Завдання роботи. 5.2.1 Розбирання і складання бурових насосів

5.2.1 Розбирання і складання бурових насосів.

5.2.2 Діагностування, дефектування деталей бурового насоса, опис конструктивно-технологічного виконання і технічного стану його деталей і вузлів, складання конструк-тивних схем за натурними зразками.

5.2.3 Вимірювання і обчислення параметрів бурового насоса, порівняння віднайдених і нормативних чисельних значень.

5.2.4 Складання опису системи мащення пар тертя бурового насоса та дефектної відомості за результатами розбирання, огляду і вимірювань.

 

5.3 Обладнання і прилади

5.3.1 Натурні взірці бурових насосів.

5.3.2 Комплект плакатів і роздавальних матеріалів з конструктивними схемами і зображеннями бурових насосів різних моделей.

5.3.3 Лiнiйка металева - 500 мм, ГОСТ 427-75.

5.3.4 Штангенциркуль ШЦ-II-0-250-0,1, ГОСТ 166-89.

5.3.5 Набір слюсарного інструменту (гайкових ключів, викруток, молотків).

 

5.4 Короткі теоретичні відомості

Бурові насоси призначені для нагнітання в свердловину промивальної рідини з метою очищення вибою і стовбура від вибуреної породи та виносу її на поверхню; охолодження і змащування долота; створення гідромоніторного ефекту при бурінні струминними долотами; приведення в дію вибійних гідравлічних двигунів.

Насоси, якими переважно оснащують бурові установки, є об’ємного типу, двопоршневі двосторонньої дії або трипор-шневі односторонньої дії. В залежності від потужності, максимального створюваного тиску бурові насоси мають численні варіанти конструктивного виконання та різноманітні технологічні рішення.

Буровий насос характеризується сукупністю конструкт-тивних і експлуатаційних параметрів, серед яких найважливі-шими є:

- число робочих камер – кратність роботи;

- число клапанних вузлів;

- виконання кривошипно-шатунного механізму;

- спосіб ущільнення і фіксації циліндрових втулок;

- технічні засоби вимірювання витрати промивальної рідини на вході і виході насоса;

- потужність насоса;

- максимальний робочий тиск;

- чисельні значення подачі при номінальній частоті ходів поршня і оснащенні насоса циліндровими втулками різних діаметрів;

- частота і довжина ходу поршня;

- відношення радіусу кривошипа до довжини шатуна.

Основні параметри бурових насосів регламентуються ГОСТ 6031-81.

 

5.5 Порядок проведення лабораторної роботи

5.5.1 Уважно оглянути складений буровий насос. За результатами огляду скласти детальний опис, в якому відо-бразити:

- тип насоса (об'ємний або динамічний);

- спосіб привода насоса (приводний вальний, прямодію-чий гідро- або пневмоприводний);

- характер руху робочих органів (обертовий, лінійний зворотньо-поступальний);

- тип робочих органів (поршневий, плунжерний, криль-частий, діафрагмовий насос, тощо) та їх число;

- розміщення поздовжніх осей робочих камер (гори-зонтальний, вертикальний, V-подібний насос, тощо);

- спосіб дії насоса (одностороння, двостороння);

- число робочих камер насоса;

- застосовані технічні засоби згладжування пульсацій подачі і тиску у вихідному і вхідному трубопроводах (повітряний ковпак, пневмогідроакумулятор);

- застосований технічний засіб попередження перевище-ння допустимого тиску, тип цього засобу, місце його монтажу.

5.5.2 Уважно оглянути ззовні корпусні деталі бурового насоса: картер (корпус) приводної частини і гідравлічні коробки, а також раму (полозки). За результатами огляду скласти детальний опис, в якому відобразити:

- призначення кожного конструктивного елемента;

- спосіб кріплення гідравлічної коробки (до рами і до корпуса приводної частини або лише до корпуса приводної частини);

- спосіб центрування гідравлічної коробки відносно корпуса приводної частини;

- вжиті конструктивно-технологічні заходи, якими забез-печується функціональне призначення, уніфікація, міцність, жорсткість, ремонтопридатність, зниження матеріаломістко-сті;

5.5.3 Уважно оглянути приводну частину насоса, попередньо знявши кришку її картера. За результатами огляду скласти детальний опис, в якому висвітлити:

- спосіб привода насоса та вид приводної передачі;

- форму зубців в передачі між трансмісійним (привод-ним) і корінним валами (прямозубе, косозубе, шевронне зубчасте зачеплення), число зубців ведучої шестерні z_ш та веденого колеса z_к;

- спосіб виготовлення заготовки картера (корпуса) при-водної частини (литво, зварювання, кування, обробка тиском);

