ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ПЕРМСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРАГОРНЫХ И НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ МАШИН
Курсовая работа
Эксплуатация и ремонт пробковогокрана
Выполнил: ст.гр. МОН-06:
Файрушин С.Р.
Проверил преподаватель:
Кошкин А.П
Пермь, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВИДЫ ЗАПОРНЫХ УСТРОЙСТВ
2. ВЫБОР ЗАПОРНОГО УСТРОЙСТВА
2.1 Классификация кранов
2.2 Пробковый кран
3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И СМАЗКА
4. НЕИСПРАВНОСТИ И ИХ УСТРАНЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В общемслучае основное назначение запорной арматуры — перекрывать поток рабочей средыпо трубопроводу и снова пускать среду в зависимости от требованийтехнологического процесса, обслуживаемого данным трубопроводом. Кроме того,запорную арматуру применяют: 1) для переключения потока или его части из однойветви системы в другую и 2) для дросселирования потока среды, т. е. измененияего расхода, давления и скорости (применение нежелательно, так как в условияхдросселирования запорная арматура быстрее изнашивается из-за эрозии, вибрации идругих причин).
Тип иназначение трубопровода, вид запорной арматуры и место ее установки вгидравлической системе определяют конкретные особенности эксплуатации арматуры,а также характер требований, предъявляемых к ней. Так, запорные устройствафонтанной арматуры подавляющую часть времени своего функционирования находитсяв открытом положении, при этом через нее идет поток жидкости либо газа. Такаяарматура закрывается например, для проведения ремонтных работ, врезки отвода ипри аварии (разрыве трубы). При этом, естественно, арматура должна обеспечиватьполную герметичность. Чтобы потери при аварии были минимальны, арматурунеобходимо закрыть сразу же. Привод запорной арматуры должен бытьвзрывобезопасным. Поскольку скважины часто находятся в малообжитых итруднодоступных районах (пустыни, тундра, тайга), обслуживание запорнойарматуры затруднительно.
Основныетребования к запорным устройствам следующие. Поскольку такая арматура почтипостоянно открыта, она должна иметь минимальное гидравлическое сопротивление,чтобы не снижать существенно пропускную способность линии. Такая арматурадолжна иметь высокую надежность, определяемую не большим числом цикловсрабатывания (что в данном случае и не надо), а легкостью закрытия последлительной эксплуатации в открытом положении, либо наоборот. Для герметичногозакрывания арматуры необходимо, чтобы уплотнение было высокостойким кдлительному эрозионному воздействию потока добываемой жидкости, который можетсодержать абразивные частицы. Арматура должна быть долговечной (примерно 10—20лет), так как операция по ее замене обходится значительно дороже самой арматурыиз-за необходимости остановки работы скважины в целом, сложности доставки арматурына место и т. п. Высокая надежность запорных устройств фонтанной арматуры приминимальном обслуживании — довольно жесткое условие при конструировании.
1. ВИДЫ ЗАПОРНЫХУСТРОЙСТВ
Основных,наиболее часто применяемых типов запорной арматуры, четыре. Их различают похарактеру перемещения запорного элемента при срабатывании арматуры и по формеэтого элемента.
Принципиальнаяособенность задвижек заключается в том, что при их закрывании запорный элементне преодолевает усилия от давления среды, так как он движется поперек потока. Взадвижках при закрывании необходимо преодолеть только трение. Поэтому их можноприменять для больших проходов и рабочих давлений. Площадь уплотнительныхповерхностей задвижек невелика — два узких кольца вокруг прохода. Благодаряэтому они надежны и герметичны. Основное преимущество задвижек — ихпрямоточность и низкое местное гидравлическое сопротивление. Последнее можетбыть практически сведено к сопротивлению трения о стенки трубы равной длины взадвижках с направляющей трубой, где в открытом положении для потока создаетсяканал, совпадающий по сечению с трубопроводом.
