нефтегазопромыслового оборудования методичка
.pdf
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
не отличаются друг от друга. Шкивы у всех кронблоков расположены на одной неподвижной оси, покоящейся на опорах и закрепленной стопорными болтами. Канатные шкивы, посаженные на ось на двух роликоподшипниках, разделяются друг от друга стопорными кольцами.
Во избежание перемещения шкивов вдоль оси кронблока последняя имеет с одной стороны бурт, а с другой - навинченную на резьбу оси круглую гайку со стопорной шайбой.
Смазка к роликоподшипникам поступает через продольное сверление внутри оси, которое связано радиальными сверлениями с полостью подшипников. Выходы продольного канала на концах оси закрываются шестигранными резьбовыми пробками. Шкивы снабжены крышками, предотвращающими вытекание смазки и попадание грязи в подшипники.
Шкивы кронблоков закрыты быстросъемными ограждением и кожухом. Ограждение кронблока предотвращает соскальзывание талевого каната со шкивов.
Талевые блоки - подвижная часть талевой системы при спуско-подъемных операциях, предназначены для работы в районах с умеренным климатом (тип БТН) и с умеренным и холодным климатом
Рис. 5.3. Талевый блок:
1 - щека; 2 - боковой кожух; 3 - ось шкивов; 4 - подшипник; 5 - шкив; 6 - серьга
-253-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Талевые блоки всех типоразмеров (конструктивно отличающиеся друг от друга только числом канатных шкивов) представляют собой канатные шкивы, насаженные на роликоподшипниках на ось, неподвижно установленную в двух щеках, закрепленных гайкой. Канатные шкивы на оси отделены друг от друга распорными кольцами.
Подшипники смазываются индивидуально через продольное и радиальное отверстие в оси. На торцах оси выходы продольного канала закрыты пробками. По аналогии с кронблоками канатные шкивы талевого блока имеют боковые крышки, предохраняющие от попадания грязи и вытекания смазки.
К нижней части щек подвешена серьга для соединения с крюком, в верхней части щеки соединены траверсой, служащей для транспортировки талевого блока.
Канатные шкивы закрыты откидными, съемными кожухам и с прорезями и имеют ограничители, предохраняющие от соскаки-вания талевого каната.
Конструкция талевых блоков позволяет использовать их и в крюкоблоках, применяемых на подъемных установках. В этом случае серьга снимается и щеки талевого блока соединяются непосредственно с подвеской крюка.
Крюки подъемные эксплуатационные относятся к подвижной части талевой системы, предназначены для подвешивания на них штропов, трубных или штанговых элеваторов, вертлюгов и других приспособлений при монтаже, демонтаже наземного оборудования.
Крюки КН предназначены для работы в районах с умеренным климатом, а КР - для умеренного и холодного климата.
Крюки изготавливаются двух типов: однорогие (исполнение а) грузоподъемностью до 20 т и трехрогие (исполнение б) грузоподъемностью 32 т и более.
Крюк состоит из рога, подвески и серьги.
Рог кованый включает сменное седло с защелкой для фиксирования при спускоподъемных операциях. Вогнутая цилиндрическая поверхность седла соответствует размеру сопрягаемого с ним штропа элеватора или серьги вертлюга.
Подвеска, соединяющая рог крюка с серьгой, состоит из литого стального корпуса, амортизирующей пружины, ствола, установленного на упорном подшипнике. Конструкция подвески допускает свободное вращение рога крюка со стволом как под нагрузкой, так и без нагрузки. Амортизационная пружина и упорный подшипник помещены внутри корпуса и закрыты крышкой для предохранения их от атмосферных осадков и загрязнения.
На боковые рога крюка подвешиваются удлиненные штропы для захвата элеватора балочного типа через проушины.
-254-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
С помощью серьги крюк подвешивается к талевой системе.
В крюкоблоке удлиненные щеки талевого блока крепятся непосредственно в карманы корпуса крюка с помощью пальцев.
Оснастка талевой системы - это последовательность навивки каната на шкивы кронблока и талевого блока исключающая трение ветвей друг о друга. Оснастка определяется числом шкивов, находящихся в работе (рис. 5.5.).
Если «мертвый» конец каната закрепляется на низ вышки, то поднимаемый груз распределяется на 2z струн каната, если же «мертвый» конец закрепляется на подвижный блок, то груз распределяется на 2z + 1 струн, где 2 - число подвижных шкивов талевого блока.
Расчет талевой системы рассмотрим исходя из рис. 5.5 с подвешенным грузом в состоянии покоя. Примем следующие обозначения: Q - нагрузка на крюк с учетом веса подвижной части талевой системы;
-255-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рx - натяжение ходового конца каната, набегающего на барабан лебедки; P1, Р2, Р3,...,Рп - натяжения в отдельных струнах талевого каната; Рм - натяжение «мертвого» конца каната; η- КПД канатного
шкива; = 1- коэффициент сопротивления шкива; п - число струн подвижных
шкивов.