- виконання трансмісійного вала (вал-шестерня, вал із змонтованою на ньому шестернею);

- опори трансмісійного вала (їх число, регульовані або нерегульовані, тип застосованих підшипників, спосіб їх монтажу - безпосередньо в розточках картера, в стаканах);

- виконання корінного вала (кривошипний, колінчастий, ексцентриковий; розрізний, суцільний);

- опори корінного вала (їх число, регульовані або нере-гульовані, тип застосованих підшипників, спосіб їх монтажу - безпосередньо в розточках картера, в стаканах);

- спосіб регулювання взаєморозташування ведучої шес-терні на трансмісійному валі і веденого колеса на корінному валі;

- конструктивне виконання веденого зубчастого колеса (суцільне з корінним валом або знімний вінець);

- конструктивно-технологічне виконання шатунів (ковані або литі; із суцільною або збірною-розрізною великою головкою; форма перерізу їх з'єднувального стержня);

- підшипники в малій та великій головках шатуна (типи);

- конструктивно-технологічне виконання повзуна (із захисними накладками, без них; форма поверхні контакту з напрямними;

- конструктивне виконання вузла "мала головка шатуна - палець - повзун".

Для сукупності оглянутого скласти перелік спрацьова-них деталей, в ньому вказати ознаки і характер спрацювання, висновки стосовно можливості подальшого використання.

5.5.4 Уважно оглянути гідравлічну частину насоса, попередньо знявши кришки циліндрів і клапанів, розібравши вузол ущільнення штока поршня, демонтувавши шток з поршнем,клапан з пружиною. За результатами огляду скласти детальний опис, в якому висвітлити:

- форму гідравлічної коробки (суцільна з суміщеними циліндрами або відокремлена - окрема на кожний циліндр);

- число клапанів: загальне, на кожну робочу камеру, вхідних, вихідних; розміщення коробок вхідних і вихідних клапанів відносно осей циліндрів;

- спосіб приєднання вхідного колектора до гідрокоробок;

- технологію отримання заготовки гідрокоробки (литво, обробка тиском, кування);

- конструктивне виконання пари "шток поршня - поршень", спосіб з'єднання і ущільнення названих деталей;

- конструктивне виконання поршня (нерозбірний моно-блок, збірний зі змінними манжетами, спосіб кріплення ман-жет до осердя, застосовані конструкційні матеріали манжет);

- конструктивне виконання пари "клапан-сідло клапана" (спосіб і вжиті технічні засоби центрування клапана відносно сідла, розміщення ущільнення клапана, форма контактних поверхонь);

- форму циліндрової втулки (з буртом на зовнішній по-верхні, безбуртова), її конструктивно-технологічне виконання (суцільна, біметалева), спосіб її ущільнення в гідрокоробці;

- спосіб монтажу сідла клапана в гідрокоробці та метод герметизації спряження названої пари;

- спосіб фіксації циліндрової втулки в осьовому напрям-ку в розточці гідрокоробки, вжиті для цього технічні засоби;

- наявність технічних засобів для поточного контролю технічного стану ущільнень циліндрових втулок, штока поршня, сідел і кришок клапанів;

- конструктивне виконання вузлів "гідрокоробка - кришка циліндра", "гідрокоробка - кришка клапана", "гідрокоробка - вихідний колектор", "гідрокоробка - вхідний колектор", методи їх ущільнення;

По кожній оглянутій деталі сформулювати висновок стосовно придатності її до подальшого використання, описати виявлений характер і ознаки спрацювання.

5.5.5 За результатами виконання п. 5.5.1-5.5.4 скласти вичерпний опис системи змащування бурового насоса, до якого включити:

- перелік пар тертя, що потребують змащування;

- спосіб змащування кожної з пар тертя;

- вид мастила для змащування кожної пари тертя.

5.5.6 За результатами виконання п. 5.5.1-5.5.5 скласти повний перелік наявних в насосі ущільнень, поділивши їх за:

- місцем розташування (гідравлічна або приводна части-на насоса, ущільнювана пара або вузол);

- видом руху ущільнюваної деталі (обертовий, лінійний, нерухомі деталі);

- принципом дії (самоущільнювані, попередньо стиску-вані ущільнення);

- ущільнюване середовище, його тиск.

Перелік доповнити інформацією стосовно геометричної форми ущільнень та конструкційних матеріалів, застосованих для їх виготовлення.

5.5.7 Скласти, накреслити в робочому зошиті конструк-тивну схему насоса, що вивчається за натурним взірцем.

