Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа Кафедра «Машины и оборудования нефтяных и газовых промыслов» РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ по дисциплине «Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов» Тема: Особенности эксплуатации и ремонта сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С) Преподаватель Студент доцент, к.т.н __________ должность, ученая степень подпись, дата НБ 13-01 081311559 _________ номер группы номер зачетной книжки подпись, дата Красноярск 2017 В.Н. Конов инициалы, фамилия А.А. Беспрозванных инициалы, фамилия СОДЕРЖАНИЕ Техническое задание на РГЗ ...................................................................................... 3 ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4 1 Монтаж сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С)...................... 5 1.1 Общие требования .............................................................................................. 5 1.2 Требования по монтажу ..................................................................................... 6 2 Особенности эксплуатации сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С) ........................................................................................................................... 7 2.1 Общие сведения о сепараторе-пробкоуловителе ............................................ 7 2.2 Меры безопасности при использовании сосуда по назначению ................... 9 2.3 Принципы диагностирования сосудов под давлением ................................ 10 2.4 Характерные неисправности в процессе эксплуатации и методы их устранения ............................................................................................................... 12 3 Патентно – информационный обзор .................................................................... 13 3.1 Патент № RU 2033237 ..................................................................................... 13 3.2 Патент № RU 2114678 ..................................................................................... 13 3.3 Патент № RU 26440.......................................................................................... 15 3.4 Патент № RU 2050923 ..................................................................................... 16 4 Техническое предложение .................................................................................... 17 5 Технология ремонта ............................................................................................... 19 5.1 Технологические основы ремонта .................................................................. 19 5.2 Методы восстановления поверхностей деталей ........................................... 20 5.3 Методы механической обработки .................................................................. 22 5.4 Текущий ремонт сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С)23 6 Технологическая часть .......................................................................................... 25 6.1 Проектирование технологического маршрута .............................................. 25 6.2 Разработка технологических операций .......................................................... 26 6.3 Разработка технологического маршрута изготовления детали ................... 26 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 28 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................................... 29 2 Техническое задание на РГЗ 3 ВВЕДЕНИЕ Эксплуатация и ремонт машин и оборудования НГП - это стадия жизненного цикла изделия, на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество. Процесс эксплуатации включает в общем случае использование изделия по назначению, транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт. Ремонт – это комплекс операций по восстановлению исправного и работоспособного состояния объекта, а также восстановление ресурса объекта или его составных частей. Монтаж – это последовательный процесс сборки, установки оборудования и механизмов, включающий общие подготовительные, монтажные, механические и технические действия квалифицированных специалистов, для последующего запуска оборудования. Техническое состояние изделий НГП – это совокупность показателей и свойств, характеризующих способность выполнять заданные функции в течение времени и в пределах НТД. Качество и надёжность машин прямо или косвенно влияют на эксплуатационные показатели работы машин и комплексов оборудования показатели производительности, экономичности, рентабельности и др. Целью данного РГЗ является выявление особенностей эксплуатации и ремонта и проведение модернизаци сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С). Были поставлены следующие задачи: ­ ознакомиться с особенностями монтажа сепаратора-пробкоуловителя; ­ выявить особенности эксплуатации сепаратора; ­ провести патентно-информационный обзор; ­ сформулировать техническое предложение; ­ рассмотреть технологию ремонта сепаратора-пробкоуловителя; ­ спроектировать технологический маршрут изготовления детали. 4 1 Монтаж сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С) 1.1 Общие требования Изготовление (доизготовление), реконструкция, монтаж, наладка и ремонт сосудов и их элементов должны выполняться специализированными организациями, располагающими техническими средствами, необходимыми для качественного выполнения работ. Изготовление (доизготовление), реконструкция, монтаж, наладка и ремонт сосудов должны выполняться в соответствии с требованиями Правил и технических условий, утвержденных в установленном порядке. Изготовление (доизготовление), реконструкция, монтаж, наладка и ремонт сосудов или их отдельных элементов должны проводиться по технологии, разработанной до начала работ организацией, их выполняющей. При изготовлении (доизготовлении), реконструкции, монтаже, наладке и ремонте должна применяться система контроля качества (входной, операционный и приемочный), обеспечивающая выполнение работ в соответствии с требованиями Правил и НД. Порядок проведения входного контроля неметаллических материалов, из которых изготовляются силовые элементы конструкции сосуда, согласовывается со специализированной