Расчетная часть-Расчёт шиберной задвижки ЗМАД 65-35-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Расчетная часть-Расчёт шиберной задвижки ЗМАД 65-35-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-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
5 РАСЧЕТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 Расчет потерь напора в ФА
5.2 Расчет шибера задвижки после проведения модернизации
5.3 Расчет шпинделя модернизированной задвижки

5 РОЗРАХУНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ
5.1 Розрахунок втрат напору в ФА

Втрати напору у фонтанній арматурі зв'язані з опорами, що виникають по її довжині, місцевими опорами у фланцевих з'єднаннях, у засувках, на поворотах, при звуженнях і розширеннях потоку, у штуцерах. Регулюючий або швидкозємний штуцер зі східчастим регулюванням тиску у свердловині має цільове призначення – зменшення тиску до значень, прийнятих для внутрішньопромислових шлейфів.
Насосно – компресорні труби з внутрішнім діаметром 76 мм підвішують до перевідного фланця, на який установлюють дві засувки діаметром 52 мм. Загальна довжина ділянки стовбура з двох засувок і половини хрестовика l = 1242 мм.
На цій ділянці виникають місцеві опори в трьох фланцевих з'єднаннях, двох затворах засувок і по довжині ділянки.
Пройшовши стовбурну частину арматури, продукція свердловини направляється в робочу струну, наприклад у праву, як це показано на рисунку 6.2. Перетин труби звужується з 52 до 42 мм. Потім місцеві опори створюються в затворі однієї засувки, двох фланцевих з'єднаннях, швидко зємному штуцері, ще в одному фланцевому з'єднанню і далі вже в маніфольді фонтанної арматури, шлейфі і т.д [3, 4, 11].
Основна втрата тиску спостерігається в штуцері, де тиск може бути знижений в 4–6 разів.
Утрати напору визначають поетапно в такий спосіб:
Із вихідних даних беремо дебіт газового конденсату. Визначають гідравлічні втрати в свердловині, що має дебіт 4,5 м3/доб = 52080 см3/с.
Потім розраховують швидкості потоку продукту в різних перетинах по формулі:
; (5.1)
де Q – витрата в см3/с;
w – площа перетину в см2;

Рисунок 5.1 – Схема перепаду діаметрів ФА
(5.2)
В перетині 73 мм маємо:

Тоді

В перетині 42 мм маємо:


В перетині 35 мм маємо:


Тоді втрати напору при звуженні перетину з діаметра 76 мм до діаметра 42мм:
(5.3)
де – коефіцієнт втрат, для даного випадку обумовлений по формулі:
(5.4)

Тоді маємо

Втрати напору в стовбурі арматури довжиною 1242 мм діаметром 52
(5.5)
де – коефіцієнт гідравлічного тертя:
(5.6)
Число Рейнольдса для потоку в трубі знаходять по формулі:
(5.7)
де v=0,0092 см2/с коефіцієнт кінематичної в'язкості рідини. Коефіцієнт еквівалентної абсолютної шорсткості к8=0,2:
Тоді маємо:

м
Втрати напору у фланцевому з'єднанні:
(5.8)
де n – число фланцевих з'єднань,
= 0,15 – коефіцієнт опору у фланцевому з'єднанні
м
 Втрати напору в затворах засувок:
(5.9)
де z = 3 – число засувок;
– коефіцієнт опору в затворі засувок
Тоді маємо:
м
Втрати напору в коліні на повороті:
м (5.12)
– коефіцієнт опору при плавному повороті шорсткуватої труби в залежності від відношення R i d визначається по таблиці.
(5.10)
Тоді ;
м
Втрата напору при раптовому звуженні перетину діаметра з 42 до 35мм.
(5.11)


Таким чином, загальні втрати:
(5.12)
Тоді маємо
м
Такі втрати напору спостерігаються у фонтанній арматурі до штуцера.

5.2 Розрахунок шибера засувки після проведення модернізації

Шибер засувки перемішається уздовж вертикальної осі за допомогою шпинделя. По формулі визначають напругу від ексцентричного розтягання в цьому перетині А – А [3, 4, 11].
(5.13)
де к=0,5 – коефіцієнт, що залежить від обробки робочих поверхонь Т–образного паза
(5.14)
Засувка має наступні розміри в мм: L=122, l=62, B=35, L1= 64, l1= 47, Н=29, h=15
Тоді маємо

Плече зусилля визначають по формулі:
(5.15)
Тоді
см
Момент опору в даному перетині
м (5.16)
Тоді маємо:
см3
Відповідно
кгс/см2
По формулі визначають напругу зминання в Т–образному з'єднанні:
(5.17)
Тоді
кгс/см2
(5.18)
Тоді відповідно маємо
см3
Напруга зрізу в Т–подібному з'єднанні визначають по формулі:
(5.19)
кгс/см2
Напруга вигину – по формулі:
(5.20)
кгс/см2
Шибер виготовляють із сталі 38Х2МЮА (ДСТ 4543–71) при σ = 67 кгс/мм2
(5.21)
Тоді
кгс/мм2
Таким чином, визначені напруги в Т – образному з'єднанні напруг, що нижче допускаються, для сталі 38Х2МЮА, із якої виготовляється шибер.
Міцність шибера, на який діє робочий тиск, перевіряють по відомих формулах для розрахунку товстостінних пластинок.
Товщина шибера h= 3,5 см
За розрахунковий розмір шибера приймають діаметр прохідного отвору засувки, тобто d=6,5см, вважають, що шибер (пластина) по цьому діаметрі жорстко затиснена і сприймає розподілене навантаження, рівну робочому тискові р–210 кгс/см2.
Для даних умов розрахунок ведеться по формулі
(5.22)
де f – стріла прогину по формулі теорії тонких пластинок;
h – товщина пластинки в см;
а=3,9 радіус пластинки в см.
(5.23)
Тоді маємо
см
мм
Напруги в центрі пластини визначають по формулі:
(5.24)
кгс/см2
Напруги в контурі пластини:
(5.25)
кгс/см2
(5.26)
кгс/см2
=0,3
Таким чином, перевірка шибера на міцність показує, що він має достатній запас, а отримана стріла прогину (f=0,00226 мм) свідчить про практичну відсутність деформації шибера під дією робочого тиску.

5.3 Розрахунок шпинделя модернізованої засувки

Шпиндель засувки рисунок у загальному випадку можна розглядати як стрижень, затиснений по кінцях. Для такого випадку максимальний прогин буде в середині довжини стрижня [3, 4, 11]:
(5.27)
де l – довжина стрижня в мм; l=0,4м;
ркр = π2ЕI/l2–критичне навантаження по Ейлеру;
Ркр/р = пу – запас стійкості (для сталей пу = 1,5 – 3);
El – найменша жорсткість вигину стрижня;
Е– модуль пружності в кгс/см2; Е=2,1·10–6Па
І – найменший момент інерції перетину в см4; =0,1·0,034=0,81·10–6 м4
Критичне напруження визначають як
(5.28)
Тоді
(5.29)
Відповідно маємо

де F – площа перетину стрижня в мм2.

Згинальний момент у перетині стрижня:
(5.30)
Тоді

додаткові напруги від вигину:
(5.31)