353

Расчёт конструкции глубинного насоса НСВ-1М Технологического комплекса для добычи нефти скважинной штанговой установкой станка качалки СКДТ10-3,5-5600-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 207912
Дата закачки: 20 Марта 2020
Продавец: leha.nakonechnyy.2016@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: Microsoft Word

Описание:
Расчетная часть-Расчёт конструкции глубинного насоса НСВ-1М Технологического комплекса для добычи нефти скважинной штанговой установкой станка качалки СКДТ10-3,5-5600-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 подбор основного глубинонасосного оборудования………………
5.2 расчет колонны насосных штанг..................................
5.3 Расчет мощности электродвигателя ШСНУ..........………
5.4 Расчет клино- ременной передачи станка- качалки...........
5.5 определение долговечности работы отклоняющего блока станка-качалки.............................................................………
5.6 Расчет полезного объема піскознімних канавок винтового типа………………………………………………………
5.7 проверка необходимости установки утяжеленного низа колонны насосных штанг………………………………………………………………

Комментарии: 5 Розрахунки працездатності

В таблиці 5.1 наведемо основні техніко-економічні показники верстата-качалки типу СКДТ10-3,5-5600, що необхідні для проведення подальших розрахунків.

Таблиця 5.1 – Техніко-економічні показники верстата-качалки СКДТ10-3,5-5600
Номінальне навантаження на гирловому штоці, кН (т) 100 (10)
Довжина ходу гирлового штоку, м 1 2 3 4 5
 1,6 2,0 2,4 2,8 3,5
Номінальний обертаючий момент на вихідному валу редуктора, кНм (кгсм) 56 (5600)
Кількість ходів балансира за хв. 5-10-12
Система зрівноваження Кривошипна
Типорозмір редуктора Ц2НШ-560
Електродвигун типу 4АР255М6У2
Максимальна потужність електродвигуна, кВт 37 кВт

Початкові дані для проведення розрахунків мають такі величини:
дебіт свердловини Q = 27 т/добу або 29,5 м3/добу при питомій вазі нафти = 0,915 т/м3; L = 2020 м – глибина спуска насоса, тип насоса – вставний НСВ1, = 0,75; тип привода – балансирний.

5.1 Підбір основного глибинонасосного обладнання

За допомогою діаграм АзНІІ визначаємо тип верстата-качалки. Даним умовам (продуктивність свердловини , глибина видобутку , тип привода – балансирний верстат-качалка) відповідає верстат-качалка СКДТ10-3,5-5600, з діаметром плунжера глибинного насоса = 32 мм та ходом головки балансира, який необхідний для забезпечення заданого дебіту, = 3,5 м.
При виборі діаметра насосних труб орієнтуються на діаметр плунжера глибинного насоса (таблиця 5.2).

Таблиця 5.2 – Діаметри насосних труб
Діаметр плунжера насоса, мм Діаметр насосних труб, мм
28 60
32 73
38 89
43 102
56 114

Враховуючи те, що діаметр плунжера насоса складає = 32 мм, з таблиці 5.2 обираємо діаметр насосних труб = 73 мм.
В заданих умовах приймаємо двохступічасті насосні штанги із сорботизованої сталі 15НМ діаметром 19 мм – 39% (788 м) та діаметром 16 мм – 61% (1232).
Верстат – качалка СКДТ10-3,5-5600 має хід головки балансира S = 1,6; 2,0; 2,4; 2,8, 3,5 м та кількість гойдань за хвилину = 5, 10, 12 хв-1.
Для забезпечення спокійної та довготривалої роботи верстата-качалки, слід для одержання заданого дебіту Q = 29,5 м3/добу використовувати, як вже було зазначено, довжину хода 3,5 м та підібрати необхідну кількість подвійних ходів за хвилину.
При = 0,75, котрий приймається для розглядуваного в дипломному проекті верстата-качалки, теоретична продуктивність насоса діаметром 32 мм складе
     м3/добу.   (5.1)
Необхідне число качань для заданого дебіту буде дорівнювати
   хв-1,  (5.2)
де – максимальна можлива в даних умовах продуктивність глибинного насоса НСВ, котрий використовуємо для видобутку пластових флюїдів (м3/добу).
Для отримання цього числа гойдань необхідно встановити на швидкохідному валі електродвигуна шків діаметром
    мм.  (5.3)
де – діаметр шківа редуктора, в даному випадку =900 мм;
– передаточне число редуктора, на верстаті-качалці СКДТ10-3,5-5600 використовують редуктор Ц2НШ-560 з передаточним числом = 40,315.
– синхронна кількість обертів ротора електродвигуна, що встановлюється на верстат-качалку.