При подъеме или спуске груза (инструмента) нагрузка распределяется между отдельными струнами неравномерно вследствие трения в системе и жесткости каната. При подъеме максимальное натяжение будет в ходовом конце каната, а минимальное в «мертвом». Усилия в других струнах определятся следующим образом:
|
|
|
|
= ∙ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= ∙ |
1 |
|
|
= = ∙ |
1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
||||||||||||||
2 |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= ∙ |
1 |
|
= = ∙ |
1 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|||||||||||||||
3 |
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||||
= |
∙ |
|
1 |
|
= = ∙ |
|
1 |
||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
−1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||||||
Усилие в ходовом конце определится по формуле:
∙( −1)= ∙ ( −1)
Усилие в «мертвом» конце определится по формуле:
−1м = ∙ ∙( −1)
(5.1)
(5.2)
(5.3)
Общий коэффициент полезного действия талевой системы определится по формуле:
|
|
|
|
||
= |
−1 |
(5.4) |
|||
|
|
|
|
||
|
∙ |
|
∙( −1) |
|
|
|
|
|
|||
При спуске груза натяжения в струнах каната талевой системы перераспределяется в порядке, обратном подъему. При расчетах талевой системы обычно принимают
η= 0,97.
Для оснастки талевой системы применяют стальные канаты диаметром 16,5...22,5 мм с пределом прочности на растяжение 1400...1900 МПа.
Канаты, применяемые при подземном ремонте, свиваются на канатовьющих машинах из светлой или оцинкованной проволоки вы-
-256-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
сокой прочности. Проволоки свиваются в пряди, а пряди свивают в канат вокруг органического или металлического сердечника.
Канаты (рис. 5.6) выполняют с линейным касанием проволок в прядях и с проволоками одинакового диаметра, а канаты (рис. 5.7) — с точечным касанием отдельных проволок между слоями прядей; проволоки могут быть одинакового и разного диаметра.
По роду свивки канаты подразделяются на обыкновенные и нераскручивающиеся, по направлению свивки верхнего слоя проволок - на канаты правой и левой свивки, а по виду свивки - на канаты крестовой односторонней и комбинированной свивки. Если пряди в отвесном канате идут слева вверх направо, то они имеют правую свивку, а если идут справа вверх налево - левую свивку.
Расчет каната ведется на сложное сопротивление, учитывающее совместное действие растяжения и изгиба. При этом вначале выбирают канат, по разрывному усилию исходя из усилия в ходовом конце каната.
|
= ∙ |
(5.5) |
|
|
|
где К - коэффициент запаса прочности, который принимается равным 4...5. Напряжение от растяжения определяют по формуле:
|
= |
4∙ |
(5.6) |
|
∙2∙ |
||||
|
|
|
где - диаметр проволоки в канате в м; i - количество проволок в канате.
Напряжение изгиба можно определить по формуле:
= |
3 |
|
∙ ∙ |
|
(5.7) |
|
|
||||
из |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где Е - модуль упругости материала проволоки, равный 2,1 · 1011 Па; D — диаметр шкива кронблока
-257-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Суммарное напряжение сум от растяжения и изгиба:
|
|
|
|
4∙ |
|
3 |
|
|
|
|||
|
= |
+ = |
|
|
+ |
|
|
∙ ∙ |
|
(5.8) |
||
∙2∙ |
8 |
|
||||||||||
сум |
из |
из |
|
|
|
|||||||
Запас прочности K определяется из соотношения: |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
= |
|
в |
|
|
|
|
|
|
(5.9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
сум |
|
|
|
|
|
|
||
где в- предел прочности материала проволоки при растяжении в МПа.
Вопрос 5.3. Инструмент для проведения СПО
При спускоподъемных операциях для повышения производительности труда и выполнения требований техники безопасности применяются специальный инструмент:
а) элеваторы, используемые при перемещении и удержании на весу как отдельных насосно-компрессорных труб и штанг, так и всей колонны;
б) спайдеры, для удержания на весу колонны труб;
в) ключи для свинчивания и развинчивания труб и штанг, а также вспомогательные приспособления, облегчающие работу - направляющие воронки, вилки, лотки и т.д.
Вопрос 5.3.1. Элеваторы
Элеватор - инструмент, которым осуществляется захват трубы или штанги при ее подъеме, спуске или удержании на весу. Элеватор подвешивается к крюку талевой системы при помощи серьги или штропов.
По конструкции элеваторы подразделяются на балочные и стержневые.
Элеватор ЭХ-7 (рис. 5.8) состоит из массивного кованого корпуса 1, в средней части которого имеется отверстие для насосно-компрессорной трубы, а по краям - отверстия для штропов. Для предохранения трубы от выпадания элеватор имеет затвор 2 и предохранитель. При провисании штропов они фиксируются в корпусе предохранительными пальцами 3, установленными в отверстия корпуса. Затвор и предохранитель устроены следующим образом. Затвор 2 с ввинченной в него рукояткой 4 поворачивается в кольцевой проточке верхней части корпуса. Для предотвращения самоотворачивания рукоятки предусмотрен винт 5. Предохранитель состоит из корпуса 7 с пружинным штоком 6, в который ввинчена ручка 8. В верхней части штока имеется скошенный выступ. Чтобы закрыть элева-
-258-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
тор, необходимо повернуть рукоятку затвора по часовой стрелке. Не достигнув крайнего положения, рукоятка соприкоснется со скошенным выступом штока, отжимая его вниз, занимает крайнее левое положение в прорези корпуса элеватора. При этом шток поднимается вверх и таким образом фиксирует закрытое положение элеватора. Чтобы открыть элеватор, необходимо отжать ручку предохранителя и одновременно повернуть рукоятку затвора против часовой стрелки до упора, при этом прорезь затвора совпадает с прорезью в корпусе элеватора, что обеспечивает свободную зарядку или разрядку элеватора трубой.
