Штанговая скважинная насосная установка

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Значение нефтяной и газовой промышленности в экономике России

Топливно-энергетический комплекс тесно связан со всей промышленностью страны. На его развитие расходуется более 20% денежных средств, на ТЭК приходится 30% основных фондов, 30% стоимости промышленной продукции России. Он использует 10% продукции машиностроительного комплекса, 12% продукции металлургии, потребляет 2/3 труб в стране, даёт больше половины экспорта РФ и значительное количество сырья для химической промышленности. Его доля в перевозках составляет 1/3 всех грузов по железным дорогам, половину перевозок морского транспорта и всю транспортировку по трубопроводам.

Топливно-энергетический комплекс имеет большую районообразовательную функцию. С ним напрямую связано благосостояние всех граждан России, такие проблемы, как безработица и инфляция.

Наибольшее значение в топливной промышленности страны имеют три отрасли: нефтяная, газовая и угольная.

Действительно, отрасли ТЭК дают не менее 60% валютных поступлений в Россию, позволяют иметь положительное внешнеторговое сальдо, поддерживать курс рубля. Высоки доходы в бюджет страны от акцизов на нефть и нефтепродукты.

Велика роль нефти и в политике. Регулирование поставок нефти в страны ближнего зарубежья является, по сути дела, важным аргументом в диалоге с новыми государствами.

Таким образом, нефть - это богатство России. Нефтяная промышленность РФ тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства, имеет огромное значение для российской экономики.

Нефть и газ играют большую роль в развитии народного хозяйства нашей страны. Продукты нефтегазопереработки -- первооснова работы всех видов сухопутного, водного и воздушного транспорта. Нефть и газ являются наиболее эффективным котельным и моторным топливом, а также сырьем для развивающейся химической промышленности.

Из нефти и углеводородных газов получают более пяти тысяч различных химических продуктов. Внедрение углеводородов в химическую промышленность в широких масштабах позволяет заменить при производстве синтетического каучука этиловый спирт, получаемый из пищевого сырья, дешевым синтетическим спиртом и за счет этого сэкономить миллионы тонн зерна, картофеля, растительных жиров.

При переработке нефти получают бензин, керосин, дизельное топливо, смазочные масла, мазут, парафин, битум и много других нефтепродуктов.

Бензин является самым лучшим жидким топливом. В настоящее время его используют не только для автомобилей, мотоциклов, тракторов, комбайнов, танков, подводных лодок и т. п., бензин высокого качества нужен в авиации и во многих других отраслях промышленности.

Из нефти и газа путем химической переработки получают различные полимерные соединения: синтетические каучуки, синтетические волокна, пластмассы, краски, лаки и т. п.

Главными потребителями газа и мазута как котельного топлива являются электростанции и теплоэлектроцентрали.

Во все больших объемах применяют газ в различных отраслях промышленности для технологических целей, а также в быту. Расширение его применения в быту является частью задачи -- всемерного повышения уровня жизни человечества. Замена угля газом в топках котлов, имеет и большое санитарное значение, что способствует очищению воздушных бассейнов городов.

Переработка газов сопровождается выходом дешевых полупродуктов: ацетилена, этилена, водорода и др. Использование газа позволяет расширить выпуск и снизить стоимость растворителей смол, высших спиртов, формалина, ацетона, фенола и других химикатов.

Широко используется газ в машиностроении и металлообработке в плавильных печах, при нагреве металла под ковку и штамповку и при термообработке изделий. Расширяется его использование в производстве чугуна, стали, цемента, стекла, стройкерамики и другой продукции. Находит применение это сырье и в легкой промышленности, в том числе при хлебопечении, сушке и обработке тканей и других процессах. Большую пользу приносит газ, в том числе сжиженный, в сельском хозяйстве (сушка зерна, парниковые хозяйства и др.).

Потребность народного хозяйства в нефти и газе как наиболее эффективном котельном топливе, сырье для развития химической промышленности и моторном топливе обеспечивается развитием нефтяной и газовой промышленности.

Спору нет: нефть и газ - наиболее эффективное и наиболее удобное на сегодняшний день топливо. К сожалению, более 90% добытых нефти и газа сжигаются в промышленных топках и в двигателях автомашин. В связи с этим в ближайшие десятилетие нефтяная и газовая промышленность будет составлять львиную долю в топливном балансе человечества. Разумно ли использовать нефть и газ лишь как источник энергии? Стало крылатым высказывание Д. И. Менделеева о том, что сжигать нефть и газ - это всё равно, что растапливать печь ассигнациями. К этой мысли специалисты возвращаются и теперь.

штанговый скважинный насосный качалка



2. Состояние оборудования

Штанговые скважинные насосные установки

Одним из наиболее распространенных механизированных способов эксплуатации скважин является способ с использованием скважинного насоса с приводом, расположенным на поверхности. Свыше 70 % действующего фонда скважин оснащены штанговыми глубинными насосными установками (ШГНУ), причем имеется тенденция к увеличению их числа. С помощью ШГНУ добывается около 30 % всей нефти.

Основные параметры, характеризующие ШГНУ, следующие:

1) подача - определяемая количеством пластовой жидкости, поднимаемой в единицу времени (м³/сут). Так как пластовая жидкость состоит из смеси нефти, воды, газа, песка, солей и ряда других примесей, то в характеристике ШГНУ обычно указывают подачу всей жидкости и нефти;

2) развиваемое давление - определяемое глубиной подвески скважинного насоса с учетом подпора на его приеме, обусловленного, прежде всего динамическим уровнем пластовой жидкости, плотностью жидкости, гидравлическим сопротивлением труб, противодавлением на устье скважины и т. д.;

3) к. п. д. ШГНУ - определяется отношением работы приводного двигателя при работе установки к полезной работе установки по подъему пластовой жидкости. Учет к. п. д. установки достаточно сложен и в значительной степени зависит от особенностей каждой скважины. Так, например, использование энергии газа, растворенного в жидкости, может резко увеличить к. п. д. установки, а увеличение вязкости пластовой жидкости -- снизить его;

4) надежность установки - характеризуется долговечностью, ремонтоспособностью и безотказностью;

5) масса установки - увеличение массы установок отрицательно сказывается на стоимости установки, усложняет обслуживание и ремонт ее наземной и подземной частей. Кроме того, большая масса установки приводит к необходимости сооружения для нее дорогостоящего и трудоемкого фундамента.

