Превентор плашечный ППМ-156х21

Размещено на http://allbest.ru

6

ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности

Пояснительная записка к курсовому проекту

ПРЕВЕНТОР ПЛАШЕЧНЫЙ ППМ-156х21

Разработал: студент

Олешкевич А.А

Проверил: Петрухин В.В.

г. Тюмень

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАШЕЧНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕВЕНТОРОВ

1.1 Анализ отечественных превенторов

1.1.1 Превенторы типа ППМ

1.1.2 Превентор малогабаритный трубно-кабельный

1.1.3 Превентор малогабаритный трубный

1.1.4 Плашечный превентор для ремонта скважин ППР2-180х21 и ППР2-180х35

1.1.5 Превентор плашечный штанговый ППШ-62х21

1.2 Анализ импортных превенторов

1.2.1 Превенторы Bowen

1.2.2 Плашечные превенторы Bowen с постоянными и сменными соединениями

1.3 Выбор и обоснование прототипа

2. ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО ПРОТОТИПА

2.1 Устройство и работа малогабаритного превентора ППМ-156х21

2.2 Назначение изделия

2.3 Подготовка изделия к использованию

2.4 Использование изделия

2.5 Технические требования

2.5.1 Требования к материалам, деталям, узлам

2.5.2 Требования к изготовлению

2.5.3 Окраска

2.5.4 Маркировка

2.5.5 Упаковка

3. РАСЧЁТ ВЫБРАННЫХ ПАРАМЕТРОВ

3.1 Расчет стенки обечайки (корпуса)

3.2 Расчет стенки патрубка (корпуса)

3.3 Расчет резьбы патрубка

3.4 Расчет болтов на растяжение

3.5 Расчет фланцевых элементов

3.6 Расчет обжатия овального сечения уплотнительного кольца

4. ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ПРЕВЕНТОРА И МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Превенторы плашечные малогабаритные предназначены для герметизации кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб, удержания колонны насосно-компрессорных труб при проведении ремонтных работ.

Превентор является оборудованием, гарантирующим безопасность ведения ремонтных работ. Превентор закрывается при аварийном повышении давления, а также для предупреждения выбросов при перерывах в работе с оставленными в скважине насосно-компрессорными трубами.

Надежность и долговечность - неотъемлемые факторы при использовании превенторов.

В малогабаритных превенторах для ремонта скважин важен рабочий фактор на открытие и закрытие в заданных условиях. Усилие на закрытие не должно составлять более 300 Н.

Играют немаловажную роль и габариты превентора. Простая и выносливая конструкция при небольших размерах оборудования - незаменима при проведении экстренных ремонтов.

плашечный патрубок превентор обечайка

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАШЕЧНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕВЕНТОРОВ

1.1 Анализ отечественных превенторов

1.1.1 Превенторы типа ППМ

Превенторы обеспечивают возможность расхаживания колонны труб при герметизированном устье, подвешивание колонны на плашки и удержание колонны плашками от выброса под действием скважинного давления.

Основные узлы и детали превентора - корпус, крышки корпуса с гидроцилиндрами и плашки. Для освоения и ремонта нефтяных и газовых скважин выпускаются пре-венторы следующих типов:

-ППГ-150x21 с гидравлическим зажимом плашек и механическим

поджимом;

-ППМ-150x21 с механическим зажимом плашек.

Техническая характеристика ППМ-150х21

Диаметр проходного отверстия, мм	150
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	21(210)
Максимальное давление в рабочих камерах приводных цилиндров, МПа	10
Диаметр уплотняемых труб, мм	50; 60,3; 63,5; 73; 89
	глухая плашка позволяет перекрывать скважину при отсутствии в ней трубы
Пробное давление, МПа (кгс/см2)	42(420)
Рабочая среда	нефть, газ, газоконденсат, вода, буровой раствор и их смеси
Температура рабочей среды, °С, не более	100
Рабочая температура, °С	-45...+40
Габаритные размеры (без штурвалов и при закрытых плашках), мм:
длина	1425
ширина	490
высота	500
Масса, кг	470

Рис. 1.1. Превентор ППМ

Изготовитель: АО «ВНИТИ», г. Санкт-Петербург [4.16].

