Диагностирование надежности винтвого насоса для добычи нефти на месторождении "Ааланефть", АНК "Башнефть"

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая часть

1.1 Назначение и технические параметры

1.2 Конструкция и условия эксплуатации

1.3 Принцип действия

1.4 Характер разрушения основных деталей

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет предельной мощности насоса

2.2 Расчет вала на кручение

2.3 Расчет шпоночных соединений

2.4 Расчет съёмника для подшипника качения

3. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ РАЗДЕЛ

3.1 Система плановых ремонтов

3.2 Технологический процесс ремонта насоса НВ-50

3.3 Технологический процесс ремонта вала

3.4 Оснащенность ремонтных участков

4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕМОНТЕ НАСОСА

5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение и технические параметры

Агрегат электронасосный полупогружной НВ 5О/5О-В-СД(55) предназначен для перекачивания нефти, нефтепродуктов с макси- мальной объемной концентрацией твердых включения не более 0,1% с размером твердых включений не более 0,2 мм, а также для перекачивания смеси воды и нефтепродуктов из подземных дренажных емкостей с твердыми включениями, максимальная объём- ная концентрация которых 1,5%, температурой 258-333 К (от минус 15 °С до плюс 80 °С), плотностью до 1000 кг/м3. Кинемати- ческая вязкость до 30·10-6 м2/с.

Скорость проникновения коррозии до 0,1 мм/год

Агрегаты выпускаются в климатическом исполнении У и Т, категория размещения 2 но ГОСТ 15150-69.

Агрегаты изготавливаются в общепромышленном исполнении, а также в исполнении для взрывоопасных и пожароопасных производств согласно ПВ 09-170-97.

Агрегат устанавливается в зонах В-1а; В-1б;B-Iг;B-IIa; в соответствии с правилами устройства электроустановок и пере- качивающими жидкостями, пары которых образуют взрывоопасные смеси с воздухом категорий ПА,ПВ и групп Т1,Т2,ТЗ и Т4 по ГОСТ 12.1-011-78- вредные вещества второго, третьего и чет- вертого классов опасности по ГОСТ 12.1.005 и ГОСТ 12.1.007-76.

Для указанного исполнения насос комплектуется взрывобезо пасным двигателем и двойным торцовым уплотнением. Необходимость поставки агрегата в указанном исполнении оговаривается при заказе.

Внимание! Не допускается применение агрегата для взрыво и пожароопасных производств, где необходимо перекачивание жидкости с растворенными в ней кислородом, детонирующих, расплавленных металлов, сжиженных газов, радиоактивных жидкостей и других аналогичных сред.

Условное обозначение агрегата при заказе, переписке и

другой документации:

НВ 50/50-3,7-В-СД-У2,

где НВ- насос центробежный погружной, нефтяной, вертикальный с

опорами в перекачиваемой жидкости;

50 - подача, м3/ч;

50 - напор, м;

3,7 -глубина погружения, м;

В - материал проточной части - чугун;

СД - уплотнение вала - сальниковое двойное;

У - климатическое исполнение;

2 - категория размещения агрегата при эксплуатации.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Параметры агрегата НВ50/50-В-СД(55)

Подача, м3/с (м /ч) 0,0139(50)

Напор, м 50

Частота вращения, с-1 (об/мин) 24(1450) Допускаемый кавитационный запас, м, не более 3,0

Давление на входе, МПа (кгс/см2),

при сальниковом уплотнении 0,1(1)

при торцовом уплотнении

при подаче затворной жидкости напроток 0,1(1)

при подаче затворной жидкости из бачка 0

Глубина погружения агрегата

(расстояние от опорной плиты до оси рабочего

колеса), мм 3834

Масса насоса, кг 532

Коэффициент полезного действия насоса, % 40

Коэффициент полезного действия агрегата, % 36

Внешняя утечка через уплотнение м3/ч (л/ч), не более

торцовое 0,03х10-3(0,03)

сальниковое 3х10-3(3.0)

Мощность насоса, (кВт), Вт (14,8)14800

Мощность агрегата, (кВт), Вт (16,4)16400

Масса агрегата в зависимости от глубины погружения 707

Частота тока, Гц 50

Напряжение, В 380

Установленный срок службы, год 3

Примечания:

1) Напор, отнесенный к опорной плите, меньше напора насоса на величину глубины погружения и потерь в напорной трубе.

2) Мощность насоса и агрегата дана при подаче жидкости плотностью =1000 кг/м (расчетная) при номинальных параметрах. Мощность агрегата с двигателем ВА160М4.

3)Производственно-допустимые отклонения по напору ± 5% на номинальном режиме.

4)Допускаемый кавитационный запас (сверх упругости паров жидкости) отнесен к оси насоса и не зависит от температуры жидкости.

5) Потери в напорной трубе в зависимости от глубины погружения 1вар.-06м; 2вар.-0,8 м; 3вар.-1м.

6) Содержание драгоценных и цветных металлов в насосной части отсутствует. Содержание драгметаллов в электродвигателях, пусковой аппаратуре и т.д. - см. эксплуатационную документацию на электрооборудование.

1.2 Конструкция и условия эксплуатации

Электронасосный агрегат НВ 50/50-В-СД (55) состоит из центробежного, вертикального, полупогружного насоса с цен- тральной подвеской и боковой напорной трубой, двигателя взрывозащищенного исполнения, втулочно-пальцевой муфты по ГОСТ 21424-75 и подмоторной стойки. Конструкция насоса приведе- на на рисунке 1.

Направление вращения ротора насоса - по часовой стрелке, если смотреть на насос со стороны двигателя.

Всасывающий патрубок расположен по оси насоса, напорный находится на опорной плите насоса с выводом вертикально вверх.

Рабочее колесо открытого типа с прямыми лопатками.

Вал на выходе из плиты уплотняется двойным сальниковым уплотнением (СД) или торцовым уплотнением.

Агрегат имеет три варианта глубины погружения I, II, III.

Вал насоса состоит из 2-х частей, соединяемых с помощью резьбы. Вал вращается в трех опорах.

