Комплекс оборудования для поддержания пластового давления ППД с внедрением торцевого уплотнения обратного нагнетания насоса центробежного секционного ЦНС 90-1100-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Комплекс оборудования для поддержания пластового давления ППД с внедрением торцевого уплотнения обратного нагнетания насоса центробежного секционного ЦНС 90-1100-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
4 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
4.1 Основные недостатки использования контактных торцовых уплотнений

Применяемый механизм герметизации одинарных и двойных контактных торцовых уплотнений обусловливает следующие недостатки:
а) согласно механизма контактных торцовых уплотнений при существовании перепада давления между ущільнюваним средой и атмосферой (обычное давление уплотняемой среды выше, чем атмосферное давление) уменьшению утечки уплотняемой среды в атмосферу осуществляется только путем уменьшения осевого зазора между поверхностями. В связи с этим, работа контактных торцовых уплотнений без утечки уплотняемой среды нереальная. Непрерывное повышение требований к охране окружающей среды ограничит применение простых контактных торцовых уплотнений в современной промышленности;
б) для контактных торцовых уплотнений вследствие непосредственного контакта между торцевыми поверхностями срок службы торцевых уплотнений обязательно ограничен. Их ресурс, по причине износа пары трения, не превышает одного года; для таких контактных торцовых уплотнений при герметизации сред с плохими смазывающими свойствами или содержащие высоко абразивные твердые частицы, срок работы достигает лишь нескольких сотен часов или нескольких суток;
в) прямой контакт между торцевыми поверхностями, несомненно, приведет к произведению твердых частиц из скользящих поверхностей, неизбежно загрязнит технологические продукты и снизит их качество, и значит их рыночную конкурентоспособность. В связи с этим, использование контактных торцовых уплотнений в пищевой, фармацевтической и некоторых других отраслях промышленности будет ограничено;
г) температура в паре трения обязательно повышается от выделения теплоты трения, которая изменяет в некоторой степени физические свойства технологических жидкостей (парообразование, коксования и т. д.) и тоже негативно влияет на качество продукции;
д) повышение температуры торцевых поверхностей от теплоты трения в большой степени влияет на рабочее состояние пары трения. При работе уплотнений в кипящих жидкостях (воде, легких углеводородах, аммиака и других) часто наблюдаются хлопок и вибрация, в результате которых происходят периодические выбросы рабочей жидкости в виде парожидкостной смеси, возникают к не стационарности, которые также приводят к выходу их из строя;
е) повышение температуры колец уплотнителей может ухудшить механические свойства материалов уплотнителей, вызвать фаскування на поверхности твердого кольца и разрушения вторичных резинках герметизаторів. Испытания и эксплуатация торцевых уплотнений показывают, что термо треск колец наблюдается довольно часто и уплотнение выходит из строя из-за недопустимо большого утечки жидкости вследствие разрушения колец пары трения;
ж) для улучшения работы торцевых уплотнений обычно применяется система охлаждения. На практике внедряют схемы с использованием перекачиваемой жидкости как охлаждает от нагнетательного патрубка насоса до стыка пары трения, что естественно снижает в некоторой степени КПД гидромашин и соответственно уменьшает эффективность производства технологического устройства. К тому же, применение воды в качестве агента, охлаждает, потребует увеличить потребление и очистка уплотнения, в частности, уплотнения под высоким давлением, уплотнения при су пер высокой или су пер низкой температуре, уплотнения при высокой скорости вращения, уплотнения с нулевой утечкой ущільнюваних сред, уплотнения с высокой долговечностью.

4.2 Описание предлагаемого технического решения

Торцевые уплотнения обратного нагнетания (ТУЗН) имеют ряд преимуществ при использовании в различных гидромашина, вращающихся, для перекачивания легко закіпаючих, легкоспалахуючих сред, или сред, содержащих твердые примеси под высоким давлением или при высокой скорости вращения, при которых трудно функционировать традиционным контактным торцовым уплотнением. Четыре конструкции ТУЗН показано на рисунке 4.1.
При остановке турбомашины конструкции ТУЗН на рисунке 4.1 а и b имеют большие утечки уплотняемой жидкости; а конструкция ТУЗН на рисунке 4.1 с имеет ограниченную герметичность. С точки зрения эффективности течения и стабильности уплотнения конструкция ТУЗН со спиральными канавками является оптимальной.



