Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

«Российский государственный университет нефти и газа

имени И.М. Губкина»

Курсовая работа

на тему: Сборка и сварка трубопроводов на трассе в нормальных условиях



Содержание

I. Введение

II. Условия производства работ

III. Выбор оптимального комплекта машин и оборудования

IV. Устройство рабочего органа ведущей машины

V. Правила безопасного производства работ

VI. Потребность в эксплуатационных материалах

VII. Расчет основных рабочих параметров машины

VIII. Организация и технология производства бурильных работ

Список используемой литературы



I. Введение

1. Назначение свайных опор.

Сооружение магистральных трубопроводных систем в районах Крайнего Севера, Северо-Восточной и Западной Сибири, характеризующихся залеганием мощного слоя многолетнемерзлых грунтов, обилием заболоченных и обводненных участков, имеет свои специфические особенности, иногда коренным образом отличающиеся от аналогичных работ в средних и южных областях страны. В этих условиях часто применяется надземная прокладка трубопроводов на деревянных, земляных и других опорах. Их них наиболее прочными являются свайные опоры. Они устраиваются в основном в заболоченных местах и поймах рек.

2. Классификация методов бурения для производства свайных работ.

Существует метод непосредственного погружения свай в немерзлый грунт путем забивки.

Состоит из следующих операций: установка копра у места погружения сваи, подтаскивание сваи и выставление ее по оси забивки, опускание на нее молота, забивки сваи, передвижения копра к месту погружения следующей сваи. Погружение сваи производится рядом ударов молота по голове сваи через специальный съемный наголовник до тех пор, пока она не будет забита на нужную глубину до требуемого отказа.

Непосредственная забивка свай в мерзлые грунты невозможна, поэтому сваи погружают в предварительно подготовленные скважины, где они вмерзают в окружающий грунт, приобретая необходимую несущую способность. Известны следующие основные методы разработки скважин в сезонномерзлых и многолетнемерзлых грунтах: механические, пневматические, термические, комбинированные и взрывной. К группе механических методов, получивших преимущественное распространение, относятся ударно-канатное, вращательное шнековое, вращательное шарошечное, ударное и виброударное лидерное бурение. К методам термической разработки скважин относятся методы пропаривания и термическое бурения. К комбинированных относятся: лидирование с пропариванием, лидирование с пневморазработкой и эвакуацией грунта, термомеханический, шарошечный с вибрацией от механических, гидравлических, электромагнитных и других генераторов. Взрывной метод предусматривает бурение пионерной скважины малого диаметра, закладку в нее комплекса зарядов взрывчатого вещества и взрыв, в результате которого происходит интенсивное уплотнение грунтовых стенок и формирование скважины нужного диаметра. Но в результате большой дороговизны, малой производительности и большого допуска на диаметр скважины эта технология для возведения свайных опор магистральных трубопроводов не применяется. Выполнение большого объема работ по сооружению свайных опор требует создания специализированных высокопроизводительных, надежных и долговечных буровых машин, основанных на перечисленных методах разрушения грунта. Возможность и эффективность использования таких машин оценивается следующими технико-эксплуатационными параметрами: способность разработки различных грунтов в талом и мерзлом состояниях, высокие скорости проходки, малое время подготовительных работ и вспомогательных работ, минимальная возможность энергоемкости процесса, повышенная проходимость, способность работать в условиях низких температур, маневренность, долговечность. Подробно остановимся на методе и машине вращательно-шнекового бурения скважин под свайные опоры.