организацией. Установка, размещение и обвязка оборудования под давлением на объектах, для применения на которых оно предназначено, должны осуществляться на основании проектной документации, разработанной специализированными проектными организациями с учетом требований законодательства в области промышленной безопасности и законодательства о градостроительной деятельности. Отклонения от проектной документации не допускаются. Установка, размещение, обвязка котлов и сосудов, прокладка трубопроводов пара и горячей воды, технологических трубопроводов должны обеспечить безопасность их обслуживания, осмотра, ремонта, промывки и очистки. Арматура должна быть установлена в местах, удобных для управления, обслуживания и ремонта. Для удобства и безопасности обслуживания, осмотра, ремонта оборудования под давлением проектом должно быть предусмотрено устройство стационарных металлических площадок и лестниц. Для ремонта и технического обслуживания оборудования в местах, не требующих постоянного обслуживания, в случаях, предусмотренных проектной документацией, руководствами (инструкциями) по эксплуатации и производственными инструкциями, допускается применение передвижных, приставных площадок и лестниц, строительных лесов. Установленные в настоящих ФНП требования к площадкам и лестницам для обслуживания оборудования не распространяются на лестницы, площадки и 5 проходы, входящие в состав строительных конструкций зданий, устройство которых должно соответствовать требованиям законодательства по градостроительной деятельности, технических регламентов и нормам пожарной безопасности. Площади и лестницы для обслуживания, осмотра, ремонта оборудования под давлением должны быть выполнены с перилами высотой не менее 0,9 м со сплошной обшивкой по низу на высоту не менее 100 мм. Переходные площадки и лестницы должны иметь перила с обеих сторон. Площадки при расстоянии от тупикового конца до лестницы (выхода) более 5 м должны иметь не менее двух лестниц (двух выходов), расположенных в противоположных концах. Применение гладких площадок и ступеней лестниц, а также выполнение их из прутковой (круглой) стали запрещается. Лестницы должны иметь ширину не менее 600 мм, высоту между ступенями не более 200 мм, ширину ступеней не менее 80 мм. Лестницы большой высоты должны иметь промежуточные площадки. Расстояние между площадками должно быть не более 4 м. Лестницы высотой более 1,5 м должны иметь угол наклона к горизонтали не более 50. Ширина свободного прохода площадок должна быть не менее 600 мм, а для обслуживания арматуры, контрольно-измерительных приборов и другого оборудования - не менее 800 мм. 1.2 Требования по монтажу Сосуды должны устанавливаться на открытых площадках в местах, исключающих скопление людей, или в отдельно стоящих зданиях. Допускается установка сосудов: ­ в помещениях, примыкающих к производственным зданиям, при условии отделения их от здания капитальной стеной; ­ в производственных помещениях в случаях, предусмотренных отраслевыми правилами безопасности; ­ с заглублением в грунт при условии обеспечения доступа к арматуре и защиты стенок сосуда от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами. Не разрешается установка регистрируемых в органах Госгортехнадзора России сосудов в жилых, общественных и бытовых зданиях, а также в примыкающих к ним помещениях. Установка сосудов должна исключать возможность их опрокидывания. Для удобства обслуживания сосудов должны быть устроены площадки и лестницы. Для осмотра и ремонта сосудов могут применяться люльки и другие приспособления. Указанные устройства не должны нарушать прочности и устойчивости сосуда, а приварка их к сосуду должна быть выполнена по проекту в соответствии с требованием Правил. Материалы, конструкция лестниц и площадок должны соответствовать действующей НД. 6 2 Особенности эксплуатации сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPFV-1010 А/В/С) 2.1 Общие сведения о сепараторе-пробкоуловителе Горизонтальный трехфазный сепаратор-пробкоуловитель ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С) производства ОАО «Дзержинскхиммаш» предназначен для газожидкостной сепарации продукта. Сосуд используется для улавливания образующихся при движении нефти газовых пробок, сепарации газожидкостной смеси. Сейсмичность района установки не более 6 баллов. Сосуд эксплуатируется на открытой площадке со средней температурой наиболее холодной пятидневки района с обеспеченностью 0,92 не ниже минус 60°С. Изделие представляет собой горизонтальный сосуд вместимостью V=440M3. Корпус сосуда состоит из сварной цилиндрической обечайки диаметром 5000мм, к которому приварены два полушаровых днища. Внутри сосуда установлены внутренние устройства: ­ для удаления песка используется размывочное устройство с использованием сопел; ­ по низу обечайки, в качестве водоудерживающей стенки измерительного водослива для удаления песка, применяются замедляющие перегородки не перфорированные; ­ для содействия сепарации применяется пеногаситель низких импульсов сдвига на входе, пеногасительная перфорированная перегородка и устройство для сепарации газа и воды. Сосуд опирается на седловые опоры. Для обслуживания штуцеров предусмотренна площадка обслуживания. Сосуд снабжен технологическими штуцерами, штуцерами для установки приборов КИП и А, двумя люками Ду 600 для обслуживания сосуда и внутренего осмотра. Корпус сосуда работает под давлением 1,9 МПа (19/см2). Режим работы постоянный. Таблица 1 – Техническая характеристики сепаратора 1 Технические условия 2 Наименование рабочего пространства ОСТ 26-291-94 "Сосуды стальные сварные. Общие технические условия", ПБ 03-584-03 "Правила проектирования, изготовления и приёмки сосудов и аппаратов стальных сварных". Корпус 7 Окончание таблицы 1 Давление, МПа (кгс/см2) Рабочее 1,9 (19) расчетное 3,5 (35) Гидравлическое в горизонтальном положении испытания Гидравлическое в вертикальном положениии 3 рабочая 4 Температура, °С 4,4 (44) Плюс 20… Плюс 60 минимально-допустимая отрицательная стенки, находящейся под давлением расчетная стенки Минус 60 Плюс 60; плюс 200 при пропарке при давлении 0,7 кгс/см2 Газожидкостная смесь (нефть, углеводородный газ, вода) 5 Среда 6 Класс опасности (ГОСТ 12.1.007-76) 3 7 Взрывоопасность (ГОСТ Р 51330.11-99) да 