5.2 Розрахунок колони насосних штанг

При проведенні подальших розрахунків будемо виходити із умови одержання мінімальних напружень в насосних штангах, а відповідно, й мінімального навантаження на головку балансира.
Далі перевіримо міцність штанг на розрив і витривалість.
Для вказаної вище умови основні параметри роботи насоса (при коефіцієнті подачі η = 0,75 та питомій вазі нафти γ = 0,915 т/м3) знаходяться між собою в таких залежностях
,      (5.4)
та
,     (5.5)
де = 2,32 кг – середня вага 1 м насосних штанг.
Для визначення найвигіднішого режиму роботи, що відповідає мінімальному напруженню в штангах, візьмемо ряд можливих режимів. Спочатку задаємося для прийнятого верстата – качалки СКДТ10-3,5-5600 можливими стандартними значеннями S та знаходимо за формулою (5.4) відповідне значення n.
Площу перерізу плунжера Fпл знаходимо для прийнятих значень S та порахованих значень п за формулою продуктивності насоса:
.     (5.6)
За площею плунжера знаходимо його діаметр:
      (5.7)
Потім задаємося стандартними значеннями n та за формулою (5.5) знаходимо відповідні їм значення Fпл.
Результати розрахунків зводимо до таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 – Результати розрахунку параметрів плунжера верстата-качалки
№ режиму S, м n Fпл, см2 Dпл, см
При стандартних значеннях S
1 1,6 16,6 - -
2 2,0 14,39 - -
3 2,4 12,74 - -
4 2,8 11,5 9,39 3,4
5 3,5 9,91 8,71 3,33
При стандартних значеннях n
5 14,17 5 6,1 -
6 4,32 10 8,75 -
7 3,75 12 9,59 -

Прочерками в таблиці заповнені ті клітинки, які явно не задовольняють нас своїми величинами, про що видно з попередніх розрахунків. Тобто, подальші розрахунки проводити недоцільно.
Тобто, уточнюючий розрахунок показав, що заданим умовам відповідають лише 4-й та 5-й режими.
Визначимо для цих режимів максимальне значення навантаження в точці підвісу штанг за формулою:
,    (5.8)
де – коефіцієнт втрати ваги штанг в рідині, який рівний ; = 7850 кг/м3- питома вага матеріалу насосних штанг; – фактор динамічності.
Для 4-го режиму
;
Для 5-го режиму
;
Тобто, 5-й режим буде найоптимальнішим.
При цьому режимі максимальне напруження в штангах в штангах = 19 мм буде
,  (5.9)
де м2 – площа перерізу штанг діаметром 19 мм.
Таке напруження припустиме для штанг із легованої сталі.
Перевіримо 5-й режим на витривалість штанг, що характеризується частотою їх обривів.
Частоту обривів штанг на свердловино-рік визначаємо за наступною формулою
,     (5.10)
де – коефіцієнт, що залежить від якості сталі.
Так як якість сталі В та довжина насосних штанг L для кожної свердловини є постійними величинами, то кількість обривів штанг буде пропорційна параметру К, який визначається тільки змінними величинами , , . В зв’язку з тим, що найбільше число обривів відбувається в верхній частині колони штанг, розрахунок ведемо для верхньої частини колони штанг dшт = 19 мм.
Для 5-го режиму
    (5.11)
Така кількість обривів є припустимою так як носить імовірнісний характер.
Уточнюємо діаметр шківа електродвигуна
мм.
Так як найближчий стандартний плунжер має діаметр 32 мм, то остаточно приймаємо такі значення кінематичних параметрів верстата-качалки:
– частота ходів – 9,91 подвійних ходів за хвилину;
– довжина ходу – 3,5 м.;
– діаметр плунжера – 32 мм.