1.1.2 Превентор малогабаритный трубно-кабельный

Превентор ПМТК применяется для ремонта нефтяных скважин, эксплуатируемых электроцентробежными насосами. ПМТК предназначен:

а)для герметизации на устье скважины спущенных НКТ совместно с кабелем питания ЭЦН;

б)для герметизации на устье скважины только трубы без кабеля при смене плашек на трубные;

в)для герметичного перекрытия устья скважины при отсутствии НКТ и кабеля питания ЭЦН при смене плашек на глухие.

Примечание. ПМТК обеспечивает герметизацию только по наружной поверхности кабеля, в связи с чем при герметизации кабеля отечественного производства возможны незначительные пропуски среды по зазорам между слоями защитной брони кабеля и изоляцией.

1.1.3 Превентор малогабаритный трубный

Превентор ПМТ применяется при испытании и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. ПМТ предназначен для герметизации устья скважин с целью предотвращения открытых нефтяных и газовых фонтанов.

Рис. 1.2. Превентор ПМТК

Таблица 1.1

Обозначение	ПМТК-25x21	ПМТК-156x21
Диаметр прохода, мм	125	156
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	21(210)	21(210)
Диаметр герметизируемых НКТ, мм:	60,73	60,73
с трубно-кабельными плашками	33,42,48,	33,42,48,60,
с трубными плашками	60,73	73,89,114
с глухими плашками	0	0
Тип кабеля, герметизируемого с НКТ	КППБПС	КППБПС
	(плоский)	(плоский)
Привод плашек	Ручной	Ручной
Дентратор трубы	Сменный	Сменный
Количество оборотов каждого штурвала, необходимое для закрывания плашек	11-12	14-15
Рабочая среда	Нефть, газ, газоконденсат, вода, раствор CaCI2, буровые растворы
Температура рабочей среды , °С	До +100	До +100
Присоединительные размеры фланцев
диаметр, мм:
наружный	380	380
по центрам шпилек	317,5	317,5
канавки средний	211,1	211,1
отверстий	32	32
количество отверстий, шт.	12	12
Габаритные размеры, мм:
длина	1040	1185
высота	560	590
ширина	380	380
Масса, кг	280	310

Изготовитель: АО «НПФ ЮКОН», г. Тюмень.

Рис. 1.3. Превентор ПМТ

Таблица 1.2

Обозначение	ПМТ-125х21	ПМТ-156х21	ПМТ-156Х35
Диаметр прохода, мм	125	156	156
Рабочее давление, МПа	21	21	35
Диаметр, мм:	33,42,48,60,	33,42,48,60,	33,42,48,60,
уплотняемых труб	73	73,89,114	73,89,114
уплотняемого геофизического кабеля	6-16 при использовании герметизатора кабеля ГКР-21
Привод плашек	ручной	ручной	ручной разгруженный
Центратор трубы	сменный	сменный	сменный
Присоединительные размеры фланцев:
диаметр, мм:
наружный	380	380	395
по центрам шпилек	317,5	317,5	317,5
канавки средний	21 1 ,1	21 1 ,1	211,1
отверстий	32	32	39
количество отверстий, шт.	12	12	12
Габаритные размеры, мм:
длина	1040	1 185	1240
высота	480	500	576
ширина	380	380	395
Масса, кг	260	290	320

Изготовитель: АО «НПФ ЮКОН», г. Тюмень

1.1.4 Плашечный превентор для ремонта скважин ППР2-180х21 и ППР2-180х35

Превентор плашечный ППР2-180x21(35) на рабочее давление 21(35) МПа, сдвоенной моноблочной конструкции предназначен для герметизации устья при капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин с целью предупреждения выбросов и открытых фонтанов при наличии или отсутствии в скважине труб.

Превентор обеспечивает возможность расхаживания колонных труб при герметизированном устье (в пределах замкового и муфтового соединения), подвеску колонны на плашки и удержание колонны плашками от выброса под действием скважинного давления. Конструкция корпуса позволяет производить смену плашек превентора, не разбирая его.

