Тема лекции 8: Технология ремонта оборудования скважинных штанговых насосов
Технология ремонта оборудования скважинных штанговых насосов
Приемка в ремонт - первая операция производственного процесса ремонта машин. Порядок сдачи в ремонт и приемки из него определяется по графику.
Мойка. При ремонтных работах сначала проводят мойку машин в изолированных камерах. При мойке используют 1-3%-ный водный раствор едкого натра, подаваемый под давлением 0,6-0,8 МПа. Для получения высокого давления моющей струи используют вихревые и плунжерные насосы. В качестве моющих растворов применяют растворители (бензин, керосин, дизельное топливо). В последние годы разработаны моющие средства АМ-15, МЛ-51, МЛ-52 и растворы с содержанием ПАВ.
Ремонт редуктора станка-качалки. Техническое обслуживание редукторов станков-качалок состоит в соблюдении сроков смазки узлов к замене отработанного масла. Смена масла в редукторе проводится через 6 мес, а долив масла — в зависимости от уровня. Ремонт редукторов заключается в замене зубчатых колес, валов, подшипников, ремонте корпуса, шкифов и других деталей.
Восстановление изношенных деталей заключается в исправлении геометрической формы одной из деталей; сопряжения. К наиболее распространенным способам восстановления деталей с большим износом и разнообразными дефектами (трещинами, пробоинами, разрывами, отколами и т. д.) относятся сварка и наплавка (металлизация).
При централизованном ремонте широко применяют автоматические наплавочные процессы: наплавку под флюсом, электроимпульсную сварку.
Ремонт металлизацией состоит в расплавлении металла и распылении его сжатым воздухом на поверхиость ремонтируемой детали. Расплавляемый металл обычно используется в виде проволоки, расплавление производится электрической дугой, в ацетиленокислородном пламени, индукционным нагревом, плазменной струей (плазменная металлизация). Для распыления расплавленного металла на ремонтируемой поверхности используется сжатый воздух от компрессорной станции.
При подготовке поверхности детали к ремонту металлизацией производятся следующие работы:
в) повышение шероховатости для улучшения сцепления с покрытием
б) придание ей правильной геометрической формы;
в) повышение шероховатости для улучшения сцепления с по- крытием.
Ремонт шпоночных пазов выполняют фрезерованием под больший размер с последующей обработкой, завариванием изношенного паза и нарезанием его в новом месте со смещением на 90 или 120°.
Ремонт подшипников. Ремонт сборочных единиц с подшипниками качения сводится к восстановлению посадочной поверхности корпуса, а сами подшипники качения не ремонтируют. Посадочные поверхности восстанавливают наплавкой с последующей обработкой.
Ремонт зубчатых передач. При ремонте зубчатых передач устраняют следующие повреждения:
а) износ зубьев по толщине;
б) разрушение зубьев (изломы);
в) износ отверстий ступиц, шпоночных пазов;
г) трещины ободов и ступиц.
При износе более 80 % толщины цементированного слоя шестерня заменяется новой.
Толщину зубьев восстанавливают наплавкой, коррегированием. Ремонт коррегированием состоит в уменьшении диаметра дели- тельной окружности колеса до нового ремонтного размера. ,
Поломанные зубья заменяют различными способами, например, свариванием вставок, ввинчиванием шпилек с последующей их сваркой, наплавкой металла между ними и обработкой по форме зуба, наплавкой с использованием медного шаблона .
Отремонтированная шестерня должна быть обкатана на стенде (прикатка) по шестерне, с которой она будет работать в редукторе. Прикатку зубьев ведут абразивными порошками или пастой ГОИ. Особую роль в обкатке играет смазка. Часто при обкатке берут масло с меньшей вязкостью по сравнению с маслом, рекомендованным для эксплуатации. Пасту или абразивный порошок наносят на зубья, затем шестерни приводят в движение, сначала на небольших оборотах; по мере улучшения прилегания рабочих поверхностей число оборотов увеличивается. Окружная скорость шестерни должна быть не более 3 м/с. Прикатка считается нормальной, если отпечаток на рабочих поверхностях шестерен, проведенный по краске, соответствует следующим данным (%):
Таблица 75
Виды пятен касания, характер шума и оценка качества сборки цилиндрических зубчатых передач (16).
Зубчатое зацепление при монтаже выверяют по положению и размеру пятна касания, а также по боковым и радиальным зазорам, определяемым по толщине свинцовой проволоки. При выверке по пятну касания поверхность зубьев шестерни покры-вают краской, которая позволяет выявить отпечаток зоны контакта, называемый пятном касания.
