Буровой ротор Р-560

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

История развития промыслового машиностроения

В послевоенное время начинают разрабатываться месторождения Сибири, Среднего Поволжья, Башкирии и некоторых других районов существенным для интенсивного развития новых районов нефтедобычи явилась возможность использования имеющихся материально-технических ресурсов на новых перспективных площадях в результате применения на разрабатываемых месторождениях научно-обоснованных методов разработки и эксплуатации скважин с широким использованием систем поддержания пластового давления закачкой воды и применения сравнительно редких сеток скважин. Высвобожденные за счет этого ресурсы были направлены на разведку и разработку новых нефтяных месторождений в Пермской области, в Урало-Поволжье, в Западной Сибири и др. Большое значение в этот период приобретают новые технологические методы крупномасштабного воздействия на залежи нефти путем закачки воды как в законтурную, так и во внутриконтурную части месторождений. К 1993 г. количество закачиваемой воды в нефтяные пласты превысило 1,5 млрд. м3 / год (полтора кубических километра), что более чем в 2 раза превышает объем годовой добычи нефти с конденсатом.

В настоящее время около 90% добычи нефти извлекается из месторождений, на которых осуществляется поддержание пластового давления закачкой воды в пласт. При среднем давлении нагнетания 12 МПа общая мощность насосных установок по закачке воды составляет 1,12 млн. кВт. Освоение новых районов главным образом в труднодоступных местах Тюмени, Пермской области и других районах, затрудняет устройство и обслуживание огромного, рассредоточенного промыслового хозяйства. Поэтому в настоящее время около 75% добычи нефти получают с комплексно-автоматизированных объектов. В настоящее время фонд действующих скважин составляет около 100 тыс., в том числе около 15 тыс. нагнетательных. На смену малоэффективным способам пришли новые, а именно: погружные центробежные электронасосы, которые в ряде случаев обеспечивают дебиты, более высокие чем те, которые могли быть получены из тех же скважин при естественном фонтанировании. Для подземного ремонта необходимы подземные сооружения и механизмы, а так же специальный инструмент. В последнее время все большее применение находят агрегаты для текущего и капитального ремонтов скважин: самоходный агрегат А-50У. Другим типичным представителем самоходных агрегатов для подземного ремонта скважин может служить агрегат самоходный комплекс оборудования КОРО-80. Для свинчивания и развинчивания труб, штанг, используют АПР-2ВБ, АШК, 1МШТК-16−60. В связи с ростом механизированного фонда скважин, значение текущего ремонта скважин сильно возрастает. Объемы этих работ по отрасли растут очень быстро, и всякая рационализация этого вида работ сказывается на экономических показателях деятельности нефтепромысловых управлений. В этом отношении целесообразно более широкое использование различных вспомогательных агрегатов на колесном ходу, как для подготовительных работ, так и для механизированной установки якорей-оттяжек (АМЯ-БТ). В связи с увеличением интенсивности ремонтных работ и технологических работ в скважинах, а также общего объема механизированных скважин, возросли требования к агрегатам текущего и капитального ремонта. Вместо подъемников Азинмаш-37А и А-50У бригады капремонта оснащаются 80 и 100 т. подъемниками повышенной грузоподъемности. С увеличением числа ремонтных работ возрастает и аварийность, связанная в основном с низким качеством труб (резьбовая часть), инструмента (ключи, элеваторы). Для ликвидации аварийных работ в стволе скважин освоен и успешно применяется гидроударный механизм ГУМ-1 15, при этом в 25 скважинах из 30 получены положительные результаты. Ликвидация прихватов оборудования с ЭЦН является наиболее сложным видом ремонта, для реализации которого используется импульсно-волновое устройство ЭЛПУ, обеспечивающее успешность ремонта в 13 скважинах из 16. Широко применяется технология извлечения прихваченных НКТ с использованием труборезки марки ТРК-73 и забойного двигателя Д — 105 для разбуривания цементных мостов, фрезерования НКТ и оборудования при ловильных работах в стволе скважин.

Начаты целевые работы по углублению качества очистки сточных вод путем применения специальных устройств-начинок на входе сырья в технологических резервуарах предварительного разделения. Они направлены на повышение коэффициента использование объема резервуаров с целью роста эффекта гравитационного разделения фаз. Борьба с биозаражением осуществляется нормированной закачкой бактерицидов типа ЛПЭ-11 и СНПХ-10 016. Технологии предотвращения отложения солей основаны на применении известных реагентов ПАФ — 13 и КОП. Наиболее нерешенной проблемой остается защита оборудования от коррозии. Стоимость применяемых ингибиторов коррозии настолько высока, что ремонт и замена оборудования во многих случаях обходится дешевле. Очень перспективны для использования в качестве ингибиторов коррозии, полученные из известных компонентов путем аминирования галлаидалкилов аммиаком и этилендиаминами, состав которого разработан АО «Юганскнефтегаз», совместно с уфимскими научно-исследовательскими организациями. Проводимые работы по техническому перевооружению электроснабжения объектов добычи нефти направлены на повышение надежности работы энергосистем. Так, внедрение комплексных устройств ввода типа КУ КТППНКС на скважинах позволило снизить вероятность перерывов электроснабжения насосных установок и обеспечить электроснабжение по первой категории надежности. Не менее эффективными оказались внедрение комплексной трансформаторной подстанции КТППН-КС-9iнового поколения и ввода в работу подстанции 35/6 Кв., что снизило эксплуатационные затраты на 6−8%.

1. Технико-технологическая часть

1. 1 Краткая характеристика Б.К. «Евразия»

буровой ротор ремонт

Руководство предприятием осуществляет начальник через своих заместителей и аппарат управления. Структура предприятия представляет собой следующие службы и подразделения:

— центральная инженерно — технологическая служба (ЦИТС) в составе три инженера, технологическая служба (РИТС) осуществляет оперативное руководство производством,

— РИТС-1 в составе 6-х буровых бригад,

— РИТС-2 в составе Коробковской экспедиции, 4-х буровых бригад,

— вышкомонтажный цех — в составе З-х вышкомонтажных бригад, в том числе одна в составе Коробковской экспедиции.

— тампонажный цех (р.п. Линево).

— база производственного обслуживания (БПО) в составе:

— участок по прокату и ремонту бурового оборудования,

— участок по ремонту труб и турбобуров.

