Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТИнститут геологии и нефтегазового дела
Специальность “Бурение нефтяных игазовых скважин”
Кафедрабурения нефтяных и газовых скважин
Модернизацияспирального гидроциклона СГМ-ТПИ
Курсовой проект
Студент _______________
(подпись)
_______________
(дата)
Руководитель _______________
(подпись)
_______________
(дата)
Томск
Оглавление
Введение
I. Техническое
1. Наименование и область применения
2. Основания для разработки
3. Цель и назначение разработки
4. Источники разработки
5. Технические требования
6. Экономические показатели
7. Стадии и этапы разработки
8. Порядок контроля и приёмки
II. Техническое предложение
1. Классификация гидроциклонов
1.1. Турбоциклоны
1.2. Открытые гидроциклоны11
1.3. Цилиндрические гидроциклоны
1.4. Конические гидроциклоны
1.4.1.Сливной (шламовый) патрубок
1.4.2.Песковые насадки
1.5.Выбор принципиальных схем и способов компоновки гидроциклонаСМГ-С:
1.5.1.Износ изделия
1.5.2.Обзор способов упрочнения
III. Эскизный проект
Заключение
Список литературы
Введение
Производительность буровыхработ повышается главным образом за счёт технического перевооружения. Сразвитием буровой техники актуальность вопросов повышения надёжности идолговечности деталей машин, качество и эффективности их работы в экстремальныхусловиях значительно возросла.
Цель курсового задания,разработка ограничителя крутящих моментов к механизму для свинчивания иразвинчивания бурильных труб РТ-1200М.
Так же в курсовом проектереализуется идея модернизация механизма для свинчивания и развинчиваниябурильных труб путем замены ограничителя крутящего момента и надежность герметизациивсех сочленений.
I.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕна модернизацию спирального гидроциклона СГМ-ТПИ
1. НАИМЕНОВАНИЕ ИОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Наименованиеизделия.
Механизм,предназначенный для тонкой отчистки промывочной жидкости от песка,грубодисперсных частиц и частиц выбуренной породы
Условное обозначение:СМГ-С.
1.2. Спиральный гидроциклон СМГ-Спредназначен длятонкой отчистки промывочных жидкостей от песка,грубодисперсных частиц, поступающих в раствор вместе с глиной, и частицвыбуренной породы, которыми раствор обогащается в процессе бурения скважин.
1.3. Условия применения определяютсягорно-геологическими и техническими характеристиками спирального гидроциклонаСМГ-С
1.4. Поставка изделия на экспорт непланируется. Спиральный гидроциклон СМГ-С может быть рекомендован дляиспользования в организациях, занимающихся геологоразведочным бурением.
2. ОСНОВАНИЯ ДЛЯРАЗРАБОТКИ
Работа выполняется в соответствии спрограммой дисциплины “Буровые машины и механизмы с основами их проектирования”и задания №15 на выполнение курсового проектирования выданного на кафедребурения скважин.
3. ЦЕЛЬ И НАЗНАЧЕНИЕРАЗРАБОТКИ
3.1. Целевое назначение разработки – модернизациягидроциклона СГМ-ТПИ с целью уменьшения его габаритных размеров, упрощениятехнологии изготовления и увеличения срока службы.
3.2. Современные аналоги: на сегодняшнийдень существуют множество гидроциклонов, применяемых в нефтедобывающейпромышленности, и при бурении скважин на твёрдые полезные ископаемые. Всегидроцикроны можно разделить на конические, цилиндрические ицилиндро-конические. Среди них такие аналоги, как: ГЦ-5; ГЦ- 7,5; ГЦ- 15;; ГЦ-25; ГЦ- 36 ГЦ- 50; 1ГУ- 40.
Достоинствамигидроциклонов является то, что они позволяют существенно отчистить промывочнуюжидкость от абразивных и недиспергированных глинистых частиц в процессе буренияскважин, весьма просты по конструкции, дёшевы в изготовлении, просты вэксплуатации.
Главным недостатком ужеразработанных гидроциклонов является то, что все они достаточно недолговечны.
3.3. Преимущества разрабатываемогообъекта.
Преимуществоммодернизированного гидроциклона является то, что он будет иметь меньшиегабаритные размеры, упростится технология его изготовления, увеличится срок службыи т. д.
4. ИСТОЧНИКИРАЗРАБОТКИ
4.1. Разработка спиральногогидроциклона СМГ-С ведётся на основании результатов НИР кафедры буренияскважин и тематических работ отраслевых НИИ.
4.2. Источникоминформации при разработке изделия является литературные источники по бурениюгеологоразведочных скважин, бурению скважин на воду, автоматизации имеханизации процессов бурения, а также патентные материалы, журналы, производственно-техническиепроекты и отчёты.
5. ТЕХНИЧЕСКИЕТРЕБОВАНИЯ
5.1. Состав продукции и требования кконструктивному производству.
5.1.1. Гидроциклон СМГ-С долженсодержать:
· корпус;
· питающий штуцер;
· шнековая спиральсо сливным патрубком;
· конус;
· штуцеры;
· Комплект запасныхчастей и монтажный инструмент.
5.1.2. В комплект поставкидолжны входить:
· спиральныйгидроциклон СМГ-С;
· документация;
· ящик упаковочный.
· комплект запасныхчастей
5.1.3. Гидроциклон СМГ-Сдолжен быть легкосъёмным и демонтироваться при спуско-подъёмных операциях(СПО), что в свою очередь приведёт к меньшим затратам времени на выполнениеСПО.
5.1.4. Точность сборкидолжна быть на высоком уровне, т.к. от сборки зависит качество работыгидроциклона и его ресурс.
5.1.5. Конструктивноевыполнение деталей и узлов СМГ- С должно обеспечивать минимальные непроизводственныепотери.
5.1.6. Конструкциягидроциклона должна обеспечить свободный монтаж и демонтаж его, что в своюочередь приведёт к экономии времени.
5.1.7. Вид и составзапасных частей, инструмента и принадлежностей должен соответствовать ГОСТ2.101-68.
5.2. Показатели назначения.
5.2.1.Технические параметры гидроциклона СМГ-С должны остаться неизменными.
5.2.2. Показатель точностидолжен быть не менее 0.9.
5.3. Требования к надёжности.
5.3.1. Средний ресурс до списаниядолжен быть не менее 2000 часов.
5.3.2. Наработка на отказСМГ-С должна быть не менее 400 часов.
5.3.3. Среднее времявосстановления гидроциклона должна быть не более 1 чел/час.
5.3.4. Сохраняемость — время хранения должно быть не менее 10 лет, а транспортировка осуществлятьсялюбым видом транспорта.
5.4. Требование к технологичности иметрологическому обеспечению разработки при производстве и эксплуатации.
5.4.1. Трудоемкостьизготовления гидроциклона должна быть не более 60 чел/час.
5.4.2. Коэффициентсборности (Ксб) механизма СМГ-С должен быть не менее 0.8.