5.3 Розрахунок потужності електродвигуна ШСНУ

Потужність електродвигунів верстатів-качалок може бути визначена за формулою Азинмаша в кВт за середньоквадратичним значенням тангенційних сил.
   (5.12)
де – втрати потужності холостого хода верстата-качалки, кВт, в курсовому проекті приймається в розмірі 5% від загальної величини витраченої потужності;
Qт – теоретична продуктивність насоса в т/добу;
Dпл, H, s, n – мають вказані вище розмірність та значення;
К0 – відносний коефіцієнт форми кривої обертового моменту на валу електродвигуна;
Ка – допоміжний коефіцієнт, який враховує вплив деформації штанг і труб на величину середньоквадратичної потужності.
Для верстатів-качалок з роторним врівноваженням;
K0= ,     (5.13)
де Кс – постійний коефіцієнт, що в курсовому проекті приймається рівним Кс=0,095.
Тоді,
K0= .
Довжина ходу плунжера, від якої залежить допоміжний коефіцієнт рахується за формулою
м;    (5.14)
де – площа перерізу тіла насосних труб; в нашому випадку (для труби діаметром 72 мм) = 11,66 см2.
Звідси
м.
Так як , тоді, Ка= 0,99.
Звідси, враховуючи те, що втрати холостого ходу верстата-качалки складають до 5% від витрат потужності на підйом рідини на поверхню, необхідна потужність двигуна складе
 кВт (5.15)
Тоді,
кВт
Тобто, потужності стандартного електродвигуна, що встановлюється на верстаті-качалці буде достатньо.

5.4 Розрахунок клино-пасової передачі верстата-качалки

На верстатах-качалках СКДТ10-3,5-5600 застосовується клино-пасова передача, яка має такі характеристики:
тип ременя – В;
ширина ременя – 24 мм;
висота ременя – 14 мм;
максимальна кількість ременів – 6;
довжина ременя – 4000 мм.
Кількість обертів шківа редуктора визначається за формулою
(хв-1),     (5.16)
де = 0,01 – коефіцієнт ковзання ременя;
– діаметр шківа електродвигуна; за розрахунками = 0,239 м;
– кількість обертів вала ротора електродвигуна за хвилину; за умовами задачі = 1500 хв-1;
– діаметр шківа редуктора; = 0,9 м.
Звідси, за формулою (5.16)
хв-1.
Швидкість руху ременів
м/с.   (5.17)
В клино-пасових передачах швидкість руху ременів не повинна перевищувати 25 м/с. Тобто, така швидкість 18,76 м/с нас повністю задовольняє.
Кут обхвату меншого шківа
. (5.18)
Розрахункова потужність , кВт, складе = 10,5 кВт.
Допоміжний коефіцієнт для розрахованого кута обхвату складе
.   (5.19)
Мінімальна кількість ременів розраховується за формулою
,      (5.20)
де – коефіцієнт, який враховує режим роботи верстата-качалки; для даного випадку приймаємо = 0,55.
Тоді,
.
Приймаємо = 5.
Кількість перегинів ременів за секунду
(с-1).    (5.21)
Враховуючи, що значення не повинно перевищувати 40, такі умови нас задовольняють.

5.5 Визначення довговічності роботи відхиляючого блока верстата-качалки

Перевірка вірності вибору підшипників кочення опори виконується розрахунком довговічності підшипників та порівнянням її із заданою довговічністю.
Розрахункова схема для підбору та розрахунку підшипника зображена на рисунку 5.1, на якому вказані напрямки сил, що діють на опори. Для обраних підшипників маємо наступні значення основних показників: базова статична вантажопідйомність – =122300 Н; базова динамічна вантажопідйомність – =111800 Н.

