Все разделы / Нефтяная промышленность /


Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы

За деньгиЗа деньги (3999 руб.)

Модернизация установки погружного электровинтового насоса УЭВН5–63–1200-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Дата закачки: 08 Июля 2016
Продавец: Mechanical engineer oil and gas
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС, Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: ИНиГ

Описание:
Выпускная квалификационная работа по теме «Модернизация установки погружного электровинтового насоса» содержит 160 страниц текстового документа, 4 приложений, 30 использованных источников, 9 листов графического материала.
КРАТКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ, ВЫБОР ПРОТОТИПА, КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ УСТАНОВКИ, ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ, РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Объект модернизации – Установка погружного винтового насоса для добычи нефти с электродвигателем и редуктором.
Цели модернизации:
- обеспечение заданных подачи и напора жидкости на выходе из установки;
- обеспечить способность нормально работать в условиях высоких температур;
- обеспечить работу без уменьшения межремонтного периода при перекачке жидкости с высоким содержанием газа, воды и механических примесей;
- обеспечить способность перекачивать жидкости высокой вязкости.
Актуальность этой разработки заключается в том, что существующее в настоящее время оборудование практически не приспособлено для добычи нефти в тех условиях, которые принято называть осложненными. В то же время на многих месторождениях нашей страны нефтяники сталкиваются с проблемой высокого содержания в пластовой жидкости воды, растворенного газа, механических примесей, а также различных смол парафинов.
В ходе проектирования установки решены задачи повышения надежности и долговечности нового объекта по сравнению с базовым, улучшения его эксплуатационных характеристик и технико-экономических показателей.
Погружной привод, как и поверхностный, может быть гидравлическим и механическим. Рассмотрим оба варианта для составления представления об их характеристиках, достоинствах и недостатках.
В России первые погружные установки винтового насоса по принципу Муано для добычи нефти были разработаны в ОКБ БН в 60-х годах. Это были одновинтовые насосы с частотой вращения 3000 мин-1 в комплекте с двигате-лями типа ПЭД, применяемые в установках типа УЭЦН
Однако промысловые испытания показали низкую надежность резиноме-таллической обоймы из-за большой частоты вращения и значительных осевых усилий, возникающих при напоре 1000 м и более.
С 1974 года были разработаны установки с двигателями на частоту 1500 мин-1 в габарите 123 мм.
Выпуск установок, которых освоило ПО «Ливгидромаш».
С 1984 года ПО «Ливгидромаш» выпускает широкий ряд типоразмеров установок погружных винтовых сдвоенных электронасосов УЭВН5 (рис.1.7) с подачей от 16 до 200 м3/сутки и напором 900-1200 м. Преимущество такой сдвоенной схемы расположения рабо¬чих органов заключается в удвоении по-дачи при од¬ном и том же поперечном габарите.
Другим преимуществом такой схемы является то, что в данном случае рабочие органы взаимно гидравлически уравновеше¬ны. Это исключает пере-дачу значительных осевых усилий на опорные подшипники насосов или пяты электродвигателей.
Установки типа УЭВН5 выпускаются в модификациях А, Б, В и Г:
А – для жидкости с температурой до 30°С;
Б – для жидкости с температурой от 30 до 50°С;
В – для жидкости с температурой от 50 до 70°С;
Г – для жидкости с температурой от 50 до 70°С или вязкостью до 10-3 м2/с.
Кроме того, установки УЭВН5-25-1000 и УЭВН5-100-1000 выпуска-ются в модификациях А1 и К:
А1 – для жидкости с вязкостью до 10-3 м2/с: комплектуются двигателем повышенной мощности и отличаются от остальных отсутствием золотникового устройства в насосе;
К – для жидкости с вязкостью до 10-3 м2/с (с узлом-приставкой, в котором пусковая муфта помещена в область чистого масла).
1 – электрический кабель; 2 – хомуты (клямсы); 3 – колонна НКТ; 4 – погруж-ной винтовой насос; 5 – протектор; 6 – муфта кабельного ввода; 7 – погружной электродвигатель; 8 – компенсатор.
Многие зарубежные фирмы также выпускают различные мо¬дификации винтовых насосов в зависимости от назначения, но ра¬бочие органы во всех насосах одного и того же типа. Они состоят из резиновой обоймы и стального винта. Винт, как правило, имеет однозаходную спираль, обойма двухзаход-ную. Значительно реже встречаются насосы с двухзаходным винтом и трехза-ходной обоймой.