5.4.3. Коэффициентиспользования рациональных материалов должен быть не менее 0.8.
5.4.4. Все стандартные ине стандартные измерения производить с использованием современных приборов иинструментов, обеспечивающих заданную точность, оговоренную в 5.2.3.
5.5. Требования к уровню унификации истандартизации.
5.5.1. Коэффициентприменяемости по типоразмерам должен быть не менее 0.5.
5.5.2. Коэффициентповторяемости должен быть не менее 30%.
5.6. Требования к безопасности и влияниена окружающую среду.
5.6.1. ГидроциклонСГМ-ТПИ должен удовлетворять требованиям безопасности согласно «Правиламбезопасности при ведении геологоразведочных работ» М.: Недра 1996 утвержденнойГОСГОРТЕХНАДЗОР.
5.7. Эстетические и эргономическиетребования.
5.7.1. При разработкемеханизма должны быть учтены требования технической эстетики в соответствие собщепринятыми нормами, а также должны быть учтены основные вопросы:
1. цветовое оформлениеСМГ-С;
2. формообразование(корпус не должны содержать острых граней и углов);
3. вопрос шума ивибрации ;
4. размещениеоборудования.
5.8. Требования к патентной чистоте.
5.8.1. Патентная чистотаразработки должна быть обеспечена в отношении ведущих стран СНГ и ведущих странмира по классам: МКИ Е21В 7/02; 7/04; 7/06; 7/08; 7/10; 47/02; 47/022; 47/024.
СоставлениюТЗ предшествовал анализ изобретений по следующим странам:….., глубина поискасоставила до 20 лет.
5.8.2. Закупкаиностранных лицензий не целесообразна.
5.9. Требования к составным частямпродукции.
5.9.1. Материалы,используемые для изготовления СМГ-С, должны по всем своим параметрамсоответствовать действующим ГОСТам и техническим условиям.
5.9.2. Используемаясмазка должна соответствовать ГОСТ 25.347-82.
5.10. Условия эксплуатации, требования ктехническому обслуживанию и ремонту.
5.10.1. СМГ-С долженобеспечить безотказную работу при отчистке промывочной жидкости, при бурениискважин.
5.10.2. Среднее времяподготовки установки к работе должна быть не более 2 чел/час.
5.10.3. Техническоеобслуживание СМГ-С должно включать текущий уход после каждого цикла работы.
5.10.4. Текущий уходдолжен производиться с целью проверки состояния, количество, визуальныхповреждений.
Средняя продолжительностьтекущего ухода должна быть не более 30 мин.
5.10.5. Конструкция СМГ-С,условия его эксплуатации и профилактическое обслуживание должны быть доступныдля освоения буровым персоналом под руководством бурового мастера.
5.10.6. Климатическаяисполнение и категория размещения по классу ОС – 9-5.
5.11. Дополнительные требования:
· модернизированныйгидроциклон должен отвечать ТБ;
· должен быть проств эксплуатации и обслуживании.
5.12. Требования к маркировке и упаковке.
5.12.1. Маркировка должнабыть произведена согласно ОСТ 41 – 01 – 182 – 79. Способ маркировки любой.Шрифт ПО – 5 по ГОСТ 2. 930.
5.12.2. Содержаниемаркировки должно быть следующим:
· странаизготовитель;
· товарный знакпредприятия изготовителя;
· условныеобозначения;
· год выпуска;
· порядковый номер.
5.12.3.Каждое изделие СМГ-С вместе с комплектом запасных частей, эксплуатационнойдокументацией должно быть упаковано в стандартный ящик, размеры и конструкциякоторого должны определяться предприятием изготовителем и соответствовать ГОСТ18.617 – 83.
5.12.4.Маркировка тары должна наносится четко с помощью трафарета не смываемой краскойпо ГОСТ 14192 – 77.
5.12.5.Обозначение упаковочного средства УМ – 4 (материал упаковки: пленка полиэтиленоваяпо ГОСТ 10.354 – 82).
5.12.6.Защита изделия от коррозии должна соответствовать варианту ВЗ – 1 по ГОСТ 9.014– 78.
5.12.7.Эксплуатационная документация должна быть упакована в пакет из полиэтиленовойпленки ГОСТ 10.354 – 82 толщиной 0,1 – 0,3 мм с последующей заваркой швов.
5.12.8. Вкаждый ящик должен вкладываться упаковочный лист, в котором перечисляются всеэлементы изделия, согласно ГОСТ 2.418-77.
5.13. Требования к транспортированию ихранению.
5.13.1.В укомплектованномвиде транспортирование СМГ-С должно быть обеспечено любым видом транспорта всоответствии с ГОСТ151.59 – 69 по категории
ОЖ – 2.
5.13.2. Гидроциклон притранспортировании должен соответствовать, воздействия климатических факторовкатегории ОЖ – 2, а в части воздействия механических факторов в категории Ж ГОСТ 23170 – 78.
5.13.3. Ящики с изделиемнеобходимо хранить в складских помещениях или под навесом.
5.13.4. Ящики с СМГ-С должныукладываться в штабеля, в штабеле должно быть не более 4 рядов.
5.13.5. При длительномхранении гидроциклоны должны подвергаться переконсервации с периодичностью, непревышаюшей срок действия смазки.
5.14. Требования к категории качества.
5.14.1. СМГ-С по своимтехнико-экономическим показателям должна соответствовать высшей категориикачества на момент постановки продукции на производстве.
6.ЭКОНОМИЧЕСКИЕПОКАЗАТЕЛИ
6.1 Экономический эффектот внедрения единицы новой техники –10 тыс. руб.
6.2. Ориентировочнаястоимость – не более 5тыс. руб.
6.3. Предполагаемаягодовая потребность для ГРЭ – 12 шт.
6.4. Годовойэкономический эффект – 120 тыс. руб.
7. СТАДИИ И ЭТАПЫРАБОТЫ
Стадии разработки Этапы выполнения работ Сроки выполнения работ Исполнители 7.1.Техническое задание.
Работы выполняется в 4 этапа:
7.1. Техническое задание.
7.2. Техническое предложение.
7.3. Эскизный проект.
7.4. Защита проекта.
1.11.2003
20.11.2003
10.12.2003
10 –17 .12.2003
Рузанов С.А.
Рузанов С.А.
Рузанов С.А.
Рузанов С.А.
8. ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ ИПРИЕМКИ
8.1. Порядок контроля иприемки работ для различных стадий и этапов должен производиться в соответствиис ГОСТ15.001 – 73.
8.2 Порядок согласованияи утверждения ТУ и карты технического уровня и качества продукции долженпроизводиться в соответствии с ГОСТ 1.3 – 85, ГОСТ 2.166 – 84.
8.3. Номенклатураконструкторской документации должна соответствовать ГОСТ 2.102 – 86*.
8.4. Для предварительныхиспытаний должно быть изготовлено не менее 3 шт. опытных образцов….