Верхняя опора - шарикоподшипник 318 ГОСТ 8338-75, смазывается смазкой Литол-24 ГОСТ 21150-87. Нижний и средний - подшипники скольжения.

Смазка подшипников скольжения осуществляется свободной от абразивных взвесей перекачиваемой жидкостью 0,056 ... 0,083 л/с (200 ... 300 л/ч), подаваемой через трубопровод смазки от отстойника или какого-нибудь другого источника, давлением не менее 0,08 МПа (0,8 кгс/см2).

При давлении в емкости, не превышающем атмосферное, в камеру торцового уплотнения подается ТОСОЛ А-65 ТУ 6-02-751-78 из бачка, прикрепленного к стойке двигателя. Бачок обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости в камере торцового уплотнения.

При давлении в емкости, превышающем атмосферное, в камеру торцового уплотнения должна подаваться напроток затворная жидкость под давлением, превышающим давление в емкости на 0,05... 0,1 МПа (0,5... 1,0 кгс/см2).

При эксплуатации агрегат должен быть заземлен. Место соединения заземляющего провода с болтом зачистить, а после соединения заземляющего провода с болтом зачистить и закрасить для защиты от коррозии.

При проведении ремонтных работ двигатель должен быть полностью отключен от электрической сети.

Заземление двигателя по ГОСТ12.2.007.0-76.

Заземляющее устройство для отвода зарядов статического электричества должно быть установлено на плите насоса

В агрегате для обеспечения взрывобезопасности применяются следующие меры:

1) Соединение плиты с емкостью - шип - паз.

2) Контроль температуры верхнего подшипника качения. Она не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 50°С.

3) Перед пуском в ход агрегата необходимо масляный бачок полностью наполнить ТОСОЛОМ А-65.

Настройка датчика уровня ТОСОЛА должна обеспечивать выключение и невозможность пуска насоса при уровне жидкости в бачке ниже минимального.

4) Подача в подшипник скольжения смазывающей и охлаждающей жидкости. Жидкость подается из напорной трубы при пуске агрегата, при условии предварительной ее очистки от твердых включений потребителем насоса.

5) Применение двигателя только во взрывозащищенном исполнении. Двигатели во взрывозащищенном исполнении имеют пусковые устройства, в состав которых входят тепловые реле, обеспечивающие защиту обмоток электродвигателя от недопусти- мого перегрева в аварийных ситуациях.

6) Агрегат включается в работу автоматически при достижении в дренажной емкости определенного уровня перекачиваемой жидкости, при которой средний и нижний подшипники скольжения насоса залиты ею.

Агрегат не автоматизирован. Рекомендуется иметь выносной пульт управления, размещенный в звукоизоляционной камере.

При работе агрегата уровень жидкости в емкости падает, но подшипники скольжения остаются залитыми перекачиваемой жидкостью, которая заполняет подвески насоса, проходя в них через подшипники скольжения.

Таким образом, подшипники скольжения, залитые перекачиваемой жидкостью, не могут служить источником повышения температуры, способной вызвать воспламенение взрывоопасной смеси, если она появится в дренажной емкости. В связи с этим для агрегатов отпадает необходимость в наличии азотного "дыхания" в емкостях, на которых они установлены.

Датчик уровня жидкости в емкости должен быть настроен на уровень 1600 мм, не более, от верхнего края емкости и обеспечивать нахождение промежуточного подшипника скольжения в жидкости (см, схему автоматизации).

В том случае, когда необходимо полностью опорожнить дре- нажную емкость, агрегат пускается не автоматически, а ручным пуском при низком уровне перекачиваемой жидкости (когда залито только рабочее колесо насоса) и при отключенной блокировке по минимальному уровню в емкости.

При этом перед пуском сварные подвески насоса для взры-

вобезопасности заполнить оборотной водопроводной водой. Она подается в подвески через систему подвода смазывающей и охлажда- ющей жидкости подшипников скольжения давлением не менее 1 кгс/см 2 в течение 15 мин. Пуск агрегата возможен только после истечения этого времени.

Установка блокировок, отключающих агрегат при несоблюдении вышеуказанных требований, а также при перегрузке по току и пуске незаполненного насоса в объём поставки не входят.

Применение двойного сальникового уплотнения с обязательной подачей в него напроток затворной жидкости (во- ды) в агрегатах допускается для общепромышленного исполнения.

Давление затворной жидкости в сальнике должно превышать на 0,05-0,1 МПа (0,5-1,0 кгс/см 2) давление в емкости.

Расположение агрегата на рабочем мечте должно гаранти- ровать безопасность и удобство его обслуживания и соответ- ствовать строительным нормам и требованиям по технике безо- пасности и промсанитарии.

После ремонта, а также и при монтаже агрегат проверить специальной комиссией на предмет обеспечения безопасности его эксплуатации.

Рисунок 1 - Конструкция насоса НВ-50/50.

Перед пуском в ход агрегата необходимо удостовериться в исправном состоянии электродвигателя, насоса, трубопровода предохраняющих устройств.

Необходимо периодически производить осмотр контрольноизмерительных приборов и предохранительных устройств. Манометр присоединяется к напорному трубопроводу через трехходовой кран, и "U"-образную трубку, заполненную ней- тральной жидкостью.

В особых условиях эксплуатации при монтаже, демонтаже, сборке и разборке агрегата необходимо пользоваться ин-струментом, исключающим возможность искрообразования.

1.3 Принцип действия

Динамические насосы представляют собой насосы, в которых жидкость перемещается под силовым воздействием рабочих органов на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом колеса.

В центробежных насосах жидкость перемещается через рабо-чее колесо (позиция 10), состоящее из дисков, между которыми рас- положены лопасти. Диски соединены с валом ступицей и шпонкой. Вращение вала передается рабочему колесу, в результате чего жидкость нагнетается в отводящий канал, заканчивающийся диффузором.

В рабочем колесе центробежного насоса лопасти образуют каналы, направленные от оси насоса к его периферии. Жидкость, проходя между лопастями, вращается или под действием центробежных сил выбрасывается в неподвижный периферийный канал для плавного ее отвода и направления в диффузор.