Область применения ШГНУ, как правило, в большинстве случаев соответствует подаче до 30, реже 50 м³/сут при глубинах подвески 1000--1500 м. В отдельных случаях ШГНУ могут использоваться при подвесках скважинного насоса до 3000 м или же в неглубоких скважинах с дебитом до 200 м³/сут.

Широкое распространение ШГНУ обусловлено, прежде всего, применением скважинного насоса объемного типа, что обеспечивает:

1) возможность отбора пластовой жидкости от долей до сотен - кубических метров в сутки при приемлемых энергетических затратах;

2) простоту обслуживания и ремонта в промысловых условиях;

3) малое влияние (по сравнению с другими способами) на работу установки физико-химических свойств жидкости;

4) низкие требования к квалификации обслуживающего персонала.

Установка состоит из привода, колонны насосных штанг, скважинного насоса, вспомогательного подземного оборудования, колонны насосно-компрессорных труб.

Привод предназначен для преобразования энергии двигателя в возвратно-поступательное движение колонны насосных штанг.

Колонна насосных штанг -- стержень для передачи механической энергии от привода к скважинному насосу, который преобразует механическую энергию движущихся штанг в механическую энергию откачиваемой жидкости, поступающей из продуктивного пласта, через вспомогательное подземное оборудование. Комплект этого оборудования обусловлен индивидуальными особенностями каждой скважины: в него могут входить якорь, фиксирующий колонну, газовые и песочные якоря для отделения жидкости от песка и газа перед подачей на прием насоса. Из насоса жидкость поступает в колонну насосно-компрессорных труб, по которым она поднимается на поверхность. Далее в зависимости от промысловой системы сбора жидкость, либо направляется во вспомогательное наземное оборудование для отделения газа, либо в насосную станцию для перекачки в пункты первичной обработки нефти.

В зависимости от условий эксплуатации, конструкции скважин, свойств откачиваемой жидкости основные элементы ШГНУ могут иметь различное конструктивное исполнение.

В большинстве ШГНУ в качестве привода применяют балансирные станки качалки, которые состоят из рамы, установленной на массивном фундаменте. На раме смонтирована стойка, на которой с помощью шарнира укреплен балансир, с головкой на одном конце и грузом с шарниром на другом, соединяющим балансир с шатуном. Шатун соединен с грузом и кривошипом, укрепленным на выходном валу редуктора. Входной вал редуктора посредством клиноременной передачи соединен с электродвигателем. Головка балансира соединена с колонной штанг канатной подвеской. Колонна насосных штанг соединяет канатную подвеску насоса с его плунжером. Колонна собирается из отдельных штанг. Штанги длиной по 8--10 м и диаметром 16--25 мм соединяются друг с другом муфтами. Первая, верхняя, штанга имеет поверхность, обработанную по высокому классу точности, и называется полированным штоком. Колонна насосно-компрессорных труб служит для подъема пластовой жидкости на поверхность и соединяет оборудование устья с цилиндром скважинного насоса. Она составлена из труб длиной по 8--12 м, диаметром 38--100 мм, соединенных трубными муфтами. В верхней части колонны установлен устьевой сальник, герметизирующий насосно-компрессорные трубы. Через него пропущен полированный шток. Оборудование устья скважины имеет отвод, по которому откачиваемая жидкость направляется в промысловую сеть.

Штанговый глубинный насос -- насос одинарного действия состоит из цилиндра, прикрепленного к колонне насосно-компрессорных труб, плунжера, соединенного с колонной штанг. Нагнетательный клапан установлен на плунжере, а всасывающий -- в нижней части цилиндра.

Ниже насоса при необходимости устанавливается газовый или песочный якорь. В них газ и песок отделяются от пластовой жидкости. Газ направляется в затрубное пространство между насосно-компрессорной и эксплуатационной колоннами, а песок осаждается в корпусе якоря.

При работе ШГНУ энергия от электродвигателя передается через редуктор к кривошипно-шатунному механизму, преобразующему вращательное движение выходного вала редуктора через балансир в возвратно-поступательное движение колонны штанг. Связанный с колонной плунжер также совершает возвратно-поступательное движение. При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан закрыт давлением жидкости, находящейся над плунжером, и столб жидкости в колонне насосно-компрессорных труб движется вверх -- происходит ее откачивание. В это время впускной всасывающий клапан открывается, и жидкость заполняет объем цилиндра насоса под плунжером.

При ходе плунжера вниз всасывающий клапан под давлением столба жидкости закрывается, нагнетательный клапан открывается, и жидкость перетекает в надплунжерное пространство цилиндра.

Откачиваемая жидкость направляется из колонны через боковой отвод устьевого сальника и подается в промысловый коллектор.

В зависимости от специфических условий промыслов или отдельных скважин применяют и другие конструкции элементов ШГНУ. В отличие от всех других насосных установок, используемых в народном хозяйстве, для ШГНУ характерны следующие особенности: гидравлическая часть насоса удалена от механической, т. е. плунжер с цилиндром находятся на расстоянии до 3000 м от кривошипно-шатунного механизма; вся установка вытянута по вертикали; ограниченный размер эксплуатационной колонны предопределяет радиальные размеры всех элементов внутри скважинного оборудования. Все это, в свою очередь, обуславливает особенности эксплуатации, неблагоприятно сказывающиеся на конструкции наземной части установки и режиме ее работы.

Детали гидравлической части ШГНУ в процессе работы при каждом цикле упруго деформируются, причем их абсолютные перемещения в ряде случаев соизмеримы с длиной хода точки подвеса штанг.

Движение плунжера скважинного насоса отличается от движения точки подвеса штанг и по закону, и по абсолютной величине (вследствие упругих деформаций).

Усилие в точке подвеса штанг постоянно направлено вниз и обычно отличается при ходе вверх и вниз не более чем на 50 %, что обусловило введение в конструкцию привода специальных устройств для стабилизации нагрузки на приводной двигатель в течение полного цикла работы установки.

