Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы

553

Расчетная часть-Расчет фонтанной арматуры ФА-150-100-21-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 177081
Дата закачки: 25 Января 2017
Продавец: leha.se92@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 фонтанной арматуры ФА-150-100-21 : Расчет фланцевых соединений, Определение усилий, действующих на фланцевое соединение арматуры, Расчет усилий при уплотнении с двухсторонним контактом про-кладки-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Комментарии: 10. Расчет фланцевых соединений

Выполним расчет фланцевого соединения при выходе из крестовины в тройник(см. рис.4).
Определим силу, действующую на фланец (шпильки фланца) от давления в скважине при закрытой задвижке:

(3)

,где р – давление, равное 20 МПа;
- внутренний диаметр колец, равен 245 мм;
Подставив значения, получим:

Н


Рисунок 5. Расчетная схема

Тогда сила действующая на одну шпильку:

(4)

,где k –коэффициент неравномерности, равный 0,8;
n – число шпилек, 8;

кН
Проверим резьбу шпильки на срез, напряжение среза должно быть меньше или равно отношению допускаемого срезывающего напряжения к коэффициенту запаса прочности:

(5)

,где τ –допускаемое напряжение среза, равное 190 МПа;
n – коэффициент запаса прочности, 1,3;
и – наружный и внутренний диаметр резьбы шпильки 24 и 20 мм соответственно;
– эффективное число витков, можно найти как отношение высоты гайки к шагу резьбы:
(6)

тогда
МПа МПа

Значит, выбранный типоразмер шпилек удовлетворяет условию прочности.

11.Определение усилий, действующих на фланцевое соединение арматуры
Наиболее распространено соединение узлов и деталей арматуры с помо-щью фланцев. При этом уплотнение осуществляется металлическим кольцом овального или восьмиугольного сечения (рис. 7.3). Эластичные, неметалличе-ские уплотнения широко применяются в поверхностных соединениях системы сбора и подготовки нефти.
Размеры всех фланцевых соединений предусмотрены ГОСТом.
В фонтанной арматуре усилие, действующее на кольцо, не должно приво-дить к его остаточным деформациям.
Возможна работа фланцевого соединения фонтанной арматуры при двух вариантах касания уплотняющего кольца и канавки фланца.
В первом варианте (рис. 6 б ) уже при сборке кольцо соприкасается с ка-навками фланцев по их внутреннему и внешнему скосам. Уплотнение происхо-дит за счет упругой деформации кольца и фланцев в месте их соприкосновения. Во втором (рис. 6 в) кольцо в начале сборки соприкасается только с внешним скосом канавки у верхнего фланца и фаски у нижнего фланца. При затяжке со-единения шпильками оно уменьшается в диаметре (в пределах упругих дефор-маций) и доходит до внутреннего скоса канавки, в этот момент затяжку прекра-щают. Момент упора кольца во внутренний скос заметен по резкому возраста-нию усилия затяжки гаек у шпилек.
Когда в арматуре повышается давление, фланцы раздвигаются под его дей-ствием и кольцо занимает первоначальное положение (см. рис. 6 в).



Рис 6. Схема фланцевого соединения деталей арматуры
Усилия при этих двух вариантах уплотнения рассчитывают различными методами. Но в обоих случаях определяют усилия предварительной затяжки, рабочее усилие при повышении в арматуре давления, учитывают влияние раз-ности температур откачиваемой жидкости или газа и окружающей арматуру среды и влияние веса боковых отводящих труб, подсоединенных к арматуре.
Учитывая требования к надежности в работе арматуры выбираем первый вариант затяжки фланцевого соединения, так как он наиболее прост и не требует больших предварительных расчетов.
Расчет усилий при уплотнении с двухсторонним контактом про-кладки (см. рис. 6, б)
Усилие предварительной затяжки Р3ат в этом случае определяют по давле-нию допустимого предварительного смятия:

, (7)

где DCP — средний диаметр кольца (считается, что уплотнение может про-исходить как по внутреннему, так и по наружному скосу канавки на фланце);
bЭФ — эффективная ширина прокладки, т. е суммарная ширина уплотняю-щего пояска у кольца,
q — допустимое давление (для мягких сталей, например ст. 2, q = 127 МПа, а для более твердых, например 1Х18Н9, q =172 МПа). Для ст. 20 q =143 МПа
Усилие Рэк, действующее при эксплуатации, учитывает, действие давления Рдав, разжимающего фланцы; остаточное усилие затяжки ΔРзат, которое должно быть достаточным для уплотнения соединения, влияние температуры перекачи-ваемой среды Рt; усилие отводящих манифольдов РМан.
Две первые составляющие Рэк равны
, (8)
где р — давление в арматуре;
т — прокладочный коэффициент, зависящий от упругих свойств материала прокладки (для мягкой стали т = 5,5, для более твердой т = 6,5).
При работе арматуры с газом или со смесью жидкости и газа в (7.2) вводят коэффициент 2т.
кН.
При подаче в скважину теплоносителя (например, пара) или отборе пласто-вой жидкости с высокой температурой металл арматуры около проходного се-чения и прокладка нагреваются. Температура шпилек будет ниже, так как усло-вия их охлаждения лучше. В результате температурное расширение деталей арматуры и прокладки становится больше, чем шпилек, и они нагружаются до-полнительным усилием Рt.
Считая (для упрощения) фланцевые окончания деталей жесткими, а шпиль-ки и прокладку упругими, определяют возникающее усилие

, (9)

где Δt — разность температур фланца и шпилек;
hmn — длина растягиваемой части шпильки, 175 мм;
α — коэффициент теплового расширения материала фланца, 1/°С;
hРАБ — высота прокладки между поверхностями ее опоры о соседние флан-цы, из СБ арматуры принимаем 16 мм;
Ешп, Епр — модули упругости шпилек и прокладки, 2,2х10 11 2,2х1011 соот-ветственно;
fШП, fПР — площади горизонтального сечения шпильки и прокладки 3.8x10-4 2.43x10-3 м2 соответственно,
Если температура пара, проходящего через арматуру, равна 300 °С, то разность температур фланца и шпилек в начале прогрева близка к 20 °С, а при установившемся режиме — к 10 °С. Несмотря на небольшую разность темпера-тур, усилия, вызываемые ею, соизмеримы с усилиями, которые определены по (7.2).

кН.

Масса арматуры и манифольдов, подсоединяемых, к ним и оборудованных несколькими задвижками и дросселями, бывает весьма значительной. При этом не всегда отводящие трубопроводы имеют надежную опору, и поэтому часть их силы тяжести передается арматуре, что создает момент, который нельзя не учи-тывать в расчетах. Получается рычаг, к которому приложена сила в центре тя-жести отвода между тройником и надежной опорой отвода. Рычаг опирается о прокладку фланца и растягивает часть шпилек. Это шпильки, наиболее удален-ные от манифольда, создающего изгибающий момент. Так как расстояние до центра тяжести отвода от оси арматуры измеряется обычно метрами, а от опо-ры фланца до шпилек — сантиметрами, существенный вес отвода создает боль-шую дополнительную нагрузку на шпильки.
, (10)
где — изгибающий момент, равный произведению расстояния от цен-тра тяжести отвода до оси арматуры устья l на силу тяжести отвода P (см.рис 5);
DБ — диаметр окружности, проведенной через оси болтов, 210 мм.
Пусть продукт от скважины идет по НКТ 103 , а расстояние между опорами равно 10 м, соответственно l =5 м. Тогда можно считать, что изгибающий мо-мент равен:
, (11)
где — плотность материала труб, 7850 кг/м3
— наружный диаметр труб, 103 мм;
— внутренний диаметр НКТ, 89 мм;
— вес смонтированного оборудования, принимаем 50 кг.
Нм


Pис .7. Схема нагрузки на арматуру устья
от отводящего трубопровода

кН

Поскольку это усилие воспринимается только частью шпилек, условно принимаем, что нагрузка РМАН передается 1/3 всех шпилек соединения. Действи-тельно, при шести шпильках две, расположенные ближе к отводу, будут раз-гружены, на двух средних нагрузка не изменится и у двух шпилек нагрузка увеличится (рис. 7.4).
Таким образом, общее усилие, действующее на наиболее нагруженную шпильку фланцевого соединения при работе арматуры, можно принять при-мерно равным

(12)

где z — число шпилек в соединении.

кН

Напряжение в наиболее нагруженной шпильке

МПа, (13)
что отвечает условиям прочности материала шпилек.

12. Прогнозирование надежности изделия.
Цель изобретения – повышение надежности работы арматуры при эксплуа-тации скважины с ЭЦН. Основной причиной отказов является обрыв кабеля, за-мыкание в электрической части в процессе споуко-подъемных НКТ. Длительный износ насоса, как правило, происходит после отработки срока службы.
В процессе эксплуатации нового изделия зафиксирован 41 отказ электриче-ской части со значениями наработок на отказ в пределах 62 417 суток. Средняя наработка на отказ составила суток. При среднеквадратичном отклоне-нии суток и коэффициенте вариации . Что составило увеличение срока службы изделия на 25%.
Кроме того, сократилось время проведения ремонта, связанного с заменой задвижек, подъемом НКТ, ремонтом выкидов и рабочих струн фонтанной елки.
В частности, в процессе ремонта среднее время проведения технологиче-ских операций:
-глушение выкидной линии или рабочей струны 0,2 часа
-приготовления раствора 1,5 часа,
-подготовка и диагностика оборудования для подачи бурового раствора 0,5часа,
-время задавки скважины 6 часов,
-проведения СПО с НКТ и кабелем 1 час,
-непосредственно ремонт или замена оборудования 8 часов,
- СПО после ремонта оборудования 1,5 часа,
-промывка и интенсификация скважины 6 часов.
Данное техническое предложение позволяет исключить следующие опера-ции:
задавка скважины, СПО, промывка и интенсификация скважины. Добавляется время на установку глухих пробок в линиях 0,4 часа. Отсюда среднее время проведения ремонта аналога фонтанной арматуры 24,7 часа, нового изделия 8,7 часа. Тогда экономия времени проведения ремонта %.
13. Технологический расчет изделия.
Исходные данные:
Масса фонтанной арматуры аналога ,кг
Срок службы, суток
Масса нового изделия (увеличение массы обусловлено добавлением к кон-струкции арматуры четырех дополнительных фланцев с предохранительными кольцами и диска для уплотнения кабеля),кг
Прогнозируемое увеличение срока службы нового изделия, % 25

Трудоемкость норма – час/кг массы изделия:
Удельная материалоемкость, кг/кг изделия:
Удельная технологическая себестоимость, руб/т: ;
Технологическая себестоимость, руб.: .
Расчет:
Трудоемкость при проектной массе новой ФА, по методу учета масс:

;

нормочаса.


Материалоемкость аналога:

кг/кг;



Материалоемкость предложенной конструкции:

кг/кг;

Удельная материалоемкость аналога, отнесенная к суточному дебиту и сроку службы:
;



Удельная материалоемкость новой ФА отнесенная к суточному дебиту и сроку службы увеличенному на 25 %:


Сокращение удельной материалоемкости:




Размер файла: 119,4 Кбайт
Фаил: Упакованные файлы (.rar)

   Скачать

   Добавить 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.

Не можешь найти то что нужно? Мы можем помочь сделать! 

От 350 руб. за реферат, низкие цены. Просто заполни форму и всё.

Спеши, предложение ограничено !



Что бы написать комментарий, вам надо войти в аккаунт, либо зарегистрироваться.

Страницу Назад

  Cодержание / Нефтяная промышленность / Расчетная часть-Расчет фонтанной арматуры ФА-150-100-21-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Вход в аккаунт:
Войти

Забыли ваш пароль?

Вы еще не зарегистрированы?

Создать новый Аккаунт


Способы оплаты:
UnionPay СБР Ю-Money qiwi Payeer Крипто-валюты Крипто-валюты


И еще более 50 способов оплаты...
Гарантии возврата денег

Как скачать и покупать?

Как скачивать и покупать в картинках


Сайт помощи студентам, без посредников!