Модернизация узла привода вспомогательного тормоза буровой лебедки ЛБУ-1200-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Выпускная квалификационная работа по теме «Модернизация буровой лебедки ЛБУ-1200 » состоит из пояснительной записки, приложений и графической части. Пояснительная записка содержит 99 листов машинописного текста формата А4, графическая часть содержит 9 листов фомата А1.
 БУРОВАЯ ЛЕБЕДКА, ЛБУ-1200, ОБГОННАЯ МУФТА, УЗЕЛ ПРИВОДА ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ТОРМОЗА

Целью ВКР является разработать и рассчитать модернизацию буровой лебедки , с целью увеличения надежности, уровня автоматизации и технологичности буровой лебедки.
В дипломном проекте разработана новая конструкция узла привода вспомогательного тормоза: на место кулачковой муфты ацепления устанавивается обгонная муфта.
Новая конструкция привода обеспечивает улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик буровой лебедки .
Повышенный уровень надежности модернизированного узла положительно сказывается на сроке эксплуатации, тем самым, сокращая экономические затраты на ремонтные работы по восстановлению работоспособности.
Модернизация узла привода вспомогательного тормоза буровой лебедки ЛБУ-1200-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин. Данная модель является одной из самых распространенных лебедок, используемых при осуществлении СПО при бурении нефтяных и газовых скважин. Надежность и технические характеристики этой лебедки позволяют использовать ее в различных климатических условиях, в том числе в условиях крайнего севера.
Получив некоторый опыт работы с буровой лебедкой ЛБУ-1200, а также изучения ее конструктивных особенностей, мною были выявлены некоторые недостатки конструкции узла привода вспомогательного тормоза. В базовой комплектации лебедки за переключение режимов работы привода отвечает кулачковая муфта зацепления, которую я предлагаю заменить на обгонную муфту.
Данное техническое предложение было апробировано мной на конференции «Молодежь и наука». Получив несколько замечаний и предложений, я учел их в дипломном проекте. Позже работа была опубликована в сборнике материалов конференции.
О недостатках муфты зацепления:
Прежде всего, хотелось бы обратить внимание на ударные нагрузки, которые возникают на подъемном валу и валу вспомогательного тормоза в результате выборки зазоров между кулачками муфты при изменении направления вращения подъемного вала. Не секрет, что знакопеременные импульсные нагрузки, негативно сказываются на сроке эксплуатации валов и подшипниковых опор.
Следующим пунктом стоит отметить паразитную нагрузку на трансмиссию и привод буровой лебедки при поднятии порожнего элеватора, создаваемую вспомогательным тормозом, что приводит к увеличению расхода топлива дизельными двигателями привода.
Комплекс этих проблем решается установкой выше упомянутой обгонной муфты. Для осуществления данной модернизации необходимо сконструировать комплект привода и модернизировать подъемный вал лебедки.
Благодаря конструкции, включение муфты происходит плавно (угол проскальзывания не более 30 градусов при максимальном крутящем моменте). Кроме того, плавность включения можно регулировать вязкостью масла.
Решением второй проблемы, упомянутой выше, является наличие у муфты свободного хода. Результатом станет автоматическое отключение вспомогательного тормоза при поднятии элеватора. Кроме того, отпадает надобность переключении режимов работы муфты. Тем самым обгонная муфта повышает уровень автоматизации лебедки.
Мною были проведены расчеты характеристик буровой лебедки ЛБУ-1200 и гидравлического тормоза УТГ-1450, расчет модернизированного вала на прочность, а также спрогнозирована надежность нового узла привода вспомогательного тормоза. Результат расчетов показал, что наработка на отказ обгонной муфты превышает период между капитальными ремонтами лебедки.
По итогам технико-экономического расчета мы можем утверждать, что данная модернизация имеет положительный экономический эффект. Общие затраты на модернизацию составили 18300 рублей. Однако, из-за высоких показателей надежности муфты, экономический эффект от снижения затрат на ремонт составил 90000 рублей. Что составит внушительную сумму при массовом внедрении модернизации.
Итоговым результатом моего проекта стало повышение технических и экономических характеристик буровой лебедки ЛБУ-1200. Параллельно, данная модернизация положительно скажется на работоспособности и безопасности буровой бригады.