8.5. Для приемочныхиспытаний должно быть предъявлено не менее 3 шт. опытных образцов.
8.6. Состав приемочнойкомиссии:
· Представительзаказчика;
· Представительпроектной (конструкторской) организации;
· ИнспекторГосгортехнадзора;
· Представительпроизводственной организации.
При проведении приемочныхиспытаний рабочая бригада должна состоять:
·Буровой мастер(в/о);
·Машинистбуровой установки (не ниже 5-го разряда);
·Помощникмашиниста буровой установки (не ниже 4-го разряда).
При проведении испытанийдолжен быть организован круглосуточный хронометраж.
II.ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
Введение
Гидроциклон (рис. 1, а) вобщем виде представляет собой конический сосуд 2, заканчивающийсяцилиндрической частью 3, закрытый сверху крышкой. Угол междуобразующими конической части называется углом конусности гидроциклона (обычнообозначается буквой α). Жидкость подается под давлением через питающийпатрубок 5, установленный тангенциально к цилиндрической частинепосредственно под крышкой.
/>Разгрузкагидроциклона происходит через установленный в центре крышки по оси гидроциклонасливной патрубок 4 и расположенное в вершине конуса отверстие, котороеназывается разгрузочным. Площадь разгрузочного отверстия в некоторыхконструкциях гидроциклона может изменяться с помощью сменных разгрузочныхнасадок 1. Входное отверстие на нижнем конце сливного патрубка принятоназывать сливным.
В ряде конструкцийгидроциклонов
(см. рис 1, б)предусмотрена сливная камера 6,
а слив происходит черезотводную трубу 7,
Рис.1 Гидроциклон.
установленнуютангенциально к направлению вращения пульпы.
В ряде гидроциклонов (вгидроциклонах малых диаметров) отсутствует цилиндрическая часть, и исходныйпродукт (пульпа) вводится непосредственно в конус гидроциклона.
Наиболее широкоприменяются гидроциклоны первой из описанных конструкций.
Главной действующей силойявляется центробежная, возникающая благодаря тангенциальной подаче питания. Поддействием центробежной силы сравнительно крупные и тяжелые частицы твердой фазыотбрасываются к стенке гидроциклона и затем разгружаются через песковуюнасадку, а наиболее тонкие и легкие частицы выносятся со сливом.
1. Классификациягидроциклонов
По конструктивнымпризнакам все гидроциклоны можно разделить на следующие группы:
1. турбоциклоны.
2. открытые.
3. цилиндрические.
4. конические, получившие наибольшеераспространение в промышленности, отличающиеся между собой:
а) способом выдачи слива через сливнойпатрубок,
соединенныйнепосредственно с отводной трубой, или
через приемник для слива.Иногда глубина погружения
сливного патрубка плавнорегулируется;
б) способом установки – вертикальные,горизонтальные и наклонные;
в) углом конусности (5-90˚)
г) способом установки и конструкциейпитающего патрубка;
д) относительной высотой цилиндрическойчасти
(от 0.2 до 1.5 диаметрагидроциклона);
е) конструкцией песковых насадок;
ж) числом выдаваемых продуктов – два итри.
1.1. Турбоциклоны
В турбоциклоне(центриконе) процесс разделения так же, как и в напорном гидроциклоне,осуществляется в поле действия центробежных сил. Разница состоит в том, чтоесли в гидроциклоне вращение продукта внутри аппарата обуславливается еготангенциальным вводом, а напор необходимый для преодоления сопротивления навходе в аппарат и для разгрузки продуктов разделения, сообщается исходномупродукту центробежным насосом, установленным перед гидроциклоном, то втурбоциклоне турбинка, расположенная в цилиндрической части аппарата,засасывает исходный продукт, придавая ему вращение и создавая напор,необходимый для разгрузки слива и разгрузочной жидкости.
Исходная пульпа (рис. 2,в) засасывается через питающий патрубок 3 турбинкой 4,установленной в цилиндрической части гидроциклона 2. Разгрузкапроисходит через сливной патрубок 5 и тангенциальный разгрузочныйпатрубок 6, находящийся в нижней части конуса 1.
При конструированиитурбоциклона предполагалось, что замена насоса турбинкой снизит удельный расходэлектроэнергии. Практически это предложение не подтвердилось. Наличиевращающейся с большой скоростью турбинки и быстрый износ ее рабочих органовявляются серьезным усложнением конструкции. Поэтому турбоциклоны не нашлиширокого применения.
/>
Рис. 2. Гидроциклоны: а)цилиндрическийгидроциклон; б)цилиндроконический гидроциклон; в)турбоциклон; г, д)открытыйгидроциклон.
1.2. Открытыегидроциклоны
Принцип действияоткрытого гидроциклона заключается в следующем.
Благодаря тангенциальномувводу весь исходный продукт в гидроциклоне находится вовращательно-поступательном движении, вследствие чего под действием возникающихв аппарате центробежных сил твердые частицы осаждаются на стенках.
Открытый гидроциклон(рис. 2, г) состоит и цилиндрической, открытой сверху части 1 иконической части 4. Исходный продукт подводится тангенциально вцилиндрическую часть через питающий патрубок 3. Сливной патрубок 2состоит из центрально расположенной трубы, входящей коленом наружу через стенкугидроциклона. Разгрузочная жидкость удаляется через разгрузочную насадку 5.
По своим размерамоткрытые гидроциклоны значительно больше напорных. Основное преимуществопервых перед вторыми заключается в том, что благодаря сравнительно небольшимскоростям входа жидкости, потери напора в них составляют 0.5 — 0.7 м вод. ст.
К недостаткам открытыхгидроциклонов следует отнести невозможность получения тонких сливов.
1.3. Цилиндрическиегидроциклоны
По принципу действияцилиндрические гидроциклоны не отличаются от конических. Цилиндрическийгидроциклон (рис. 2, а) состоит из цилиндрического корпуса 3, в которыйчерез тангенциальный питающий патрубок 1 вводится исходный продукт. Сливудаляется через патрубок 2, а разгрузочная жидкость — черезтангенциальный патрубок 4.
Предполагалось, что супрощением конструкции эффективность работы аппарата существенно не измениться.Однако предположения не оправдались. Поэтому, если цилиндрический гидроциклонприменяется для отделения твердой фазы от жидкости, его соединяютпоследовательно с коническим гидроциклоном (рис. 2, б). Тогда разгрузочныйпатрубок цилиндрического гидроциклона 1 является одновременно питающимпатрубком конического гидроциклона 2. При работе цилиндроконическогогидроциклона получаются три продукта разделения: слив цилиндрическогогидроциклона, слив промежуточных продуктов и разгрузочная жидкость коническогогидроциклона. Как показала практика, эта конструктивная модификация не даетсущественного улучшения технологических показателей, хотя она более сложна посравнению с коническими гидроциклонами.
