m 1934, Kü s­ Sumil«p ®· ®Ó nghÞ dïng kiÓu Tuèc Bin míi gåm nhiÒu tÇng. Trong mét Tuèc Bin cã tíi 100 - 150 tÇng, cho phÐp t¨ng c«ng suÊt lªn 10 - 20 lÇn, h¹ thÊp tèc ®é quay xuèng nhê vËy mµ kh«ng cÇn hép gi¶m tèc n÷a. Tèc ®é ch¶y cña n­íc röa gi¶m nªn c¸nh Tuèc Bin Ýt bÞ mµi mßn. Tõ n¨m 1940 - 1941. ë Ba Cu b¾t ®Çu sö dông Tuèc Bin khoan trong thùc tÕ. N¨m 1944 khoan Tuèc Bin b¾t ®Çu sö dông réng r·i trong c¸c má dÇu. Sau chiÕn tranh thÕ giíi lÇn thø 2 khoan Tuèc Bin lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p khoan chñ yÕu ë Liªn X«. Ngµy nay cÊu tróc Tuèc Bin khoan cµng ngµy cµng hoµn thiÖn vµ ng­êi ta ®· chÕ t¹o nhiÒu lo¹i Tuèc bin cã ®Æc tÝnh kü thuËt kh¸c nhau. 139
  2. 5.1 ¦u nh­îc ®iÓm, nguyªn lý lµm viÖc vµ cÊu tróc cña Tuèc Bin khoan. 5.1.1.¦u nh­îc ®iÓm cña Tuèc Bin khoan So víi ph­¬ng ph¸p khoan r«to khoan Tuèc Bin cã nh÷ng ­u ®iÓm sau. 1. Trong khoan Tuèc Bin cét cÇn khoan kh«ng quay. Do ®ã trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cét cÇn khoan chÞu t¶i nhÑ h¬n. HiÖn t­îng mái sinh ra do t¶i träng ®éng ®Æc biÖt lµ øng suÊt uèn sÏ cã gi¸ rÊt nhá hay bÞ triÖt tiªu dÉn ®Õn sù cè vÒ ®øt cÇn khoan th­a h¬n. Cho phÐp khoan ë nh÷ng ®é s©u lín h¬n. 2. Cét cÇn khoan kh«ng quay sÏ gi¶m ®­îc sù mµi mßn cho c¸c bé phËn cña cét cÇn khoan vµ c¸c chi tiÕt quay cña thiÕt bÞ trªn mÆt. 3. sö dông Tuèc Bin khoan ®Ó khoan ®Þnh h­íng dÔ h¬n vµ n¨ng suÊt h¬n. Nh­îc ®iÓm: 1. §Æc tÝnh cña Tuèc Bin lµ lµm viÖc víi sè vßng quay lín, nªn cÇn ph¶i sö dông nh÷ng lo¹i choßng cã kh¶ n¨ng chÞu ®­îc nh÷ng vßng quay nh­ thÕ. §èi víi choßng chãp xoay, chóng lµm viÖc víi t¶i träng lín vµ sè vßng quay gi¶m. Do ®ã lo¹i choßng nµy kh«ng tho¶ m·n víi ®iÒu kiÖn trong khoan Tuèc Bin. Thêi gian lµm viÖc bÞ rót ng¾n do sù mµi mßn nhanh nhÊt lµ æ tùa. 2. ë mét sè ®Êt dÎo, ®ßi hái m«men ph¸ ®¸ lín, rÊt nhiÒu c¸c lo¹i Tuèc Bin th«ng th­êng kh«ng ®¹t ®­îc nh÷ng momen nh­ vËy. 3. Vïng lµm viÖc æn ®Þnh cña sè vßng quay ë Tuèc Bin hÑp. NÕu ra ngoµi giíi h¹n nµy cã thÓ ®­a ®Õn ngõng Tuèc Bin. 4. Trong khoan Tuèc Bin c«ng suÊt thuû lùc cña m¸y b¬m lín h¬n rÊt nhiÒu so víi khoan r«to. Trong