Фирма «Robbins and Myers» (США) создала погружной одновинтовой насос для добычи нефти из скважин преимуще¬ственно с повышенным содержа-нием механических примесей. Приводом насоса служит погружной электро-двигатель. Элек¬троэнергия с поверхности подается по специальному кабелю [1].
Имеются также патенты на насосную установку, пред¬назначенную для от-качки нефти из скважины и нагнетания жидкости в скважину и в нефтяной пласт с целью очистки скважин от песчаных пробок.
В 1972 г. фирма «Husky Oil Ltd.» (Канада) получила па¬тент на насосную установку для добычи из скважин вязкой нефти, преимущественно с механиче-скими примесями. В качестве насоса в этой установке применен одновинтовой насос с одним рабочим органом, состоящим из резинометаллической обоймы и стального винта. В состав всего погружного агрегата входят погружной двига-тель, редуктор, компенсатор и насос [3].
Компоновка составных частей установки такая же, как и в установках, работающих в нашей стране. Отличие со¬стоит лишь в том, что в установках фирмы «Husky Oil Ltd.» для снижения частоты вращения вала насоса исполь-зуется планетарный редуктор. Применение редуктора позволяет по¬лучить оп-тимальную частоту вращения вала насоса, в зави¬симости от рода откачиваемой жидкости. Такое устройство обеспечивает сравнительно высокую износостой-кость ра¬бочих органов при откачке пластовой жидкости с большим содержа-нием механических примесей за счет значительного снижения скорости сколь-жения поверхностей рабочих органов и скорости течения жидкости в каналах насоса.
С помощью редуктора, встроенного в погружной агрегат и установлен-ного между двигателем и компенсатором, часто¬ту вращения вала насоса можно снизить с 3600 до 600 об/мин. Компенсатор, установленный над редуктором, снабжен упру¬гой диафрагмой и заполнен жидким маслом, которое служит смазкой для редуктора и электродвигателя.
Фирма «Pompes et Compresseurs MOINEAU» и Француз¬ский институт нефти разработали погружной винтовой насос для добычи нефти из скважин с максимальным давлени¬ем 80 кгс/см2. Установка состоит из насоса, электродви-гателя с протектором, кабеля и наземной системы элек¬тропитания двигателя. Насос выполнен в двух вариантах [15].
Планируется выпуск та¬ких насосов с частотой вращения вала насоса 700 и 1000 об/мин. Максимально возможная подача насоса 400 м3/сут. Таким обра-зом, максимальная подача отдельной рабочей пары 200 м3/сут. Поперечный габарит корпуса насоса в зависимости от подачи 82 – 160 мм.
На рисунке 1.8(а) показан вариант насоса, в котором четыре одинаковых рабочих органа соединены последовательно, что позволяет получить общий напор насоса, равный сумме напо¬ров, развиваемых каждым рабочим органом в отдельности. Подача насоса равна подаче отдельного рабочего органа. На рисунке 1.8(б) показан вариант насоса, в котором два оди¬наковых рабочих ор-гана с правым
направлением спирали винтовой линии соединены между собой последовательно, а с двумя другими ра-бочими органами с левым направлением спирали, со-единенными между собой также последовательно, со-единены параллельно.
При такой схеме соединения рабо¬чих органов по-дача и напор удваиваются по сравнению с по¬дачей и напором каждого рабочего органа в отдельности. При-водом служит серийный погружной электродвигатель с частотой вращения 2950—3500 об/мин, снабженный преобра¬зователем частоты, что обеспечивает снижение частоты вра¬щения вала насоса до 500 об/мин. Наиболее перспективной из установок с погружным гидравличе-ским приводом выглядит разработка российских инже-неров ОКБ БН, в которой в качестве привода применен многозаходный винтовой двигатель [1].
Зубчатые передачи в отличие от гидромашин обладают относительной простотой конструкции и меньшей стоимостью, как изготовления, так и эксплу-атации. В условиях высоких давлений, температур, постоянных вибраций и даже ударов, что является обычным для скважинного оборудования, зубчатые передачи показывают значительно большую работоспособность, чем все остальные виды передач. Рассмотрим их подробнее.
Зубчатые передачи классифицируют по следующим признакам [1, 3]:
 по типу передачи:
 зубчатые;
 червячные;
 планетарные;
 волновые;
 по числу ступеней:
 одноступенчатые;
 двухступенчатые;
 многоступенчатые;
 по типу зубьев:
 прямозубые;
 косозубые;
 шевронные;
 по типу зубчатых колес:
 цилиндрические;
 конические;
 по расположению валов в пространстве:
 горизонтальные;
 вертикальные;
 по особенностям кинематической схемы:
 развернутая;
 соосная;
 с раздвоенной ступенью и т.д.
Передачи, повышающие угловую скорость вращения, называют мульти-пликаторами, понижающие – редукторами. Нас будут интересовать последние, так как частота вращения вала погружного электродвигателя значительно пре-вышает частоту вращения вала винтового насоса.
Рассмотрим наиболее распространенные схемы редукторов более подроб-но.

