Baldenko_F.D._i_dr._Montazh_i_ekspluataciya_skvazhinnyh_shtangovyh_VNU
.pdf4. РЕМОНТ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ ВИНТОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
При подъеме штанг их нужно тщательно осматривать в поисках дефектов. Штанги и муфты с такими дефектами, как изгибы, зазубрины, коррозионный и механический износ не допускают к повторному спуску, и их отбраковывают. Дефектные штанги подлежат списанию.
Диагностика технического состояния насосно-компрессорных труб бывает визуальной и с помощью различных инструментов. В процессе разбраковки насосно-компрессорные трубы разделяют на две группы с устранимыми и неустранимыми дефектами. Отнесение дефектов труб к той или иной группе определяется действующей нормативно-технической документацией. Насоснокомпрессорные трубы с недопустимыми дефектами списывают, а с устранимыми направляют в ремонт, на трубную базу ([1],
гл. 20).
Для поверхностного привода есть текущий и капитальный ремонты. Текущий выполняют бригады БПО (ЦБПО), сервисные организации, имеющие лицензию. Для текущего ремонта скважина останавливается. По мере необходимости заменяют отдельные детали и узлы, у которых были выявлены недопустимые дефекты (крепежные детали, клиновые ремни, подшипники, изношенные шкивы), заменяют прокладки и набивку сальникового уплотнения.
При смене подшипника заменяют также манжеты масляной ванны и проверяют состояние элементов тормоза обратного вращения. Перечень недопустимых дефектов последнего указан в нормативно-технической документации. Детали тормоза с дефектами заменяют новыми.
Межремонтный период указан в нормативно-технической до-
31
кументации на установку. В зависимости от нагрузки и частоты вращения винтового насоса, продолжительность его работы не менее 6– 12 месяцев. При каждой замене масла проверяют техническое состояние тормоза обратного вращения.
Капитальный ремонт предусматривает полную разборку узлов насоса и их ремонт.
Технология капитального ремонта поверхностного привода предусматривает следующие операции:
а) наружная очистка от грязи, эксплуатационной среды, солей; б) разборка; в) мойка деталей;
г) дефектация деталей на годные, подлежащие ремонту и подлежащие списанию;
д) ремонт изношенных деталей; е) комплектация деталей; ж) сборка и испытание.
Ремонт деталей с подшипниками качения сводится к восстановлению посадочной поверхности корпуса с помощью одного из методов ([1], гл. 10). Сами подшипники качения заменяют.
У шкивов клиноременной передачи изнашивается поверхность канавок, бывает также надлом обода, трещины на ступицах, износ посадочного отверстия и шпоночного паза.
Канавки шкивов обычно восстанавливают протачиванием, чтобы обеспечить нормальное прилегание ремня. Восстановленный таким образом шкив не должен изменять частоту вращения передачи более чем на 5%. Для сохранения передаточного отношения допускается проточка канавок второго шкива передачи. Можно восстанавливать изношенные канавки наплавкой. Местные отколы и трещины устраняют заваркой, перед которой шкив равномерно нагревают, а после заварки погружают в нагретый песок для медленного охлаждения. Износ посадочного отверстия
32
в шкиве и шпоночного паза устраняют наплавкой или каким-либо другим способом, применяемым в машиностроении ([1], разд.
11.3).
После ремонта собирают, обкатывают и испытывают поверхностный привод. Во время испытаний проверяют герметичность уплотнений и работу тормоза обратного вращения.
После испытаний поверхностный привод упаковывают и отправляют на склад.
Ремонт штангового винтового насоса предусматривает:
а) наружную очистку от грязи, эксплуатационной среды, солей;
б) мойку деталей; в) дефектацию деталей на годные, требующие ремонта и под-
лежащие списанию; г) ремонт дефектных деталей;
д) комплектацию рабочей пары; е) сборку и испытание рабочей пары (при технических воз-
можностях).
Дефектацию деталей насоса проводят в соответствие с норма- тивно-технической документацией на детали и узлы и возможностями ремонтной базы предприятия. В частности, детали скважинного винтового насоса признаются негодными для эксплуатации при следующих дефектах:
а) раковины, пузыри на резиновой обойме, износ рабочей поверхности резины превышает предельные значения;
б) трещины на винте, изношенная резьба, отклонение от первоначальной формы, сколы хрома или износ рабочей поверхности превышает предельные значения.