Основные технические характеристики СК8-3,5-5600:

1) Наибольшая допускаемая нагрузка на устьевом штоке.80 кН

2) Номинальные длины ходов устьевого штока.1,8-3,5 М

3) Наиб. доп. крутящ. момент на ведомом валу редуктора.56 кН/м

4) Число качаний балансира в минуту.5-12 раз

5) Система уравновешивания.кривошипная

6) Редуктор.Ц2НШ-7506

7) Ремни клиновые:

· тип.В-4000

· количество.6 шт

8) Электродвигатель:

· тип.АОП2-81-4У2

· мощность.40 кВт

9) Габаритные размеры:

· длина,L.8450 мм

· ширина без ограждения.2250 мм

· высота,H.6210 мм

10) Масса.14355 кг

3. Технологическая схема работы станка качалки

Исходные данные для расчётов

1. Подача насоса м³/сут

2. Вязкость жидкости м³/с

3. Плотность жидкости кг/м³

4. Внутренний диаметр НКТ мм

5. Внутренний диаметр трубопровода мм = м

6. Глубина установки насоса м

7. Длина трубопровода м

8. Коэффициент задвижек

9. Количество задвижек шт.

10. Коэффициент поворота

11. количество поворотов шт.

12 Перепад высоты на участке м

13. Конечное давление МПа

3.1 Выбор станка качалки

Определение соответствия СК.

В соответствии с исходными данными необходимо определить соответствие станка качалки СК8-3,5-5600 заданным условиям работы. По диаграмме Адонина определяем тип станка качалки, диаметр насоса и длину хода плунжера.

Из точки, соответствующей глубине спуска насоса 1050 метров, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с горизонтальной прямой, соответствующей подаче насоса м³/сут, полученная точка попадает в область применения станка качалки СК8-3,5-5600, устанавливаем диаметр насоса 38 мм, длину хода плунжера 3,5 м, число качаний 12 раз в минуту.

Чтобы обеспечить спокойную продолжительную работу станка качалки следует для получения заданного дебита м³/сут принять максимальную длину хода плунжера м и число качаний в минуту .

По диаграмме находим максимальную производительность насоса диаметром 38 мм

м³/сут



необходимое для получения заданного дебита число качаний

кач/мин

Ориентировочное значение потребляемой мощности определяем по таблице 10 паспорта станка-качалки . Число качаний балансира в зависимости от диаметра шкива двигателя , частоты вращения электродвигателя мин^-1 кач/мин

Таким образом, принимаем:

Насос диаметром - 38 мм

Длина хода плунжера насоса - 3,5 м

Число качаний - 9,8 качаний/мин

Электродвигатель

N=40 кВт - мощность

частота вращения электродвигателя мин^-1

Диаметр сменного шкива - 250 мм

Расчёт максимальной нагрузки на устьевом штоке

Расчёт производим на основе динамической теории А.С. Вирнавского

кН

Н

- вес штанг в жидкости

м - глубина погружения насоса

Н - вес единицы длины штанг с муфтами в жидкости

Н

-усилие от веса столба жид. от динамич. уровня до устья скважины

кН

- табличные поправочные коэффициенты

мм - диаметр плунжерного скважинного насоса

мм -

расчётный диметр штанг



рад/с

- угловая скорость вращ. кривошипа

м - длина хода полированного штока

- поправочные коэффициенты

кН < кН

Условие выполнено, следовательно, выбранное оборудование СК8-3,5-5600 может применяться в данных условиях эксплуатации.

3.2 Расчёт деталей станка качалки на прочность

Расчёты проводятся с целью определения соответствия отдельных деталей станка качалки, заданным условиям работы.

Предварительный расчёт ведомого вала редуктора.

Предварительный расчёт проведём на кручение по пониженным допустимым напряжениям.

Исходные данные:

1) кВт - передаваемая мощность электродвигателя

2) об/мин - число качаний

3) Материал вала сталь 40Х МПа, НВ 280-320

4) - допускаемое напряжение

Определяем крутящий момент:

Н*м

Определяем диаметр выходного конца ведомого вала

мм

Учитывая, что на валу имеется шпоночный паз, расчётный диаметр вала под шкив будет равен

мм

Фактический диаметр вала равен мм

Диаметр вала под подшипники

мм

принимаем мм

Диаметр вала под колесо

мм

принимаем мм

204,6 мм < 210 мм - условие выполнено.

Расчёт подшипников на долговечность.

мм расстояние от центра вала до середины подшипника

Н

- окружная сила на колесе

Н

- реакции подшипников

Н

- радиальная сила

Н

- реакции подшипником

Н - изгибающий момент под колесом в вертикальной плоскости

Н

- изгибающий момент под колесом в горизонтальной плоскости

Н

- суммарная реакция опор

Н

- эквивалентная нагрузка

- табличные поправочные коэффициенты

оборотов

> 35000 оборотов

Условие выполнено.

3.3 Расчёт шпоночных соединений

Материал шпонок сталь 40 Х

Расчёт шпонок проведём на смятие.

Условия прочности:



Шпонка на выходном конце вала.

кН - крутящий момент на валу

мм - диаметр вала

мм- высота шпонки

мм - высота паза вала

мм - длина шпонки

мм - ширина шпонки

- допускаемое напряжение смятия

Мпа

Мпа

- условие прочности выполнено

Диаметр вала под колесо:

мм - диаметр вала под колесо

кН - крутящий момент на валу

мм - высота шпонки

- высота паза вала

мм - длина шпонки

мм - ширина шпонки

Мпа

- условие прочности выполнено

3.4 Монтаж станка качалки

Станок-качалка является балансирным приводом глубиннонасосной установки, который преобразует вращательное движение вала двигателя в вертикальное возвратно-поступательное движение точки подвеса штанг.

Отечественные машиностроительные заводы изготовляют несколько типов станков-качалок балансирного типа так называемого нормального ряда (СКН), снабженных подшипниками качения, тормозом и роторным или комбинированным противовесом, приводом от электродвигателя при помощи клиноременной передачи, зубчатым редуктором и кривошипно-шатунным механизмом.

Станок-качалка СК8-3,5-5600 нормального ряда состоит из четырехопорной стойки, составляющей одно целое с рамой балансира. Траверса, состоящая из двух швеллеров, является соединительным звеном между редуктором и балансиром она соединяется при помощи подвеса и шатунно-кривошипных механизмов.