— участок по ремонту и прокату электрооборудования, паровых котлов и средств КИП и автоматики.

— инструментальная площадка, мехмастерская.

для оперативного материально — технического обслуживания буровых и вышкомонтажных бригад Коробковской экспедиции на промбазе экспедиции имеются: инструментальная площадка, склад, мехмастерская. Бригады по обустройству — выполняют работы по строительству промбазы в городе Жирновске, жилищному строительству в городе Жирновске в г. Котово, ремонтом промышленных зданий и сооружений. Аппарат при руководстве представлен: производственно — техническим отделом труда и заработной платы, планово экономическим отделом, геологическим отделом, хозяйственным отделом, отделом капитального строительства, проектно — сметной группой. Предприятие выполнило работы по строительству разведочных и эксплуатационных скважин в соответствии с утвержден ной программой на 1996 г. Геофизические исследования, испытания скважин пластоиспытателем в процессе бурения и другие исследования проводила промыслово-геофизическая экспедиция Автотранспортом, тракторами, спецтехникой управление обеспечивалось «Нижневолжскгранссервиз» Материально — техническое обеспечение осуществляется через базы УПТО и К О Медведицкую, Волгоградскую и Арчединскую Финансирование разведочного бурения осуществлено АО «Лукойл — Нижневолжскнефть», эксплуатационного — Жирновским, Котовским, Арчединским НГДУ В первом полугодии 1996 г. Буровой бригадой предприятия на территории государство Перу пробурена поисковая скважина К 1 глубиной 3000 м В Б.К. «Евразия» используются буровые установки Уралмаш -3д, БУ 3200ДГУ, БУ-2000. Данные установки Уралмаш-ЗД, БУ-З200ДГУ, БУ-2000 используются на добринской и Памятной площадях В 1996 г. предприятие проводило поисково-разведочное и эксплуатационное бурение в правобережной части Волгоградской области в пределах западных бортов Клетско-Линевской депрессии (9 буровых бригад) и Кудиновско — Романовской приподнятой зоне (2 буровые бригады) Бурение в Уметовско — Линевской депрессии было ориентированно на оконтуривание нефтяных залежей ранее открытых месторождений: Памятного, Сасовского и Макаровского. Основными перспективами объектами являлись рифогенные образования Евлано — Линевского горизонта, расположенного в пределах глубины 2600 — 2800 м. В I999году в разведочном бурении проходка выполнена на 123,1%. Пробурено 22 708 м. горных пород. Закончено строительство 5 скважин, из которых три дали промышленный приток нефти. Бурение велось шестью буровыми бригадами, проходка на каждую в среднем составила 3876 м. Значительно сократилась продолжительность цикла строительства скважин. Если в 1998 году на каждую из них требовалось 267,6 суток, то в 1999 г. — 171,2 суток. Также снизились и общие затраты времени на проходку каждых 1000 м, горных пород. Этот показатель улучшился на 43,9%. Этого в основном удалось достичь за счет применения высокостойких долот импортного производства и изменения глубины бурения скважин.