3. Вращательно-шнековое бурение

Шнековое бурение - наиболее распространенный и наиболее универсальный способ из всех видов неглубокого бурения. Его применяют при бурении скважин глубиной до 50-80 м в породах от I до IV категорий по буримости, в том числе в гравийно-галечных, в породах с включением валунов, в грунтах со скальными включениями. Для шнекового вида бурения не требуется промывочной жидкости, то применять целесообразно в безводных районах в условиях Севера, где преобладают низкие температуры. Одной из причин широкого распространения шнекового бурения является и то, что при применении данной технологии часть породы при движении от забоя к устью втирается в стенки скважины, происходит попутно закрепление стенок скважины. В строительной отрасли шнековое бурения используют для бурения под различные виды свай - под забивные сваи (в том числе лидерное бурение), буровые набивные и инъекционные сваи. Физику процесса шнекового бурения отличают три важных момента: охлаждение породоразрушающего инструмента, транспортирование разрушенной породы на поверхность и закрепление стенок скважины поднимаемой породой. При вращательном бурении неизбежно трение породоразрушающего инструмента о породу и его нагревание: чем быстрее и больше силы трения, тем больше выделяется тепла и сильнее нагревается инструмент. При недостаточном охлаждении, т. е. отводе будет происходить значительный износ инструмента или даже его расплавление - «прижег». В шнековом бурении при отсутствии потока очистного агента охлаждение породоразрушающего инструмента происходит вследствие отдачи тепла непосредственно породе, эффективность охлаждения обеспечивается высокой скоростью бурения. В твёрдых скальных породах, где скорость бурения низка из-за недостаточного охлаждения инструмента, шнековое бурение обычно не применяют.



II. Условия производства работ

При спросе на буровые машины шнекового бурения на шасси автомобилей, заказчика интересует цена и сроки поставки. Заказчик определяет техническое соответствие параметров буровой машины к требуемым для проведения буровых работ. Для каждого заказчика основными параметрами буровых установок конечно является глубина и диаметр бурения. Но эти параметры буровых не всегда являются достаточными. При выборе буровой машины на шасси автомобиля существуют следующие параметры:

· Глубина и диаметр (номинальные, максимальные) Для определения основных параметров бурения на соответствие буровым работам.

· Длинна подачи хода вращателя (максимальная длина бурового инструмента). Для обеспечения быстроты бурения буровой став должен быть как можно длиннее, чтобы в процессе бурения требовалось меньше времени на монтаж составного шнека.

· Усилие подачи бурового инструмента. Требуется высокие показатели при забуривании бурового инструмента в твердые породы.

· Скорость вращения Бурового инструмента машины (минимальная и максимальная) Для расчета производительности буровой машины и определения и подбора породоразрушающего бурового инструмента (коронки, долота, буровые головки)

· Крутящий момент на буровом инструменте. Для определения возможности прохода по сложным категориям грунтов и подбора бурового инструмента. В некоторых случаях дополнительными требованиями к буровым машинам могут является укомплектовка дополнительным оборудованием, позволяющим увеличить вышеуказанные параметры.

Для того, что бы определить какая буровая машина шнекового бурения больше всего подходит под требуемые параметры, дана сравнительная таблица по основным характеристикам:

Наименование	Диаметр Бурения, макс, мм	Глубина Бурения, макс, м	Длина штанги, ход подачи, м	Крутящий момент max, Нм	Скорость вращения min, об/мин	Скорость вращения max, об/мин	Усилие подачи, Кн	Усилие подъема, Кн
МБШ-818	460	20	7,5	4095	0	20	98	68
УРБ-2М	300	20	5,2	6000	0	110	49	68
БГМ-1	140	30	3,3	4040	0	177	20	40
БМ-811	500	15	8	1470	36	95	98	68
БМ-831	500	15	8	1470	32	80	98	68
ПБУ-2	400	60	3,5	5000	25	430	100	100
ЛБУ-50	500	60	3,9	2000	14	220	40	120
УБВ-218	114	300	11	15000	10	180	60	120
АЗА-3	500	50	3,2	2000	14	101	40	120

III. Выбор оптимального комплекта машин и оборудования

Машины вращательного бурения, предназначенной для бурения скважин на заданную глубину и заданным диаметром в грунтовых условиях Крайнего Севера (способна бурить грунты до IV категории, включая вечномерзлые, а также высоконасыщенные влагой с температурой грунта около 0°C с наличием плывунов и «линз») бурильно-сваебойной машины БМ-811.

