книги / Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи
..pdfРис. 17.2. Схема механического ключа:
1 - электродвигатель; 2 - редуктор червячный; 3 ~ муфта; 4 - зубчатый одноступенчатый редуктор; 5 ~ зажимной патрон; 6 - задерживающее устройство; 7 - рольганг
Рис. 17.3. Схема момен томера:
1 - рычаг; 2 - шток; 3 - гидроцилиндр; 4 - трубка; 5 - манометр
вующий манометр 5. По показаниям манометра судят о величине крутящего момента.
Рольганг 7 (см. рис. 17.2) является ложементом для турбобура и осуществляет его перемещение вдоль оси при установке и свинчивании-развинчивании. Рольганг состоит из трех роликов, смонтированных на общей раме. Конструкция роликов позволяет регулировать их по высоте в зависимости от диаметра турбобура.
После того как у турбобура разобраны резьбовые соединения, производят извлечение турбины из корпуса. Это наиболее трудо емкий процесс при разборке турбобура, требующий значитель ных усилий. Усилие зависит от условий, в которых эксплуатиро вался и хранился турбобур. Обычно, чем выше плотность про мывочной жидкости при бурении и чем более длительное время турбобур до ремонта хранился на открытом воздухе, подвергаясь воздействию атмосферы, тем большее усилие требуется для из влечения турбины. Температура окружающей среды при хране нии отработанных турбобуров также оказывает влияние на тяго вое усилие.
В тех случаях, когда предполагаемое тяговое усилие не пре вышает 300-400 кН, используют стенды, оснащенные лебедками. В этом случае турбину связывают с неподвижным якорем при помощи специального приспособления. Корпус соединяют с ка натом лебедки непосредственно или через систему блоков для выигрыша в силе. При вращении барабана лебедки корпусу тур бобура сообщается поступательное движение относительно не подвижной турбины. В результате корпус стаскивают с турбины.
Рис. 17.4. Стенд для извлечения турбин при помо щи лебедки:
1 - генератор; 2 - рама; 3 - электродвигатель посто янного тока; 4 - дифференциал; 5 - барабан; 6 - асинхронный электродвигатель; 7 - опора; 8, 11 якорь неподвижный; 9 - талевая система; 10 роль ганг
Иногда корпус закрепляют неподвижно, а поступательное движение сообщают турбине.
Стенд для извлечения турбин при помощи лебедки показан на рис. 17.4. Основными узлами стенда являются лебедка, смон тированная на раме 2, рольганг 10 и два неподвижных якоря 8 и 11. Турбобур укладывают на рольганг 10. Корпус турбобура со единяют с канатом лебедки через талевую систему 9. Вал турби ны соединяют с неподвижным якорем 11. Барабан 5 лебедки приводят во вращение, корпусу турбобура сообщают поступа тельное движение и стягивают с турбины. Силовая часть лебед ки включает асинхронный электродвигатель 6 мощностью 20 кВт и электродвигатель постоянного тока 3 мощностью 19 кВт. Элек тродвигатель 3 получает питание от генератора 1. Частота вра щения электродвигателя меняется в зависимости от нагрузки на барабане. Электродвигатель 6 через зубчатую передачу при водит во вращение одну из конических шестерен дифференциала 4, а электродвигатель 3 через другую зубчатую передачу приводит во вращение вторую коническую шестерню того же дифферен циала в противоположную сторону. В дифференциале проис ходит сложение скоростей, в результате чего частота вращения барабана автоматически меняется обратно пропорционально на грузке на барабане. Такое автоматическое изменение скорости вращения барабана обеспечивает наибольшую производитель ность процесса.
Если усилие для извлечения турбины значительное и превы-
шает тяговую силу лебедки, то для извлечения турбин исполь зуют специальные гидравлические прессы.
В настоящее время ремонтные цеха оснащены высокопроиз водительными автоматизированными гидропрессами. На прессе выполняются две операции: извлечение турбин из корпусов турбобуров и снятие дисков ротора и статора, а также снятие деталей опор с валов. Обе операции выполняются автоматически, без участия обслуживающего персонала, и продолжаются не более 30-35 мин.
Так как усилие при распрессовке каждого турбобура ко леблется от 100 до 3000 кН, в гидроагрегате использован ра диально-плунжерный насос типа НПД, автоматически меняю щий свою производительность в зависимости от усилия выпрессовки.
После разборки детали турбобура поступают на мойку. Мойку длиномерных деталей (валы и корпусы) производят в специаль ных ваннах, заполненных моечной жидкостью, или при помощи напорной струи. Мойку деталей турбины (диски статоров и роторов, кольца, пяты и др.) осуществляют в различных по конструкции ваннах или в механизированных моечных уста новках.
