Буровой насос У8

бур_насос_у8(c рамкой).docx

1 Оборудование циркуляционной системы буровых установок4
2 Назначение двухцилиндровых буровых насосов6
3 Конструкция двухцилиндровых буровых насосов8
3.1 Гидравлическая часть насоса У8-6МА28
3.2 Приводная часть насоса У8-6МА213
4 Технические параметры двухцилиндровых буровых насосов17
5 Монтаж буровых насосов17
Расчетно-технологическая часть20
1 Характер износа и материалы изготовления деталей насосов20
2 Технологический процесс капитального ремонта насосов22
2.1 Схема капитального ремонта22
2.2 Виды мойки деталей на предприятии24
2.3 Методы контроля технического состояния деталей при дефектовке26
2.4 Методы ремонта основных деталей буровых насосов28
2.5 Сборка наладка и испытания насосов после ремонта29
3 Правила технической эксплуатации буровых насосов31
3.1 Подготовка к пуску31
3.3 Остановка насоса32
3.4 Уход за работающим насосом32
4 Конструкционный расчет насосов33
Список литературы:38
Благодаря простоте и надежности работы поршневые насосы нашли широкое применение в нефтяной газовой и нефтехимической отраслях промышленности все основные технологические процессы которых связаны с перекачкой по трубопроводам различных жидкостей — нефтей нефтепродуктов сжиженных газов воды глинистых растворов химических реагентов и др.
В бурении нефтяных и газовых скважин поршневые насосы нашли исключительное применение. Они используются для создания циркуляции глинистого раствора или воды в скважине.
В добыче нефти поршневые (плунжерные) насосы используются главным образом для извлечения нефти из скважины перекачки воды и высоковязкой нефти по трубопроводам гидравлического разрыва пластов нагнетания воды в пласт.
Поскольку в нефтяной промышленности нет ни одного участка где не использовались бы насосы дальнейшее улучшение их технико-экономических показателей остается основной проблемой нефтяной промышленности. Сохранение при работе высокого коэффициента полезного действия или полное использование установленной мощности рассматриваемых гидравлических машин является одной из важнейших задач обслуживающего персонала. Она может быть выполнена только при хорошем знании теории и правил эксплуатации насосов.
1 Оборудование циркуляционной системы буровых установок
Буровые насосы и циркуляционная система выполняют следующие функции:
- нагнетание бурового раствора в бурильную колонну для обеспечения циркуляции в скважине в процессе бурения и эффективной очистки забоя и долота от выбуренной породы промывки ликвидации аварий создания скорости подъема раствора в затрубном пространстве достаточной для выноса породы на поверхность;
- подвод к долоту гидравлической мощности обеспечивающей высокую скорость истечения (до 180 мс) раствора из его насадок для частичного разрушения породы и очистки забоя от выбуренных частиц;
- подвод энергии к гидравлическому забойному двигателю.
На рисунке 1 показаны схема циркуляции бурового раствора и примерное распределение потерь напора в отдельных элементах циркуляционной системы скважины глубиной 3000 м при бурении роторным способом.
В процессе бурения в большинстве случаев раствор циркулирует по замкнутому контуру. Из резервуаров 13 очищенный и подготовленный раствор поступает в подпорные насосы 14 которые подают его в буровые насосы 1. Последние перекачивают раствор под высоким давлением (до 30 МПа) по нагнетательной линии через стояк 2 гибкий рукав 3 вертлюг 4 ведущую трубу 5 к устью скважины 6. Часть давления насосов (рл) при этом расходуется на преодоление сопротивлений в наземной системе. Далее буровой раствор проходит по бурильной колонне 7 (бурильным трубам УБТ и забойному двигателю 9) к долоту 10. На этом пути давление раствора снижается вследствие затрат энергии на преодоление гидравлических сопротивлений:
где рз — потери давления в бурильной колонне до забоя;
рбт рубт рд — потери давления соответственно в бурильных трубах УБТ и долоте.
Затем буровой раствор вследствие разности давлений внутри бурильных труб и на забое скважины рд с большой скоростью выходит из насадок долота очищая забой и долото от выбуренной породы. Оставшаяся часть энергии раствора затрачивается на подъем выбуренной породы и преодоление сопротивлений в затрубном кольцевом пространстве 8 ркп.
Рисунок 1 – Схема циркуляции бурового раствора:
- буровые насосы; 2- стояк; 3- рукав; 4- вертлюг; 5- ведущая труба; 6- скважина; 7- бурильная колонна; 8- затрубное кольцевое пространство; 9- двигатель; 10- долото; 11- растворопровод; 12- блок очистки; 13- резервуары; 14- подпорные насосы; 15- амбар; 16- смеситель
Поднятый на поверхность к устью 6 отработанный раствор проходит по растворопроводу 11 в блок очистки 12 где из него удаляются в амбар 15 частицы выбуренной породы песок ил газ и другие примеси поступает в резервуары 13 с устройствами 16 для восстановления его параметров и снова направляется в подпорные насосы.
Нагнетательная линия состоит из трубопровода высокого давления по которому раствор подается от насосов 1 к стояку 2 и гибкому рукаву 3 соединяющему стояк 2 с вертлюгом 4. Напорная линия оборудуется задвижками и контрольно-измерительной аппаратурой. Для работы в районах с холодным климатом предусматривается система обогрева трубопроводов.
Сливная система оборудуется устройствами для очистки и приготовления бурового раствора резервуарами всасывающей линией фильтрами нагнетательными центробежными насосами задвижками и емкостями для хранения раствора.[2]
Схема наземной части циркуляционной системы показана на рисунке 2.
Рисунок 2 – Циркуляционная система буровой установки:
- стояк; 2 и 15 – распределительное устройство; 3 4 5 6 19 20 23 и 24 – задвижки; 7- манометр; 8- предохранитель; 9 11 12 21 и 22 – отводы; 10- быстросъемное соединение; 13- датчик расхода; 14- трубопровод; 16- ниппель; 17 – кран четырехклаппанный; 18 и 30- клапан обратный; 25 и 27 – трубопровод сливной и распределительный; 26 – блок приготовления раствора; 28 – резервуар раствора; 29- желоб сливной; 31- головка колонная; 32- крестовина; 33- колонна бурильная; 34- рукав буровой; 35- вертлюг
Нагнетательная линия состоит из трубопровода высокого давления по которому раствор подается от насосов к стояку и гибкому рукаву соединяющему стояк с вертлюгом. Напорная линия оборудуется задвижками и контрольно-измерительной аппаратурой. Для работы в районах с холодным климатом предусматривается система обогрева трубопроводов.
Сливная система оборудуется устройствами для очистки и приготовления бурового раствора резервуарами всасывающей линией фильтрами нагнетательными центробежными насосами задвижками и емкостями для хранения-раствора.[3]
2 Назначение двухцилиндровых буровых насосов
Для очистки забоя скважины от выбуренной породы буровая соустановка комплектуется гидравлической системой которая стоит из буровых насосов нагнетательного трубопровода оборудования для очистки и сбора бурового раствора. В этой системе буровые насосы это преобразователи механической работы двигателей привода в гидравлическую энергию потока бурового раствора необходимую для выноса на поверхность выбуренной породы.
Затраты гидравлической энергии при бурении очень большие и с увеличением глубин скважин наблюдается тенденция их роста. Буровые насосы — главные потребители энергии на буровой и в настоящее время их приводная мощность составляет 190 - 1250 кВт.
Технология бурения не допускает прекращения циркуляции бурового раствора поэтому для обеспечения надежности процесса в составе буровой установки предусматриваются два насоса один из которых резервный. Для глубокого бурения забойными двигателями два насоса работают на параллельном включении. В этом случае обычно устанавливают третий резервный насос.
