Эксплуатация буровой установки «Уралмаш 15000» с разработкой рекомендаций по ремонту бурового ротора «УР-760»

Затем следует вручную провернуть стол ротора на несколько оборотов. Стол должен проворачиваться усилием одного рабочего: если стол свободно вращается (без заеданий), то его надо проверить на холостое вращение от силового привода в течение 15—20 мин, наблюдая за плавностью работы и температурой. Первые 2—3 дня эксплуатации нового ротора необходимо особенно тщательно следить за температурой и уровнем смазки. Качество смазки надо проверять в течение всего времени эксплуатации ротора. Повышение температуры корпуса ротора выше 80°С недопустимо. Менять масло и промывать ротор следует в соответствии с заводской инструкцией. Если в масляной ванне будет обнаружен раствор или грязь, то корпус ротора должен быть опорожнен и промыт, после чего может быть восстановлена работа. Если в процессе работы ротора наблюдаются рывки, чрезмерный нагрев, стуки или другие неполадки, то работа ротора должна быть прекращена. Ротор надо заменить другим или его следует отремонтировать, устранить дефекты, после чего повторить его опробование. Уход за ротором в процессе эксплуатации заключается в следующем:- систематическая обмывка ротора снаружи и удаление раствора и грязи; - проверка состояния стопорного механизма; - осмотр вкладышей и зажимов ведущей трубы (защелки должны свободно перемещаться от усилия руки); - проверка легкости вращения стола; - репление болтов и подтяжка гаек; - смазка цепи трансмиссии и проверка состояния ограждения; - проверка уровня и качества масла в картере. При монтаже и демонтаже ротора необходимо соблюдать предосторожности: поднимать и перемещать ротор надо в горизонтальном положении, захватывая его в трех точках за рамы корпуса, во избежание переворачивания, что может привести к травмированию рабочих. Зубчатая передача и опоры ротора смазываются из общей ванны или масляным насосом под давлением. Масло в картер заливают через отверстие, закрываемое пробкой. В пробку вставляют щуп, с помощью которого определяют уровень масла в ванне. В некоторых конструкциях роторов подшипники ведущего вала смазывают из другой ванны или консистентной смазкой. Менять масло и пополнять ванну необходимо в соответствии с заводской инструкцией. Карта смазки ротора приведена в таблице 4.1Период смазкиМесто смазкиУказание по смазкелетозимаЗубчатая коническая передача,главная и вспомогательная опорыМасло индустриальное 50,И-50А (ГОСТ 20799—75)Масло индустриальное 12,И-12А (ГОСТ 20799—75)В ванну заливают масло в соответствии с инструк-инструкцией. Пополнение ванныпо мере надобности. Контроль уровня шупом еже-шупом ежедневно. Смена масла нереже одного раза в 2 месКартер приводного валаВспомогательная опора и подшипникиприводного валаТо жеТо жеСмазка универсальная средне плавкая УС-3 (ГОСТ 1033—79)Пополнение по 0,5 л1 раз в неделю Таблица 4.1 - Карта смазки ротора4.1 Ремонт быстроходного вала ротора УР-760Выбор способа восстановления вала ротора буровой установкиОдну и ту же деталь можно восстановить различными способами, однако не все они будут в равной мере рациональны и приемлемы. При выборе способа восстановления необходимо учитывать конструктивные особенности детали, условия ее работы, величину и характер износа, материал и термическую обработку, размеры восстанавливаемой поверхности, технологические возможности ремонтного предприятия, надежность работы детали после восстановления, затраты на восстановление и т. д.Например, выявленный изгиб вала произошёл из-за деформации материала вала в результате приложения нагрузки и выражается изменением его формы и размеров. Повреждения вала происходят в результате пластической деформации и выражаются в виде изгибов, вмятин и скручиваний.При изгибах и вмятинах нарушается геометрическая форма вала, в основном, из-за динамических нагрузок.У валов, передающих нагрузки вдоль оси и работающих в направляющих втулках или сальниковых устройствах, основными дефектами являются:1)  износ трущихся поверхностей; 2) продольный изгиб вала; 3) износ резьбовых поверхностей.В соответствии с систематизацией дефектов, встречающихся в деталях данного типа, можно обобщить и способы ремонта этих деталей. Восстановление размеров изношенных резьб вала ведется двумя путями - восстановлением первоначальных и введением ремонтных размеров. Так как в последнем случае может произойти ослабление вала, то наиболее правильным следует считать восстановление первоначальных размеров. Для этого применяют следующие способы ремонта: электродуговую наплавку, металлизацию, вибродуговую наплавку, хромирование, осталивание и полимерные покрытия. Наплавка — процесс нанесения расплавленного металла необходимого состава на поверхность детали, нагретую до температуры плавления. При наплавке нанесенный слой металла прочно соединяется с основным металлом вследствие образования металлической связи.