Усовершенствование процесса пуска при низких температурах бурового насоса НБ – 125 с целью снижения износа его приводной части-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Пояснительная записка к дипломному проекту содержит 109 страниц, 21 рисунков, 10 таблиц, 20 источников. Графическая часть выполнена на 10 листах формата А1. БУРОВЫЕ НАСОСЫ, ЦИЛИНДРОВЫЕ ВТУЛКИ, ПОРШНИ, КАРТЕР, ВАЛЫ,ПОДШИПНИКИ,МЕЖРЕМОНТНЫЙ ПЕРИОД. Объектом исследования является буровой насос НБ-125. Цель работы — усовершенствование процесса пуска при низких температурах насоса НБ – 125 с целью снижения износа его приводной части. В процессе работы рассмотрен фонд буровых установок оборудованных насосами НБ-125. В результате опытного сравнения насосов эксплуатированных в разных условиях приводится аргументация в пользу внедрения подогревателя в приводной части насоса. Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели: трубка-подогреватель устанавливается в картер насоса, крепится с наружной стороны картера двумя гайками. Перед пуском насоса в трубку-подогреватель подается горячий водяной пар, тем самым нагревается масло в картере. Нагрев масло до температуры 20 -25oС закрываем кран и осуществляем пуск насоса. В результате усовершенствования улучшается смазка подшипников, повышается долговечность подшипников ведущего и кривошипно-шатунного валов, в результате чего увеличивается срок службы. Безопасность и экологичность проекта соответствует всем требованиям СНиП. Степень внедрения опытно-производственные испытания. Экономическая целесообразность применения данного усовершенствования обусловлена экономией затрат на обслуживание и ремонт насоса, что подтверждается экономическими расчетами. 1.2.1 Предназначение и применение
Насос двух поршневой НБ-125ИЖ, в дальнейшем насос, предназначен для работы:
- в составе передвижных насосных установок на базе большегрузного автомобиля с приводом от автомобильного двигателя;
- в составе передвижных насосных установок на базе автомобильного прицепа с приводом от двигателя внутреннего сгорания или от вала отбора мощности;
- в составе стационарных насосных установок с приводом от электродвигателя;
Насосы и насосные установки на их базе применяются:
-для перекачивания высокоабразивных технологически нефтепромыс-
ловых жидких сред с твердыми частицами при цементирование, капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, промывочно-продавочных работах при бурении нефтяных и газовых скважин;
- для нагнетания воды в пласт при интенсификации добычи нефти;
- для перекачивания высоковязких жидкостей, включая нефть.
Основные технические данные и характеристики насоса:
Мощность насоса, кВт 125
Предельное давление, МПа
- наибольшее 17,0
- наименьшее 6,0
Идеальная подача, л/с
- при наименьшем давлении 19,7
- при наибольшем давлении 7,0
Полезная мощность, кВт, не менее 25
Длина хода поршня, мм 250
Максимальное число двойных ходов
поршня в минуту 1,75 (105)
Частота вращения трансмиссионного вала, об/мин 388
Передаточное число зубчатой передачи 5,11
Диаметр шкива насоса, мм 1000
Ход поршня, мм 250
Привод к насосу клиновыми ремнями типа «Д» («Г»)
Количество ремней 5
Диаметр трубы, мм :
-всасывающей 100
-нагнетательной 50

