Модернизация бурового насоса УНБТ-950

Устройство 10 возврата затворного механизма предназначено для  заведения затворного механизма  в исходное положение после срабатывания предохранительного клапана.[14]

Предохранительный клапан устанавливается  на выходном коллекторе гидравлического  блока при помощи патрубка 1 и  накидного фланца 31, уплотнительные кольца 27 служат для герметизации патрубка 1 в выточке выходного коллектора насоса.

Благодаря вертикальному  расположению оси входного патрубка 1 твердые частицы, содержащиеся в перекачиваемой жидкости, осаждаясь, не накапливаются в камере и не препятствуют перемещению затворного механизма при срабатывании предохранительного клапана, а попадают в проточную часть выходного коллектора и выносятся потоком.[1]

 

Техническая характеристика предохранительного клапана 

КП 50-600

  Таблица. 1.7.

Наименование	Величина параметра
1. Предельное давление, МПа	60
2. Диапазон давлений срабатывания, МПа	5…60
3. Условный проход сливной  трубы, мм	40
4. Габаритные размеры:  длина х ширина х высота, мм	541х214х332
5. Масса, кг	50,4

 

Клапан предохранительный  КП-250 устанавливается на насосы НБТ-600 и НБТ-475, клапан КП 50-600 устанавливается  на насосы УНБТ-950 И УНБТ-1600.

 

 

 

Выводы: конструкция и принцип действия  пневмокомпенсаторов, применяемых на насосах разной мощности, не имеет каких либо конструктивных или технологических отличий, компенсаторы различаются только масштабным фактором. При больших давлениях и расходах перекачиваемой среды увеличивается толщина стенки и объем пневмокомпенсаторов. Конструкция предохранительного клапана насоса УНБТ -1600 является более удачной, по сравнению с гвоздевыми клапанами. Такая конструкция позволяет мгновенно сбрасывать перекачиваемую жидкость во входной коллектор и одновременно автоматически отключать привод насоса при превышении предельного давления на выходе из насоса, и поэтому, её целесообразно использовать при модернизации.

 

1.2.5. Система охлаждения и смазки

Система охлаждения и смазки цилиндро-поршневой пары

 

Система охлаждения и смазки цилиндро-поршневой пары (рис.1.30) предназначена для подачи смазочно-охлаждающей жидкости под давлением в зону трения поршня с цилиндровой втулкой с целью создания нормального режима работы цилиндро-поршневой пары.

Система охлаждения и смазки цилиндро-поршневой пары включает в себя следующие основные части: бак 4 для смазочно-охлаждающей жидкости, электронасос 6 центробежного типа, коллектор 2 с тремя гибкими шлангами 3.

Внутри  бака имеется защитная сетка и  подогреватель смазочно-охлаждающей жидкости при работе в холодное время года. Емкость бака 160 дм.

Включение и выключение электронасоса 6 должно быть сблокировано с включением силовых  агрегатов в приводе бурового насоса.[1]

Рис. 1.30. Система охлаждения и смазки цилиндро-поршневой пары: (НБТ-475)

1-вентиль; 2-коллектор; 3-шланг;4-бак; 5-сетка защитная; 6-электронасос

 

Работа  системы  охлаждения  втулок  происходит  следующим образом:

с включением силовых агрегатов в приводе  включается электронасос 6 и смазочно-охлаждающая жидкость подается в общую магистраль коллектора 2; далее из  общей магистрали смазочно-охлаждающая жидкость через шланги 3 поступает в зону трения ЦПП, а затем самотеком сливается в бак. В   зимнее   время   года, в   целях   исключения   замерзания смазочно-охлаждающей жидкости,  необходимо к подогревателю подключить горячую воду или пар. Места подключения представляют собой, два свободных штуцера с резьбой М27.[12]

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости рекомендуется применять смесь из десяти частей дизельного  топлива  (ГОСТ 305-73)  и одной   части   масла   индустриального И-50А   ГОСТ 20799-75.