Превентор ППР2-180х21 Изготовитель: ПО «Баррикады», г. Волгоград

1.1.5 Превентор плашечный штанговый ППШ-62х21

Превентор ППШ-62х21 применяется при ремонте нефтяных скважин, эксплуатируемых штанговыми насосами. Превентор ППШ предназначен для герметизации штанг при аварийных работах.

Техническая характеристика

Диаметр прохода, мм	62
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	21(210)
Давление испытания на герметичность, МПа (кгс/см2)	21(210)
Диаметр герметизируемых штанг при смене уплотнителей, мм	16,19, 22, 25
Привод плашек	ручной
Количество оборотов каждого штурвала, необходимое для закрывания плашек	10
Рабочая среда	нефть, газ, газоконденсат, вода
Температура рабочей среды и окружающего воздуха, °С	от -10 до +100
Присоединительные размеры (по желанию заказчика ППШ может комплектоваться фланцами)	резьба НКТ 73
Габаритные размеры, мм:
длина	660
высота	300
ширина	130
Масса, кг	32

Рис. 1.5 Превентор плашечный штанговый ППШ-62х21

Изготовитель: АО «НПФ ЮКОН», г. Тюмень.

1.2 Анализ импортных превенторов

1.2.1 Превенторы Bowen

Превенторы Bowen тяжелого типа, предназначенные для проведения работ со вспомогательным талевым канатом, обеспечивают прекрасную защиту от выбросов при проведении работ в скважине с талевым канатом или трубопроводом малого диаметра. Эти установки имеют небольшой вес по сравнению с другими превенторами, тем не менее, выдерживают высокие рабочие нагрузки - до 10000 psi.

Предлагаются два основных типа превенторов: с гидравлическим или механическим приводом. Выбор того или иного типа зависит от выполняемых работ в скважине.

Превентор Bowen с ручным управлением оснащен только механическим затвором, который приводится в действие соответствующими штоками.

Мощные плашки для превенторов Bowen характеризуются наличием несъемных литых внешних уплотнителей, которые герметизируют плашку сверху и по бокам. Внутренний уплотнитель пластинчатой конструкции состоит из стальных верхних и нижних пластин, между которыми находится литой резиновый уплотнитель.

Тело (корпус) плашки представляет собой монолитную стальную конструкцию. Тело плашек перемещается штоками, соединенными с ними непосредственно, при этом отпадает необходимость в малых винтах, зажимных кольцах и прочих подобных приспособлениях.

Имеется широкий выбор обоих типов превенторов Bowen, как гидравлических, так и механических, разных параметров и для разных рабочих нагрузок, с проходным диаметром от 2 1/2" до 5 1/2" и рабочим давлением от 3000 до 10000 psi. По специальному заказу поставляются превенторы с дополнительными параметрами.

Все превенторы Bowen, используемые при проведении работ с талевыми канатами, оснащены специально разработанным уравнительным клапаном фонтанного типа в качестве стандартного оборудования. Их наличие позволяет оператору уравнивать давления в скважине и лубрикаторе, помогая раскрытию плашек превентора.

Выпускные клапаны предлагаются в качестве дополнительных приспособлений. Аналогичные по конструкции с уравнительными клапанами, они позволяют оператору снизить давление в скважине открытием задвижки или, выпустив жидкость из лубрикатора после того, как будут закрыты плашки превентора.

Превенторы Bowen, используемые для проведения работ в скважине с канатами, имеются в самом разнообразном исполнении, одинарные или двойные.

В случаях, когда необходимо иметь два комплекта плашек сразу, применяется сдвоенная модель. При этом отпадает необходимость в установке двух отдельных превенторов. Один комплект плашек при этом может быть сквозным, второй с заглушкой. Есть и двойной превентор с перевернутыми нижними плашками для впрыска смазки между плашками.

Для работы с превенторами поставляются гидравлические приводы с ручными насосами. Все превенторы Bowen для работ с канатами оснащены фланцевыми или резьбовыми соединениями. Они также могут быть оснащены соединительными приспособлениями для лубрикатора Bowen. Цены на нестандартные соединения будут сообщены по запросу.

