Модернизация центрифуги очистки бурового раствора ОГС-352К. Циркуляционная система БУ 3900/225 ЭК-БМ. Ситогидравлическая установка-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

В данном дипломном проекте рассмотрена модернизация центрифуги ОГС-352К. Цель изобретения улучшение работы центрифуги, увеличение её срока службы и упрощение ремонта лопастей шнека.
Это достигнуто применением частотного преобразователя, который выполняет функцию плавного пуска и регулирования скорости вращения электродвигателя, что приводит к уменьшению энергозатрат в среднем на 30%; заменой сварного соединения на болтовое при креплении твердосплавных пластин к лопастям шнека, что дает возможность ремонтировать шнек в полевых условиях (т.е. в условиях буровой).
Выполнены прочностные расчеты элементов крепления и технико-экономический расчет.
Центрифуга ОГС-352К-02 предназначена для сепарирования двух смешанных жидкостей, нерастворимых одна в другой, имеющих различный удельный вес, а также для сепарирования твердых частиц (шлама), удельный вес которых выше удельного веса жидкости. Центрифуга применяется при наличии в буровом растворе мельчайших и коллоидных частиц (от 2 до 44 микрон), устанавливается в циркуляционной системе очистки бурового раствора и может работать в режимах отделения частиц, разделения частиц на различные фракции и осветления бурового раствора совместно с блоком химического усиления.

Центрифуга имеет следующие технические характеристики:
1. Производительность, м /час    25,0
2. Регулирование скорости барабана, об/мин  2500-2800
3. Регулирование скорости шнека     Планет. редуктор
4. Число оборотов шнека относительно барабана 42-49
5. Напряжение питания, В     380
6. Частота, Гц       50
7. Общая установленная мощность, кВт   37
8. Наибольший фактор разделения     1760
Для исключения поломки центрифуги при заклинивании шнека предусмотрен механизм защиты, представляющий собой подпружиненный рычаг, срабатывающий при моменте более 3,8кГм и прерывающий цепи электродвигателя и питающего насоса.
Скребковый край шнека подвергается износу при транспортировании твердых частиц к барабану, что ухудшает качество сепарирования. В связи с этим нужно вести наблюдение за скоростью износа лопастей шнека, замерять величину износа через фланец конической части барабана ( в месте пересечения конической и цилиндрической частей), на котором находится отверстие для замера с помощью штангенциркуля.
Величина износа более 7,5 мм снижает производительность центрифуги и поэтому требуется производить ремонт шнека. Значительным износом является – 1мм и более после 400 часов работы центрифуги. Замер при таком износе нужно производить каждые 100 часов работы.
Для упрощения ремонта шнека предлагается заменить сварное присоединение пластин шнека на болтовое, что дает возможность производить ремонт шнека в полевых условиях (в условиях буровой) и на это требуется меньший промежуток времени, чем при применении сварочных работ.
Для изготовления пластин предлагается применить азотированную сталь 38Х2МЮА, в составе которой:

 Таблица 1 – Химический состав в % материала 38Х2МЮА

C  Si  Mn  Ni S P Cr Mo Al Cu
0.35 - 0.42 0.2 - 0.45 0.3 - 0.6 до 0.3 до 0.025 до 0.025 1.35 - 1.65 0.15 - 0.25 0.7 - 1.1 до 0.3

Твердость материала 38Х2МЮА после азотирования ,  HB 10 -1 = 850 МПа



Таблица 2 - Физические свойства материала 38Х2МЮА .
T E 10- 5  10 6   C R 10 9
Град  МПа  1/Град  Вт/(м·град) кг/м3  Дж/(кг·град) Ом·м
20  2.09    33  7710    
100  2.02  11.5  33    496  

