Модернизация бурового насоса УНБТ-950

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Марта 2013 в 15:50, курсовая работа

Описание

В наше время решение проблем ускорения научно-технического прогресса в нефтяной промышленности неразрывно связано с решением задач улучшения технико-экономических показателей буровых работ, выполнение которых требует от машиностроителей совершенствования и более полного использования его возможностей эксплуатационниками. Большие расходы, связанные с созданием опытных образцов буровых установок, и высокие требования к качеству их изготовления повышают ответственность конструкторов и ставят задачу более широких исследований бурового оборудования. За последние годы созданы новые образцы буровых машин, оказавших заметное влияние на производительность буровых работ.

Содержание

Основная часть..................................................................................................8
Введение 9
1. Анализ конструкций буровых насосных агрегатов ………………………………12
1.1. Назначение бурового насоса 12
1.2. Анализ конструкций трехпоршневых буровых насосов 14
1.2.1. Гидравлическая часть 14
1.2.2. Приводная часть 24
1.2.3. Пневмокомпенсаторы 35
1.2.3.1. Пневмокомпенсаторы всасывающей линии 35
1.2.3.2. Пневмокомпенсаторы нагнетательной линии 36
1.2.4. Предохранительные клапаны 41
1.2.5. Система охлаждения и смазки 46
1.3. Выбор прототипа бурового насоса и типа привода 49
1.3.1. . Обоснование выбора бурового насоса 49
1.3.2. Обоснование выбора электродвигателя и силовой передачи 52
1.3. Выбор прототипа бурового насоса и типа привода 53
1.3.1. Обоснование выбора бурового насоса 53 1.3.2. Обоснование выбора электродвигателя и силовой передачи 56
1.5. Технические предложения по модернизации БНА 57
Расчетная часть...............................................................................................59
2.1. Исходные данные 60
2.2. Расчёт конструкции скважины 61
2.3. Расчёт бурильной колонны 64
2.4.Гидравлический расчет промывки скважины 69
2.4.1.Расчет под эксплуатационную колонну 69
2.4.2. Расчет под техническую колонну 72
2.4.3. Расчет под кондуктор 75
2.4.4. Расчет под направление 78
2.5. Результаты расчёта промывки 81
2.6. Расчёт механической части насоса 82
2.6.1. Исходные данные 82
2.6.2. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт 83
2.6.3. Расчёт зубчатых колёс редуктора 85
2.6.4. Проверка контактных напряжений…………………………………..…..87
2.6.5. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба 88
2.6.6. Предварительный расчет валов 89
2.6.7. Расчет цепной передачи…………………………………………………..90
2.7. Расчёт клапана в программе Solid Works……………………………………….101
2.8. Расчет клапанов на прочность…………………………………….……………..102
2.9. Расчет штока на устойчивость………………………………………………..….103
2.10. Расчет пластинчатой упругой муфты…………………………………………104
Экономическая часть.................................................................................107
3.1. Цель и постановка задачи для расчета экономической эффективности……...108
3.2. Методика определения экономической эффективности…………………...…..110
3.3. Расчёт экономической эффективности от модернизации…………………..….112
3.3.1. Расчет эксплуатационных затрат…………………………………….…..113
3.3.2. Результаты расчёта………………………………………………………..114
Безопасность и экологичность проекта.............................................116
4.1. Общие сведения……………………………………………………………….117
4.2. Опасные и вредные производственные факторы……………………….….118
4.2.1. Вредные вещества………………………………………………..……118
4.2.2. Шум и вибрация……………………………………………………….123
4.2.3. Травмы механического характера…………………………………….….127
4.2.4. Ненадлежащее освещение производственных помещений……..……127
4.2.5. Поражения электрическим током………………………………...….130
4.2.6. Неблагоприятные (суровые) метеоусловия…………………………….133
4.2.7. Пожары и взрывы……………………………………………….…………135
4.3. Расчет систем освещения………………………………………………….……..138
Список литературы…………………………………………..………………………..142
Приложение....................................................................................................143

Работа состоит из  2 файла

Записка.doc

— 9.19 Мб (Скачать документ)

 
Синхронные электродвигатели трехфазного  тока с бесщеточной системой возбуждения предназначены для привода лебедок (с промежуточной электромагнитной муфтой) и насосов буровых установок. Специальная электрическая машина типа СМБО обеспечивает также работу в генераторном режиме и может быть использована для питания главных электроприводов и вспомогательного электрооборудования буровых установок. Охлаждение воздушное в режиме самовентиляции по замкнутому циклу с воздухоохладителем типа "воздух-воздух", расположенным сверху корпуса двигателя. Способ охлаждения машин - 1СА01 (ГОСТ 20459-75). 
 
