Модернизация скважинного насоса откачки высоковязких жидкостей

 Перечень чертежей:

1. Чертеж общего вида винтового скважинного насоса для откачки высоковязких жидкостей в нефтедобывающей промышленности с техническими требованиями: ток не должен превышать 32 А, и характеристикой:
   • Частота вращения вала 4,17 об/с (250 об/мин)
   • Количество рабочих пар (обойма-винт) - 2 шт
   • Подача - 60 куб.м/сут
   • Давление - 6 МПа
   • Привод - вентильный электродвигатель
2. Винтовой насос в сборе: мощность двигателя 22 кВт:
   • Транспортировать в разобранном виде
   • Порядок сборки и разборки должен соответствовать требованиям инструкции по эксплуатации
   • Рабочие органы должны быть смазаны в соответствии с ГОСТ 9.014-78
   • В процессе эксплуатации режим работы контролируется силой тока в станции управления
3. Деталь гибкий вал:
   • 285-341 НВ; 850 МПа
   • H14; h14; ±IT14/2
   • Поверхности упрочнить обкаткой роликами на длине 150 мм
4. Сборочный чертеж основания:
   • Осевой люфт вала в пределах 0,6-2 мм
   • Вал после сборки должен вращаться от руки свободно без заеданий
   • Втулки, пяты и обоймы при сборке смазать смазкой ЦИЯТИМ-201 ГОСТ 6267-74
5. Сборочный чертеж обоймы:
   • Установку диска производить в следующей последовательности:
     • Нагреть корпус обоймы до температуры 180-200 ⁰
     • Вставить диск до упора
     • Положить обойму поверхностью на гладкий металлический диск, на поверхность наложить второй диск массой 3-5 кг и оставить до полного остывания
   • Допуск параллельности поверхностей относительно друг друга 0,05 мм
6. Обойма в сборе
7. Сборка: обойма
8. Рабочий чертеж обоймы
9. Деталировка: приводной вал с указанием материалов для изготовления:
   • Диаметр резьбы в основной плоскости:
     • Наружный 30,00 мм
     • Внутренний 27,042 мм
     • Средний 28,521 мм
   • Шаг резьбы - 2,309 мм
   • Допуски и остальные размеры резьбы должны соответствовать допускам и размерам на резьбу 1"К труб ГОСТ 6211-81
   • ..45 НRCэ
   • Допускается замена на сталь 40X ГОСТ 4543-71
   • Допускается с двух торцев - А4 ГОСТ 14034-74
10. Протектор в сборе:
    • Размеры контролировать при сборке при крайнем левом положении вала
    • Осевое перемещение на размер контролировать после сборки протектора
    • Паять припоем ПОС 61 ГОСТ 21931-76
11. Компенсатор сборочный чертеж:
    • Концы диафрагмы обмотать пленкой, затем проволокой без зазора между витками, количество витков - 5. Концы проволоки закрутить и отогнуть по направлению витков
12. Деталировочный чертеж вала с указанием допусков, посадок и шероховатостей:
    • Сталь качественная конструкционная по ТУ 14-1-385-72
    • Непрямолинейность образующей поверхности Е не более 0,05 мм
    • Вмятины и местные прогибы не допускаются
13. Торцевое уплотнение 212R3
14. Сборочный чертеж торцевого уплотнения 112.04
15. Правая обойма: технические требования на резину и прочность сцепления с металлом по ТУ 381051419-8, при изготовлении на внутренней поверхности обоймы нарезать крупную резьбу:
    • Эксцентриситет 6,5
    • Число зубьев 3
    • Угол наклона зубьев по инструментальному диаметру 70°58'52''
    • Левое направление зуба
    • Шаг винтовой поверхности 120 мм
    • Исходный контур и допуски ОСТ 39-164-84
    • Величина смещения исходного контура 0,0875
    • Диаметр вершин зубьев 52 мм
    • Диаметр впадин зубьев 58 мм
    • Допуск на высоту зуба ±0,1
    • Осевой ход зубьев 40
16. Деталь правый винт:
    • Размеры зависимые, фактическая величина размеров должна обеспечивать зазор 0,05...0,1 мм в паре со статором МОД.Д.01.01.005 СБ
17. Чертеж правой обоймы
18. Деталировка: левый винт с указанием допусков, посадок и шероховатостей
19. Эскизный чертеж
20. Клапан спускной в сборе КС-73 с указанием допусков по ГОСТ 633-80:
    • Маркировать ударным способом "КС-73" шрифт 6-Пр3 и знак М-6 ГОСТ 26.008-85
21. Корпус – рабочий чертеж детали
22. Рабочий чертеж детали штуцер спускной с указанием материалов для изготовления, допусков, посадок и шероховатостей

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 32 листах.

