601

Расчетная часть-Расчет сепаратора горизонтального - ГС-6-2200-М1-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 175627
Дата закачки: 08 Декабря 2016
Продавец: lenya.nakonechnyy.92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: Microsoft Word

Описание:
Расчетная часть-Расчет сепаратора горизонтального - ГС-6-2200-М1-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Комментарии: 2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГАЗОВОГО СЕПАРАТОРА

2.1 Выбор базовой модели и техническая характеристика

В качестве базовой модели выбираем сепаратор горизонтальный - НГС6-2200-М1.

2.2 Определение основных параметров сепаратора

Основной целью расчета параметров сепаратора является определение пропускной способности аппарата по газу, а также определение его ос¬новных геометрических размеров – внутреннего диаметра, длины. На основании рас-считанных данных по справочной литературе производится подбор сепара-тора, удовлетворяющего особенностям технологического процесса, и имею-щего характеристики, обеспечивающие необходимую пропускную способ-ность по сре¬дам, а также соответствующий геометрически месту установки. Схема к определению геометрических размеров газосепаратора изображена на рисунке 2.1.
Определяем расход гасонасыщенной жидкости Qж, м3/сут, по формуле
, (2.1)
где В - обводненность жидкости, В=0,3;
 Q - общий расход гасонасыщенной жидкости, Q=23000 м3/сут
м3/сут.
Определяем расход газа Qг, м3/сут, по формуле
, (2.2)
где Gуд - удельный объем газа выделившийся при термодинамических усло-ви-
ях в сепараторе и приведенный к нормальным условиям, м3/сут


, (2.3)
где G - объем газа при нормальных условиях, м3/сут
, (2.4)
где Г - газовый фактор, Г=26 м3/м3
м3/сут.
  - коэффициент растворимости газа в жидкости, =1,4;
 ж - плотность жидкости, ж =860 кг/м3;
 Р - давление в сепараторе, Р=0,6 МПа
м3/сут.
где Р0 - давление при нормальных условиях, Р0=0,6 МПа;
 Т0 - температура при нормальных условиях, Т0=2730 К;
 Т - температура в сепараторе, Т=2800 К;
 z - коэффициент, учитывающий отклонение свойств реальных газов от идеальных в условиях сепаратора, z=0,95
млн. м3/сут.
Определяем внутренний диаметр сепаратора Dвн, м, с учетом условия L/Dвн=3,7 из условия расхода газа
, (2.5)
где г - плотность газа в условиях сепаратора, кг/м3
, (2.6)
где 0 - плотность газа при нормальных условиях, 0=1,2 кг/м3;
кг/м3,

.
Доводим результат до существующего внутреннего диаметра сепаратора по газу Dвн=2,2м.
Определяем пропускную способность сепаратора по жидкости Qж, м3/сут
, (2.7)
где S - площадь зеркала жидкости в аппарате, м2
, (2.8)
где L - длина сепаратора, L=8,2 м
м2,

 Vгв - скорость всплытия пузырьков газа в жидкости, м/с
, (2.9)
где dг - диаметр пузырьков окклюдированного газа, dг=1,210-2 м;
 ж - динамическая вязкость жидкости, ж=9,9810-3 Пас
м/с,
м3/сут.
По рассчитанному внутреннему диаметру сепаратора Dвн = 2,2 м и про-пускным способностям сепаратора по газу Qг=3,65 млн. м3/сут, по жидкости Qж= 10552 м3/сут, выбираем наиболее близкую по характеристике модель се-паратора, разработанного ИНИН (Инжиниринг нефтехимии и нефтеперера-ботки), и имеющего длину 8,2 м, внутренний диаметр 2,2 м. Материальное исполнение корпуса сепаратора предполагается из стали 16ГС и 09Г2С. Вы-бор данной стали обусловлен климатическим районом эксплуатации сепарато-ра, химическим составом разделяемых сред, так как сталь 16ГС и 09Г2С имеет высокий порог хладноломкости, коррозионной стойкости, по сравнению с обычными углеродистыми сталями, что приобретает важное значение в усло-виях температуры наиболее хо-