 
* Не включены данные синхронного электродвигателя СДБО-99/44-8УХЛ2 с номинальным напряжением 10 кВ (они идентичны СДБО-99/42-8УХЛ2 за исключением тока статора - 34 А; напряжения и тока возбуждения - 37 В и 142,5 А, массы - 5020 кг, длины - 1995 мм), а также машины СМБО в генераторном режиме. 
 
Структура условного обозначения: С - синхронный; Д - двигатель (М - машина); Б - бесщеточный; О - обдуваемый; 99 - наружный диаметр сердечника статора (см); 42 - длина сердечника статора с каналами (см); 8 - число полюсов; УХЛ2 - климатическое исполнение и категория размещения. Для СМБО: 15 - условное обозначение габарита; 49 - длина сердечника статора с каналами (см). 
 
Технические данные. Режим работы двигателя при работе с насосом - продолжительный, с лебедкой - перемежающийся. Двигатель допускает правое и левое вращение. Изменение направления вращения - только из состояния покоя. 
 
Основные технические данные в номинальном режиме приведены в табл. 39, габаритные размеры - на рисунке. 

 

Габаритные размеры  синхронных электродвигателей (а) и  шкафа управления (б)

 
 
Конструкция. Управление возбуждением машины осуществляется с помощью автоматического регулятора. Кроме того, предусмотрено управление возбуждением вручную, а также резервное возбуждение в качестве аварийного. 
 
Вращающийся полупроводниковый преобразователь выполнен по трехфазной нулевой схеме на неуправляемых вентилях и устанавливается на опоре якоря возбудителя концентрично относительно вала. 
 
Электродвигатель поставляется комплектно со шкафом управления, представляющим собой сварную конструкцию с двухсторонним обслуживанием. В нижней части шкафа расположены электронагреватели и трансформатор резервного питания, остальной объем занимают блоки электронной схемы управления и коммутационная аппаратура. 
Габаритные размеры шкафа: ширина - 800 мм, глубина - 400 мм, высота - 1600 мм, масса не более 150 кг. 
 
При формулировании заказа необходимо указать наименование и тип машины, номер технических условий (для СДБО-ТУ 16-528.292-84; для СМБО - ТУ 16-512.492-81). 
 
Изготовитель: Сафоновский электромашиностроительный завод 
215700 г. Сафоново Смоленской обл., ул. Строителей, 25 
тел. 4-16-70, телеграф Чайка, телетайп АТ 781513, 
факс (1095)291-42-81, телекс 411391 МЕТР СУ  
 
 

 
Электродвигатели постоянного тока

 
 
Электродвигатели постоянного тока предназначены для привода основных механизмов буровых установок (лебедки, буровых насосов, ротора, устройства подачи долота), работа которых требует  регулирования частоты вращения в широких пределах, частых реверсов и сопровождается большими кратковременными перегрузками по току при условии, что  среднеквадратичный ток не превышает  номинальный. Регулирование частоты вращения от нуля до номинальной производится изменением подводимого напряжения, а от номинальной до максимальной - током возбуждения. 
 
Охлаждение двигателей - воздушное с принудительной вентиляцией от вентилятора типа "наездник" (для наземных буровых установок) или по замкнутому циклу через воздухоохладитель (для морских буровых установок). Способ охлаждения соответственно 1CAO1 или 1CW 37А86 (ГОСТ 20459-75). 
 
Наряду с электродвигателями, предназначенными для наземных буровых установок, рассмотрены их модификации, используемые в морском бурении. В связи с большим разнообразием условных обозначений и конструктивных исполнений электродвигатели рассмотрены по группам. Все электродвигатели рассчитаны на питание от статических преобразователей, при этом амплитудное значение переменной составляющей тока якоря не должно превышать 7% от номинального. 
 
Основные технические данные электродвигателей при номинальном режиме приведены в табл. 40, габаритные размеры - на рисунке.

Таблица 40

 

 
 
* При 15 ?С.  
** В основном аналогичные данные у электродвигателя 4ПП-450280М2 (1000/1250 мин-1, КПД - 93,9%, масса - 4,65 т). 