Буровая лебедка ЛБУ-1200 является одной из самых распространенных лебедок, используемых при осуществлении СПО при бурении нефтяных и газовых скважин. Надежность и технические характеристики этой лебедки позволяют использовать ее в различных климатических условиях, в том числе в условиях крайнего севера.
Получив некоторый практический опыт работы с буровой лебедкой ЛБУ-1200, а так же изучения ее конструктивных особенностей, предлагаю произвести ее модернизацию с целью повышения эксплуатационных качеств. Техническое предложение заключается в установке пневматически управляемой обгонной муфты вместо морально устаревшей сцепной муфты, соединяющей подъемный вал лебедки и вал вспомогательного тормоза. Принцип действия этой муфты в компоновке с подъемным валом лебедки и валом тормоза показан на рисунке 6.
1 – подпорные пружины, 2 – фрикционные ролики, 3 – корпус, 4 – упорные подушки, 5 – рабочее тело муфты.
Предлагаемое решение базируется на новейших достижениях науки и появлении новых технологий. Обгонные муфты, ранее обделенные вниманием в высоконагруженном оборудовании из-за малой предельной нагрузки, теперь могут применяться в тяжелых условиях эксплуатации, о чем свидетельствует информация о появлении на рынке моделей, способных работать в большом диапазоне нагрузок, характерных для буровых лебедок тяжелого типа, предназначенных для глубокого бурения на нефть и газ.
Данное решение имеет следующие преимущества относительно классической компоновки:
1)  Экономится время, электроэнергия или топливо, которые излишне расходуются при паразитной нагрузке на привод барабана лебедки при операциях с порожним элеватором за счет устранения сопротивления гидродинамического тормоза при подъеме талевого блока при использовании гидравлического вспомогательного тормоза УТГ-1250.
2)  Устраняется биение вследствие выборки зазоров в муфте зацепления при изменении направления вращения вала, увеличивая тем самым срок службы привода буровой лебедки.
3)  Один из членов буровой бригады освобождается от необходимости отвлекаться от основных обязанностей для переключения муфты зацепления. Управление предлагаемой муфтой осуществляется с пульта бурильщика.
В дипломном проекте была рассмотрена одна из самых распространенных буровых лебедок, используемых при бурении скважин на нефть и газ – ЛБУ-1200, ее номенклатура, принцип работы и конструкционные особенности. Был проведен расчет основных параметров буровой лебедки, нагрузки, действующую на тормозную систему при осуществлении СПО и предложен вариант модернизации узла привода вспомогательного тормоза. Приводилось описание техники безопасности при работе с буровой лебедкой, а так же при проведении буровых работ.

Была проведена модернизация узла привода вспомогательного тормоза, в ходе которой были внесены изменения в конструкцию подъемного вала лебедки. А именно:
-Сконструирован комплект привода для обгонной муфты
-Модернизирован подъемный вал лебедки
Благодаря внедрению модернизации повышаются экономические и технологические характеристики ЛБУ-1200: исключается биение при смене направления вращения подъемного вала в результате выборки зазоров кулачковой муфте зацепления. Как следствие –уменьшается износ оборудования, тем самым повышая эксплуатационные характеристики. Со временем, экономия на ремонте лебедки окупает трудовые и финансовые затраты, вложенные в модернизацию.
Существует множество типов буровых лебедок, которые используются при бурении и ремонте скважин. Не смотря на это, технология разработки и эксплуатации скважины продолжает развиваться, и появляются новые проекты и методы. Эти проекты осуществляются и внедряются в производство, что положительно сказывается на работоспособности и безопасности рабочих.
Таким образом, технология продолжает развиваться с каждым днем, и буровое оборудование постоянно совершенствуется. Но буровые лебедки остаются неотъемлемой частью оборудования для проведения буровых и ремонтных работ, которые могут видоизменяться, но назначение и принцип работы остается одним и тем же. А усовершенствование, тем не менее, приводит к уменьшению затрат времени и денег на бурение скважины.

Экономический эффект от модернизации следующий:
экономия при строительстве одной скважины составляет 18257 руб.;
экономия в течение всего срока службы муфты составит 87633 (стр.70)
Так же расчеты показали, что вероятность безотказной работы муфты превышает межремонтный период буровой лебедки.