1.6.1 ОДНОСТУПЕНЧАТЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ И КОНИЧЕСКИЕ РЕДУКТОРЫ

Основным недостатком одноступенчатых цилиндрических редуктором яв-ляется то, что максимальное передаточное число составляет для них 12,5 (ГОСТ 2185-86), но при таком его значении редуктор имеет гораздо большие габариты, чем двухступенчатый. По этой причине, чаще всего передаточное число одноступенчатого цилиндрического редуктора колеблется в пределах 2,5…8,0. Для конических редукторов максимальным является передаточное число порядка 5…6, но обычно оно не превышает 3…4. Это, а также то, что оси ведомого и ведущего валов одноступенчатых редукторов не совпадают, является основным препятствие для использования данной схемы в приводе по-гружного винтового насоса для добычи нефти.

1.6.2 КОНИЧЕСКО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ И ЧЕРВЯЧНЫЕ РЕДУКТОРЫ

Хотя редукторы, построенные по этим схемам, имеют достаточно широкий диапазон передаточных чисел (8…35 для коническо-цилиндрических и 8…80 – для червячных), но валы их невозможно расположить в пространстве соосно, поэтому такие редукторы не вписываются в компоновку скважины и не прохо-дят по радиальным габаритам.

1.6.3 ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ РЕДУКТОРЫ 
 
Отличием этой схемы от описанных выше является то, что ведомый и ве-дущий валы могут быть выполнены по соосной схеме, что является важным условием для компоновки редуктора со скважинным оборудованием. Диапазон передаточных отношений достаточно широк (6,3…63 – по ГОСТ 2185-86). Та-ким образом, двухступенчатые цилиндрические редукторы удовлетворяют практически всем требованиям, предъявляемым к скважинному оборудованию за исключением того, что габаритные размеры, хотя и позволяют применять данные редукторы, но при этом значительно возрастает стоимость материалов элементов зубчатого зацепления и усложняется конструкция редуктора в це-лом. Поэтому следует обратить внимание на два оставшихся типа передач: волновые и планетарные.

1.6.4 ПЛАНЕТАРНЫЕ И ВОЛНОВЫЕ РУДУКТОРЫ

На рисунке 1.9. показана простая – с одной степенью свободы – плане-тарная передача, состоящая из солнечного колеса 1, сателлитов 2 и корончато-го колеса 3, неподвижно закрепленного в корпусе. Сателлиты совершают сложное движение: они обкатываются вокруг солнечного колеса и вращаются внутри неподвижного корончатого колеса. Оси сателлитов установлены в во-диле 4, геометрическая ось которого совпадает с геометрическими осями цен-тральных колес – солнечного и корончатого.
Планетарные передачи, помимо радиально-осевой симметрии обладают еще и тем достоинством, что крутящий момент передается не одним, а несколь-кими потоками (через сателлиты), благодаря чему они компактнее обычных зубчатых.
Диапазон передаточных отношений планетарных передач в зависимости от выбранной схемы перекрывает значения от 3…12 до 100…500 на одну сту-пень. Коэффициент полезного действия достигает величины 99%.
Что касается волновых передач, то они являются разновидностью плане-тарных, имеющих гибкое промежуточное колесо, деформируемое при передаче вращающего момента. Волновые редукторы обладают очень хорошими мас-согабаритными показателями, соосностью ведущего и ведомого валов, высо-ким КПД и очень большой нагрузочной способностью, благодаря тому, что в зацеплении одновременно находится до 25…30% пар зубьев. Однако диапазон передаточных отношений в одноступенчатых волновых редукторах составляет от 80 до 300 (и более), что ограничивает область их применения теми случая-ми, когда необходимо обеспечить очень большое снижение частоты вращения на участке между двигателем и приводным механизмом.
Таким образом, мы подошли к тому, что единственным удовлетворитель-ным вариантом понижающей передачи в погружном винтовом насосном агре-гате будет применение планетарного редуктора. Примером применения плане-тарного редуктора в установке погружного винтового насоса может служить изобретение [18]. Оно относится к винтовым скважинным насосам для глубо-ких скважин. Для приведения их в действие используется погружной двигатель с постоянной или регулируемой частотой вращения, который через понижаю-щую передачу соединен с насосом. Предлагаемая конструкция представляет собой одно- или многоступенчатую планетарную передачу, водило последней ступени которой, связано с винтом насоса. Такая передача пригодна для боль-ших крутящих моментов и осевых усилий и отличается длительным сроком службы. В патенте описан пример двухступенчатой передачи мощностью 40 кВт с передаточным отношением i = 10, размещенной в корпусе диаметром 130 мм.