1.2 Краткая характеристика ремонтного цеха

Ремонтно-механический цех производит частично капитальный ремонт (цех осуществляет капитальный ремонт оборудования, которое не ремонтируется централизовано) бурового оборудования, агрегатов, их узлов и бурильного инструмента; изготовляет и восстанавливает простые запасные части для бурового оборудования, а также изготовляет простые приспособления и устройства, применяемые в бурении скважин. Непосредственное руководство ремонтно-механический цехом осуществляет начальник, который несет полную ответственность за выполнение плана по ремонту оборудования и инструмента, изготовлению запасных частей и приспособлений, качество выполнения работ, технико-экономические показатели цеха, организацию ремонтных работ и технику безопасности. План по ремонту оборудования, инструмента и изготовлению запасных частей и приспособлений базе производственного обслуживания составляет отдел главного механика компании Б К Евразия совместно с плановым отделом предприятия в соответствии с планом-графиком ППР. План утверждается главным инженером предприятия. В прокатно-ремонтном цехе ремонт оборудования и инструмента производят бригады или звенья слесарей, возглавляемые квалифицированными слесарями — бригадирами. В зависимости от выполняемого объема ремонтных работ бригады (звенья) специализируются на ремонте определенных видов оборудования, агрегатов и их узлов или производят ремонт всего оборудования. В первом случае в результате специализации работ достигается высокое качество ремонта и высокая производительность труда. Ремонтными работами в ремонтно-механическом цехе руководит заведующий РММ. Буровые `установки непосредственно на буровых ремонтируют пуско-наладочные бригады, возглавляемые мастерами. Технический уход за оборудованием и устранение мелких неисправностей, появляющихся в процессе работы оборудования, производят слесари буровых бригад и члены буровых вахт. Контроль за правильностью эксплуатации оборудования осуществляет механик базы производственного обслуживания. Производительность труда рабочих, занятых ремонтными работами, и качество ремонта в значительной степени зависят от организации ремонта, планировки и оснащенности цеха средствами механизации и организации рабочего места. Централизованная организация ремонта позволяет производить ремонт определенных видов оборудования, агрегатов и узлов (т.е. однотипное оборудование) специализированными бригадами или звеньями, хорошо знающими особенности данного оборудования и имеющими специальные приспособления и инструмент, а также позволяет механизировать отдельные процессы ремонта оборудования. Внутренняя планировка ремонтного цеха должна учитывать технологическую взаимосвязь операций, входящих в процесс ремонта бурового оборудования, и обеспечивать наиболее короткие и удобные пути перемещения агрегатов, узлов и деталей в процессе разборки, ремонта и сборки с использованием подъемно-транспортного оборудования. Ремонтные цеха имеют следующие участки: моечно-разборочный, слесарно-сборочный, комплектовки с кладовой деталей и материалов, испытания и обкатки, а также сварочный, кузнечный и механический. Кроме того, цех должен иметь отдельные площадки, оборудованные подъемными механизмами, для хранения оборудования, ожидающего ремонт, и исправного оборудования. Транспортная связь между участками должна осуществляться с помощью подъемно-транспортного оборудования. Цех оснащен подъемно — оборудованием (мостовыми кранами, кран-балками, электрифицированными рельсовыми тележками, электрокарами и т. д.) грузоподъемностью, соответствующей весу ремонтируемого оборудования, механическими и гидравлическими прессами, домкратами, стендами и стеллажами для разборки и сборки оборудования, стеллажами для хранения деталей и узлов, моечными ваннами, слесарными верстаками и стендами для испытания и обкатки оборудования. Важным звеном в организации труда является организация рабочего места. Рабочим местом называется часть производственной площадки цеха с оборудованием, механизацией, приспособлениями, инструментом и материалами, необходимыми для выполнения производственного процесса. Рациональная планировка рабочего места является залогом высокопроизводительной и безопасной работы. Планировка включает подбор и размещение основного и вспомогательного производственного и подъемно-транспортного оборудования, механизмов, приспособлений и инструмента, а также размещение ремонтируемого оборудования. Она должна удовлетворять условиям, обеспечивающим высокопроизводительную работу при минимальной затрате сил и времени слесаря, удобства выполнения всех операций по ремонту оборудования, рационального использования производственной площади и оборудования с соблюдением правил и требований охраны труда и техники безопасности. В ремонтно-механических цехах предприятий бурения объем ремонтных работ сравнительно небольшой, поэтому разборочные и сборочные работы при ремонте оборудования, агрегатов и узлов производятся на одном рабочем месте. для ремонта каждого вида оборудования, агрегатов и узлов отводятся отдельные постоянные рабочие места, специально оснащенные оборудованием, механизмами и приспособлениями, необходимыми для разборки и сборки данного вида оборудования. Рабочее место должно быть оснащено слесарными. верстаками, стеллажами и столиками для хранения узлов и деталей, ящиками и столиками для хранения приспособлений, крепежного и обтирочного материалов и моечными ваннами для мойки отдельных мелких узлов и деталей. Мойка оборудования, агрегатов и крупных узлов должна производиться перед разборкой в специальном моечном отделении. Кроме того, рабочее место должно быть оснащено специальными стендами или стеллажами для установки оборудования, агрегатов и узлов в удобное положение для выполнения сборочно-разборочных работ. Иногда для этого применяют поворотные стенды, которые позволяют в процессе сборки и разборки поворачивать оборудование или агрегат в удобное положение. В необходимых случаях ремонтные места оснащены сверлильными и наждачными станками, механическими и гидравлическими процессами. Количество единиц ремонтируемого оборудования, агрегатов и узлов на рабочем месте не должно превышать нормы, установленной проектом. Стенды, стеллажи, верстаки, а также ремонтируемое оборудование на рабочем месте должны размещаться с соблюдением минимальных расстояний между ними, которые обеспечивают условия удобной и безопасной работы с использованием необходимого подъемно-транспортного оборудования и приспособлений. При этом необходимо, чтобы расстановка оборудования и приспособлений исключала лишние перемещения и трудовые движения слесаря, а также снижала повороты и наклоны слесаря до минимума. для экономии сил и времени слесаря, необходимо также размещать приспособления, инструмент, материалы и техническую документацию на рабочем месте следующим образом: все предметы, которые слесарь берет правой рукой, должны находиться с правой стороны, а предметы, которые он берет левой рукой — слева; все предметы, которые используются чаще, должны находиться ближе, а предметы, используемые реже, — дальше; все предметы необходимо располагать в постоянном порядке, что способствует экономии времени (не нужно их разыскивать); все предметы следует располагать на разных полках.

1.3 Конструкция и принцип работы ротора Р-560

Ротор предназначен для вращения бурильной колонны с частотой 30−300 об/мин в процессе бурения или для восприятия (удержания) реактивного момента при вращении долота забойными двигателями, для удержания на весу бурильных или обсадных колонн, устанавливаемых на его столе, на элеваторе или клиньях при свинчивании свечей при спускоподьемных опрациях, ловильных и вспомогательных работах.

Кроме того, ротор предназначен для вращения бурильной колонны при «проработке» ствола скважины для ликвидации сужений, калибровки ствола и удаления со стенок глинистой корки перед спуском обсадной колонны и ее цементированием; при развенчивании «прихваченной» в скважине бурильной колонны с целью извлечения ее верхней свободной части, а также в процессе фрезерования оборванной ее части или металлических предметов на забое; при свинчивании ловильного резьбового инструмента с оставленной в скважине частью бурильной колонны.

Применяемость роторов в комплектных буровых установках:

1. Ротор Р560:

2. Ротор Р700: ТУ 24. 00. 1032. 80

буровые установки БУ1600/100ЭУ БУ1600/100ДГУ; БУ2500/160ЭП БУ2500/160ДЭП-1; БУ2500/160ЭПК БУ2500/160ДГУ-М;

буровые установки БУ3200/200ДГУ-1 БУ3200/200ЭУ-1; БУ3200/200ЭУК-2М БУ5000/320ДГУ-1; БУ5000/320ЭУ-1 БУ5000/320ЭР-1; БУ5000/320ДЭР-1 БУ6500/400ЭР; БУ6500/400ДЭР;

3. Ротор Р950: БУ8000/500ЭР.

Основные параметры роторов: наибольшая статическая нагрузка на не вращающийся стол ротора; динамическая грузоподъемность главной опоры стола ротора; наибольшая допустимая частота вращения стола ротора; наибольший допустимый крутящий момент на столе ротора; диаметр проходного отверстия в роторе; расстояние от центра до плоскости первого ряда зубьев приводной звездочки.

Ротор представляет собой угловой редуктор с конической зубчатой передачей, служащей для передачи вращения под углом, изменяя его с горизонтального на вертикальное, и для снижения частоты вращения. Этот механизм должен обеспечить надежную работу при всех рабочих числах оборотов стола ротора, а также передачу требуемой мощности и крутящего момента.

Принципиальных отличий в конструктивном исполнении и многообразия типов роторов не имеется. Однако, исходя из условий работы ротора при глубоком бурении, необходимо учитывать при конструировании и модернизации их ряд важных рекомендаций:

1. Привод ротора должен быть индивидуальным, чтобы в зависимости от типа и размера долота, проходимых грунтов и глубины бурения можно было подбирать наиболее рациональные числа оборотов стола (индивидуальный привод ротора имеется в буровых установках: БУ2500/160ДЭП-1; БУ5000/320ЭУ-1; БУ5000/320ЭР; БУ5000/320ДЭР-1; БУ6500/400ЭР; БУ6500/400ДЭР; БУ8000/500ЭР).