По результатам дефектации винтового насоса может быть принято одно из следующих решений:
повторно использовать насос;
33
использовать насос только в скважинах с высоким динамическим уровнем;
использовать статор вместе с новым ротором;
Дефектный ротор обычно не восстанавливают, а заменяют новым. Однако, если дефекты ротора связаны только с нарушением хромового покрытия и технические возможности ремонтного предприятия позволяют восстановить его, то возможен ремонт ротора и его повторное использование вместе с прежним или новым статором.
После ремонта комплектация пар ротор-статор проводится селективно (в том числе с учетом неравномерности нанесения хромового покрытия на выступах и впадинах зубьев, рис. 13), в зависимости от
Рис. 13. Распределение хромового покрытия по высоте зуба ротора
Основными критериями выбора типа эластомера обоймы, а также натяга (зазора) в паре ротор-статор являются температура и вязкость перекачиваемой жидкости. Общая закономерность здесь такова: чем больше температура и вязкость перекачиваемой жидкости, тем меньше должен быть натяг в паре. Рекомендуемые значения натяга (зазора) указываются в нормативно-технической документации на насос. В частности, значения натягов (зазоров), которые рекомендует для своих насосов ОАО «ОКБ БН– КОННАС» [4] приведены в табл. 1 и 2.
34
Таблица 1
Рекомендуемые натяги (зазоры) в паре ротор-статор при температуре Т = 303К (30 °С)
Вязкость добываемой |
Подача насоса, м3/сут |
||
|
|
||
жидкости, мм2/с |
16 |
100 |
|
|
|||
|
|
|
|
1 – 600 |
Натяг, мм |
Натяг, мм |
|
0,05–0,09 |
0,03–0,06 |
||
|
|||
|
|
|
|
600 – 1000 |
Зазор, мм |
Зазор, мм |
|
0,00–0,05 |
0,02–0,06 |
||
|
|||
|
|
|
|
Таблица 2
Рекомендуемые натяги (зазоры) в паре ротор-статор при вязкости ν = 600 мм2/с
Температура |
|
Подача насоса, м3/сут |
|
||
добываемой |
16 |
25 |
100 |
200 |
|
жидкости |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
До 303К |
Натяг, мм |
Натяг, мм |
Натяг, мм |
Натяг, мм |
|
(до 30 °С) |
0,05–0,09 |
0,05–0,09 |
0,03–0,06 |
0,02–0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зазор, мм |
|
303–323К |
Натяг, мм |
Натяг, мм |
Натяг, мм |
0,00–0,01 |
|
(30 – 50°С) |
0,00–0,05 |
0,00–0,05 |
0,005–0,03 |
Натяг,мм |
|
|
|
|
|
0,00–0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
323–343К |
Зазор, мм |
Зазор, мм |
Зазор, мм |
Зазор, мм |
|
(50 – 70 °С) |
0,00–0,05 |
0,00–0,05 |
0,06–0,10 |
0,02–0,06 |
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. В определенном интервале натягов большие величины соответствуют меньшей температуре и наоборот.
Каждую обойму завод-изготовитель снабжает паспортом, в котором указаны все её номинальные размеры, необходимые для комплектации рабочей пары. Однако для гарантированного необходимого натяга (зазора) в паре ротор-статор измеряют фактические (на данный момент) размеры обоймы.
Измерение обойм необходимо всегда, т.к. размеры их не бывают строго стабильными. Причины этого следующие:
35
1)из-за различной усадки резины после вулканизации размеры обойм даже сразу после изготовления могут отличаться на
0,05 … 0,1 мм;
2)во время хранения размеры обойм также могут измениться
ине соответствовать паспортным данным.
Поэтому для получения заданного натяга (зазора), соответствующего нормативно-технической документации, проводят селективный подбор пары ротор-статор.
Внутренний диаметр обойм определяется с помощью гладких цилиндрических калибров, отличающихся по диаметру на 0,05 мм, по одной из существующих методик.
Например, если обоймы короткие (меньше 1000 мм), внутренний диаметр замеряется при вертикальном положении обоймы опусканием в нее калибров последовательно от меньшего размера к большему. По последнему калибру, который опустился в обойму не менее чем на ¾ длины, и устанавливают размер обоймы. Калибры должны быть протерты ветошью, слегка смоченной в машинном или трансформаторном масле. Масса калибра должна быть в пределах 0,9 … 1,2 кг.
У длинных обойм (свыше 1000 мм) внутренний диаметр замеряют при горизонтальном положении обоймы проталкиванием в нее калибров с помощью шока последовательно от меньшего размера к большему (рис. 14). При этом контролируется необходимое для этого усилие. По диаметру калибра, у которого усилие проталкивания резко возрастает, определяют диаметр обоймы.