8 Пожароопасность (ГОСТ 12.1.044-89) да 9 Вызывает МКК (да, нет) нет 10 Вызывает коррозионное растрескивание (да, нет) нет 11 Вместимость, м3 440 12 Прибавка для компенсации коррозии, эрозии, мм 3 13 Расчётный срок службы сосуда, лет 30 14 Количество циклов нагружения за весь срок службы, не более 1000 15 Класс герметичности по ОСТ 26.260.14-2001 5 16 Основной материал корпуса сосуда 17 Габаритные размеры, мм 09Г2С 24812x6092x5892 8 Рисунок 2.1 – Общий вид сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С) 2.2 Меры безопасности при использовании сосуда по назначению Эксплуатация сосуда должна производиться в соответствии с требованиями технологического регламента, инструкции по режиму работы и безопасному обслуживанию сосуда, а также «Руководства», «Правил Ростехнадзора, Общих правил взрывобезопасности». Рабочие места должны отвечать требованиям безопасности в соответствии с ГОСТ 12.2.061-81. Знаки безопасности и сигнальная окраска, наносимые на сосуд, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 12.4.026-2001. Основными опасными факторами при эксплуатации сосуда являются: ­ превышение рабочего давления; ­ превышение температуры рабочей среды; ­ опасность среды. Потребителю при разработке технологического регламента на производственный процесс предусмотреть мероприятия, исключающие возникновение аварийных ситуаций, образование опасных концентраций газов в воздухе рабочей зоны. Корпус сосуда должен быть заземлён в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.124-83 и ПУЭ. Требования к искробезопасности при эксплуатации для защиты от статического электричества в соответствии с ГОСТ 12.1.018-93. Обслуживающий персонал обязан строго соблюдать правила по технике безопасности при обслуживании сосуда и вести постоянный контроль за исправностью электрооборудования, запорной и регулирующей арматуры, контрольно-измерительных приборов, предохранительных устройств, заземления, обеспечивающих безопасную эксплуатацию сосуда. Нейтрализацию и обезвреживание проливов токсических веществ производить в соответствии с требованиями технологического регламента. Результаты работы сосуда регистрируются в сменном журнале. Работа сосуда должна быть запрещена, если истёк срок его очередного освидетельствования или при техническом освидетельствовании о выявлены 9 дефекты, угрожающие надёжной и безопасной работе, о чём должна быть произведена запись в паспорте сосуда лицом, проводящим освидетельствование. При эксплуатации сосуда и проведении ремонтных работ должны применяться приспособления (лестницы, стремянки, трапы), обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала. 2.3 Принципы диагностирования сосудов под давлением Проверка технического состояния сосуда и его обслуживание должны проводиться в соответствии с требованиями инструкции по режиму работы и безопасному обслуживанию сосуда и требованиями безопасности, изложенными в руководстве по эксплуатации. Техническое обслуживание является основным и решающим профилактическим мероприятием, необходимым для обеспечения надёжной работы сосуда между плановыми ремонтами и сокращения общего объёма ремонтных работ. Виды технического обслуживания: ­ ежесменное техническое обслуживание; ­ надзор за техническим состоянием; ­ техническое освидетельствование. Для выполнения работ по техническому обслуживанию необходимо иметь: ­ для проведения цветной дефектоскопии набор дефектоскопических материалов, инструмента и принадлежностей согласно ОСТ 26-5-99; ­ для проведения толщинометрии ультразвуковой толщиномер с точностью измерений ± 0,1 мм; ­ для создания давления при гидроиспытании насос с давлением нагнетания 100 МПа (кгс/см2); ­ для замера давления при гидроиспытании манометр, класс точности 1,5 со шкалой - 0...100кгс/см2, цена деления 2; ­ набор искробезопасного инструмента. Техническому освидетельствованию сосуд должен подвергаться после монтажа до пуска в работу (первичное), периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях, предусмотренных ПБ 03-576-03 - внеочередному освидетельствованию. Техническое освидетельствование сосуда проводится в следующей последовательности: ­ проверка технической документации; ­ наружный и внутренний осмотры в доступных местах и проведение толщинометрии; ­ гидравлическое испытание. Периодичность проведения технических освидетельствований: ­ наружный и внутренний осмотры лицом, ответственным за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением, предприятия-владельца ~ не реже 1 раза в 6 лет; 10 ­ наружный и внутренний осмотры в доступных местах специалистом организации, имеющей лицензию Ростехнадзора на проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств (сосудов) не реже 1 раза в 6 лет. При первичном осмотре обратить внимание на возможные дефекты, полученные при изготовлении, транспортировке, хранении и монтаже сосуда, такие как вмятины, трещины, коррозионные повреждения. При периодическом наружном и внутреннем осмотрах убедиться в отсутствии повреждений и износе элементов сосуда за время эксплуатации. Наиболее характерными повреждениями могут быть: ­ трещины, чаще всего возникающие в местах загибов, отбортовки, местах приварки опор и др.; ­ коррозионные повреждения стенок сосуда. При наружном осмотре сосуда во время технического освидетельствования, необходимость полного или частичного удаления изоляции, снятия подогревателя определяет лицо, проводящее освидетельствование, в зависимости от технического состояния сосуда по результатам предыдущего освидетельствования с учетом продолжительности работы сосуда, а также с учетом выполненных ремонтов (по записи в паспорте). При наружном осмотре сосуда изоляция в местах вварки штуцеров, пересечения сварных швов и в местах со следами промокания должна сниматься полностью. Перед внутренним осмотром сосуда, находящегося в эксплуатации, выполнить мероприятия согласно требованиям п. 3.2.2 57.961.00.000 РЭ, также обеспечить наличие низковольтного освещения и др. меры безопасности. При обнаружении дефектов на стенках элементов сосуда и в сомнительных случаях по указанию лица, проводящего освидетельствование, необходимо проконтролировать толщину стенки неразрушающим методом. Замер толщины стенки проводить с наружной или внутренней стороны сосуда с помощью