 
Электродвигатели серии 4П. Структура условного обозначения: 4 - порядковый номер серии; 
П - двигатель постоянного тока; С - специальный для наземных буровых установок (для морских установок вместо С вводится М); 450 - габарит по ЕСКД; далее указывается номинальная мощность, климатическое исполнение и категория размещения. Пример: 4ПС-450-710-УХЛ2, 4ПМ-450-1000-ОМ2. 
Для регуляторов подачи долота используют двигатели с иной структурой условного обозначения: 4 - порядковый номер серии; П - двигатель постоянного тока; Ф - защищенное исполнение с независимой вентиляцией (или П - продуваемое; О - обдуваемое с внутренней циркуляцией воздуха); 2Б - для буровых установок; 250 (280) - габарит; М(S) - условная порядковая длина сердечника якоря (М - вторая, S - первая), климатическое исполнение и категория размещения. Пример: 4ПФ2Б-280МУХЛ2. 
 
Особенности конструкции и технических данных. Конструктивное исполнение по способу монтажа - 1М1001. Двигатели для регуляторов подачи долота (мощностью 55, 75 и 90 кВт) допускают работу в повторно-кратковременном режиме при условии, что среднеквадратичный ток не должен превышать номинальный за 10 мин работы. Способ охлаждения двигателей для наземных буровых установок - 1С06, для морских - 1С0555 (ГОСТ 20459-75). Для электродвигателя 4П02Б-280МОМ2 вентиляция осуществляется по замкнутому циклу без забора внутреннего воздуха извне. 
Для электродвигателей серии 4ПС допускаются следующие внешние воздействия: вибрация и тряска основания с частотой 5 Гц и амплитудой 1,5мм или частотой 16,7 Гц и амплитудой 0,3 мм; одиночные удары с ускорением до 2,5 g при частоте повторения до 600 раз в год; крен и дифферент до 30 во время работы и до 120 при неработающем двигателе. 
 
Для электродвигателей 4ПМ вибрация основания допускается с частотой до 35 Гц и виброуско-рением до 0,5 g; крен - до 7? и дифферент - до 5? во время работы двигателя. 
 
Окружающая среда для двигателей, используемых на морских буровых установках - взрывоопасная категории 11А, группы ТЗ (ГОСТ 12.1.011-78). Для электродвигателей 4ПП и 4ПО параметры качки при работе следующие: 

 
При формулировании заказа необходимо указать наименование и тип двигателя, исполнение по способу монтажа и  номер технических условий (для 4ПС - ТУ 16-89 ИАЕГ 529.113.022ТУ, для 4ПМ - ТУ 16-19 ИАЕГ 529.117.002ТУ, для 4ПФ, 4ПП и 4ПО - ТУ 16-88 ИЖДЦ 527.513-013ТУ). 
 
Изготовитель электродвигателей 4ПМ, АПС - Санкт-Петербургское  
производственное электромашиностроительное объединение "Электросила"  
196006 г. Санкт-Петербург, Московский пр., 158 
тел. 297-96-50 телеграф МОТОР, телетайп АТ 322177  
остальных - НПО "Электромашина"  
310016 г. Харьков, ул. Муранова, 106  
тел. 72-88-27 телеграф ВАЛ, телетайп АТ 125422 
 
 
 
Электродвигатели серии Д предназначены для работы в подъемно-транспортных механизмах, электроприводах металлургических агрегатов и экскаваторов в условиях повышенной влажности, запыленности и вибрации; на буровых установках применены в приводе ротора. Характеризуются высокой кратностью пусковых и вращающих моментов и широким диапазоном регулирования частоты вращения. 
 
Структура условного обозначения: Д - условное обозначение серии; Э - экскаваторное исполнение; 816 - габарит; ХЛ1 - климатическое исполнение и категория размещения. 
 
Особенности конструкции и технических данных. Приведенные технические данные (см. табл. 40) относятся к защищенному исполнению с независимой вентиляцией в продолжительном режиме ПВ = 100 %.В повторно-кратковременном режиме ток двигателя составляет: при ПВ = 60 % - около 125 %, при ПВ=40 % - около 150 % тока продолжительного режима. Возбуждение - параллельное, увеличение номинальной частоты вращения допускается путем уменьшения тока в параллельной обмотке в 2 раза (при этом максимальный вращающий момент составляет до 0,64 от номинального). 
 
При заказе необходимо указать: тип двигателя, напряжение, климатическое исполнение и категорию размещения, систему возбуждения, мощность в номинальном режиме, частоту вращения, исполнение с одним концом вала (исполнение с двумя концами вала не оговаривается). 
 