khoan r«to, c«ng suÊt thuû lùc chñ yÕu tiªu thô trong hÖ thèng tuÇn hoµn. Nh­ng trong khoan Tuèc Bin ngoµi thµnh phÇn ®iÖn, c«ng suÊt b¬m cßn cung cÊp cho Tuèc Bin vµ cho choßng ph¸ ®¸. Do ®ã ®ßi hái nh÷ng thiÕt bÞ b¬m cã c«ng suÊt lín vµ cßn sö dông nh÷ng thµnh phÇn cÊu t¹o trong hÖ thèng tuÇn hoµn b¶o ®¶m an toµn trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc ¸p suÊt lín cña Tuèc Bin . Th«ng th­êng kh¶ n¨ng lµm viÖc cña b¬m giíi h¹n chiÒu s©u lµm viÖc cña tuèc bin 140
  3. 5. Nh÷ng chØ tiªu cho viÖc b¶o d­ìng, b¶o qu¶n, söa ch÷a Tuèc Bin ®­a ®Õn viÖc t¨ng gi¸ thµnh khoan Tuèc Bin. 5.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña tuèc bin khoan. Tuèc Bin dïng cho khoan lµ Tuèc Bin däc nhiÒu tÇng gièng nhau, vá cña Tuèc Bin ®­îc nèi víi phÇn d­íi cña cét khoan, trôc cña tuèc bin nèi víi choßng khoan. Mçi mét tÇng Tuèc Bin gåm 2 phÇn chÝnh (h×nh 1). H×nh 1 H×nh: PhÇn quay ®­îc nèi víi trôc goÞ lµ r«to. PhÇn ®øng yªn nèi víi vá gäi lµ stato, stato gåm vßng thÐp (1), trong ®ã cã c¸c c¸nh uèn cong (5). MÐp trong cña c¸c c¸nh ®­îc liªn kÕt víi nhau b»ng vßng (3) R«to gåm vßng (2),c¸c c¸nh (6) ®­îc uèn cong theo chiÒu ng­îc víi c¸nh Stato. C¸c mÐp ngoµi cña 141
  4. c¸nh ®­îc g¾n víi nhau qua mÐp (4). Gi÷a r«to vµ stato cã kho¶ng hë ®Ó r«to quay tù do. Trong c¸nh qu¹t cña Tuèc Bin , n¨ng l­îng thñy lùc cña dßng n­íc röa ®­îc chuyÓn ho¸ thµnh c¬ n¨ng ®Ó quay trôc cã mang theo choßng khoan. Dung dÞch khoan ®i qua c¸c r·nh c¸c c¸nh palÐt uèn cong cña ®Üa stato. Dßng  dung dÞch ®ã nã tiÕp tôc ®æi h­íng. Khi ra khái stato vËn tèc tuyÖt ®èi C 0 ®­îc coi lµ b»ng vËn tèc tuyÖt ®èi vµo c¸c r·nh cña c¸c c¸nh palÐt uèn cong   cña ®Üa r«to C 1 ( C 0= C 1). Khi vµo r«to dßng dung dÞch t¸c dông xuèng c¸c c¸nh uèn cong cña r«to lµ cho ®Üa r«to quay. Khi vµo r«to chÊt láng tham gia hai chuyÓn ®éng.  - VËn tèc t­¬ng ®èi U1 quay theo ®Üa r«to   - VËn tèc t­¬ng ®èi ω theo h­íng cña palÐt uèn cong. Thµnh phÇn U 1 lµm quay Tuèc Bin khoan, vÐc t¬ cña vËn tèc tuyÖt ®èi tiÕp tôc ®æi h­íng vµ ra  khái r«to lµ C 2 víi vËn tèc nµy dßng dung dÞch vµo trong r·nh cña ®Üa Stato ë tÇng tiÕp theo. ë ®©y qu¸ tr×nh l¹i ®­îc lÆp l¹i. 142