ультразвукового толщиномера, позволяющего производить измерения толщины с точностью до ± 0,1 мм. Результаты замера оформляют протоколом, к которому прилагают эскиз развёртки сосуда с нанесением на нём точек замера и заносят в паспорт сосуда. При проведении замеров толщины стенки элементов сосуда критерием оценки прочности является минимально допустимая толщина, которая должна быть не менее расчётной величины с учётом прибавки на коррозию на оставшийся срок службы. Гидроиспытание сосуда на прочность проводить пробным давлением, указанным в рабочих чертежах и паспорте, при условии удовлетворительных результатов наружного и внутреннего осмотров и проведённого в необходимых случаях замера толщины стенок. Испытанию подвергается сосуд и установленная на нём арматура. Скорость подъёма и снижения давления при гидравлическом испытании 5 кгс/см2 в минуту. Гидравлические испытания должны проводиться в соответствии с требованиями ПБ 03-576-03. Под пробным давлением сосуд 11 должен находиться в течение 5 минут. Испытания сосуда проводятся силами технического персонала предприятия-владельца в соответствии с инструкцией по проведению гидроиспытаний, утверждённой в установленном порядке в соответствии с действующей НД. Гидравлическое испытание сосуда специалистом организации, имеющей лицензию Ростехнадзора на проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств (сосудов), проводится периодически, но не реже 1 раза в 12 лет. 2.4 Характерные неисправности в процессе эксплуатации и методы их устранения Таблица 2 - Характерные неисправности в процессе эксплуатации и методы их устранения Наименование неисправности, внешнее проявление и дополнительные признаки 1. Пропуск газа или жидкости во фланцевых соединениях Вероятная причина Ослабло креплени е фланцево го соединен ия или поврежде на прокладка 2. если давление в сосуде поднялось выше разрешённого и не снижается, несмотря на меры, принятые персоналом; 3. при превышении рабочей температуры стенки корпуса сосуда выше разрешённой, указанной в паспорте на сосуд, несмотря на меры, принятые персоналом по её снижению; 4. при выявлении неисправности предохранительных устройств от превышения давления; 5. при обнаружении в сосуде и его элементах, работающих под давлением, неплотностей, выпучин, разрывов прокладок; 6. при неисправности манометра и невозможности определить давление по другим приборам; 7. при выходе из строя всех указателей уровня жидкости; 8. при неисправности предохранительных блокировочных устройств; 9. при нарушении технологического регламента; 10. течи во фланцевых соединениях; 11. при возникновении пожара, непосредственно угрожающего сосуду, находящегося под давлением; 12. при отключении электроэнергии. Нарушение технологического режима, неисправности КИП, автоматики и другие причины 12 Метод устранения Остановить работу сосуда, выполняя требования безопасности при техническом обслуживании. Подтянуть крепёжные детали фланцевых соединений, при необходимости заменить прокладку. Остановить работу сосуда. Выяснить причину неполадки и устранить её. При необходимости вскрытия сосуда, выполнить требования безопасности при техническом обслуживании. 3 Патентно – информационный обзор 3.1 Патент № RU 2033237 Изобретение относится к разделению газожидкостных смесей и может быть использовано, в частности, в нефтяной промышленности для предварительной подготовки нефти и очистки пластовых сточных вод. Трехфазный сепаратор содержит корпус с входным и выходными патрубками, гидроциклон с подводящим и отводящими верхним и нижним патрубками, распределители ввода газоводонефтяной смеси и вывода воды. На нижнем патрубке гидроциклона установлен запорный элемент. Открытый торец патрубка размещен у дна сепаратора, и верхний отводящий патрубок соединен с распределителем ввода газоводонефтяной смеси, размещенным в эмульсионном слое сепаратора. 1-корпус; 2-входной патрубок; 3-5-выходные патрубки; 6-гидроциклон; 7-подводящий патрубок; 8-9-отводящие патрубки; 10-трубчатый распределитель; 11-отверстия; 12-распределитель вывода воды; 13-линия подачи; 14-задвижка; 15-открытый торец; 16-стакан. Рисунок 3.1 – Иллюстрация к патенту № RU 2033237 3.2 Патент № RU 2114678 Изобретение относится к технике предварительного обезвоживания и сепарации нефти на промыслах и может быть использовано в других отраслях для разделения смесей жидкостей и газа. Сепаратор включает емкость со 13 штуцерами ввода нефтяной эмульсии и вывода отделившихся фаз, с перегородкой, не доходящей до верха емкости и делящей ее на отстойную и нефтесборную камеры, и с устройством для ввода эмульсии в отстойную камеру, содержит одно или несколько сливных устройств для отделившейся нефти, установленных в отстойной камере вдоль емкости. Устройство представляет собой лоток, дно которого наклонено в сторону перегородки. Верхняя кромка лотка расположена горизонтально, на уровне сливной кромки перегородки, а нижний торец открыт и прикреплен к сделанному в верхней части перегородки вырезу. Внутри лотка, параллельно его дну, установлены полки, образующие между собой и с дном лотка сквозные каналы, соединяющие отстойную и нефтесборную камеры. Верхние кромки полок расположены поперек лотка, горизонтально, на уровне кромки перегородки, а нижние прикреплены к вырезу в перегородке с образованием в ней горизонтальных щелей, причем нижняя кромка верхней полки ниже уровня нефти в отстойной камере. Изобретение позволяет повысить качество нефти и газа и предотвратить загрязнение воды нефтью. Рисунок 3.2 – Иллюстрация к патенту № RU 2114678 14 3.3 Патент № RU 26440 1. Трехфазный сепаратор, включающий корпус со штуцерами ввода газожидкостной смеси и вывода разделившихся фаз, поперечную перегородку перелива нефти и полочную насадку, отличающийся тем, что насадка выполнена из установленных вертикально вдоль направления потока жидкости в сепараторе гофрированных листов с трапециевидным профилем гофров, причем листы в насадке установлены с зазором относительно друг друга с совмещением трапециевидных гофр таким образом, что между смежными гофрами образованы каналы, ширина которых между боковыми сторонами гофр уже, чем между их вершинами. 2. Трехфазный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что гофры на листах насадки выполнены наклонными к горизонтали и образуют в насадке наклонные полки. 