Диффузор - расширяющийся патрубок, в котором скорость жидкости снижается, а ее давление еще более увеличивается. Вследствие движения жидкости от оси к периферии рабочего колеса у его входа (около вала насоса) создается область пониженного давления. В результате этого происходит постоянный приток жидкости к рабочему колесу. Центробежные насосы создают средние подачи и напоры. Перемещение жидкости в них обусловлено ее взаимодействием с рабочим колесом насоса. Жидкость в нем движется относительно рабочего колеса и в тоже время вместе с ним совершает движение по окружности. Сумма относительного и окружного движения представляет абсолютное движение жидкости, т.е. движение относительно неподвижных частей насоса.

Полезная мощность лопастного насоса равна

,

где H - напор насоса, м;

Q - подача насоса, м3/ч;

- плотность жидкости, кг/м3;

g - ускорение свободного падения 9,81, м/;

Мощность, потребляемая насосом включает потери мощности и зависит от кпд:

Центробежные насосы применяются для подачи разнообразных по своим физическим показателям жидкости: сильно минерализованной воды (плотность более 1000 кг/м3), сырой нефти и нефтепро- дуктов. Подача Q и напор H не зависят от плотности подаваемой жидкости, меняются давление и полезная мощность. При увеличении вязкости подаваемой жидкости уменьшается напор и подача, потери мощности резко увеличиваются и к.п.д. насоса уменьшается.

1.4 Характер разрушения основных деталей

Надежность и долговечность машин, их узлов и деталей находившихся в эксплуатации, ниже, чем новые, так как в процессе эксплуатации машин детали изнашиваются, что сопровождает возникновение динамических нагрузок и вибраций, снижающих запас прочности деталей, в результате чего возрастает возможность отказов и поломок.

Долговечность машин определяется ее способностью сохранять работоспособность при соответствующих режимах и условиях работы до предельного состояния, при котором дальнейшая работа невозможна или опасна и зависит от конструкции, износостойкости, прочности деталей и других факторов

Долговечность рабочих колес зависит от качества их изготовления и материала, из которого они выполнена. К рабочим колесам предъявляются следующие требования: точность геометрических размеров, правильность формы и чистота поверхности каналов, статическая уравновешенность, концентричность наружной окружности и окружности уплотнительных поясков по отношению к внутреннему осевому отверстию каждою колеса. В зависимости от активности перекачиваемой среды и назначения насоса рабочее колесо изготовляют из различных материалов. Для колеса насосов, перекачивающих холодные продукты, применяют серый чугун, агрес- сивные - кремнистый сплав ферросилид, горячие - стали 10X13, 20Х13, 08Х18Н9Т, нейтральные углеродистые стали.

Основные причины выхода из строя рабочих колес - коррозионный и эрозионный износ, значительный осевой сдвиг ротора из-за неправильной сборки насоса, неправильная установка ротора в осевом направлении, неточные зазоры в проточной части насоса, попадание в насос посторонних тел.

Значительный осевой сдвиг ротора насоса происходит из-за неправильной сборки или разрушения радиально-упорных подшипников. При неправильной сборке консольных насосов типа НК, НГК ротор имеет большой осевой люфт (разбег). Обычно сдвиг ротора происходит в сторону всасывания. При этом диски рабочих колес обращены в сторону всасывающего трубопровода, соприкасаются со стенками корпуса насоса и выходят из строя. Рабочие колеса изнашиваются до лопаток или на них образуются глубокие кольцевые риски.

Сальниковые уплотнения наиболее распространены из-за простого конструктивного исполнения и обслуживания. В корпусе сальника устанавливают кольца из мягкой сальниковой набивки. В осевом направлении кольца сальника поджимают нажимной втулкой, при этом набивка прижимается к втулке вала, уплотняя его.

Для равномерного распределения напряжений число колец сальниковой набивки рекомендуется принимать не более четырех. Если давление перед сальником превышает 10 кгс/см2, необходимо предусмотреть разгрузку. Длительность работы концевых уплотнений в значительной степени зависти от правильной эксплуатации и монтажа сальниковой набивки. Перед установкой набивных колец необходимо проверить визуально и на ощупь состояние рубашек вала под сальниковой набивкой. Рубашка не должна иметь царапин, забоин и других дефектов. Также характерные неисправности приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характерные неисправности и методы их устранения

Наименование неисправности, внешнее проявление и дополнительные признаки.	Beроятная причина.	Метод устранения
1	2	3
1. Агрегат не подает жидкость при запуске.	Уpoвeнь жидкости в емкости ниже рабочего колеса агрегата	Повысить уpoвeнь жидкости в емкости,
2. Агрегат не создает Необходимого напора при спецификационной подаче.	Неправильное направление вращения вала.	Проверить правильность подключения электродвигателя
	Засорение проточнойчасти агрегата	Осмотреть и прочистить проточную часть
	Повреждение напор ного трубопровода	Проверить монтаж и состояниетрубопровода, и его арматуры, устранить повреждение
	Повреждение или износ рабочегоколеса,	Устранить повреж дение, в случае необходимости заменить рабочее колесо
	Зазоры между рабочим колесом и корпусными деталями выше допустимых	Устранить причины,заменить изношен ные детали
3.Перегрузка электродвигателя	Подача выше рас четной, а напорниже расчетного	Прикрыть напорнуюзадвижку
	Механическое повреждение (заедание) в насосе.	Устранить повреждение.
	Механическое повреждение электродвигателя	Устранить повреждение
	забила шарикоподшипник	Отрегулировать количество смазки в подшипнике.
4.Повышенная вибрация, шум	Непрочный фундамент или крепление агрегата.	Проверить монтаж
	Частичное засорение рабочего колеса	Осмотреть и прочистить рабочее колесо.
	Заеданиевращающихся деталей	Устранить заедание
	Износ подшипников.	Заменить подшипники
5. Утечка через торцовое уплотнение вала более 0,03 л/ч	Вышло из строя торцовое уплотнение	Осмотреть уплотнение и при необходимости заменить вышедшие из строя детали
	Наличие воздуха в камере торцового уплотнения.	Удалить воздух, вывернув пробку поз. 166

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет предельной мощности насоса

Исходные данные:

- Плотность жидкости - ,кг/м 3 1000;

- Напор - Н, м 50;

- Подача - Q, м 3/с 0,0139;

- КПД насоса - ,% 40.

