Расчетная часть-Расчет пробкового крана КП 50-14-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Расчетная часть-Расчет пробкового крана КП 50-14: Расчет проходного диаметра крана, Расчет фланцевого соединения, Расчет на надежность пробкового крана, Оценка вероятности безотказной работы, Оценка трудоемкости изделия-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Конструкция пробкового крана

Фонтанную арматуру на 14 МПа изготовляют тройникового и крестового типов с крановыми запорными устройствами для скважин, эксплуатируемых фонтанным способом и погружными центробежными электронасосами. Арматура предназначена для работы с некоррозионной средой, с объемным содержанием механических примесей до 0,5 %. Температура рабочей среды 120 °С.
Трубная головка фонтанной арматуры с пробковыми кранами позволяет проводить различные технологические операции при давлении до 20 МПа. Фонтанную арматуру с пробковыми кранами выпускают по схемам 1, 3 и 5 ГОСТ 13846-84.
На боковых струнах фонтанной елки установлены регулируемые дроссели.
Запорными устройствами фонтанной арматуры на 1 4 МПа являются пробковые краны типа КППС.
Уменьшение усилий при повороте пробки, предохранение уплотняющих поверхностей от коррозии и износа, а также обеспечение герметичности затвора крана достигаются за счет специальной конструкции и уплотнительной смазки. Смазку ЛЗ-162 закладывают в кран через канал шпинделя при вывернутом нажимном болте. Под действием нажимного болта при его ввертывании смазка продавливается по четырем вертикальным канавкам пробки и поступает в нижний кольцевой канал. В результате каналы со смазкой находятся под давлением и окружают замкнутым кольцом проходные отверстия крана, создавая тем самым необходимую герметичность.корпуса;

Рисунок 3 – Пробковый кран
1 – корпус, 2 – шайба, 3 – сальниковая набивка, 4 – пробка, 5 – анкерные болты, 6 – гайки, 7 – крышка сальника.

Кран, изображенный на рисунке 3 носит название проходного. В нем направление движения среды совпадает с продольной осью корпуса. В трехходовом кране поток среды в зависимости от положения пробки может или разветвляться одновременно в двух направлениях, или направляться в каждое из них- в отдельности. Это достигается конфигурацией корпуса, имеющего не только сквозной, но и боковой канал, и наличием в пробке Т-образного прохода. На торце квадрата пробки имеется Т-образная риска, показывающая направление проходов в пробке.

 Конструкция фланцев пробкового крана











Фланец с гладкой уплотнительной поверхностью

Фланец с выступом

Фланец с впадиной

Фланец с шипом

Фланец с паром

Фланец под овальную кольцевую прокладку

Рисунок 5 - Разновидности фланцев

4 Расчёт конструкции
4.1 Расчет проходного диаметра крана

Дано:
Дебит скважины, на которой установлен рассчитываемый кран
Q=60 м^3⁄сут= 60/(24×3600)=0,0007 м^3⁄с ;
Скорость движения пластовой жидкости по НКТ
v=0,4 м⁄с;
Решение:
Площадь проходного диаметра крана определяется следующим образом
S=(π×d^2)/4 (1)
Откуда
d=√((4×S)/π) (2)

Дебит скважины определяется
Q=v×S=v×(π×d^2)/4 (3)

Подставив формулу (2) в формулу (3) получаем
d=√((4×Q)/(π×v)) (4)

Таким образом
d=√((4×0,0007)/(3,14×0,4))=46 мм


4.2 Расчет фланцевого соединения
Дано:

Внутренний диаметр уплотнительного кольца
D_1=70 мм;
Максимальное рабочее давление крана
P_max=14 МПа;
Решение:


Рисунок 1 – Схема действия силы на фланцевое соединение

Определим площадь фланца
S=(π×D_1^2)/4 (5)

Таким образом
S=(3,14×〖0,07〗^2)/4=0,00385 м^2
Определим силу, действующую на площадь фланца
F=P×S (6)

Откуда
F=14×〖10〗^6×0,00385=53 КН
Рассчитаем силу, действующую на каждую шпильку в соединении
F_z=F/(z×k) (7)

Где:
z = 12 – число шпилек;
k = 0,75 – коэффициент неравномерности нагружения шпилек
Таким образом
F_z=(53×〖10〗^3)/(12×0,75)=5,9 КН

4.3. Расчет на надежность пробкового крана

Дано:
Интенсивность отказов
λ=8,34×〖10〗^(-6);
Срок службы крана
t=1 год;
Решение:
Вероятность безотказной работы
R=e^(-λt) (8)
Откуда
R=〖2,72〗^(-8,34×〖10〗^(-6)×1×8760)=0,93


4.4 Оценка вероятности безотказной работы.

Вероятность безотказной работы Р(t) определяют по формуле экспоненциальному закону :



Задаваясь надежностью сепаратора =0,99 определим интенсивность отказов в течение года:

lgP(t)/ t lge,

где: t=365-время работы;
e=2.72-постоянная.

lg0.97/ 365 lg2. 72=8,34 10 -6


Определим показатели и построим графики:

Функция распределения F(t):

F(t)=1-P(t);

Вероятность безотказности работы P(t);



Плотность распределения f(t):

f(t)=






4.5 Оценка трудоемкости изделия.


При оценке технологичности конструкции изделия (ТКИ) проводим по методу учета масс.
Исходные данные:
Трудоёмкость, нормо-час/кг, массы изделия, Та    1.2
Удельная материалоемкость, кг/кг изделия, g    4.5
Удельная технологическая себестоимость, руб./т, Са  
Масса пробкового крана, кг, Mа   1,93
Масса пробкового крана после модеранизации, кг, Mu 2
Срок службы, ч. Tc         8760
Удельная технологическая стоимость крана, Q    136,8

Определим при помощи MathCAD

трудоёмкость:





Материалоемкость аналога:

. (7.4)


Материалоемкость проектируемого изделия:

 


Удельная материалоемкость аналога, отнесенная к часовому расходу и сроку службы:

. 



Удельная материалоемкость нового изделия при сохранении потребного расхода:

. 


В результате оценки ТКИ, удельная материалоемкость нового изделия, при сохранении потребного расхода увеличится на 1,5%, по сравнению с удельной материалоемкостью аналога, отнесенной к суточной добыче и сроку службы.