Оглавление
Введение…………………………………………………………………………...5
1.Разработка требований, определяющих потребительское качество пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса…………………………………6
1.1.Свойства, определяющие потребительское качество пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса…………………………………………6
1.2.Свойства, показатели свойств и нормы на них, определяющие способность пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса выполнять свое назначение…………………………………………………………………………7
1.2.1.Функции пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса и свойства, обеспечивающие выполнение этих функций………………………...7
1.2.2.Классификация внешних воздействий на пару трения плунжера-цилиндра штангового насоса……………………………………………………..9
1.2.3.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на пару трения плунжера-цилиндра штангового насоса………………………………………..10
1.2.4.Нормативный срок службы пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса …………………………………………………………………………….11
1.2.5.Показатели требуемых свойств пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса, обеспечивающие способность выполнять свое назначение и нормы на них…………………………………………………………………...11
1.2.Показатели требуемых свойств пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса, обеспечивающие ее энергоэффективность и нормы на них………………………………………………………………………………...12
1.3.Показатели требуемых свойств пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса, обеспечивающие ее надежность и нормы на них………..13
1.4.Показатели требуемых свойств пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса, обеспечивающие ее технологичность и нормы на них...13
1.5.Показатели требуемых свойств пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса, обеспечивающие ее безопасность и нормы на них……..14
2.Разработка требований, определяющих потребительское качество плунжера штангового насоса……………………………………………………………….15
2.1.Свойства, определяющие потребительское качество плунжера штангового насоса……………………………………………………………………………..15
2.2.Свойства, показатели свойств, определяющие способность плунжера штангового насоса выполнять свое назначение и нормы на них…………….16
2.2.1.Функции плунжера штангового насоса и свойства, обеспечивающие выполнение этих функций………………………………………………………16
2.2.2.Классификация внешних воздействий на плунжер штангового насоса……………………………………………………………………………..17
2.2.3.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на плунжер штангового насоса……………………………………………………………….17
2.2.4.Нормативный срок службы плунжера штангового насоса……………..18
2.2.5.Показатели требуемых свойств плунжера штангового насоса, обеспечивающие способность выполнять свое назначение и нормы на них...........................................................................................................................18
2.3.Показатели требуемых свойств плунжера штангового насоса, обеспечивающие его энергоэффективность и нормы на них…………............19
2.4.Показатели требуемых свойств плунжера штангового насоса, обеспечивающие его надежность и нормы на них……….................................19
2.5.Показатели требуемых свойств плунжера штангового насоса, обеспечивающие его технологичность и нормы на них………………………20
2.6.Показатели требуемых свойств плунжера штангового насоса, обеспечивающие его безопасность и нормы на них…………………………..21
2.7.Необходимость разбиения свойств плунжера штангового насоса на свойства сердцевины и поверхностного слоя………………………………….21
3.Разработка требований, определяющих потребительское качество сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса…………..22
3.1.Свойства, определяющие потребительское качество сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса…………………………...22
3.2.Свойства, показатели свойств, определяющие способность сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса выполнять свое назначение и нормы на них…………………………………………………......23
3.2.1.Функции сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса и свойства, обеспечивающие выполнение этих функций…………….23
3.2.2.Классификация внешних воздействий на сердцевину и поверхностный слой плунжера штангового насоса……………………………………………..24
3.2.3.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на сердцевину и поверхностный слой плунжера………………………………………………....25
3.2.3.1.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на и поверхностный слой плунжера штангового насоса…………………………...25
3.2.3.2.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на сердцевину плунжера штангового насоса…………………………………………………...25
3.2.4.Нормативный срок службы сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса ……………...…………………………………………….…26
3.2.5.Показатели требуемых свойств сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса, обеспечивающие способность выполнять свое назначение и нормы на них……………………………………………………..26
3.3.Показатели требуемых свойств поверхностного слоя плунжера штангового насоса, обеспечивающие его энергоэффективность и нормы на них...........................................................................................................................27
3.4.Показатели требуемых свойств сердцевины и поверхностного слоя плунжера, обеспечивающие их надежность и нормы на них………………...28
3.5.Показатели требуемых свойств сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса, обеспечивающие их технологичность и нормы на них…………………………………………………………………………….29
3.6.Показатели требуемых свойств сердцевины и поверхностного слоя плунжера штангового насоса, обеспечивающие их безопасность и нормы на них………………………………………………………………………………...30
3.7. Необходимость использования в качестве поверхностного слоя плунжера покрытия…………………………………………………………………………30
4.Разработка требований, определяющих потребительское качество материала покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса…………...31
4.1.Свойства, определяющие потребительское качество материала покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса…………………………………...31
4.2.Свойства, показатели свойств, определяющие способность материала покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса выполнять свое назначение и нормы на них……………………………………………………..32
4.2.1.Функции материала покрытия и сердцевины плунжера и свойства, обеспечивающие выполнение этих функций………………………………….32
4.2.2.Классификация внешних воздействий на покрытие и сердцевину плунжера штангового насоса…………………………………………………...33
4.2.3.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на материал покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса……………………….34
4.2.3.1.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на материал покрытия плунжера штангового насоса………………………………………..34
4.2.3.2.Выявление интенсивности каждого вида воздействия на материал сердцевины плунжера штангового насоса……………………………………..34
4.2.4.Нормативный срок службы материала покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса…………………………………………………...34
4.2.5.Показатели требуемых свойств материала покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса, обеспечивающие способность выполнять свое назначение и нормы на них……………………………………………………..35
4.3.Показатели требуемых свойств материала покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса, обеспечивающие их технологичность и нормы на них……………………………………………………………………………..36
4.4.Показатели требуемых свойств материала покрытия и сердцевины плунжера штангового насоса, обеспечивающие их безопасность и нормы на них………………………………………………………………………………...37
5.Выбор материала сердцевины и покрытия плунжера штангового насоса, отвечающего разработанным техническим требованиям…………………….38
Список литературы………………………………………………………………39
Введение
Цель работы – выбор материала плунжера скважинного штангового насоса, обеспечивающего выполнение функций детали в заданных условиях применения в течение установленного срока службы.