1.2.2 Плашечные превенторы Bowen с постоянными и сменными соединениями

Плашечные превенторы Bowen отличаются многими полезными свойствами: компактностью, что позволяет уменьшить высоту буровой установки; бесшпоночными отверстиями для плашек, намного удешевляющими ремонт последних и увеличивающих срок эксплуатации корпуса превентора; стандартными плашками, которые можно переналадить на впрыск смазочного материала в колонну с проволочным канатом без внесения конструктивных изменений в существующий корпус или прочие детали установки; вспомогательными штоками с механическим приводом, благодаря чему превентор можно закрыть в случае нарушения работы гидропривода или заблокировать плашки, когда есть в этом необходимость, на какой-то определенный период времени.

С постоянными соединениями (фланцевыми или штуцерными)

Внутренний диаметр	2Ѕ'' для труб-да с макс. DНАР = 1,900''	3'' для труб-да с макс. DНАР = 2 3/8''
Обслуживание	Стандарт.	Стандарт.	H2S
Вид работы	5000	5000	10000	5000	10000
Одинарная расчетная нагрузка	Узел	146897	146919	146931	146923	146935
Двойная расчетная нагрузка	Узел		146921	146933	146925	146937
Тройная расчетная нагрузка	Узел			148906	146927	146939

Со сменными соединениями (вид работы и рабочая нагрузка определяются штуцерными соединениями)



2Ѕ'' для труб-да с макс. Dвн Dнар = 1,900''
Одинарная расчетная нагрузка	Узел	148490

1.3 Выбор и обоснование прототипа

На основании проведенного исследования механических превенторов для ремонта скважин наиболее подходящим оказался малогабаритный механический плашечный превентор ППМ-156х21, изготовляемый заводом «Сибнефтегазмаш» (г. Тюмень), обладающий многими положительными свойствами, как отечественных, так и импортных превенторов подобного типа.

2. ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО ПРОТОТИПА

2.1 Устройство и работа малогабаритного превентора ППМ-156х21

Превентор состоит из (см. приложение А): корпуса поз. 1, внутри которого перемещаются хромированные сменные корпуса поз. 2, 3 с плашками поз. 24. В одном из корпусов имеется клапан, предназначенный для выравнивания давления при открывании превентора под давлением.

Фиксация корпуса плашки от поворота осуществляется лысками гайки поз. 9, которые входят в паз корпуса плашки и одновременно в паз корпуса поз. 8, а корпус фиксируется штифтом поз. 25.

Перемещение плашки осуществляется вращением маховика (по часовой стрелке для закрытия, против - для открытия), которое резьбовой парой шпиндель поз. 7 - гайка поз. 9 преобразуется в возвратно-поступательное движение плашки. Шпиндель установлен на двух упорных подшипниках поз. 32. Уплотнение корпуса плашки осуществляется специальной резиновой манжетой, а уплотнение штока - пакетом специальных фторопластовых манжет поз. 18.

Контроль положения плашек осуществляется по планке поз. 11 и указателю поз. 5, перемещающемуся по резьбе шпинделя. Центрирование трубы при закрытии превентора осуществляется специальными клиновидными выступами на торцах корпусов плашек. Для смазки подшипников на крышке поз. 14 установлена масленка поз. 31. В корпусе поз. 8 установлен нагнетательный клапан поз. 6, через который производится закачка смазки "Арматол-60", для смазывания шпинделя и повышения герметизирующей способности уплотнителей. Для строповки имеются 2 резьбовых отверстия М12 под рым-болты в верхней плоскости корпуса.

2.2 Назначение изделия

Превентор предназначен:

-для герметизации кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб;

-для герметизации устья скважины без спущенной колонны НКТ глухими плашками;

-для герметизации устья скважины со спущенной колонной НКТ и кабельной линией ЭЦН трубно-кабельными плашками;

-удержания колонны насосно-компрессорных труб при проведении ремонтных работ.

Превентор должен эксплуатироваться в условиях климатических районов I2-II2 по ГОСТ 16350-80. Климатическое исполнение - УХЛ, категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69.