Рисунок 4.1 - Освоенные конструкции
а - конструкция с круглыми ступенчатыми канавкам
б - конструкция со ступенчатыми линейными канавками
в - конструкция с наклонными ступенчатыми канавк
г - конструкция со спиральными канавками

На рисунке 4.2 приведены конструкции ТУЗН с однорядными спиральными гидродинамическими канавками, расположенными на внутреннем диаметре кольца уплотнителя (рис. 4.2 а). Конструкция ТУЗН с гидродинамическими канавками, расположенными на наружном диаметре кольца (Рис. 4.2 в) кольцо, по принципу работы похожа на конструкцию на рисунок 4.2 а, только нагнетание жидкости производится с внешнего диаметра к внутреннему, а стабильность уплотнения лучше, чем в конструкции на рисунке 3.2 сек.


Рисунок 4.2 - Конструкции ТУЗН с однорядными спиральными канавками
а - канавки с внутреннего диаметра кольца; б - канавки с внешнего диаметра кольца; в - канавки по середине кольца направление обратного нагнетания

Рисунок 4.3 - Конструкция ТУЗН с двухрядными спиральными канавками
а - тип шеврона; б - тип V; - тип Y; г - тип отрезания

Конструкция ТУЗН типу V (Рисунок 3.3 в) похожа на «тип шеврона», но два ряда канавок пересекаются на середине кольца. Эта конструкция имеет две перегородки поверхностями, одна из которых близка к внутреннему диаметру, а другая к внешнему.

4.3 Оптимизация ТУЗН

Сначала рассмотрена закономерность воздействий рабочих параметров и конструктивных параметров на характеристики ТУЗН, с помощью которой выбраны наиболее значимые конструктивные параметры как оптимизационные переменные. Оптимизация параметров проведена с использованием многомерного многопараметрического метода. В результате подучат оптимизированы зависимости для выбранных параметров при различных условиях работы. Влияния различных параметров на характеристики ТУЗН.
При конкретном промышленном использовании рабочие параметры уплотнения установлены и постоянные, поэтому ТУЗН для конкретной рабочей условия может проецироваться путем регулирования конструктивных параметров. В сравнении с ГБКТУ при проектировании ТУЗН влияние рабочих параметров существеннее.
4.3.1 Влияние рабочих параметров на характеристики ТУЗН

а) Перепад давления
Перепад давления образуется между давлением уплотняемой среды и давлением буферной жидкости. Это параметр в определенной степени характеризует напряженное состояние уплотнения. Для идеальных параллельных торцевых поверхностей жесткость смазочной пленки медленно уменьшается с повышением перепада давления, а течение из-за обратного нагнетания уменьшается резче.
б) Скорость вращения
При постоянных других параметрах безразмерные жесткость смазочной пленки и течение из-за обратного нагнетания значительно увеличиваются с увеличением скорости вращения вала, что совпадает с теоретическим анализом: при высокой скорости вращения гидродинамический эффект усиливается, герметичность и стабильность работы повышаются.
в) Вязкость уплотняемой среды или буферной жидкости
Гидродинамический эффект связан с вязкостью уплотняемой среды или буферной жидкости. Жесткость смазочной пленки увеличивается, а течение из-за обратного нагнетания буферной жидкости уменьшается с вязкостью.

4.3.2 Оптимизация конструктивных параметров ТУЗН

Для оптимизации выбраны следующие конструктивные параметры: безразмерная глубина канавок, число канавок, входной угол канавок и отношение ширины канавок к ширине кольца по радиусу. Максимальная жесткость смазочной пленки принята целевой функцией оптимизации при нулевом утечки уплотняемой среды.
4.4.3 Торцевые уплотнения с обратным нагнетанием
На рисунке 4.3 приведена распространенная торцевая конструкция ТУЗН со спиральными канавками. С помощью открытых со стороны низкого давления спиральных канавок жидкость скапливается в щели уплотнителя и используется для образования гидродинамического давления и смазки.