Буровые насосы эксплуатируются в очень тяжелых условиях. Они перекачивают вязкие растворы приготовленные обычно на основе глинисто-водных смесей и утяжеленные добавками гематита или барита. Растворы содержат до 2 % абразивных частиц выбуренной породы и перекачиваются насосами при температуре 40-700С. Водные растворы при этой температуре наиболее коррозионно-активные. Кроме того они часто содержат активные химические реагенты: известь каустическую соду дубильные кислоты соли и др. вещества.
Буровой насос должен быть самовсасывающим и устойчиво работать при высоте всасывания 2-3 м. Он должен допускать кратковременное повышение давления продавки пробок и сальников образующихся в скважине; быть простым по конструкции достаточно надежным и удобным в эксплуатации; позволять быструю смену цилиндровых втулок поршней штоков клапанов сальников и других быстроизнашивающихся деталей. Ресурс насоса должен составлять не менее 10 тыс. ч конструкция его должна позволять в 2-3 раза увеличивать или уменьшать подачу и давление за период бурения скважины. Привод насоса должен быть универсальным от дизеля электродвигателя или группового привода.
Буровые насосы должны обеспечивать достаточную равномерность подачи быть безопасными в эксплуатации удобными в обслуживании и ремонте в полевых условиях. Буровой насос обычно самый тяжелый агрегат буровой установки.современных наиболее мощных насосов достигает 50 т поэтому его конструкция должна допускать транспортировку как при помощи транспортных средств так и волоком в пределах промысла. Для этого насосы должны иметь жесткую раму-салазки.
Даже при нормальных условиях эксплуатации срок службы быстроизнашивающихся деталей ограничен и составляет в ч:
- цилиндровых втулок 200 – 300;
Иногда срок службы этих деталей сокращается до нескольких десятков часов. Поэтому быстрота удобство их замены а также малая трудоемкость операции имеют большое значение.
3 Конструкция двухцилиндровых буровых насосов
Буровой насос У8-6МА2 и однотипные им У8-7МА2 наиболее широко применяются в бурении. Буровой насос У8-6МА2 (общий вид показан на рисунке 3) - горизонтальный поршневой двухцилиндровый двойного действия состоит из гидравлической и приводной части смонтированных на общей раме.
Рисунок 3 – Общий вид насоса У8-6МА2:
– станина; 2 – вал трансмиссионный; 3 – кривошипно-шатунный механизм; 4 – система смазки штоков
3.1 Гидравлическая часть насоса У8-6МА2
Гидравлическая часть насоса У8-6МА2 состоит из следующих основных узлов: двух литых стальных гидравлических коробок соединенных между собой снизу приемной коробкой а сверху корпусом блока пневмокомпенсаторов.
На приемной коробке установлен всасывающий воздушный колпак. Приемная коробка насоса соединяет всасывающую трубу со всасывающими клапанами (рисунки 4 5 и 6).
Рисунок 4 - Клапан насоса У8-6МА2 в сборе:
- втулка; 2 – пружина; 3 – тарелка клапана; 4 – седло в сборе
Рисунок 5 - Седло насоса У8-6МА2 в сборе:
– уплотнение клапана; 2 – кольцо пружинное; 3 – кольцо; 4 – кольцо наружное; 5 – седло; 6 – направляющая; 7 – втулка
Рисунок 6- Тарелка клапана насоса У8-6МА2
Внутри гидравлических коробок устанавливаются сменные цилиндрические втулки (рисунки 7 8) внутренний диаметр которых выбирается в зависимости от требуемого давления и подачи насоса. Наружные размеры всех втулок одинаковы. С целью повышения сроков службы втулок внутренняя поверхность их подвергается термической обработке. Уплотнение цилиндровых втулок насоса У8-6МА2 (рисунок 7) производится путем установки между буртиком цилиндровой втулки 1 и стаканом 4 двух комбинированных уплотнений 2 разделенных стальным кольцом 3. Кольцо имеет по наружному и внутреннему диаметрам проточки с отверстиями. В случае износа уплотнения через специальное отверстие А в гидравлической коробке раствор должен вытекать наружу что и явится сигналом о неисправности уплотнения цилиндровой втулки.
Закрепление цилиндровых втулок производится с помощью стакана 5 и крышки 7 подтягиванием гаек 8.
Рисунок 7 - Уплотнение цилиндровых втулок насоса У8-6МА2
Цилиндровая крышка 7 уплотняется при помощи самоуплотняющихся манжет 6 и 9. Подтяжка уплотнения 2 цилиндровой втулки производится с помощью болта 10.
Рисунок 8 - Цилиндровая втулка насоса У8-6МА2
В цилиндровых втулках перемещаются поршни (рисунок 9). Поршень 13 (см. рис. 7) состоит из сердечника с конической расточкой и привулканизированных к нему двух резиновых манжет. Поршень насажен на конический хвостовик штока 14 и крепится к нему с помощью гайки 12 и контргайки 11.
Рисунок 9 - Поршень П 170-7 (ГОСТ 11267-65) насоса У8-6МА2
– сердечник; 2 – уплотнение
Шток (рисунок 10) соединен с надставкой штока (рисунок 11) резьбовый конец которого ввернут в корпус ползуна. При вращении эксцентрикового вала насоса У8-6МА2 через шатуны ползуны и штоки поршни получают возвратно-поступательное движение.
Для увеличения износостойкости штоков их рабочая поверхность закаливается на высокую твердость.
Рисунок 10 - Шток поршня насоса У8-6МА2
Рисунок 11 - Шток ползуна насоса У8-6МА2
Уплотнение (рисунки 12 13) состоит из корпуса 4 направляющей втулки 6 упорного резинового кольца 5 четырех уплотнительных резиновых колец 5 упорного кольца 11 и второй направляющей втулки.
Рисунок 12 - Уплотнение штока насоса У8-6МА2
Направляющие втулки и опорное кольцо изготавливаются из капролита. Упорное кольцо 11 поджимается при помощи втулки 7 через фланец 9.
Рисунок 13 - Комплект уплотнителей штока насоса У8-6МА2
– втулка; 2 – упорное кольцо; 3 – манжета уплотнения штока; 4- опорное кольцо
Подтяжка уплотнения производится при неработающем насосе с помощью гаек 10 и шпилек 8.
Для увеличения долговечности уплотнения штока осуществляется смазка и охлаждение штоков жидким маслом. Масло подается на штоки насосом Г11-22. Привод насоса осуществляется от трансмиссионного вала.
Рисунок 14 - Уплотнение штока ползуна
Герметизация соединения гидравлической коробки с корпусом 4 осуществляется самоуплотняющейся манжетой 1 и резиновым кольцом 2.
Для того чтобы предотвратить попадание глинистого раствора в приводную часть насоса создано специальное уплотнительное устройство (рисунок 14). Глинистый раствор может быть внесен в приводную часть надставкой штока поэтому отмеченное уплотнение сальникового типа. Манжеты 1 расположенные в корпусе сальника 2 поджимаются фланцем 3. Манжеты обжимают надставку штока и не дают возможность вносить глинистый раствор в приводную часть. Фланец 3 поджимается при остановке насоса. Поджатие осуществляется с тем чтобы устранить попадание глинистого раствора чрезмерная затяжка не требуется так как при этом преждевременно выходят из строя манжеты.
3.2 Приводная часть насоса У8-6МА2
Приводная часть насоса У8-6МА2 состоит из узлов коренного вала (рисунок 15) трансмиссионного вала (рисунок 165) и шатунного механизма (рисунок 17) установленных в литой чугунной станине.