Кривошипы, закрепленные на ведомом валу редуктора, кроме шпоночных соединений дифференциальными стяжками и несут на себе по два уравновешивающих груза; таким образом, станок-качалка обеспечивается роторным уравновешиванием. Тормоз обеспечивает возможность передвижения грузов, а клиноременная передача -- передачу вращения вала электродвигателя на редуктор. Остальные станки-качалки нормального ряда СК8-3,5-4000, СК6-2,1-2500, СК12-2,5-4000 и СК3-1,2-630 отличаются от описанного нами СК8-3,5-5600 размерами, весом, длиной хода головки балансира, величиной максимальной нагрузки на головку балансира, мощностью электродвигателя, числом качаний в минуту и т. д.

Монтаж станка-качалки начинается с подготовки и планировки площадки и рытья котлована под фундамент.

Фундамент под станок-качалку состоит из двух частей: подземной -- буровой кладки из камней, отделенных слоем раствора, и наземной (цокольной) -- бутобетона, изготовляемого на месте, или бетонных блоков (что предпочтительнее), изготовляемых в заводских условиях и соединяемых на фундаменте в монолит при помощи болтов. Состав бетона и порядок его приготовления обычные. При сооружении фундамента на площадке рекомендуется:

а) подбор бутовых камней (размером до 300--400 мм) для подземной части;

б) использование мелких бутовых камней для наземной части фундамента;

в) применение сборной (щитовой) опалубки для бетонирования наземной части;

г) периодическая трамбовка по мере укладки бетона и поливки водой уложенного бетона;

д) освобождение опалубки не ранее чем через три дня после заливки фундамента.

В некоторых районах фундаменты сооружают из отработанных бурильных труб, что нельзя считать удовлетворительным, так как металл используется при этом нерационально.

По окончании сооружения фундамента и его выдержки начинается монтаж станка-качалки, который поступает на монтажную площадку в разобранном виде (кроме станка СКН-2, доставляемого в собранном виде), что облегчает его транспортировку на специальном лафете или грузовой платформе.

Разгружаемые узлы станка-качалки необходимо располагать на площадке с учетом последовательности монтажа станка. Например, раму с редуктором укладывают, как можно ближе к фундаменту. Значительно облегчает и ускоряет монтаж применение всякого рода передвижных грузоподъемных кранов (автомобильных, тракторных и т. п.).

Для подталкивания рамы на фундамент можно использовать также катки, которые предпочтительнее перекатывать по деревянному настилу. Рама, доставленная и установленная на фундаменте, проверяется при помощи уровня на горизонтальность установки в продольном и поперечном направлении; при этом, если необходимо, под основание подкладываются металлические клинья.

Стойки станка-качалки устанавливаются на раму либо передвижным краном, либо при помощи каната, который пропускается через кронблок вышки или мачты и наматывается на барабан трактора-подъемника. Установленная стойка прикрепляется к раме болтами; горизонтальность положения ее верхней плиты проверяется в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Затем поднимают балансир и устанавливают его так, чтобы совпали болтовые отверстия корпусов подшипников балансирного вала с соответствующими отверстиями на плите стойки. После этого подшипники прикрепляются к плите при помощи болтов и гаек. Правильность положения балансира относительно центра устья скважины определяется при помощи отвеса, прикрепленного к центру траверсы подвески. Если отвес не совпадает с центром скважины, то следует перемещать балансир до занятия им необходимого положения. После этого он закрепляется скобами и болтами.

Далее при помощи серьги поперечная траверса с двумя шатунами прикрепляется к хвосту балансира, производятся сборка тормоза, установка кривошипов в горизонтальное положение и надежное закрепление на них роторных противовесов. При помощи кривошипных пальцев и гаек нижние головки шатунов присоединяют к кривошипам. На этом монтаж станка-качалки заканчивается.

Затем еще раз проверяется правильность установки станка-качалки, проводится подливка цементного раствора под раму, а после его затвердения производится крепление гаек и контргаек на фундаментных болтах. Собранный станок-качалку оснащают металлической лестницей с перилами и металлической площадкой (для обслуживания электродвигателя и ограждения роторных противовесов), обкатывают и сдают персоналу промысла.

3.5 Расчёт фундамента под станок-качалку СК8-3,5-5600

м - длина фундамента

м - ширина

м - глубину заложения фундамента принимаем

м - глубина промерзания грунта

м - высота цоколя (наземная часть фундамента)

м

- общая высота фундамента

кН - вес станка качалки с электродвигателем

кН - максимальное усилие на головку балансира

С учётом усилий действующих на шатуны при одинаковой длине плеч балансира (2,5 м) усилие на вертикальную стойку балансира равно:

кН

кН

- вес фундамента

кг/м³ - плотность бетона

Расчёт на опрокидывание не проводится т.к. станок качалка и электродвигатель установлены на одной раме, а сила инерции вращающихся деталей мала;

Определяем удельное давление:

кН

площадь нижнего основания фундамента

м²

кПа

-допускаемое напряжение на сжатие грунта

кПа < кПа

Условие выполнено.

3.6 Эксплуатация станка-качалки

Станки-качалки - индивидуальный механический привод ШГН. В настоящее время на промыслах используются станки-качалки по ГОСТ 5866--76. В шифре станка качалки типа СК второй модификации по ГОСТ 5866--76, например СК8-3,5-5600, указано: 8 -- наибольшая допускаемая нагрузка на головку балансира в точке подвеса штанг в тоннах; 3,5 -- наибольшая длина хода устьевого штока в м; 5600 -- наибольший допускаемый крутящий момент на ведомом валу редуктора в кгс/м (1 кгс/м=10^-2 кН/м). Дополнительно станки качалки характеризуют числом качаний балансира (двойных ходов) в мин, которое изменяется от 5 до 12 мин^-1. Серийным производством освоено пока шесть типоразмеров (длина хода до 3,5 м; нагрузка до 120 кН; крутящий момент до 56 кН/м). Выпускают станки-качалки в холодостойком исполнении. Условные обозначения станка-качалки по предыдущему ГОСТу аналогичны, за исключением наличия первой цифры, которая указывает номер модели.