Технические характеристики

Условный проход, мм	156
Рабочее давление, МПа	21
Условный диаметр труб, уплотняемых плашками, мм	60, 73, 89, 114, 127
Условный диаметр труб, уплотняемых трубнокабельными плашками, мм	48,60,73,89
Управление	ручное дистанционное
Габаритные размеры, мм:
-длина	1550
-ширина	600
-высота	700
Масса, кг	480

2.3 Подготовка изделия к использованию

Перед монтажом превентора на устье скважины необходимо проверить:

- наличие в паспорте отметки ОТК завода-изготовителя о проведенной опрессовке пробным и рабочим давлением;

- наличие полного комплекта поставки по паспорту;

- визуально все узлы и детали, обратив особое внимание на состояние уплотнительных, посадочных поверхностей и резьб. Вмятины, забоины, трещины и следы сильной коррозии не допускаются. Резинотехнические изделия не должны иметь видимых дефектов.

На все уплотнительные и посадочные поверхности перед монтажом следует нанести смазочный материал.

Перед монтажом на скважину в корпус превентора должны быть установлены корпуса и плашки, соответствующие размеру трубы, с которой планируется работать. При смене плашек резиновые уплотнители и плашки должны быть смазаны, а в корпус закачена смазка "Арматол-60" ТУ 0254- 303- 00148820-95 или ЛЗ-162 ТУ 38.101315-77. При монтаже резиновых уплотнителей не должны быть использованы стрые инструменты. Замена плашек производится в следующей последовательности:

- привести плашки в открытое состояние;

- отвернуть гайки поз. 13;

- для предотвращения падения узла привода при дальнейшей разборке необходимо установить рым-болт М10 в соответствующее отверстие гайки поз. 13 и прикрепить его к тросику грузоподъемного механизма;

-демонтажными болтами М12, через соответствующие отверстия в гайке поз. 13, и корпусе поз. 8 вытянуть корпус плашки из корпуса до такого положения, когда паз корпуса плашки, в который вставлена гайка поз.9, выйдет из корпуса превентора;

-вывести головку гайки поз. 9 из паза корпуса плашки и убрать весь узел привода плашки на стеллаж;

-руками извлечь плашку из корпуса превентора.

Сборку производить в обратной последовательности, монтажными шпильками М12 притягивая фланец корпуса поз. 8 до соприкосновения с корпусом поз. 1.

Перед использованием на скважине превентор должен быть опрессован на величину ожидаемого рабочего давления.

2.4 Использование изделия

Превентор устанавливается на верхний фланец крестовика трубной головки фонтанной арматуры. Между фланцами устанавливается металлическая прокладка.

Корпуса плашек и плашки, установленные в превенторе, должны соответствовать диаметру НКТ, с которой планируется работать.

Дистанционное управление превентором осуществляется установкой двух крестовин и двух переходников, поставляемых с превентором, и двух удлинителей из трубы НКТ 48 (в комплект поставки не входит).

При возникновении на скважине нефтегазоводопроявлений превентор вращением маховиков должен быть закрыт. Превентор также должен быть закрыт при любых перерывах в ремонтных работах.

2.5 Технические требования

2.5.1 Требования к материалам, деталям, узлам

Качество заготовок, используемых для изготовления деталей превентора, должно соответствовать требованиям конструкторской документации на соответствующий превентор.

Все кованые заготовки с содержанием углерода выше 0,3% и литые заготовки должны подвергаться отжигу или нормализации, независимо от вида окончательной термической обработки деталей.

Ударная вязкость материала корпусных деталей и шпилек при температуре минус 60оС должна быть не менее KCV 20 Дж/см2.

Поверхности заготовок не должны иметь повреждений и дефектов, снижающих прочность и ухудшающих внешний вид превентора.

Дефекты металла и их исправление на посадочных, трущихся и уплотнительных поверхностях деталей не допускается. На других поверхностях дефекты должны быть исправлены в соответствии с заводской инструкцией. Исправление дефектов не должно отрицательно влиять на прочность и внешний вид деталей и изделия в целом.

2.5.2 Требования к изготовлению

Изготовление превентора должно быть обеспечено всеми необходимыми техническими средствами, гарантирующими его соответствие настоящим техническим условиям.