Коренной вал (см. рисунок 15) выполнен в виде сварнолитной конструкции. Он состоит из двух эксцентриков 2 зубчатого венца 1 и вала 3. Зубчатый венец 1 напрессован на эксцентрики 2. Вал установлен на четырех конических подшипниках 4. Подшипники помещены в станках 6. Регулировка подшипников производится при помощи прокладок 5. Смазка подшипников осуществляется пружинными тавотницами.
Рисунок 15 - Узел коренного вала
Эксцентрики коренного вала смещены относительно друг друга на угол 90° и имеют эксцентриситет 200 мм. На эксцентрики 2 посажены по два конических рукоподшипника 7. Эксцентриситет обеспечивает ход поршня в 400 мм. Подшипники вала смазываются тем же маслом масляной ванны находящейся в картере корпуса что и зубчатое зацепление разбрызгиванием от зубчатой пары. Трансмиссионный вал приводит во вращение коренной вал при помощи косозубой шестерни 5 (см. рис. 16). Шестерня выполнена заодно с валом который установлен на двухрядных сферических роликовых подшипниках 4 помещенных в стакан 3. С помощью резинового кольца 2 уплотняется крышка стакана подшипников. Специальное уплотнение 6 предотвращает вытекание смазки из подшипников.
Рисунок 16 - Трансмиссионный вал
Консистентная смазка подается в подшипники пружинными тавотницами 1. Плавающий подшипник А имеет тепловой зазор для расширения. Оба конца трансмиссионного вала сделаны одинаковыми что позволяет монтировать насос с правым и левым расположением привода. Свободный конец вала защищается кожухом. Шкив крепится на конце вала шпонками и двумя стяжными болтами.
Места смазки обозначены на рисунках 15 и 16 римскими цифрами.
На рисунке 17 показан поперечный разрез ползуна по кольцу шатуна. Ведущие головки шатунов установлены на конических роликоподшипниках которые в свою очередь насажены на эксцентрики. Малые головки шатунов 3 (рисунок 17) соединены с ползуном 1 при помощи цилиндрических пальцев 2 и подшипников скольжения 5.
Смазка подшипников 5 производится через отверстие в малой головке шатуна. К этим отверстиям масло подводится из масляной камеры которая крепится к корпусу станины над. ползуном. Корпус ползуна 1 изготовляется из стали (ст. 35Л). Сменной деталью ползуна является накладка 4 изготовляемая из чугуна.
Направляющие накладки корпуса ползуна смазываются маслом которое подается самотеком из камеры. Масло в эту камеру попадает путем разбрызгивания от зубчатой передачи. Осмотр зубчатого зацепления и заливка масла в ванну производятся через специальный лоток. Для контроля уровня масла имеется маслоуказатель для слива масла — специальные резьбовые отверстия диаметром 75 мм. Для подогрева масла в зимнее время в ванну станины может быть вмонтирован подогреватель. Станина насоса крепится к его раме восемью болтами. Для удобства транспортировки рама насоса выполнена в виде салазок.
Блок пневмокомпенсатора насоса У8-6МА2 (рисунок 18) тупикового типа предназначен для снижения величины колебаний давления в напорном трубопроводе. Он состоит из корпуса 5 на котором: установлены три воздушных колпака 3 с разделителем. Объем воздушной части каждого колпака 17 дм3. Воздушные колпаки имеют приспособление 2 для контроля давления газа в колпаках и предохранительный клапан 4.
Рисунок 18 - Блок пневмокомпенсатора насоса У8-6МА2
Воздушный колпак (рисунок 19) состоит из перфорированной трубы и резинового баллона. Корпус колпака опираясь на фланец перфорированной трубы крепится шпильками к фланцу корпуса блока пневмокомпенсатора. В результате затяжки гаек обжимается фланец резинового баллона и тем самым герметизируется полость между баллоном и колпаком. Для выпуска сжатого воздуха или газа в верхней части колпаков имеются пробки 13.
Рисунок - 19 Пневмокомпенсатор (воздушный колпак) с разделителем
- гайка; 2 – фланец корпуса блока воздушных колпаков; 3 - шпилька; 4 – перфорированная труба; 5 – резиновый баллон; 6 – корпус колпака; 7 - пробка; 8 - вентиль; 9 - уплотнение
Каждый корпус колпака имеет вентиль 1 к которому подсоединяется приспособление для контроля давления газа в газовой полости колпаков. При помощи этого же приспособления происходит заполнение колпаков газом. Снимается колпачок 6 и на резьбовой конец патрубка наворачивается накидная гайка шланга высокого давления 7 второй конец которого присоединяется к баллону со сжатым газом. До заполнения газом пневмокомпенсатора отвинчивают пробку 13 и заливают в газовую полость колпаков по 100 - 150 см³ воды. Наличие воды обеспечивает более надежную герметизацию в газовой полости колпаков.
К корпусу блока пневмокомпенсатора крепится предохранительный клапан проходное отверстие в котором закрыто мембраной изготавливается из латуни марки-Л62М. Толщина ее равна мм. На мембрану 8 опирается сменное кольцо 9 и прижимается к ней при помощи трубы 10 и гайки 12.
Герметичность соединения мембраны с фланцем осуществляется за счет резинового кольца 11. Завод-изготовитель поставляет комплект сменных колец 9 которые отличаются размерами внутреннего диаметра. Каждой сменной цилиндровой втулке а значит и рабочему давлению соответствует определенное сменное кольцо 9. Кольца маркированы. Маркировка указывает рабочее давление. С повышением давления глинистого раствора сверх допустимого мембрана 8 срезается по контуру внутреннего диаметра кольца. При этом глинистый раствор сливается при помощи трубы 10 в емкость.
Буровой насос У8-7МА2 рассчитан на более высокое давление за счет увеличения размеров несущих деталей и применения более прочных марок сталей. В результате увеличились габариты и масса насоса. Конструктивное отличие заключается в установке малой головки шатуна в крейцкопфе на игольчатом подшипнике взамен бронзовой втулки.
4 Технические параметры двухцилиндровых буровых насосов
Технические параметры буровых насосов представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Технические параметры двухцилиндровых буровых насосов
Число двойных ходов поршня в 1 мин
Диаметр цилиндровых втулок м
Идеальная подача на один оборот кривошипного вала л
Давление на выходе МПа
Частота вращения трансмиссионного вала обмин
Передаточное число редуктора насоса
Диаметр трубопровода мм
Масса насоса без шкива т
5 Монтаж буровых насосов
На буровой установке обычно монтируют два насоса. Для бурения глубоких скважин монтируют три насоса и более. Количество насосов входящих в комплект буровой установки определяется необходимой для промывки скважины и привода забойного двигателя гидравлической мощностью. Монтаж насосов на буровой сводится к установке их на подготовленной площадке.
Насосы как правило устанавливают на балки металлических оснований. Однако возможно использовать и деревянные брусья уложенные в грунт на расстоянии 500 мм друг от друга. Ввиду значительной массы насоса нет необходимости в специальном фундаменте или креплении насоса к балкам или брусьям.
Насос устанавливают горизонтально по уровню как по длине так и по ширине. Емкости с раствором рекомендуется размещать так чтобы уровень жидкости в них был выше оси цилиндров насоса. В противном случае коэффициент наполнения насоса уменьшается и снижается подача. На конце всасывающей трубы устанавливают фильтр а если уровень раствора ниже осей цилиндров то и обратный клапан. Диаметр всасывающей трубы должен быть не менее диаметра отверстия приемной коробки т. е. 250 мм а длина (для уменьшения гидравлического сопротивления) небольшой с минимальным числом изгибов; при установке труба должна иметь уклон от насоса к чану.
Для промывки штоков к насосам от водопровода подводят трубу диаметром 19 мм.