2. Зубчатую передачу ротора для обеспечения требуемой долговечности следует выбирать конической со спиральными зубьями.

3. Основную опору необходимо усиливать в соответствии с расчетными исходными нагрузками. Шариковые упорно-радиальные подшипники наиболее надежны для работы ротора.

4. Вспомогательную опору надо располагать в нижней части стола для более надежного ее крепления.

5. Основную опору надо рассчитывать на статическую грузоподьеность на наибольшей массе бурильной и обсадной колонны и на долговечность по эквивалентной нагрузке.

6. Подшипники ведущего вала самоустанавливающиеся, радиальные, двухрядные, сферические должны иметь отдельную изолированную лабиринтами ванну.

7. Масляная ванна основной опоры должна быть предохранена от по- падания промывочного раствора. Смазку зубчатой передачи и остальных частей ротора следует производить из общей ванны. Объем масляной ванны должен быть достаточным не только для смазки, но и для отвода тепла, выделяемого при работе.

8. Необходимо предусмотреть возможность механизации спуско-подъемных операции путем установки встроенных в ротор пневматических клиньев и установки ключа типа АБК (КБГ)

9. Диаметр проходного отверстия стола ротора следует выбирать в зависимости от конструкции скважин; при этом надо учитывать следующее: усиление основной опоры конструктивно связано с размером проходного отверстия, а применение клиньев, встроенных в ротор, уменьшает проходное отверстие стола примерно на 150 мм. Поэтому диаметр проходного отверстия следует принять 700 мм (а не 760 мм), учитывая, то при установке встроенных клиньев (ПКРБО-700) фактический размер составит 560 мм, то обеспечит возможность работы ротором на больших глубина без удаления клиньев при смене долота.

10. Верхняя плоскость кожуха стола ротора должна быть рифленой, а конфигурация кожуха — прямоугольной для улучшения эксплуатационных качеств ротора и увеличения безопасности его работы (без скатывания труб, опирающихся на ротор).

11. Для фиксирования положения при отвинчивании долота следует предусматривать специальную защелку.

12. Вкладыши и зажим должны иметь специальные защелки, вмонтированные в столе ротора. Желательно (применять роликовые зажимы.

Ротор Р560 наиболее широко применяется в глубоком бурении и изготавливается ВЗБТ и Уралмашзаводом, технические характеристики которых приведены в таблице 1.

Таблица 1. Техническая характеристика роторов

Параметры

Р-560 ВЗБТ

Р-560 Уралмаш

Р-700

Р-950

Р-1260

1 Допустимая нагрузка на стол ротора кН

— статическая

3000

4000

5000

6300

8000

— при частоте вращения100 об/мин

1780

1780

2300

3200

3200

2. Наибольшая частота вращения стола об/мин

350

250

250

250

250

3. Диаметр отверстия в столе, мм

560

560

700

950

1260

4. Условный диапазон глубин бурения, м

1600−2500

2500−4000

3200−5000

4000−8000

6500−12 500

5. Расстояние от оси стола до плоскости первого ряда зубъев приводной звездочки, мм

1350

1353

1353

1353

1353

6. Передаточное отношение конической пары

2,7

3,61

3,13

3,81

3,96

7. Максимальная мощность, кВт

280

370

370

500

600

8. Габариты, мм:

— длина

2310

2310

2270

2420

2870

— ширина

1350

1620

1540

1850

2180

— высота

750

750

680

750

780

9. Масса, кг

5700

5800

4800

7000

10 270

10. Вместимость масляной ванны, л

6+28*

22

55

55

92

* 6 л — объем масляной ванны подшипников ведущего вала; 28 л — объем масляной ванны зубчатой пары и подшипников стола ротора. трения ведущей трубы о вкладыши при подаче колонны труб и от массы стола ротора.

Ротор состоит из следующих узлов и деталей. Станина 7 является основным элементом ротора. Она представляет собой стальную отливку, внутри которой смонтированы почти все остальные узлы и детали, за исключением крышки 1 и ценного колеса 9 (когда привод осуществляется через буровую лебедку цепной передачей; вместо цепного колеса могут быть элементы перехода на привод карданной передачей от КПП или от индивидуального привода). Внутренняя полая часть станины является также масляной ванной для конической пары и опор стола ротора.

Стол ротора 2 — это основная вращающаяся его часть, приводящая во вращение при помощи разъемных вкладышей 4 и зажимов 5 ведущую трубу и соединенную с ней спущенную в скважину бурильную колонну. Стол ротора монтируется на двух шаровых опорах — главной 3 и вспомогательной 8

Вспомогательная опора 8 стола служит для восприятия радиальных нагрузок от зубчатой передачи и от осевых ударов при бурении или подъеме

Главная опора 3 воспринимает осевые статические нагрузки от массы колонны, спущенной в скважину и действующие динамические нагрузки — радиальную от передаваемого крутящего момента и осевые от колонны.

В верхней части стол имеет лабиринтные уплотнения между корпусом и столом ротора 2, предупреждающие возможность проникновения бурового раствора внутрь станины и выбрасывание смазки из ротора при вращении стола. Приводной вал 6 установлен в станине на двух роликовых подшипниках, один из которых, находящийся рядом с конической шестерней, сдвоенный радиально-упорный. На один конец вала насажена коническая шестерня, а на другой — цепное колесо 9, установленное на консольной части вала, вне станины. Это колесо соединено цепью со звездочкой лебедки. Привод во вращение осуществляется включением пневматической муфты.

Верхняя крышка 1 образует площадку, удобную для работы при спуско-подъемных операциях, а также предохраняет внутреннюю часть станины от загрязнения.

Кронштейн 11 предназначен для присоединения механизма подъема и опускания в отверстие ротора клиньев при спуско-подьемных операциях.

Разъемные вкладыши 4, состоящие из двух половин, закрывают отверстие ротора. Во вкладыши вставляют клинья для спуско-подъемных операций, а при бурении квадратные зажимы ведущей трубы. Зажимы 5 обычно закрепляются болтами на ведущей трубе и вместе с ней опускаются в отверстие разъемных вкладышей.