1.7 ВЫВОД

Проанализировав все вышеуказанные свойства различных типов передач и кинематических схем, приходим к выводу, что наиболее рациональным будет применение в качестве передаточного механизма в погружном винтовом насос-ном агрегате зубчатого планетарного редуктора.
Данный редуктор обладает всеми необходимыми положительными ха-рактеристиками, свойственными зубчатым передачам и в особенности переда-чам планетарного типа, то есть имеет высокий КПД (до 98%), большую нагру-зочную способность, благодаря многопоточности передачи, имеет радиально-осевую симметрию относительно общей оси ведущего и ведомого валов, имеет достаточно широкий диапазон передаточных отношений и наилучшие мас-согабаритные показатели. Число ступеней редуктора, необходимое для обеспе-чения заданного передаточного отношения, определится в дальнейшем, в ходе кинематического расчета.
Что же касается гидравлических машин, мы можем отметить, что они об-ладают рядом достоинств, таких как высокая надежность и долговечность, хо-рошие массогабаритные показатели и большие значения КПД (до 90…92%). Однако, несмотря на свои положительные рабочие характеристики, эти маши-ны все же уступают по большинству показателей и в первую очередь по стои-мости и простоте обслуживания и ремонта зубчатым передачам.
Проанализировав содержание раздела 3 можно сказать, что установки погружных винтовых насосов обладают достаточно высокими показателями напора (до 2400 м – с поверхностным приводом и до 1200 м – с приводом от ПЭД) и подачи (до 200 м3/сутки), способны работать в среде повышенной вяз-кости (до 10-3 м2/с) и при высоких значениях обводненности (до 99%). Газовая составляющая в перекачиваемой среде незначительно влияет на работоспособ-ность винтовых насосов, если она не снижает механических характеристик эла-стомера. Наличие по крайней мере 60% свободного газа на приеме насоса не вызывает заметного снижения ресурса насосов.
Данные установки характеризуются высокими значениями КПД, которые с увеличением вязкости практически не изменяются. При правильном подборе материалов рабочей пары и зазора (натяга) в ней они обладают большой дол-говечностью при значительном содержании механических примесей (до 2,5 г/л).
Особенностью всех погружных винтовых насосов с резинометаллическими рабочими органами является зависимость параметров насоса от температуры перекачиваемой жидкости. Поэтому для жидкостей с различной температурой предусмот¬рены разные исполнения насосов. Например, при температу¬рах вы-ше 50°С рабочие органы выполняются с зазором для компенсации темпера-турных расширений резины и, наоборот, при температуре до 30°С рабочие органы должны быть вы¬полнены с натягом. Для температур 30—50°С натяги в на¬сосах близки к нулю. Натяг или зазор в рабочей паре опре¬деляется разно-стью поперечного сечения винта и обоймы [4].
Заказывая оборудование необходимо оговаривать температурное испол-нение насоса. При температурах выше 90оС многие сорта резины теряют эла-стичность, поэтому их нельзя применять для перекачки нефти с высокой темпе-ратурой.
Дальнейшее усовершенствование винтовых насосов в значительной сте-пени связано с изменением геометрии рабочих органов и разработкой новых материалов для них. Многозаходные одновинтовые насосы обладают повы-шенными значениями критериев эффективности по сравнению со стандартными насосами Муано с однозаходным ротором.
Гидроприводные установки представляют значительный интерес для разработчиков ввиду простоты их регулирования, однако их внедрение в практику задерживается тем, что поверхностное оборудование достаточно сложно и его разработка и изготовление требует значительных материальных и временных затрат.
Наиболее перспективным представляется применение в качестве переда-точного механизма планетарного редуктора, размещаемого между насосом и ПЭД.

