III. Эскизный проект
Цель курсового задания заключается в модернизации гидроциклонной установки СГМ-ТПИ, уменьшение его габаритных размеров, упрощение технологии изготовления и увеличения срока службы.
В гидроциклонную установку входят: малогабаритный спиральный гидроциклон СМГ-С; соеденительные шланги; 3 штуцера с различными по диаметру отверстиями; хомуты, для крепления гидроциклона к стене бурового здания, болты.
На Рис. 11. показан гидроциклон
СМГ-С в рабочем положении,
закреплённый на стенке бурового здания с помощью хомутов.
Рис. 11. Эскиз гидроциклонной установки СМГ-С.
Принцип работы гидроциклонной установки СМГ-С.
В процессе бурения скважины, по мере ее углубки и зашламовывания очистного агента, возникает необходимость в очистке промывочной жидкости, зашламованный глинистый раствор поднимаясь по затрубному пространству направляется через отводной патрубок превентора в гидроциклон, где проходит очистку седиментационным осаждением, чему способствует 3 различных штуцера. Очищенная жидкость из гидроциклона направляется в зумпф, откуда через фильтр всасывается патрубком бурового насоса, который направляет промывочную жидкость с постоянным давлением, через гибкий шланг и сальник-вертлюг, в скважину, далее цикл повторяется.
В комплект гидроциклонной установки СМГ-С входят три песковых штуцера с различными проходными отверстиями, для различных режимов отчистки бурового агента от зашламовывания. Отверстия в них выполняются в виде конуса в верхней части. Начальный диаметр конуса штуцера, должен быть равен конечному диаметру внутренного конуса гидроциклона.
Применение штуцеров зависит 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 штуцеры следует упрочнить при помощи химико-термического упрочнения (ХТО).
Для крепления хомутов к стенке бурового здания, выбираем болты марки СЧ12-28, отлитых из серого чугуна. Шаг резьбы – 2 мм; диаметр – 20 мм
Чтобы исключить различного рода вибрации в процессе работы гидроциклона, между хомутами и корпусом гидроциклона не должно быть зазоров. Поэтому, очевидно, что необходимо сделать расчет.
С помощью этого расчета мы определим, на сколько оборотов можно затянуть гайку.
Толщина стенки
бурового здания
=100
мм.
Решение:
Допускаемое
напряжение для болта
=
80 МПа, для пластины
=
60 МПа. Принимаем
=
2*105
МПа,
=
0.7*105
МПа [ 5,табл. 2.4, стр 70].
При затягивании гайки пластина будет сжиматься, а болт растягиваться. Применяя метод сечений и составляя уравнение равновесия для сил (рис. 14), получим
Т
аким
образом задача статически не определима,
так как неизвестных сил две, а статика
для системы сил, направленных по одной
прямой, дает лишь одно уравнение.
Для составления
уравнения перемещений рассуждаем
следующим образом: при завертывании
гайки на
оборотов
она переместится на
.
Так как вначале торец гайки касался
шайбы, то это перемещение могло быть
осуществлено за счет деформаций болта
и пластины. Рис.
14
Предположим, что пластина абсолютно жесткая, тогда перемещение гайки равно удлинению болта. Если допустить, что пластина податливая, а болт абсолютно жесткий, то перемещение гайки равно сжатию пластины. Фактически обе детали податливы и при затягивании гайки деформируются. Следовательно, перемещение гайки равно сумме абсолютных значений удлинения болта и сжатия пластины.
или
.
(1)
Вычислим допускаемые силы для болта и пластины (для болта не учитываем влияние резьбы)
(2)
(3)
В качестве
допускаемой должна быть принята меньшая
сила
Вычисляем коэффициенты податливости болта и пластины:
(4)
(5)
Определяем допускаемое по условию прочности число оборотов гайки:
(6)
Заключение
Гидроциклон СМГ-С рекомендуется использовать в неосложненных геолого-технических условиях, он может быть рекомендован для использования в организациях занимающихся геологоразведочным бурением.
Данная установка будет находить оптимальное применение при бурении на твердые полезные ископаемые с применением промывки глинистым раствором.
По сравнению с гидроциклоном СГМ-ТПИ данная гидроциклонная установка обладает следующими преимуществами:
• простота конструкции, эксплуатации, регулировки, монтажа, высокий ресурс работы;
• высокая степень очистки промывочной жидкости – до 0.2%;
• незначительные потери промывочной жидкости через штуцеры;
• уменьшены габаритные размеры и металлоемкость конструкции;
Технические характеристики модернизированного гидроциклона СМГ-С по сравнению с гидроциклоном СГМ-ТПИ остались неизменными. С учётом упрочнения средний ресурс гидроциклона СМГ-С до списания приблизился к 2000 часов.
Список использованной литературы
Поваров А. И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. -М.: Недра, 1978. -267 с.
2. Мустафаев А. М., Гутман Б. М. Гидроциклоны в нефтедобывающей 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.
Резниченко И. Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. -М.: Недра, 1982. -230 с.
Ицкович Г. М. Сопротивление материалов: Учеб. Для учащихся машиностроит. Техникумов. -7-е изд., испр. –М.: Высш. Шк., 1986. -352 с.: ил.
Бабаев С. Г. Надежность и долговечность бурового оборудования. –М.: Недра, 1984. -184 с.
Поваров А. И. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961. -267 с.
8. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. – Учебное пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1985. 256 с.