Основноепреимущество вентилей — отсутствие трения уплотнительных поверхностей. При этомзначительно уменьшается опасность повреждения (путем схватывания и задиранияоднородных металлических поверхностей, царапания посторонними частицами)уплотнения, что позволяет использовать более высокие контактные давления.Поэтому вентили применяют в самых ответственных трубопроводах высокогодавления. По сравнению с задвижками высота вентилей обычно несколько меньше,зато строительная длина их значительно больше. Это объясняется необходимостьюразместить более или менее плавное колено с седлом. С другой стороны, в угловойарматуре (где запорное устройство совмещается с изгибом трубопровода) этоколено получается совершенно естественно, так что вентили — практическинаиболее удобный и эффективный вид угловой арматуры. Недостаток вентилейзаключается в необходимости при закрывании (или при открывании — с подачейсреды на золотник) преодолевать давление среды. Это дополнительно нагружаетшпиндель и привод вентиля и увеличивает усилие на маховике. В вентилях сподачей среды на золотник при повышенных давлениях или больших проходахприменяют разгрузочные устройства (золотники меньшего диаметра, открывающиесядо открывания главного золотника). При подаче среды на золотник вентиля сальникпостоянно находится под давлением среды, что снижает его надежность. В связи сэтим вентили среднего и высокого давления применяют при проходах не выше 400 мм, причем наиболее применимы вентили с условным проходом до 150 мм включительно.
Преимуществомвентилей является малый рабочий ход их запорного элемента (обычно в четыре разаменьший по сравнению с задвижками), а следовательно, и меньшие высота вентилейи время срабатывания, чем у задвижек. Вентили имеют то преимущество передзадвижками, что в них уплотнение золотника легко может быть выполнено из резиныили пластмассы, при этом усилие, требуемое для герметизации, значительноснижается и повышается коррозионная стойкость уплотнения.
Серьезнымнедостатком большинства конструкций вентилей (кроме прямоточных) является ихнаиболее высокое, по сравнению с другими типами запорной арматуры,гидравлическое сопротивление. Прямоточные вентили имеют более низкоегидравлическое сопротивление, однако они несколько дороже вследствие сложногоизготовления.
Диафрагмовыевентили имеют такие же ограничения по величине прохода что и обычные; крометого, их можно применять только для низких давлений (до 10 кгс/см2),что связано с малой прочностью упругого запорного элемента диафрагмы,выполняемой из материалов большой гибкости (резины, пластмассы). Диафрагмовыевентили особенно хорошо приспособлены для работы на агрессивных средах, так какони не имеют сальника, а подвижные металлические элементы отделены от рабочейсреды диафрагмой.
Корпусыдиафрагмовых вентилей обычно изнутри футеруются резиной или пластмассой, чтоповышает их коррозионную стойкость. Диафрагмовые вентили обеспечивают хорошуюгерметичность, даже на средах с посторонними включениями, так как последниевдавливаются в мягкое уплотнение.
Некоторуюаналогию с диафрагмовыми вентилями представляют шланговые затворы. Их основнаячасть — резиновый или резинотканевый шланг, пережимаемый специальнымитраверсами от механического или ручного привода, либо давлением жидкости.Основные преимущества шланговых затворов — простота конструкции, эффективностьработы на шламах и пульпах (где арматура большинства других типов неработоспособна), стойкость к коррозии и особенно к абразивному износу. Приэксплуатации в среде с абразивными частицами шланговые затворы почтинезаменимы, потому что, кроме высокой абразивной стойкости и надежностигерметизации резинового корпуса, они прямоточны. Это обстоятельство выгодноотличает шланговые затворы от диафрагмовых вентилей, так как при поворотахпотока с абразивными частицами они ударяются о стенку, которая быстро изнашивается.
Однакошланговые затворы имеют ограниченную долговечность, связанную со старениемрезины. Вследствие низкой прочности резины шланговые затворы можно применятьтолько при низких давлениях (практически до 6 кгс/см2). Шланговыезатворы не рекомендуется использовать при вакууме, так как под действиемвнешнего давления шланг может терять устойчивость и самопроизвольно перекрыватьпроход.