Рисунок 4.4 - Механизм ТУЗН

Жидкость, которая попадает в щель, захватывается расположенными в окружном направлении углублениями, транспортируется ближе к зоне высокого давления и накапливается в конфузорной части канавок, что сужается.
В результате сильного локального повышения давления жидкость через часть щели уплотнителя, что осталась, течет обратно в полость высокого давления.
Для избежания утечки уплотняемой среды (особенно высоко опасным, токсичным, высоко абразивной и других) лучше применять конструкцию ТУЗН с использованием буферной жидкости низкого давления (на рисунке 1.10). Вышеупомянутая жидкость нагнетается из полости низкого давления в полость высокого давления. На зносостійкій поверхности нанесены спиральные канавки, сообщающиеся с буферной жидкостью, которая затягивается поверхностью, вращающийся в спиральные канавки и в результате повышения давления в другом их конце через часть щели уплотнителя, что осталась, нагнетается в полость высокого давления. В этом случае торцевые поверхности постоянно разделены тонкой пленкой жидкости.
Допустим, ущільнювана жидкость под давлением р0 подается с внешнего радиуса, а буферная жидкость подводится по внутреннему радиусу. При скольжении кольца, который вращается по отношению к неподвижному кольцу в направлении как показано на рисунке 1.9, гидродинамические канавки всасывают буферную жидкость под низким давлением в торцевой зазор с использованием силы трения, в результате этого поверхности уплотнения находятся в бесконтактном режиме с толщиной зазора.


Рисунок 4.5 - Схема конструкции предлагаемого торцового уплотнения
1 - втулка; 2 - упорная втулка; 3 - пружины; 4-камера уплотнения; 5 - резиновое вторичное уплотнение; 6 - кольцо вращающееся; 7 - резиновое вторичное уплотнение; 8 - неподвижное кольцо; 9 - крышки накладки; 10 - уплотнение для буферной жидкости; 11 - крышки для уплотнения 10.
При наличии перепада давления между наружным и внутренним радиусами утечка уплотняемой жидкости проходит через зазор в направлении внутреннего радиуса, а утечка буферной жидкости через зазор в обратном направлении.
Установите приложение на смартфон и работайте офлайн
+Установить Переводчик

ТЕМА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
23.02.02.00 «Комплекс оборудования для поддержания пластового давления с внедрением торцевого уплотнения обратного нагнетания насоса ЦНС 90-1100»
СОДЕРЖАНИЕ
ВСТУПЛЕНИЕ

1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР
1.1 Блочные кустовые насосные станции
1.2 Насосный блок
1.3 Конструкция насосов типа ЦНС
1.4 Торцевые уплотнения
1.4.1 Обзор основных конструктивных решений торцевых уплотнений
1.4.2 Одинарные контактные торцовые уплотнения
1.4.3 Двойные контактные торцовые уплотнения
1.4.4 Недостатки контактных торцовых уплотнений
1.4.5 Термогідродинамічні уплотнения
1.4.6 Гидростатические уплотнения
1.4.7 Гидродинамические уплотнения
1.4.8 Гидродинамическое бесконтактное торцовое уплотнение (ГБКТУ)

2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1 Подбор основного технологического оборудования
2.2 Описание подобранного оборудования
2.2.1 Назначение ЦНС 90-1100
2.2.2 Технические характеристики основного технологического оборудования
2.2.3 Устройство и принцип действия насоса ЦНС 90-1100
2.2.4 Повод
2.2.5 Маслосистема
2.2.6 Система автоматики и КИП

3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

4 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
4.1 Основные недостатки использования контактных торцовых уплотнений
4.2 Описание предлагаемого технического решения
4.3 Оптимизация ТУЗН
4.3.1 Влияние рабочих параметров на характеристики ТУЗН
4.3.2 Оптимизация конструктивных параметров ТУЗН
4.4.3 Торцевые уплотнения с обратным нагнетанием
4.4.4 Технические преимущества использования уплотнения с обратным нагнетанием