Наружные и внутренние необработанные поверхности должны быть очищены от окалины, ржавчины и других загрязнений.

Обработанные поверхности деталей не должны иметь заусенцев, трещин, забоин, задиров, надрывов, вмятин и других механических повреждений.

Сварные швы должны иметь гладкую мелкочешуйчатую поверхность, без наплывов, прожогов, сужений и других дефектов, снижающих прочность и ухудшающих внешний вид.

Сварка, а также заварка дефектов деталей должна производиться сварщиком, аттестованным в соответствии с правилами Госгортехнадзора.

Сварку производить согласно требованиям конструкторской и технологической документации.

После сварки детали должны подвергаться термообработке согласно требованиям чертежей.

Резинотехнические изделия должны быть изготовлены из морозо-масло-бензостойких смесей.

Крепежные детали должны иметь антикоррозионное покрытие (цинковое, кадмиевое, оксидное, фосфатное или лакокрасочное).

2.5.3 Окраска

Окраску производить согласно ГОСТ 9.104 для группы условий эксплуатации УХЛ1.

Качество покрытия по внешнему виду должно соответствовать VII классу ГОСТ 9.032.

Превентор покрывать грунтовкой ГФ021 ГОСТ 25129 в два слоя, эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465 в три слоя. Допускаются другие марки грунтовки и эмали, не ухудшающие внешний вид и качество покрытия.

Цвет окраски красный. Перед окраской с поверхностей необходимо удалить ржавчину, жировые пятна, загрязнения, окалину.

Уплотнительные канавки под прокладки фланцевых соединений окраске не подлежат.

2.5.4 Маркировка

Корпус превентора должен иметь четкую рельефную маркировку условного прохода в мм и рабочего давления в МПа. Размерность не указывается.

На литых корпусах маркировка наносится литьем, на кованых и сварных - ударным способом шрифтом высотой не менее10 мм.

На цилиндрической поверхности фланца превентора должна прикрепляться металлическая табличка, в которой указывается:

- наименование и (или) товарный знак завода-изготовителя;

- знак соответствия продукции (для продукции, сертифицированной на соответствие требованиям стандартов);

- шифр превентора;

- порядковый номер;

- дата выпуска (месяц, год).

Маркировка должна выполняться шрифтом 5 - Пр5 ГОСТ 26.020.

Транспортная маркировка должна производиться в соответствии требованиями ГОСТ 14192, конструкторской документации и наноситься водостойкой краской.

2.5.5 Упаковка

Способ упаковки превентора (в тару, контейнер, на поддоне и др.) должен обеспечивать защиту от повреждений во время перевозки всеми видами транспорта и при хранении.

Сопроводительная документация, упакованная в пакет из полиэтиленовой пленки, а также запасные и сменные части, должны упаковываться в деревянный или фанерный ящик, изготовленный по чертежам завода-изготовителя.

Внутренние поверхности превентора должны быть предохранены от попадания грязи, а привалочные поверхности фланцев от повреждений.

Консервация превентора, запасных и сменных частей, должна производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 9.014 для группы изделий II-1 и варианта защиты ВЗ-1. Вариант внутренней упаковки ВУ-0. Дата консервации, предельные сроки защиты без переконсервации и условия хранения превентора должны указываться в паспорте.

3. РАСЧЁТ ВЫБРАННЫХ ПАРАМЕТРОВ

Расчеты превентора содержат расчеты корпуса, фланца, болтов и резьб. Расчеты фланцевого соединения содержат элементы:

1. Определение величины затяга уплотнительного элемента - овального сечения кольцо.

2. Определение количества и размеров болтов.

3. Определение (проверка) размеров фланца.

4. Расчеты резьбы.

5. Определение предельных нагрузок.

По расчетам фланцевых соединений имеются многочисленные методики, но практически ни одна не может дать точные данные, совпавшие с экспериментальными проверками. Причина заключается в том, что фланцевое соединение сложным разнообразным нагрузкам, которые также зависят от конструктивного решения, применяемого материала и условий эксплуатации.

Расчетная формула по энергетической теории предложена ЦКТИ им. Ползунова и одобрена Госгортехнадзором.