Стопорное устройство 10 предназначено для фиксирования роторного стола. Рукоятка управления стопорным устройством находится на поверхности крышки стола в специальном углублении, предохраняющем ее от повреждения. Кроме того, находясь в углублении, она не мешает работе. При переводе рукоятки в рабочее положение выдвигается упор, входящий в одну из специальных лунок на наружной поверхности стола препятствующий вращению последнего.

Рис. 1

1. 4 Эксплуатация роторов

Правильный и своевременный уход за ротором обеспечивают длительную и безотказную его работу. Перед пуском ротора в работу проверяют следующее:

Правильность монтажа ротора.

— Состояние стопорного устройства стола ротора. Во время пуска и работы ротора стопорное устройство должно находится в открытом положении, так как включение ротора с закрытым стопорным устройством приведет к поломке отдельных его узлов.

— Состояние зубчатой передачи и подшипников путем вращения вручную ведущего вала. Ведущий вал должен проворачиваться усилием одного рабочего за цепное колесо плавно, без заеданий и толчков.

— Состояние защелок крепления вкладышей и зажимов. Защелки должны легко проворачиваться от руки.

— Состояние пневматических клиньев. При этом особое внимание обращают на крепление клиньев к направляющим и на состояние крепления плашек к клиньям.

— Работу клиньев без нагрузки.

— Уровень и качество смазки в роторе, а также смазку трущихся поверхностей клиньев.

— Состояние и надежность крепления гаек, шпилек и пробок. В процессе эксплуатации ротора перед началом и во время работы каждой вахты производят следующее:

1 Проверяют надежность крепления всех узлов, при этом особое внимание обращают на крепление клиньев к направляющим и плашек к клиньям (выпадение последних может привести к аварии).

2. Промывают поверхность стола ротора во избежание попадания грязи в масляные ванны.

3. Следят за уровнем и качеством смазки в роторе.

4. Регулярно смазывают трущиеся поверхности и заменяют смазку согласно карте сказки.

5. Следят, чтобы через уплотнение ведущего вала не протекало масло.

6. Следят за состоянием подшипников. В случае повышения температуры подшипников свыше 70 °C прекращают работу и устраняют причины перегрева подшипников

7. Следят за исправностью стопорного устройства и защелок.

При выявлении неисправностей или поломок ротора необходимо прекратить работу и произвести ремонт.

Таблица 2. Возможные дефекты при работе ротора и способы их устранения

Возможные неисправности

Причины неисправности

Способы устранения неисправностей

Корпус ротора сильно нагревается

В масляной ванне недостаточно или много масла. Загрязненность масла

Добавить до уровня или слить излишнее масло. Слить масло, промыть ванну и залить свежее масло. Проверить состояние уплотнений

Односторонний нагрев ротора

Несовпадение оси вышки с центром стола ротора

Проверить правильность центровки ротора относительно оси скважины и вышки относительно ротора. При несовпадении осей произвести центровку

Стол ротора при вращении вибрирует

Большой люфт в опорах стола

Отрегулировать величину люфта путем затягивания гайки нижней крышки у ротора Р-560

Заедание стола ротора

Выход из строя опор ротора

Направить ротор на ремонт

Большой люфт приводного вала

Износ подшипников приводного вала

То же

Заедание челюстей в столе ротора

Наклеп на кромках гнезда стола

Срубить фаски 10Х450 на кромках гнезда стола и челюстях

Масло в ванне быстро загрязняется

Попадание в ванну промывочной жидкости

Проверить исправность лабиринтного уплотнения

Коническая пара работает с ударами

Неправильно отрегулирован зазор между зубьями конической пары.

Большой износ зубьев или излом последних

Отрегулировать зазор между зубьями конической пары подбором прокладок под крышку приводного вала

Направить ротор на ремонт

Таблица 3. Карта смазки роторов

Место смазки

Применяемая смазка

Указания по смазке

Ванна приводного вала

Масло индустриальное 45, (ГОСТ 1707−51)

Промывка керосином и заполнение ванны свежим маслом производится после окончания бурения каждой скважины, но не реже чем 1 раз в 2−3 месяца. Уровень масла контролируется щупом. По мере надобности масло доливается

Вспомогательная опора

То же

То же

Коническое зацепление и основная опора

То же

То же

1. 5 Ремонт ротора

Опытным путем установлено, что при правильной эксплуатации ремонтный цикл работы ротора составляет 3840 маш. -ч. а межремонтный период — 480 маш. -ч. При турбинном бурении указанные сроки могут быть увеличены почти вдвое. Капитальный ремонт ротора предусматривает его разборку, контроль и замену изношенных деталей и узлов. Перед разборкой из масляных ванн сливают масло. Ротор с нижним расположением главной опоры разбирают" рабочем положении. Ротор с верхним расположением главной опоры (рис. 21) необходимо перевернуть столом вниз, предварительно стопоря последний защелкой и вынимая вкладыши 5. Затем отвинчивают гайку крепления стола 16 ротора, освобождая шпонку, препятствующую самоотвинчиванию гайки стола во время работы.

После отвинчивания гайки снимают нижний вспомогательный упорный подшипник, и ротор вновь поворачивают столом вверх. Отвинчивая гайки 24, снимают крышку стола ротора 26 и вынимают стол ротора вместе с венцом 3 и кольцом главной опоры 4. Отвинчивая гайки // шпилек 12, извлекают быстроходный вал в сборе со стаканом из горловины станины. Затем вынимают шары, сепаратор и нижнее кольцо главной опоры. В случае износа со стола ротора снимают верхнее кольцо главной опоры, а из станины извлекают внутреннее кольцо 7 нижней опоры. Разборку быстроходного вала начинают со стягивания цепного колеса с помощью съемника. Для замены подшипников отвинчивают контргайку и гайку, отгибая усик стопорной шайбы. Снимают болты подшипников с помощью съемника извлекают вал вместе с конической шестерней. При необходимости восстановления или замены вала шестерня может быть снята с него при помощи винтовой стяжки или пресса, так как она сопряжена с валом неподвижной посадкой. Полная разборка осуществляется при капитальном ремонте. Изношенные детали заменяют новыми или восстановленными, а также ремонтируют стол и станину ротора. Ремонт стола ротора обычно связан с восстановлением электродуговой сваркой лабиринтных уплотнений и резьбы под гайку.