1.4. Коническиегидроциклоны
На рис. 3, а показанконический гидроциклон, в котором верхний слой разгружается через сливнуюкамеру; на рис. 3, б – гидроциклон позволяющий отбирать две фракции сливаемогопродукта, при этом один верхний сливной патрубок заменяется двумяконцентрическими; на рис. 3, в, г – гидроциклоны, применяемые в нефтянойпромышленности (с целью увеличения срока службы они изготавливаются изизносостойкой резины, так, у гидроциклона на рис. 3, г коническая часть, а угидроциклона на рис. 3, в цилиндрическая и коническая части резиновые); на рис.3, д – гидроциклон, у которого целью повышения эффективности разделения корпусвыполнен в виде эллиптического цилиндра, сопряженного с эллиптическим конусом.
Гидроциклон, изображенныйна рис. 3, е предназначен для осветления. С целью защиты внутренней поверхностиот абразивного износа производится намораживание стенки гидроциклона ледянойсамовосстанавливающейся коркой. Корпус гидроциклона снабжен теплоизолирующейрубашкой.
Для повышенияэффективности работы гидроциклонов и для предотвращения забивания насадкидобавочная вода подается в нижнюю часть гидроциклона (рис.3, ж) черезсимметрично расположенные тангенциальные отверстия небольшого диаметра такимобразом, чтобы направление струи воды совпадало с направлением струи исходногопродукта.
/>
Рис.3 Конические гидроциклоны
Корпус гидроциклонаизготавливается чаще литым, а иногда сварным или вытачивается из металла.Корпуса малых гидроциклонов диаметром меньше 250-350 мм отливаются целиком, агидроциклонов больших размеров – из отдельных секций, фланцы которыхсоединяются между собой болтами. Преимуществом литых гидроциклонов передсварными, является возможность изготовления литья из износоустойчивыхматериалов, простота изготовления (если не считать первоначальных работ наизготовление моделей и организацию производства).
Гидроциклоны малыхразмеров иногда изготавливают из алюминиевого литья с литой сменной резиновойфутеровкой.
Угол конусностиконической части гидроциклона принимается обычно 20˚.
Теоретические расчеты иопыт работы с гидроциклонами показывают, что более тонкий и менее загрязненныйкрупными зернами слив можно получить на гидроциклонах с углом конусности около10˚.
Дальнейшее уменьшениеугла конусности (например, до 5˚) не дает заметного улучшениятехнологических показателей, но приводит к резкому увеличению высоты аппарата.
Питающий патрубок долженустанавливаться непосредственно под крышкой строго по касательной к стенкегидроциклона. В сварных конструкциях конец патрубка перед сваркой подвергаетсякосому срезу, чтобы он не заходил внутрь аппарата.
В литых конструкцияхпитающие патрубки отливаются как одно целое с цилиндрической частью корпуса.Питающий патрубок изготавливают обычно в виде трубы прямоугольного или круглогосечения, сужающейся по ходу движения пульпы (рис. 4).
В конструкциях трестаНикополь-Марганец питающий патрубок не имеет сужения, а представляет собойцилиндрический отрезок трубы, приваренный к корпусу по касательной (рис. 4, б).
В циклонах Уфимскогозавода предусматривается возможность изменения размера питающего отверстия посредствомсменных насадок (рис 4, в), поставляемых комплексно с гидроциклоном. Длягидроциклонов сравнительно больших размеров ( 250 мм и более ) на практикеотдают предпочтение патрубку прямоугольного сечения, сужающемуся к концу, с расчетом, чтобы минимальная площадь поперечного сечения была приблизительно в2-4 раза меньше площади сечения питающей трубы.
Такой патрубок долженобеспечивать более плавное поступление пульпы в гидроциклон. Для гидроциклоновмалого размера целесообразно делать питающие патрубки круглого сечения ( воизбежание забивания питающего отверстия). Установка питающих патрубковпроизводится обычно параллельно плоскости днища гидроциклона. Имелисьпредложения о подаче пульпы в гидроциклон не через один патрубок, а через два иболее.
/>Рис.4. Конструкции питающих патрубков:
а -конструкция института Механобр; б-конструкциятреста Никополь-Марганец; в-со сменной клиновидной вставкой; г-конструкцияУЗГО.
В конструкции гидроциклон питание вводилось в гидроциклон не через патрубки, а через жалюзи вцилиндрической части.
Однако опытные данныепоказали, что увеличение числа питающих патрубков или питание через жалюзи недали технологических преимуществ по сравнению с питанием через один патрубок, атолько усложнили конструкцию циклона.
1.3.1Сливной(шламовый) патрубок.
Сливные патрубки делаютсменными, прикрепленными своими фланцами к днищу гидроциклона на шпильках илиболтах. Удаление слива производится через сливную камеру (рис. 5, а) илинепосредственно через трубу, являющуюся продолжением сливного патрубка (рис. 5,б).
В конструкциях,предусматривающих удаление слива через сливную камеру, последняяустанавливается таким образом, что в нее поступает слив, выбрасываемый сбольшой скоростью из сливного патрубка. Из сливной камеры слив удаляется потрубе, устанавливаемой тангенциально по направлению вращения пульпы. Взависимости от соотношения сечений сливного патрубка и отводной трубы, а такжеперепада высоты между верхним и нижним концами последней в сливной камересоздается соответствующее статистическое давление (или вакуум). Для облегченияразгрузки песков иногда в центре крышки сливной камеры просверливаетсяотверстие для подсоса воздуха или вставляется трубка, открытая с обоих концов.
В конструкциигидроциклонов, установленных на промывочной фабрике Высокогорногорудоуправления, предусматривается плавная регулировка глубины погружениясливного патрубка (рис. 5, в). Сливной патрубок 1 телескопического типаможет перемещаться вдоль своей оси при помощи винта 2. Слив удаляетсячерез боковую прорезь в патрубке, горизонтальный отводной патрубок 3 икран 4, предназначены для изменения количества слива без остановкиработы гидроциклона.
В гидроциклонеконструкции ДонУГИ слив удаляется через патрубок, расположенный в центральнойчасти циклона вдоль его оси (рис. 5, г). Верхний конец патрубка находитсявблизи днища циклона, приблизительно на уровне питающего патрубка или немногониже его. Разгрузка слива производится снизу, рядом с песками. Такаяконструкция сливного патрубка не может быть рекомендована для гидроциклонов –классификаторов из-за ее серьезных недостатков.
1.3.2.Песковые насадки
Песковые насадки служатдля разгрузки песков из гидроциклонов. Их изготовляют в виде съемных коническихнасадок (рис. 6, а) с различными отверстиями для выхода песков или в видерезиновых затворов.
Рис. 5. Способы разгрузки слива
/>Вследствиезначительного износа песковых насадок при работе их следует изготовлять из износоустойчивыхматериалов, а при конструировании их крепления – предусматривать возможностьбыстрой замены.
Для изготовления песковыхнасадок гидроциклонов применяют: отбеленный чугун, Ст. 3, легированный чугун спримесями марганца, никеля, хрома, резину № 8-ЛТИ Механобра и другие сортарезины, карборундовую крошку, цементированную бакелитом, каменное литье,карбиды кремния, бора и пластмассы.