Расчет:

Определяем давление

р=g , (2.1)

где -плотность жидкости, кг/м 3;

g-ускорение свободного падения, м/с2;

Н-напор, м.

р=1000·9,8·50=490000 Па,

2) Определяем предельную мощность насоса

Рпр=Q, (2.2)

где Q- подача, м3/ч;

р - давление, Па;

-коэффициент полезного действия насоса, %.

Рпр=0,0139·490000/0,4=14800 Вт=14,8 кВт,

2.2 Расчет вала на кручение

Рисунок 2 - Эпюра крутящих моментов

Исходные данные:

- Мощность насоса - Р, кВт 14,8;

- Частота вращения - n, об/мин 1450;

- Допускаемые напряжения при кручении - [кр], МПа 20;

- Диаметр вала - d,мм 39.

Расчет

Определяем угловую скорость.

=Пn/30, (3)

где n-частота вращения, об/мин.

=3,14·1450/30=151,7 рад/с,

Определяем крутящий момент на валу. Расчетная схема приведена на рисунке 2

Тк=Р/, (4)

где Р- мощность двигателя, кВт.

Тк=14,8·10 3/151,7=97,5 Нм,

Определяем полярный момент инерции

=0,2·d 3 , (5)

где d- диаметр вала, мм.

=0,2·39 3= 11,8·10 3 мм 3,

4) Определяем максимальное значение касательных напряжений

мах=Тк/, (6)

где Тк - крутящий момент, Нм;

- полярный момент инерции, мм 3.

мах=0,0975·10 6/11,8·10 3=8,26 МПа,

мах < [кр]=20 МПа.

2.3 Расчет шпоночных соединений

Рисунок 3- Расчетная схема шпоночного соединения

2.3.1 Шпонка под полумуфтой

Исходные данные (Расчетная схема приведена на рисунке 3)

- Диаметр вала - d, мм 39;

- Ширина шпонки - в, мм 12;

- Высота шпонки - h, мм 8;

- Длина шпонки - l,мм 56;

- Крутящий момент - Тк, Нм 97,5;

- Допускаемое напряжение на смятие - [], МПа 130;

- Допускаемое напряжение на срез - [], МПа 100.

Расчет:

1) Выбираем рабочую длину шпонки

lp=l-в, (7)

lp=56-12=44 мм.

2) Проверяем выбранную шпонку на смятие

= 2·Тк/[(0,94h-t1) lp] ? [], (8)

где d-диаметр вала, мм;

t1-глубина паза вала, мм.

=2·97,5/[(0,94·8·10 -3-5·10 -3)44·10 -3]=1,75 МПа,

< [] .

3) Проверим прочность выбранной шпонки на срез

=2·Тк/d·b·l ? [], (9)

=2·97,5/39·10 -3·56·10 -3·12·10 -3 =7,4 МПа,

<[].

Следовательно, призматическая шпонка 12х8х56 по условию прочности подходит для данного соединения.

2.3.2 Шпонка под втулкой подшипника скольжения

Исходные данные:

- Диаметр вала - d, мм 50;

- Ширина шпонки - в, мм 14;

- Высота шпонки - h, мм 9;

- Длина шпонки - lр, мм 36;

- Крутящий момент - Тк, Нм 97,5;

- Допускаемое напряжение на смятие - [], МПа 130;

- Допускаемое напряжение на срез - [], МПа 100.

Расчет

Исходя из формулы (7)

lp=36-14=22 мм.

2) Исходя из формулы (8)

=2·97,5/[(0,94·9·10 -3-5,5·10 -3)22·10 -3]=2,9 МПа

< [].

3) Исходя из формулы (9)

=2·97,5/50·10 -3·36·10 -3·14·10 -3 =7,73 МПа,

<[].

Следовательно, призматическая шпонка 14х9х36 по условию прочности подходит для данного соединения.

2.3.3 Шпонка под рабочим колесом

Исходные данные:

- Диаметр вала - d, мм 38;

- Ширина шпонки - в, мм 10;

- Высота шпонки - h, мм 8;

- Длина шпонки - lр, мм 56;

- крутящий момент - Мк, Нм 97,5;

- Допускаемое напряжение на смятие - [], МПа 130;

- Допускаемое напряжение на срез - [], МПа 100.

Расчет

Исходя из формулы (7)

lp=56-10=46 мм.

Исходя из формулы (8)

=2·97,5/[(0,94·8·10 -3-5·10 -3)46·10 -3]=1,68 МПа,

< [].

Исходя из формулы (9)

=2·97,5/38·10 -3·12·10 -3·56·10 -3 =7,6 МПа,

<[].

Следовательно, призматическая шпонка 10х8х56 по условию прочности подходит для данного соединения.

2.4 Расчет съёмника для подшипника качения

Рисунок 4- Универсальный съемник

Расчёт усилий при разборке деталей

Исходные данные (универсальный съёмник показан на рисунке 4

- диаметр вала - d1 , мм 49;

- наружный диаметр - d, мм 190;

- длина распрессовки - l, мм 115;

- характер посадки -Н6/r6;

- коэффициент трения - f=0,08.

Расчет

Определяем максимальное значение натяга в сопряжении.

отверстие 49 Н6- 490+16 ,

вал 49 r6- 49+34+50,

- Максимальный натяг - Sмах, мкм 50;

2) Расчётный натяг

Sрас= Sмах-1,2· (Rz1 + Rz2), (10)

где Rz1 =Rz2 =5-высота микронеровностей.