Окончательное решение о качестве монтажа открытых зубчатых передач принимают по данным совместной проверки по пятнам касания, 'зазору и шуму (табл. 2). Минимальные размеры пятен касания при правильном положении должны быть не менее указанных в табл. 76.
Ремонт шкивов клиноременной передачи. У шкивов изнашивается поверхность канавок, наблюдаются также надлом обода, трещины на ступицах, износ посадочного отверстия и шпоночного паза.
Шкивы восстанавливают протачиванием ручьёв (канавок) с целью обеспечения нормального прилегания ремня. Восстановленный таким образом шкив не должен изменить скорость вращения передачи более чем на 5 %. Для сох:ранения передаточного отношения допускается обточка второго шкива передачи. Изношенные ручьи шкивов можно восстанавливать автоматической наплавкой под слоем флюса или вибродуговой наплавкой. Местные отколы, трещины устраняют заваркой. Перед заваркой шкив равномерно нагревают, а после заварки погружают в нагретый песок для медленного охлаждения.
Ремонт тормоза предусматривает устранение следующих недостатков:
а) нарушения поверхности тормозного шкива, искажения ее формы, нарушения посадки на валу и износа шпоночного паза;
б) износа тормозных колодок;
в) износа в шарнирнңх сочленениях.
Рабочую поверхность шкива восстанавливают протачиванием при условии, что толщина обода после этого будет не менее 75 %
первоначальной. После протачивания поверхность шкива должна быть термически обработана до нужной твердости.
Посадочкый размер шкива восстанавливают наплавкой электродуговой сваркой, а затем расточкой до заданного размера.
Предельно изношенные тормозные колодки заменяют новыми, приклепывая их латунными, медными или алюминиевыми заклепками. Наилучший способ крепления колодок — приклеивание термостойкими клеями, что почти вдвое повышает их долговечность.
Основные причины выхода их строя штанговых насосов:
К основным причинам выхода из строя насоса во время его эксплуатации относятся: износ плунжерной пары; эрозионное или абразивное изнашивание клапана; отворот или слом штока насоса; поломка стакана; отворот или слом клетки; отворот плунжера эрозионное или гидроабразивное изнашивание или отворот деталей плунжера; эрозионное, абразивное изнашиваңие или слом деталей замковой опоры; эрозионное или гидроабразивное изнашивание седла конуса; смещение втулок; забивание клапана песком заклинивание плунжера; пробкообразование и др.
Насосы, поднятые из скважины по причине снижения их подачи, доставляют в промысловую мастерскую, где их тщательно осматривают и определяют вид ремонта.
Технологический процесс ремонта скважинных штанговых насосов
Технологический цикл ремонта скважинных штанговых насосов предусматривает очистку наружной поверхиости насоса, извлечение плунжера, отвинчивание штока от плунжера, очистку втулок, мойку деталей насоса, очистку внутренней полости плунжера, притирку клапанов, сборку насоса (калибровка, опрессовка).
Участки цеха оснащены следующим оборудованием и устройствами:
участок для наружной очистки насоса - устройством для очистки наружной поверхности насоса, стойкой-опорой, стойкой-рольгангом, стеллажом для насоса и поворотным стационарным краном;
участок для разборки насоса - установками для извлечения плунжера и свинчивания скважинных штанговых насосов, стеллажами для промежуточного складирования насосов, устройством для отвинчивания штока от плунжера, стойкой-рольгангом, стойкой-зажимом;
участок для мойки деталей насоса — устройствами для мойки деталей, очистки плунжера, очистки втулок, гидроустановкой, стеллажами для втулок и клапанов, калибровочным стендом и слесарным.верстаком;
участок для сборки насосов - устройствами для сборки насоса, извлечения скалок, стойкой-опорой, стойкой-зажимом, стеллажом для втулок и скалок, тележкой-стеллажом, установками для свинчивания насоса и проверки правильности сборки (аппарат Шарова);
участок механической обработки - станками: заточным ЗБ, токарно-винтбрезным 1K62, вертикально-фрезерным 6Ш2, хонинго-вальным ЗП82, токарно-револьверным 1П365, торцошлифовальным ЗБ-1531, трубонарезным 9H14C, алмазно-расточным 278Н и полочным стеллажом;
участок термической обработки - блоком погрузочного контура Б4ИЗ-160/0.006УЧ, шахтным азотационным сопротивлением 14США856/6, электропечью ОКБ-210а;
участок для гальванической обработки — ваннами электрохимобезвреживания и декопирования, ваннами для горячей и холодной промывки, хромировочной ванной и выпрямительным агрегатом.