Наплавку применяют для восстановления размеров детали и придания заданных свойств ее поверхности путем правильного выбора химического состава  и структуры  наплавленного  металла. При наплавке сварочный процесс используется для наращивания на основной металл слоя металла или сплава со свойствами, иногда отличающимися от свойств основного металла.В связи с этим к процессу наплавки предъявляются следующие основные требования:1)  для обеспечения заданных физико-механических свойств в наплавленном слое процесс наплавки не должен изменять исходного химического состава и структуры наносимого металла, т. е. при наплавке доля основного металла в  наплавленном  слое должна  быть  минимальной;2)  для сохранения прочности ремонтируемой детали процесс наплавки не должен изменять ее исходного химического состава, структуры и напряженного  состояния;3)наплавленный слой должен обладать достаточно высокой прочностью сцепления  с  основным металлом.Одна из часто встречающихся операций при ремонте валов оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи - правка. В зависимости от диаметра и прогиба валы можно править в холодном и нагретом состояниях. Обычно длинные валы диаметром 10-100 мм при местном прогибе до 0,008 от длины вала правят в холодном состоянии. При большей величине стрелы прогиба и больших диаметрах править валы рекомендуется с нагревом.Для восстановления вала , диаметр которого более 100мм, выбираем термический способ правки, и метод автоматической наплавки для восстановления резьбового соединения ниппельной части вала .Технология восстановления вала ротора буровой установкиСхема технологического процесса ремонта вала ротора рисунок 4.1Рисунок 4.1 Технология восстановления вала ротора буровой установкиСначала вал проверяется на прогиб, для этого вал устанавливают в центр токарного станка, и промеряется прогиб в нескольких сечениях, с помощью индикатора часового типа.Построить диаграмму прогиба, записать его показания при каждом повороте в нескольких сечениях.Установить вал выпуклой стороной вверх (рисунок 5.1). Участок вала в месте максимального изгиба обложить смоченным в воде листовым асбестом толщиной 10-12 мм и вырубить в нем прямоугольное окно длиной - 0,2 диаметра, шириной - 0,3 диаметра вала. Асбестовый лист закрепить на валу проволокой. Под вал установить индикатор.Произвести нагрев участка вала ограниченного окном в асбестовом листе пламенем газовой горелки до температуры не более 500°С - из углеродистой стали, и не более 600°С для легированной стали.Пламя горелки установить почти вплотную к валу, передвигая его со скоростью не менее 0,5 м/с. После пробного охлаждения вал проверить индикатором, и при необходимости повторить процесс правки. При последнем нагреве произвести перегиб вала в сторону противоположную прогибу на 0,05-0,07 мм.1 - токарный станок, 2 - асбестовый лист с прямоугольным окошком, 3 – вал, 4 - индикаторРисунок 4.1 – Схема правки вала термическим способомОтжечь при температуре 500-600°С двумя горелками, вращая вал с частотой 15-20 оборотов в минуту для ликвидации напряжений.После правки вал разрешается использовать, если его биение не больше 0,015 мм (т.е. прогиб вала не более 0,0075 мм)Основные операции для процесса правки:05.Моечная. Мойка осуществляется струями воды низкого давления, с применением СМС, обезжириванием и последующей сушкой. Резьба и пазы моются дополнительно струями высокого давления.10.Правка вала на специальном приспособлении.15.Контрольная. Определение степени точности правки по специальному индикатору на основе микрометра.20.Отжиг вала при 500-600º С, с частотой его вращения15-20 оборотов в минуту для ликвидации напряжений.25.Чистка детали от технологических загрязнений.Технологическая последовательность восстановления вала В нашем случае наиболее целесообразно восстановить резьбу следующим способом:Старая изношенная резьба срезается на токарно-винторезном станке, поверхность наплавляется, обтачивается до размеров внешнего диаметра резьбы. Резцом нарезается новая резьба. На участках с резьбой выполнены пазы под язычок стопорной шайбы. Поэтому перед срезанием старой резьбы пазы необходимо заплавить, а после восстановления резьбы они нарезаются снова, лучше в другом месте. Таким образом, осуществляется наиболее рациональное использование времени и средств. И в данном процессе объединяются две операции восстановления.В нашем случае заплавка паза и наплавка поверхности под резьбу выполняется на одной установке. Сварка автоматическая электродуговая, сварочной проволокой под слоем флюса. Резьба удаляется подрезным отогнутым правым резцом на токарно-винторезном станке 16К20.Электрическая дуга горит под слоем гранулированного флюса в газовом пузыре, избыточное давление в котором надежно предохраняет металл от отрицательных воздействий воздуха (давление в газовом пузыре чуть выше атмосферного, за счет этого образуется свод расплавленного флюса и воздух не попадает к сварочной ванне). Кроме того, флюсовая оболочка не дает разбрызгиваться металлу электрода и позволяет лучше использовать тепло.