В данной работе применен процессный подход, основанный на иерархическом принципе соподчинения. Выбор материала плунжера определяется требуемыми показателями свойств детали, обеспечивающими работоспособность плунжера в заданных условиях применения в течение установленного срока службы. Свойства плунжера определяются свойствами пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса.
Разработка требований, определяющих потребительское качество пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса
Свойства, определяющие потребительское качество пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса
Потребительское качество пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса – это ее потребительская сущность, выражаемая требуемыми для потребителя свойствами, показателями требуемых свойств и нормами на показатели, определяющими способность пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса выполнять свое назначение (требуемые функции в заданных условиях применения в течение нормированного срока) с заданной энергоэффективностью, надежностью, безопасностью и технологичностью.
Технологичность
Надежность
Способность
выполнять свое назначение
Свойства
пары трения, определяющие ее потребительское
качество
Энергоэффективность
Безопасность
Рис.1.1 Комплекс свойств пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса, определяющих ее потребительское качество
Свойства, показатели свойств и нормы на них, определяющие способность пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса выполнять свое назначение
Функции пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса и свойства, обеспечивающие выполнение этих функций
Пара трения штангового насоса состоит из плунжера и цилиндра рис.1. Функции пары трения – откачка скважинной жидкости (изменение рабочего объема цилиндра), сопротивление силовым воздействиям. Цилиндр крепится к колоне насосно-компрессорных труб, плунжер – к колонне штанг с помощью штока, совершает возвратно-поступательное движение. К плунжеру снизу крепится нагнетательный клапан, к цилиндру – узел всасывающего клапана.
Функции, определяющие способность пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса выполнять свое назначение и свойства, определяющие ее, представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 Функции, определяющие способность пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса выполнять свое назначение и свойства, определяющие ее
№ |
Требуемые свойства |
Функции пары трения |
|
Откачка жидкости (изменение рабочего объема цилиндра) |
Сопротивление силовым воздействиям |
||
1 |
Несущая способность
|
|
+ |
2 |
Герметичность |
+ |
|
Рис. 1.2 Штанговый насос
Классификация внешних воздействий на пару трения плунжера-цилиндра штангового насоса
Внешние воздействия на пару трения в процессе эксплуатации можно разделить на 4 группы: механические, тепловые, износ, физико-химические.
Механические воздействия
В процессе работы пара трения подвергается действию следующих механических нагрузок:
1) Плунжер:
- при ходе вверх: нагрузка от столба жидкости (статическая), сила трения в паре плунжер-цилиндр, вибрационная нагрузка (динамическая);
- при ходе вниз: сила трения в паре плунжер-цилиндр, вибрационная нагрузка.
2) Цилиндр:
- при всасывании: сила трения в паре плунжер-цилиндр;
- при нагнетании: нагрузка от столба жидкости (статическая), сила трения в паре плунжер-цилиндр.
Тепловые воздействия
Пара трения подвергается тепловому воздействию со стороны откачиваемой жидкости.
Износ
Пара трения работает в условиях коррозионно-абразивного изнашивания (содержание механических примесей в откачиваемой жидкости – 100 мг/л).
Физико-химические воздействия
Пара трения подвергается химической коррозии (наличие растворенного в воде СО2), электрохимической коррозии (наличие в пластовой воде хлоридов, гидрокарбонатов). Решающий фактор коррозионно-механического изнашивания – абразивное изнашивание.