Смонтирован СК на раме, устанавливаемой на железобетонное основание (фундамент). Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель установлен на поворотных салазках. Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) положении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Головка балансира откидная или поворотная для беспрепятственного прохода спуско-подъемного (талевого блока, крюка, элеватора) и скважинного оборудования при подземном ремонте скважины.

Поскольку головка балансира совершает движение по дуге, то для ее сочленения с устьевым штоком и штангами имеется гибкая канатная подвеска. Она позволяет также регулировать посадку плунжера в цилиндр насоса для предупреждения ударов плунжера о всасывающий клапан или выхода плунжера из цилиндра так же устанавливается динамограф для исследования работы оборудования. Длина хода устьевого штока (амплитуда движения головки балансира) меняется путем изменения места сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). Число качаний (частота движения головки балансира) изменяется сменой ведущего шкива на валу электродвигателя на другой с большим или меньшим диаметром, то есть регулирование работы станка качалки дискретное.

3.7 Возможные неисправности и методы их устранения

1)расшатанность станка, неправ. выполнен фундамент, испр. в произвольное перемещ. монтаж, ослабление болтов соотв. С деталей относит. друг крепления стойки к раме чертежом друга закрепить болт. соединен.

2)вибрация станка значительное превыш. уст. Рекомендуемый числа качаний и нагрузки режим работы на устьевой шток

3)проворач. пальца в ослабление затяжки пальца затянуть гайку и кривошипе, периодич. в отверстии кривошипа, контргайку, скрип неуравновешен. станка уравновес. станок

4)ослабление соедин. износ соединения замен.изнош.деталь шатуна с траверсой

5)задевание шатунов за балансир неправильно отцентрир.станок, кривошипы или противовесы уст.или не отрегул. отрегулир.балансир станок до совпадения оси

6)смещение корпуса наличие зазора между вставить прокладки подшипника опоры корпусом подшипника и необходимой траверсы опорами балансира толщины и приварить, затянуть гайки

7)нарушение соединения ослабление крепления затянуть кривошипа с ведомым валом дифференциальной дифференц. стяжки кривошипа стяжку

8)нарушение соединения ослабление болтов и устранить зазоры, оси балансира с наличие зазоров между затянуть гайки балансиром осью опоры балансира и упорными планками балансира

9)ослабление соединен. несоответствие размера применить балансира с колонной штанг каната и устьевого штока соответствующ. размерам плашек канат и плашки

10)неисправ. работа недостаточная смазка, соблюдать условия подшипников качения износ подшипников смазки, заменить станка-качалки подшипники

11)ненормальная работа ослабления натяжения натянуть клиновые клиноременной передачи ремней, износ, усталость ремни, заменить ремней изношенный ремень

12)работа редуктора с избыток масла в слить избыток масла температурой масла в редукторе через верхнюю контрол. в ванне выше 70⁰ пробку

Примечание: появление «литтинга», т.е. выкрашивания частиц металла на рабочие поверхности зубьев не может служить причиной поломки станка качалки, если «литтинг» занимает не более 20% площади рабочих поверхностей зубьев и распространяется в области «ножек» зубьев.



3.8 Характеристика существующей технологии ремонта

В ООО СК “Меридиан” при ремонте станков-качалок применяется агрегатный метод ремонта. Смысл этого метода заключается в том, что на место, вышедшего из строя агрегата, выездная бригада устанавливает новый отремонтированный агрегат, а вышедший из строя отправляют в ремонтное подразделение.

В ремонтном подразделении агрегат проходит следующие технологические операции:

1. Наружная мойка

2. Разборка

3. Мойка деталей

4. Дефектовка

5. Восстановление изношенных деталей или замена их на новые

6. Сборка, испытание и сдача агрегата на склад.

В нашем случае рассматривается ремонт опоры балансира.

1. Разборка.

Отвинтить 12 болтов М12, снять крышки корпусов подшипников, снять стопорные кольца, спрессовать подшипники вместе с корпусами с осью балансира, извлечь из корпуса подшипников подшипники.

Оборудование - пресс гидравлический Р-200тс, ГПУ-5т

Инструмент - ключи

Приспособления - съемники

Специалист - слесарь МСР IV разряда

Время разборки - 60 мин.

2. Мойка

Мойку деталей производим ванным способом в моющем растворе МС-8, температура ⁰С.

Ванна снабжена активатором моющей жидкости. Процесс мойки заключается в следующем: деталь на специальной подвеске помещают в моющий раствор на 15-30 мин для откисания, включают активатор. Затем деталь извлекают из ванны и устанавливают на специальные подставки и очищают деталь при помощи щеток, затем деталь промывают.

Время мойки - 45 мин

Специалист - оператор моющих машин IV разряда

3. Дефектовка

Дефектовку проводят с целью определения технического состояния детали и возможность её дальнейшей эксплуатации.

По результатам проведенной дефектовки детали делятся на 3 группы:

1 Детали годные - маркируются белым цветом

2 Детали, требующие ремонта - маркируются желтым цветом

3 Детали не годные - маркируются красным цветом

В процессе дефектовки деталей фактические размеры деталей сравниваются с номинальными и допустимыми размерами, которые устанавливаются рабочей документацией и ремонтной документацией.

Результаты дефектовки заносим в технологическую карту

№ Поверхности	Размеры	инструмент
	Номинальный	Допустимый	Фактический
Поверхность №1	Ш280+0,052	Ш280,33+0,252	Ш283	НИ 250ч300
Поверхность №2	Ш150+0,062	Ш150,2+0,062	Ш150,05	НИ 150ч200



инструмент - нутромер индикаторный НИ 250 ч 300

НИ 150 ч 200

Время дефектовки - 30 мин

Специалист - дефектовщик V разряда

По результатам проведенной дефектовки определили, что поверхность №1 имеет запас выше допустимого размера и поэтому эту поверхность детали необходимо восстанавливать или заменить ее на новую.

В ООО СК “Меридиан” как правило, детали требующие ремонта меняют на новые в связи с отсутствием технологии восстановления. Замена деталей на новые имеет целый ряд недостатков:

1. Детали, имеющие достаточный ресурс работоспособности отправляются в металлолом.

2. Высокая стоимость запасных частей

3. Большая стоимость транспортных услуг

4. Отсутствие запасных частей может привести к простою нефтедобывающего оборудования, что приводит к большим экономическим издержкам.