  5. 5.1.3 CÊu tróc cña Tuèc Bin khoan. Trong khoan th­êng sö dông c¸c lo¹i Tuèc Bin: §¬n vµ Nèi 5.1.3.1. Tuèc Bin ®¬n. Tuèc Bin ®¬n ®­îc t¹o thµnh b»ng vá Tuèc Bin (1) vµ nã g¾n chÆt víi ®Üa Stato cña Tuèc Bin. ë phÝa bªn trong cã trôc Tuèc Bin (2) g¾n víi ®Üa r«to. §Ó treo trôc bªn trong Tuèc Bin nhê æ tùa däc (5) víi lo¹i ma s¸t tr­ît kim lo¹i trªn cao su hay cao su trªn cao su. Do d¹ng cña æ tùa nµy nªn ng­êi ta vÉn gäi lµ æ tùa r¨ng l­îc. §Ó gi÷ kh«ng cho dung dÞch khoan x©m nhËp vµo æ tùa r¨ng l­îc ë mét sè cÊu tróc cña Tuèc Bin æ tùa ®­îc l¾p ë phÇn d­íi. §Ó tr¸nh bÞ cong trôc tuèc bin ng­êi ta lÊy 2 hay 3 æ tùa ngang (6). C¸c æ tùa nµy ®­îc l¾p ë kho¶ng c¸ch t­¬ng ®èi b»ng nhau vµ gi÷a chóng lµ c¸c tÇng Tuèc Bin . ë phÇn trªn cña Tuèc Bin cã ®Çu nèi chuyÓn tiÕp ®Ó nèi víi phÇn d­íi cña cét cÇn khoan. PhÝa d­íi cã ®Õ (7). §Õ (7) nµy nã bÞt kÝn gi÷a th©n tuèc bin vµ trôc nhê ®Öm bÞt kÝn (15) bªn trong ®Õ. Trong khi vÆn ®Õ vµo ®Õ Tuèc Bin, ®Õ Ðp chÆt vßng thÐp bªn ngoµi cña ®Üa stato ®Ó g¾n chÆt chóng víi vá Tuèc Bin. ë phÇn trªn trôc Tuèc Bin cã ren. Ren nµy ®­îc vÆn chÆt vµo èc (9). Nã Ðp chÆt c¸c vµnh thÐp bªn trong cña ®Üa r«to vµo trôc tuèc bin, èc h·m (10) ®Ó gi÷ èc (9). PhÇn d­íi cña trôc cã 2 lç tho¸t (11) ®Ó liu th«ng dung dÞch xuèng choßng khoan. Tuèc Bin ®¬n th­êng dïng lµ lo¹i T12M 5.1.3.2. Tuèc Bin nèi. Trong mét sè tr­êng hîp khi khoan qua c¸c tÇng ®Êt ®¸ H×nh3 dÎo, momen quay cña Tuèc Bin kh«ng ®ñ ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh ph¸ ®¸, hay ë c¸c giÕng khoan s©u, l­u l­îng dung dÞch nhá, do ®ã gi¸ trÞ cña momen vµ c«ng suÊt kh«ng ®¸p øng cho qu¸ tr×nh khoan. §Ó thu ®­îc momen quay vµ c«ng suÊt lín cña Tuèc Bin mµ kh«ng thay ®æi ®­êng kÝnh cña chóng. Chóng ta chØ gi¶i quyÕt b»ng c¸ch t¨ng sè tÇng cña 143