Важноепреимущество кранов как вида запорной арматуры — уплотнительные поверхности вовремя работы остаются в контакте друг с другом и защищены от рабочей среды. Этопрактически устраняет опасность попадания и защемления посторонних частиц междууплотнительными поверхностями, уменьшает коррозию и эрозию уплотнений, делаетвозможным применять смазку последних. Использование смазки в затворе повышаетгерметичность надежность и долговечность работы затвора, а также снижает усилиядля управления.
Другимпреимуществом кранов является их самоторможение (кран не может открыться врезультате давления среды). Это позволяет не применять самотормозящиесявинтовые передачи в приводе, что упрощает конструкцию, повышает к. п. д.привода и обеспечивает быстрое срабатывание (необходимо повернуть маховик иливыходной вал при механическом приводе только на четверть оборота). Существенноепреимущество кранов заключается в их низком гидравлическом сопротивлении иотсутствии застойных зон в корпусе вследствие прямоточности проходного канала,а также в возможности сосредоточить в одном запорном устройстве управлениенесколькими разветвляющимися потоками: трех- и четырехходовые краны частоприменяются в технологической обвязке самых различных объектов.
Кнедостаткам кранов относится прежде всего их менее надежная герметичность (восновном у конических кранов с уплотнением «металл по металлу»).
Краны сосмазкой, а также шаровые краны с неметаллическими уплотнительными кольцамиобеспечивают полную и достаточно надежную герметичность. Шаровые краны спластмассовыми уплотнениями, эксплуатируемые в средах высокого давления,содержащих взвешенные частицы, могут иметь недостаточную долговечностьвследствие низкой твердости и стойкости пластмасс к абразивному износу.Наиболее надежны в таких условиях шаровые краны с металлическим уплотнением исмазкой.
Дисковыезатворы — наиболее простой вид арматуры. Их габаритные размеры и массаминимальны по сравнению со всеми другими типами арматуры. Их преимуществаособенно значительны при больших проходах и низких давлениях. Для управлениядисковым затвором необходимо повернуть вал на четверть оборота (как у кранов).Вместе с тем крутящий момент привода, необходимый для управления дисковым затвором,довольно большой.
Наиболеесерьезным недостатком дисковых затворов является сложность обеспечениягерметичности уплотнения. В затворах больших условных проходов на максимальновозможные для таких затворов давления (порядка 10 кгс/см2)конструкция уплотнения обычно сложна и не всегда обеспечивает надежную работу.
запорная арматура трубопровод кран
2. ВЫБОР ЗАПОРНОГОУСТРОЙСТВА
Длявыбора запорной арматуры необходимо иметь полные данные о системе, гдесобираются применять арматуру, о назначении арматуры и условиях ее работы.
На выборарматуры значительно влияют химическая активность рабочей среды и еекоррозионные свойства. Они определяют марку материала корпусных деталейарматуры и уплотнения.
Привыборе арматуры необходимо учитывать ее долговечность и ремонтопригодность. Этихарактеристики связаны с расчетным сроком службы самой установки, где применяютарматуру, а также с проектируемой в дальнейшем модернизацией или автоматизациейсистемы.
Всистемах, где затруднено обслуживание и где выход арматуры из строя можетповлечь серьезные последствия, основной характеристикой для выбора запорной арматурыможет стать надежность ее работы.
Наконец,один из решающих факторов при выборе арматуры — ее экономичность. Экономичностьследует рассматривать комплексно, для всего народного хозяйства в целом. Приэтом учитывают цену арматуры, стоимость обслуживания ее, а также ее влияние наэкономические показатели всего производства.
При выборе арматурыследует учитывать также ее габаритные размеры и массу с учетом места для ее установки
Запорную арматурувыбирают в зависимости от конкретных условий и особенностей технологическогопроцесса, а также от вида и физических свойств перекачиваемой рабочей среды.