Характеристика предлагаемой технологии ремонта

Для устранения недостатков, отмеченных в пункте 3.1, предлагаю корпус подшипника восстанавливать способом металлизации напылением.

Металлизация напылением - один из универсальных способов нанесения металлических покрытий на детали любой конфигурации и любых размеров.

Металлизация применяется для восстановления изношенных поверхностей дета-

лей машин и агрегатов, нанесения антифрикционных и антикоррозионных покрытий, для исправления механического брака деталей, для заделки трещин, раковин, для повышения огнестойкости и жаростойкости деталей, для нанесения декоративных покрытий.

Процесс металлизации заключается в расплавлении металла и распылении его потоком сжатого воздуха или газа. Полученные мелкие частицы металла приобретают значительную скорость и при ударе о поверхность закрепляются на ней.

Толщина покрытий от 0,02мм до 15ч20мм. В процессе металлизации поверхность не нагревается. Это является достоинством, т.к. деталь не подвергается температурной деформации. Для выполнения металлизации изношенных деталей, имеющих форму и тел вращения необходимо иметь следующее оборудование:

1. Токарный станок, модернизированный с бесступенчатым регулированием скорости

2. Электродуговой металлизатор ЭМ-6А

3. Силовое оборудование: трансформатор СТЭ-34, выпрямитель ВС-200

4. Компрессор ВК-3-6

5. Масловлагоотделитель (МВО)

6. Оборудование для подготовки поверхности

Сжатый воздух не должен содержать масла и влаги. Для качественного нанесения покрытия необходимо правильно подготовить поверхность. Поверхность должна быть чистой, без включений, но иметь шероховатости. В нашем случае наиболее подходящим является нарезка рваной резьбы.

При металлизации следует применять проволоку, которая по своим физико-химическим свойствам не хуже основного металла.

Технологический маршрут ремонта

Для внедрения технологии металлизации корпуса подшипника необходимо выполнить следующие операции:

1. Разборку

2. Мойку

3. Дефектовку

4. Нарезку рваной резьбы

5. Напыление

6. Токарную обработку

Выбор оборудования и инструмента и определение квалификации специалиста

1. Нарезать рваную резьбу М283х1,5

2. Оборудование - токарный станок 163 кВт

Специалист: токарь V разряда

Приспособление - приспособление для расточки корпуса подшипника.

Инструмент режущий - резец расточный упорный , пластина Т5К10, резец резьбовой пластина Т5К10, державка

Инструмент измерительный - нутромер индикаторный НИ мм

Материал - сталь 40Х

мм - диаметр до обработки

мм - диаметр после обработки

мм

- глубина резания

Нарезаем рваную резьбу

мм/об - подача

мм/мин - скорость резания

Поправочные коэффициенты

- коэффициент обрабатываемости металла

- материал инструмента

- резьба внутренняя в упор

- абсолютное число ходов

Расчётная скорость

м/мин

Частота вращения

мин^-1

Корректируем режимы резания по паспортным данным станка качалки и принимаем:

мм/об - подача

мин^-1 - частота вращения

Расчёт трудоёмкости обработки

Определяем штучное время

-

вспомогательное время

- основное время

- количество переходов

мм - длина обрабатываемой поверхности

- величина резания

- величина перебега

мин

мин

мин

Определяем расход электроэнергии на переход

кВт/час

- коэффициент использования

- коэффициент перевода энергии

Напыление

Оборудование - станок токарный 163 N=14, металлизатор ЭМ-6; трансформатор СТЭ-34; выпрямитель ВС-200; компрессор ВК-3-6 кВт

Специалист - оператор напыления V разряда. Материал проволоки - сталь 60 мм.

Техническая характеристика электродугового металлизатора ЭМ-6

1. Диаметр применяемой проволоки мм

2. Рабочее напряжение V

3. Потребляемая мощность кВт

4. Давление воздуха МПа

5. Расход воздуха м³/мин

6. Производительность по детали кг/мин

7. Вес аппарата кг

Определяем режимы напыления

Определяем частоту вращения детали и подачу электрометаллизатора

Скорость напыления

м/мин, тогда частота вращения равна



мин^-1

Подача

мм/об

Определяем расход материала

кг - расход материала

- коэффициент использования

кг - вес напыляемого материала

мм - диаметр до напыления

мм - диаметр после напыления

мм - длина напыляемой поверхности

г/см³ - удельный вес напыляемого материала

кг

кг

Расчёт трудоёмкости напыления

Определяем штучное время напыления

мин

мин

- принимаем производительность напыления

мин

мин

мин

Определяем расход электроэнергии

кВт/час

кВт - мощность станка

кВт - мощность металлизатора

кВт - мощность компрессора

- коэффициент использования оборудования по мощности

- коэффициент перевода времени

кВт/час

Токарная обработка

Расточит поверхность №1 до мм

Оборудование - станок токарный 163 кВт

Резец расточный - , пластина Т15К6, державка

Измерительный инструмент - нутромер индикаторный НИ

Специалист токарь V разряда.

Определяем режимы резания

мм - глубина резания

мм



м/мин - скорость резания [Ачеркан С.М. том II стр. 18]

мин^-1

- частота вращения

Корректируем режимы резания по паспортным данным станка и принимаем

мм/об - подача

мин^-1 - частота вращения

Определяем трудоёмкость резания

Определяем штучное время

мин

мин

- вспомогательное время

мин

- основное время

- количество переходов

мм - длина обрабатываемой поверхности

величина резания

- величина перебега

мин

мин

мин

Определяем расход электроэнергии

кВт/час

- коэффициент использования оборудования по мощности

- коэффициент перевода энергии

кВт/час

4. Общие требования по охране труда и безопасности

Качество профессиональной подготовки и обучения, рабочих безопасным методам труда - один из важнейших факторов уменьшения уровня травматизма на производстве. Рабочие выполняющие работы с повышенной опасностью, проходят специальное обучение. Обучение специалистов состоит из следующих этапов:

1. вводный инструктаж (при поступлении на работу)

2. целевое обучение по ОТ на специальных курсах или на предприятии

3. инструктаж на рабочем месте

4. проверка знаний и допуск к самостоятельной работе

5. повторный инструктаж

6. разовый инструктаж при смене вахт

При вводном инструктаже поступающего на работу знакомят с правилами внутреннего трудового распорядка, особенностями производства, ТБ и противопожарной охраной. На объекте этот инструктаж проводят работники службы ОТ и ТБ, по специальным вопросам привлекаются так же специалисты соответствующих служб.