Крепления песковыхнасадок в нижней части гидроциклона могут осуществляться различными способами.В большинстве случаев насадка прижимается отдельным фланцем к нижнему фланцуциклона. При таком способе крепления для смены насадки требуется остановкагидроциклона. Для смены насадок на ходу в некоторых конструкциях гидроциклоновпредусматриваются обоймы, в которые вкладываются насадки с различнымиотверстиями (рис. 6, б). Передвижение обоймы позволяет быстро, без остановкигидроциклона, сменить песковую насадку. На Норильском комбинате смену насадокпроизводят при помощи затворов (рис. 6, в). Применяют также резиновые затворы,которые позволяют производить плавную регулировку влажности и крупности песковна ходу.
/>Резиновыепесковые насадки в затворах отличаются между собой конструкцией и способом ихсжатия. Насадки, представляющие собой втулку из эластичной резины, могут бытьсжаты в продольном направлении при помощи гайки (рис. 6, г).
Насадки в виде резиновойманжеты (рис. 6, д) сжимается сжатым воздухом, подаваемым от компрессора.Наибольшее давление, требуемое для работы насадки, 4-6 кг/см². Такие затворыприменяют для автоматического регулирования загрузки песков.
Рис. 6. Крепление песковых насадок
При регулировке песковогоотверстия без остановки работы гидроциклона применяют толстостенную резиновуюнасадку
В некоторых случаяхприменяют конические пробки (рис. 6, ж), позволяющие изменять количество песковна ходу. Но в связи с тем, что разгрузка производится здесь через щель, неисключена возможность забивания гидроциклона, особенно при работе на крупномматериале, а также загрязнения слива крупными зернами, которые могутзасасываться через отдельные участки щелевого пескового отверстия при наличиибольшого вакуума в циклоне.
Таблица 1
Основные параметрыгидроциклонов (рис. 7)
Параметры
ГЦ-5
ГЦ-7,5
ГЦ-15
ГЦ-25
ГЦ-36
ГЦ-50
Диаметр, мм:
Гидроциклона
Питающего отверстия
Сливного отверстия
Пескового отверстия
Угол, конусность, градус
Производительность, м³/ ч (при давлении 1 кгс/см²)
Основные размеры, мм(не более):
Длина
Ширина
Высота
Масса гидроциклона, кг (не более):
литого
футерованного каменным литьем
футерованного резиной
50
10-20
10-25
6-12
10
1-5
400
250
600
25
-
-
75
15-30
15-38
8-17
10
2-12
500
350
750
40
-
-
150
24-40
40-70
12-50
20
9-25
650
400
950
120
110
70
250
40-60
50-100
17-75
20
18-35
800
550
1350
260
220
131
360
50-70
70-190
24-100
20
32-100
900
700
1750
430
360
200
500
60-100
100-215
34-150
20
55-200
1050
900
2300
780
600
327
Спиральный гидроциклонСГМ-ТПУ
Разработанный на кафедретехники и разведки ТПУ малогабаритный спиральный гидроциклон имеет рядсущественных преимуществ перед серийно выпускаемыми гидроциклонами:
— простота конструкции,регулировки, эксплуатации, монтажа, высокий ресурс работы;
— высокая степень очисткираствора от абразивных и недиспергированных глинистых частиц – 0.2%;
— незначительные потерипромывочной жидкости через песковую насадку – до 2-3%;
— отсутствие автономногонасоса и привода.
Назначение и устройствогидроциклона
Спиральный гидроциклонСГМ-ТПУ предназначен для промывочных жидкостей от
/>песка, грубодисперсных частицпоступающих в раствор вместе с глиной, и частиц выбуренной породы, которымираствор обогащается в процессе бурения скважин.
Гидроцклон СГМ-ТПУсостоит из корпуса 7, с питающим штуцером 6, шнековой спирали 9,со сливным патрубком 8 для вывода очищенного раствора, конуса 2,заканчивающегося песковой насадкой 1 и регулировочными кольцами 3, 4,5. Питающий штуцер 6 приварен касательно к корпусу 7. Кольцо 5используется при производительности очистки 200-220 л/мин, при этом кольца 4,3 – извлекаются. Кольца 4,5 ставятся при расходе 160 л/мин. Все трикольца 3,4,5 ставятся при расходе 100 л/мин. Для снижения износа колец песковойнасадки их следует изготавливать из износостойких материалов.
Рис. 8. Спиральный гидроциклон СГМ-ТПУ
Принцип работыспирального гидроциклона СГМ-ТПУ
Принцип действия любогогидроциклона заключается в следующем. Исходная пульпа (раствор) подается вгидроциклон через питающую насадку, установленную по касательной к боковойповерхности цилиндрической части непосредственно под крышкой. Продуктыклассификации (твердая фаза и раствор) разгружаются соответственно черезпесковую насадку и сливной патрубок, расположенные по оси гидроциклона. Потокжидкости идет по спирали вдоль стенок конуса к песковой насадке, через которуювыходит только часть общего потока. Гидроциклон быстро заполняется вращающейсяжидкостью и вдоль его оси образуется вращающийся поток. При вращении пульпышлам, песок и недиспергированные глинистые частицы за счет центробежных силотбрасываются в периферийную зону, то есть к стенкам корпуса гидроциклона.Вблизи оси гидроциклона центробежная сила становится настолько большой, чтожидкость разрывается, образуется воздушной ядро (вихревой шнур), имеющее видвоздушного столба. При нормальных условиях (достаточном давлении на входе,открытых разгрузочных отверстиях) воздушный столб возникает по всей высотегидроциклона, соединяя по оси сливной патрубок и песковую насадку. Внешнийвращающийся поток вместе с продуктами сепарации уходит через песковую насадку,основной внутренний поток поднимается вдоль воздушного столба и разгружаетсячерез сливной патрубок в емкость с очищенным раствором.
С учетом условийкурсового задания не рентабельно применять выше приведенный гидроциклон, таккак он не отвечают современному уровню развитию техники и не может вести к дальнейшему прогрессу.
Предлагается использоватьспиральный малогабаритный гидроциклон
СМГ-С так как:
• для приводагидроциклона СМГ-С не требуется дополнительного
привода и насоса;
• гидроциклон СМГ-С имеетмалые размеры;
• гидроциклон СМГ-Собеспечивает необходимую тонкость очистки
промывочной жидкости,даже при бурении в абразивных породах;
• применение гидроциклонаСМГ-С не приводит к большим
энергозатратам.
• гидроциклон СМГ-С, сучетом упрочнения, имеет средний ресурс до
списания 2000 часов.