Sрас=50-1,2·(5+5)=38 мкм,

3) Определяем контактное давление

q=Sрас/d·(C1 /E1 )+(C2/E2), (11)

где E1 , E2 -2,1·10 11 - коэффициент продольной упругости

материала вала и внутреннего кольца подшипника;

1 , 2 -0,3 - коэффициент Пуассона материала вала и внутреннего кольца подшипника;

С1 , C2 -коэффициенты.

С1 =(d 2 +d1 2)/ (d 2 -d1 2) - 1 , (12)

где d1-диаметр вала, мм;

d- диаметр наружного кольца подшипника, мм.

С1 = 1-0,3=0,7 ,

С2=(d2 2+d 2) / (d2 2-d 2) + 2 , (13)

где d1-диаметр вала, мм;

d- диаметр наружного кольца подшипника, мм.

С2 =(190 2+49 2)/ (190 2-49 2) +0,3=1,44,

Исходя из формулы (10)

q=0,038·10 -3/[49·10 -3(0,7/2,1·10 11+1,44/2,1·10 11 )]=7,6 МПа.

4) Определить усилие распрессовки

Fмах=q·П·d·l·f, (14)

где f- коэффициент трения

Fмах=7,6 ·10 6 ·3,14 · 49·10 -3·0,08·115·10 -3=10757,9 Н=10,7 кН,

5) Определить средний диаметр

(15)

где =1,5-коэффициент высоты гайки;

=0,5- коэффициент высоты резьбы.

=0,022 м=22 мм.

По таблице определяем р=4 мм и соотношение d и d2 .

d2 =d-2 , (16)

d= d2+2 , (17)

d= 22+2=24 мм,

Резьба с ближайшим номинальным диаметром 24 мм.

d2 =24-2=22 мм.

6) Определить внутренний диаметр резьбы

d3 =d-4, (18)

d3 =24-4=20 мм.

7) Угол подъёма винтовой линии

=S/П·d2 , (19)

где S=р=5-ход резьбы.

=5/3,14·22=0,072,

=0,072=4°6'.

8) Момент на рукоятке

Т=Fmax· d2/2· tg(+), (20)

где - приведенный угол трения, °.

=f/cos 30/2 , (21)

=0,08/cos 15°=0,0825 ,

=arctg 0,0825=4°40' ,

Т=10,7 · 10 3·(22·10 -3/2)· tg(4°6'+4°40')=18,2 Нм.

3. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ РАЗДЕЛ

3.1 Технологический процесс ремонта насоса НВ-50

При капитальном ремонте насос разбирают полностью согласно технологической схеме, где указываются последовательность операции, предусматривающая вначале разборку насоса на блоки, узлы, подузлы, а затем разборку каждого узла на детали.

Технологический процесс капитального ремонта представляет собой комплекс технологических и вспомогательных операций по восстановлению работоспособности оборудования, выполняемых в определенной последовательности.

1) Разборку агрегата производят для контроля и дефектовки деталей насоса, с последующим их ремонтом или заменой. Перед, разборкой агрегат промыть до полного удаления перекачиваемого продукта.

1.1. Отгибаем усики шайб 64, отвинчиваем гайки 55, соединяющие трубопроводы для подвода смазки, отсоединяем от плиты фланцы с приваренными к ним трубопроводами 40,41 от плиты и корпусов подшипников, отвинчиваем штуцера 24 от корпусов подшипников.

1.2. Отвинчиваем гайки, соединяющие электродвигатель со стойкой, снимаем пружинные шайбы и снимаем электродвигатель со стойки 20.

1.3. Отгибаем усики шайб стопорных 66 отвинчиваем гайки 58, соединяющие крышку с корпусом, снимаем крышку всасывающую 2, предварительно сняв фильтр 35.

1.4. Отгибаем усики шайбы стопорной 23 и отвинчиваем гайку рабочего колеса 12 (резьба левая).

1.5. Снимаем с вала колесо рабочее 10 (c помощью приспособления 1б-1O0X8) и прокладку регулировочную 48.

1.6. Отсоединяем корпус 13 с нижней подвеской 42 от верхней подвески 3, используя винты M12-8gx6O, и трубы напорной 43, предварительно подложив под нее технологическую стойку. Снимаем корпус с нижней подвески, вынимаем вкладыш 15 и при износе заменяем его.

1.7. Снимаем втулку защитную 19 выколоткой, используя технологические пазы и при износе заменяем ее.

1.8. Снимаем крышку подшипника 16. Снимаем корпус подшипника 6, используя технологическую канавку, и при износе заменяем вкладыш 15.

1.9. Выворачиваем винт 32. С помощью технологических пазов снимаем втулку 7 с вала и при износе заменяем ее.

1.10. Отвинчиваем гайки 55, 54, соединяющие подвеску с плитой и стойкой. Снимаем плиту 37 и подвеску 2.

1.11. Отвинчиваем гайки 55, соединяющие крышку подшипника со стойкой, снимаем шайбы пружинные. Снимаем крышку подшипника 4.

1.12. Отгибаем усики шайбы, отвинчиваем гайку и снимаем кольцо 22.

1.13. Вынимаем из стойки 20 втулку 5 с насаженным на нее подшипником с помощью универсального съемника.

1.14. Вынимаем вал 1.

1.15.Заменяем набивки сальника.

Отвинчиваем гайки 57 поднимаем накладку 45 вверх, вынимаем втулку нажимную 46, набивку сальника, кольцо 47 поднимаем вверх.

Готовим пять колец сальниковой набивки из шнура, входящего в комплект ЗИП. Длина заготовки-по месту, разъем кольца набивки выполняем под углом 45° к плоскости кольца. Собираем сальник. В сальник вводим по одному кольцу, следя за тем, чтобы замки каждого кольца располагались на 120 -180° по отношению друг к другу. При этом следим, чтобы кольцо 47 находилось под отверстием для подвода затворной жидкости.

2. Сборку агрегата производим в порядке, обратном разборке.

2.1. Перед сборкой посадочные и привалочные поверхности смазываем смазкой ЛИТ0Л-24 ГОСТ 2115O-87, резьбовые УССА ГОСТ 3333-80-резиновые - ЦИАТИМ-221 ГОСТ 9433-80.