При работе ротора под действием динамических нагрузок изнашиваются посадочные поверхности в горловине. Вследствие этого нарушается сопряжение осей зубчатой передачи, что приводит к неправильной работе шестерен, появлению шума, толчков, уларов в передаче и износу зубьев. Износ устраняют металлизацией посадочных поверхностей с последующей расточкой. Может быть также применен метод ремонтных размеров, когда отверстия растачивают на больший диаметр, что требует изготовления нового стакана подшипника быстроходного вала. Иногда износ компенсируют методом дополнительных деталей, т. с. в отверстия горловины вставляют гильзы, а затем растачивают их под посадочный размер стакана. Трещины в стакане заваривают и испытывают станину на герметичность.

При капитальном ремонте особое внимание должно быть уделено подшипникам. Вследствие износа опор стола увеличивается осевой люфт, и стол при работе начинает вибрировать. Демонтированные летали опор осматривают и измеряют. При наличии задиров на поверхности беговых дорожек кольца протачивают и шлифуют. Кольца с трещинами заменяют новыми. Каждый шар опоры осматривают и замеряют. Изношенные шары заменяют новыми, диаметры шаров в комплекте не должны отличаться более чем на 0,02 мм. При сборке ротора необходимо получить осевой люфт, равный 0,3 мм. При меньшем люфте ротор будет нагреваться, а при большем — стол будет вибрировать относительно станины, что вызывает динамические нагрузки в опорах и их разрушение. При износе подшипников быстроходного вала возникает большой радиальный люфт, что сказывается на работе зубчатого зацепления и цепной передачи. Изношенные подшипники подлежат замене.

Перед установкой новых подшипников вал проверяют в центрах на биение посадочных поверхностей относительно оси вала. Замеряя фактические размеры посадочных поверхностей, подбирают новые подшипники качения с тем, чтобы гарантировать напряженную посадку. Верхние обоймы подшипников должны сопрягаться со стаканом на посадке скольжения. Новый подшипник нагревают в масле до температуры 80−90°С и быстро надевают на вал. Необходимо следить за тем, чтобы внутренняя обойма плотно прилегала к торцу уступа на валу. К дефектам вала можно отнести износ шпоночного паза. Наличие углового люфта цепного колеса привода ротора из-за смятия шпонки или кромок шпоночных пазов вала и ступицы колеса вызывает удары приводной цепи и даже разрыв ее. Изношенное шпоночное соединение должно быть восстановлено одним из рассмотренных выше способов.

Передача больших крутящих моментов ротором приводит к износу конической передачи. Резкий стук и толчки во время работы являются следствием повышенного износа или поломки зубьев. Контроль следует начинать с малой шестерни. При износе зуба по толщине на 10−12% модуля, что определяется зубомером, а также при поломке зубьев шестерню заменяют новой, подбирая ее по венцу ротора] Для посадки на вал шестерню нагревают до 100−120 СС. Венец при ремонте не разбирают, так как он сопряжен со столом горячей посадкой. Ремонт сводится к протачиванию поверхностей зубьев по наружному конусу и к подрезке торцов, Выработка по толщине зуба компенсируется толщиной зуба малой шестерни. При поломке зубьев венец заменяют новым. При этом старый венец срезают автогенной горелкой. В собранной конической передаче боковой зазор должен находиться в пределах, оговоренных техническими требованиями.

Зазор регулируют прокладками в вертикальном направлении пол основную опору стола, в горизонтальном — под фланец стакана быстроходного вала. Правильность сборки конической пары контролируют проверкой на краску. Площадь касания зубьев должна быть не менее 50% длины зуба и не менее 30% его высоты. Перед окончательной сборкой ротора внутренние поверхности станины и кожуха окрашивают светлой маслостойкой эмалью. Сборку производят в порядке, обратном разборке. Стол собранного ротора должен свободно проворачиваться от усилия 120 150 11, приложенного к цепному колесу. Вкладыши должны свободно устанавливаться в гнездах при любом повороте их вокруг оси стола. Поверхность вкладыша не должна выступать над поверхностью стола более чем на 2 мм. После внешнего осмотра, контрольных обмеров и опробования вручную ротор заправляют смазкой и подвергают обкатке на стенде.

По окончании стендового испытания масло из ванн удаляют, а ротор промывают. Наружные необработанные поверхности ротора окрашивают эмалью в два слоя. На окрашенных поверхностях эмаль должна лежать сплошным гладким и ровным слоем без пятен, морщин, пузырей и загрязнений.

Дефектная ведомость

Наименование изделия (агрегата детали) марка_____

Заводской (индификационный) №______

___ ___ 2014

№ пп

Дефектная деталь

Обнаруженный дефект

Метод и способ устранения

Примечание

Ведомость составил_____________________ Подпись_______

Ф.И.О.

1.6 Окраска оборудования после ремонта

Буровые и эксплуатационные машины, работающие под открытым небом и подверженные действию атмосферных осадков, требуют применения мер для защиты их от коррозионного разрушения. Один из эффективных способов борьбы с коррозией — окрашивание поверхностей машин. Окраску проводят после полной сборки, обкатки и контрольные испытаний машины. При хорошо сохранившейся на машине старой краске подкрашивают лишь поврежденные места. Некоторые детали и узлы при ремонте в мастерской окрашивают до сборки для того, чтобы предохранить от коррозии их внутренние поверхности. Качество нанесенных на изделие лакокрасочных покрытий зависит от тщательности очистки поверхностей от ржавчины, минерального масла, жировых и других загрязнений, ухудшающих сцепляемость краски с металлом. Старая краска, имеющая дефекты (отслаивание, вздутие), удаляется специальными растворами или (при небольшой площади окраски) при помощи стальных щеток и скребков.

Вновь окрашиваемые крупногабаритные машины и детали очищают дробеструйной обработкой и механизированным ручным инструментом.

Обезжиривание небольших окрашиваемых поверхностей производят растворителями (уайт-спирит, бензин) с помощью кистей и тряпок. Для обезжиривания щелочными растворами крупногабаритных деталей и машин используют моечные машины и закрытые моечные установки. При использовании растворителей не требуется последующая промывка водой, необходимая после щелочных растворов. К недостаткам растворителей следует отнести их взрывоопасность, а следовательно, сложность механизации процесса.