Элеватор «Красное Сормово» (рис. 5.9) также относит-
ся к балочным двухштропным элеваторам. Его в основном применяют для спуска и подъема тяжелых колонн.
Рис. 5.9. Элеватор «Красное Сормово»
-259-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Элеватор состоит из корпуса 3, створки 1 с рукояткой 9 и замка 8. Массивный кованый корпус имеет по бокам выемки для штропов; их выпадению препятствуют предохранительные пальцы 4. Затвор вращается вокруг пальца 2 и запирается замком 8, вращающимся вокруг оси 5. Замок имеет выступ, на который садится муфта трубы при подъеме ее элеватором, чем предотвращается самооткрывание элеватора под нагрузкой. Пружина 6, надетая на крючок 7, и винт 10 прижимают замок к корпусу, и под действием пружин элеватор при захлопывании затвора запирается автоматически.
Элеватор ЭТАД (рис. 5.10) с захватным автоматическим устройством предназначен для работы с насосно-компрессорными трубами условного диаметра от 48 до 114 мм. Элеватор состоит из корпуса с подпружиненными защелками штропов, выдвижного захвата, упоров, запирающего устройства с рукояткой.
Захваты элеватора сменные и рассчитаны на определенный диаметр НКТ. Это позволяет использовать один корпус элеватора при спускоподъеме труб нескольких размеров. Захват вклю чает в себя шток, шарнирно соединенный с двумя челюстями.
Шток снабжен шлицами, сопрягающимися с втулкой запирающего устройства. Запирающее устройство служит для фиксации челюстей элеватора в крайних положениях, соответствующих открытому или закрытому
состоянию.
Элеватор ЭТА (рис. 5.11) используется для работ как при механизированном свинчивании и развинчивании труб, так и при ручных работах. При использовании клинового спайдера или автомата АПР, имеющего клиновой захват для подъема и спуска труб достаточно иметь один элеватор, подвешенный на крюке талевого блока.. Он состоит из корпуса 4, серьги 1, соединенных шарнирно. В корпусе размещен захват, состоящий из рукоятки 5, направляющей втулки 6 с осью штырей 7, направляющих 9, челюстей 8.
Внутренняя часть корпуса имеет опорную поверхность под захват, на который опирается муфта трубы. Вес колонны труб через захват передается на корпус элеватора. Захват состоит из правой и левой челюстей, соединенных между собой осью. Ось в свою очередь соединена со штоком, на котором укреплена рукоятка 5
-260-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 5.11. Трубный элеватор ЭТА:
1 - серьга; 2 - палец; 3 - шплинты; 4 - корпус; 5 - рукоятка; 6 - направляющая втулка; 7 - штырь; 8 — челюсть; 9 -направляющие; 10 – болт
Рукоятка 5 выполняет функции обычной рукоятки, а также служит для закрывания и открывания челюстей захвата и фиксации их в крайних положениях.
Узел захвата быстро заменяем, и выбирается в зависимости от диаметра насоснокомпрессорных труб.
Элеватор ЭНКБ - 80 предназначен для захвата и подвешивания за тело безмуфтовых насосно-компрессорных труб в процессе спускоподъемных операций. Элеватор состоит из корпуса, двух створок (левой и правой) с затвором, клиньев, рычага управления и серьги (рис. 5.12).
Клинья подпружинены в направлении расклинивания. Левый и правый рычаги при посадке элеватора на трубу автоматически замыкают створки элеватора. Замкнувшиеся створки запираются затвором. Предварительное заклинивание осуществляется рычагом управления. В процессе работы элеватор постоянно подвешен на крюке и работает в сочетании со спайдером.
-261-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Элеватор ЭЗН с захватным приспособлением служит для захвата и подвешивания насосно-компрессорных труб под муфту в процессе спускоподъема. В комплект входят два элеватора, захватное приспособление и и штропы. Захватное приспособление состоит из захвата, затвора и серьги, в которую предварительно одевают штроп.
Штанговые элеваторы предназначены для захвата и подвешивания колонны насосных штанг при спускоподъемных операциях применяют
Наибольшее распространение получил усовершенствованный элеватор ЭШН (рис.5.14). В корпусе 1 элеватора имеется кольцевая расточка, внутри которой вращается втулка 7, расположенная эксцентрично относительно центрального отверстия. В корпусе и втулке имеются разрезы, при совмещении которых штанга может быть введена в элеватор.
Для предохранения элеватора от износа на его опорный выступ устанавливается вкладыш 6, фиксируемый винтом 5. Вкладыш и втулка сменные, их изго-
-262-