8. Определение усилий, действующих на детали бурового насоса

Схема действия усилий на детали кривошипно-шатунного механизма приведена на рис. 4.

Номинальные усилия, действующие на шток, определяются по формулам

а) при движении пор­шня к крышке цилиндра (сжимающее усилие)

б) при движении поршня' к валу (растягивающее усилие)

2. Номинальные горизонтальные усилия в шатуне опреде­ляются по формулам:

а) при движении поршня к крышке цилиндра

б) при движении поршня к валу

3. Максимальные значения номинальных усилий вдоль оси шатуна определяются по формулам:

а) при движении поршня к крышке цилиндра

б) при движении поршня к валу

кГ

4. Усилия, действующие на коренной вал со стороны ша­тунов, заменяют вертикальными и горизонтальными составляющими, определяемыми по формулам:

а) при а=0° (начало движения отстающего поршня к крышке цилиндра)

б) при а=180° (окончание" движения отстающего поршня к крышке цилиндра)

4. Окружное усилие С в зубчатом зацеплении, действую­щее в торцевом сечении, заменяют горизонтальной и верти­кальной составляющими, определяемыми по формулам:

а) для коренного вала (рис. 6);

=

б) для трансмиссионного вала:

М_ном – номинальный крутящий момент:

а) на коренном валу

б) на трансмиссионном валу

7. Осевая сила, действующая в зубчатом зацеплении вдоль образующей начального цилиндра, определяется по формуле:

а) для коренного вала

б) для трансмиссионного вала

Для шевронной передачи осевая составляющая усилия в зацеплении Со=0.

Полагая неограниченными возможности привода, а также учитывая нестабильность прочностных свойств предохрани­тельных клапанов и возникающие перегрузки при пуске насосов, следует [28]:

• а) при расчетах деталей на выносливость учитывать дли­тельные перегрузки, превышающие номинальные нагрузки на 15%, коэффициентом Л„=1,15;

б) при расчетах деталей на статическую прочность и ус­тойчивость — кратковременные перегрузки, превышающие номинальные нагрузки на 25%, коэффициентом k_n — 1,25.

9. Требования к монтажу и эксплуатации бн

На буровой, как правило, монтируются два БН; для бурения глубоких скважин монтируются три насоса. Количество насосов, входящих в комплект БУ, определяется необходимой для промывки верхней части скважины в начале бурения (скорость восходящего потока промывочной жидкости с выбуренной породой должна быть 0,6-0,8 м/с) и природа забойного двигателя и гидравлической мощностью.

Монтаж БН и их приводов в насосной сводится, как правило, к установке их на подготовленную площадку металлических оснований крупных или мелких блоков. Возможна установка насосов на деревянные брусья, уложенные на грунт на расстоянии 500 мм друг от друга. Виду значительной массы насоса нет необходимости в специальном фундаменте и креплении насоса к брусьям.

Местоположение насоса определяется по взаимному расположению валов трансмиссии привода и бурового насоса. Передача мощности осуществляется клиноременной передачей, при этом используются клиновые ремни марки "Д" 10000-12000 мм. Отклонения по длине ремней в комплекте свыше 15мм не допускаются. После центровки и натяжения ремней максимальная величина прогиба под нагрузкой 10 кг должна быть не более 130-140 мм. Горизонтальность установки насоса определяется уровню как по длине, так и по ширине. Отклонения от горизонтальности допускаются не более 3 мм на 1 м длины рамы.

При использовании отдельного привода (электропривода) центрирование насосов с приводами выполняется постоянно. Работы по центрированию сводится лишь к натяжению ремней в случае их ослабления. При монтаже (эксплуатации) производится натяжение клиновых ремней. Правильность натяжения ремней контролируется при помощи 10 кг груза, подвешенного к середине пролета ремня, и стрелки прогиба h, определяемой линейкой. Стрелка прогиба - это расстояние между прямой жесткой линейкой ( или натянутой струны) и нижним положением ремня под действием груза. Например, новые ремни длиной 10000-12000 мм должны иметь максимальный прогиб h=130-140 мм, ремни длиной 5600 h=65-75 мм.

Важной операцией при монтаже БН является монтаж пневматических компенсаторов и предохранительных клапанов. Компенсаторов обычно устанавливается непосредственно на насосе. Сферические компенсаторы изготавливаются двух видов 25 и 32 МПа. Как правило, на каждом насосе имеется кран-укосина или в насосном блоке кран-балка, с помощью которых проводится монтаж компенсатора, крупных деталей и узлов, а также текущий ремонт насосов.

Приемную жидкость с буровым растворам рекомендуется размещать так, чтобы уровень жидкости в ней был выше верхних клапанов насоса (работа под залив) для увеличения подачи и коэффициента подачи (наполнения). Если такой возможности нет и приемная емкость располагается ниже уровня всасывания, то перед буровыми насосами применяются подпорные насосы (центробежные).

В конце монтажа производится обвязка буровых насосов. Схемы обвязки всасывающих трубопроводов зависят от состояния подсобного хозяйства по приготовлению глинистого раствора (централизованного или нецентрализованного), способа сооружения буровой, типа механизмов по приготовлению растворов и т.п.

Нагнетательная линия (манифольд) заводского изготовления представляет собой ряд трубных секций с запорной и регулирующей арматурой на разъемных (быстроразъемных) соединениях.

Нагнетательную линию монтируют с учетом работы одного насоса при отключенном втором, и предусматривается минимальное количество запорной арматуры. Манифольд (нагнетательная линия) прокладывается с учетом в сторону приема, с минимальным числом изгибов и по возможности коротким. После монтажа манифольда и стояка проводится опрессовка обвязки на полуторакратное рабочее давление.

Заключительным этапом монтажа БН является установка электроаппаратуры, предохранительного клапана, строительство укрытия насосной. После завершения монтажных работ и строительства проверяется качество выполненных работ.

Основные требования к буровым насосам:

1. Конструкция элементов гидравлической части насоса должна исключать возможность травмирования обслуживающего персонала струей жидкости при повреждении уплотнений.

2. Конструкция пневмокомпенсатора должна позволять установку манометра для измерения давления в газовой полости и обеспечивать возможность сбрасывания давления до нуля.

3. Конструкция предохранительного устройства насоса должна соответствовать требованиям "Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности", утвержденных Госгортехнадзором России.