Расчет трансмиссии бурового насоса НБ3 120/40-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчет трансмиссии бурового насоса НБ3 120/40-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
2. ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Назначение
В настоящее время широко применяются двухпоршневые насосы дву-хстороннего действия и трёхпоршневые одностороннего действия. Много-поршневые насосы не распространены вследствие сложности эксплуата-ции, необходимости расхода большого количества быстроизнашивающих-ся деталей и затрат времени и средств на замену.
Неравномерность подачи буровых насосов является результатом пре-образования вращательного движения в возвратно-поступательное, осу-ществляемое кривошипно-шатунным механизмом. Для уменьшения вред-ного влияния степени неравномерности подачи эти насосы применяют с компенсаторами, снижающими пульсации давления.
Попытки применения трёхпоршневых насосов двухстороннего дей-ствия, у которых подача намного равномернее, чем у двухпор-шневых, не дали удовлетворительных результатов. С появлением более совершенных диафрагменных компенсаторов, обеспечивающих малую степень неравно-мерности подачи, эти насосы потеряли своё преимущество.
Для уменьшения степени неравномерности подачи делались попытки использовать многоплунжерные насосы.
Насос буровой НБ3-120/40 предназначен для обеспечения циркуля-ции промывочной жидкости в процессе бурения геологоразведочных скважин.
Насос может быть использован с буровыми установками глубиной бурения до 800 метров при проходке геологоразведочных скважин доло-тами шарошечного и режущего типов, а также твердосплавными, дро-бовыми и алмазными коронками.
Диапазон рабочих температур составляет -5…40о С.
В качестве промывочного раствора могут применяться глинистые ра-створы, растворы на на нефтяной основе и техническая вода.

2.2 Технические характеристики
Насос буровой НБ3-120/40 предназначен для обеспечения циркуля-ции промывочной жидкости в процессе бурения геологоразведочных скважин.
Насос может быть использован с буровыми установками глубиной бурения до 800 метров при проходке геологоразведочных скважин доло-тами шарошечного и режущего типов, а также твердосплавными, дро-бовыми и алмазными коронками.
Диапазон рабочих температур составляет -5…40о С.
В качестве промывочного раствора могут применяться глинистые ра-створы, растворы на на нефтяной основе и техническая вода.
Плотность промывочных растворов до 1,2 кг/см3; содержание песка и шлама до 5 % (по весу)
Для регулирования работы насоса применена коробка скоростей (от а/м ГАЗ 51). Она позволяет регулировать режим работы агрегата в дово-льно широком диапазоне. В таблице 1 представлены характеристики насо-са на каждой из передач коробки
Таблица 1 -Регулируемые параметры
Скорость Подача, л/мин Давление нагнетания, МПа
I 15 4
II 19 4
III 40 4
IV 70 4
V 120 2