1-корпус; 2-штуцер ввода; 3-штуцер вывода обезвоженной нефти; 4-штуцер вывода отделившейся воды; 5-штуцер вывода газа; 6-поперечная переливная перегородка; 7-секция приема нефти Рисунок 3.3 – Иллюстрация к патенту № RU 26440 15 3.4 Патент № RU 2050923 Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения промысловой эмульсии, состоящей из компонент с различными химико-физическими свойствами. Устройство содержит горизонтальный резервуар, патрубок ввода эмульсии, вертикальный патрубок, патрубок вывода газа, нефти, воды и стакан дренажа механических примесей. Поступающая в вертикальный стакан эмульсия за счет центробежных сил разделяются на легкую и тяжелую. Легкая за счет центробежных сил поднимается по патрубку, попадая в резервуар выше уровня раздела нефть-газ. Взаимное расположение стакана шламосборника, вертикального патрубка, их размеры позволяют улучшить гидродинамические параметры потока, предупреждают прорыв газовой фазы через эмульсионный слой. 1-горизонтальный резервуар; 2-патрубок ввода эмульсии; 3-вертикальный патрубок; 4патрубок вывода газа; 5-патрубок вывода нефти; 6-патрубок вывода воды; 7-стакан дренажа механических примесей; 8-патрубок вывода шлама. Рисунок 3.4 – Иллюстрация к патенту № RU 2050923 16 4 Техническое предложение Важнейшей характеристикой сепараторов, является их производительность. Одними из важных параметров, которые влияют на эффективность процесса сепарации и, как следствие, на производительность, является стабилизация нефти, пенообразование и разгазирование газожидкостной смеси. Недостаточная стабилизация нефти, а также пенообразование, могут стать причиной повышения капельной нефти в отводящем газе, сохранению в нефти на выходе из сепаратора большого количества растворенного газа. Это объясняется тем, что появление слоя нефти на границе нефть-газ затрудняет процесс испарения нефти. При определенной высоте этого слоя, кинетическая энергия пузырьков газа может быть недостаточной для преодоления механической прочности структурированных пленок нефти, образующих каркас пены. Все это ведет к потере производительности, а также потере полезного объема сепаратора. Технически совершенным будет тот сепаратор, который при прочих равных условиях обеспечивает более высокую степень очистки газа и жидкости и, кроме того, имеет большую производительность. Изучив данный вопрос, было принято решение о модернизации сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С), основанной на патенте RU 2114678, которая заключается в установке в отстойной камере, вдоль емкости, нескольких сливных устройств для легкой фазы, представляющие собой лоток, дно которого наклонено в сторону перегородки, верхний край расположен в горизонтальной плоскости на уровне кромки перегородки, нижний торец открыт и прикреплен к вырезу в верхней части перегородки, внутри лотка, параллельно его дну, к его стенкам прикреплены полки, верхние кромки которых расположены поперек лотка на уровне его верхнего края, а нижние кромки прикреплены к вырезу в перегородке таким образом, что образуют горизонтальные щели, причем нижняя кромка верхней полки расположена ниже уровня нефти в отстойной камере, а полки образуют между собой и дном лотка каналы, соединяющие отстойную и нефтесборную камеру емкости сепаратора. Для предотвращения прогиба полок под тяжестью собственного веса и тяжестью стекающей по ним жидкости, мною было предусмотрено усиление прочности конструкции с использованием профилей фасонного проката. Аксонометрия аппарата с данным устройством представлена на рисунке 3.5. Предлагаемое решение, в котором кратно увеличивается длина кромки перелива нефти путем прибавления длины сливной кромки лотка, позволяет собирать наиболее обезвоженную отстоявшуюся нефть из самой верхней части слоя отстоявшейся нефти. Слив идет тонким слоем, с низкой объемной скоростью сбора, что позволяет подвергнуть ее дополнительной сепарации (отделению растворенного в нефти газа). Предотвращается возмущение слоев в объеме отстойной камеры, что позволяет получить наиболее высокое качество нефти, чистую воду и сухой газ. Повышению степени сепарации нефти 17 способствует также тонкослойный, по поверхности полок и дна лотка, вывод нефти из отстойной камеры по каналам в нефтесборную камеру. Кроме того, т.к. нефть в нефтесборную камеру поступает не одним потоком, а несколькими - с кромки перегородки и с кромок полок и дна лотка из щелей в вырезе в перегородке, плоскими струями с разной высоты, снижается пенообразование в нефтесборной камере и предотвращается унос из нее нефти с отходящим газом. Наибольший же эффект достигается за счет ликвидации зоны застоя отделившейся нефти в отстойной камере у перегородки, образующейся в прототипе из-за завихрений, вызванных потоком переливающейся через перегородку нефти. Ее ликвидация приводит к эффекту увеличения рабочего объема отстойной камеры предотвращает унос нефти с водой, что в конечном счете ведет к повышению производительности сепаратора и качества отделившихся фаз. Ликвидация застойной зоны достигается изменением направления потока выводимой из отстойной камеры нефти от сплошного, вдоль оси емкости в прототипе, на сложный, при котором слив нефти производится по кратчайшему пути, к ближайшему участку сливной перегородки. Причем все потоки образуются только на поверхности отстоявшейся нефти и не затрагивают ее в глубине слоя. Рисунок 3.5 – Иллюстрация к патенту № RU 2114678 18 5 Технология ремонта 5.1 Технологические основы ремонта Производственный процесс ремонта - комплекс технологических и вспомогательных операций по восстановлению работоспособности оборудования, выполняемых в определенной последовательности. Ремонт включает в себя приемку оборудования в ремонт, моечно-очистные операции, разборку оборудования на агрегаты, сборочные единицы и детали, контроль, сортировку и ремонт деталей, их комплектацию, сборку сборочных единиц, агрегатов и оборудования в целом, обкатку и испытание оборудования после сборки, окраску и сдачу оборудования из ремонта. Основной задачей ремонта является восстановление исправного или работоспособного состояния оборудования, а также его ресурса. Восстановление работоспособного состояния включает