лодной пятидневки минус 45° С, и химической агрессивности разделяемых сред.
Также необходимо отметить наличие легирующих элементов в стали. Схема к расчету на прочность элементов сепаратора изображена на рисунке 2.2.
Определяем толщину стенки обечайки S, м, сепаратора по формуле
, (2.10)
где г - коэффициент прочности сварного шва, г =0,9;
  - нормативное допускаемое напряжение,  =177МПа;
 С - прибавка на коррозию, С=0,003 м
м.
Определяем толщину стенки эллиптического днища S1, м, эллиптиче-ского днища сепаратора по формуле
, (2.11)
м.
Согласно рекомендаций источника принимаем толщину стенки эллипти-ческого днища S1=0,008 м.

2.2.1 Расчет элементов сепаратора на прочность

2.2.1.1 Расчет штуцеров сепаратора

Рассматриваемый сепаратор имеет необходимое количество штуцерных узлов обеспечивающих подвод и овод разделенных сред, люков-лазов обеспе-чивающих проведение профилактических и ремонтных работ.
При проектировании и расчете штуцерных узлов сепаратора использует-ся “принцип компенсации площадей” (ГОСТ 24755-83), в соответствии, с кото-рым в стенку корпуса сосуда вблизи отверстия должен добавляться дополни-тельный металл.
Это требует расчетов укрепления вырезов в стенках сепаратора, которые представлены ниже.
Проводим расчет укрепления отверстия в обечайке корпуса диаметром 2,2м под штуцер входа НСЖ диаметром 0,3м.
Схема к расчету представлена на рисунке 2.3.
Определяем толщину стенки штуцера S0,6r, м, по формуле
, (2.12)
где d0,6 - внутренний диаметр штуцера, d=0,3м;
 1 - допускаемое напряжение для материала штуцера, материал штуцера сталь ст20, 1=230
.
Определяем условие соблюдения рассчитываемых размеров
, (2.13)
где S0,6ш - исполнительная толщина стенки штуцера, S0,6ш=0,012м
,
.
Условие выполняется.
Определяем длину внешней части штуцера L0,6р, м, по формуле
, (2.14)
м.
Определяем ширину накладки кольца L0,6ш, м, по формуле
, (2.15)
где S0,6к - исполнительная толщина накладного кольца, S0,6к=0,016м
.
Определяем ширину зоны укрепления в стенке обечайки L0,6у, м
, (2.16)
м.
Определяем диаметр отверстия в стенке обечайки d0,6р, м, по формуле
, (2.17)
.
Определяем площадь укрепляющего сечения внешней части штуцера S0,6L1, м, по формуле
, (2.18)
м2.
Определяем площадь сечения укрепляющего сечения накладного кольца S0,6L2, м2, по формуле
, (2.19)
м2.
Определяем площадь укрепляющего сечения стенки обечайки S0,6L3, м2
, (2.20)
где Sр - расчетная толщина стенки обечайки, м
, (2.21)
,
м2.
Проверяем условие укрепления одиночного отверстия по формуле
, (2.22)
где S0,6вс - расчетная площадь вырезанного сечения, м2
, (2.23)
где dор - расчетный диаметр, м
, (2.24)
м,
м2,
м2,

Условие выполняется.