Целевое обучении по ОТ и ТБ обязаны пройти все рабочие в учебно-курсовом кабинете или индивидуальным методом у квалифицированного рабочего. После целевого обучения работника, обязательно проводится инструктаж на рабочем месте с показом безопасных приемов и методов труда. Этот инструктаж проводит непосредственный руководитель работ индивидуально с каждым рабочим.

Перед допуском работника к самостоятельной работе у него проверяет знания по ОТ и ТБ комиссия, назначенная для данного структурного подразделения приказом по предприятию. Председателем комиссии назначается технический руководитель подразделения ответственный за ТБ. Помимо оценки знаний комиссия дает общее заключение о возможности допуска к самостоятельной работе.

Повторный инструктаж с проверкой знаний проводится каждые 6 месяцев, а для особо опасных работ раз в 3 месяца. При изменении технологического процесса, внедрении новых видов оборудования и механизмов, а так же при введении в действие новых правил и инструкций по ТБ и производственной санитарии проводится внеочередной инструктаж рабочих и служащих с проверкой их знаний. Внеочередной инструктаж может проводится по распоряжению руководителя предприятия и по требованию органов надзора в случаи обнаружения недостаточных знаний, рабочих, инструкций по ОТ и ТБ или их грубых нарушений.

Если при проверке знаний рабочий показал неудовлетворительные знания по ОТ и ТБ, то к работе он не допускается, а направляется на дополнительное обучение и в течении 2-х недельного срока подвергается повторной проверке.

Если на рабочем месте произошли незначительные технологические изменения, не требующие повторного инструктажа, то при смене вахты работающие проходят разовый инструктаж. Специальный инструктаж проводится перед получением задания на выполнение особо опасных работ.

Основные причины несчастных случаев при ремонте нефтепромыслового оборудования:

1. использование неисправных инструментов и оборудования

2. проведение опасных видов работ

3. организация рабочего места с нарушением правил ТБ

4. неисправность или отсутствие кожухов и ограждений и т. д.

Противопожарная безопасность

Территория предприятия должна содержатся в чистоте и порядке. Весь мусор, производственные отходы и т. п. необходимо систематически удалять на специально отведенные участки.

Не допускается замазучивание производственной территории и помещений, загрязнение легко воспламеняющими и горючими материалами. Они должны тщательно, убираться и закапываться сухим песком или грунтом.

На пожаро- и взрывоопасных участках курить запрещается. На этих участках необходимо устанавливать предупредительные знаки. Курение разрешено только в специально отведенных для этого местах, где должны иметься урны или бочки с водой для окурков. Места для курения должны обозначаться необходимыми табличками.

Пропитанный бензином, керосином, либо другим горючим веществом материал должен складываться в специальные металлические ящики с плотно закрывающимися крышками. По окончании рабочего дня (или перед сдачей смены) ящики должны выносится в безопасное в пожарном отношении место, а в случаи невозможности дальнейшего использования содержимое ящиков по указанию начальника объекта, цеха и по согласованию с пожарной охраной нужно закапывать в землю или сжигать. Хранение смазочных материалов в производственном помещении разрешается в количестве не более суточного расхода в несгораемых шкафах или в ящиках с плотно закрывающимися крышками. Смазочные материалы в количестве более суточного расхода надлежит хранить в специально предусмотренных для этого помещениях.

Все цехи, мастерские и тому подобные помещения должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения в соответствии с нормами. В целях создания условий для быстрого использования пожарного инвентаря и облегчения наблюдения рекомендуется установка специальных щитов пожарного инвентаря.

Запрещается мойка, чистка оборудования, а так же стирка специальной одежды в бензине, керосине и других легко воспламеняющихся жидкостях.

5. Общие требования охраны природы и окружающей среды

Технологические процессы, существующие в нефтяной и газовой промышленности сопровождаются выбросами в почву, водоемы и атмосферу, что приводит к уничтожению растительных, животных и рыбных богатств, ограничивает использование водоемов для питьевой воды и промышленного водоснабжения для с/х., что наносит ущерб.

Крупные комплексы нефтяной и газовой промышленности и населенные пункты преобразуют почти все компоненты природы. В почву и воду во всем мире ежегодно сбрасывается более 3 млрд. тонн твердых промышленных отходов, 500 м³ опасных сточных вод, 1 млрд. м³ аэрозолей различных по химическому составу. Ядовитые загрязнения содержат более 800 веществ, в том числе мутагены, влияющие на наследственность, канцерогены - на зарождение и развитие злокачественных опухолей. Содержание их в воздухе в ряде случаев в 3ч10 раз превышает нормы. Загрязненный воздух обедненный кислородом на 30ч50% меньше по сравнению с чистым воздухом пропускает все жизненно необходимое для биологических существ. Загрязненный воздух резко сокращает срок жизни деревьев, растений, человека и других биологических видов.

Сточные воды, содержащие минеральные и органические вещества нередко загрязнены нефтепродуктами, заражены соединениями ртути и свинца. Такие воды являются чрезвычайно вредными для здоровья и жизни человека. Попадая в реки, прибрежные воды морей и океанов сточные воды отравляют рыбу, животных и людей.

Характерные для нефтяной и газовой промышленности вредные выбросы в окружающую среду отрицательно воздействуют на условия жизни и труда современного человека.

На каждом предприятии имеется отдел охраны окружающей среды, возглавляемый начальником отдела, который подчиняется главному инженеру и один - два инженера. В функции этого отдела входит:

1. Контроль за состоянием атмосферного воздуха в помещениях с помощью газоанализаторов

2. Контроль за сбрасываемой водой в системе канализации

3. Контроль за благоустройством территории объектов

4. Проверка состояния замазученности на всех объектах

5. Контроль за рекультивацией земли при демонтаже буровых установок

6. Ведение на каждом объекте журнала по охране окружающей среды

7. Ведение необходимой документации и отчетности перед выше стоящими организациями и санэпидемнадзора.