(мм)

- допускаемое напряжение растяжения.

Для стали 20Х []_p = 7000,25 = 175 МПа

3.1 Расчет стенки обечайки (корпуса)

P_раб = 37 МПа

мм

P_пр = 74 МПа

мм

Наружный диаметр обечайки

D_нар.об. = D_в.о. + 2(+ c); D_нар = 180 + 130 = 310;

с = 1 мм (приб. на коррозию)

С учетом минусовых отклонений размеров примем D_нар = 311 мм.

3.2 Расчет стенки патрубка (корпуса)

P_раб = 37 МПа

мм

P_пр = 74 МПа

мм

Наружный диаметр патрубка

D_нар.п. = D_в.п. + 2(+ c); D_нар.п. = 191 + 138 = 329 мм

В качестве дополнительного условия соответствия расчетов проверим соотношение: R/r 1,8.

Для обечайки R_об/r_об = 155/90 = 1,72 1,8 - удовлетворяет

Для патрубков R_п/r_п = 164,5/95,5 = 1,72 1,8 - удовлетворяет

3.3 Расчет резьбы патрубка

М210х6-8q d_вн = 203,505 мм

Для расчетов примем максимальное (пробное) давление P_пр = 74 МПа.

Площадь патрубка S_п = = 3,14•9,55² = 286,38 см²

Максимальное усилие Q_п = 740 кГ•с/см²•226,86 см² = 167876,4 кГ•с

Высоту гайки для резьбы определим из формулы (8) «Детали машин» авт. Яковлев (стр. 48)

H 0,67d, где d = 210;

H = 0,67•210 = 140,7 мм.

Выполним проверку резьбы на срез

.

Обычно резьбу проверяют на изгиб, срез и смятие.

Для стали 20Х (улучшенной)

[]_и = 2200 кГ•с/см²

[]_ср = 1050 кГ•с/см²

[]_см = 2600 кГ•с/см²

В нашем варианте запас прочности резьбовой части патрубка равен

K_{патр.рез.} = 1050/175,9 = 6 - кратный

Исходя из опыта расчетов и учитывая, что []_ср - величина наименьшая из всех критериев и имеет значительный запас прочности, можно (и в данном случае рационально) выполнить конструктивную корректировку резьбовой части патрубка, а именно, сократить ее длину до 12 витков, т.е. длина резьбы составит l_рез. = z₁•s = 12•6 = 72 мм.

Запас прочности на срез составит:

K₁ ? 4-х кратный - этого вполне достаточно.

Дополнительно, известно, что в основном работают 10 витков резьбы.

Проверим поперечное сечение патрубка на растяжение при []_р = 2000 кГ•с/см² .

_р =

[]_р = 2000 кГ•с/см²; K_зап = 1,2 - достаточный запас.

Проверка прочности сечения обечайки от осевой нагрузки на разрыв.

= 740 кГ•с/см²S_об.вн. = 740•254,34 = 188211,6 кГ•с

S_об.вн. = = 3,14•9² = 254,34 см²;

S_об.нар. = 3,14•15,5² = 754,385 см²;

S_{об.кольца} = 754,385 - 254,34 = 500,045 см².

_р = 116996,4/500 = 233,9928 кГ•с/см²; [_р] = 1750 кГ•с/см²;

K_зап = 1750/233,99 ? 7,48 раза.

3.4 Расчет болтов на растяжение

Болт (шпилька) М30 (принимается по рекомендации стандартов).

Количество - 12 шт.

Осевая нагрузка: Q_{о.упл. кольца} = 740 кГ•с/см²237,7 см² = 175898 кГ•с (с учетом P_пр = 740 кГ•с/см²).

S_болта = 3,14•1,31² = 5,39 см² (площадь сечения одного болта);

S_общ.б. = 5,39•12 = 64,7 см²;

_р = 175898/64,7 = 2718,67 кГ•с/см².

По рекомендации справочника «Конструкц. Маш.» сталь 40Х с закалкой в масле и отпуском на твердость HRC_э 37…41

[]_p = 2800 кГ•с/см² раза.

Это также соответствует предпочтению, что больший запас прочности должен быть между корпусом и фланцем, нежели в болтовом соединении.