Только после установки и крепления насосов выверки параллельности трансмиссионного насоса относительно вала трансмиссии приводного агрегата выверки параллельности осей валов и совпадения плоскостей ведущего шкива привода и ведомого шкива на насосе можно начинать монтаж трубопроводов высокого давления подсоединение насоса к компенсаторам и соединение емкостей с буровыми насосами.
Клиновые ремни следует подбирать одинаковой длины. Отклонение по длине отдельных ремней в комплекте свыше 25 мм не допускается. Клиноременная передача должна быть надежно закрыта предохранительным кожухом.
Сливное отверстие предохранительного клапана необходимо надежно соединить с трубой и отвести ее в емкость с раствором.
Гидравлическую обвязку насосов производят согласно проекту в такой последовательности. Вначале укладывают приемные трубопроводы. Конец приемного трубопровода опущенный в емкость для промывочной жидкости оборудуют обратным клапаном препятствующим сливу жидкости из насоса и трубопровода во время остановки и защитной сеткой (фильтром) предохраняющей обратный клапан и клапан насоса от засорения посторонними предметами. Несколько насосов в одной буровой установке обычно монтируют по параллельной схеме нагнетания что позволяет увеличить количество перекачивающей жидкости без изменения напора.
В зависимости от типа применяемой буровой установки и технологии бурения скважины используют различные схемы монтажа нагнетательных и всасывающих трубопроводов. Иногда требуется вводить в общую схему дополнительные агрегаты механизмы и сооружения. В соответствии с этим выбирают рациональную схему обвязки нагнетательных и всасывающих линий (трубопроводов).
Монтаж буровых насосов должен отвечать следующим требованиям:
Нагнетательные линии буровых насосов необходимо подвергать гидравлическому испытанию на полуторакратное максимальное рабочее давление предусмотренное геолого-техническим нарядом скважины. Испытания проводят перед пуском в эксплуатацию насосов а также после каждого ремонта обвязки. Результаты испытания оформляют актом.
Испытание нагнетательных линий буровыми насосами запрещается.
На нагнетательных линиях буровых насосов следует устанавливать задвижки отключающие выкид насоса во время его ремонта от общей нагнетательной линии. Если в обвязке буровых насосов не установлены такие задвижки или предусматриваются запорно-распределительные устройства (обратные клапаны) то перед ремонтом любого насоса давление в обвязке необходимо снизить до атмосферного.
Пусковые задвижки буровых насосов должны иметь дистанционное управление. Пуск в ход насосов при закрытых пусковых задвижках запрещается.
На каждом буровом насосе должно быть смонтировано предохранительное устройство заводского изготовления на номинальное (рабочее) давление в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
Установку и проверку состояния предохранительных устройств регистрируют в журналах технического состояния оборудования.
Предохранительные пластины необходимо устанавливать в специальном устройстве исключающем перекос пластины и обеспечивающем постоянное омывание ее промывочной жидкостью.
Это устройство должно монтироваться в обвязке насоса до места установки задвижки или фильтра и иметь сливную трубу через которую при разрыве предохранительной пластины промывочная жидкость сбрасывается в приемную емкость. Сливную трубу следует прокладывать прямолинейно и надежно закреплять.
В районах Крайнего Севера и приравненных к нему местностях необходимо предусмотреть обогрев предохранительного устройства в зимнее время.
На нагнетательной линии бурового насоса должен быть установлен манометр смонтированный на предохранительном устройстве гасящем колебания стрелки прибора и исключающем засорение его промывочной жидкостью.
Если два или более насоса работают в одну нагнетательную линию разрешается устанавливать для них в насосном помещении один общий манометр.
Для обслуживания бурового насоса вокруг него должен быть устроен пол с желобами для отвода жидкости.
На буровых насосах или на нагнетательных линиях от них необходимо установить компенсаторы давления.
Рабочее давление компенсатора по паспорту должно быть не менее максимального рабочего давления создаваемого насосом.
Запрещается использовать компенсаторы имеющие неровную поверхность (вмятины выступы наружные трещины заплаты косо приваренные фланцы).
Воздушно-гидравлические компенсаторы устанавливаемые отдельно на фундаментах или насосах должны дополнительно крепиться оттяжками соединяемыми с компенсатором при помощи хомутов.
Запрещается приваривать к корпусу компенсатора какие-либо устройства для крепления оттяжек.
Запрещается эксплуатация буровых насосов оборудованных пневмокомпенсаторами с предварительным сжатием при давлении в компенсаторах ниже установленного паспортом.
При наполнении пневматических компенсаторов воздухом или инертным газом должны быть приняты меры исключающие возможность попадания в полость компенсаторов масел и других горючих веществ. Перед разработкой компенсаторов из них необходимо выпустить воздух или газ и давление в компенсаторе снизить до атмосферного. При извлечении резинового элемента (виккеля) следует пользоваться приспособлением конструкции ВНИИТБ.
Пневматические компенсаторы должны иметь: а) приспособление для проверки давления сжатия; б) предохранительный колпак над вентилем для закачки и спуска воздуха.
Задвижки с невыдвижными шпинделями на выкидных линиях буровых насосов должны иметь указатели «Закрыто» «Открыто».[6]
Расчетно-технологическая часть
1 Характер износа и материалы изготовления деталей насосов
Наблюдения за износом и повреждениями деталей машин при эксплуатации позволяют выделить пять основных видов разрушения деталей:
) деформацию и изломы (хрупкий излом вязкий излом остаточная деформация усталостный излом контактные усталостные повреждения);
) механический износ (истирание металлических пар абразивный износ);
) эрозионно-кавитационные повреждения (жидкостная эрозия кавитация газовая эрозия);
) коррозионные повреждения (атмосферная коррозия коррозия в электролитах- газовая коррозия);
) коррозионно-механические повреждения (коррозионная усталость коррозионное растрескивание коррозия при трении)
Деформация и изломы возникают при чрезмерном увеличении напряжения в материале детали превосходящем предел текучести или предел прочности. Деформация материала сопровождается изменением формы и размеров детали.
Механический износ проявляется в результате взаимодействия трущихся пар. В зависимости от природы трущихся пар и условий их взаимодействия различают износ металлических пар при трении качения или скольжения и абразивный износ. Интенсивность износа зависит от условий взаимодействия трущихся пар.
Абразивный износ проявляется в подвижных сопряжениях вследствие царапающего и режущего действия твердых абразивных частиц. В результате абразивного износа детали машин интенсивно разрушаются.
Эрозионно-кавитационные повреждения деталей машин и оборудования возникают при действии на металл потоков жидкости или газа загрязненных механическими примесями и движущихся с большой скоростью. На участках где давление жидкости падает ниже давления насыщенных паров возникают пузырьки пара и воздуха. Исчезая с большой скоростью в зоне повышенного давления они вызывают гидравлические удары о поверхность металла и его разрушение. С увеличением твердости поверхности интенсивность разрушения резко снижается.
Коррозия металлов и сплавов представляет собой процесс их разрушения вследствие химического и электрохимического воздействия внешней среды. По характеру внешней среды коррозия разделяется на три основных вида: атмосферную газовую и коррозию в электролитах.
Коррозионно-механические повреждения возникают под влиянием коррозии и механических факторов (напряжений деформаций трения и др.)- Например коррозионная усталость представляет собой процесс разрушения металлов и сплавов
при одновременном воздействии коррозионной среды и циклических напряжений. Для повышения долговечности деталей машин работающих в условиях коррозионной усталости необходимо тщательно изолировать рабочую поверхность детали от коррозионной среды снижая величину и цикличность напряжений действующих в поверхностных волокнах металла.