Изготовитель: Научно-производственное электромашиностроительное 
объединение "Динамо"  
109280 г. Москва, ул. Ленинская слобода, 26  
тел. 275-14-72 телеграф ДИНАЗ, телекс АТ 112290,  
факс 275-49-03 
 
 
Электродвигатель МПЭ-500-500 предназначен для работы на буровых установках и экскаваторах. В условном обозначении: М - машина; П - постоянного тока; Э - экскаваторная; 500 - но-минальная мощность (кВт); 500 - частота вращения (мин-1). 
 
Модернизированный вариант этого электродвигателя выпускается под обозначением П245048ЛУХЛЗ, где П - машина постоянного тока; 245 - габарит; Л - условная порядковая длина сердечника якоря; УХЛЗ - климатическое исполнение и категория размещения. 
 
Изготовитель: ЛПЭО "Электросила" 
196006 г. Санкт-Петербург, Московский пр., 158  
тел. 279-96-50 телеграф МОТОР, телетайп АТ 322177  
 
 
Электродвигатель ДПЭ 99/85-6КМ2 для установок морского (исполнение М2) и наземного (УХЛ2) бурения выполняется с двумя концами вала: один приводной для соединительной муфты, второй для подвода воздуха к шинно-пневматической муфте (через центральное отверстие вала диаметром 40 мм). Вентиляция - принудительная, по разомкнутому циклу. Внешний вентилятор обеспечивает избыточное давление в оболочке двигателя на входе не менее 1250 Па при расходе воздуха не менее 4,5 мз/с, что позволяет обеспечить взрывозащиту уровня "повышенная надежность против взрыва" (вид взрывозащиты "продувка оболочки под избыточным давлением"), 
Возбуждение двигателя - независимое, от сети постоянного тока напряжением 110 или 220 В. 
Режим работы - продолжительный или повторно-кратковременный с ПВ = 60 %. Кратковременная перегрузка по току якоря в течение 15 с при основной частоте вращения должна быть 125 %, при максимальной - 80 %, отключаю-щая - 150 % от номинального значения. Двигатель допускает длительную работу с током якоря 115 % номинального значения. 
Степень защиты - 1Р54, исполнение 1М 1109 (ГОСТ 2479-79). 
 
Изготовитель: НПО "Уралэлектротяжмаш" 
620040 г. Екатеринбург, ул. Фронтовых бригад, 22 тел. 34-28-41 телеграф УДАР, телетайп АТ 221209,  факс (3432) 34-06-05 
 

Двухполюсные асинхронные  двигатели с короткозамкнутым ротором  серии АТД4 типа 4АЗМА

Назначение

Двигатели асинхронные типа 4АЗМА предназначены для применения в  качестве электропривода насосного  оборудования на АЭС, в том числе  питательных, конденсатных.

 

 

Основные технические данные двигателей

 

ТИП

Мощн., кВт

Напряж., В

Частота вращ., 
об/мин

Масса, кг

Технические условия

4АЗМА-800/6000 УХЛ4

800

6000

2979

2820

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АЗМ-800/10000 УХЛ4

800

10000

2982

3030

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АРМ-800/10000 УХЛ4

800

10000

2982

2890

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АЗМ-1000/6000 УХЛ4

1000

6000

2979

3030

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АРМ-1000/6000 УХЛ4

1000

6000

2979

2890

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АЗМО-1000-6000-2УХЛ4, У2

1000

6000

2977

4900

ИАЕЛ 528000.138 ТУ

4АЗМА-1000/6000 УХЛ4

1000

6000

2979

3030

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АЗМ-1000/10000 УХЛ4

1000

10000

2973

4080

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АРМ-1000/10000 УХЛ4

1000

10000

2973

3910

ИАЕЛ 528000.006 ТУ

4АЗМ-1250/6000 УХЛ4

1250

6000

2973

4080

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АРМ-1250/6000 УХЛ4

1250

6000

2973

3910

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АЗМО-1250-6000-2УХЛ4, У2

1250

6000

2977

5200

ИАЕЛ 528000.138 ТУ

4АЗМА-1250/6000 УХЛ4

1250

6000

2973

4080

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АЗМ-1250/10000 УХЛ4

1250

10000

2973

4380

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АРМ-1250/10000 УХЛ4

1250

10000

2973

4210

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АЗМ-1600/6000 УХЛ4

1600

6000

2973

4380

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АРМ-1600/6000 УХЛ4

1600

6000

2973

4210

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АЗМО-1600-6000-2УХЛ4, У2

1600

6000

2977

6600

ИАЕЛ 528000.000 ТУ

4АЗМА-1600/6000 УХЛ4

1600

6000

2973

4380

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АЗМ-1600/10000 УХЛ4

1600

10000

2973

5600

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АРМ-1600/10000 УХЛ4

1600

10000

2973

5400

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АЗМ-2000/6000 УХЛ4

2000

6000

2973

5600

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АРМ-2000/6000 УХЛ4

2000

6000

2973

5400

ИАЕЛ 528000.005 ТУ

4АЗМО-2000-6000-2УХЛ4, У2

2000

6000

2977

7300

ИАЕЛ 528000.000 ТУ

4АЗМА-2000/6000 УХЛ4

2000

6000

2973

5600

ИАЕЛ 528000.005 ТУ


 