Если требуется повышенная чистота окраски, неровности на окрашиваемых поверхностях предварительно зашпаклевывают, т. е. при помощи шпателя наносят слой замешанной на растворителе замазки. После шпаклевки поверхность грунтуют, а затем окрашивают. Грунтовка необходима для создания надежного антикоррозионного слоя и обеспечения прочного сцепления пленки краски с поверхностью металла.

Грунтовку и окраску можно производить вручную кистью при подкраске и воздушным распылением при больших площадях окраски. Другой метод более производителен и обеспечивает равномерность лакокрасочного покрытия. Краску распыляют пистолетами-распылителями марок ЗИЛ, КРМ-1 и др. Сжатый воздух, используемый для окраски, после компрессора очищается во влагомаслоотделителях. При окраске распылением образуется туман из краски, который вреден для здоровья. Поэтому красильный цех должен иметь хорошую вентиляцию, а рабочие, занятые на окраске, должны использовать защитные очки и респираторы.

В красильном цехе необходимо предусмотреть средства противопожарной безопасности. Окраску машин следует вести при температуре воздуха не ниже +10°С. Детали и места машин, которые не требуют окраски, изолируют тугоплавкой смазкой или отгораживают щитками. Краска должна быть нанесена ровным слоем, без подтеков и наплывов. До высыхания краски машину надо оберегать от осадков и пыли. Продолжительность высыхания зависит от сорта краски, толщины нанесенного слоя и температуры воздуха. На крупных ремонтных предприятиях применяют конвекционную сушку в камерах тупикового типа, в которых воздух, нагретый тем или иным способом, принудительно циркулирует внутри камер с помощью вентиляторов, что значительно сокращает время сушки.

При окраске на каждой машине должны быть сохранены (или восстановлены) заводские надписи: марка машины, наименование завода-изготовителя, год выпуска машины и т. д., а также все предупредительные надписи по технике безопасности.

Подвижные детали, предохранительные клапаны, трубопроводы систем смазки, охлаждения и топливоснабжения машин необходимо окрашивать в соответствующие цвета, предусмотренные ГОСТом.

В красный цвет окрашивают вращающиеся части механизмов, аварийные выключатели, рычаги и штурвалы, а также паропроводы и противопожарный инвентарь. Красный цвет указывает на непосредственную опасность.

Для предупреждения о возможной опасности оборудование окрашивают в желто-оранжевый цвет или в желтый с черными полосами. Такую окраску должны иметь талевый блок, крюк, вертлюг, клинья, элеваторы, машинные ключи, нагнетательная обвязка насосов и газовые линии.

В голубой цвет окрашивают ресиверы и воздухопроводы, в зеленый водопроводы. Светло-зеленый цвет применяют для окраски безопасных объектов: щиты, ограждения, неподвижные части механизмов и т. п.

Масляные баки и маслопроводы окрашивают в темно-коричневый цвет.

Серебристую окраску используют для крупногабаритных металлоконструкций: вышек, лестниц, перил, оснований и ферм.

Для окраски нефтепромыслового оборудования применяют устойчивые эмалевые краски марок Пф-19Г, Кф-19Г, Пф-133, Кф-19 м, представляющие собой смесь пигментов (красителей), пентафталевого или масляного лака, сиккатива (ускорителя высыхания) и растворителя. Промышленность выпускает такие эмали 12 цветов.

Эмали Пф-115 служат для окраски металлических и деревянных поверхностей, подвергающихся атмосферным воздействиям. Для этих же целей применяют нитроглифталевые эмали НЦ-132. Все эти эмали используют для окраски поверхностей при плюсовой температуре.

Для окраски в зимнее время существуют специальные перхлорвиниловые эмалевые краски марки ПХВ. До рабочей вязкости эмаль разбавляют растворителем Р-4. Эмаль алюминиевого цвета ПХВ-70 выпускают в виде двух полуфабрикатов: основа эмали и алюминиевая пудра.

1. 7 Расчётная часть

Расчет главной опоры ротора

Подшипники стола ротора — главные элементы, определяющие долговечность ротора. Габариты и нагрузки ведущего вала ротора позволяют применять в его опорах стандартные подшипники качения, рассчитываемые на значительно больший срок службы, чем опоры стола. Их расчет аналогичен расчету опор валов общего машиностроения. Для определения их долговечности рассчитывают действующие на опоры усилия (рис. 1.). Для этого находят усилия, действующие в зацеплении: окружное усилие Р, радиальное Q и осевое N, затем находят реакции сил, действующих на подшипники. За расчетный момент Мp, действующий на стол ротора, принимается момент сопротивления вращению бурильной колонны наибольшей длины для данного ротора.

Зная расчетную мощность Np, передаваемую столом ротора, определяем крутящий момент на столе ротора

(1)

Где щ — угловая скорость вращения стола ротора, рад/с;

(2)

Где n — частота вращения стола ротора, об/мин.

рад/с

Подставляем значение в формулу 1.

кН*м

Затем находим окружное усилие Р, действующее в зубчатом зацеплении

(3)

Где d — диаметр конического колеса, м d = 0. 975 м.

кН

После этого определяем составляющие силы от окружного усилия Р: осевое шестерни N1, равное радиальному усилию на колесе Q2

(4)

И радиальное шестерни Q1, равное осевому усилию на колесе N2

(5)

Где ц1 — угол начального конуса шестерни, градусы

в — угол наклона зубьев конической пары; в = 10 — 300

б — угол зацепления; б = 200

(6)

Где up — передаточное отношение ротора

Тогда ц = 28. 80

Полученные данные подставим в формулы 4,5.

кН

кН

Для упорно-радиальных подшипников, применяемых в роторах, расчетная эквивалентная нагрузка

kтkбkэkк (7)

Где: Fp и Fa — постоянные по величине и направлению радиальная и осевая нагрузки;

x и y — коэффициенты радиальной и осевой динамических нагрузок;

kт — температурный коэффициент, при температуре менее 100 0С kт = 1;

kб — коэффициент безопасности для роторов kб = 1,8 — 2,5;

kэ — коэффициент эквивалентности, kэ = 0,6 — 0,8;

kк — кинематический коэффициент, при вращении внутреннего кольца подшипника принимается kк = 1.

Радиальная нагрузка Fр для расчета долговечности подшипника главной опоры стола ротора принимается равной окружному усилию Р, так как их плоскости действия почти совпадают Fр = Р.