Из изложенного выше следует что износ — это сложный и многообразный процесс. Его можно уменьшить но устранить полностью нельзя.
Все встречающиеся в машинах износы можно разделить на две группы: естественные и аварийные. Износы медленно нарастающие и являющиеся следствием длительной работы сил трения воздействия высоких температур кислот и щелочей при нормальных условиях эксплуатации называются естественными. Аварийные износы возникают из-за грубых нарушений правил технического обслуживания и эксплуатации. Наиболее распространен механический износ. В работе каждой трущейся пары более или менее четко выделяются три периода: приработка период естественного износа аварийный износ.
Период приработки характеризуется увеличением износа который объясняется сглаживанием неровностей сопрягаемых поверхностей до достижения стабильной шероховатости и постоянной площади контакта.Важно соблюдать нормальные условия приработки так как это позволяет предотвратить преждевременный выход оборудования из строя. Период естественного износа характеризуется приблизительно постоянной скоростью изнашивания. Третий период характеризуется быстрым нарастанием износа так как увеличение зазора в сопряжении приводит к работе с ударом между деталями что вызывает повышенные пластические деформации материала. Эта зона износа называется аварийной а износ носит название предельного.
Если деталь достигла предельного износа ее необходимо немедленно заменить новой или восстановить. В отличие от предельного износа в ремонтной практике различают допустимый износ при котором деталь в процессе ремонта может быть оставлена в машине если ее предельный износ наступит не раньше следующего ремонта.
Существует и выбраковочный износ который определяет полную непригодность детали к работе и восстановлению. Это относится к деталям которые работали в зоне аварийного износа'
2 Технологический процесс капитального ремонта насосов
2.1 Схема капитального ремонта
Капитальный ремонт — наиболее сложный и трудоемкий вид планового ремонта при котором производятся полная разборка оборудования с последующим ремонтом или заменой всех изношенных узлов и деталей а также работы входящие в объем среднего и малого ремонтов.
В результате капитального ремонта полностью восстанавливается техническая характеристика оборудования.
Капитальный ремонт как правило выполняют на ремонтных ваводах но при необходимости в виде исключения — силами ремонтных баз или мастерских. Оборудование отправляется в капитальный ремонт в соответствии с графиком ремонта а также с учетом его технического состояния. Капитально отремонтированное оборудование испытывается на холостом ходу и под нагрузкой.
Структура межремонтного цикла для буровых насосов:
К-2М-С-2М-С-2М-С-2М-К
Срок службы буровых насосов составляет 6 лет в течении которого предусмотрено 3 капитальных ремонта. [4].
Рисунок 20 – Схема технологического процесса капитального ремонта индивидуальным (а) и агрегатным (б) методами
Разборку насоса при капитальном ремонте начинают с гидравлической части и проводят в следующем порядке: отвинчивают гайки и снимают крышки цилиндров вынимают нажимные коронки цилиндровых втулок вывинчивают коронки крышек клапанов вынимают крышки клапана пружины клапанов и клапаны затем ослабляют сальники штоков отсоединяют штоки от надставок вынимают штоки с поршнями из цилиндров снимают грундбуксы вынимают уплотнения сальников штоков и специальным съемником — цилиндровые втулки из клапанных коробок. Далее отвинчивают гайки и снимают нагнетательный коллектор в сборе с воздушным компенсатором отсоединяют гидравлическую коробку от приемного тройника и корпуса насоса и снимают ее. Затем из гидравлической коробки при помощи съемника выпрессовывают седла клапанов.
После этого приступают к разборке воздушных компенсаторов. Сначала спускают воздух из колпаков для чего открывают игольчатые вентили и вывинчивают контрольные пробки. До этого разбирать компенсаторы запрещается так как сжатый воздух может сбросить колпак и травмировать рабочих. Затем отвинчивают гайки крепления фланцев колпаков к тройнику и снимают колпаки резиновые баллоны и перфорированные трубы.
После окончания разборки гидравлической части приступают к демонтажу приводной части насоса. Вначале снимают шкив клиноременной передачи для чего вывинчивают болты контршайбы и снимают ее. Затем отвинчивают болты и снимают боковые и основную крышки картера. Далее следует отвинтить болты снять четыре боковые крышки подшипников отвинтить гайки снять верхние крышки подшипников и трансмиссионный вал с подшипниками и шестерней. После этого вывинчивают надставки штока из крейцкопфа снимают стопорные планки пальцев крейцкопфа специальным съемником выпрессовывают пальцы крейцкопфа снимают сначала крышки коренных подшипников кривошипного вала а затем — вал в сборе с шатунами. Далее вынимают крейцкопфы снимают напрвляющие крейцкопфов и масляные уплотнения надставок штока.
После этого приступают к разборке узлов приводной части насоса.
Кривошипный вал разбирают в следующем порядке: снимают крышки шатунных подшипников и шатуны. Выпрессовывают с помощью винтовых съемников роликовые подшипники с шатунных шеек вала. Затем вал устанавливают на гидравлический пресс снимают крышки коренных подшипников торцевые крышки и корпуса подшипников выпрессовывают при помощи пресса коренные подшипники и зубчатое колесо. Затем из малой головки шатунов с помощью специального съемника или выколоток выпрессовывают бронзовые втулки.
С трансмиссионного вала с помощью винтового съемника выпрессовывают роликовые подшипники. С крейцкопфа снимают накладки. После промывки узлов и деталей их разбраковывают и составляют дефектную ведомость.
2.2 Виды мойки деталей на предприятии
Простейший метод очистки деталей — мойка погружением в ванну с обезжиривающим раствором. Так как активность слоя находящегося в контакте с деталью падает по мере насыщения его жиром деталь необходимо полоскать перемещая ее в растворе. Так производят мытье деталей в передвижных ваннах используемых на месте разборки.
В стационарных ваннах установленных в специальном помещении можно создать принудительную циркуляцию моющей жидкости через погруженные детали. В моечных ваннах установлена приподнятая над дном сетка на которую помещают детали. Пространство под сеткой выполняет роль отстойника. Применение горячих растворов значительно сокращает время мойки. Ванны для горячих растворов оборудуют откидными крышками что позволяет дольше сохранять температуру жидкости и уменьшить испарение. Болты гайки шпильки и другие мелкие детали лучше всего промываются во вращающихся моечных сетчатых барабанах которые на 7—23 диаметра погружены в раствор. Постоянное перемещение деталей в жидкости при вращении барабана обеспечивает хорошую их мойку.
На ремонтных предприятиях в зависимости от объема ремонтных работ для мойки деталей горячим способом используют моечные машины (струйная мойка) подобные закрытым моечным установкам но меньших размеров. Моечные машины могут быть однокамерными (только промывка) двухкамерными (промывка и ополаскивание) и трехкамерными (промывка ополаскивание и сушка). Детали перемещают из камеры в камеру специальным транспортером причем небольшие детали укладывают в проволочные корзины.
В качестве моющих раотворов в передвижных ваннах применяют растворители (бензин керосин дизельное топливо). В стационарных ваннах и при струйной мойке используют горячую воду (70—90 °С) холодные и горячие щелочные растворы. Широко применяют растворы каустической соды концентрацией до 3—5 % при струйной мойке и до 10—15 % в стационарных ваннах. Производительность мойки повышается на 20—30 % при добавке 15—18 гл поверхностно-активного вещества ДС-РАС или 2 гл сульфанола. В последние годы вместо каустической соды используют новые неагрессивные моющие средства такие как препараты AM-15 МЛ-51 МЛ-52 и растворы содержащие поверхностно-активные вещества синтезированные на основе нефтепродуктов. Раствор выбирают по составу таким чтобы он не вызывал коррозию металла.