На ремонтных предприятиях для восстановления валов применяется наплавочный аппарат типа А-409, предназначенный для автоматической наплавки тонкой электродной проволокой под слоем флюса деталей, имеющих поверхности тел вращения диаметром от 40 до 700 мм.1 - электрод; 2 - мундштук; 3 - флюс; 4 – флюсопровод; 5 – электрическая дуга; 6 – расплавленный флюс; 7 – газошлаковая оболочка; 8,9 – расплавленный и наплавленный металл; 10 – шлаковая корка; 11 – деталь; Н – вылет электрода; α – смещение электрода с зенита; ν - скорость наплавки; n– частота вращения деталиРисунок .4.2 – Схема формирования сварочной ванны при наплавке под слоем флюсаДля наплавки малоуглеродистых и низколегированных сталей используют проволоку из малоуглеродистых (Св-08, Св-08А, Св-15), марганцовистых (Св-08ГА, Св-10ГА) и кремнемарганцовистых (Св-08ГС)  сталей.При наплавке углеродистых и низколегированных сталей применяются высококремнистые марганцовистые плавленные флюсы марок АН-348-А и ОСЦ-45.Выбор режима наплавки определяется размером детали, величиной износа и диаметром электродной проволоки. Величину тока выбираем в зависимости от диаметра ниппельной части вала : для вала диаметром до 100 мм она составит 170-190 Ампер. По величине тока подбираем диаметр сварочной проволоки. Для тока до 220 А выбираем диаметр проволоки равный 1,2 мм.Скорость наплавки определяется по формуле:(4.1)По скорости наплавки рассчитываем число оборотов вала:(4.2)Величину шага наплавки выбираем в зависимости от диаметра электродной проволоки: для диаметра проволоки 1,2 мм шаг наплавки составит 3-4 мм на 1 оборот. Скорость подачи электродной проволоки рассчитываем по формуле:(4.3)Вылет электрода определяем из соотношения:(4.4) Угол наклона мундштука к оси принимаем равным 90º. Наплавка аппаратом А-409 производится на специальном станке. Аппарат устанавливают и закрепляют на суппорте станка, а наплавляемую деталь — в центрах. Подкладками под переднюю и заднюю бабки повышают высоту центров станка до 300—350 мм.Наплавка производится на постоянном токе от сварочных агрегатов типа СУГ-2Р, ПС-300 или ПС-500.1- суппорт; 2 - кассета; 3 – мундштук; 4 - сварочная головка; 5 – бункер; 6 – вал Рисунок 4..2 – Схема установки для автоматической наплавки цилиндрических деталей под слоем флюсаНаплавка цилиндрических поверхностей деталей производится непрерывно по винтовой линии с заданным шагом, что обеспечивает высокую производительность работы. Вследствие равномерного нагрева деталь во время наплавки не деформируется.Основные операции для процесса восстановления резьбы:05.Моечная.10.Слесарная. Подготовка установочных баз.15.Сварочная.Заварка паза.20.Токарная.Срезание резьбы.25.Сварочная. Наплавка поверхности под резьбу.30.Токарная. Обтачивание наплавленой поверхности.35.Токарная. Нарезание резьбы.40.Контрольная. Контроль параметров резьбы и пазов.45.Моечная. Очистка от технологических загрязнений (стружка, эмульсия, шлак…).ЗАКЛЮЧЕНИЕПри роторном бурении с низкими частотами вращения успешно используются долота со стойкими герметизированными опорами. Благодаря высокому крутящему моменту передается достаточно большая нагрузка на долото и бурение ведется объемной области разрушения пород. В результате уменьшается скорость изнашивания опор и зубьев, достигается большая проходка на долото, иногда существенно превышающая проходку на долото при турбинном бурении. Однако снижение частоты вращение и при бурении неглубокозалегающих пород невысокой пластичности и абразивности обусловливает краткое снижение механической скорости проходки по сравнению с высокооборотным бурением забойными двигателями. При проводке скважин относительно больших диаметров на малые и средние глубины это приводит к более низким коммерческим скоростям бурения по сравнению с турбинным способом.Роторное бурение с низкими частотами вращения (20-80 об/мин) и большими крутящими моментами (150-500 кН м) обеспечивает возможность эффективного разрушения почти всех типов горных пород осадочной толщи при применении различных ( в том числе требующих больших удельных моментов) лопастных и алмазных долот с большим скольжением. Эти преимущества, а также создание низкооборотных долот с герметизированными опорами, дающих большую проводку, высокопрочных бурильных и утяжеленных труб с новыми типами резьб, прочных и долговечных вертлюгов обусловили более широкое применение роторного бурения в последние годы.Основной объем проходки глубоких скважин в мире в настоящее время приходится на роторный способ. Только в США бурится свыше 50 млн м в год с довольно высокими показателями.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВБаграмов Р. А. Буровые машины и комплексы: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1988.- 501 с. : ил.Вадецкий Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач.проф.образования / Юрий Вячеславовичь Вадецкий. – М.: издательский центр “Академия”, 2003.- 352с.Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1989.Технология бурения нефтяных скважин и газовых скважин: Учебник для вузов/ А.Н.Попов, А.И. Спивак, Т.О. Акбулатов и др.; Под общей ред.А.И. Спивака. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ООО”Недра-Бизнесцентр”, 2004.- 509с.:ил.