2.2.Винты 32, 53 сажаем на эпоксидной смоле ЭД-5 ГОСТ 10587-84 или герметике, гайки 59 керним.

2.3. Зазор S обеспечиваем установкой необходимого количества деталей 21.

2.4. Зазор S1 обеспечиваем установкой необходимого количества прокладок.

2.5. Зазор S2 обеспечиваем подбором необходимого количества прокладок.

2.6. Гайки 54 стопорим попарно крест накрест, концы проволоки закручиваем

2.7. Выдерживаем зазор между полумуфтами 5 ± 1 мм.

2.8. Свидетельством правильной сборки агрегата является легкость и плавность вращения от руки, его ротора.

После мойки и сушки детали ремонтируемого оборудования проходят контроль технического состояния, цель которого -- определить степень их износа и возможность последующего использования, а часто и причины выхода деталей из строя, такие как дефект сборки, неправильная эксплуатация, отсутствие смазки и т. д. При контроле и дефектовке руководствуются техническими условиями, специально разработанными в виде таблиц или карт, где перечисляются дефекты, которые могут встречаться на данной детали, приводятся способы их определения, контрольно-измерительный инструмент, номинальные, допустимые и предельные зазоры, натяги и т. д.

В процессе контроля все детали сортируют на пять групп, и маркируют соответствующей краской:

1) Годные -- зеленой.

2) Годные только при сопряжении с новыми или отремонтированными до номинальных размеров деталями -- желтой.

3) Подлежащие ремонту на данном предприятии -- белой.

4) Подлежащие ремонту на специализированных предприятия-тиях -- синей.

5) Негодные или выбракованные -- красной.

Годные детали транспортируют в комплектовочное отделение или на склад. Детали, подлежащие ремонту, отправляют на склад деталей, ожидающих ремонта. Бракованные детали сдают в металлолом или частично используют как материал для изготовления других деталей. Запрещено браковать детали, износ которых не превышает допустимых норм. Причины выбраковки определяются следующими факторами:

1) Конструктивным, когда предельное изменение размеров деталей ограничивается их прочностью или конструктивным изменением сопряжения; так, для коленчатых валов уменьшение размеров их шеек после известного предела может оказаться недопустимым в результате снижения прочности или вызвать недопустимое утолщение вкладыша.

2) Экономическим, когда уменьшение размеров деталей ограничивается снижением производительности машины, увеличением механических потерь, расхода топлива, смазки и т. д.

Существуют и другие факторы. Контроль деталей выполняется в определенной последовательности. В первую очередь определяют дефекты, по которым чаще всего выбраковывают деталь, например трещины, раковины и т. д. Если они имеются, остальные дефекты этой детали не проверяют.

Выбраковочные износы и дефекты в зависимости от их характера определяют следующими способами:

1) Наружным осмотром деталей выявляют дефекты, видимые невооруженным глазом, такие как трещины, обломы, остаточные деформации изгиба или кручения.

2) Простукиванием обнаруживают невидимые дефекты -- неплотность посадки штифтов, шпилек или наличие трещин, при которых звук, издаваемый деталью, будет дребезжащим.

3) Опробованием устанавливают наличие люфтов, легкость вращения подшипников или возможность перемещения шестерен по шлицевым валам и т. п..

4) Промером универсальным или специальным измерительным инструментом определяют овальность, конусность и допустимые размеры.

5) Специальными приспособлениями определяют, например, упругость пружины.

6)Дефектоскопией (магнитной, люминесцентной, ультразвуковой, рентгеновскими лучами) выявляют невидимые дефекты.

7)Гидравлическим и пневматическим испытанием на специальных стендах проверяют герметичность различных деталей.

Степень износа деталей определяют измерительными инструментами, применяемыми в машиностроении.

Правильнй выбор измерительных средств в зависимости от точности измеряемой детали имеет большое практическое значение.

Предельные погрешности средств измерения должны быть меньше, чем допуск контролируемой детали. Так, при допусках, 0,015--0,05 мм применяют микрометры, при допусках 0,05-- 0,2 мм необходимо использовать штангенциркуль с отсчетом 0,02 мм, при допусках 0,2--0,5 мм выбирают штангенциркуль с отсчетом 0,1 мм.

Из всех выбраковочных признаков наиболее сложно определить скрытые дефекты (мелкие трещины, внутренние раковины и т.д.). Однако отечественной промышленностью выпускается достаточно средств для обнаружения этих дефектов.

Магнитный метод основан на появлении магнитного поля рассеяния, которое образуется в результате резкого изменения магнитной проницаемости в местах дефекта детали при прохождении через нее магнитного потока. Для выявления этого поля применяют ферромагнитный порошок или суспензию, которую приготовляют из трансформаторного масла (объемная доля 40 %), керосина (60 %) и магнитного порошка из расчета 50 г на 1 л смеси. Магнитное поле создается электромагнитом, соленоидом, пропусканием переменного или постоянного тока большой силы через деталь или медный стержень, установленный в ее отверстие. После магнитной дефектоскопии деталь размагничивают. На ремонтных предприятиях применяют стационарные дефектоскопы М-217, МЭД-2, 77МД-1, переносной 77МД-ЗМ и полупроводниковый ППД.

В люминесцентном методе использована способность некоторых веществ испускать световое излучение под действием ультрафиолетовых лучей. Для контроля на поверхность детали наносят флуоресцирующее вещество (жидкость, подогретую до 80 °С), которое проникает в трещины, поры и раковины. После этого деталь протирают, а на контролируемые поверхности наносят тонкий слой порошка углекислого магния, талька или си-ликагеля, которые освещают ртутно-кварцевой лампой. Порошок вытягивает из трещин и пор жидкость, которая в лучах лампы обнаруживает дефектные участки детали в виде светящихся линий и пятен.