2.1 Классификациякранов
Они используются намагистральных трубопроводах, транспортирующих природный газ и нефть, а также всистемах городского газоснабжения, на резервуарах и котлах для определенияуровня жидкости, дренажа систем, взятия проб. Классификация запорных крановприведена на рисунке ниже:
/>
Достоинства крана, какзапорного устройства, заключается в следующем: простота конструкции, малоегидравлическое сопротивление, небольшая высота (без учета размеров привода),возможность безколодезной установки и установки в любом рабочем положении натрубопроводе, простая форма проточной части корпуса, отсутствие застойных зон,полнопроходность в шаровых кранах, допускающая возможность механизированной очисткитрубопровода, простое управление (поворот пробки на 90°), малое время,затрачиваемое на поворот, хорошая защита и возможность смазки уплотнительныхповерхностей деталей рабочего органа, применимость для вязких или загрязненныхсред, суспензий, пульп и шламов, возможность использования в качестве запорногоили регулирующего устройства. Вместе с тем, краны имеют следующие недостатки:для управления кранами с большим условным диаметром прохода требуется большиекрутящие моменты, необходимы тщательное обслуживание и смазка уплотнительныхповерхностей конической пробки и корпуса во избежание «прикипания»пробки к корпусу, усложнена притирка конической пробки и корпуса, неравномерныйпо высоте износ конусных пробок, что в процессе их эксплуатации приводит кснижению герметичности запорного органа. Поэтому для ответственных объектов всебольшее применение получают шаровые краны, которые используются длятрубопроводов с условным диаметром прохода Dу
Для того, чтобы снизитькрутящий момент, необходимый для управления конусными кранами, и износуплотнительных поверхностей, применяются краны со смазкой. На конусных соприкасающихсяповерхностях этих кранов пробка и корпус имеют каналы, заполняемые специальнойсмазкой. Смазка периодически вручную или автоматически подается по каналамшпинделя, корпуса и пробки.
Принцип работы кранов сподъемом пробки заключается в том, что при открывании и закрывании проходапредварительно производится подъем пробки на некоторую высоту, необходимую длятого, чтобы уплотнительные поверхности пробки и корпуса разошлись, чтоуменьшает во время поворота пробки трение и износ уплотнительных поверхностей.Это осуществляется путем поворота шпинделя или ходовой гайки. После поворотапробки на 90° она снова «садится» на свое место. В кранах с ручнымуправлением эти действия выполняются последовательно вручную — с помощьюшпинделя и бокового рычага, в кранах с поршневым гидроприводом илиэлектроприводом — специальным механизмом.
Шаровые краны с пробкой ввиде шара со сквозным отверстием для прохода среды получают все более широкоеприменение для различных условий работы. По принципу герметизации запорногооргана их можно разделить на две основные разновидности: с плавающим шаром и сшаром на опорах. Применяются иногда и конструкции с плавающими уплотнительнымикольцами. Сферические пробка и корпус обладают большой прочностью и жесткостью.
Для кранов с малымдиаметром прохода наибольшее применение получили конструкции с плавающейпробкой, в которых пробка не связана жестко со шпинделем, а может смещаться отоси шпинделя. Под действием давления среды пробка прижимается к уплотнительномукольцу корпуса, обеспечивая герметичное перекрытие запорного органа.
При больших условныхдиаметрах прохода и давлениях плавающая пробка создает чрезмерно большиенагрузки на уплотнительное кольцо, что затрудняет работу крана, поэтому длятаких условий рекомендуются конструкции с фиксированной пробкой. Фиксирующаяцапфа пробки может иметь подшипники качения или самосмазывающиеся подшипникискольжения, которые в настоящее время широко используются в шаровых кранах. Длявязких и застывающих (кристаллизующихся) сред (парафинистых мазутов, фенолов,смол) применяются краны с паровым обогревом корпуса. Используются краны как сконусной или шаровой, так и с цилиндрической пробкой.
/>
Краны изготовляются излатуни, бронзы, серого чугуна, стали. Краны из латуни (Dу
На рисунке слевапредставлены чугунные пробковый и шаровой краны и их монтажные размеры (вскобках приведены их обозначения по классификациям СЕИР и ООН).