идентификацию отказа (определение места и характера дефекта), наладку или замену отказавшего элемента, регулирование и контроль технического состояния элементов объекта и заключительные операции по контролю работоспособности объекта в целом. Отдельные операции ремонта могут совпадать с операциями ТО. Своевременный ремонт позволяет обеспечить: ­ заданный уровень готовности оборудования к работе; ­ работоспособность оборудования при эксплуатации; ­ минимальные затраты труда и средств на восстановление исправного состояния. Восстановление исправного состояния бурового вертлюга происходит агрегатным методом. При агрегатном ремонте все детали, сборочные единицы и агрегаты машины обезличиваются, за исключением базовой детали. Наличие склада оборотных агрегатов, постоянно пополняемого отремонтированными обезличенными агрегатами поступающего в ремонт оборудования, позволяет начинать сборку машин немедленно после ремонта базовой детали. Агрегатный метод ремонта обычно применяют в ЦБ ПО и на специализированных ремонтных заводах, т.е. когда на ремонт поступает значительное количество однотипного оборудования. 19 Рисунок 5.1 – Виды ремонта Организация ремонта оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи агрегатным методом должна быть такой, чтобы заказчик получал отремонтированную машину в кратчайший срок. Основными преимуществами агрегатного метода ремонта являются: ­ специализация рабочих по отдельным видам работ, что повышает производительность труда; ­ более совершенная технология ремонта с использованием специального технологического оборудования и оснастки; ­ широкое внедрение механизации работ; ­ улучшение качества и снижение стоимости ремонтных работ; ­ сокращение продолжительности ремонта. 5.2 Методы восстановления поверхностей деталей Основными технологическимим способами восстановления поверхностей являются: ­ восстановление механической обработкой (точение, обтачивание, растачивание, сверление, нарезание резьбы, шлифование, развертывание и т.д.); ­ восстановление наплавкой; ­ восстановление металлизацией; ­ восстановление гальваническим наращиванием (хромирование, никелирование, осталивание, меднение); ­ восстановление пластическим деформированием; 20 ­ восстановление полимерным покрытием; ­ сварка, пайка, склеивание. Как правило, после восстановления детали одним из способов ее подвергают механической или слесарной обработке, что необходимо для восстановления посадок сопряженных деталей, устранения овальности или конусности их поверхностей, обеспечения требуемой чистоты обработки. Выбор способа восстановления поверхностей деталей определяется характером дефекта, материалом детали, особенностями ее конструкции и технологии изготовления, условиями работы. На выбор способа восстановления существенное влияние оказывают технико-экономические показатели, которые определяются производительностью процесса ремонта детали, стоимостью применяемых материалов и оборудования, серийностью ремонтного производства, степенью повышения долговечности детали в результате ремонта, а также санитарно-гигиеническими условиями труда. 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. Рисунок 5.2 - Классификация видов наплавки. Наплавка является разновидностью сварки. Однако наплавочные процессы отличаются от сварочных. При наплавке сварочный процесс используется для наращивания на основной металл слоя металла или сплава со свойствами, иногда отличающимися от свойств основного металла. 21 1 – наплавляемая деталь; 2 – газовая горелка; 3 – присадочный материал; 4 – наплавляемый металл. Рисунок 5.3 – Схема газовой наплавки Выбор наплавляемого материала производят с учетом материала ремонтируемой детали, ее формы, размеров, технических требований, условий работы и применяемого вида наплавки. Наплавка является распространенным методом восстановления поверхностей деталей оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи, таких как валы, зубчатые колеса, муфты, звездочки, клапаны и штоки буровых насосов и другие детали. Для ремонта деталей применяют ручные и механизированные виды наплавки. Наибольшее распространение на ремонтных предприятиях нефтегазовой отрасли получили ручная газовая и электродуговая наплавки, автоматическая и полуавтоматическая наплавки электрической дугой под слоем флюса и вибродуговая наплавка. Автоматическая и полуавтоматическая наплавки применяют на специализированных ремонтных предприятиях при ремонте большого числа однотипных деталей. 5.3 Методы механической обработки Механическая обработка металла может проводиться с использованием различного металлорежущего инструмента и в зависимости от него можно выделить несколько видов механического воздействия на деталь: ­ обработка резанием; ­ обработка с пластической деформацией; ­ обработка с использованием метода деформирующего резания; ­ электрообработка. Обработка металлов резанием заключается в срезании с поверхности заготовки слоя металла, называемого припуском, с целью получения изделия 22 требуемых геометрической формы, размеров и шероховатости поверхностей. Срезание припуска производят с помощью режущего инструмента. В большинстве случаев изделия, полученные литьем, прокаткой, ковкой, штамповкой, сваркой и другими методами, подвергают обработке резанием. Удаляемый при этом припуск превращается в стружку, которая является характерным признаком всех процессов обработки металлов резанием (ОМР). ОМР бывает механической, когда припуск срезают на металлорежущих стенках, и слесарной, когда припуск удаляют вручную с помощью соответствующего слесарного инструмента. ОМР применяют и как самостоятельный способ изготовления деталей. Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов (или пластмасс), осуществляемый установлением межатомных (у пластмасс — межмолекулярных) связей между свариваемыми частями изделия при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или при совместном действии этих двух факторов. Между свариваемыми частями изделия образуется сварной шов. Сварка является одной из распространенных технологических операций, широко применяемой в машиностроении, на транспорте и в строительстве. Объясняется это значительной экономией металлов по сравнению с болтовыми и заклепочными соединениями, высокой прочностью и низкой стоимостью сварных конструкций. В зависимости от состояния металла в сварочной зоне все виды сварки можно разделить на две группы: по способу соединения свариваемых частей изделия и по виду используемой энергии. В первом случае различают сварку плавлением и сварку давлением. При сварке плавлением сварной шов образуется из общей сварочной ванны расплавленных металлов соединяемых частей изделия. При сварке давлением, для повышения пластичности металла в зоне сварки, соединяемые части изделия нагревают и сдавливают. По виду используемой энергии сварку подразделяют на термическую (сварка дуговая, плазменная, газовая и др.), термомеханическую (сварка контактная, диффузионная и др.) и механическую (сварка взрывом, трением, ультразвуковая и др.). 5.4 Текущий ремонт сепаратора-пробкоуловителя ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С) Подготовку сосуда к ремонту и его ремонт производить согласно: ­ инструкции по режиму работы и безопасной эксплуатации сосуда; ­ ОТУ 3-01. Сосуды и аппараты. Общие технические условия на ремонт корпусов; ­ РД 09-250-98. Положение о порядке безопасного проведения ремонтных работ на химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих опасных производственных объектах. 23 Работы по ремонту сосуда должны выполняться специализированными организациями, располагающими специальными техническими средствами, необходимыми для качественного выполнения работ в соответствии с требованиями стандартов и руководящих документов Ростехнадзора. Распоряжение о начале и конце ремонта должно быть записано в журнале распоряжений. На каждый ремонт сосуда должна быть составлена ремонтная документация в соответствии с РД 09-250-98 и рекомендуемым приложением 1 к ОТУ 3-01, которая должна храниться с паспортом сосуда. После проведения ремонтных работ с применением сварки и контроля качества сварных соединений проводится внеочередное техническое освидетельствование сосуда. Ремонтируемый сосуд должен быть надёжно отключён от находящихся в работе узлов и коммуникаций. Установленные заглушки должны иметь явно видимый хвостовик, на котором выбивается номер заглушки, её расчётное давление и диаметр. При работе внутри сосуда необходимо выполнять требования "Инструкции по технике безопасности при поведении работ в закрытых сосудах, колодцах, коллекторах и другом технологическом оборудовании, емкостях и сооружениях на предприятиях химической промышленности". При проведении ремонтных работ следует соблюдать меры предосторожности в соответствии с действующими инструкциями: типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ, утвержденная Госгортехнадзором СССР 20.02.85г; РД 09-250-98. Положение о порядке безопасного проведения ремонтных работ на химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих опасных производственных объектах; РД 09-364-00. Типовая инструкция по организации безопасного проведения огневых работ на взрывоопасных и взрывопожароопасных объектах. Ремонт сосуда и его элементов, находящихся под давлением, не допускается. 24 6 Технологическая часть 6.1 Проектирование технологического маршрута Проектирование технологического маршрута - это решение сложной многовариантной задачи, в результате решения которой принимают общий план обработки изделия, намечают последовательность и содержание технологических операций, определяют состав технологического оснащения. По ГОСТ 21495-76 все поверхности деталей изделий машиностроения можно разделить на четыре вида: ­ исполнительные поверхности - поверхности, с помощью которых деталь выполняет свое служебное назначение; ­ основные поверхности - поверхности, с помощью которых определяют положение данной детали в изделии; ­ вспомогательные поверхности - поверхности, с помощью которых определяют положение присоединяемых деталей относительно данной; ­ свободные поверхности - поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей. Для каждого типа поверхностей определяют представителя, т.е. поверхность, для которой заданы наиболее жесткие требования по точности и качеству, и устанавливают один или несколько методов ее окончательной обработки. Решение задачи по выбору методов обработки всех поверхностей детали сводится к определению содержание технологического маршрута, выявлению необходимости осуществления стадий обработки. В начале технологического маршрута, используя первоначальные базы, обрабатывают поверхности, которые будут использованы в качестве технологических баз для дальнейшей обработки. На первой стадии выполняют операции черновой обработки всех поверхностей. Для выполнения черновых операций выбирают наиболее мощное и менее точное оборудование, а также используют рабочих более низкой квалификации, чем при выполнении чистовых и отделочных. На второй стадии осуществляются операции чистовой обработки, в результате которых завершается обработка одних поверхностей или происходит подготовка других поверхностей к последующей, более точной обработке. Упрочняющая термическая операция – улучшение выполняется перед началом операций чистовой обработки. Третья стадия - отделочная обработка. На этой стадии обрабатывают поверхности с точностью по 6…7-му квалитету, в частности, посадочные поверхности валов, например, Ф90m6 и отверстий Ф30H7, нарезание и шлифование зубчатых венцов. 25 6.2 Разработка технологических операций Основные задачи, которые решаются на этом этапе, следующие: определение рациональной структуры операции, что позволяет разработать или уточнить содержание и последовательность переходов в операции; выбор средств технологического оснащения, что является основанием для заказа новых СТО, в том числе средств контроля и испытаний; выбор средств механизации и автоматизации выполнения операции, а также выбор внутрицеховых средств транспортирования заготовки, назначение и расчет режимов обработки. Для решения перечисленных задач технолог должен располагать: документацией на типовые, групповые или единичные технологические операции; классификатором технологических операций; стандартами, каталогами на СТО, документацией по выбору технологических нормативов. При разработке технологического маршрута изготовления детали предусматривают план обработки, технологическую схему изготовления детали определенного класса, на основе которых и составляют технологические маршруты. 