Для люминесцентного контроля используют следующие флуоресцирующие составы: трансформаторное масло, керосин и бензин в соотношении (по объему) 1:2:1 с добавлением 0,25 г на 1 л смеси зелено-золотистого дефектоля; керосин -- объемная доля 0,75 %, вазелиновое масло -- 15 %i бензин -- 10 % с добавкой 0,2 г дефектоля и 3 г эмульгатора ОП-7 на 1 л смеси; керосин -- объём- ная доля 50 %. «Нориол»--50%.Источниками ультрафиолетового излучения служат ртутно-кварцевые лампы типа ПРК-2, ПРК-4, 77ПЛУ-2 и СВДШ-250 со светофильтром УФС-3.

Ультразвуковой метод основан на способности ультразвука распространяться в металле и отражаться от дефектного участка (акустическое сопротивление).

Промышленность выпускает серию ультразвуковых дефектоскопов, которые можно применять в ремонтном производстве: УЗД-7Н, ДУК-5В, УЗД-НИИМ-5, УЗД-ЮМ, УЗДЛ-51М и др.

Контроль рентгеновскими лучами заключается в просвечивании детали. Пятна и полосы различной яркости на рентгенограмме указывают дефекты металла. Кроме рентгеновских лучей для дефектоскопии используют гамма-лучи радиоактивных элементов, таких как изотопы кобальта 60, цезия 137 и др. Их проникающая способность позволяет просвечивать металл толщиной до 300 мм.

Гидравлический и пневматический методы широко применяют в ремонтном производстве для обнаружения трещин в корпусных деталях. Внутри детали поднимают давление жидкости или воздуха и выдерживают в течение 5 мин. Постоянство давления, контролируемого по манометру, и отсутствие утечек свидетельствует о герметичности детали. При пневматическом методе деталь погружают в ванну с водой. Пузырьки выходящего воздуха указывают место расположения трещины. Крупногабаритные детали смачивают мыльным раствором. Если герметичность нарушается, то в местах повреждений появляются пузырьки.

Результаты дефектовки заносят в дефектовочные ведомости, которые составляют на каждую разобранную для ремонта машину. На основании дефектовочной ведомости уточняют потребность в запасных частях и материалах, объем работ по ремонту оборудования и восстановлению изношенных деталей

Ремонт рабочего колеса

Восстановление рабочего колеса из стального литья показано на рисунке 6. Диск рабочего колеса 2 протачивают, по размеру проточки изготовляют кольцо 1, заваривают кольцо и обрабатывают на токарном станке. Если рабочее колесо чугунное, то его заменяют новым или медным электродом заплавляют глубокие кольцевые риски.

1- кольцо; 2- рабочее колесо

Рисунок 6 - Восстановление рабочего колеса из стального литья

3.3 Технологический процесс ремонта вала

В процессе эксплуатации насоса валу могут наблюдаться следующие виды дефектов:

1) деформации (изгиб вала, смятие боковых поверхностей шпоночных пазов);

2) механический износ посадочных поверхностей;

Процесс реставрации выполняется в виде упрощенной маршрутной карты (таблица 2).

Таблица 2- Маршрутная карта

1.1	Укладываем вал в ванну	Кран=2,5 кН
1.2	Промываем вал	Щетка металлическая, скребок, ветошь, керосин, вытяжная вентиляция
1.3	Протираем вал	Салфетка
1.4	Укладываем вал на верстак	Кран=2,5 кН
2	Контрольная
2.1	Контроль на наличие трещин, вмятин, изломов	Визуально, ультразвуковой дефектоскоп ДУК - 66
2.2	Износ рабочих поверхностей Г, Д, Е, Ж	Микрометр 50-75, индикатор И4-10, призмы
3	Слесарно-сварочная
3.1	Изолируем необрабатываемые поверхности	Асбестовые шнуры
3.2	Нагреваем поверхности подлежащие наплавке t=3000C	Газовый резак, Маяк-2-02, редуктор кислородный ДКП-1-65, редуктор пропановый ДПП-1-65, шланги резиновые
4	Наплавочная
4.1	Наплавляем последовательно поверхности Г, Д слоем 3 мм, на поверхностях Е и Ж, наплавляем шпон пазы	Сварочный выпрямитель ВДУ-500, электроды, электрододержатель

Рисунок 7 - Упрощенная схема ремонта вала

3.4 Оснащенность ремонтных участков

Ремонтные цеха имеют следующие участки: моечно-разборочный, слесарно-сборочный, комплектовки с кладовой деталей и материалов, испытания и обкатки, а также сварочный, кузнечный и механический. Кроме того, цех должен иметь отдельные площадки, оборудованные подъемными механизмами, для хранения оборудования, ожидающего ремонт, и исправного оборудования. Транспортная связь между участками должна осуществляться с помощью подъемно-транспортного оборудования.

Цех должен быть оснащен подъемно-транспортным оборудованием (мостовыми кранами, кранбалками, электрифицированными рельсовыми тележками, электрокарами и т.д.) грузоподъемностью, соответствующей весу ремонтируемого оборудования, механическими и гидравлическими прессами, домкратами, стендами и стеллажами для разборки и сборки оборудования, стеллажами для хранения деталей и узлов, моечными ваннами, слесарными верстаками и стендами для испытания и обкатки оборудования.

Для ремонта каждого вида оборудования, агрегатов и узлов отводятся отдельные постоянные рабочие места, специально оснащенные оборудованием, механизмами и приспособлениями, необходимыми для разборки и сборки данного вида оборудования.

Рабочее место должно быть оснащено слесарными верстаками, стеллажами и столиками для хранения узлов и деталей, ящиками и столиками для хранения приспособлений, крепежного и обтирочного материалов и моечными ваннами для мойки отдельных мелких узлов и деталей. Мойка оборудования, агрегатов и крупных узлов должна производиться перед разборкой в специальном моечном отделении. Кроме того, рабочее место должно быть оснащено специальными стендами или стеллажами для установки оборудования, агрегатов и узлов в удобное положение для выполнения сборочно-разборочных работ. Иногда для этого применяют поворотные стенды, которые позволяют в процессе сборки и разборки поворачивать оборудование или агрегат в удобное положение. В необходимых случаях ремонтные места должны быть оснащены сверлильными и наждачными станками, механическими и гидравлическими прессами.