На рис. 17.5 показана одна из конструкций моечных установок. Она состоит из следующих узлов: каркаса 1, ванны 2, сетчатого поддона 3, кривошипного механизма 4, цепной передачи 5, редук тора 6, электродвигателя 7, клиноременной передачи 8 и змееви ка 9 для подвода пара. Детали размещают на сетчатом поддоне 3, который при помощи шатунно-кривошипного механизма 4 полу чает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоско сти. В ванну 2 из водопровода поступает вода, подогретая до 8090 °С. В ванну загружают моющие компоненты в следующей про порции: на 1 л воды - едкого натра 10 г, кальцинированной соды 7,5 г, мыла 2 г. Возвратно-поступательное движение, сообщаемое поддону, создает интенсивное омывание эмульсией всех по верхностей деталей.
При входе поддона в эмульсию создается ударная волна, которая усиливает воздействие моечной жидкости на поверхно сти деталей, улучшая моющую способность. Движение шатунно кривошипному механизму 4 сообщается от электродвигателя 7 через клиноременную передачу 8, редуктор 6 и цепную переда чу 5.
Более совершенным методом очистки деталей является виб рационное полирование. Сущность его заключается в том, что обрабатываемые детали и абразивные частицы, являющиеся ра бочей средой, помещают в сосуд (контейнер), которому сообща-
534
Рис. 17.5. Моечная установка:
1 - каркас; 2 - ванна; 3 - сетчатый поддон; 4 - кривошипный механизм; 5 ~ цепная передача; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель; 8 - клиноременная переда ча; 9 - змеевик
ют гармоническое колебательное движение (вибрация). В резуль тате абразивные частицы перемещаются с различной скоростью относительно обрабатываемых деталей и последние полируются.
Очищенные детали турбобура подвергают контролю, осуще ствляемому визуальным осмотром и инструментальным обмером. Все детали сортируют на три группы: детали, пригодные для ис пользования без ремонта; детали, подлежащие замене, и детали, которые могут быть использованы после ремонта.
На поверхностях вала и корпуса не должно быть раковин, за боин, трещин, следов коррозии и других пороков. Вал и корпус должны быть прямолинейны.
Для валов допускается следующая величина стрелы прогиба: у турбобуров размером 8 и 9" не более 0,7 мм (биение не более 1,4 мм); размером 65/в и I х/ 2" не более 1 мм (биение не более 2 мм); и размером 4 и 5" не более 1,2 мм (биение не более 2,4 мм).
Величину биения определяют следующим образом. Вал ук ладывают строго горизонтально на опоры. Расстояние между опорами должно исключать прогиб вала от собственной массы. Вал медленно проворачивают и индикатором замеряют бие-
ние в местах наибольшей предполагаемой кривизны. Кри визна корпуса (отклонение канала от прямолинейности) не должна превышать 1,5 мм на всей длине. Местная кривизна не должна превышать 1 мм на длине 2000 мм. Общую кривизну проверяют пропуском шаблона по всей длине корпуса. Местную кривизну проверяют при помощи металлической линейки и щупа.
Резьбы валов и корпусов, а также других деталей, поступаю щих на сборку, не должны иметь следов промыва, выкрашива ния, коррозии, заметного износа и других дефектов, снижающих качество резьб. Упорные торцы деталей должны быть перпенди кулярны осям резьб. Допускаемое отклонение 0,1 мм. Отремон тированные резьбы по профилю и размерам должны отвечать чертежам и действующим инструкциям. Цилиндрические резьбы контролируют предельными гладкими и резьбовыми калибрами, а в отдельных случаях свинчиванием сопряженных деталей. Для контроля конических резьб используют нормальные гладкие и резьбовые калибры. Калибры ввинчивают усилием 200-250 Н, приложенным на рычаге длиной 500 мм; при этом замеряют на тяг, т.е. расстояние между измерительной плоскостью калибра и торцом детали.
Величины натягов регламентируются чертежами и действу ющими инструкциями.
У валов секционных турбобуров дополнительно проверяют конусные поверхности гладкими калибрами на краску.
Осевые размеры валов и корпусов и соответствие этих разме ров количеству и осевым размерам собираемых деталей турбобу ров повторно контролируют при сборке.
Помимо визуального осмотра и инструментального обмера рекомендуется при каждом ремонте турбобура проверять корпус и вал дефектоскопами для выявления усталостных трещин и других внутренних дефектов. Валы подвергают ремонту главным образом по причине потери прямолинейности, износа нижней замковой резьбы, резьбы под роторную гайку и резьбы наружной поверхности.