2.2 Пробковый кран
Пробковый кран (рис.4.11) состоит из корпуса 1, конической пробки 2, крышки 3, через которуюпроходит регулировочный винт 4, позволяющий регулировать рабочий зазор междууплотнительными поверхностями корпуса пробки.
/>
Рис. 4.11. Пробковыйкран: 1- корпус; 2 — конус; 3 — крышка; 4 — регулирующий винт; 5 — манжеты; 6 —кулачковая муфта для проворота конуса шпинделем; 7 — шпиндель; 8 — рукоятка; 9— нажимной болт для подачи смазки; 10 — обратный клапан; 11 и 12 — ограничительи пружина клапана
Уплотнениерегулировочного винта осуществляется манжетами 5, поджатие которых производитсягрундбуксой. Управление краном осуществляется путем поворота пробки 2 (черезшпиндель 7 и кулачковую муфту 6) рукояткой 8 до ее упора (рукоятки) в выступыгорловины корпуса.
Для поворота пробки кранарукоятку при необходимости наращивают рукояткой 406 — ЗИП — 4, поставляемой сарматурой. Шпиндель уплотняется манжетами, которые поджимаются грундбуксой.
Смазка выполняетследующие функции: обеспечивает герметичность затвора крана; облегчает поворотпробки, создавая постоянную прослойку между уплотнительными поверхностямикорпуса и пробки; предохраняет уплотнительные поверхности от коррозии и износа;предохраняет кран от заедания и заклинивания. С целью повышения коррозийнойстойкости пробка крана подвергается сульфацианированию.
3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИСМАЗКА
После установки крановогозапорного устройства необходимо дополнительно набить уплотнительную смазку ипроверить их на плавность работы затвора. Смазка подается масленкой, котораяввинчивается в резьбовое отверстие шпинделя вместо нажимного болта. Кран вмомент набивки смазки должен быть или полностью открыт или полностью закрыт.Допускается производить набивку смазки при помощи нажимного болта. Однако, этоменее удобно и требует большего времени.
После заполнения кранасмазкой, нажимной болт необходимо поставить в исходное положение. Рекомендуетсяввинтить его на половину длины, чтобы в процессе эксплуатации, продавливатьсмазку на уплотнительной поверхности вращением нажимного болта на 5-6 оборотов.Регулярная подача смазки на уплотнительной поверхности крана обеспечиваетпостоянную герметичность затвора. Если давление среды в скважине близко крабочему давлению крана — 14 МПа, то смазку рекомендуется подавать при помощинажимного болта после 3-5 поворотов крана. Обязательно проводят поднабивкусмазки после депарафинизации скважин паром и других технологических операций,проводимых при давлениях близких к рабочим.
Для надежной работызатвора следует регулярно проверять наличие смазки в системе крана и по меренеобходимости, но не реже 1 раза в 3 месяца, проводить набивку смазкимасленкой.
Кран смазывается через40-50 циклов работы смазкой ЛЗ-162 или через 150-180 циклов смазкой«Арматол-238».
Смазку подают масленкой вкран до тех пор, пока ее подача не станет затруднительной.
Если кран разбирался, топри сборке необходимо установить правильный зазор между уплотнительнымиповерхностями корпуса и пробки. Для этой цели уплотнительные поверхности, каккорпуса, так и пробки, должны быть очищены от старой смазки, протертой досухачистой тряпкой и промыты в керосиновой ванне. Полость над пробкой должна бытьзаполнена смазкой, а ее уплотнительная поверхность вновь смазана тонким слоемуплотнительной смазки. Только после этого пробка может быть поставлена наместо. По окончании сборки крана регулировочный винт необходимо затянуть доотказа и потом ослабить на 1/8 оборота. Это обеспечит нормальныйэксплуатационный зазор между уплотнительными поверхностями корпуса и пробки.После установки зазора между корпусом и пробкой, кран заполняют смазкой.