  6. chóng lªn. Do ®ã cÇn ph¶i chÕ t¹o nh÷ng Tuèc Bin dµi, ng­êi ta còng ®· chÕ t¹o nh÷ng Tuèc Bin ®Õn 150 tÇng ®Üa. NÕu chÕ t¹o nh÷ng Tuèc Bin cã ®é dµi qu¸ lín, g©y khã kh¨n cho viÖc n©ng th¶ vµ sö dông nã ë giÕng khoan, trong kh©u l¾p r¸p vËn chuyÓn vµ b¶o qu¶n. §Ó gi¶i quyÕt nh÷ng khã kh¨n trªn, ng­êi ta ®· chÕ t¹o lo¹i Tuèc Bin nèi. CÊu tróc cña nã cã tõ 2 - 4 ®o¹n vµ ®­îc nèi víi nhau tµo thµnh Tuèc Bin nèi. Mçi mét ®o¹n lµ mét Tuèc Bin ®¬n cã Ýt nhiÒu thay ®æi vÒ mÆt cÊu tróc. Vá cña tõng ®o¹n Tuèc Bin ®­îc nèi víi nhau b»ng ren. C¸c ®o¹n phÇn trªn kh«ng cã ®Õ vµ thay vµo ®ã lµ nh÷ng ®o¹n nèi §Ó nèi c¸c trôc cña c¸c ®o¹n Tuèc Bin cã ba ph­¬ng ¸n cÊu tróc. a. C¸c trôc ®­îc nèi víi nhau b»ng khíp nèi cã r·nh (then hoa). Trong ph­¬ng ¸n nµy, ë c¸c ®o¹n Tuèc Bin cã æ tùa chÝnh l¾p ë phÝa trªn. C¸c æ tùa cña c¸c ®o¹n Tuèc Bin ë phÝa trªn lµm viÖc suèt thêi gian víi chÞu t¶i cã h­íng tõ trªn xuèng. Do ®ã c¸c chi tiÕt cña æ tùa còng bÞ mµi mßn ®i rÊt nhanh vµ c¸c chi tiÕt cña khíp nèi cã r·nh còng bÞ mßn nhanh, nªn lo¹i nµy sö dông h¹n chÕ. b. C¸c trôc cña c¸c ®o¹n Tuèc Bin ®­îc nèi víi nhau b»ng khíp ma s¸t. H×nh 4 Trong qu¸ tr×nh nèi vá l¹i víi nhau th× ®Çu nèi ®ùc vµ ®Çu nèi c¸i nã sÏ Ðp chÆt l¹i víi nhau vµ Tuèc Bin ®­îc g¾n chÆt víi nhau qua chóng. c. C¸c trôc cña c¸c ®o¹n Tuèc Bin nèi víi nhau qua khíp nèi kÐp. Lo¹i khíp nèi nµy võa kÕt hîp khíp nèi ma s¸t h×nh nãn côt c«n r·nh. 5.1.3.3. Tuèc Bin cã trôc Spenden. Trong Tuèc Bin khoan dï ®¬n hay nèi, thµnh phÇn chÞu mßn nhiÒu nhÊt lµ æ tùa chÝnh (æ tùa r¨ng l­îc). Khi cÇn söa ch÷a hay thay thÕ æ tùa, ph¶i th¸o 144
  7. toµn bé Tuèc Bin, viÖc nµy ph¶i ®­a vµo x­ëng, mÊt nhiÒu thêi gian. §Ó tr¸nh ph¶i vËn chuyÓn vµ viÖc th¸o l¾p Tuèc Bin, ng­êi ta ®· chÕ t¹o ®­îc Tuèc Bin cã l¾p trôc Spenden. Spenden lµ trôc cã l¾p s½n æ tùa chÝnh cã cÊu tróc ®éc lËp vµ l¾p ë phÝa d­íi Tuèc Bin ®¬n hay ®o¹n d­íi cña Tuèc Bin nèi. Chóng ®­îc l¾p víi nhau b»ng khíp nèi ma s¸t hay khíp r·nh . Trong tr­êng hîp mßn æ tùa chÝnh th× chóng ta chØ viÖc thay trôc Spenden ngay t¹i miÖng lç khoan. Qua viÖc dïng Spenden cã thÓ gi¶m ®­îc ®é mÊt dung dÞch ë ®Õ. 5.2. ChuyÓn vËn cña dung dÞch bªn trong Tuèc Bin . Sù chuyÓn vËn cña dung dÞch khoan qua lç tho¸t n­íc gi÷a c¸c m¹ng palÐt cña ®Üa r«to vµ stato lµ mét hiÖn t­îng phøc t¹p. Nghiªn cøu qu¸ tr×nh chuyÓn vËn cña nã nh»m x¸c ®Þnh b»ng lý thuyÕt c¸c gi¸ trÞ cña c¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña Tuèc Bin khoan, chóng ta cÇn mét sè gi¶ thiÕt nh»m ®¬n gi¶n ho¸. - Chóng ta coi r»ng dung dÞch khoan cã ®é l­u th«ng tuyÖt ®èi, c¸c lùc c¶n do ®é nhít lµ kh«ng ®¸ng kÓ. - L­u l­îng cña dung dÞch khoan qua c¸c r·nh tho¸t n­íc cña ®Üa r«to vµ Stato lµ kh«ng ®æi Q = Const. - Chóng ta xem r»ng dßng dung dÞch chuyÓn vËn gi÷a kho¶ng kh«ng gian cña hai mÆt trô ®ång t©m. Dung dÞch còng ch¶y thµnh tõng líp h×nh trô ®ång t©m. Gi¶ thuyÕt nµy cho phÐp ¸p dông ®Þnh luËt cular vÒ m¸y thuû lùc. - §é hë gi÷a ®Üa r«to vµ Stato nhá. 5.2.1. §­êng kÝnh lý thuyÕt cña tuèc bin khoan. §Ó nghiªn cøu ho¹t ®éng cña Tuèc Bin khoan, ta h·y t¸ch mét líp h×nh trô trung b×nh cña dßng dung dÞch. Líp dung dÞch nµy chuyÓn vËn ë ®­êng kÝnh lý thuyÕt (Dlt) hay ®­êng kÝnh trung b×nh cña Tuèc Bin. mét tia dung dÞch cña mÆt trô nãi trªn ®­îc coi lµ mét tia trung b×nh hay mét tia t­¬ng ®­¬ng cã vËn tèc chuyÓn ®éng trung b×nh vµ kh«ng thay ®æi theo thêi gian. Vµ chóng ta gi¶ thiÕt r»ng c¸c tia dung dÞch t­¬ng ®­¬ng nµy chuyÓn ®éng 145
  8. trong c¸c kho¶ng kh«ng gian gi÷a m¹ng palÐt uèn cong vµ nã cã hiÖu qu¶ nh­ nh÷ng tia thËt chuyÓn ®éng t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau cña r·nh tho¸t n­íc. H×nh 5 MÆt c¾t däc cña mét Tuèc Bin . Nh­ vËy ®­êng kÝnh lý thuyÕt n»m gi÷a ®­êng kÝnh ngoµi vµ trong cña m¹ng phalet. §­êng kÝnh lý thuyÕt cã thÓ tÝnh b»ng 2 c¸ch. 1. §­êng kÝnh trung b×nh gi÷a ®­êng kÝnh ngoµi vµ ®­êng kÝnh trong. Dn + Dt dlt = (1) 2 2. §­êng kÝnh mµ nã chia tiÕt diÖn vµnh xuyÕn giíi h¹n gi÷a Dn vµ Dt thµnh hai phÇn b»ng nhau.   .(Dn2 - dlt2) = 4 .(dlt2- Dt2) Tõ ®ã rót ra 4 2 D2n +D2t dlt = (2) 2 5.2.2: HÖ sè sö dông cña tuèc bin khoan. (hÖ sè gi¶m r·nh tho¸t n­íc Strangular) HiÖn diÖn cña palÐt trong m¹ng cña ®Üa r«to vµ stato lµm gi¶m diÖn tÝch r·nh tho¸t n­íc cña dung dÞch. Chóng ta gäi H hÖ sè sö dông cña Tuèc Bin lµ tû sè gi÷a diÖn tÝch thËt cña r·nh tho¸t n­íc Ac vµ diÖn tÝch r·nh tho¸t n­íc trong ®iÖu kiÖn kh«ng cã hiÖu diÖn cña c¸nh palÐt. A H = A'c (3) c 146