2 ВЫБОР ПРОТОТИПА

На основании анализа, проведенного в разделе 1, представляется наибо-лее перспективной разработка новой модели погружного многозаходного винтового насоса с приводом от погружного электродвигателя через понижа-ющий планетарный редуктор. Данная схема выгодно отличается сочетанием относительной простоты конструкции и высоких эксплуатационных характе-ристик.
Такая установка способна перекачивать жидкость с содержанием воды до 99%, свободного газа на приеме – до 60%. Содержание механических примесей при надлежащем подборе материалов и посадок может доходить до 2,5 г/л. Наиболее перспективно применение подобных установок для перекач-ки высоковязких жидкостей с вязкостью до 600 мм2/с. Поле их подач может лежать в пределах от нескольких литров в час до сотен кубометров в час, а поле давлений – от 0,1 до 10 и более МПа. При этом все установки винтовых насосов обладают сравнительно высоким КПД, который составляет 55..60%, что выше, чем у центробежных и плунжерных насосов при работе в перечис-ленных выше условиях.
В качестве прототипа своей разработки наиболее рационально, на мой взгляд, будет принять установку погружного винтового насоса УЭВН5.
Такой выбор обоснован тем, что данная установка обладает рядом положительных качеств:
- унифицированная база запасных частей и комплектующих изделий отечественного производства;
- наличие встроенного в насос переливного клапана, обеспечивающего нормальный спуск, подъем и эксплуатацию насоса, таким образом, отпадает необходимость установки таких клапанов в колонне НКТ;
- значительный опыт эксплуатации установок на месторождениях нашей страны;
- относительная простота и дешевизна конструкции по сравнению с зарубежными аналогами;
Установки выпускают для скважин с минимальным диа¬метром эксплуатационной колонны 121,7 мм. Основные па¬раметры установок винтовых насосов с погружным электро¬двигателем УЭВН5 приведены в таблице 1.4.
Диаметр поперечного сечения погружного агрегата уста¬новок 117 мм.
Согласно заданию подбираю установку с наиболее близкими параметрами (в дальнейшем она будет являться базовым вариантом для всех расчетов и изменений):
Основные характеристики установки УЭВН5–63–1200 :
Подача, м3/сут       45  90
Напор, м        1200
В состав погружного агрегата помимо насоса входит погружной электродвигатель марки ПЭД22–117В5 с гидрозащитой 1Г51.
Параметры двигателя:
Мощность  ¬  – 22 кВт;
Напряжение питания  – 1000 В;
Ток обмотки   – 19 А;
Частота вращения  – 1380 мин-1 (с учетом скольжения);
КПД     – 83%.
Завершив выбор прототипа перехожу к описанию изменений, внесенных мною в базовую установку.

3 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ УСТАНОВКИ

Разрабатываемая в ходе выполнения дипломного проекта установка погружного винтового насоса обладает следующими параметрами (техническими характеристиками):
Подача установки        63 м3/сут;
Напор          1200 м;
Частота вращения насоса       200 мин-1;
Двигатель          ПЭДБ32-117В5;
Длина установки         10 823 мм.
Установка имеет по сравнению с прототипом (которым является УЭВН5-63-1200) ряд отличительных особенностей. Изменения касаются только погружного агрегата (рис.3.1) и их можно разделить на следующие категории:




Коментарии: 1 Погружной винтовой насос

Погружной винтовой насос выполнен, как и ЭВН5 по одновинтовой сдвоенной схеме расположения рабочих органов. Однако в отличие от ЭВН5 рабочие органы вновь разрабатываемого насоса изготавливаются многозаходными (с кинематическим отношением 4:5 в отличие от 1:2 у ЭВН5). Как показывают графические характеристики, построенные на основе расчетов раздела 7.1.3, а также согласно рекомендациям, приводимым в литературе [1, 3], насосы с таким исполнением рабочих