1.5. Выбор принципиальных схем и способовкомпоновки гидроциклона СМГ-С:
1.5.1.Износ изделия
Пульпа, вращающаяся вгидроциклоне с большой скоростью, оказывает истирающее действие на его стенки.Наибольшему износу подвергается нижняя часть гидроциклона вблизи штуцера, накоторый действую наиболее крупные фракции твердой фазы пульпы при большойконцентрации. Сильному истирающему действию подвергается так же питающийпатрубок, шнековая спираль и стенки цилиндрической части циклона, в месте накоторое попадает с большой скоростью струю питания из патрубка.
Сливной патрубок и стенкиконической части, примыкающие к цилиндрической части, подвергаются меньшемуизносу. Износ тем более, чем крупнее и абразивнее твердая фаза пульпы. Наистирающее действие, оказываемое пульпой на стенки циклона во время работы,влияют следующие факторы:
— Минералогический составтвердой фазы пульпы и форма зерен.
Чем больше твердостьобрабатываемых частиц пульпы и чем острее кромки зерен, тем истирающеедействие, оказываемое ими на стенки циклона, сильнее;
— Крупность частицтвердой фазы и плотность пульпы.
Чем крупнее частицы и чембольше их в пульпе, тем больше истирающее действие;
— Давление пульпы внутригидроциклона.
С увеличением давлениясоответственно возрастает сила, с которой действуют зерна, вращающиеся вциклоне, на его стенки. Поэтому давление оказывает очень большое давление настепень износа гидроциклона;
— Скорость движенияпульпы.
Изменение скоростидвижения пульпы в гидроциклоне связано обычно с изменением давления на входе, атак же с отдельными параметрами циклона. Чем выше скорость, тем сильнееистирающее действие.
Для того, чтобыгидроциклон СМГ-С обеспечивал требуемый ресурс работы до списания, предлагаетсяупрочнить это изделие.
1.5.2.Обзор способовупрочнения
В связи с ускореннымразвитием техники крайне актуальными стали вопросы повышения надежности идолговечности деталей машин и установок, повышения их качества и эффективностиработы в экстремальных условиях, связанных с абразивным износом, коррозионнымвоздействием и другими факторами.
Изменить свойстваповерхности в необходимом направлении можно различными способами. Их можноусловно разделить на два вида:
— нанесения наповерхность нового материала с необходимыми свойствами;
— изменение структурыповерхностного слоя металла, обеспечивающего желаемые изменения свойств.
В первом случае применяюттакие хорошо известные покрытия как, гальванические, химические, наплавочные идр.
Во втором случаеповерхностные слои металла подвергают поверхностному пластическомудеформированию (ППД), либо преобразуют химическим путем, либо диффузионным насыщением,т. е. методами химико-термической обработки, а так же новыми методамиэлектронно-лучевой и лазерной обработки.
Лазерная иэлектронно-лучевая обработка материалов
Поверхностное упрочнениедеталей лучом лазера характеризуется рядом преимуществ, а именно:
— упрочнение деталей вместах их износа с сохранением свойств материала в остальном объеме;
— твердость при этомпревышает на 15 — 20% твердость после термообработки существующими способами;
— созданием «пятнистого»поверхностного упрочнения значительных площадей, при котором не образуетсясплошного хрупкого слоя, склонного к растрескиванию, деформированию,отслаиванию и т.д.;
-получение заданныхсвойств (механических, химических и др.) обрабатываемых поверхностей деталейпутем их легирования различными элементами с помощью излучения лазера;
— отсутствие деформацийобрабатываемых деталей, обусловленных локальностью воздействия.
Широкое внедрениелазерного упрочнения в различные отрасли машиностроения обуславливается рядомблагоприятных факторов:
— наличием серийноголазерного высокопроизводительного оборудования как импульсного, так инепрерывного действия;
— сравнительной простотойпроцесса, несложным подбором технологических режимов обработки;
— большойтехнико-экономической эффективностью, определяемой достоинствами лазернойтермообработки и др.
Остановимся болееподробно на некоторых методах лазерной обработки
Лазерная закалка
При воздействии лазерногоизлучения тонкий поверхностный слой подвергается термообработке. Высокиескорости нагрева (до 105 -106 С/с) и охлаждения (до 108С/с) приводят к образованию метастабильных фаз перенасыщенных твердыхрастворов; может возникнуть аморфная структура – структура металлическихстекол, обладающая высокой коррозийной стойкостью и износостойкость.
По сравнению с обычнойзакалкой, лазерная закалка дает большой эффект.
За рубежом термообработкус помощью CO2 – лазеров мощностью до 15 кВт применяют в серийномпроизводстве автомобилей:, в авиастроении и в машиностроении.
Лазерное легирование
Улучшить эксплуатационныесвойства металлов, в том числе износостойкость, можно с помощью лазерноголегирования, сущность которого заключается в расплавлении участка поверхностиметалла вместе с добавляемыми легирующими элементами, предварительнонанесенными не обрабатываемый участок.
По сравнению с известнымиспособами упрочнения (азотирование, борирование, напыление и др.) модификацияповерхности легированием при локальном лазерном нагреве и высоких скоростяхплавления и кристаллизации обладает целым рядом преимуществ:
— экономией легирующихэлементов;
— минимальным объемомфинишных механических обработок;
— достаточно хорошейконтролируемостью процесса;
— высокой скоростьюпроцесса и высоким качеством изделия и др.
Легирующие добавки (C, Cr, Nr, N, Wc, Co и др.)наносятся на обрабатываемые поверхности в воде и в жидком стекле. Рекомендуетсядля поверхностного легирования использовать дешевые материалы, как, например,Ст. 3, 45 и др. Глубину проплавления можно менять от 0,05 мм до 5 мм.Распределения микротвердостей различных сталей по глубине, а также подробнаяметодика расчета концентрации легирующих элементов, режимов обработкиприводятся в работе .
Лазерное плакирование(лазерная наплавка)
Лазерное плакированиезаключается в расплавлении предварительно нанесенного на поверхность деталиматериала, который затем растекается по ней с последующим быстрым затвердением.Один проход лазера позволяет получать покрытия толщиной 6-7 мм шириной 10 ммпри плотности излучения q=104+ 105 Вт/см².
Нанесение наповерхность износостойких покрытий
Увеличение срока службыдеталей машин можно обеспечить путем образования на поверхности этих деталей,слоев или покрытий обладающих высоким уровнем требуемых свойств, в том числевысокой износостойкостью. Такой путь представляет значительные резервы экономиисырьевых ресурсов. Применение технологии улучшения свойств поверхностирасширяет также перспективу проектирования и производства различногооборудования с более высоким уровнем эксплуатационных показателей, что в своюочередь, позволяет сократить потребление энергии и повысить производительностьтруда.
Наплавка – нанесение слоярасплавленного металла на оплавленную металлическую поверхность путем плавленияприсадочного материала теплотой кислородно-ацетиленового пламени, электрическойили плазменной дуги, лазера и др. – широко используется для восстановленияизношенных деталей и создания на поверхности изделия слоя, обладающегоповышенной износостойкостью, жаропрочностью и другими свойствами.
