- •Конспект лекций
- •Кафедра "Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование"
- •Тема 1 Введение
- •Тема 2 Методология, структура и этапы проектирования бурового и нефтепромыслового оборудования
- •2.1. Нефтегазопромысловые машины как объекты проектирования
- •2.2 Анализ понятий „проектирование„ и „конструирование„
- •2.3 Развитие методов проектирования
- •2.5 Система разработки и постановки продукции на производство
- •2.5.1 Разработка технического задания на окр
- •2.5.2 Разработка документации, изготовление и испытания опытных образцов продукции
- •2.5.3 Испытания опытных образцов продукции
- •2.5.4 Приемка результатов разработки продукции
- •2.5.5 Подготовка и освоение производства (постановка на производство) продукции
- •2.6 Виды проектных работ, конструкторская документация.
- •2.7 Нефтегазопромысловая машина с позиции проектирования как объект производства и эксплуатации
- •2.8 Основные принципы и правила проектирования
- •2.8 Основные положения системного подхода
- •2.9 Системный подход при автоматизированном
- •2.10 Оценка технического уровня и качества нефтегазопромысловых машин
- •Тема 3 Структурообразование систем проектируемого оборудования
- •3.1 Анализ и синтез компоновочных схем бурового оборудования применительно к заданию на проектирование
- •3.1.1 Назначение и область применения бурового оборудования
- •3.2 Исходные условия и данные к разработке структурной схемы буровой установки:
- •3.3 Выбор категории, класса, вида и основных параметров буровой установки
- •3.4 Принципы конструирования бурового оборудования, задачи и технические основы конструирования
- •3.5 Экономические основы проектирования
- •3.6 Выбор схемы и компоновка оборудования буровой установки
- •3.6 Разработка кинематической схемы буровой установки
- •Разработка кинематических схем буровых установок
- •Определение передаточных отношений механизмов
- •3.2 Анализ и синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти применительно к заданию на проектирование
- •3.2.1 Назначение и область применения
- •3.2.1 Синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти
- •3.2.3 Анализ кинематики аксиальных и дезаксиальных
- •3.2.3 Основные параметры
- •3.2.4 Выбор схемы и компоновка станков-качалок
- •Тема 4. Расчеты на прочность и долговечность деталей нефтегазопромысловых машин и оборудования
- •4.1 Классификация действующих нагрузок
- •4.2 Виды отказов по критериям прочности
- •4.3 Выбор конструкционных материалов и способы упрочнения деталей
- •4.4 Методы расчета на прочность
- •4.5 Расчеты на статическую прочность
- •4.6 Расчет на прочность при переменных напряжениях
- •Тема 6. Автоматизированное проектирование, применение компьютерной техники и построителей при разработке конструкторской документации
- •6.1. Развитие технологий сапр
- •6.3. Формирование деталей
- •6.4. Формирование сборок.
- •Тема7 Эргономические основы проектирования машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов
- •7.1 Эргономика – её история, предмет и развитие
- •7.2 Антропологическое соответствие машины человеку
- •7.2 Физиологическое соответствие изделий человеку
- •7.2.1 Температура
- •7.2.1 Шум
- •7.2.3 Вибрации
- •7.2.4 Зрительное восприятие
- •7.2.5 Световой комфорт
- •7.2.6 Некоторые особенности моторики человека
- •7.2.5 Сила
- •7.3 Психологическое соответствие изделий человеку
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
________________________________________
«Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)»
Н.И.Сысоев
Конспект лекций
По дисциплине " Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов
Для специальности " Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов"
Факультет электромеханики, мехатроники и технологических машин
Кафедра "Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование"
Курс5
Семестр 9
Новочеркасск 2006г.
Тема 1 Введение
Удовлетворение потребностей нашей страны в топливе, путем эффективной работы нефтегазовой промышленности во многом зависит от её оснащенности современными машинами и оборудованием.
В нашей стране задачи создания новой техники успешно решались научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими институтами, машиностроительными заводами,крупными промыслами.
В настоящее время в нефтегазовой промышленности практически полностью осуществляется добыча нефти и газа на основе комплексной механизации с помощью современных технических средств и передовых технологий. Тем не менее перед учеными, конструкторами и машиностроителями в области создания новой техники стоят задачи разработки и постановки на производство высокопроизводительных, высокоэффективных, безопасных и надежных машин и оборудования, конкурентоспособных по отношению к зарубежным аналогам.
Для удовлетворения потребностей нефтяного и газового машиностроения в инженерных кадрах вузами страны осуществляется подготовка инженеров по специальности «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов».