Комплектация бурильно-сваебойной машины БМ-811

Модель бурильно-сваебойной машины	Комплектация
Бурильно-сваебойная машина БМ-811	Урал 4320?1934-40И, 6х6, машина бурильная
Бурильно-сваебойная машина БМ-811-01	Урал 4320?1934-40И, 6х6, машина бурильная с молотом дизельным МСДТ-600
Бурильно-сваебойная машина БМ-811-02	Урал 4320?1934-40И, 6х6, машина бурильная с молотом дизельным МСДТ-1250
Бурильно-сваебойная машина БМ-811-04	Урал 4320?1934-40И, 6х6, машина бурильная с молотом дизельным МСДТ-600

Для выполнения данного вида работы выберем базовую комплектацию. Бурильная машина БМ-811.

Технические характеристики

Базовое шасси	Урал 4320?1934-40И (6х6)
Максимальная глубина бурения с непрерывной подачей бурильного инструмента(телескопическим шнеком),м	8(15)
Диаметр бурения, м	0,15*; 0,20*; 0,25*; 0,36; 0,40; 0,45; 0,50
Тип основного бурильного инструмента	Снаряд буровой шнековый
Угол бурения, градусов	80...95
Время бурения скважины диаметром 0.36м на глубину 8м (немерзлый грунт III категории) мин	7
Максимальный крутящий момент на бурильном инструменте, Нм	14700
Расчетная максимальная осевая нагрузка на бурильном инструменте при заглублении kH	98
Расчетная максимальная осевая нагрузка на бурильном инструменте при выглублении, кН	68,6
Угол поворота платформы, град	180
Тип привода подачи бурильного инструмента	гидравлический
Тип привода вращения бурильного инструмента	гидравлический
Частота вращения бурильного инструмента, об/мин	35,6 - 95
Максимальное продольное перемещения платформы, м	0,8
Преодолеваемый уклон в транспортном положении, градусов
-продольный	15
-поперечный	10
Распределение нагрузки на дорогу от полной массы машины, Н
- через шины переднего моста	63765
-через шины задней тележки мостов	152055
Контрольный расход топлива в режиме бурения, литров / час	30
Максимальная допустимая скорость(транспортная),км/ч	40
Габаритные размеры в транспортном положении, мм
-длина	13600
- ширина	2500
-высота	3700
Габаритные размеры в рабочем положении, мм
-длина	10400
-ширина	4100
-высота	13800
Эксплуатационная масса, кг	22000

IV. Устройство рабочего органа ведущей машины

Рабочий орган бурильной машины состоит из шнековой колонны и бурового органа.

Применяемые рабочие инструменты на БМ-811

Бур лопастной Б-01701
Бур лопастной Б-01702
Бур лопастной Б-01703
Бур лопастной Б-01704
Бур лопастной Б-01705
Бур конусный БК-02702
Бур конусный БК-02703
Бур перовой Б-05102
Бур перовой Б-05104
Бур перовой Б-05602
Бур перовой Б-05604
Шнек телескопический ШТ**-88.8680.000
Шнек вставка Ш**-88.8680.000
Шнек переходник Ш**-28.8665.000
Шнек вставка Ш**-78.3000.000

Рассмотрим принцип работы следующих буровых инструментов: Ш**-78.3000.000 и Б-01702.

Бур Б-01702предназначен для бурения скважин в грунтах I - IV категориях. Наиболее эффективно использование этого бура для вязких однородных талых, мерзлых и вечномерзлых грунтов. Корпус лопастного бура Б-01702 изготовлен сварным способом. Бур имеет треугольный забурник и клиновидные резцы, на режущих кромках армированные твердым сплавом.

Рабочему инструменту режущей головке сообщаются два вида непрерывного движения: вращательное (вокруг её вертикальной оси) и поступательное(вдоль оси). Совершая эти движения инструмент разрушает грунт в забое скважины и поднимает вверх по специальной поверхности шнека, расположенного за режущей головкой. Режущая головка и шнек вместе образуют рабочий орган машины вращательного бурения. Грунт транспортируется по шнековым лопастям на счет разных частот вращения грунта и шнека. Эта разность частот вращения обусловлена неодинаковой величиной коэффициента трения породы о стенки скважины и о винтовую поверхность шнека. После заполнения винтов шнека разрешенным грунтом рабочий орган поднимают вверх, где происходит его разгрузка под действие центробежных сил. Затем устройство снова опускают в скважину и продолжают проходку до следующего заполнения витков шнека грунтом. Процесс происходит циклически. Так как в процессе бурения на скважине образуется корочка, уменьшающая ее диаметр, то для снижения мощности расходуемой на трение спирали шнеков о грунт, необходимо чтобы диаметр долота на 10-20 мм превышал диаметр шнековой колонны.