Характерными причинами искривления осей валов являют ся неправильные приемы извлечения турбины из корпуса тур бобура и снятия деталей турбины с вала. Искривленные валы турбобуров правятся в холодном состоянии методом однократно го изгиба. В качестве оборудования для правки используются правильные гидравлические прессы.
Замковую резьбу валов восстанавливают путем подрезки тор ца и перенарезания резьбы. Вал имеет достаточный запас по длине для этой операции. После перенарезания резьбу контроли-
536
руют гладким и резьбовым калибрами с обеспечением натяга, как у новой резьбы. При износе резьбы под роторную гайку ее перенарезают на меньший ремонтный размер.
Потеря диаметрального размера вала происходит в результате проворачивания дисков ротора. Обычно изнашиваются отдель ные участки вала. Изношенную поверхность восстановливают методами металлизации или наплавки.
У корпусов турбобуров наиболее часто изнашивается резьбо вое соединение с переводником. Одной из причин износа резьбы в корпусе является недостаточное крепление переводника без замера крутящего момента. В процессе ремонта турбобура необ ходимо обращать внимание на поверхности торцов корпуса и внутреннего упорного бурта, состояние которых в значительной степени влияет на качество отремонтированного турбобура. Вос становление торцов осуществляют подрезкой их на трубонарез ных станках. При этом должна быть соблюдена перпендикуляр ность торца оси резьбы. Отклонение от перпендикулярности до пускается не более 0,15 мм. Торцы и уступ подрезают только у прямолинейных корпусов. В случае потери прямолинейности корпус предварительно подвергают правке на гидропрессе. Одна ко правка корпусов требует тщательной подготовки и очень ос торожного проведения процесса правки. При правке нагрузку на шток поршня нужно увеличивать медленно во избежание ис кривления корпусов в обратную сторону. Для предохранения корпуса от смятия усилие правки должно передаваться через башмак, радиус поверхности контакта которого должен соответ ствовать наружному радиусу выправляемого корпуса.
Ремонт переводника сводится в большинстве случаев к вос становлению изношенных резьб. Конструкции переводников по зволяют производить двух-трехкратное восстановление резьб пу тем подрезки торцов на некоторую длину и нарезания новой резьбы. При ремонте резьбы обязательным требованием является соблюдение соосности обеих резьб и перпендикулярности торцов к осям резьб. Если дальнейшее восстановление резьбы невоз можно, то часть переводника с изношенной резьбой отрезают, на переводнике нарезают трубную резьбу соответствующего разме ра, после чего на нее навинчивают муфту замка в горячем со стоянии.
Ниппель подвергают ремонту в случаях износа, разбуха ния или отслаивания резиновой обкладки. Ремонт заключается в удалении поврежденной резиновой обкладки и повторной вулканизации ниппеля. При повреждении резьбы ниппель бра куют.
Все детали турбины после разборки подвергают тщательному
контролю, заключающемуся в визуальном осмотре и проверке геометрических размеров.
Диски статоров и роторов отбраковывают при наличии сильно прокорродированных поверхностей, трещин, глубоких за боин и задиров на поверхностях, поломки и погнутости ло паток, заметной неконцентричности ободов статоров и ро торов относительно осей ступиц и других явно выраженных дефектов.
При инструментальной проверке производят замеры общей высоты комплекта Я, осевой высоты лопаток /, диаметров обо дов статоров и роторов du di, d$, du люфта h и толщины лопатки (рис. 17.6). Общую высоту Я и высоту лопаток / контроли руют предельными скобами или штангенциркулем. Люфт h проверяют глубиномером пли предельными высотомерами.
Диски статоров и роторов, бывшие в эксплуатации и пригод ные для дальнейшей эксплуатации, подбирают комплектами. При отсутствии износа по высоте и лопаткам их комплектуют как новые. Отремонтированные подбирают так, чтобы каждая пара, идущая в данный комплект, имела одинаковую высоту и одинаковый осевой люфт.
Ремонт изношенных дисков статора и ротора сводится к шлифованию их по торцам на плоскошлифовальных станках. При этом высота Я уменьшается и становится равной Я|.
При сборке турбобура с отремонтированными деталями число ступеней увеличивается. Необходимое число ступеней определя ют из выражения
Рис. 17.6. Контролируемые размеры дисков статоров и роторов
538
где Ai — требуемое число ступеней; Я - номинальная высота одной новой ступени, мм; А - число ступеней в новом турбобуре; Hi - номинальная высота одной отремонтированной ступени, мм.