2.2.3 Расчет усилий затяжки фланцевых соединений

Схема фланцевого соединения, геометрические размеры фланцев и кон-струкция прокладки представлены на рисунках 2.4, 2.5 и 2.6.
Прокладки изготавливаем из стали марки 08КП по ГОСТ 12815 - 80.
За расчетное усилие Ррасч, кН, принимают большее из двух
(2.25)
где 

Рр
Вэф
m

Рt -
-
-
-
-

- эксплуатационное усилие, МН;
средний диаметр уплотнения, м;
рабочее давление среды, МПа;
эффективная ширина прокладки;
прокладочный коэффициент, зависящий от упругих свойств ма-териала прокладки, m=5,5;
усилие от воздействия температурной среды, кН
, (2.26)
где  В - ширина прокладки, В=0,012 м
м.
(2.27)
где ∆t
hшп
hр

α

Ешп
Епр
fшп;fпр -
-
-

-

-
-
-
- разность температур фланца и шпилек в момент прогрева, 10˚С;
длина растягиваемой части шпильки, м;
высота прокладки между поверхностями ее опоры о соседние фланцы, м;
коэффициент теплового расширения материала фланца, α=11,7∙10-6 К-1;
модуль упругости материала шпильки, Ешп=2∙1011 Па;
модуль упругости материала прокладки, Епр=2∙1011 Па;
площадь горизонтального сечения шпильки, м2;
площадь горизонтального сечения прокладки, м2
, (2.28)
где  Н
Rо -
- высота прокладки, Н=0,016 м;
радиус округления прокладки, Rо=0,0016 м
м.
, (2.29)
где 
- диаметр шпильки, =0,016м

м2.
, (2.30)
где 
- диаметр прокладки, =0,383м

м2.

где  qп - удельное давление смятия прокладки для создания герметичности, qп=127 МПа
кН,
, (2.31)
кН.
За расчетное усилие Ррасч принимаем Рэксп=84 кН.

2.2.4. Расчет затяжки шпилек фланцевого соединения.

Шпильки изготавливаем из стали марки 33ХС по ГОСТ 9066 – 75.
Прочностной расчет шпилек ведется на основании ранее определенного расчетного усилия Ррасч. При числе шпилек z=12, усилие, действующее на одну шпильку, Рш, кН, вычисляется по формуле
, (2.32)
кН.
Напряжение в шпильке, σрасч, МПа
, (2.33)
где d1
σТ
nф –
–
– внутренний диаметр резьбы под шпильку, d1=0,008 м;
предел текучести материала шпильки, σТ=769 МПа;
коэффициент запаса прочности, nф=5
,
.
Удовлетворяет условию.
Необходимый момент крепления шпилек, Мш, кН∙м
, (2.34)
где β
ρ –
– угол подъема резьбы;
угол трения в резьбе
, (2.35)
 S – шаг резьбы, S=0,003 м
, (2.36)
 f1
f
Dо –
–
– коэффициент трения в резьбе, f1=0,15;
коэффициент трения гайки о фланец, f=0,2;
наружный диаметр опорного бурта гайки, м
, (2.37)
˚,
˚,
м,
Н∙м.
Момент крепления шпилек составляет 20,5 Н∙м