Преимущества технологиизаключаются в следующем:
• возможность нанесенияпокрытий большой толщины;
• высокаяпроизводительность;
• возможность нанесенияизносостойкого покрытия на основной металл любого состава;
• возможность повышенияэффективности наплавки путем сочетания с другими способами обработки.
К недостаткам технологиинаплавки следует отнести:
• ухудшения свойствнаплавленного слоя из-за перехода в него элементов основного металла;
• деформация изделия,вызываемая высокой погонной энергией наплавки;
• ограниченный выборсочетаний основного и наплавленного металла.
Для упрочнения деталеймашин, работающих в условиях интенсивного абразивного износа, получилираспространение электроды марок Т-590, Т-620.
Толщина наносимогопокрытия или упрочняемого слоя зависит от режимов работы узла трения, егоназначения, преобладающего вида изнашивания и величины допустимого износа.Значительная часть технологических задач, связанных с необходимостью повышенияизносостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности, восстановительногоремонта и других, может быть решена при использовании методов металлизациинапылением, включающих газопламенную металлизацию, электродуговую, плазменную,высокочастотную индукционную металлизацию и детонационное напыление покрытий.
Напыление
Методы металлизациинапылением в настоящее время развиваются высокими темпами и находят, всебольшее распространение, благодаря своим широким техническим возможностям.Напылением можно наносить различные покрытия на детали из самых разныхматериалов металлы и сплавы, карбиды, бориды, фарфор, органические материалы идр.
Основной материал, накоторый напыляется покрытие, не испытывает при этом значительного термическоговлияния. Важным условием успешного применения указанных методов являетсятщательная предварительная подготовка поверхности детали под покрытие,определяющая прочность сцепления напыленного покрытия с основным металлом. Дляудаления с поверхности жиров и масел широко используют промывку растворителями,например, бензином. Для снятия оксидной пленки детали подвергают дробеструйнойили пескоструйной обработке
Из существующих методовнапыления наибольшими возможностями обладают методы плазменного детонационногонапыления, а так же способ электроимпульсного нанесения покрытия.
Катодное распыление(вакуумное распыление) — это распыление в вакууме поверхности напыляемого материала ускореннымиионами и конденсацией распыленных частиц (атомов, ионов) на деталь.
Термическое напыление(вакуумное испарение)заключается в нагревании напыляемого материала в вакууме до температуры, прикоторой давление паров над его поверхностью достигает 1 Па и выше, испарений ипоследующей конденсации паров на деталь.
Ионное осаждение(реактивное вакуумное напыление) осуществляется путем подачи в рабочую камеру небольшихколичеств активных газов, которые, вступая в реакцию с напыляемым материалом,обеспечивают осаждение на деталь уже готовых соединений.
Химико-термическиеметоды упрочнения
Химико-термическаяобработка (ХТО) позволяет получить в поверхностном слое изделие сплав,практически любого состава и, следовательно, обеспечить комплекс необходимыхсвойств – физических, химических, механических и др. В настоящее время накопленбольшой опыт по применению различных видов и методов ХТО в машиностроении.
Азотирование (ионное).Ионное азотирование(азотирование в тлеющем разряде) по сравнению с обычным газовым процессом имеетцелый ряд преимуществ:
• ускоряет диффузионныйпроцесс насыщения поверхностных слоев азотом в 2 раза;
• позволяет получитьдиффузионный слой регулируемого состава и строения при обычном азотированиипроисходит охрупчивание поверхности;
• характеризуетсянезначительными деформациями изделий и высоким классом чистоты поверхности;
• обладает большойэкономичностью (электроэнергия, расход насыщающихся газов);
• не токсично и отвечаеттребованиям по защите окружающей среды.
В качествеазотосодержащих газов применяют аммиак, азот и смесь азота с водородом.
Износостойкостьазотированной стали в 1.5 – 4 раза выше износостойкости закаленныхвысокоуглеродистых и цементованных сталей.
Для осуществления ионногоазотирования освоен серийный выпуск специализированных установок НГВ-6.6/6-И1;НШВ-9.18/6-И2 и др., выпускаемых, в частности, Саратовским заводомэлектротермического оборудования.
Карбонитрация (жидкоеазотирование).Широко применяется за рубежом. Приводится для упрочнения деталей машин с цельюповышения их износостойкости. Процесс проводится при T=560-570 ˚С в расплаве цианита калия. Общая глубина слоясоставляет порядка 0.15 – 0.6 мм с поверхностной твердостью (700 – 1300 HV). Карбонитридная зона способствуетувеличению задиростойкости, уменьшает коэффициент трения, повышаетизносостойкость, обуславливает хорошую прирабатываемость трущихся поверхностейи сопротивление коррозии.
Проанализировав всевышеприведенные методы упрочнения, можно сделать вывод, что наиболееподходящим для предстоящего упрочнения метала является метод (ХТО) –химико-термического упрочнения, а в частности ионное азотирование.
Сущность ионногоазотирования заключается в следующем.
В разряженнойазотосодержащей атмосфере (1.3*10² — 17*10² Па) между катодом ианодом возбуждается тлеющий разряд и ионы газа, бомбардируя поверхность катода,нагревают ее до температуры насыщения, при которой происходит насыщениеповерхностного слоя ионами азота. Температура азотирования составляет 470˚- 580˚ С, рабочее напряжение колеблется от 400 до 1100 В.Продолжительность процесса от нескольких минут до 24 часов. Для разных мароксталей определены оптимальные режимы процесса, обеспечивающие требуемую толщинуи твердость защитного слоя. Твердость азотированного слоя не меняетсяпри нагреве до 450 — 500˚ С. Обычно общий слой азотирования (особенно приповышенных контактных напряжениях) составляет 0.4 – 0.5 мм. Ионное азотированиеследует использовать в тех случаях, когда контактные напряжения не слишкомвелики и деталь работает в условиях трения скольжения, или абразивного износа.
Азотирование данного видапроводят в печах различной конструкции периодического и непрерывного действия –шахтных, камерных, толкательных и конвеерных.
Основными контролируемымии регулируемыми параметрами газового азотирования являются:
температура;
продолжительность;
давление;
состав насыщающей среды.
Упрочнение металагидроциклона следует производить в камерной печи при температуре 570˚С, свременем насыщения 9 часов, защитный слой при этом составит 0.52 мм. В этом случаебудет достигнут ресурс в 2000 часов работы гидроциклона до списания.
Безопасность труда припроведении процессов азотирования
При проведении процессаазотирования предусматривают меры по защите работающих от возможных действийопасных и вредных производственных факторов в соответствии с ГОСТ 12.0.003 –75. Уровни физически опасных и вредных производственных факторов не должныпревышать значений, установленных санитарными нормами.
Производственное оборудованиеучастка азотирования должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003 – 74 иГОСТ 12.3.004 – 75.
Работающие на участкеазотирования должны использовать средства индивидуальной защиты,предусмотренные санитарными нормами и соответствующие требованиям ГОСТ 12.4.011– 75.