Вибрационную мойку деталей обычно ведут в закрытых машинах что позволяет работать с токсичными растворителями и эмульсиями. Возникающие при вибрации турбулентные потоки жидкости способствуют повышению качества и производительности очистки.
Ультразвуковая мойка заключается в том что в моющем растворе с помощью генераторов типа ПМС-7 вызываются звуковые колебания большой частоты. Под действием этих колебаний в жидкости образуются области сжатия и разрежения приводящие к кавитационным явлениям. Под действием гидравлических ударов трудноотделяемые масляные загрязнения разрушаются превращаются в эмульсию и легко удаляются. Очистку рекомендуется выполнять при комнатной температуре в следующих растворах: тринатрийфосфат — 3 гл органический полупродукт ОП-7 — 3 гл.
Химико-термическую очистку применяют главным образом для удаления нагара и накипи путем обработки деталей в расплаве солей и щелочи. Рекомендуются следующие расплавы солей: 60—65 % едкого натра 30—35 % азотнокислого натрия и 5 % хлористого натрия. Температура расплава 410—420 °С. Продолжительность очистки 5—15 мин. После обработки в расплаве детали промывают в воде а затем в кислотном растворе для нейтрализации остатков щелочи. Чугунные и стальные детали очищают ингибированным раствором соляной кислоты а детали из алюминиевых сплавов — раствором фосфорной кислоты. Окончательно их промывают в горячей воде.
Электрохимическую мойку чаще всего проводят в щелочных растворах (гальванических ваннах) при температуре 80 C и плотности тока 10—15 Адм2. В этом случае к процессам эмульгирования диспергирования и растворения добавляется механическое действие пузырьков газа выделяющихся на границе раздела металла и загрязнений.
При мытье деталей необходимо по возможности меньше применять тряпки нитки которых могут забить смазочное отверстие и привести деталь к выходу из строя еще при обкатке отремонтированной машины.
Работа с моющими растворами требует строжайшего соблюдения правил безопасности и противопожарной техники. Перед началом работы мойщик должен покрыть руки специальными предохраняющими пастами. При мойке растворами рекомендуется применять пасты ХИОТ-6 и АБ-1 а при использовании нефтепродуктов — пасту ПМ-1. При использовании моющих растворов которые могут вызвать ожоги работать следует в резиновых перчатках. Моечное отделение необходимо содержать в чистоте и хорошо вентилировать. В начале каждой смены полы должны быть посыпаны свежими опилками которые в конце смены надо удалять.
Особую осторожность необходимо соблюдать при приготовлении кислотных растворов. Нельзя вливать воду в кислоту так как это может вызывать бурную реакцию с выбросом раствора. Следует лить кислоту в воду помешивая раствор. Размельчение каустической соды рабочий должен проводить в защитных очках. Дверцы моечной машины должны быть закрыты при ее пуске а открывать их можно только после остановки машины.
2.3 Методы контроля технического состояния деталей при дефектовке
Контроль деталей выполняется в определенной последовательности. В первую очередь определяют дефекты по которым чаще всего выбраковывают деталь например трещины раковины и т. д. Если они имеются остальные дефекты этой детали не проверяют.
Выбраковочные износы и дефекты в зависимости от их характера определяют следующими способами:
- наружным осмотром деталей выявляют дефекты видимые невооруженным глазом такие как трещины обломы остаточные деформации изгиба или кручения;
- простукиванием обнаруживают невидимые дефекты —неплотность посадки штифтов шпилек или наличие трещин при которых звук издаваемый деталью будет дребезжащим;
- опробованием устанавливают наличие люфтов легкость вращения подшипников или возможность перемещения шестерен по шлицевым валам и т. п.;
- промером универсальным или специальным измерительным инструментом определяют овальность конусность и допустимые размеры;
- специальными приспособлениями определяют например упругость пружины;
- дефектоскопией (магнитной люминесцентной ультразвуковой рентгеновскими лучами) выявляют невидимые дефекты;
- гидравлическим и пневматическим испытанием на специальных стендах проверяют герметичность различных деталей.
Степень износа деталей определяют измерительными инструментами применяемыми в машиностроении.
Из всех выбраковочных признаков наиболее сложно определить скрытые дефекты (мелкие трещины внутренние раковины и т. д.). Однако отечественной промышленностью выпускается достаточно средств для обнаружения этих дефектов.
Магнитный метод основан на появлении магнитного поля рассеяния которое образуется в результате резкого изменения магнитной проницаемости в местах дефекта детали при прохождении через нее магнитного потока. Для выявления этого поля применяют ферромагнитный порошок или суспензию которую приготовляют из трансформаторного масла (объемная доля 40 %) керосина (60 %) и магнитного порошка из расчета 50 г на 1л смеси. Магнитное поле создается электромагнитом соленоидом пропусканием переменного или постоянного тока большой силы через деталь или медный стержень установленный в ее отверстие. После магнитной дефектоскопии деталь размагничивают. На ремонтных предприятиях применяют стационарные дефектоскопы М-217 МЭД-2 77МД-1 переносной 77МД-ЗМ и полупроводниковый ППД.
Ультразвуковой метод основан на способности ультразвука распространяться в металле и отражаться от дефектного участка (акустическое сопротивление).
Промышленность выпускает серию ультразвуковых дефектоскопов которые можно применять в ремонтном производстве: УЗД-7Н ДУК-5В УЗД-НИИМ-5 УЗД-ЮМ УЗДЛ-51М и др.
Контроль рентгеновскими лучами заключается в просвечивании детали. Пятна и полосы различной яркости на рентгенограмме указывают дефекты металла. Кроме рентгеновских лучей для дефектоскопии используют гамма-лучи радиоактивных элементов таких как изотопы кобальта 60 цезия 137 и др. Их проникающая способность позволяет просвечивать металл толщиной до 300 мм.
Гидравлический и пневматический методы широко применяют в ремонтном производстве для обнаружения трещин в корпусных деталях. Внутри детали поднимают давление жидкости или воздуха и выдерживают в течение 5 мин. Постоянство давления контролируемого по манометру и отсутствие утечек свидетельствует о герметичности детали. При пневматическом методе деталь погружают в ванну с водой. Пузырьки выходящего воздуха указывают место расположения трещины. Крупногабаритные детали смачивают мыльным раствором. Если герметичность нарушается то в местах повреждений появляются пузырьки.
Результаты дефектовки заносят в дефектовочные ведомости которые составляют на каждую разобранную для ремонта машину. На основании дефектовочной ведомости уточняют потребность в запасных частях и материалах объем работ по ремонту оборудования и восстановлению изношенных деталей.
2.4 Методы ремонта основных деталей буровых насосов
Замене подлежат все подшипники и стаканы шестерни и зубчатое колесо редуктора а также все уплотнения.
Гидравлическую коробку либо заменяют либо восстанавливают. Основными дефектами гидравлических коробок являются нарушение уплотнительных поверхностей в местах уплотнений цилиндровых сменных втулок и седел клапанов трещины в корпусе цилиндра а также слом шпилек для крепления крышек. Поломанные шпильки извлекают описанными выше способами. Стальные гидравлические коробки с промоинами могут быть восстановлены электродуговой наплавкой с последующей механической обработкой для получения необходимых размеров. Чугунные гидравлические и стальные коробки восстанавливают расточкой промытых гнезд клапанных седел и запрессовкой втулок с внутренней конической поверхностью для посадки седел.
Для восстановления промытых посадочных поверхностей для цилиндровых втулок применяют также расточку и запрессовку втулки которую затем растачивают для получения первоначальных размеров внутренней поверхности гидравлической коробки. Посадочные поверхности валов восстанавливают методами рассмотренными выше.