Азотирование применяют для повышения: 1) твердости и износоустойчивости; 2) усталостной прочности; 3) сопротивления коррозии. Азотирование (насыщение азотом) обеспечивает особо высокую твердость и износостойкость поверхностных слоев (6,5мм в зависимости от времени азотирования). Азотируют готовые детали без последующей закалки.
Для сравнения в центрифуге фирмы «Деррик» для изготовления пластин используется сталь ВК-20 с твердостью HRC 82МПа (HB=710МПа), также имеет место отрыв пластин от лопастей.
В центрифугах фирмы «Svako» применяется плазменное напыление, которое не везде доступно. Это означает, что помимо оплаты самого твердосплавного материала, необходимого для нанесения на шнек центрифуги и оплаты работы по нанесению этого материала необходимо будет учитывать и транспортные расходы по доставке шнека на место ремонта и обратно. Кроме того, при неправильной толщине напыляемого слоя шнек может не поместиться в барабан.
Вместо контргаек используется клей-герметик Loctite-243.
Характеристика фиксации резьбовых соединений Loctite (Локтайт):
- превращает простые гайки в самостопорящиеся;
- обеспечивает полную герметичность резьбового соединения;
- контролируемая прочность затвердевшего клея.
Преимущества фиксации резьбовых соединений Loctite (Локтайт):
- упрощает и ускоряет монтаж;
- останавливает утечку и коррозию;
- экономия за счет сокращения фиксирующих элементов на складе;
- контролируемое усилие фиксации винтов, гаек или распорных болтов;
- легкий демонтаж - нужен только обычный инструмент.
Второй частью модернизации является использование частотного преобразователя, который обеспечивает:
-полную защиту электродвигателя;
-плавное регулирование скорости вращения электродвигателя практически от нуля до номинального значения при сохранении максимального момента на валу;
-уменьшение потребления электроэнергии за счет оптимального управления электродвигателем в зависимости от нагрузки от 20% до 50%;
-плавный пуск электродвигателя с током, не превышающим номинального значения;
-устранение пиковых нагрузок на электросеть и просадок напряжения в ней в момент пуска электропривода;
-увеличение срока службы электропривода и оборудования; повышение надежности, упрощение технического обслуживания.
Частотный пуск управляемого двигателя обеспечивает его плавный без повышенных пусковых токов и механических ударов разгон, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации. При этом появляется возможность по условиям пуска, снижения мощности приводных двигателей нагруженных механизмов.

На основании эксплуатации центрифуги ОГС-352К-02 буровыми предприятиями, можно сделать вывод, что одним из основных дефектов является выход из строя пластин шнека и трудности связанные с его ремонтом, большой пусковой момент при включении центрифуги и не плавное регулирование скоростей.
В данном проекте проведёна модернизация, заключающаяся в упрощении ремонта лопастей шнека, улучшении работы центрифуги, увеличение срока её службы, это достигается следующими мероприятиями:
1) заменой сварного соединения на болтовое при креплении твердосплавных пластин к лопастям шнека, что дает возможность производить ремонт шнека в полевых условиях (в условиях буровой);
2) применением частотного преобразователя, который выполняет функцию плавного пуска и регулирования скорости вращения электродвигателя, что приводит к уменьшению энергозатрат в среднем на 30%;
3) дорогостоящая сталь заменяется на более дешевую, но с подобными характеристиками.
Ремонтировать шнек модернизированной центрифуги существенно проще и дешевле. Приваривание пластин на шнек происходит дольше, чем прикручивание пластин и должно производиться высококвалифицированными специалистами, т.к. при неправильной сборке может возникнуть дисбаланс, приводящий к поломке цнтрифуги.
В данном дипломном проекте представлена модернизация центрифуги ОГС-352К-02. заключающаяся в упрощении ремонта лопастей шнека, улучшении работы центрифуги, увеличении срока её службы .
Это достигнуто:
1) заменой сварного соединения на болтовое при креплении твердосплавных пластин к лопастям шнека, что дает возможность производить ремонт шнека в полевых условиях (в условиях буровой);
2) применением частотного преобразователя, который выполняет функцию плавного регулирования скорости вращения электродвигателя, что приводит к уменьшению энергозатрат в среднем на 30%;
Произведен прочностной расчет вала и подшипника каче¬ния. Выполнена экологическая и экономическая часть проекта.