Рис. 14. Схема контроля диаметра статора по выступам зубьев с помощью гладкого калибра
36
Прямолинейность каналов статора определяют с помощью оптических приборов или длинномерного цилиндрического калибра.
На каждый винт, как и на обоймы, завод-изготовитель составляет паспорт, где указаны все его размеры, необходимые для селективной сборки.
Если используют восстановленный или бывший в эксплуатации винт, то замеряют его диаметральный размер в трех-пяти сечениях по длине и берут среднее значение.
Диаметральный натяг (зазор) определяется по формуле: δ = l – De,
где De – диаметр статора по выступам зубьев (размер в «свету»), определяемый калибром (рис. 14); l – диаметральный размер между впадиной и выступом зубьев винта, соответствующий среднему диаметру dср его сечения.
Если число зубьев у винта нечетное, то расстояние между впадиной и выступом зубьев замеряют (рис. 15) с помощью микрометра (для многозаходных винтов с использованием мерного ролика диаметром 5–8 мм, рис. 16а).
При четном числе зубьев винта необходимо два замера: между выступами de и между впадинами di зубьев (рис. 16б), после чего можно определить диаметральный размер между впадиной и выступом зубьев
l = 0,5(de + di)= de – h = dср,
где h = 2e – высота зубьев.
Если технические возможности позволяют, то проводят сборку и испытание рабочей пары винтового насоса. Цель испытаний – проверка соответствия паспортной характеристики насоса фактической. Если отклонения будут в пределах, указанных в нормативно-технической документации, то насос признается годным для дальнейшей эксплуатации.
37
Рис. 15. Схема замера диаметра однозаходного винта
а |
б |
Рис. 16. Схема замера диаметра многозаходного винта
38
5. ЭЛАСТОМЕРЫ ОБКЛАДОК СТАТОРОВ ОДНОВИНТОВЫХ ГИДРОМАШИН
Обкладка статора наиболее ответственный элемент одновинтовой гидромашины, во многом определяющий ее характеристики и срок службы в заданных условиях.
В связи высокой стоимостью механической обработки внутренних винтовых циклоидальных поверхностей в отверстиях длинномерных втулок при изготовлении статора практическое применение получила заливка профилированного эластомерного слоя с использованием формообразующих инструментов в виде формующих стержней. В зазор между формующим профилированным элементом (сердечником) и внутренней цилиндрической поверхностью обоймы заливается (экструдируется) под давлением эластомер, при этом натяг в паре выбирается за счет обработки ротора после измерения фактических размеров профиля статора.
Выбор резины в качестве конструкционного материала обкладки статора определяется:
достаточной износостойкостью при работе в абразивной среде;
необходимостью компенсации неизбежных дефектов ротора (по профилю зубьев, диаметральным размерам и прямолинейности оси) и герметичности рабочих органов за счет диаметрального натяга в паре;
требованиями технологичности выполнения внутренних поверхностей зубьев статора.
Обкладка статора работает в весьма сложных условиях (контактные напряжения при необходимом натяге – до 5 МПа; скорость скольжения – до 5 м/с; частота нагружения – до 30 Гц; гидростатическое давление – до 30 МПа), воспринимая циклически
39
изменяющиеся нагрузки от действия крутящего и перекашивающего моментов, сил трения и центробежных сил от планетарно движущихся масс. Вследствие этого к ней предъявляются высокие требования прочности, абразивной износостойкости и усталостной выносливости.
Эластомер для одновинтовых гидромашин выбирается по следующим критериям:
упругие свойства, обеспечивающие заданные характеристики насоса или двигателя (Q – P; n – M);
химическая совместимость с перекачиваемой средой в заданном диапазоне температур (набухаемость/вымываемость), что отражает тенденцию и/или схему изменения геометрии профиля,
атакже прочностные свойства;
максимально допустимая рабочая температура, определяющая эксплуатационную надежность обкладки статора;
коэффициент теплового расширения эластомера, характеризующий изменение геометрии профиля;
сопротивление экструзии (деформационному выдавливанию эластомера в зазор) при заданных перепаде давления и температуре – способность сохранять герметичность рабочих органов;
остаточная деформация сжатия, в том числе при заданных перепаде давления и температуре (которая помогает сохранять герметичность после длительного перерыва в работе или хранения на складе), а также пусковые свойства гидромашины;
динамическая выносливость в условиях многократных циклических нагружений, зависящая от гистерезисных характеристик эластомера;
износостойкость в гидроабразивной среде, т.е. способность сохранять геометрию профиля при перекачке жидких сред с твердыми механическими включениями;
40