  9. A’c = .dlt .h DiÖn tÝch A’c ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: 1 h - lµ chiÒu cao ngang cña r·nh palÐt: h = 2 .(Dn- Dt) Ac - DiÖn tÝch thËt cña r·nh tho¸t n­íc: Ac = A’c- AP Trong ®ã AP lµ diÖn tÝch cña c¸c c¸nh palÐt .d   = t lt .h . AP = Z. h sin sin t- lµ b­íc cña palet.  Ac =  dlt .h -  dlt .h sin  Ac = A’c (1 - ) tsin A  H = A'c = 1 - (4) tsin c d Z = t lt    sin t H×nh 6 5.2.3: C¸c tam gi¸c vËn tèc Dung dÞch khoan sau khi ®i qua r·nh tho¸t n­íc cña ®Üa Stato. Trong thêi ®iÓm dung dÞch ra khái ®Üa Stato, h­íng cña dßng dung dÞch tiÕn tíi h­íng cña palÐt ë r×a ra. Hay nãi c¸ch kh¸c gi¸ trÞ cña gãc thuû lùc tl gÇn b»ng gi¸ trÞ cña gãc cÊu tróc c , chÕ ®é thuû kh«ng sãc. tl = c 147
  10. ë r·nh tho¸t n­íc cña ®Üa r« t¬, mét phÇn tö n­íc tham gia 2 chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi - u: VËn tèc t­¬ng ®èi chuyÓn ®éng theo ®Üa r«to - : VËn tèc t­¬ng ®èi chuyÓn ®éng theo h­íng palÐt. Tæng hîp cña 2 chuyÓn ®éng trªn chóng ta ®­îc vËn tèc tuyÖt ®èi C. ë mçi ®iÓm cña r·nh tho¸t n­íc t­¬ng øng víi mét ®iÓm cña tam gi¸c vËn tèc. Víi môc ®Ých nghiªn cøu sù chuyÓn vËn cña dung dÞch bªn trong Tuèc Bin. Nh»m x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña Tuèc Bin chóng ta lÊy 4 ®iÓm ®Æc tr­ng n»m ë r×a ra vµ r×a vµo cña ®Üa Stato vµ ®Üa r«to cña mét tia dung dÞch trung b×nh chuyÓn ®éng ë ®­êng kÝnh lý thuyÕt vµo Tuèc Bin . 0 Kh«ng ký hiÖu u1 A 1 0 ký hiÖu : r×a vµo r·nh tho¸t 1 n­íc ë ®Üa Stato c1 u 1 Kh«ng ký hiÖu : r×a ra ®Üa stato 1: r×a vµo ®Üa r«to u2 2 B 2.: r×a ra ®Üa r«to 2 u2 c2 H×nh 7 Chóng ta h·y xem kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®Üa r«to vµ Stato lµ kh«ng ®¸ng kÓ, v× vËy chóng ta xem r»ng. - TÊt c¶ c¸c hiÖn t­îng x¶y ra ë r×a vµo r«to trïng víi c¸c hiÖn t­îng xÈy ra ë r×a ra Stato. - TÊt c¶ c¸c hiÖn t­îng x¶y ra ë r×a ra r«to trïng r×a vµo Stato. Nh­ vËy t¹i hai ®iÓm A vµ B cña tia dung dÞch trung b×nh ch¶y ë ®­êng kÝnh lý thuyÕt chóng ta vÏ ®­îc hai tam gi¸c vËn tèc. Nh­ vËy: Tam gi¸c vËn tèc r×a vµo r«to trïng tam gi¸c vËn tèc r×a ra Stato. 148