Организационная структура мастерских
Эффективность использования скважинных штанговых насосов зависит от правильной организации их эксплуатации и высококачественного ремонта. Для проведения ремонтных работ в НГДУ имеются специализированные ремонтные мастерские нефтепромыслового оборудования, в структуру которых должны входить цеха по ремонту скважинных штанговых насосов, производящие текущий, средний и капитальный ремонты насосов.
В этих мастерских ремонтируют не только скважинные штанговые насосы, но и оборудование и инструмент, применяемые при ремонте скважин, а именно: талевые блоки на 150, 200, 250 кН, крюки, элеваторы, АПР-2ВБ, захваты к трубным элеваторам, электродвигатели к АПР, тележки ТП, промысловые вертлюги, ловители и др. Мастерская по ремонту скважинных штанговых насосов находится в подчинении цеха подземного ремонта скважин и состоит из участка по ремонту насосов и другого оборудования и инструмента, механического отделения, сварочного и куз-нечного участков.
Насосы, подлежащие ремонту, поступают в централыіую мастерскую, где проводятся их осмотр и ремонт. Работа почти во всех мастерских имеет в основном два направления:
предварительная проверка насосов и текущий ремонт;
капитальный ремонт насосов. При проверке насоса извлекают плунжер, разбирают клапанные узлы и проводят визуальный осмотр, по результатам доторога определяют дальнейшие работы по восстановлению насоса.
При необходимости текущего ремонта заменяют изношенныё узлы (плунжеры, клапаны, шток), смазывают и проверяют на герметичность. Если насос требует капитального ремонта (освобождение заклиненного плунжера, разборка, сборка цилиндра) то его подают на участок для разборки насоса.
Литература : 2,3 осн.
Контрольные вопросы:
1. В чем заключается ремонт редукторов станков-качалок.
2. Как восстанавливаются изношенные детали.
3. Основные причины выхода их стоя штанговых насосов.
4. Особенности организационной структуры ремонтных мастерских нефтепромыслового оборудования.
5. Какие работы проводятся в ремонтных мастерских.
Тема лекции 9: Устройства для ремонта скавжинных штанговых насосов
Устройство для очистки наружной поверхности скважинных штанговых насосов
Устройство состоит из узла привода щетки, привода катка и узла опорных роликов, смонтированных на одной раме . Узел привода щетки состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, щетки, смонтированных на плите, посаженной на неподвижную ось. Радиальное перемещение щетки в зависимости от типоразмера очищаемого насоса достигается вращением штурвала. Узел привода катка предназначен для перемещения очищаемого насоса и состоит из двух электродвигателей, червячной пары, связанной двумя прорезиненными катками. Узльі приводов катков закреплены на траверсе и могут располагаться под углом к направлению перемещения насоса. Траверса вместе с катками подвешена на винте, установленном внутри ствола. Катки перемещаются по вертикали при помощи винта и гайки и устанавливаются на наружный диаметр насоса при помощи рукоятки. Узел опорных роликов состоит из двух параллельных труб, сваренных перемычками, между которыми установлены восемь свободно вращающихся роликов, расположенных перпендикулярно к оси перемещения насоса.
Все узлы и детали, входящие в устройство, смонтированы на раме. В процессе очистки в зону соприкосновения щетки с очищаемым насосом подается вода или моющий агент, для чего в устройстве предусмотрен специальный омыватель, управляемый водяным вентилем. Все три электродвигателя управляются кнопками «Вперед», «Стоп», «Назад».
При очистке очищаемый насос или его кожух вставляют на приемные ролики и поджимают катками, опуская или поднимая траверсу рукояткой. При нажатии кнопки «Вперед» одновременно получают вращение электродвигатели привода катка и привода щетки. Очищаемый насос перемещается вдоль оси вращения' щетки. При помощи катков, расположенных подуглом а к оси перемещения, очищаемый насос не только перемещается, но и вращается вокруг своей оси. Угол α регулируется в зависимости от скорости перемещения очищаемого насоса угол меньше, тем меньше скорость перемещения. Оптимальная скорость перемещения насоса достигается при значении α=20°. При неудовлетворительном качестве очистки насос можно вернуть в исходное положение, нажав кнопку «Назад», и повторить цикл очистки. Устройство отключается при нажатии кнопки «Стоп». При вращении щетки жидкость, подаваемая в зону очистки, соприкасается с поверхностью очищаемого насоса по периметру, выносит грязь в ванночку, предусмотренную в конструкции, откуда она поступает в специальную емкость.