Поскольку величина At получается дробной, берется целое число ступеней, а дробный остаток компенсируется за счет уста новки в корпусе и на валу колец необходимой высоты.
Подпятник, диск и кольцо пяты должны быть подобраны так, чтобы сохранялось соотношение
Яцодпятинка —Якольца пяты + //диска пяты.
Повторное использование без ремонта диска пяты допускает ся при равномерном износе трущихся поверхностей, не превы шающем 0,5-1 мм. При неравномерном износе и при наличии местных глубоких дефектов диски ремонтируют. Ремонт заклю чается в шлифовании торцовых поверхностей на плоскошлифо вальном станке.
У кольца пяты проверяют высоту и наружный диаметр. По вторно без ремонта используются кольца с уменьшением высоты не более чем на 0,5 мм и диаметра не более чем на 1 мм.
Резина подпятника должна быть целой, без надрывов, набухания и других дефектов. Допускается наличие отдель ных концентрических рисок глубиной до 1 мм и шириной до 1,5 мм.
Инструментальный обмер сводится к контролю высоты под пятника h, расстояния от торца подпятника до резиновой об кладки b и параллельности несущей поверхности резины с тор цами подпятника. При номинальной высоте подпятника h = 44 + 0,05 допустимый предельный размер без ремонта детали равен 44"0,1 мм. При h = 30±o,o,s мм соответственно допустимый пре дельный размер равен ЗО 0,06 мм.
Размер высоты b не должен отличаться от такого же размера для новых подпятников. Торцы подпятника и торцы резиновой обкладки должны быть параллельны. Допускаемое отклонение в пределах ±0,2 мм.
На торцах средних опор и на торце резьбового конца ниппеля не должно быть раковин, забоин, задиров и других дефектов. У средних опор проверяют прочность соединения остова с внут ренней обоймой.
Резьба ниппеля должна быть чистой и иметь полный про филь. При наличии износа, выкрашивания, задиров, искаже ния профиля и других дефектов резьбу бракуют. Резьба и внутренняя поверхность резиновой обкладки должны быть соос ны. Допустимая величина эксцентриситета 0,25 мм. Средняя
опора, изношенная по высоте, может быть использована со втул кой.
Перед сборкой турбобура производится тщательная подготов ка деталей. Для этого валы очищают от загрязнений и смазывают индустриальным маслом. Остальные детали так же смазывают изнутри индустриальным маслом, а торцы в процессе сборки протирают. Особенно тщательно готовят перед сборкой резьбы турбобура. Резьбы протирают, обезжиривают растворителем и перед свинчиванием смазывают. Для смазки применяют составы с металлическим наполнителем (свинцово-иодистые или молиб деновые смазки).
Сборка турбобуров производится на специальных стендах. На стенде выполняют работы по сборке турбин, затаскиванию тур бин, свинчиванию резьбовых соединений турбобура: вала с ро торной гайкой, корпуса с ниппелем и переводником. Стенд ос нащен устройствами для сборки турбин, лебедкой для затаскива ния турбины в корпус турбобура и ключом для свинчивания резьбовых соединений.
Все детали, поступившие на сборку, должны быть проверены контролером ОТК или мастером. Сборку начинают с комплекто вания турбины, для чего вал предварительно укладывают на поддерживающее устройство стенда. Затем на вал насаживают диски ротора и статора, средние опоры и детали пяты. При сбор ке деталей необходимо тщательно следить за чистотой опорных торцовых поверхностей и повторно проверять люфт между ста торами и роторами замером их высоты. При замерах статоры и роторы устанавливают на контрольной плите по 10 штук. Разни ца в высоте между 10 роторами и 10 статорами не должна пре вышать 0,2 мм. В противном случае производится переукомплектование. Необходимо также подвергать повторной проверке те размеры деталей, которые могут повлиять на люфт пяты: вы соту дисков, колец, подпятников, размер от торца обода до плос кости резиновой обкладки подпятника. Обрезиненные детали смазывают касторовым маслом.
После монтажа всех деталей навинчивают на резьбу вала гай ку до упора в диск пяты.
Затем вал подают в механический ключ, гайку закрепляют с заданным крутящим моментом, надевают колпак, навинчивают и закрепляют контргайку. Собранные на валу детали смазывают по поверхностям контакта с корпусом.
Особое внимание следует обращать на закрепление деталей роторной гайкой с соответствующим моментом.
Правильное закрепление смонтированных на валу деталей ро тора имеет первостепенное значение для нормальной работы
540