  11. Tam gi¸c vËn tèc r×a ra r«to trïng tam gi¸c vËn tèc r×a vµo Stato. Nh­ vËy chóng ta cã thÓ vÏ tæng hîp c¸c tam gi¸c vËn tèc t¹i bèn ®iÓm ®Æc tr­ng d­íi d¹ng: (h×nh vÏ bªn) u1 = u 2 = u u C1u c2u 1 2 2 c1 1 c2 z H×nh 8 C1 = C , C2 = C0 , w1 = w 0 u 1 = u , u 2 = u0 , w 2 = w 0 Tõ c¸c tam gi¸c vËn tèc chóng ta rót ra ®­îc c¸c c«ng thøc sau ®©y. V× cïng chung tèc ®é quay nªn: u1= u2 = u C1z = C2z = w1z = w2z = Cz C1u= Cz cotg1 (5) C2u= - (Cz cotg 2 - u) = u - Cz cotg 2 (6) C¸c gi¸ trÞ C1u , C2u quyÕt ®Þnh ®Õn c¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña Tuèc Bin. 5.2.4 §Þnh luËt cña euler vÒ Tuèc Bin däc theo ®Þnh lý thø hai cña enuler, lùc t¸c dông lªn c¸c c¸nh cong palÐt g©y nªn momen quay cña trôc tuèc bin lín ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: Q. F = g (C1u - C2u ) Nh­ vËy momen quay cña Tuèc Bin víi sè tÇng lµ k sÏ lµ. Q M = k. g ret (C1u-C2u ) (7) Trong ®ã: ret = b¸n kÝnh lý thuyÕt cña Tuèc Bin , Q tû träng vµ l­u l­îng cña dung dÞch. NÕu chóng ta biÕt ®­îc l­u l­îng dung dÞch lµ Q, vËn tèc quay u C«ng suÊt hiÖu dông cña Tuèc Bin sÏ lµ. 149
  12. U Q N = .M = r .k. g .ret. (C1u- C2u) et Q N = k. g u(C1u- C 2u) (8) ¸p suÊt bªn trong Tuèc Bin ®­îc biÓu diÔn d­íi d¹ng chiÒu cao thuû lùc hay chiÒu cao thùc. 1 Q N Hthùc = = .k. g .u.(C1u- C 2u) Q Q k Hthùc = g.u.(C1u -C2u) (9) ¸p suÊt tiªu thô bªn trong Tuèc Bin phô thuéc vµo sè tÇng Tuèc Bin k, vËn tèc quay u vµ hiÖu vËn tèc C1u - C2u 5.3. §Æc tÝnh lý thuyÕt cña Tuèc Bin (§Æc tÝnh bªn trong hay ®¬n gi¶n cña Tuèc Bin ). Qua ®Æc tÝnh lý thuyÕt lµm viÖc cña Tuèc Bin khoan, chóng ta hiÓu r»ng ®ã lµ sù biÕn thiªn c¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña chóng nh­ m«men, c«ng suÊt, ¸p suÊt, hiÖu suÊt víi sè vßng quay, trong ®iÒu kiÖn l­u l­îng Q kh«ng ®æi. Trong khi nghiªn cøu ®Æc tÝnh lý thuyÕt, chóng ta bá qua ¶nh h­ëng cña c¸c æ tùa cña Tuèc Bin. Chóng ta thay C1u, C2u ë c«ng thøc (5), (6) vµo c«ng thøc tÝnh M (7) Q M = k. g .ret (C2 cotg - u +Cz cotg  2 ) NÕu nh­ trong thêi gian ho¹t ®éng trôc Tuèc Bin kh«ng chÞu t¶i, lôc ®ã momen cña Tuèc Bin b»ng kh«ng. Tõ c«ng thøc trªn chóng ta cã Cz cotg1 - Ukt + Czcotg  2 = 0 Ukt = Czcotg1 + Czcotg  2 Vµ biÓu thøc tÝnh momen sÏ lµ. Q Q U M = g ret(Ukt - U) = k g retUkt (1- U ) kt NÕu nh­ chóng ta thay U = 2retn vµ Ukt = 2retnkt Vµo c«ng thøc trªn chóng ta thu ®­îc 150