Техническая характеристика
Мощность электродвигателей, кВт 1,1
Напряжение питания, В 220-380
Максимальная скорость подачи насоса, м/мин . . . 4,4
Частота вращения щетки, с-1 15,5
Производительность установки, насос/ч . 10
Устройство для извлечения плунжера
Устройство состоит из блока извлечения, каркаса, гидроцилиндра, прижима, основания и подвески. Блок извлечения (рис. 5) имеет гидроцилиндр 1, шток которого соединен с ползуном 2, где размещены подпирающие ролики 3. Приводные ролики получают вращение от привода через коническую передачу б и; цилиндрическую зубчатую передачу 5. Привод состоит из электродвигателя и редуктора, соединенных муфтой-ограничителем крутящего момента. Для перемещения вдоль каркаса блок извлечения снабжен катками 8, Подача жидкости в гидросистеме блока из-влечения регулируется при помощи гидравлического крана управления 7 (см. рис. 4). Каркас представляет собой сварную раму, на которой монтируются прижим, основание, две подвески для закрепления гидроцилиндра, гидравлический кран управления.
Рисунок 4. Устройство для извлечения плунжера:
1 - края; 2- основания; 3- прижим; 4- фланец; 5 - подвеска; 6 - гидроцилиндр; 7-каркас; 8- блок извлечения;
Гидравлическое питание устройство получает от специального гидропривода (гидроустановки). Имеется фланец для закрепления автоматического ключа АПР-2ВБ при разборке насоса.
Ремонтируемый насос закрепляется в прижиме, после чего блок извлечения плунжера подводится к насосу для удобного захвата и зажима штока плунжера между роликами, имеющими призматический зев. Зажим штока плунжера происходит так: при повороте рукоятки гидравлического крана вправо жидкость под давлением 4 МПа подается в полость гидроцилиндра и перемещает поршень со штоком, связанным с подпирающими роликами. Ролики, перемещаясь, зажимают шток плунжера. Блок извлечения связан со штоком гидроцилиндра, который перемещает его вдоль каркаса. При включении устройства приводные ролики получают вращательное движенне, и благодаря силе трения, возникающей между штоком плунжера и вращающимися роликами, происходит перемещение, т. е. извлечение плунжера.
Рисунок. 5. Блок извлечения:
1- гидроцилиндр; 2 - ползун; 3, 4 - подпирающне и приводные ролики соответственно; 5, 6 - цилиндрическая и коническая зубчатые передачи соответственно; 7 - кран управления; 8 — катки
Техническая характеристика
Мощность электродвнгателя, кВт 1,1
Частота вращевия электродвигателя, С1 15,5
Давление жидкости в системе, МПа 4
Диаметры плунжеров, мм……………………. 28,32,38,43,55.
Максимальное допустимое усилие для извлечения плунжера, кН… 2,5
Расчетная скорость передвижения плунжера, м/с……………. 0,083
Масса, кг………………………………………………………. 600
Литература : 2,3 осн.
Контрольные вопросы:
1. Какие функции выполняет устройство для очистки наружной поверхности скважинных штанговых насосов.
2. Из чего состоит и как работае устройство для очистки наружной поверхности скважинных штанговых насосов.
3. Каким образом производится процедура извлечения плунжера с помощью устройство для извлечения плунжера.
4. Как осуществляется гидропривод устройства для извлечения плунжера.
Тема лекции 10: Устройство для очистки внутренней поверхности втулок.
Устройство для очистки внутренней поверхности втулок
Устройство (рис. 6) состоит из каркаса, гидроцилиндра, шпинделя, захвата и щетки. Каркас представляет собой сварную раму, на которой монтируются сборочные единицы. На верхней плите каркаса устанавливается шпиндель, на шток которого насажена щетка. Шток гидроцилиндра соединен с захватом, в челюстях которого крепится очищаемая втулка. Шпиндель приводится при помощи ременной передачи от электродвигателя. Возвратно-посту- пательное движение зажима осуществляется при помощи гидроцилиндра, соединенного с золотником. Для аварийного отключения устройства имеется кнопка «Стоп».