Рисунок 5.1 – Розрахункова схема для підбору та розрахунку підшипників

Визначення розрахункового еквівалентного навантаження на підшипник.
Розрахункове еквівалентне навантаження знаходять за формулою
,      (5.22)
де: – коефіцієнт інтенсивності, для важкого режиму навантаження ;
– розрахункове еквівалентне навантаження на підшипник
,    (5.23),
де , – радіальне та осьове зовнішні навантаження на підшипник відповідно; = = 68525 Н; осьове навантаження на підшипник відхиляючого блоку можна прийняти рівним нулю;
, – коефіцієнти радіального та осьового навантаження відповідно, ;
– коефіцієнт обертання, якщо обертається внутрішнє кільце ; якщо зовнішнє , приймаємо ;
– коефіцієнт безпеки, при помірних поштовхах і перевантаженнях ;
– температурний коефіцієнт, якщо робоча температура опори .
Тоді,
Н.
Розрахункова довговічність підшипника, млн. об.
     (5.24),
де – коефіцієнт, який враховується у тому випадку, коли треба мати підшипники підвищеної надійності, при 90%-й надійності ;
– коефіцієнт, який враховує якість матеріалу деталей підшипника та умови експлуатації, за звичайних умов роботи серійних підшипників для кулькових, крім сферичних, ;
– базова динамічна вантажопідйомність, в нашому випадку =111800 Н;
– показник ступеня, для кулькових підшипників , для роликових .
Тоді,
млн. об.
Розрахункова довговічність підшипника, год., за формулою
,      (5.25)
де – кутова швидкість обертання обойми підшипника,
,     (5.26)
де – частота подвійних ходів колони насосних штанг; =9,91 хв-1.
Тоді,
год.
Так як довговічність підшипника є більшою за 10000 год., вона нас повністю влаштовує.

5.6 Розрахунок корисного об’єму піскознімних канавок гвинтового типу

Для розрахунку та проведення порівняльного аналізу задамося вихідними даними прототипу та модернізованої конструкції.
– ширина канавки – 14 мм (прототип –14 мм);
– глибина канавки –1,5 мм (прототип – 1 мм);
– діаметр плунжера – 32 мм;
– кут підйому гвинта – 40.
Корисний об’єм піскознімної канавки визначається за формулою
,      (5.27)
де – ширина канавки, мм;
– довжина канавки, мм;
– глибина канавки, мм.
Довжина канавки прототипа розраховується за формулою
.    (5.28)
Довжина канавки модернізованої конструкції
.   (5.29)
Звідси,
– об’єм канавки прототипа
.
– об’єм канавки модернізованої конструкції

Тобто, корисний об’єм зріс
.

5.7 Перевірка необхідності встановлення обваженого низу колони насосних штанг

Опусканню штанг під час ходу плунжера вниз протидіють такі сили:
1. різниця гідравлічних сил;
2. гідравлічні опори;
3. сили тертя штанг о труби та рідину;
4. інерційні сили.

Останні дві сили діють рівномірно по всій довжині колони. Сумарна сила, Н, що викликає поздовжній вигин штанг під час ходу вниз визначається за формулою
,    (5.30)
де – різниця гідравлічних сил, що діють на плунжер знизу та згори;
– гідравлічні опори в нагнітальних клапанах, що дорівнюють
     (5.31)
де – кількість нагнітальних клапанів на плунжері, =1;
– площа плунжера, = 8,04 см2;
– площа поперечного перерізу отвору в седлі клапана, = 5,65 см2;
– втрата напору в одному клапані, Па
,    (5.32)
де – діаметр отвору в седлі клапана, =1,8 см;
– коефіцієнт витрати, для розглядуваного насосу = 0,31.
Тоді,
;
;

За величиною сили, що викликає поздовжній вигин, знаходимо вигинаючий момент
,     (5.33)
де – середній діаметр штанг, = 1,75 см;
– 7,3 см – внутрішній діаметр НКТ.
Тоді,

Так як величина перевищує 40 МПа, то пропонуємо використання додаткового навантаження вагою 400 кг.


Размер файла: 1,7 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.