Осевая нагрузка, действующая на опору стола ротора,

Fa = G + Nт + N2 (8)

Где: G — вес стола ротора в сборе, G = 20 кН;

N2 — осевое усилие создаваемое в зубчатом зацеплении;

Nт — осевое усилие от трения ведущей трубы о вкладыши ротора при движении бурильной колонны в низ.

Nт = Мрfс/R (9)

Где: fс — коэффициент трения ведущей трубы о зажимы ротора, fc = 0,2 — 0,3;

R — радиус приложения нагрузки между ведущей трубой и зажимами ротора, R=0.1 м.

Находим осевое усилие от трения ведущей трубы о вкладыши ротора при движении бурильной колонны в низ.

кН

Находим осевую нагрузку по формуле 8.

Fa = 20 +35,35+42=97,35 кН

Из отношения Fa/Fp = 97. 35/29=3.3 выбираем у = 0,57, х = 0,35;

Находим эквивалентную нагрузку.

Рп = (0,35*29+0,57*97,35)*1*2*0,8*1= 105,023 кН

В роторе Р-560 в главной опоре применена шариковая опора с подшипником № 91 682/750х со статической грузоподъёмностью Соа = 4,1 МН и динамической грузоподъёмностью Са = 0,444 МН

Определяем долговечность подшипника главной опоры в часах

(10)

ч.

По существующим нормам долговечность главной опоры ротора должна быть не менее 3000 ч. Расчетная долговечность удовлетворяет нормам.

Расчет быстроходного вала на прочность

Определяем крутящий момент на быстроходном валу ротора

(11)

где: N — мощность передаваемая столом ротора

n — число вращений стола ротора n = 250 об/мин.

i — передаточное число конической пары i = 3. 61

k — коэффициент перегрзок вала ротора k = 1,1

з — КПД ротора з = 0,75

КН*м.

Определяем усилие действующее в зубчатом зацеплении

Окружное усилие.

(12)

где: Дср.н.о.  — средний диаметр начальной окружности Дср.н.о. = 0,7 м.

КН/м.

Осевое усилие.

A1 = P*tgб*sinд (13)

Где: б — Угол наклона зубьев шестерни б = 20о

д — угол наклона оси начальной окружности д = 17,45о

А1 = 247,7*tg 20*sin 17. 45 = 54.6 КН

Радиальное усилие.

Т = P*tgб*cosд (14)

Т = 247,7*tg 20*cos 17. 45 = 94 КН

Усилия давления на вал ротора от цепной передачи

(15)

где: А2 — осевое усилие от цепной передачи А2 = 3.1 КН

g — усилие действующее на вал от веса цепи g = 0,194 КН

е — Усилие сбегающего конца цепи е = 2,5 КН

КН

Сумма моментов относительно опоры А.

Сумма моментов всех сил относительно опоры В

Определяем суммарный изгибающий момент в опасном сечении вала

Момент в сечении действия сил в зубчатом зацеплении

Мкрг = Р*0 = 0

Момент в сечении опоры А

Маг = Р*0. 22 = 247,7*0,22 = 54,5 КН

Момент в сечении опоры В

Мвг = Р*0,585 — Ra*0,315 = 247,7*0,585 — 246,3*0,315 = 67,32 КН

Ммах = Мв = 67,32

Сумма моментов всех сил относительно опоры А

Сумма моментов всех сил относительно опоры В

Момент в зубчатом зацеплении

Мв = А*(Дср.н.о. /2) = 54,6*0,315 = 19,1 КН*м

Моменты в сечении опоры, А и В

Ммах = Мвв = 35,9 КН*м

Определяем суммарный изгибающий момент опоре А

Определяем суммарный изгибающий момент в опоре В.

Определяем общий коэффициент запаса прочности

Определяем коэффициент в опасном сечении опоры В

d — диаметр вала в опасном сечении d = 0. 17 м.

Расчет зубчатых колес на прочность

Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки

Кн = КнвКнбКнх (16)

Где: Кнв — коэффициент учитывающий распределение нагрузки по длине зуба Кнв=1. 73

Кнб — коэффициент учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями Кнб = 1. 0

Кнх — коэффициент динамической нагрузки в зацеплении для прямозубых колес Кнх = 1. 05

Подставим значения в формулу 16.

Кн = 0,23*1,0*1,05 = 1,30

Проверяем контактное напряжение поформуле

(17)

где: Rе — внешнее конусное расстояние Rе = 692 мм.

в-длинна зуба в = 132 мм.

Т2 — момент на столе ротора Т2 = 1. 117*107 Н*мм.

u — передаточное отношение ротора u = 3,61

Данное значение удовлетворяет неравенство:

Допустимое контактное напряжение для стали 40ХН [ун] = 495 МПа

ун< [ун]

356< 495

Для поверки зуба на изгиб находим силы действующие в зацеплении:

Окружная

где: Т1 — момент на быстроходном валу Т1 = 3,094*106 Н*мм.

d1 — диаметр начальной окружности d1 = 362,5 мм.

Осевая для шестерни равна радиальной для колеса

Радиальная для шестерни равна осевой для колеса

Проверка зубьев на выносливость

(18)

коэффициент нагрузки

Кf = КfвКfх (19)

Коэффициенты расположения шестерни

Кfв = 1,38 Кfх = 1,15

Подставим значения в формулу 19

Кf = 1,38*1,15 = 2,00

Yf — коэффициент формы зуба.

Выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев

при этом Yf1 = 3. 88 Yf2 = 3. 60

Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

(20)

Допускаемое напряжение при расчете зубьев на выносливость для шестерни и колеса будет равно 305,5 МПа.

Для шестерни отношение

Для колеса

Дальнейший расчет ведём для зубьев шестерни т.к. полученное отношение для неё меньше.

Подставляем данные в формулу 18

Данное значение удовлетворяет неравенство:

уF< [уF]

62. 137<305. 5

1. 8 Заключение

В результате расчетов оказалось что, подшипник стола ротора имеет достаточную долговечность, быстроходный вал имеет достаточный коэффициент запаса прочности, зубья быстроходного вала тоже имеют достаточный коэффициент запаса прочности учитывая различные нагрузки. Точность произведя необходимые расчёты мы выяснили что коэффициенты запаса прочности деталей ротора удовлетворяют необходимым требованиям и соответствуют безопасной его эксплуатации

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой