Элеватор трубный ЭТА-П-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

РЕФЕРАТ

В данном дипломном проекте рассматривается элеватор трубный ЭТА-П, усовершенствованная модель элеватора ЭТА-50. Конструкция проста в изготовлении, удобна при эксплуатации и его использование уменьшит трудозатраты, что положительно скажется на технико-экономических показателях.
Пояснительная записка включает в себя 3 раздела: техническую часть, экономическую часть и раздел безопасности и экологичности проекта. В техническую часть входят: назначение, описание конструкции элеватора, патентная проработка существующих конструкций трубных элеваторов, методы повышения надежности (дефектоскопия) а также все необходимые расчеты для обеспечения работоспособности установки. Экономическая часть рассматривает вопросы обеспечения экономической эффективности при внедрении новой конструкции элеватора. Раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды при эксплуатации элеватора.
Дипломный проект включает 114 машинописных листов пояснительной записки, содержащей рисунков, таблиц, формул, а также список литературы из 21 названий и 10 листов чертежей формата А1.

ВВЕДЕНИЕ

В дипломном проекте рассматривается трубный элеватор ЭТА-П Ишимбайского машиностроительного завода, применяемый при спускоподъемных операциях подземного ремонта скважин.
При существующем уровне механизации и используемых технологиях спускоподъемных операций (СПО) они выполняются при всех видах подземного ремонта скважин с использованием ручного инструмента. К этому инструменту относятся: трубные элеваторы, трубные ключи, спайдеры, штанговые элеваторы и штанговые ключи. Количество операций, ежегодно выполняемых с помощью этих инструментов, измеряются многими десятками миллионов. Поэтому к спускоподъемному инструменту предъявляются высокие требования по надежности, удобству работы и, особенно, по обеспечению безопасности труда рабочего, пользующегося им.
Влияние спускоподъемного инструмента на темп и качество выполнения операций и процессов в целом, на безопасность работ является причиной конструирования, выпуска и эксплуатации большого числа типов и вариантов этого инструмента.
Элеватор ЭТА-П является усовершенствованной моделью трубного элеватора ЭТА-50.

3 ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ КОНСТРУКЦИИ
ЭЛЕВАТОРА ЭТА-50