2.2.5 Расчет корпуса горизонтального сепаратора

Корпус рассчитывают на изгиб как балку, нагруженную равномерно рас -пределенной нагрузкой. Методика расчетов нагрузок корпуса горизонтально-го сепаратора взята из источников.
Определяем распределенную нагрузку q, Н/м, по формуле
, (2.38)
где G - вес сосуда в условиях эксплуатации; G=600000Н;
 L1 - длина цилиндрической части сосуда, включая длину цилиндрической отбортовки днища, L=8,5 м;
 H - высота выпуклой части днища по внутренней поверхности без учета цилиндрической обечайки, H=0,5м
Нм.
Определяем изгибающий момент М0, Нм, по формуле
, (2.39)
Нм.
Определяем опорное усилие Fi, Н, по формуле
, (2.40)
где n - количество опор сепаратора, n=2
Н. (2.41)
Определяем длину свободно выступающей части сосуда, е, М, по форму-ле
, (2.42)
где а - длина цилиндрической выступающей части сосуда, включая отбор-товку днища, а=0,96м
.
Определяем моменты над опорами, М1, М2, Нм, по формуле
, (2.43)
Нм.
Определяем максимальный момент между опорами М12, Нм, по формуле
, (2.44)
Нм
Определяем допускаемое поперечное усилие Q, Н, по формуле
, (2.45)
где Qп - допускаемое поперечное усилие из условия прочности, Н
(2.46)
Н.
 Qе - допускаемое поперечное усилие из условия устойчивости в пределах упругости, Н
, (2.47)
где nу - коэффициент запаса устойчивости для рабочих условий, nу=2,4
Н,
Н.
Определяем допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости М, Нм, по формуле
(2.48)
где Е - модуль продольной упругости для обечайки; Е=191000 Па
Нм.
Проверяем условие прочности
(2.49)
где F2 - допускаемое опорное усилие от нагружения в осевом направлении, Н
, (2.50)
где i2 - предельное напряжение изгиба, МПа
(2.51)
где К1 - поправочный коэффициент по предельному напряжению изгиба, К1=1,3;
 К2 - поправочный коэффициент на рабочие условия, К2=1,2;
 nТ - коэффициент запаса прочности по пределу текучести, nТ=1,5
МПа.
где К10 - поправочный коэффициент по ширине пояса опоры, К10=0,25;
 К12 - поправочный коэффициент по охвату седловой опоры, К12=0,85
Н.
 F3 - допускаемое опорное усилие от нагружения в окружном направле-нии, Н
, (2.52)
где К14 - поправочный коэффициент по дуге опоры, К14=0,425;
 К15 - поправочный коэффициент по площади опоры, К15=0,326;
 К17 - поправочный коэффициент по форме опоры, К17=0,335
Н.
.
Условие прочности выполняется.
Проанализировав результаты представленных выше расчетов, на осно-вании полученных данных строим эпюру нагрузок корпуса сепаратора от воз-действия равномерно распределенной нагрузки, изгибающих моментов, реак-ций опор.
Эпюра нагрузок сепаратора представлена на рисунке 2.7.



2.2.5 Расчет сепаратора с помощью ЭВМ

Расчет сепаратора выполнен на ЭВМ, исходные данные для расчета при-ведены в таблице 2.1, а выводимые параметры в таблице 2.2.
В приложении А приведена программа расчета сепаратора на ЭВМ, а резуль-таты расчета приведены в приложении Б.

2.3 Разработка конструкции усовершенствованных узлов газосепарато-ра

2.3.1 Патентные исследования

Патентные исследования проводятся с целью определения техниче-ского уровня и тенденции развития объектов техники, их патентоспособности и патентной чистоты на основе научно – технической информации.
Технический уровень и тенденции развития дегазатора показаны в таб-лице 2.3.

2.3.2 Конструктивное исполнение

Известно, что газовый сепаратор УПСВ «Северный Савинобор» не обес-печивает эффективную очистку газа, в связи с этим в дипломном проекте пред-лагается применить центробежные элементы.

2.3.3 Расчет центробежного элемента

Критическая скорость в прямоточно-центробежных элементах Wкр, м/с
  , (2.52)
где Тs - коэффициент структурных изменений газожидкостного потока, Тs=12;
 σж - поверхностное натяжение жидкости при рабочем давлении,
σж=12·10-3Н/м
.
Определение расход газа в условиях qг, м3/c
  , (2.53)
где Qг - производительность по газу, Qг=3,68млн.м3/сут=153333м3/ч;
 z - коэффициент сжимаемости газа, z=0,95
м/с.
Определим площадь живого сечения прямоточно-центробежных элемен-тов Fp, м2
   (2.54)
м2.
Рассчитаем количество прямоточно-центробежных элементов nу, шт.
(2.55)
где dy - диаметр центробежного элемента, dy=0,250 м
шт.
Принимаем ny=10 центробежных элементов.
Действительная скорость в центробежных элементах Wц, м/с,
  , (2.56)
м/с.
 
2.4 Монтаж, обслуживание и ремонт газового сепаратора 

Перед установкой рамы аппарата верхнюю плоскость фундамента надо осмотреть, все местные выступы поверхности срубить, а затем нанести на нее грубую на¬сечку для последующего хорошего сцепления со слоем заливки.
Рабочую плоскость фундамента сепаратора, колодцы под фундамент-ные
болты и ниши следует тщательно промыть сильной струей воды. Затем на фундамент установить на деревянных подкладках раму сепаратора на высоте 400-600
мм над плоскостью фундамента.
Размещение рамы сепаратора на подкладках используется для зачистки ее поверх¬ности от грязи, ржавчины, масла, проверки состояния станины и ее испытания на плотность.
Закончив проверку и устранение дефектов, раму сепаратора-деэмульсатора осторожно опускают на фундаментные болты так, чтобы между верхней плоскостью фундамента и рамой оставался зазор 40-50 мм для под-ливки цемента, после установки и выверки.
Выверка высотного положения, горизонтальности и прогиба рамы сепа-ратора-деэмульсатора выпол¬няется при незатянутых фундаментных болтах клиньями, нивели¬ровочными болтами с подкладками или набором плоских подкладок разной толщины.
Для этого на выровненные по уровню площадки фундамента укладыва-ют пластины толщиной 10-15 мм, на которые потом выставляют пакеты регу-ли¬ровочных подкладок, клинья или болты так, чтобы общая высота пакета была на 2-5 мм ниже проектной отметки подошвы рамы сепаратора.
Затем перемещением клиньев или дополнительными тонкими подкладка-ми, выверяют горизонтальность и высотное положение рамы.
Применение клиньев наиболее рационально, так как дает возможность легко изменять положение рамы.
После выверки клинья прихватывают между собой элек¬тросваркой. Го-ризонтальность рамы проверяют по уровню.
Для проверки горизонтальности длинных поверхностей используют про-верочную линейку, на которую уровень устанавливается при измерении. Для определения взаимного расположения по вертикали двух плоскостей, разме-щенных на значительном расстоянии, применяют гидростатический уровень. Два сепаратора-деэмульсатора с жидкостью, соединенные между собой водя-ным шлангами, уста¬навливают на плоскостях, вертикальное взаимное распо-ложение которых необходимо определить. Уровень жидкости в обоих сосудах расположится в одной горизонтальной плоскости (принцип сообщающихся со-судов). Если сосуды установлены на строго горизонтальной плоскости, уровни жидкости в них расположатся на одинаковом расстоянии от острия микромет-рических винтов, установленных в крышках сосудов, т. е. показания микро-метров при касании с поверхностью воды будут одинаковы. Разница отсчетов даст вер¬тикальную разницу взаимного расположения проверяемых плоско-стей.
Строгая выверка горизонтальности рамы необходима еще потому, что для монтажа других частей и агрегатов машины рама служит базовой поверх-ностью.
Подливка рамы сепаратора делается, как правило, по всему днищу рамы бетоном марки не ниже 150. Состав бетона: 1 часть цемента марки не ниже 300 и 1,5 части крупнозернистого чистого песка, замешанные водой до состоя¬ния текучести. Для картеров сложной формы применяют частичную подливку, при этом дно картера остается свободным. Подливка тщательно распределяется по всей поверхности без пустот и уплотняется. Полезно для этого в зазор между поверхностями картер - фундамент завести три-четыре цепи, с помощью кото-рых проталкивать раствор под раму, подавая его с одной стороны. Для луч-шего уплотнения целесообразно применять опалубку.
Затем все свободные внешние поверхности фундамента покрывают жид-ким стеклом в несколько слоев, пока бетон не перестанет впитывать стекло. По окончании монтажа сепаратора-деэмульсатора наружную лицевую поверх-ность рамы окрашивают.
Через 7-8 дней, когда прочность бетона будет не менее 9 МПа, оконча-тельно затягивают фундаментные болты и еще раз проверяют горизонталь-ность рамы.
После монтажа сепаратора проводят его испытание на давление, в полтора раза превышающее рабочее, проводят пусконаладочные работы и благоустройство территории.