Мероприятия по охране природы и окружающей среды

Большой экономический ущерб народному хозяйству наносят промышленные выбросы в атмосферу. Во многих случаях с выбрасываемыми в атмосферу промышленными газами, дымом и пылью уносится значительное количество ценных химических продуктов.

Задача сохранения чистоты атмосферы и водоемов - социальная проблема, связанная с оздоровлением жизни людей.

Охрана окружающей среды в нашей стране должна стать одним из важнейших направлений на современном этапе развития.

Должно предусматриваться дальнейшее усиление работ по улучшению сохранности с/х угодий, создании пылезащитных полос, рекультивации земель, расширению применения безопасных для человека методов защиты с/х культур и лесов от вредителей и болезней.

Должны быть улучшены охрана недр и комплексное использование минеральных ресурсов на основе снижения потерь полезных ископаемых при их добыче, обогощении и переработке, обеспечена сохранность природной среды, экологической зоны и континентального шельфа.

Вместе с решением задач охраны окружающей среды должно предусматриваться дальнейшее совершенствование управления делом охраны природы, повышение действенности государственного контроля за состоянием природной среды и источниками загрязнения, бережным использованием природных богатств, шире нужно привлекать к этой работе общественные организации и население.

6. Организационная структура сервисного центра

Виды работ, выполняемые в сервисном центре

В РММ выполняют следующие виды работ:

· контроль за правильной эксплуатацией оборудования, его отдельных механизмов, узлов, агрегатов, систем и приборов;

· бесперебойное обеспечение работающих бригад исправными комплектами инструмента;

· организация и проведение текущего, среднего и капитального ремонтов оборудования, его отдельных частей и инструмента;

· изготовление и восстановление запасных частей и комплектующих деталей, крепежных материалов, не обеспечиваемых централизованным снабжением;

· изготовление специальных приспособлений оснастки и устройств, не стандартизированного оборудования, блоков, схем;

· ремонт резинотехнических изделий, изготовление прокладок, сальников и т. д.;

· дефектоскопия узлов, деталей оборудования и инструмента;

· выполнение заказов других цехов и служб предприятия на изготовление или ремонт изделий, на производство токарных, фрезерных, сварочных, кузнечных и других работ;

· сбор и отправка металлолома;

· выполнение различных работ по хозяйственному обслуживанию предприятия и его подразделений.

Сущность и значение системы ППР

Правильная эксплуатация машин или механизмов до полного выхода из строя требует своевременных остановок для замены быстроизнашивающихся деталей, необходимой регулировки и ремонта.

Для сохранения нормальной работоспособности бурового и нефтепромыслового оборудования применяют систему планово-предупредительного ремонта (ППР), представляющую собой совокупность организационно-технических мероприятий по уходу, надзору и ремонту, проводимых в плановом порядке. Благодаря такой системе заранее планируется остановка машин на ремонт по графику, подготавливаются запасные части, материалы и т. д.

Система планово-предупредительного ремонта технологического оборудования характеризуется следующими основными особенностями:

1. оборудование ремонтируется в плановом порядке, через определенное число отработанных машино-часов или в соответствии с установленной нормой отработки в календарных днях;

2. определенное число последовательно чередующихся плановых ремонтов соответствующего вида образует периодически повторяющийся ремонтный цикл;

3. каждый плановый периодический ремонт осуществляется в объеме, восполняющем тот износ оборудования, который явился результатом его эксплуатации в предшествовавший ремонту период; он должен обеспечивать нормальную работу оборудования до следующего планового ремонта, срок которого наступит через определенный, заранее установленный промежуток времени;

4. между периодическими плановыми ремонтами каждая машина систематически подвергается техническим осмотрам, в процессе которых устраняют мелкие дефекты, производят регулировку, очистку и смазку механизма, а также определяют номенклатуру деталей, которые должны быть подготовлены для замены износившихся.

Система планово-предупредительного ремонта в зависимости от объема и сложности ремонтных работ предусматривает проведение текущего и капитального ремонтов.

Текущий ремонт -- это минимальный по объему плановый ремонт, с помощью которого оборудование поддерживается в работоспособном состоянии. Он выполняется непосредственно на месте установки оборудования.

При текущем ремонте проверяют состояние оборудования, заменяют быстроизнашивающиеся детали, меняют при необходимости смазку и устраняют дефекты, не требующие разборки сложных узлов оборудования. Те неисправности оборудования, которые не могут быть устранены силами службы технического обслуживания, устраняют выездные ремонтные бригады.

Перечень ремонтных работ при текущем ремонте определяется классификатором ремонта. После ремонта проверяют работу оборудования, регулируют узлы и механизмы.

Капитальный ремонт - наиболее сложный и трудоемкий вид планового ремонта, при котором производят полную разборку оборудования с последующим ремонтом или заменой всех изношенных узлов или деталей, а также работы, входящие в объем текущего ремонта. В результате капитального ремонта полностью восстанавливается техническая характеристика оборудования.

Внеплановый ремонт - ремонт, вызванный аварией оборудования или не предусмотренный планом. При надлежащей организации системы ППР внеплановые ремонты, как правило, не требуются.

Для поддержания оборудования в постоянной технической исправности и эксплуатационной готовности, а также предупреждения аварий и поломок необходима система технического обслуживания. Техническое обслуживание включает в себя контроль за выполнением правил эксплуатации оборудования, указанных в технических условиях и паспортах, проверку технического состояния оборудования, устранение мелких неисправностей и определение объема подготовительных работ, которые будут выполнены при очередном плановом ремонте.

Для бурового и эксплуатационного оборудования устанавливают следующие виды технического обслуживания.

1. После завершения монтажа оборудования до начала его эксплуатации производят проверку всех соединений, внешний осмотр, а также проверку работоспособности оборудования и приборов.

2. При кратковременных остановках, если по количеству отработанных часов оборудование не подлежит более сложному техническому обслуживанию, производят внешний осмотр и устраняют неисправности, замеченные обслуживающим персоналом.

3. Периодические виды технического обслуживания осуществляют через определенное количество отработанных часов. Объемы одноименных периодических видов технического обслуживания равны друг другу, объем же каждого последующего вида обслуживания включает в себя объем предыдущего вида.

...