При износе поверхности корпуса крейцкопфа под палец его обычно восстанавливают следующим образом. Выступ в корпусе крейцкопфа в месте посадки пальца с четырех сторон прострагивают с таким расчетом чтобы можно было установить и закрепить его в токарном станке а затем сработанную поверхность наплавляют стальным электродом и обрабатывают на токарном станке до номинального размера. Иногда отверстие под палец протачивают а затем устанавливают втулку у которой внутренний диаметр расточен под номинальный размер пальца.
При срыве резьбы под надставку штока на токарном станке производят расточку на больший диаметр под втулку которая имеет по внутреннему диаметру резьбу под надставку штока. На наружном диаметре втулка должна иметь бурт для упора в тело крейцкопфа. После установки втулку приваривают к корпусу крейцкопфа со стороны противоположной бурту.
2.5 Сборка наладка и испытания насосов после ремонта
После ремонта гидравлическая коробка и корпуса находящиеся под давлением должны быть опрессованы на полуторакратное максимальное рабочее давление.
Сборку насоса производят в последовательности обратной разборке. Вначале выполняют сборку узлов. Изношенные подшипники заменяют новыми. Важной операцией является регулировка осевого люфта в конических роликовых подшипниках трансмиссионного вала. Регулировку производят следующим образом. Затягивают равномерно болтами крышку установочного стакана до полного выбора люфта что характеризуется затрудненным вращением вала. Затем замеряют зазор между
торцом корпуса стакана и фланцем крышки. Сняв крышку под нее устанавливают набор прокладок толщина которых на 02— 03 мм больше замеренного зазора. Собранный трансмиссионный вал должен легко проворачиваться за шкив. Причиной перегрева и износа подшипников может быть непараллельность между валами или несоосность подшипников что устраняется прокладками под установочные стаканы.
Регулировку подшипников коренного вала выполняют в следующем порядке. До посадки подшипников измеряют наружный и внутренний диаметры стаканов и посадочных шеек кривошипного вала. При этом зазор между внутренней стенкой стакана и наружным диаметром колец подшипников должен быть равен 005—01 мм. После этого на вал надевают до упора в колесо распорные втулки а затем устанавливают стаканы в дно которых предварительно вставлено до упора наружное кольцо внутреннего подшипника. На кривошипный вал насаживают внутренние кольца предварительно нагретые в масле до 80—90 °С до упора в распорную втулку. Далее устанавливают в стакан наружное кольцо наружного подшипника и надевают торцовую крышку стакана. После установки стакана регулируют подшипники.
При регулировке подшипников болты наружных крышек затягивают и подшипники зажимают в стаканах до полного выбора максимальных зазоров. Болты затягивают усилием одного рабочего гаечным ключом с рукояткой длиной не более 210 мм. При этом одновременно постукивают молотком по дну крышки стакана чтобы выбор зазора был более надежным.
После этого болты освобождают и устанавливают между крышкой и корпусом три свинцовых кубика располагая их под углом 120° друг от друга. Затем болты затягивают до защемления подшипников. При этом следят чтобы разница зазора между крышкой и торцом корпуса по окружности была не более 005 мм. Далее болты вывинчивают замеряют толщину свинцовых кубиков и подбирают пакеты прокладок с общей толщиной на 03—04 мм превышающей толщину кубиков. Устанавливают пакеты прокладок между крышкой и корпусом подшипников и затягивают болты до отказа.
После затяжки болтов стакан должен проворачиваться усилием одного рабочего на рычаг длиной 1 м. Перед регулировкой подшипники смазывают машинным маслом марки индустриальное-50. Окончательно отрегулированные подшипники заправляют густой смазкой.
Осевой люфт подшипников на пальце кривошипа регулируют набором прокладок между торцом пальца и упорной шайбой. При этом толщина набора прокладок подбирается на 015—025 мм больше замеренного зазора при отсутствии осевого люфта у подшипников. Увеличенный зазор между крейцкопфом и направляющим устраняют установкой прокладок между корпусом крейцкопфа и накладками либо заменяют накладки. Собранный крейцкопф должен свободно перемещаться в направляющих без заеданий и ударов. Изношенные бронзовые втулки шатунов выпрессовывают и устанавливают новые которые должны быть пришабрены по пальцу крейцкопфа.
При сборке гидравлической части насоса необходимо обращать особое внимание на чистоту сопрягаемых поверхностей и плотность их прилегания. Недопустимы местные зазоры любой величины через которые может проникнуть жидкость так как они являются основной причиной абразивного размыва деталей.
Прилегание конической поверхности седла клапана к сопрягаемой поверхности гнезда клапанной коробки проверяют на краску; оно должно представлять собой сплошное кольцо шириной не менее 15 мм. Прилегание конических поверхностей штока и поршня должно быть сплошным по кольцу и занимать не менее 60 % поверхности конуса.
После сборки насос прокручивают вручную за шкив на один ход поршня для того чтобы убедиться что кривошипно-шатунный механизм свободно вращается без заеданий и скрежета.
Обкатку производят на воде на испытательном стенде причем насос должен быть снабжен втулкой наименьшего диаметра. Сначала в течение 20—30 мин насос работает без давления затем 20—30 мин при давлении равном половине от номинального для данной втулки и наконец—при номинальном давлении в течение 1 ч.
При испытании измеряют число двойных ходов действительную подачу насоса давление всасывания и нагнетания подводимую мощность а также снимают индикаторную диаграмму. По полученным данным подсчитывают полезный напор насоса гидравлическую и индикаторную мощности. Все это позволяет определить коэффициент подачи механический и индикаторный к. п. д. насоса а по ним судить о качестве проведенного ремонта.
3 Правила технической эксплуатации буровых насосов
3.1 Подготовка к пуску
Все работы по подготовке к пуску пуск и остановку насоса выполняют по распоряжению начальника смены или старшего по смене.
Получив распоряжение о подготовке насоса к пуску машинист должен по записи в сменном журнале убедиться что причина по которой насос был остановлен устранена. Затем необходимо проверить: соединение двигателя с редуктором и редуктора с насосом; техническое состояние сальников; присоединение к насосу всасывающего и нагнетательного трубопроводов; наличие масла в маслобаке масленках подшипниках и редукторе; поступление воды на охлаждение сальников; наличие исправность и подключение контрольно-измерительных приборов и средств автоматики; наличие и исправность ограждения; отсутствие посторонних предметов вблизи движущихся частей насоса.
Перед пуском насоса буферный сосуд или всасывающий колпак заполняют до необходимого уровня перекачиваемой жидкостью и открывают задвижку на всасывающем трубопроводе.
Одновременно с подготовкой насоса к пуску подготавливают электродвигатель или паровую машину. В подготовку электродвигателя к пуску которую выполняет дежурный электрик входит проверка (прозвонка) кабеля и обмоток заземления двигателя и пускателя смазки в подшипниках электродвигателя.
Если на приводе насоса стоит паровая машина то ее необходимо осмотреть проверить привод золотников выполнить все работы предусмотренные инструкцией.
О готовности насосной установки к пуску докладывают начальнику смены или старшему по смене.
Пуск насоса с байпасной линией проводят при закрытой задвижке на напорном трубопроводе и открытой задвижке на байпасной линии. Нажатием кнопки «Пуск» включают электродвигатель и насос начинает работать.