При работе стехнологическими материалами, а так же при хранении и транспортировании их иотходов производства должны соблюдаться требования ГОСТ 12.3.004 – 75.
На рабочих участкахазотирования должны быть разработаны рабочие инструкции по безопасности труда.
Монтаж гидроциклона
При монтаже, гидроциклон необходимоустанавливать вертикально и крепить двумя хомутами к стене бурового здания спомощью болтов. Хомуты следует изготавливать из стальных разных по размерупластин:
габаритные размерыверхнего хомута пластины: 346 х 40 х 3;
габаритные размерынижнего хомута пластины: 326 х 40 х 3;
Пластины следуетизогнуть в форме полуокружности, как показано на рис.9
/>радиусверхней пластины 45 мм. радиус нижней пластины 40 мм.
Рис.9 эскиз хомута.
Крепить хомут к буровомусданию предлагается болтами, как это показано на рис.10.
/>
Рис.10. Способ крепления хомутов к
буровомусданию.
III.ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ
Цель курсового заданиязаключается в модернизации гидроциклонной установки СГМ-ТПИ, уменьшение егогабаритных размеров, упрощение технологии изготовления и увеличения срокаслужбы.
В гидроциклоннуюустановку входят: малогабаритный спиральный гидроциклон СМГ-С; соеденительныешланги; 3 штуцера с различными по диаметру отверстиями; хомуты, для креплениягидроциклона к стене бурового здания, болты.
/>
На Рис. 11. показан гидроциклон
СМГ-С в рабочемположении,
закреплённый на стенкебурового здания с помощью хомутов.
Рис. 11. Эскиз гидроциклонной установкиСМГ-С.
Принцип работыгидроциклонной установки СМГ-С.
В процессе буренияскважины, по мере ее углубки и зашламовывания очистного агента, возникаетнеобходимость в очистке промывочной жидкости, зашламованный глинистый растворподнимаясь по затрубному пространству направляется через отводной патрубокпревентора в гидроциклон, где проходит очистку седиментационным осаждением,чему способствует 3 различных штуцера. Очищенная жидкость из гидроциклонанаправляется в зумпф, откуда через фильтр всасывается патрубком буровогонасоса, который направляет промывочную жидкость с постоянным давлением, черезгибкий шланг и сальник-вертлюг, в скважину, далее цикл повторяется.
В комплект гидроциклоннойустановки СМГ-С входят три песковых штуцера с различными проходными отверстиями,для различных режимов отчистки бурового агента от зашламовывания. Отверстия вних выполняются в виде конуса в верхней части. Начальный диаметр конусаштуцера, должен быть равен конечному диаметру внутренного конуса гидроциклона.
Применение штуцеровзависит от зашламованности бурового агента и производительности бурового насоса.Так штуцер (Рис.12, а) используется при производительности насоса 200-220 л/мин,штуцер (Рис.12, б) используется при расходе 160 л/мин, штуцер (Рис.12, в)ставится при производительности насоса 100 л/мин. Для снижения износа штуцерыследует упрочнить при помощи химико-термического упрочнения (ХТО).
Для крепления хомутов кстенке бурового здания, выбираем болты марки СЧ12-28, отлитых из серогочугуна. Шаг резьбы – 2 мм; диаметр – 20 мм
Чтобы исключитьразличного рода вибрации в процессе работы гидроциклона, между хомутами икорпусом гидроциклона не должно быть зазоров. Поэтому, очевидно, чтонеобходимо сделать расчет.
С помощью этого расчетамы определим, на сколько оборотов можно затянуть гайку.
Толщина стенки буровогоздания />=100 мм.
Решение:
Допускаемое напряжениедля болта />= 80 МПа, для пластины
/>= 60 МПа. Принимаем />= 2*105 МПа, />= 0.7*105 МПа [5, табл. 2.4, стр 70].
При затягивании гайкипластина будет сжиматься, а болт растягиваться. Применяя метод сечений исоставляя уравнение равновесия для сил (рис. 14), получим
/>
/>Такимобразом задача статически не определима, так как неизвестных сил две, а статикадля системы сил, направленных по одной прямой, дает лишь одно уравнение.
Для составления уравненияперемещений рассуждаем следующим образом: при завертывании гайки на />оборотов она переместитсяна />. Так как вначале торецгайки касался шайбы, то это перемещение могло быть осуществлено за счетдеформаций болта и пластины. Рис. 14
Предположим, чтопластина абсолютно жесткая, тогда перемещение гайки равно удлинению болта. Еслидопустить, что пластина податливая, а болт абсолютно жесткий, то перемещениегайки равно сжатию пластины. Фактически обе детали податливы и при затягиваниигайки деформируются. Следовательно, перемещение гайки равно сумме абсолютныхзначений удлинения болта и сжатия пластины.
/> или />. (1)
Вычислим допускаемые силыдля болта и пластины (для болта не учитываем влияние резьбы)
/> (2)
/> (3)
В качестве допускаемойдолжна быть принята меньшая сила />/>
Вычисляем коэффициентыподатливости болта и пластины:
/> (4)
/> (5)
Определяем допускаемое поусловию прочности число оборотов гайки:
/> (6)
Заключение
Гидроциклон СМГ-Срекомендуется использовать в неосложненных геолого-технических условиях, онможет быть рекомендован для использования в организациях занимающихсягеологоразведочным бурением.
Данная установка будетнаходить оптимальное применение при бурении на твердые полезные ископаемые сприменением промывки глинистым раствором.
По сравнению сгидроциклоном СГМ-ТПИ данная гидроциклонная установка обладает следующимипреимуществами:
• простота конструкции,эксплуатации, регулировки, монтажа, высокий ресурс работы;
• высокая степень очисткипромывочной жидкости – до 0.2%;
• незначительные потерипромывочной жидкости через штуцеры;
• уменьшены габаритныеразмеры и металлоемкость конструкции;
Техническиехарактеристики модернизированного гидроциклона СМГ-С по сравнению сгидроциклоном СГМ-ТПИ остались неизменными. С учётом упрочнения средний ресурсгидроциклона СМГ-С до списания приблизился к 2000 часов.
Список использованнойлитературы
1. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. -М.: Недра, 1978. -267 с.
2. Мустафаев А. М., Гутман Б. М. Гидроциклоны внефтедобывающей промышленности. -М.: Недра, 1971. -260 с.
3. Рябчиков С. Я., Дельва В. А., Чубик П. С. Руководство к лабораторным работам по буровым машинам и механизмам. – Томск:изд.ТПУ, 1994.-112 с.
4. Резниченко И.Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. -М.: Недра, 1982.-230 с.
5. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов: Учеб. Для учащихся машиностроит. Техникумов. -7-еизд., испр. –М.: Высш. Шк., 1986. -352 с.: ил.
6. Бабаев С. Г.Надежность и долговечность бурового оборудования. –М.: Недра, 1984. -184 с.
7. Поваров А.И. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961. -267 с.
8. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическаяобработка металлов. – Учебное пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1985. 256с.