органов наиболее удачно сочетают в себе высокие технические параметры с относительно низкими затратами на изготовление и ремонт.
В результате расчета (рис.7.3) показано, что при одинаковых геометрических размерах и частотах вращения насос, выполненный с i = 4:5 обладает вдвое большей подачей и создает в четыре раза большее давление по сравнению с насосом с i = 1:2.
Помимо этого важно и то, что применение многозаходных рабочих органов позволяет существенно снизить скорость вращения винта насоса при обеспечении той же подачи, что приводит к снижению скорости скольжения поверхностей рабочих органов и скорости течения жидкости в каналах рабочих органов. Благодаря этому значительно снижается механический и гидроабразивный износ поверхностей рабочих органов, а также улучшаются условия течения жидкости, что повышает предельно допустимое содержание растворенного в перекачиваемой жидкости газа по условию возникновения кавитации. Также улучшаются режимы работы всех узлов трения, что положительно сказывается на сроке их службы.
Ниже приводятся основные параметры погружного винтового насоса:
Давление на выходе насоса        12 МПа;
Подача насоса (номинальная)       63 м3/сут;
Частота вращения вала насоса       200 мин-1;
Число пар рабочих органов        2;
Кинематическое отношение рабочих органов     4:5.

3.2 Погружной электродвигатель

В проектируемой установке применен серийный погружной электродвигатель ПЭДБ32-117В5 производства московского завода «Борец». Основные параметры двигателя приведены ниже:
Мощность           32 кВт;
Напряжение питания         1000 В;
Ток обмотки          25,5 А;
Частота вращения (с учетом скольжения)     2820 мин-1;
КПД            85,5%.

Применение более мощного (32 кВт вместо 22 кВт в УЭВН5) погружного электродвигателя обосновано тем, что многозаходный насос обладает большей инерцией при страгивании, следовательно, двигатель должен иметь более высокое значение запаса мощности для компенсации пусковых моментов.

3.2.1 Гидрозащита ПЭД

Данный узел особенно интересен для рассмотрения с точки зрения повышения его надежности. В настоящее время гидрозащита является одним из самых слабых звеньев погружных насосных установок, уступая по числу отказов только кабельной линии и резиновым обоймам статоров винтовых насосов. Так как в проектируемой установке в качестве рабочих органов насоса применены многозаходные винтовые пары (что позволяет существенно снизить частоту вращения и снизить до минимума износ поверхности статор), то гидрозащита ПЭД остается практически самым слабым узлом установки.
Для анализа мною были использованы материалы (см. раздел 10), полученные в ходе преддипломной практики в организациях, связанных с разработкой и изготовлением гидрозащит и узлов торцовых уплотнений к ним: ОКБ БН КОННАС, ООО НПК «Герметика» и ОАО «Погружные насосные системы».
Выяснилось, что наиболее уязвимыми элементами гидрозащиты являются торцовые уплотнения и резиновые диафрагмы протектора и компенсатора.
Проанализировав имеющиеся данные по отказам (раздел 8), я заметил, что в подавляющем большинстве случаев отказ происходил по целому комплексу узлов гидрозащиты. При большинстве отказов выходили из строя сразу все торцовые уплотнения и обе диафрагмы гидрозащиты. В то время как износ рабочих шеек вала был весьма незначительным, повреждения резиновых деталей и поверхностей трения очень существенны и носят характер ударного раздавливания. Прилагаемые к отчету акты подтверждают то, что подобного рода разрушения не могут быть следствием длительно действующих нагрузок, находящихся в пределах паспортных характеристик или даже в несколько раз превышающих их. Внешний вид торцовых уплотнений, снятых с отказавшего оборудования наводит на мысль о том, что тут имеет место значительный по величине (в десятки или даже сотни раз превосходящий паспортные величины) кратковременный импульс давления. Такой импульс, например, может быть следствием обратного воздействия на погружную установку столба жидкости, находящегося в колонне НКТ, при остановке насоса и неплотной посадке на седло обратного клапана.
Однако какими бы не были причины этого ударного воздействия единственный способ избежать разрушения узла гидрозащиты (а вместе с ней и погружного электродвигателя), на мой взгляд, заключается в проектировании уплотнения, способного выдерживать такие перегрузки.
Наиболее перспективной (из числа рассмотренных) мне показалась новая модель торцового уплотнения 112.R4.025, которое пока еще только проектируется в НПК «Герметика». Конструктивные преимущества видны из сборочного чертежа уплотнения. Узел сильфона в нем выполнен очень «жестким» и компактным, что практически исключает возможность его разрыва даже под воздействием значительных нагрузок. Таким образом, обеспечивается целостность вторичного уплотнения «сильфон - вал» и снижается вероятность значительного износа шеек вала. Узел первичного уплотнения также подвергся переработке. В нем неподвижное кольцо пары трения выполнено, как и в предыдущих разработках из силицированного графита, а вращающееся – из стали. Вопрос стоит в опробовании различных марок сталей с целью подбора наиболее износостойкой пары. Стальное кольцо обладает значительно большей твердостью, чем графитовое, а поскольку разрушается сильнее именно ответное (вращающееся) кольцо, то такое решение может существенно изменить характер работы уплотнения в условиях нештатных нагрузок.
На мой взгляд, перечисленные выше преимущества достаточны для того, чтобы применить данное уплотнение в своей установке. Однако я считаю, что такое решение проблемы не является максимально полным в настоящее время. Наибольший эффект намой взгляд можно получить сочетая преимущества конструкции с применением более современных материалов. Существует возможность, например, применять вместо обычного силицированного графита высоковязкий [9]. Но в данный момент марки графита с высокими показателями ударной вязкости производятся только за рубежом (Англия, Италия, Германия), что делает его слишком дорогим. Применение вместо стального кольца керамического или изготовленного из карбида кремния также должно улучшить параметры износостойкости пары трения. Вопрос дороговизны данных материалов относителен, так как сильно зависит от срока службы уплотнения.