2.3 Конструкция и принцип действия
Насос состоит из двух частей — приводной и гидравлической, соеди-ненных между собой при помощи шпилек.
В корпусе гидравлической части насоса находятся клапаны 19 и седла клапанов 20.
Клапаны нагружены клапанными пружинами 18.
Пружины нагнетательных клапанов верхними торцами упираются в клапанные крышки, а пружины всасывающих клапанов — в специальные планки, установленные и зафиксированные в кольцевой проточке корпуса гидроблока.
Крышки клапанов уплотнены круглыми резиновыми кольцами 21.
Седла клапанов установлены в конических расточках корпуса гидро-блока и уплотнены круглыми резиновыми кольцами.
Тарельчатые клапаны насоса имеют резиновые уплотнительные ма-нжеты 23, укрепленные с помощью гайки и направляющей.
К корпусу гидравлической части насоса, со стороны привода, кре-пится сальник плунжера
Плунжеры в этих узлах уплотнены резиновыми манжетами, причем каждая манжета вступает в работу последовательно, по мере износа предыдущей, что увеличивает суммарный срок службы уплотнения.
При необходимости замены изношенных деталей узла «Сальник плу-нжера» с насоса снимается узел целиком и заменяется запасным. Замена изношенных деталей в снятом с насоса узле на запасные производится без остановки насоса.
Хвостовики плунжеров соединены с хвостовиками ползунов криво-шипно-шатунных механизмов с помощью быстросъемных хомутов 13. Та-кое соединение обеспечивает оперативность монтажа и демонтажа узла «Сальник плунжера» на насосе.
Всасывающая линия насоса снабжена воздушным колпаком , через который при необходимости можно производить заливку насоса.
Напорный коллектор гидроблока имеет два выходных резьбовых штуцера, один из которых при работе заглушён, а к другому с помощью накидной гайки крепится линия нагнетания.
В корпусе приводной части насоса расположены: входной вал-шестерня 7, коленчатый вал 2 и кривошипно-шатунные механизмы.
На коленчатый вал посажено зубчатое колесо, находящееся в посто-янном зацеплении с валом-шестерней.
На подшипниках качения, расположенных на шатунных шейках ко-ленвала, установлены шатуны 6, верхние головки которых с помощью па-льцев 10 и подшипников 9 соединены с ползунами 12, расположенными в чугунных направляющих 11.
Хвостовики ползунов уплотнены манжетами, препятствующими выно-су ползунами масла из корпуса привода и проникновению загрязняющих масло веществ в корпус привода.
Смазка деталей и механизмов приводной части насоса производится разбрызгиванием при помощи крыльчатки 5, укрепленной на коленчатом валу.
В качестве жидкой смазки применяется в летнее время масло индуст-риальное И-40А, в зимнее время — индустриальное И-3ОА ГОСТ 20799-75.
Для смазки коробки передач ГАЗ-51 применяется масло трансми-ссионное всесезонное ТАП-15В. Все трущиеся детали смазываются соли-долом ГОСТ 1033-79.
Уровень масла в корпусе приводной части насоса контролируется че-рез отверстие на боковой, части корпуса привода насоса, закрытое проб-кой 25.
Уровень масла должен доходить до указанного отверстия.
Контроль за состоянием механизмов приводной части насоса осу-ществляется через окно, закрытое крышкой 1. Заливка масла в приводную часть насоса осуществляется через отверстие отдушины поз. 4.
В насосе применена коробка передач от автомобиля ГАЗ-51, поз. 5.
Крутящий момент от электродвигателя к коробке передач передается через полумуфты, соединенные болтами.
Передачи включаются при помощи рычага перемены передач. Перек-лючение передач производится при полной остановке насоса. Переклю-чать передачи на ходу СТРОГО ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
Работает буровой насос по такому принципу.
Рычаг переключения устанавливают в положение, соответствующее требуемой подаче, включают электродвигатель. Вращение от электродви-гателя через коробку передач и высокоэластичную муфту 6 передается на входной валнасоса и через зубчатое колесо на коленчатый вал.
Вращательное движение коленчатого вала с помощью шатунов 30 преобразуется в возвратно-поступательное движение плунжеров.
При движении плунжера в левую сторону в рабочей камере гидроб-лока (полость над всасывающим клапаном) создается разряжение. Клапан под действием давления жидкости приподнимается и жидкость заполняет объем, освобожденный плунжером в рабочей камере.
При ходе плунжера вправо всасывающий клапан, находящийся под воздействием клапанной пружины, закрывается, а нагнетательный отк-рывается, и вытесняемая плунжером из рабочей камеры жидкость посту-пает в напорный коллектор и далее — в напорную магистраль.

5.5 Заключение по расчетной части
Приводная часть бурового насоса включает в себя детали и узлы, ко-торые подвержены различным нагрузкам: как постоянным, так и нагруз-кам циклического характера действия. Этот факт обязывает производить множество точных расчетов по характеру воздействия этих усилий при конструировании приводной части насоса, в частности: искусственных средств приспособления (коробки передач, ременные и цилиндрические зубчатые передачи), подшипников качения, кривошипно-шатунного меха-низма, штока, включая даже различные крепежные элементы.
Расчетной частью этой работы показана целесообразность примене-ния материалов для изготовления конструктивных элементов трансмиссии бурового насоса марки НБ3-120/40 с учетом вопросов экономии и техно-логичности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Среди всего разнообразия бурового оборудования, циркуляционная система и буровой насос в частности, является своеобразным сердцем бу-ровой установки, обеспечивая промывку ствола скважины от частиц раз-буренной породы и вынос ее на поверхность; в некоторых буровых уста-новках с применением турбобуров, где вращения осуществляется за счет энергии потока жидкости, от работы буровых насосов зависит практически весь процесс бурения.
В то время, как в буровых установках для бурения эксплуатационных скважин насосный комплекс занимает целы блок, обособленный от осталь-ных узлов вышки, так и транспортируемы отдельно, существуют установ-ки так называемого геолого-разведовательного бурения. Насос именной такой установки рассмотрен в этой работе. Несмотря на невысокие давле-ния в следствии небольших глубин бурении (до 800 метров) этот агрегат не лишен каких-либо органов характерных старшим «братьям» с развива-емой гидравлической мощностью более полутора тысяч киловатт, и так же требует тщательного подбора материалов изготовления, соответствия про-ектным характеристикам бурения, санитарным нормам и требованиям безопасности труда. На его примере мною произведен анализ подобного оборудования. Выявлены зависимости характеристик насоса от выбранной частоты вращения коренного вала.
Кроме этого, выполнением работы была достигнуты такие цели, как закрепление знаний, полученных на лекционных занятиях по дисциплине «Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин», получены и применены на практике навыки работы со справочной литературой, ГОСТами, нормами и типовыми проектами.