 

 

Расчетная часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Расчет конструкции скважин

                                                                                 Табл.№1               

№  

Наименование 

   параметра

Ед.

измер.

Услов.

Обозн.

Способ 

 определения

Числ.

знач.

1

2

3

4

5

6

1

Длина направления

м

по заданию

50

2

Длина кондуктора

м

по заданию

500

3

Длина эксплуатационной колонны

 

по заданию

6000

4

Диаметр муфты э.к.

м

Dм.э.

[1.табл. 1.1]

159

5

Диаметр эксплуатационной колоны

мм

по заданию

139,7

6

Диаметральный зазор у муфты

мм

[1.табл. 1.1.]

20

7

Диаметр долота под эксплуатационную колонну

мм

Dd.э.

Dd.э.=Dм.э.+ Dэ

Расчетный

По ГОСТ

 

179

190,5

8

Длина 2-ой технической колонны

м

Lт1

по заданию

4000

9

Ширина уступа

 мм

D

[1.табл. 1.1]

10

10

Внутр. диаметр 2-ой технической колонны:

 мм

dт2

dт2= Dd.э.+D

200,5

11

Наружный диаметр 2-ой техн. колонны

 мм

Dт2

[1.табл. 1.1.]

219,1

   

12

Диаметр муфты 2-ой техн. колоны

 мм

Dмт2

[1.табл. 1.1.]

245

 

13

 Диаметральный зазор 2-ой технической  колонны

мм

Dт2

[1.табл. 1.1.]

30

 

14

Диаметр долота под 2-ую техническую колонну

            Расчетный

            по ГОСТ 

 мм

Dd.т2

 

 

Dd.т2= Dмт2 +Dт

[1.табл. 1.1.]

 

 

275

269,9

 

15

Длина 1-ой технической колонны

м

Lт1

по заданию

2000

16

Ширина уступа

 мм

D

[1.табл. 1.1.]

10

17

Внутр. диаметр 1-ой технической колонны:

        

 мм

dт1

 

dт1= Dd.т2+D

 

279,9

18

Наружный диаметр 1-ой техн. колонны

 мм

Dт1

[1.табл. 1.1.]

298,5

19

Диаметр муфты 1-ой техн. колоны

 мм

Dмт1

[1.табл. 1.1.]

324

20

 Диаметральный зазор 1-ой технической  колонны

мм

Dт1

[1.табл. 1.1]

35

21

Диаметр долота под 1-ую техническую колонну

            Расчетный

            по ГОСТ 

 мм

Dd.т1

 

 

Dd.т1= Dмт1 +Dт1

[1.табл. 1.1]

 

 

359

349,2

22

Внутр. диаметр кондуктора:  

 мм

dк= Dd.т1+D

359,2

[1;Таблица VI.I.]

23

Наружный диаметр кондуктора

 мм

[1.табл. 1.1.]

377,0

24

Диаметр муфты кондуктора

 мм

Dмк

[1.табл. 1.1.]

402

25

Диаметральный зазор 

 мм

[1.табл. 1.1.]

45

26

Диаметр долота под кондуктор: 

           Расчетный

           по ГОСТ

 мм

Dd.к.

 

Dd.к.=Dмк+Dк

[1.табл. 1.1.]

 

447

444,5

27

Внутр. диаметр направления:

  

 мм

dн = Dd.к.+D

454,5

28

Наружный диаметр направлен.

 мм

[1.табл. 1.1.]

508,0

29

Диаметр муфты под направлен.

 мм

Dмн

[1.табл. 1.1.]

533,4

30

Диаметральный зазор

 мм

[1.табл. 1.1.]

50

31

Диаметр долота под направление:

                Расчетный

                по ГОСТ

 мм

Dd.н.

 

 

Dd.н.=Dмн+Dн

[1.табл. 1.1.]

 

 

583,4

590

Чертежи на диплом.dwg

— 803.59 Кб (Скачать документ)

Информация о работе Модернизация бурового насоса УНБТ-950