Техническую воду применять не рекомендуется, так  как она обладает низкими смазочными свойствами.

 

 

 

 

Система смазки механической части

 

Система (рис. 1.31) предназначена для смазки всех механических частей насоса, подвергающихся трению, и выполнена таким образом, что все узлы трения (подшипники шатунов, валов, ползуны с накладками) смазываются самотеком. Залитое в корпус масло индустриальное И-50А ГОСТ 20799-75 забрасывается колесом в маслосборник 6, от него по трубопроводам 3, 4, 7, 8 распределяется по всем точкам трения и затем сливается в картер корпуса.

Для нормальной работы системы смазки необходимо осматривать и очищать от грязи маслосборник не реже одного раза в неделю. Заменять масло рекомендуется не реже одного раза в два месяца. Слив отработанного масла осуществляется через кран 1, который расположен в нижней задней части корпуса.

Заливку масла рекомендуется производить  через один из наклонных   люков,   расположенных   в   передней   части   крышки насоса. Объем масла, заливаемого в картер корпуса, равен 200 дм³   и контролируется при помощи масломера.

Внутри  масляной ванны имеется подогреватель. В зимнее время года в целях  исключения загустевания масла необходимо к подогревателю подключить горячую воду или пар. Места подключения представляют собой два штуцера с резьбой М27.

В летнее время при высоких температурах окружающего воздуха и нагреве  насоса к змеевику подключить холодную воду [12].

 

 

Рис. 1.31.Система  смазки: (НБТ-475)

1-кран; 2-картер; 3,4,7,8-трубопроводы; 5-лоток; 6-маслосборник

 

1.3. Выбор прототипа бурового насоса и типа привода

1.3.1. Обоснование выбора бурового насоса.

 

При конструировании насосов сначала  выбирают прототип конструкции и  устанавливают структуру конструкции. Выбор прототипа конструкции  насоса, на базе которого в соответствии с заданными исходными данными  конструируется новый, должен основываться на всестороннем анализе уже существующих конструкций и данных об их эксплуатации.

В буровой технике распространение  получили два типа горизонтальных приводных  возвратно-поступательных объемных насосов: двухпоршневые двустороннего действия (дуплексы) и трехпоршневые одностороннего действия (триплексы). В последние годы буровые установки преимущественно оснащаются быстроходными трехпоршневыми насосными агрегатами с регулируемым приводом, обладающими лучшими массогабаритными показателями по сравнению с дуплексами.

1).более простая по  конструкции и технологичная  в изготовлении гидравлическая  часть насоса благодаря простой форме и меньшим размерам клапанных коробок и компенсатора;

2).более эффективная система  смазки, охлаждения и контроля за состоянием рабочих органов в связи с наличием доступа непосредственно к поршню с обратной стороны;

3).более высокий КПД  из-за обильной смазки цилиндропоршневых  пар (ЦПП) и исключение уплотнений штоков;

4).более высокий коэффициент  готовности (на 5-7%) из-за резкого  сокращения времени восстановления сменных частей гидроблоков;

5).меньшая неравномерность  подачи: 14-29%, против 45-56%.

 

Буровой трехпоршневой насос УНБТ-950, предназначен для нагнетания промывочной жидкости под высоким давлением в скважину при геологоразведочном и эксплуатационном бурении.

Насос подает промывочную жидкость через колонну бурильных труб на забой скважин, для охлаждения долота и выноса разрушенной долотом горной породы, а также для передачи энергии потока промывочной жидкости "гидравлическому забойному двигателю и связанному с ним долоту.

В качестве промывочной жидкости применяется  вода или глинистый раствор с наличием нефти, щелочи, соды и других компонентов,

Оптимальные режимы бурения обеспечиваются установкой цилиндровых втулок и поршней одного из типоразмеров от 140 до 180 мм. Рабочие параметры насоса УНБТ-950 приведены в технической характеристике.