5 РАСЧЕТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 Расчетная схема технологических трубопроводов БКНС
5.1.1 Расчет всасывающего трубопровода
5.1.2 Расчета пропускной способности напорного трубопровода БКНС
5.2 Міцнісний и гидравлический расчет усовершенствованного соединения
5.2.1 расчет Міцнісний
5.2.2 Гидравлический расчет
5.2.3 Расчет пружины

6 РЕМОНТ
6.1 Техническое обслуживание
6.2 Перечень и последовательность работ при ТО и текущем ремонте
6.3 Методы капитального ремонта оборудования
6.4 Классификация способов ремонта изношенных деталей машин
6.5 Методы упрочнения деталей машин термохимической обработкой
6.6 Назначение насоса
6.7 Конструкция и принцип работы
6.8 Разборка насоса
6.9 Контрольно-сортировочные работы и дефектовка деталей насоса
6.10 Ремонт типовых деталей насоса
6.10.1 Ремонт деталей типа валов
6.10.2 Ремонт деталей типа втулки
6.12 Определение припусков на обработку аналитическим методом
6.13 Расчет режимов резания

7 ОРГАНИЗАЦИОННО ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
7.1 Организация работ по монтажу блочного оборудования для поддержания пластового давления
7.2 Требования к насосному фундамента
7.3 Организация работ по монтажу трубопроводов
7.3 Расчет числа рабочих занятых монтажом оборудования и внедрением модернизации

8 ОХРАНА ТРУДА
8.1 Анализ потенциальных опасностей возникающих в процессе монтажа демонтажа и эксплуатации оборудования
8.2 Предохранительные приспособления предусмотрены в проекте для безопасной эксплуатации оборудования
8.3 Инженерные расчеты по технике безопасности
8.3.1 Расчет заземляющих устройств
8.4 Обеспечение безопасности технологических процессов при монтаже и эксплуатации оборудования

9 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
9.1 Вступление
9.2 Разрешительные документы системы Министерства природы
9.3 Мероприятия по охране недр на объектах добычи, транспорта и хранения газа
9.4 Охрана земельных ресурсов
9.5 Мероприятия по предупреждению загрязнения атмосферы
9.6 Охрана водных ресурсов
9.7 Сбор хранение и утилизация отходов
9.8 Лимиты и разрешения на размещение отходов
9.8 Аварийные экологические ситуации
9.9 Аварийные экологические ситуации

10 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
10.1 Расчет расчетно-балансовой стоимости оборудования
10.2 Расчет годового фонда времени работы насоса
10.2.1 Простой в машино-днях во всех видах технического обслуживания и ремонта, приходящиеся на один машино-час работы
10.2.2 Расчет годового фонда времени
10.3 Расчет годовых текущих затрат в процессе эксплуатации насоса
10.3.1 Расчет амортизационных отчислений на реновацию техники
10.3.2 Расходы на капитальный ремонт
10.4 Суммирования результатов расчета годовых расходов
10.5 Расчет стоимости машино-часа работы установки
10.6 Определение экономической эффективности внедрения новой техники на производстве

ВЫВОД
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ЧЕРТЕЖИ:
1 Блочно-кустовая насосная станция. Технологическая схема (А1)
2 Насос ЦНС 90-1100. Сборочный чертеж(А1)
3 Насос ЦНС 90-1100. Сборочный чертеж, лист 2(А1)
4.1 Подшипник стороны всасывания. Сборочный чертеж (А2)
4.2 Торцевое уплотнение стороны нагнетания. Сборочный чертеж (А2)
5 Торцевое уплотнение обратного нагнетания. Сборочный чертеж(А)
6.1 рабочее Колесо(А2)
6.2 Кольцо уплотнительное(А4)
6.3 Левая часть корпуса(А4)
6.4 Правая часть корпуса(А4)
6.5 Кольцо уплотнительное(А4)
7 Технологический процесс изготовления вала(А1)

ПРИМЕЧАНИЯ:
В наличии также спецификации, маршрутная карта, ведомость проекта