Рабочее место должно быть всегда чистым, на нем должны находиться только те предметы, которые нужны для выполнения производственного процесса. При этом на рабочем месте не должно быть скученности в размещении предметов, затрудняющей действия слесаря, а также и разбросанности, приводящей к дополнительным движениям. Инструмент и приспособления должны находиться на рабочем месте только в исправном состоянии.

4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕМОНТЕ НАСОСА НВ-50

Виды опасности:

1) Высокое давление перекачиваемой среды.

2) Высокое напряжение электросети.

3) Высокая частота вращения.

4) Высокий уровень шума.

Источники опасности:

1) Насос, перекачивающий жидкость под высоким давлением.

2) Электродвигатель и средства автоматики, подключенные к высокому напряжению.

3) Соединительная муфта.

Техника безопасности при монтаже и обслуживании насоса должна проводиться в соответствии с указаниями сопроводительной технической документации согласно РД-111-81,конструкция насоса должна отвечать общим требованиям безопасности согласно ГОСТ 12.2.003-74.

Конструкцией насоса предусматривается:

1) Герметичность и прочность корпусных деталей насоса.

2) Присоединение приборов контроля давления на входе и выходе насоса.

3) Присоединение приборов контроля давления в маслосистеме.

4) Замер температуры подшипников с помощью термодатчика.

5) Система автоматики с блокировкой от высокого напряжения для аварийного отключения насосного агрегата.

6) Соединительная муфта должна быть закрыта защитным кожухом.

Для предотвращения обратного вращения ротора насоса при остановке на напорной линии должен быть установлен обратный клапан. Фланцевое соединение напорного патрубка с обратным клапаном должно быть закрыто защитным кожухом.

Электронасосный агрегат должен быть заземлен согласно ГОСТ 12.1.03-81 и ГОСТ 21130-75, а подводящие шины закрыты согласно указаниям сопроводительной технической документации на электродвигатель.

Монтаж, демонтаж, ремонт насоса и оборудования следует проводить только при полностью отключенных от электросети электродвигателя и средствах автоматики.

Электронасосный агрегат устанавливается в помещении, которое не является постоянным рабочий местом для обслуживающего персонала, управление насосный агрегатом дистанционное с помощью комплекта КИП и автоматики, поставляемого с каждым насосом. Обслуживание насоса - периодическое до 15 минут в смену и должно производиться с применением индивидуальных средств защиты органов слуха.

В первую очередь мастерская или производственный корпус со всеми вспомогательными помещениями должны предусматривать выполнение следующих мероприятий по технике безопасности: к работам при ремонте центробежного насоса допускаются люди физически здоровые и прошедшие инструктаж по технике безопасности и сдавшие экзамен, в соответствии с РД 08-200-98;

1) При проведении погрузочно-разгрузочных работ с помощью крана необходимо выполнение ПБ-10-382-00 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», к выполнению этой работы допускаются лица прошедшие проверку знаний, сдавшие экзамен и имеющие удостоверение крановщика.

Согласно ГОСТ 12.1.013-78 «Строительство и электробезопасность» все токоведущие части изолируются для предотвращения поражения электрическим током, токоведущие части, электродвигатели заключаются в прочные изолирующие оболочки, металлические части электродвигателей заземляются при помощи металлических проводников R=4 Ом для, нейтрали трансформаторов заземляются наглухо путем присоединения к наружному контуру заземления; для внутренней сети заземления используются металлические конструкции здания, стальные полосы сечением 425 мм и нулевые провода магистральной электропроводки;

В производственном корпусе производства, относящиеся к категории «В3», выделены в изолированные помещения; оборудование, в котором используется горючие вещества, герметизировано.

Работы, связанные со значительным выделением вредных веществ, выполняются с помощью принудительной вентиляции.

Мойка деталей, гидравлические испытания проводятся на отдельных участках.

Объекты базы относятся к III категории молниезащиты; в качестве молниеприемников используется стальной профилированный настил; токоотводы, соединяющие профилированный настил с заземлителями, должны быть проложены по углам здания; величина импульсного сопротивления каждого заземлителя должна быть не более 20 Ом.

8) Каждая машина, механизм или оборудование для экстренной остановки имеют кнопку «Стоп», оградительные, блокирующие, предохранительные и тормозные устройства; на каждой кнопке и рукоятке указано их назначение, направление включения и остановки;

9) Ремонтный персонал обеспечивается исправным инструментом и специальным приспособлением, обеспечивающим безопасное ведение приемов труда.

10) Рабочее место содержится в порядке, во избежание различных несчастных случаев.

5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НАСОСА

Охрана окружающей среды в данный момент является главной проблемой нефтегазодобывающих предприятий. Охраной окружающей среды при эксплуатации насоса является:

1)Избежание утечек через уплотнения и утечек в нагнетательной линии

2)Уменьшение шума и вибрации

3)Уменьшение массы насоса и фундамента

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

электронасосный полупогружной ремонт

1. Аренсон Р. И. Нефтепромысловые машины и механизмы - М.: Гостоптехиздат, 1963г

2. Емельянов В. Н. Дипломное проектирование. - М.:Недра, 1993.

3. Раабен А. А. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования. - М.: Недра, 1989.

4. Чекмарёв П. П., Осипов В. К. Справочник по машиностроительному черчению. - М.: Высшая школа,1990.

4. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин - Калининград: Янтарный сказ, 2003.

5. Шматов В. Ф. Экономика производства. - М.: Недра, 1990.

6. Элияшевский И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении - М.: Недра, 1982г

Курсовой проект оформлен в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД:

ГОСТ 2103-68

ГОСТ 2.104-68

ГОСТ 2.105-95

ГОСТ 2.109-73

ГОСТ 2.302-68

ГОСТ 2.303-68

ГОСТ 2.304-81

ГОСТ 2.305-68

ГОСТ 2.306-68

ГОСТ 2.307-68

ГОСТ 2.311-68

Размещено на Allbest.ru