Рисунок 6. Устройство для очистки внутренней поверхности втулок:
I-слив в бак; II-нагнетания; III- к цилиндру; 1-каркас; 2- электродвигатель; 3-гидроцилиндр; 4- клиноременная передача; 5- шпиндель; 6- щетка; 7- захват; 8- реверсивной золотник;
Очищаемую втулку зажимают в захвате, затем нажимают кнопку «Пуск». Одновременно включается электродвигатель привода щетки, и захват с втулкой совершают возвратно-поступательное движение.
При достижении захватом левого конечного выключателя последний срабатывает и изменяет направление его движения. В момент достижения правого конечного выключателя про-исходит отключение золотника и всего устройства в целом. Процесс очистки осуществляет за один цикл.
0,6 15,3
4
28, 32, 38,
43, 55
180
Мощность электродвигателя, кВт . . .
Частота вращения электродвигателя, с-
Давление жидкости в системе, МПа .
Диаметры очищаемых втулок, мм . . .
Масса, кг ,
Гидроустановка (рис. 7) служит гидроприводом к устройствам для извлечения плунжера,
Рисунок 7. Гидроустановка:
1-бак; 2-манометр; 3-фильтр; 4-рама; 5-электродвигатель; 6-муфта; 7-лопастный насос; 8-обратный клапан; 9- предохранительный клапан; 10-магнитопускатель; 11-колектор; 12-реле давления;
скалок и очистки втулок. Состоит из нижней рамы с установленными на ней электродвигателем и лопастным насосом, соединенными между собой муфтой.
На верхней раме установлен бак. Для защиты насоса и гидросистемы от перегрузок на нагнетательной линии установлены предохранительный клапан, реле давления и обратный клапан. При увеличении давления в системе реле давления отключает питание электродвигателя. Коллектор, установленный на нагнетательной линии, служит для соединения с устройствами. Отработанное масло, очищаясь в фильтре, сливается в бак. Гидроустановка включается нажатием кнопки «Пуск», установленной на магнитопускателе. На предохранительном клапане имеется линия для слива избыточного масла в случае увеличения давления. Давление в системе контролируется манометром. Для отключения устройства используется кнопка «Стоп».
Техническая характеристика
Рабочее давление, МПа 5
Подача, л/мин 18
Мощность электродвигателя, кВт , 3
Напряжение, В 220/380
Габариты, мм 960x700x1050
Масса, кг 40
Устройство для отвинчивания штока от плунжера насоса
Устройство (рис. 8) состоит из рамы, шпинделя, привода шпинделя, люнета, двух зажимов,
Рисунок. 8. Устройство для
отвинчивания штока от плунжера насоса:
1-рама; 2-опора; 3,6-зажимы; 4-люнет; 5-шпиндель; 7- стеллаж; 8-система управления;
9-привод шпинделя;
стеллажа, опоры и системы управления. Рама представляет собой сварную металлоконструкцию, на которой монтируются шпиндель, привод шпинделя и люнет.
Шпиндель состоит из ствола, вращающегося в двух подшипниках. К фланцу ствола крепится трехкулачковый патрон. Вращение передается стволу роликовой цепью от редуктора. В средней части ствола имеется шлицевая муфта сцепления, включаемая подпру-жиненной рукояткой. Привод шпинделя состоит из электродвига-теля и редуктора, соединенных муфтой, и устанавливается на по-воротной площадке, что дает возможность регулировать натяже-ние цепи, передающей вращение от редуктора к шпинделю.
Люнет служит промежуточной опорой плунжеру, имеет пять сменных вкладышей (по типоразмерам плунжеров).
Один зажим устанавливается на стеллаже и состоит из двух траверс, перемещающихся вдоль стоек. Стойки крепятся на ка-ретке, перемещающейся на роликах по направляющим основаниям зажима. Расположение основания меняется в зависимости от дли-ны плунжера. Другой зажим устанавливается на передвижной опоре. Конструкции зажимов одинаковые.
Плунжер заводится в ствол шпинделя через зажим 3, люнет и зажимается в патроне. Шток закрепляется в зажиме. При вклю-чении кнопки «Пуск 1» шпиндель с плунжером получают враща-тельное движение, шток отвинчивается и по мере отвинчивания отводится на длину резьбы вместе с зажимом по направляющим до полного его отвинчивания. Для отвинчивания клапанного узла от плунжера используют зажим 6. Плунжер закрепляется в пат-роне, а корпус клапана в зажиме. При включении кнопки «Пуск 2» происходит отвинчивание клапанного узла от плунжера. После отвинчивания отключается муфта сцепления и привод вы-ключается.