 

 

Техническая характеристика насоса УНБТ-950

 

 

Мощность, кВт

    Полезная                                                                       Р_р= 855

    Приводная                                                                     Р_пр= 950

Число цилиндров                                                                  3

Число двойных ходов  поршня в 1 мин                       n_дв.х= 125

Длина хода поршня, м                                                    S=0.3

Диаметр цилиндровых втулок, м:

   Наибольший                                                                   d_вт= 0.18

   Наименьший                                                                   d_вт= 0.14

Подача насоса, л/с:

   Наибольшая                                                                   Q=46

   Наименьшая                                                                   Q=28.8

Давление нагнетания, МПа:

   Наибольшее                                                                   P_нагн= 32

   Наименьшее                                                                   P_нагн= 19

Диаметр штока, мм                                                        d_шт= 60

Частота вращения трансмиссионного

вала, об/мин                                                                      n_тр = 566

Передаточное отношение  редуктора

насоса                                                                                u_p = 4,53

Нагрузка на шток, кН                                                   P_шт= 490

Диаметр клапана, мм                                                       145

Габаритные размеры, м:

          Длина:                                                                      5,55

          Ширина:                                                                   3,25

          Высота:                                                                     3,25

Масса насоса со шкивом, т:                                          22,7      

1.5. Технические предложения по модернизации  БНА.

• Применение в приводе БНА электрического асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором частотного регулирования, преимущества которого описаны в пункте 1.4.2.
• Вариантом модернизации привода предлагается применение цепной передачи БНА вместо клиноременной т.к. отсутствие  скольжения и буксования обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при значительных кратковременных перегрузках. Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи, в связи с чем уменьшается нагрузка на валы и опоры. Угол обхвата звездочки цепью не имеет столь решающего значения, как угол обхвата шкива ремнем. Поэтому цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях.
• Применение в буровом насосе монолитного сборного поршня с металлическим сердечником и привулканизированной резиновой манжетой и цилиндровой втулки  из высокохромистого сплава 300Х10 и 260Х28. Это повышает безотказность и долговечность работы цилиндропоршневой пары.

        Модернизация  гидравлической части бурового  насоса, заключающаяся в применении  цилиндровых втулок из высокохромистых сплавов 300X10 и 260X28 вместо втулок из стали 70 и монолитного сборного поршня с металлическим  сердечником  и  привулканизированной манжетой из резины  ИРП-1293 взамен резины ИРП-93. Средняя наработка модернизированных втулок и поршней составляет 200 часов, что значительно выше, чем у втулок (45 ч.) и поршней (31 ч.) в стандартном исполнении насоса. Это приведет к значительному уменьшению числа поршней и втулок, используемых за срок службы насоса, что в свою очередь приводит к уменьшению стоимости этих деталей и затрат на их замену, вследствие чего мы уменьшаем эксплуатационные затраты, а это и является положительным экономическим последствием модернизации.

 

1.2.5. Примеры зарубежных  трехпоршневых буровых насосов с зубчатой передачей, используемые вместо клиноремённой.

 

 

 

 

 

 

Буровой насос BENTEC T-1600-AC

 

 

 

 

В дизайне первоклассных буровых  насосов Bentec воплотился многолетний  опыт по обслуживанию и ремонту всех видов буровых насосов. Использование  редукторного привода от электродвигателя, установленного непосредственно на самом насосе, является уникальным решением для оборудования подобного рода.

Буровые насосы Bentec компактны и  имеют относительно небольшой вес. Приводной двигатель переменного  тока 1200кВт установлен над механической частью насоса. Изготавливаются два  вида гидравлической части насоса, рассчитанные на 5000 PSI (350 бар) или 7500 PSI (514 бар). Удачная конструкция насоса обеспечивают быструю смену поршней  и втулок, а также простоту его  технического обслуживания и ремонта. Кран, установленный на насосе, позволяет с легкостью перемещать детали гидравлической части насоса.