  13. Q n M = K. g .2.r2et - nkt (1 - n ) kt Trong tr­êng hîp Tuèc Bin ngõng quay cho chÞu t¶i lín n = 0 Momen Tuèc Bin sÏ b»ng momen h·m. Q Mf = K. g 2.r2et .nkt Thay gi¸ trÞ momen h·m vµo c«ng thøc tÝnh momen, chóng ta cã n M = Mf(1 - n ) kt Hµm sè M = M (n) lµ mét hµm tuyÕn tÝnh n = 0  M = Mf n = nkt  M = 0 C«ng suÊt cña Tuèc Bin : N = . M = 2n.M n2 N = 2 Mf(n - n ) kt Hµm N = N(n) lµ mét hµm parabol bËc 2 T¹i ®iÓm n = 0 N=0 n = nkt Gi¸ trÞ sè vßng quay tèi ­u n0 mµ t¹i ®ã N ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i sÏ lµ . dN 2n0 dn = 0  1 - nkt = 0 nkt Tõ ®ã chóng ta suy ra: n0 = 2 Momen t­¬ng øng víi sè vßng quay nµy, thay n0 vµo M chóng ta thu ®­îc : M M0 = 2 f Gi¸ trÞ c«ng suÊt cùc ®¹i N0 sÏ lµ. M nkt  N0 = M0.0 = 2 f2. 2 = 2 Mf.nkt Chóng ta xem ®å thÞ biÕn thiªn c«ng suÊt. HiÖu suÊt cña Tuèc Bin chóng ta xem b»ng hiÖu suÊt thuû lùc : 151
  14. N N t = th = N = P .Q th t Trong ®ã: Pt - ¸p suÊt tiªu thô trong Tuèc Bin th«ng th­êng kh«ng thay ®æi theo sè vßng quay. Pt = const Q - l­u l­îng b¬m. TÝch Pt .Q = const Nh­ vËy biÕn thiªn t = f(n) chñ yÕu biÕn thiªn theo N vµ chóng ta vÏ ®­îc ®å thÞ d¹ng parabol gièng N m N= f(n) Mf = f(n) m= f(n) nkt no n H×nh 9 5.4. C¸c th«ng sè lµm viÖc cña Tuèc Bin khoan 5.4.1. Ph©n lo¹i Tuèc Bin khoan. Mét trong nh÷ng chØ tiªu ph©n lo¹i Tuèc Bin khoan ®ã lµ hÖ sè tuÇn hoµn : C1u - C2u = U (ë trong chÕ ®é lµm viÖc tèi ­u) ng­êi ta ph©n lo¹i Tuèc Bin theo  nh­ sau : 1)  < 1 Tuèc Bin tuÇn hoµn thÊp 2)  =1 Tuèc Bin tuÇn hoµn b×nh th­êng 3)  > 1 Tuèc Bin tuÇn hoµn cao Vµ Tuèc Bin ®èi xøng nÕu nh­ tr¾c diÖn cña c¸nh palÐt cña ®Üa Stato gièng tr¾c diÖn cña c¸nh palÐt ®Üa r«to. 152
  15. C¸c tam gi¸c vËn tèc cña mét tia dung dÞch trung b×nh, chuyÓn ®éng ë mÆt trô cã ®­êng kÝnh b»ng ®­êng kÝnh lý thuyÕt ®­îc x¸c ®Þnh qua c¸c biÓu ®å sau: u u u 2 c1 c1 2 2 c1 1 c2 1 c2 1 c2 c)  < 1 b)  = 1 a)  > 1 H×nh 10 Thay ®æi gi÷a hiÖu suÊt cña Tuèc Bin, ¸p suÊt ®èi víi 3 lo¹i Tuèc Bin nh­ sau:  P =1  >1  >1 

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản