Усовершенствование Гидравлического ключа ГК – 1200 для свинчивания-развинчивания насосно-компрессорных труб НКТ-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Усовершенствование Гидравлического ключа ГК – 1200 для свинчивания-развинчивания насосно-компрессорных труб НКТ-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
РЕФЕРАТ

В данном дипломном проекте рассматривается гидравлический ключ ГК – 1200. Слабым звеном данного гидроключа является измерительная часть развиваемого момента. Поэтому в дипломном проекте будет разработан моментомер для ГК – 1200, который повысит качество проведения СПО и улучшит удобство эксплуатации ГК – 1200.
 Дипломный проект состоит из пояснительной записки и графической части.
 Пояснительная записка включает в себя три раздела: техническая, экономическая часть и раздел безопасности и экологичности проекта. В технической части проводится обзор применяемых механических ключей при проведении спуско – подъемных операций с НКТ, описание конструкции и принципа работы существующих моментомеров, разработка конструкции моментомера для ГК – 1200, необходимые расчеты деталей моментомера. Раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды. Экономическая часть раскрывает оценку экономической эффективности внедрения разработанной конструкции.
 Пояснительная записка объемом 76 машинописных листа формата А4, содержит 20 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 15 наименований.
Графическая часть состоит из графического материала объемом в количестве 10 листов чертежей, выполненных на формате А1.

3 РАЗРАБОТКА КЛЮЧА С МОМЕНТОМЕРОМ

В серийную комплектацию гидроключа ГК – 1200 для контроля момента свинчивания входит манометр и клапан давления. По давлению в гидросистеме, при помощи таблицы 3.1 и настройки клапана давления, осуществляется контроль за моментом свинчивания [2]. При контроле момента свинчивания по манометру пользуются графиком ГК.04.00.000 ТЧ.

Таблица 3.1 – Момент затяжки и давления нагнетания в гидросистеме в зависимости от типа трубы

Наружный диаметр трубы, мм Марки стали 
Момент затяжки трубы, Нм Настройка клапана давления гидроключа
   при управлении малой секцией при управлении малой секцией
1 2 3 4 5
60 H-40
J-55
K-55
C-75
L-80
N-80
P-105
группа Д от 480 до 810
от 630 до 1050

от830 до 1380
от 880 до 1460

от 1330 до 2210
от 800 до 1100 от 2,7 до 4,4
от 3,4 до 5,6

от 4,5 до 7,2
от 4,7 до 7,6

от 6,9 до 11,4
от 4,3 до 5,8 от 1,5 до 2,4
от 1,9 до 3,0

от 2,5 до 3,9
от 2,6 до 4,1

от 3,8 до 6,0
от 2,4 до 3,2




Продолжение таблицы 3.1
1 2 3 4 5
73 H-40
J-55
K-55
C-75
L-80
N-80
P-105
группа Д от 830 до 1380
от 1090 до 1810

от 1520 до 2540
от 1660 до 2760

от 1920 до 3200
от 1000 до 1500 от 4,4 до 7,2
от 5,8 до 9,4

от 7,9 до 13,0
от 8,6 14,1

от 9,9 до 16,3
от 5,3 до 7,8 от 2,5 до 3,9
от 3,1 до 5,0

от 4,2 до 6,9
от 4,6 до 7,5

от 5,3 до 8,6
от 2,9 до 4,2


89
 H-40
J-55
K-55
C-75
L-80
N-80
P-105
группа Д от 1160 до 1930
от 1260 до 2090

от 1660 до 2760
от 1770 до 2940

от 2720 до 4530
от 1300 до 2200 от 6,1 до 10,0
от 6,6 до 10,8

от 8,6 до 14,1
от 9,15 до 15,0

от 13,9 до 23,0
от 6,8 до 11,3 от 3,3 до 5,3
от 3,6 до 5,7

от 4,6 до 7,5
от 4,9 до 7,9

от 7,4 до 12,1
от 3,7 до 6,0

Изменения давления в гидросистеме имеет циклический характер. Давление изменяется от максимального значения до минимального за время свинчивания – развинчивания одной трубы. Таким образом, за время работы одной вахты, которое составляет двенадцать часов, число циклов нагружения трубки манометра может достигать трехсот. Упругий чувствительный элемент манометра, не рассчитанный на такой вид нагрузки, может выйти из строя. При этом пропадает возможность контролировать момент затяжки визуально, что может привести к полетам вследствие перетяга резьбы.

Контроль момента затяжки по манометру создает неудобство при работе, так как необходимо переводить значения давления в значения момента по графику. Свинчивание – развинчивание НКТ может происходить в трех режимах: управление малой секцией гидромотора, управление большей секцией гидромотора, управления двумя секциями гидромотора. При каждом режиме значение давления в гидросистеме соответствует своему моменту свинчиванию, что затрудняет запоминание. Поэтому шкала моментомера оттарирована для трех режимов работы гидроключа (рисунок 3.1). Верхняя шкала соответствует режиму работы ключа при управлении двумя секциями, средняя – большей секцией, нижняя – меньшей. При управлении двумя секциями момент возрастает быстрее, чем при управлении меньшей секцией (таблица 3.1), поэтому для удобства контроля шкала момента при управлении двумя секциями должна находится на большем радиусе, нежели шкала момента при управлении меньшей секцией.


Рисунок 3.1 – Шкала моментомера

При контроле момента затяжки с помощью клапана давления нужно настраивать его для каждого режима работы гидроключа, что приводит к увеличению времени спуско-подъемных операций. С точки зрения экономики использование клапана давления нецелесообразно, так как часть мощности подводимого гидравлического потока при свинчивании сбрасывается в линию слива, что может существенно снизить коэффициент полезной мощности гидроключа при работе ключа в режимах несовпадающих с номинальным режимом, в случаях недостаточных номинальных характеристик двигателя. Попадание технологической жидкости или атмосферных осадков в гидросистему может привести к засорению клапана давления ввиду его малых диаметральных размеров. Так же возможно заклинивание клапана давления. При проектировании моментомера нужно учесть, что поршень может заклинить в результате износа и для избежания этого вида поломки выполнить его виде штока.
Пружина, применяемая в моментомере, при всех соотношениях скорости перемещения подвижного конца пружины к критической скорости пружины (соответствующей возникновению соударения витков пружины от сил инерции) характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку она рассчитана на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым добавляются контактные напряжения при соударении витков. Из – за соударения витков могут происходить шумы при работе изделия. Ориентировочная выносливость пружины составляет не менее 2∙103 циклов. В конструкции моментомера необходимо предусмотреть легкую и быструю замену пружины.
Для герметизации пары шток – цилиндр лучше всего использовать манжетное уплотнение. Для контроля за износом манжеты служит отверстие, выполненное в гидроцилиндре и крышке. При износе манжеты из отверстия будет проступать рабочая жидкость гидроключа, что будет говорить о необходимости замены манжеты.
Моментомер нужно разместить так, чтобы обеспечить возможность визуального контакта при проведении спуско – подъемных операций. Также месторасположение моментомера должно выполнять условие сохранности моментомера при эксплуатации, монтаже и транспортировки гидроключа. В связи со своими габаритными размерами моментомер не может быть расположен непосредственно на гидроключе, поэтому лучшим местом является нога мачты, крепление производится с помощью хомута. При переезде бригады моментомер демонтируется, при монтаже моментомер устанавливается в вертикальном положении с помощью резиновых подкладок. Для уменьшения времени обработки гидроцилиндра основание его выполняется в виде лапок.
При установки хомута крепления моментомера на ноге мачты нужно исходить из условия снижения влияния пьезометрической высоты. Это может быть достигнута установкой моментомера в одной горизонтальной плоскости с осью входа жидкости в гидрораспределитель.