При аварийномзаклинивании пробки надо отвинтить регулировочный винт на 1-2 оборота, затемдобавить масленкой в кран смазку и завинчивать нажимной болт в шпиндель до техпор, пока пробка освободится от заклинивания. После ликвидации заклиниваниятребуется отрегулировать кран.
Перед сменой манжеты поддавлением надо отвинтить регулировочный винт до отказа. Этим будет достигнутогерметичность регулировочного винта и нижней крышки. Затем можно менятьманжеты, после чего снова отрегулировать кран.
4. НЕИСПРАВНОСТИ И ИХУСТРАНЕНИЯ
Неисправность: Утечка среды через резьбовоесоединение болта и шпинделя
Причины: Недостаток смазки
Устранениенеисправности: Отвинтитьнажимной болт и добавить в кран смазку масленкой. Нажимным болтом продавитьсмазку. Головка нажимного болта не должна доходить до торца шпинделя на 10-15мм.
Неисправность: Утечка среды через уплотнениерегулировочного винта
Причины: Недостаточная затяжка или износманжет
Устранениенеисправности: Подтянутьспециальным ключом грундбуксу, прижимающую манжеты. Если утечка непрекращается, то необходимо сменить манжеты согласно инструкции.
Неисправность: Пробка крана перекрывается с большимусилием
Причины: Недостаточный зазор между пробкой икорпусом
Устранениенеисправности: Добавитьв кран уплотнительную смазку и проверить регулировку зазора между корпусом пробкой,для чего отвинтить регулировочный винт на 1/4 – 1/8 оборота, одновременнопроверяя плавность перекрытия рукояткой. Регулировочный винт закрыть защитнойгайкой, которую требуется перед регулировкой свинчивать.
Неисправность: Утечка среды через уплотнение крышкис корпусом
Причины: Ослаблено крепление крышки
Устранениенеисправности:Необходимо снять защитную гайку с регулировочного винта. Отвинтитьрегулировочный винт на 2-3 оборота и подтянуть гайки, крепящие крышку корпусакрана. После устранения течи, отрегулировать зазор.
Неисправность: Пробка крана не перекрывается
Причина: Заклинивание пробки
Устранениенеисправности:Отвинтить регулировочный винт на 2-3 оборота. Вывинтить нажимной болт имасленкой добавить уплотнительную смазку. Смазку добавлять до тех пор, покавращение колпака масленки не станет затруднительным, затем ввинтить нажимнойболт и вращать его до тех пор, пока пробка не освободится от заклинивания.
Ремонт пробкового кранавключает: разборку и промывку деталей в керосиновой ванне, их промер иотбраковку, ремонт изношенных деталей и изготовление новых, сборку крана и гидравлическоеиспытание. В процессе разборки и сборки применяют обычный слесарный инструменти необходимые приспособления. Операции в процессе ремонта в основном сводятся кликвидации раковин, наплавлением металла с последующей расточкой, к исправлениюрезьбы, шабровки уплотнительных поверхностей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данномкурсовом проекте было рассмотрены запорные устройства, в частности пробковыйкран. Мы рассмотрели его конструкцию и принцип действия. Также былипроанализированы возможные неисправности и методы их устранения. Выполнивданную работу, я пришел к выводу, что своевременное техническое обслуживаниепробкового крана обеспечивает его надежную, безотказную работу на протяжениивсего срока службы.
СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. В.Н.Ивановский,В.И.Дарищев, А.А.Сабиров, В.С.Каштанов, С.С.Пекин – Оборудование для добычинефти и газа. М.: Из-во «Нефть и газ РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина», 2002
2. В.П.Грабович–Газопромысловое оборудование и машины. М.: «МИНХ и ГП им.И.М.Губкина», 1977
3. Е.И. Бухаленко идр. Нефтепромысловое оборудование. Недра 1990г.
4. Е.И. Бухаленко –Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования: учебник / Е.И.Бухаленко, Ю.Г. Абдуллаев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1985. – 391с.