Породоразрушающий инструмент содержит корпус 2 и расположенные на нем шнековые лопасти. На лопастях расположены резцы 3 на одном уровне в горизонтальной плоскости симметрично оси вращения инструмента. Резцы установлены с наклоном - режущей кромкой вперед по направлению вращения, а рабочие поверхности твердосплавных режущих пластин 4 выполнены с наклоном к корпусам под углом. Этот угол обеспечивает предотвращение трения основания резцов о грунт при заданной величине подачи инструмента за оборот. Под резцами 4 размещен забурник 5. Поверхность лопасти упрочнена твердосплавной напайкой и повышает ее износостойкость, а также обеспечивает транспортировку разрушенного грунта непосредственно на лопасть, уменьшая при этом сопротивление при транспортировке.



V. Правила безопасного производства работ

Во избежание несчастных случаев (ушибов, ранений, ожогов и т.д.), поломок и аварий при производстве работ обслуживающий персонал обязан выполнять требования безопасности, изложенные в СНиП 12-03-2001 «Типовой инструкции по охране труда для работников строительства, промышленности строительных материалов и жилищно-коммунального хозяйства», настоящей типовой инструкции, разработанной с учетом строительных норм и правил РБ, также требования инструкций заводов-изготовителей по эксплуатации машин. Основные:

Перед началом работы лица, ответственные за их проведение, получают справку, свидетельствующую об отсутствии подземных коммуникаций и разрешающую бурение скважин и установку опор в данном месте. Справка должна находиться у руководителя работ или при его отсутствии у обслуживающего персонала. Работа на объекте без соответствующей справки строго запрещена.К управлению машиной допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие удостоверение на право управления и обслуживания, сдавшие экзамен по технике безопасности и инструкции по эксплуатации машины. Во время работы машинист обязан иметь при себе сменный наряд и удостоверение на право управления. Ответственными лицами за безопасные условия работы на строительной площадке являются начальник строительства и сменный инженер. Ответственным за технику безопасности при работе, перемещении, осмотре и остановке машины является ее машинист, в подчинении у которого находятся все рабочие обслуживающей бригады. Перед каждой сменой машинист уточняет существо и порядок выполнения задания, особенности его выполнения и необходимые меры предосторожности. Машинист и рабочие должны иметь соответствующие спецодежду, а в необходимых случаях защитные приспособления (защитные очки, рукавицы и т. п.).Все движущиеся части машины - зубчатые колеса, цепные и ременные передачи, фрикционные диски, муфты, валы и т. п., находящиеся в зоне возможного пребывания персонала, должны быть надежно ограждены или заключены в прочные, неподвижно укрепленные кожухи, конструкция которых, вместе с тем, обеспечивает удобство для наблюдения за работой этих частей и их смазки. Рубильники и предохранители машин с электроприводом должны находиться в запирающихся ящиках или иметь глухие безопасные кожухи, а вся электропроводка на высоте ниже 2 м над уровнем площадки должна быть заключена в заземленные металлические трубы. Запрещается работать на неисправных машинах, а также производить смазку, регулировку и какой-либо ремонт во время их работы. Перед пуском двигателя машинист проверяет и устанавливает в нейтральное положение рычаги управления, проверяет крепление кожухов всех вращающихся деталей, а затем дает предупреждающий сигнал о начале работ. Во время работы машины машинист обязан находиться на специально предназначенном для него месте; он не имеет права допускать на машину посторонних лиц, оставлять ее с работающим двигателем хотя бы на короткое время. Во время работы посторонние лица находятся в 4 метрах от центра скважины при бурении и в 15 метрах при установки опор. При работе машины в ночное время она, независимо от освещенности места работы, должна иметь переднее и заднее освещение. По окончании работы передвигающиеся машины необходимо поставить на тормоза. Следует помнить, что под влиянием ветра или других причин может возникнуть самопроизвольное движение незаторможенной машины. На машине должна быть аптечка первой медицинской помощи. Строго запрещается: работать с поврежденным оборудованием, использовать бурильно-крановое оборудование не по назначению, очищать вручную вращающийся инструмент, производить работы без установки машины на домкраты., резко тормозить поворотную платформу при повороте с поднятой опорой, перевозить людей на поворотной платформе, работать при грозе и ливне, оставлять груз в подвешенном состоянии, ставить на него подкладки. Противопожарные мероприятия: в кабине машины должен находиться заправленный и запломбированный огнетушитель. Работа машины (менее 25 метров) вблизи склада топлива не допускается. Топливо и смазочные материалы хранить в специально отведенных местах с обеспечением требований противопожарной безопасности