Выверку проектного положения сепаратора на фундаменте (соблюде-ние главных осей и отметок) производят с помощью монтажных меток, наносимых на заводе-изготовителе. При монтаже сепаратора все отклоне-ния от проектных размеров и отметок, а также горизонтальности, сносно-сти, параллельности и вертикальности не должны превышать допустимых величин,
указанных в заводской технической документации.
На предприятии, эксплуатирующем сепараторы, должны быть орга-низованы периодические эксплуатационные осмотры по календарному графику, разработанному в соответствии со сроками эксплуатационных осмотров сепараторов-деэмульсаторов и другого оборудования.
Техническое обслуживание сепараторов сводится к поддержанию в исправном состоянии, как самого аппарата, так и его узлов. При техниче-ском обслуживании сварные швы должны подвергаться внешнему осмот-ру не реже одного раза в месяц, для выявления дефектов в сварке. Необходимо проверять затяжку шпилек на фланцах, подводящих патруб-ков и при необходимости подтягивать их. При осмотре проверяют ис-правность регулятора уровня, предохранительных клапанов, манометров.
В случае осаждения парафина и механических примесей сепара-тор-
деэмульсатор пропаривают с последующим сбросом расплавленного парафина через дренажную линию в специальные канализационные ко-лодцы.
В зимний период года необходимо удалять снег с сепаратора. Ап-парат должен периодически очищаться от нефтяных остатков и грязи, накопившейся на дне.
Сроки очистки должны назначаться в зависимости от загрязненно-сти, но не реже одного раза в год.
В общем, при техническом обслуживании и осмотре сепаратор-деэмульсатор должен быть тщательно осмотрен и выявленные при этом де-фек-
ты устранены.
Каждый сепаратор должен периодически подвергаться текущему и капитальному ремонтам.
Текущий ремонт должен проводиться строго по календарному гра-фику, который должен быть составлен на предприятии с учетом особен-ностей эксплуатации.
График утверждается главным инженером предприятия. Текущий ремонт должен предусматриваться в графике не реже одного раза в два года.
Капитальный ремонт должен проводиться по мере надобности. Срок
проведения капитального ремонта назначается на основании результатов эксплуатационных расходов и при текущем осмотре, а также при осмотре во время очередных чисток от грязи. На основании этих данных состав-ляется годовой график текущего и капитального ремонтов, с учетом обеспечения бесперебойной работы оборудования.
По окончании капитального или текущего ремонта сепаратор-деэмульсатор должен быть принят в эксплуатацию комиссией с учетом представителей эксплуатационного и ремонтного персонала. Приступать к ремонту можно только после того, как содержание паров продукта в сепараторе-деэмульсаторе будет соответствовать допустимым нормам. Осадки на дне и стенках аппарата очищают деревянными лопатками, сов-ками, скребками и щетками. Рабочие должны работать в специальной одежде и противогазах. Ручная очистка малопроизводительна, поэтому применяют гидродинамическую очистку струей воды большого давления.
Перед ремонтом стенки сепаратора протирают ветошью, а продукты коррозии очищают металлическими щетками. Обнаруженные при эксплуа-тации дефектные сварные швы подваривают, предварительно удалив по-врежденный участок шва газовой горелкой или механическим способом. При необходимости может быть удалена дефектная часть корпуса сепара-тора-деэмульсатора или поставлена заплатка.
Качество сварки устанавливают следующими методами:
-обдувом сжатым воздухом, в то время как с другой стороны шов покрывают мыльным раствором;
- испытание аммиаком, при котором сосуд заполняют аммиаком на 1% объема;
- гидравлическим давлением, заполняя теплообменник водой. При по-следнем методе сосуд выдерживают от 2 до 24 часов.


Размер файла: 1,2 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

    Скачано: 1         Коментариев: 0

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

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.