Специалистами ОАО «Ишимбайский машиностроительный завод» был проведен подробный анализ известных аварий и нарушений эксплуатации элеваторов ЭТА-50 без их разрушения. Основным недостатком данной конструкции является быстрый износ подвижной пары сопряжения «поворотная рукоятка–корпус», что снижает ресурс безопасной работы устройства ввиду снижения надежности фиксации захватного узла в результате указанного износа.
С учетом выводов, полученных в результате анализа, была разработана новая система запирания для элеваторов типа ЭТА. Задачей данной разработки является получение механического результата, выражающегося в устранении недостатков ближайшего аналога, а именно, повышения удобства эксплуатации путем упрощения операций его закрывания, а также путем доведения длины рукоятки до рекомендуемой требованиями эргономики величины.
Технический результат достигается тем, что в элеваторе рукоятка выполнена прямой и имеет полость, на штоке выполнено отверстие, в бобышке корпуса – паз и отверстия, элемент фиксации размещен в отверстии бобышки, расположенном у основания бобышки корпуса и взаимодействует с отверстиями штока и бобышки корпуса, паз в бобышке выполнен между отверстием и рукояткой. В пазу на оси установлен подпружиненный рычаг – коромысло с буртом, взаимодействующий обоими плечами с рычагом управления и соединенный одним плечом с элементом фиксации, причем торец рычага управления входит в паз бобышки и в закрытом положении элеватора находится над буртом рычага – коромысла.
Благодаря размещению элемента фиксации у основания бобышки отверстие на штоке, взаимодействующее с элементом фиксации, становится возможным выполнить близко к челюстям захвата, в результате чего даже шток с длиной, размещенной в пределах бобышки, после выдвижения захватного узла в процессе открывания элеватора, остается под элементом фиксации, удерживая его от перемещения вниз. Для закрывания этого устройства достаточно толкнуть его в направлении к захватываемой трубе, при этом элемент фиксации – палец скользит по штоку и в конце со щелчком входит в отверстие штока, фиксируя захватный узел относительно корпуса. А поскольку в описанном устройстве шток не выступает за пределы бобышки, его длина не влияет на габарит элеватора.
Кроме того, благодаря размещению плеча рычага, взаимодействующего с элементом фиксации, в пазе, выполненном в бобышке корпуса, стало возможным отказаться от изогнутого участка в верхней части рукоятки и выполнить ее прямой, что позволило увеличить полезную длину последней до нормативных требований.
Изложенное свидетельствует, что указанные выше отличительные признаки данной разработки придают ему новые, не присущие аналогу свойства. В связи с этим элеватор получил название ЭТА-П.
Техническая характеристика элеватора ЭТА-П:
1 Грузоподъемность, т……………………………………………....……50
2  Диаметр труб, мм……………………………………………...…48,60,73,89
3  Диаметр отверстия под трубу, мм………………………………….....112
4  Габаритные размеры, мм
- высота………………………………………………………………….....590
- длина…………………………………………………………….………..295
- ширина……………………………………………………………….…...230
5 Масса элеватора с серьгой и захватом, кг……………………...…….28
Элеватор состоит из корпуса, в котором установлены челюсти со штоком, соединенные шарнирно с помощью оси. На торце бобышки корпуса приварена рукоятка. В полости рукоятки и в пазу бобышки размещено плечо рычага–коромысла, которое установлено на оси возможностью поворота под действием пружины. Посредством водила рычаг–коромысло взаимодействует с отверстием фиксирующего элемента – пальца, установленного с возможностью поступательного движения в отверстии штока. В полости рукоятки на оси установлен рычаг управления, подпружиненный пружиной. Торец рычага упирается в торец бобышки и в закрытом положении элеватора находится над буртом рычага–коромысла.
Элеватор работает следующим образом. Для открывания элеватора оператор прижимает кистью руки рычаг управления к рукоятке. При этом движении торец рычага управления сначала отходит от бурта рычага – коромысла, а потом касается закругленной поверхности на другом плече рычага – коромысла и поворачивает его относительно оси. При этом повороте водило, находящееся в зацеплении с отверстием пальца, перемещается по пазу бобышки и извлекает палец из отверстия штока вверх. Далее оператор, придерживая рычаг прижатым к рукоятке усилием, прилагаемым к последней, перемещает элеватор от захваченной трубы; при этом узел захвата со штоком выдвигается из корпуса, после чего происходит освобождение трубы из элеватора.
Для закрытия элеватора оператор надвигает на трубу, отталкивая рукоятку от себя; при этом узел захвата перемещается в корпус, а шток входит в бобышку до совмещения его отверстия с пальцем, который скользит по поверхности штока. Далее под действием усилия пружины, воздействующей на палец через водило, палец проходит через отверстие штока и запирает последний относительно бобышки. В этом положении узел «палец–водило–рычаг-коромысло» сам запирается рычагом управления, так как последний под действием своей пружины торцом устанавливается над буртом рычага – коромысла, делая невозможным самопроизвольный выход пальца из отверстия штока.
Завершение процесса запирания визуально контролируется по выступлению кромки рычага - управления над верхним торцом рукоятки. Кроме того, контроль запирания ведется и на слух, так как вход пальца в отверстие штока сопровождается щелчком.
В случае отказа пружин устройство сохраняет работоспособность по следующим причинам.
Случай 1 – отказ пружины рычага–коромысла. В этом случае поворот рычага–коромысла в сторону запирания устройства происходит в результате взаимодействия торца рычага управления с поверхностью бурта рычага – коромысла в процессе поворота рычага управления под действием его пружины.
Случай 2 – отказ пружины рычага управления. При этом вход пальца в отверстие происходит под действием усилия пружины рычага–коромысла, а рычаг управления занимает рабочее положение (над буртом или поверхностью нижнего плеча рычага–коромысла) под действием собственного веса.
Случай 3 – отказ обеих пружин. В принципе, то есть в условиях отсутствия загрязнений, устройство может оставаться в закрытом положении даже только под действием собственного веса деталей – весов пальца, рычага–коромысла и рычага управления. Благодаря этому снижается вероятность выпадения из элеватора подвешенной в нем трубы при одновременном разрушении обеих пружин, например, под действием низких температур.
Изложенное свидетельствует о значительном резерве надежности устройства, тем более в условиях, когда будет запрещена его эксплуатация уже при поломке одной из пружин механизма запирания.
Сотрудниками ОАО «Ишимбайский строительный завод» были определены усилия, необходимые для открытия элеватора ЭТА с обычным замком – с поворотной рукояткой и элеватора ЭТА–П с пальцевым замком в момент, когда труба одним концом висит на захвате над мостками и находится практическим в горизонтальном положении, те есть для случая освобождения трубы из элеватора с нарушением правил. Расчеты показывают, что при работе с элеватором ЭТА с обычным замком необходимое усилие для открытия элеватора составляет около 20 – 30 кг, при работе же элеватором ЭТА-П минимальное необходимое усилие 80 Н на кисти руки оператор не способен развивать в течение многочисленных операций открытия – закрытия, поэтому открытие элеватора типа ЭТА-П возможно лишь после укладки трубы на мостки, то есть после разгрузки механизма запирания. Данный вывод подтвердился промысловой практикой применения элеватора ЭТА-П, что нашло отражение в актах испытаний инструмента в НГДУ «Сургутнефть» в 1998 г. Таким образом применение нового механизма запирания в элеваторах ЭТА-П в принципе позволяет устранить из правил требование по повороту элеватора до и после укладки трубы на мостки, так как конструкция замка исключает возможность открытия элеватора без укладки труб на мостки. Благодаря этому использование элеваторов в ЭТА-П позволяет избежать аварий, которые связаны с такими опасными приемами работы, как сбрасывание трубы из элеватора «на лету» с некоторой высоты.