При пуске насоса без байпасной линии открывают задвижку на напорной линии. Пуск поршневого насоса при закрытой нагнетательной линии совершенно недопустим так как может произойти поломка насоса или привода.При пуске парового насоса сначала открывают задвижку на напорном и всасывающем трубопроводах затем открывают у паровых цилиндров краны для продувки и только после этого открывают паровпускной клапан. Краны для продувки необходимо держать открытыми до тех пор пока не прогреются паровые цилиндры (200—250°С) т. е. не прекратится выброс из них воды образовавшейся вследствие конденсации пара. После прогрева цилиндров когда из кранов для продувки начнет поступать пар их необходимо закрыть и одновременно открыть краны у манометра и вакуумметра установленных на насосе. Одновременно большим или меньшим открытием паровпускного клапана регулируют подачу пара в машину и этим доводят число ходов поршня до рабочих.
После пуска проверяют техническое состояние ходовой части насоса двигателя цилиндров поступление смазки во все точки прослушивают работу насоса. Если все параметры в норме то насос пускают в работу под нагрузкой.
Время пуска насосной установки записывают в сменный журнал.
3.3 Остановка насоса
Останавливать насос следует по указанию начальника смены или старшего по смене. Только в аварийных случаях машинист останавливает насос сам и затем уже сообщает руководителю смены о причине остановки.
При наличии байпасной линии насос нужно останавливать в следующем порядке: открыть задвижку (клапан) на байпасной линии; закрыть задвижку (клапан) на линии нагнетания; выключить электродвигатель или прекратить подачу пара в паровую машину; закрыть задвижки (клапаны) на линиях всасывания и нагнетания.
При отсутствии байпасной линии насос останавливают таким образом: закрывают задвижку (клапан) на всасывающей линии; останавливают двигатель; закрывают задвижку (клапан) на нагнетательной линии. В обоих случаях для продолжения циркуляции смазки используют ручные насосы до полной остановки агрегата. Затем прекращают подачу воды на охлаждение сальников. Если насос останавливают на длительное время и температура в рабочем помещении ниже температуры замерзания перекачиваемой жидкости то ее сливают из всех полостей насоса. При остановке на ремонт все коммуникации насоса освобождают от перекачиваемой жидкости воды и смазки. Время и причину остановки насоса записывают в сменный журнал.
3.4 Уход за работающим насосом
Во время работы насоса машинист должен следить за показаниями контрольно-измерительных приборов за исправностью и работой смазочной системы контролировать наличие масла и по мере расходования добавлять его. Нормальная работа смазочной системы предотвращает нагревание подшипников крейцкопфа. Масло в системе не должно нагреваться выше 70° С. При обнаружении посторонних шумов и стуков в процессе работы насоса следует установить их причины и устранить.
Необходимо следить за количеством газа в колпаках. При недостатке газа в нагнетательном колпаке или избытке газа во всасывающем колпаке нужно принять меры к восстановлению требуемого уровня жидкости в них. Во всех случаях следует руководствоваться показаниями уровнемеров.
Машинист обязан следить за работой сальниковых уплотнений своевременно подтягивая их или заменяя набивку после остановки
При работе насоса машинист регулирует подачу и напор в соответствии с установленными нормами технологического режима. Машинист ведет сменный журнал (рапорт) в который через определенные промежутки времени обычно в конце каждого часа работы записывает показания приборов: температуру давление напор и т. д.
В процессе работы поршневых насосов возможны различные неисправности. Неправильную работу клапанов рабочей камеры или цилиндра и колпаков определяют путем анализа снятых индикаторных диаграмм. Нагрев подшипников выше допустимой температуры происходит из-за недостаточного количества смазки чрезмерной затяжки подшипников наличия воды и механических примесей в масле. Чрезмерный нагрев сальника бывает при сильной затяжке набивки или перекосе нажимной втулки.
В каждом отдельном случае машинист выясняет причины возникновения неполадок и принимает меры для их устранения.
4 Конструкционный расчет насосов
Предварительно примем диаметр штока 70 мм.
Где αv- коэффициент объемной подачи для исправного насоса; k - число камер насоса; S - длина хода поршня n- число двойных ходов насоса; d – диаметр штока
Максимальное усилие действующее на поршень при сжатии:
Где Кп- коэффициент запаса; 5м-кпд уплотнения штока и поршня; Рмах – давление насоса; F – площадь поршня
Напряжение сжатия в теле штока:
Запас прочности на сжатие по пределу текучести:
Где =700 МПа для стали 45v
Где f- площадь штока; - кпд поршней и сальников
Напряжение предела усталости:
Запас прочности по пределу усталости:
Штоки бурового насоса рассчитываются на продольную устойчивость по критическим напряжениям.
Т.к гибкость штока 105 то критическое напряжение определяем по формуле:
Коэффициент запаса прочности по устойчивости:
Следовательно диаметр штока подобран верно.
Полезная мощность насоса:
Где α – коэффициент запаса; – коэффициент передачи между двигателем и насосом
Мгновенная подача насоса:
Где - угловая скорость вращения кривошипа; R – радиус кривошипа; α – угол поворота кривошипа
Толщина стенки клапанной коробки:
Где - наружный и внутренний радиусы коробки
Где -допустимое напряжение на растяжение принимаемое для стали 45 равным 50-70 МПа; Р- наибольшее давление в коробке
В данном курсовом проекте была рассмотрена тема монтажа технической эксплуатации и ремонта буровых насосов У8.
К следствие были рассмотрены следующие вопросы:
- назначение устройство технические параметры буровых насосов;
- технология капитального ремонта насосов а именно разборка дефектовка сборка и последующие испытания;
- в конце проекта были проведены соответствующие расчеты буровых двухцилиндровых насосов.
Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра 2003.
Ильский А.П. Буровые машины и механизмы. - М.: Академия 2003.
Лесецкий В.А. Буровые машины и механизмы. - М.: Академия 2004.
Палашкин Е.А. Справочник механика по глубокому бурению. - М.: Недра 1994.
Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. - М.: Промышленная безопасность 2007.
Раабен А.А. Ремонт и монтаж бурового оборудования. - Уфа: Дизайн Полиграф Сервис 2003.
Северинчик Н.А. Машины и оборудование для бурения скважин. - М.: Академия 2003.

насосV11.dwg

Техническая характеристика
Назначение: для нагнетания промывочной жидкости через колонну
бурильных труб в скважину.
Гидравлическая мощность
Колличество двойных ходов в минуту
Диаметр цилиндровых втулок
Подача при коэффициенте наполнения 0
- при диаметре цилиндровой втулки 200 мм
- при диаметре цилиндровой втулки 140 мм
Технические требования
- внешние поверхности насоса - эмаль ПФ- 133
крышки отверстий для
предохранительный клапан -эмаль ПФ- 115
Испытание гидравлическое Рисп. = 1
Во время монтажа следить за горизонтальным размещением рамы.
Допустимое отклонение от горизонтальности:
- в продольном направлении:
- в поперечном направлении:
В расточках клапанных коробок под цилиндровые втулки и седла
не должно быть промоин
выбоин и других дефектов.
Верхние торцы запрессованных седел должны выступать над
поверхньою клапанной коробки из гнезд на 8 -12 мм.
Шток и контршток должны быть надежно закреплены
Робочие поверхности направляющих и накладок крейцкопфа
должны быть гладкими и не иметь задиров.
Зазор между направляющими и накладками крейцкопфов должен
Пневмокомпенсаторы должны быть испытаны на герметичность.
Полости стаканов и подшипников заполнить маслом Литол 24
Перед установкой болтов и гаек опорные поверхности и резьбу
покрыть графитной смазкой УСсА ГОСТ 3333-80.

спецнасос.doc

Нагнетательный коллектор
Предохранительный клапан
Нагнетательный клапан
Всасывающий коллектор
Клапанная коробка нижняя в
Нагнетательный тройник
Гидравлическая коробка
Корпус приводной части
Манжета 1 - 180х220 - 1
Манжета 1 - 630х680 - 1