6.3 Разработка технологического маршрута изготовления детали В соответствии с ЕСКД выполняют маршрутное описание технологического процесса (ТП), при котором производят сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов, но с указанием типа оборудования. Маршрутное описание ТП обычно является основным в единичном и мелкосерийном производствах и сопроводительным в других типах производств. Исходными данными для разработки технологического маршрута изготовления детали являются чертеж детали с техническими требованиями, чертеж заготовки с техническими условиями, установленный ранее тип производства, технологические базы, план обработки основных поверхностей, общий вид или сборочный чертеж узла, на котором показаны рассматриваемая деталь и сопрягаемые с ней детали. Для разработки ТП механической обработки детали необходимо изучить ее конструкцию, служебное назначение, проанализировать технологичность конструкции, ознакомиться с ТП изготовления аналогов, использовать руководящую и справочную информацию. Справочная информация представляет собой сведения о марке материала, его физико-механических и технологических свойствах, заготовках, методах их получения и базирования, металлорежущем и термическом оборудовании, металлорежущем и измерительном инструменте, порядке разработки технологической документации и методах контроля. 26 Рисунок 6.1 – Технологический маршрут изготовления верхней опоры 27 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Эксплуатация – это стадия жизненного цикла изделия, на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество. При этом под изделием понимается любой вид техники. Процесс эксплуатации включает в общем случае использование изделия по назначению, транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт. Технические условия на изготовление, монтаж, эксплуатацию и ремонт противовыбросового оборудования регламентируется ГОСТ 13862-90 В настоящее время безотказная работа оборудования зависит от многих факторов. Поэтому при эксплуатации оборудования НГП необходимо учитывать данные факторы, а также своевременно проводить ТО и ремонт. От всего этого зависит безопасная и безотказная работа оборудования, его надежность. Надёжность оборудования характеризуется сочетанием свойств: надежности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Процесс повышения надёжности зависит в каждом случае от многочисленных факторов: правильно выбранных методов и способов проектирования и конструирования, технологии изготовления и обеспечения надёжности изделий при эксплуатации. В данном РГЗ были решены следующие задачи: ­ рассмотрены особенности монтажа сепаратора-пробкоуловителя; ­ выявлены особенности эксплуатации сепаратора; ­ проведен патентно-информационный обзор; ­ сформулировано техническое предложение; ­ рассмотрена технология ремонта сепаратора-пробкоуловителя; ­ спроектирован технологический маршрут изготовления детали. 28 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Российская Федерация. Законы. Федеральный закон о промышленной безопасности опасных производственных объектов // Рос. Газ. -1997.- 21 июля. 2. Всемирная инициатива CDIO. Стандарты: информационнометодические издание/ Пер. с анг. И ред. А.И. Чучалинский, Т.С. Петровской, Е.С. Кулюкиной; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 17 с. 3. ГОСТ 2.101-68. Единая система конструкторской документации. Виды изделий. 4. ГОСТ 25866-83. Эксплуатация техники. Термины и определения. 5. ГОСТ 28.001-83. Система технического обслуживания и ремонта техники. Основные положения. 6. ГОСТ Р. ИСО 9001-96. Системы качества. Модель обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании. 7. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. 8. ГОСТ Р 53480 – 2009. Надежность в технике. Термины и определения. Введ. впервые; дата введ. 01.01.2011. М.: Стандартинформ, 2010. 15 с. 9. РД 060817 Правило эксплуатации МНГП. 10. СТО 4.2 – 07 – 2014 Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности. Введ. взамен СТО 4.2 – 07 – 2012; дата введ.27. 02 .2012. Красноярск: ИПК СФУ, 2014. - 60 с. 11. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х томах. М.: Машиностроение 2006- Т1 - 912 с., Т2 – 950 с, Т 3 -864 с. 12. Конов В.Н. Основы эксплуатации и восстановления машин и оборудования нефтегазовых промыслов. Конспект лекций. г. Красноярск. 2013 160 с. 13. Конов В.Н. Основы технологии машиностроения. Учеб. пособие для бакалавров по направлению 151000.62 «Технологические машины и оборудование». Красноярск: Сибирский федеральный ун-т; Институт нефти и газа. 2013. – 144 с. 14. Макушкин Д.О. Диагностика и восстановление нефтепромыслового оборудования: Учеб. пособие / Д.О. Макушкин. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2008. – 142 с. 15. Машиностроение. Энциклопедия. Надежность машин. Т. VI – 3/ В.В. Клюев, В.В. Болотин, Ф.Р. Соснин и др.; общ. ред. В.В. Клюева. 2003. – 596 с.: ил. 16. Новичихина Л.И. Справочник по техническому черчению / Л.И. Новичихина. – Мн.: Книжный Дом, 2004. – 320 с., ил. 17. Овчинников В.В. Дефектация сварных швов и контроль качества сварных соединений: учебник для нач. проф. Образования / В.В. Овчинников. – М. : Издательский центр «Академия», 2013. – 224 с. 29 18. Овчинников В.В. Дефекты сварных соединений: учеб. пособие / В.В. Овчинников. – 4-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2012. – 64 с. – (Сварщик). 19. Панов А.А. и др. Обработка металлов резанием: Справочник технолога [Текст] А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А.А. Панова. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2004. – 784 с.: ил. 20. Проников А.С. Параметрическая надежность машин: научное издание, - М.: Машиностроение, 2002. – 560 с. : ил. 21. Протасов В.Н., Султанов Б.З., Кривенков С.В. Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи. Под общ. ред. В.Н. Протасова: Учеб. для вузов. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. – 691 с.: ил. 22. РЭ 57.961.00.000 Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию. Пробкоуловитель ЦПС (CPF-V-1010 А/В/С) – ОАО «Дзержинскхиммаш», 2007.- 20 с. 23. Шишмарев В.Ю. Надежность технических систем: учебник для вузов / В.Ю. Шишмарев. – М.: Академия, 2010. – 304 с.: ил. 30