         В пояснительной записке разработан проект скважинного одновинтового насоса, используемого в нефтедобывающей промышленности для откачки высоковязких эмульсий и жидкостей с повышенным содержанием механических примесей.

Рассмотрена классификация конструкций винтовых насосов. Винтовые насосы разделены на следующие классификационные группы:

• Конструкция насоса:
  • Количество заходов: однозаходные, многозаходные
  • Количество винтов: одновинтовые, двухвинтовые
• Кинематика рабочих органов:
  • Неподвижная обойма, вращающийся винт
  • Неподвижный винт, вращающаяся обойма
• Расположение и тип привода:
  • Поверхностный привод: гидравлический, штанговые насосы
  • Погружной привод: электродвигатель, гидравлический винтовой двигатель, вентильный двигатель

Приведено описание установок погружных винтовых насосов с поверхностным механическим и гидравлическим приводом. Описаны установки погружных винтовых насосов с погружным электродвигателем (ПЭД) и вентильным приводом.

Произведен выбор прототипа. В качестве прототипа выбран винтовой насос с приводом от погружного электродвигателя серии УЭВН5. В состав погружного агрегата помимо насоса входит погружной электродвигатель марки ПЭД 22–96В5 с гидрозащитой типа Г.

Выполнена модернизация установки. Для улучшения установки предприняты следующие шаги:

• Использование многозаходных рабочих органов с преимуществами:
  • Уменьшенный осевой габарит при одинаковых давлениях
  • Увеличенный рабочий объем, что повышает подачу при одинаковой частоте вращения и наружном диаметре насоса
  • Увеличенное давление при одинаковых осевых габаритах и натягах в паре
  • Возможность поддержания высоких давлений при пониженной частоте вращения без увеличения осевых габаритов
• Замена погружного электродвигателя вентильным двигателем. Это привело к понижению температуры перегрева обмоток статора; увеличению скорости охлаждающей жидкости; снижению, по сравнению с ПЭД, пусковых и рабочих токов; повышению КПД; уменьшению массы и осевого габарита привода, снижению частоты вращения
• Замена эксцентриковых муфт на гибкие валы. Основные преимущества гибкого вала заключаются в простоте конструкции, высокой надежности и замене внешнего трения деталей на внутреннее трение материала вала. Основными параметрами гибкого вала являются длина и диаметр

Приведена расчетная часть. Произведен расчет основных технических показателей насосной установки в системе Mathcad. Сделан расчет геометрии рабочих органов скважинного одновинтового насоса Расчет проведен для 3х вариантов рабочих органов: стандартного 1:2 и двух многозаходных: с кинематическим отношением 2:3 и 4:5. Расчет сделан в среде MS Excel.

Определены параметры:

Для выбора варианта кинематического отношения рабочих органов проведено сравнение следующих критериев:

• Конструктивных - эксцентриситета и длины РО
• Долговечности - скорости скольжения; инерционной силы на роторе, возникающей из-за эксцентричности его движения; скорости жидкости в каналах ротора
• Технологического – относительного геометрического коэффициента, коэффициента съема металла при изготовлении ротора

Сравнение показало, что оптимальным кинематическим отношением является 2:3.

Выполнен расчет гибкого вала. Произведен расчет гибкого вала на статическую и циклическую прочность. Рассчитаны значения:

По расчетам выбрана длина гибкого вала 1000 м. Определен коэффициент запаса усталостной прочности 1,929.

Выполнен выбор приводного двигателя. Принят вентильный электродвигатель ВВД 22-117. Сделан расчет требуемых параметров приводного двигателя.

По расчетам сделан вывод, что выбранный вентильный двигатель ВВД 22 -117 можно использовать в качестве привода проектируемой насосной установки. Частота вращения, при которой инерционная сила не превышает допустимую для модернизируемой установки с 2:3 составляет 515 об/мин.

         В данной работе выполнен проект по модернизации конструкции скважинного винтового насоса, используемого для откачки высоковязких эмульсий и жидкостей с повышенным содержанием механических примесей в нефтедобывающей промышленности.

Спецификация – 16 листов

В программе: AutoCad