VI. Потребность в эксплуатационных материалах

трубопровод сваебойный бурение скважина

При бурении скважины диаметром 360 мм и высотой 8000 мм выбранные буровые инструменты имеют следующие характеристики:

Технические характеристики Ш**-78.3000.000

Диаметр шнека, мм	360
Длина шнека, мм	3000
Шаг витка, мм	300
Верхний присоединительный элемент	Внешний шестигранник 92 мм
Нижний присоединительный элемент	внутренний шестигранник 92 мм
Диаметр трубы шнека, мм	158х7
Размер спирали, мм	101х6

Технические характеристики Б-01702

Диаметр бура, мм	360
Забурник	66-06.01.300А
Резцы	РБМ-35
Соединительный элемент, мм	Наружный шестигранник, 92
Высота, мм	500
Категории буримых грунтов	I-IV

Потребность в эксплуатационных материалах

Наименование	Количество
Бур лопастнойБ-01702	1
Забурник 66-06.01.300А	1
Резцы РБМ-35	4
Шнек вставка Ш**-78.3000.000	3



VII. Расчет основных рабочих параметров машины

Основными параметрами бурения является глубина бурения, скорость бурения и затрачиваемая мощность привода.

Исходные данные:

Грунт III категории

Глубина скважины:

Диаметр скважины:

Осевая нагрузка на бурильном инструменте:

Основные расчетные формулы:

Требуемая мощность буровой установки, Вт

Мощность затрачиваемая на разрушение породы, Вт:

Мощность на подъем грунта из скважины, Вт:

Мощность на сообщение буру поступательного движения, Вт:



Продолжительность бурения одной скважины, мин

Расчет:

Скорость проходки скважины по формуле (1.6):

Объем породы за секунду по формуле (1.5:)

Мощность на подъем грунта из скважины по формуле (1.3), Вт:

Мощность на сообщение буру поступательного движения, формула (1.4), Вт:

Требуемая мощность буровой установки формула (1.1), Вт

VIII. Организация и технология производства бурильных работ

Бурильные работы выполняются в соответствии с проектом организации работ при строительстве конкретного объекта. Согласно проекту производитель работ составляет план работ на объекте с указанием объемов, потребности в основных механизмах и других взаимодействующих средствах. На основе этого плана с учетом имеющихся в наличии машин и механизмов получают задание мастера, которые, в свою очередь, выдают задания в виде нарядов бригаде или старшему машины. Наряд является производительным заданием, по которому учитывается выполнение работы и производится расчет заработной платы рабочим. Перед закрытием наряда мастер оценивает качество и количество выполненной работы.

Текущий учет выполненной работы ведут систематически после каждой смены: машинисты подают сменный рапорт или заполняют журнал, в котором приводят основные данные (марка и номер машины, дата, часы работы, наименование объекта, фамилия инициалы машиниста, объем выполненной работы, сведения о простоях и их причины, неисправностях и их причинах, неисправностях и отказах, мерах, принятых по устранению отказов и неисправностей).

Эксплуатационные материалы машинист получает по специальному лицевому счету в пределах установленных лимитов. При наличии перерасхода указанных материалов в дальнейшем получении их производится с разрешения руководства организации.