3.5 Расчет фланцевых элементов

В нашем варианте конструкция фланца на резьбе свободного типа. Такая конструкция применяется при высоких давлениях и повышенной температуре.

В настоящее время успешно применяется метод расчета на прочность по предельным нагрузкам; он значительно упрощает решение сложной задачи определения прочных размеров фланцевого соединения и основан на более простых и четких принципах.

Величина предельной нагрузки

Q_пред = 1,7•_с•k_c•h²•_т (кГ•с),

Где k_c = 1 + 1/x_c;

_c = 1 - (учитывает влияние отверстий под болты на прочность фланца)

Для определения k_c воспользуемся упрощенным способом расчета данного коэффициента (для свободного фланца)

k_c ? 1 + ,

где

Q_пред = 1,7•0,587•1,485•7²•5000 = 363060,9 кГ•с

Допускаемая нагрузка на фланец равна:

,

где n_ф - коэффициент, зависящий от свойств металла, т.е. отношения _т/_в, а также и от условий эксплуатации.

Для литой конструкции и давления P > 100 кГ•с/см², n_ф = 2,0;

кГ•с.

3.6 Расчет обжатия овального сечения уплотнительного кольца

Усилие обжатия равно

Q_об = 3,14•D_ок•1,6 см•q_о•k_t,

где D_ок = 19 см,

q_о = q_уC,

где q_у = 220 кГ/см² для стали Х18Н10Т, k_t = 1 при t_раб 400С.

С = 1 + 0,1

q_о = 220•1,138 = 250,36 кГ•с/см²

Q_об = 3,14•19•1,6•250,36•1 = 23898,3 кГ•с.

Известно, что Q_оп ? 0,4Q_л, т.е. усилие для овальной прокладки примерно необходимо в 2,5 раза меньше, чем для линзового уплотнения.

Для обеспечения плотности в рабочих условиях требуется усилие затяга

Q_p = 3,14•19•1,6•q_p + Q_cp + Q_o

q_p = удельное давление = , где n = 3 по табл.

q_p = кГ•с/см²

Q_ср = 0,785•19²•230 = 65178,55 кГ•с

Q_o = 0, т.к. в нашем варианте расчета фланца и уплотнения обечайки осевых нагрузок от шпинделя не имеется, т.е. рассматривается случай как для фланца проходного типа.

Итак:

Q_p = 3,14•19•1,6•545 + 65178,55 = 52023,52 + 65178,55 = 117202 кГ•с

Q_p < [Q]_ф; 185530 - 117202 = 68328 кГ•с

Вывод: запасы прочности рассчитанных элементов превентора соответствуют рекомендациям, методикам и рекомендуемым параметрам ГОСТов.

4. ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ПРЕВЕНТОРА И МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Неисправности	Вероятная причина	Метод устранения
Негерметичность превентора	Износ или повреждение уплотнения штока.	Сменить уплотнения штока.
	Повреждение уплотнения крышки.	Сменить уплотнение
	Не затянута крышка по резьбе.	Затянуть крышку
	Износ или повреждение уплотнителя плашки.	Сменить уплотнитель
	Износ или повреждение вкладыша плашки	Сменить вкладыш
Большое усилие при закрывании (открывании) превентора	Повреждение винтовой пары	Ремонт в мастерской

ЛИТЕРАТУРА

1. Ильский А.Л., Миронов Ю.В. Расчеты и конструирование бурового оборудования. М.: Недра, 1985, 457 с.

2. Малов А.Н., Якушев А.И. Расчеты и конструирование бурового оборудования. М.: Недра, 1972, 767 с.

3. Чичеров Л.Г. и др. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования. М.: Недра, 1987, 500 с.

4. Техническая документация завода «Сибнефтегазмаш», 2002.

5. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя.

7. Рахмильевич Р.З., Зусмановская С.И. Расчет аппаратуры, работающей под давлением.

8. Волошин А.А., Григорьев Г.Т. Расчет и конструирование фланцевых соединений.

9. Яковлев Н.Ф. Детали машин.

10. Отраслевые стандарты.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Размещено на Allbest.ru

...