5.5.8 Користуючись набором інструменту виміряти та записати до робочого зошита значення наступних показників:

- хід поршня S, радіус кривошипа R (ексцентриситет ексцентрикка E), довжину L шатуна (між осями великої та малої головок);

- діаметр d_ш штока;

- діаметр вхідного патрубка d_вх;

- діаметр вихідного патрубка d_вих;

- найбільші діаметри d_пі манжет змінних поршнів (поза циліндровими втулками);

- діаметри D_ці змінних циліндрових втулок.

5.5.9 Визначити допустиму частоту n_макс (хв^-1) подвій-них ходів поршня насоса за наведеними нижче емпіричними формулами [5.8.7]

, (5.1)

, (5.2)

де N - потужність насоса (кВт), яка приймається за паспорт-ними даними або вказівками викладача. [ S ] = мм.

Визначити середньоарифметичне та прийняти остаточне заокруглене значення частоти n_макс для подальших розрахун-ків.

5.5.10 Визначити значення теоретичної подачі насоса Q_ті при його оснащенні циліндровими втулками діаметрів D_ці за формулою, яка відповідає визначеній кратності роботи насоса (п. 5.5.1)

- для двопоршневого насоса двосторонньої дії

; (5.3)

- для трипоршневого насоса односторонньої дії

, (5.4)

де a = 0,9 – коефіцієнт подачі;

F – площа поперечного перерізу поршня, м²;

f – площа поперечного перерізу штока, м²;

S – довжина ходу поршня, м;

n – частота подвійних ходів поршня, хв^-1.

5.5.11 Визначити діапазон R_Q регулювання теоретичної подачі при сталій частоті ходів поршня заміною циліндрових втулок

, (5.5)

де Q_тмакс, Q_тмін - максимальне і мінімальне значення теоре-тичної подачі насоса з циліндровими втулками діаметром D_цмін і D_цмакс відповідно.

5.5.12 Обчислити середню швидкість V_ср (м/с) поршня за формулою

, (5.6)

Порівняти обчислене значення V_ср із рекомендованим (0,7-1,2 м/с), зробити висновок з порівняння.

5.5.13 Визначити максимальне прискорення а_макс поршня за формулою

, (5.7)

де - відношення радіуса кривошипа R до довжини шатуна L.

Порівняти обчислене значення а_макс з рекомендованим (8-14 м/с²), зробити висновок з порівняння.

5.5.14 Визначити початкові (монтажні) натяги D _d манжет поршнів при монтажі у циліндрових втулках, підставляючи у формулу (5.8) пари чисельних значень одного номіналу

. (5.8)

За результатами обчислень зробити висновок щодо існування залежності між натягом D _d і номінальним діаметром циліндрової втулки.

5.5.15 Обчислити передавальне відношення u_зп зубчастої передачі у приводній частині насоса

. (5.9)

5.5.16 Скласти карту операцій, що виконуються при технічному обслуговуванні і поточному ремонті насоса на місці експлуатації.

 

5.6 Вимоги до звіту з лабораторної роботи

Звіт з лабораторної роботи повинен бути оформлений у відповідності до встановлених вимог і містити результати виконання кожного з пунктів розділу 5.5, а саме:

5.6.1 Конструктивну схему, за якою виконано натурний взірець вивченого бурового насоса з експлікацією.

5.6.2 Детальний опис бурового насоса в цілому та його вузлів і деталей, втілених в них конструктивно-технологічних і компонувальних рішень.

5.6.3 Результати вимірювань, алгоритм і результати розрахунку.

5.6.4 Опис системи змащування бурового насоса, відо-мість ущільнень, карту операцій технічного обслуговування.

5.6.5 Висновки з виконаної роботи.

 

5.7 Питання для самоконтролю підготовки

5.7.1 Якими ознаками різняться конструктивні схеми бурових насосів?

5.7.2 Підшипники яких типів застосовуються в опорах валів насоса, головках шатунів?

5.7.3 Які способи змащування і мастильні матеріали застосовуються в системі змащування вузлів тертя бурових насосів?

5.7.4 Які деталі і вузли бурових насосів піддаються прискореному спрацюванню і обмежують довговічність? Який вид спрацювання в них переважає?

5.7.5 За якими ознаками і показниками діагностують технічний стан бурових насосів без розбирання їх?

5.7.6 Які операції складають комплекс робіт з технічного обслуговування бурових насосів?

 

5.8 Рекомендовані джерела інформації

5.8.1 ГОСТ 6031-81 Насосы буровые.

5.8.2 Верзилин О.И. Современные буровые насосы. - М.: Машиностроение, 1971.

5.8.3 Николич А.С. Поршневые буровые насосы. - М.: Недра, 1973.

5.8.4 Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. - М.: Недра, 1988.