Эффективность применения техники в конечном итоге выражается удельным приведенным затратами на единицу продукции вырабатываемой техникой. В основе повышения эффективности бурильно-крановых машин лежит повышение производительности их работ, сокращение неплановых простоев, связанных с отказами и другими причинами потери их работоспособности, а также затрат на техническое обслуживание и текущие ремонты, топливо и рабочие жидкости, смазочные материалы и сменную оснастку. Производительность машины: Теоретическая (максимально возможная) измеряется количеством метров пробуренных скважин в единицу времени без учета реальных условий. Техническая - наибольшая возможная при непрерывной работе в течение часа в конкретных условиях, измеряемая количеством пробуренных метров скважин. Часовая эксплуатационная производительность - это фактически полученная производительность за смену из расчета на 1 час. Годовая эксплуатационная - это объем выполненных работ за год. Учитывает простои в технике не учтенные в часовой производительности, в том числе перерывы на обед и затраты на все виды технических обслуживаний и ремонтов.

Высокой производительности БМ-811 достигают в первую очередь за счет применения рациональных режимов бурения, под которым понимается определенное сочетание усилия подачи и частоты вращения бурильного инструмента, обеспечивающее, с одной стороны - высокую долговечность и надежность бурильного инструмента и машины в целом. При забуривании скважины (первоначальном внедрении бура в грунт) независимо от грунтовых условий с целью повышения точности забуривания и во избежание разрушения забурника и резцов следует применять минимальные частоты вращения бура и малые усилия подачи. При бурении грунтов с малой механической прочность следует применять малые усилия подачи и высокую скорость вращения бура с целью достижения максимальной производительности бурения без значительного износа режущих элементов и динамического нагружения трансмиссии. При бурении грунтов с большой механической прочностью следует применять малую скорость вращения и большие усилия подачи. При бурении плотных и грунтов, отличающихся повышенной липкостью, рекомендуется применять средние скорости вращения и усилия подачи. При бурении плывучих грунтов, необходимо применять шнеки по длине равные глубине скважине и устанавливать опоры сразу после бурения. Необходимо помнить с увеличение диаметра следует снижать скорость вращения бура, а усилие подачи увеличивать.

До начала работ по бурению скважин и должны быть:

1.Получены все необходимые документы на право производства работ;

2. Выполнена планировка площадки;

3.Выполнена разбивка мест бурения;

4.Обозначены находящиеся в зоне работы действующие подземные коммуникации;

5.Ограждена территория строительной площадки;

6.Завезены на стройплощадку оборудование и материалы;

7. Подготовлена площадка под буровую установку.

Перед производством работ устраивают подъезды к пикетам, расчищают площади для установки машины (от пней, кустарников или от снега зимой), планируют площади для горизонтальной установки машины в случае необходимости бурения на косогорах. Получают согласования на производство работ в зоне расположения подземных коммуникаций с приглашением представителей организаций, эксплуатирующих их.

При бурении скважины на пикете соблюдают следующий порядок:

1. Установить буровую установку БМ-811над местом расположения скважины и запустить двигатель бурового агрегата, поддомкратить

2. Поднять мачту буровой установки, установив ее вертикально.

3. Поднять и установить шнек, проверить надежность соединения бура со шнеком, откопать приямок в месте расположения скважин и опустить вращатель.

4. В начале бурения скважины: погружение первого шнека производить на малых оборотах вращения с целью предотвращения искривления скважины (отклонение от ее вертикали);

5. После достижения глубины скважины, соответствующей проекту, бурение остановить.

6. Поднять шнековую колонную. Собрать опоры-аутригеры. Перемещаться до следующей точки бурения.



Список используемой литературы

1) Н.Г. Гаркави. Машины для земляных работ.

2) Д. О. Макушкин Самоходные бурильно-крановые машины.

3) Е.И. Танов. Шнековый буровой инструмент.

4) В. И. Минаев. Машины для строительства магистральных трубопроводов.

5) С.А. Горелов. Машины и оборудование для сооружения газонефтепроводов

6) СНиП 104-34-96. Производство земляных работ

7) С.М. Башлык. Бурение скважин

Размещено на Allbest.ru