1.4 Предлагаемое усовершенствование конструкции картера
Одним из основных требований, предъявляемых к современному геологоразведочному оборудованию, является его надежность. Анализ работы буровых насосов в производственных условиях показывает, что пуск насоса в холодное время года сопровождается излишним шумом приводной части насоса(гул ползуна крейцкопфа, подшипников, зубчатой передачи) а это характеризуется их повышенным износом. Основными являются виды износа: коррозионно-механическое, окислительное, усталостное и др.
Активно процесс изнашивания приводной части насоса происходит в момент пуска насоса при низкой температуре окружающей среды от -10°С и ниже.
Во время пуска детали внутри корпуса приводной части работают в режиме «полусухого» трения так как индустриальные масла используемые на предприятии предназначены в основном для работы в теплое время года(в основном это марка И-50). И эти масла в холодное время (при низких температурах окружающего воздуха) застывают в картере при простоях насоса ,либо находятся в полужидком и слишком вязком состоянии. Такие смазочные материалы в данных обстоятельствах до их нагрева не разбрызгиваются или не достаточно разбрызгиваются по картеру и не достигают трущихся поверхностей.
Предлагаю для пуска насоса НБ-125 в холодное время года (то есть при низких температурах) смонтировать в днище картера стальную трубку диаметром 27 мм через который будет пропускаться водяной пар с температурой 105-120°С.Схема расположения трубки-подогревателя показана на рисунках 1.19,1.20. На трубку со стороны подачи пара соединяется шаровой кран и через патрубок на кран соединяется дюрит (шланг), второй конец дюрита соединяется к паропроводу. Другой конец трубки-подогревателя соединяется с дюритом второй конец которого будет выходить в емкость для конденсированного пара, то есть воды.
Таким образом перед пуском в течении некоторого времени будет прогреваться картер насоса, а следовательно масло и детали находящиеся внутри корпуса приводной части насоса. Для регулировки нагрева масла в картер смонтируем термометр.
Предварительный прогрев масла в приводной части насоса позволит сократить время простоев бурового оборудования, снизить затраты на ремонтное обслуживание и уменьшить расход запасных частей.В данном дипломном проекте было установлено, что можно уменьшить износ подшипников коренного и трансмиссионного валов за счет использования подогревателя масла в картере насоса в холодное время года при низких температурах окружающего воздуха.
Этот метод позволяет повысить работоспособность и долговечность подшипников коренного и трансмиссионного валов .
Экологичность проекта соответствует всем требованиям СНиПа.
Экономический эффект достигается за счет увеличения межремонтного периода в результате повышения долговечности, работоспособности подшипников коренного и трансмиссионного валов бурового насоса, и снижения ремонтных затрат.
Экономический эффект от использования подогревателя в картере насоса составит 189290,9 тысяч рублей за 5 лет.
Насос НБ-125 (рисунок 1.13) двухпоршневой приводной горизонтальный двухстороннего действия состоит из двух частей приводной и гидравлической.
Приводная часть насоса (рисунок 1.14, 1.15), представляет собой редуктор с кривошипно-шатунным механизмом и предназначена для передачи энергии и преобразования вращательного движения трансмиссионного вала в возвратно-поступательное движение подвижных рабочих органов насоса.
Основой для приводной части является чугунная станина, которая имеет направляющие параллели для крейцкопфов, расточки отверстий под роликоподшипники коренного и трансмиссионного валов, картер для масляной ванны и люки для осмотра состояния деталей крейцкопфа и уплотнений штока поршня.
Сверху станина закрыта крышкой, в которой имеется люк, предназначенный для залива масла в картер насоса и проверки состояния зубчатой пары.
Коренной и трансмиссионный валы вращаются на конических роликоподшипниках, регулируемых с помощью металлических прокладок. На эксцентриках коренного вала установлены шатуны с подшипниками, имеющие цилиндрические ролики. Один конец трансмиссионного вала, выходящий из станины, выполнен конусным и предназначен для установки на нем клиноременного шкива.
Трансмиссионный вал передает вращение коренному валу посредством косозубой передачи. Ведущая шестерня изготавливается как одно целое с трансмиссионным валом, а ведомая шестерня с коренным валом.
В малой головке шатуна установлена бронзовая втулка.
Палец установлен в крейцкопф по конусной посадке и зафиксирован от проворачивания.
Корпус крейцкопфа стальной с чугунными накладками.
Шток поршня вворачивается в крейцкопф и закрепляется контргайкой. Он уплотняется сальником крейцкопфной камеры с целью предохранения приводной части и масляной ванны станины от загрязнения.
Гидравлическая часть (рисунок 1.16) служит для преобразования механической энергии в гидравлическую и состоит из двух клапанных коробок, сваренных вместе в один блок, который посредством шпилек крепится к станине. В клапанных коробках помещаются сменные втулки, уплотняемые резиновым кольцом.
Во втулках движутся поршни, представляющие собой стальной сердечник, гуммированный резиной. Посадка поршня на штоке цилиндрическая с закреплением гайкой и контргайкой.
Изменение давления и подачи достигается при помощи сменных цилиндровых втулок и поршней насоса.
Для повышения износостойкости внутренняя поверхность втулок закаливается токами высокой частоты.
Шток поршня в месте соединения гидравлической и приводной части уплотнен четырьмя манжетами, поджатие которых осуществляется при помощи нажимной втулки и фланца.
Приемные камеры клапанных коробок соединены сварным всасывающим коллектором. Одновременно коллектор служит опорой для гидравлической части.
Насос имеет четыре всасывающих и четыре нагнетательных клапана, одинаковых по размерам и конструкции.
Клапанные камеры закрыты крышками с самоуплотняющимися манжетами.
Клапанные коробки с помощью шпилек жестко соединены со станиной.
Устройство пневмокомпенсатора
Нагнетательный блок (рисунок 1.17) служит для соединения нагнетательных полостей клапанных коробок и сглаживания пульсации давления перекачиваемой жидкости. Нагнетательный блок включает в себя























1- блок клапанных коробок; 2- гайка клапанной крышки; 3- крышка клапана; 4- манжета; 5- клапан; 6- седло клапана; 7- нажимная коронка; 8- всасывающий коллектор; 9- корпус сальника; 10- манжета; 11- цилиндровая втулка.
Рисунок 1.16 Гидравлическая часть.


тройник, сферический компенсатор, предохранительный клапан гвоздевого типа, манометр и переходник в сборе с вентилем.
Сферический компенсатор состоит из корпуса , который разделен на две полости резиновой диафрагмой с привулканизированным к ней металлическим сердечником. Верхняя полость внутри диафрагмы заполняется воздухом или инертным газом. На крышке сферического компенсатора установлен переходник в сборе с манометром.
Переходник в сборе рисунок 1.18 служит для обеспечения нормальной работы компенсатора. В переходник устанавливается вентиль игольчатый, штуцер воздушный, пробка спускная и пробка разрядная.
Для нормальной работы компенсатора рекомендуемое давление воздуха в воздушной полости должно составлять 0,3…0,6 от рабочего давления, которое контролируется с помощью манометра.
Наполнение компенсатора воздухом или азотом производится присоединением рукава высокого давления к штуцеру воздушному. При наполнение компенсатора воздухом или азотом должны быть приняты меры, исключающие возможность попадания в полость компенсатора масел и других горючих веществ.
На промежуточном тройнике нагнетательной линии установлен предохранительный клапан. Предохранительный клапан состоит из корпуса, уплотнения, штока, амортизатора и предохранительного гвоздя.
В случае повышения давления насоса на 10% сверх предельного, возросшее усилие, действуя на уплотнение, срезает предохранительный гвоздь, открывая при этом отверстие для выхода жидкости.
Предохранительные гвозди установленные в предохранительном клапане оттарированы предприятием изготовителем на соответствующие давление и имеют клеймо, обозначающее предельное давление.