Данная дисциплина является одной из профилирующих дисциплин для студентов, обучающихся по указанной специальности. Целью изучения этой дисциплины является приобретение студентами знаний о порядке создания новой техники, номенклатуре и содержании конструкторской документации, методах выбора и обоснования основных конструктивных и режимных параметров, кинематических и прочностных расчетов. Кроме того, данная дисциплина формирует инженерное мышление и развивает интеллект будущих инженеров-механиков, конструкторов-машиностроителей.
Наряду с преподаванием конкретных вопросов студентам прививается общая методология проектирования. При этом вступают во взаимосвязь знания по фундаментальным и прикладным дисциплинам, что также формирует мировоззрение студента. Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении практически всех предшествующих дисциплин Сама дисциплина служит основой для дипломного проектирования.
Тема 2 Методология, структура и этапы проектирования бурового и нефтепромыслового оборудования
2.1. Нефтегазопромысловые машины как объекты проектирования
Сложность создания оборудования для бурения скважин и добычи нефти и газа состоит, главным образом, в необходимости учета широкого спектра факторов зачастую случайным образом влияющих на процесс функционирования машин. Нефтегазопромысловое оборудование работает в крайне тяжелых условиях, подвергаясь значительным знакопеременным и динамическим нагрузкам, интенсивному абразивному изнашиванию, коррозионно-механическому разрушению. Увеличение объемов добычи нефти и газа осуществляется за счет разработки новых месторождений, многие из которых расположены в отдаленных и труднодоступных районах, углубления скважин, применения вторичных методов добычи и др. Интенсификация процессов производства приводит к ужесточению условий эксплуатации оборудования и, как следствие, к частым отказам, увеличению количества ремонтов и замене разрушенных деталей. Многие виды оборудования работают под землей и их ремонт является очень трудоемкой и дорогостоящей операцией. В литературе приводится такой наглядный пример: на бурение одной скважины глубиной 3,0-3,5 тыс. м расходуется 100-150 буровых долот. В зависимости от свойств разбуриваемых пород этот показатель может быть ниже или выше. Следовательно, при бурении скважины буровики вынуждены выполнять 100-150 спуско-подъемных операций, продолжительность каждой из них 6-8 ч. Требуется 100-150 раз развинтить и навинтить «свечу» бурильных труб буровой колонны, на торце которой находится буровое долото. При этом многократно нужно размотать и смотать талевый стальной канат, на котором с помощью крюка опускается в скважину бурильная колонна труб. При спуско-подъемных операциях под высокой нагрузкой в присутствии абразива и влаги работают лебедка, втулочно-роликовые цепи, редуктор, талевая система, вследствие чего агрегаты буровой установки быстро изнашиваются и разрушаются. Ана-логичная ситуация создается при ремонте колонны насосно-компрессорных труб, насосных штанг и другого подземного оборудования. Газонефтепромысловое оборудование отличается большими габаритами, большой металлоемкостью, что требует для его изготовления значительного расхода металла
Ужесточение режимов эксплуатации газонефтепромыслового оборудования, обусловленное стремлением к наращиванию темпов производства конечного продукта, а следовательно, увеличением мощностей, нагрузок, скоростей, температур, а также коррозионной агрессивностью добываемой продукции и технологических сред, приводит к сокращению сроков службы оборудования, а иногда и к созданию аварийных ситуаций. К такому положению в значительной мере ведет совместное воздействие механического нагружения, контактного взаимодействия и влияние коррозионных сред, вызывающих коррозионно-механическое разрушение и коррозионно-механическое изнашивание.
Поэтому задача выбора параметров машины в целом является по постановке оптимизационной. Расчет параметров и выбор режима работы машины не может быть осуществлен путем однозначного решения. Необходимо рассматривать полную систему взаимосвязей и принимать алгоритм решения, обеспечивающий получение оптимальных показателей.
В связи с этим существенно возрастает значение повышения основных показателей качества машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов на всех этапах их жизненного цикла (прежде всего на стадии проектирования) путем использования прогрессивных методов и принципов конструирования. К ним относятся современные методы обоснования рациональных структур и параметров машин на базе системного подхода и широкого использования систем автоматизированного проектирования (САПР), оптимизация типоразмерных рядов машин и оборудования, агрегатирование на основе унифицированных блочно-модульных и базовых конструкций, максимальная унификация узлов и деталей, увеличение в экономически оправданных пределах энерговооруженности машин, снижение их удельной массы и удельных энергозатрат и др.
Для создания новых машин высокого технического уровня и качества необходимо также применение прогрессивных конструкционных материалов, передовой технологии изготовления машин, принципов специализации и. кооперирования, развития и укрепления интеграции науки и производства.
Специфика производства предопределила создание собственной базы машиностроения для данной отрасли. Существуют специализированные заводы по производству оборудования для нефтегазовой отрасли. Многие заводы специализируются на выпуске отдельных групп продукции. В последнее время к выпуску нефтегазопромысловой техники приступили заводы оборонной промышленности.