3.3 Планетарный редуктор

Для снижения частоты вращения в проектируемой установке применен двухступенчатый планетарный редуктор с цилиндрическими прямозубыми колесами. Основные параметры редуктора приведены ниже:
Наибольший крутящий момент на тихоходном валу    300 Нм;
Общее передаточное отношение       14;
КПД            92%;
Наружный диаметр корпуса        103 мм.
Редуктор устанавливается между погружным электродвигателем и протектором. Подробное обоснование применения данного типа и конкретной схемы редуктора приведено в разделах 1.5.2 и 7.2.1.
В дипломной работе на тему «Установка винтового тихоходного насоса для добычи нефти с погружным электродвигателем и редуктором» мною был разработан погружной агрегат, состоящий из винтового насоса, планетарного редуктора и погружного электродвигателя с гидрозащитой. Агрегат обладает подачей Q = 63 м3/сутки при развиваемом давлении 12 МПа и предназначен для добычи высоковязкой нефти с большим содержанием воды, газа и механи-ческих примесей.
Модернизация установки по сравнению с базовым вариантом (УЭВН5-63-1200) заключается в применении многозаходных пар рабочих органов (винт – обойма), вместо применяемых в прототипе однозаходных (4:5 вместо 1:2) в сочетании со снижением частоты вращения винта насоса с 3000 мин-1 до 200 мин-1 при помощи планетарного редуктора, установленного между погружным электродвигателем и насосом. Также, проанализировав сведения об отказах, были заменены торцевые уплотнения протектора гидрозащиты. Эти изменения позволяют существенно снизить скорость изнашивания рабочих органов насоса (особенно резинового статора) и, следовательно, увеличить межремонтный пе-риод насоса, а также предотвратить внеплановые аварии связанные с прорыва-ми гидрозащиты.


Размер файла: 13,1 Мбайт
Фаил: Упакованные файлы (.rar)

-------------------
Обратите внимание, что преподователи часто переставляют варианты и меняют исходные данные!
Если вы хотите что бы работа точно соответствовала, смотрите исходные данные. Если их нет, обратитесь к продавцу или к нам в тех. поддержку.
Имейте ввиду, что согласно гарантии возврата средств, мы не возвращем деньги если вариант окажется не тот.
-------------------

 Скачать Скачать

 Добавить в корзину Добавить в корзину

        Коментариев: 0


Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, предложений нет. Рекомендуем воспользваться поиском по базе.




Страницу Назад

  Cодержание / Нефтяная промышленность / Модернизация установки погружного электровинтового насоса УЭВН5–63–1200-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Вход в аккаунт:

Войти

Перейти в режим шифрования SSL

Забыли ваш пароль?

Вы еще не зарегистрированы?

Создать новый Аккаунт




Сайт помощи студентам, без посредников!