Дипломный проект - Модернизация буровой установки БУ3900/225-ЭЧК-БМ с целью повышения надежности трансмиссии

Целью ВКР является улучшение лебедочного блока буровой установки путем упрощения коробки перемены передач за счет использования возможностей электродвигателя переменного тока с частотным регулированием и замена вспомогательного ленточного тормоза на дисковый.
В дипломном проекте разработана упрощенная версия буровой лебёдки Б484.02.02.000 Волгоградского завода буровой техники. Новая конструкция не исчерпывает себя и является перспективной для внедрения в производство, а так же дает возможность и дальше вести работу в данном направлении.
Найденные технические решения обоснованы расчётами. В результате проведения мероприятия по усовершенствованию буровой лебедки путем упрощения коробки передач и замены ленточного тормоза на дисковый получена прибыль 295000 руб, а кроме того снижена масса насосного агрегата на 2829 кг. Таким образом, представленный проект является экономически выгодным и рекомендуется для реализации на промыслах Красноярского края и России.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение 9
1. Буровые установки 13
1.1. Общие сведения о буровых установках .13
1.2. Буровые установки волгоградского завода буровой техники. 27
1.3. Буровая установка БУ3900/225-ЭЧК-БМ 30
2. Буровые лебедки 34
2.1. Общие сведения о буровых лебедках .34
2.2. Анализ конструкций буровых лебедок отечественного производства… 36
2.3. Анализ конструкций буровых лебедок зарубежного производства 41
2.4. Описание лебедочного блока484.02.02.00044
2.5. Дисковый тормоз буровой лебедки .45
2.5.1. Конструкция, принцип работы 45
2.5.2. Монтаж дискового тормоза 47
2.5.3. Наладка 48
2.5.4. Обслуживание и уход 52
3. Патентно – информационный обзор 55
3.1. Патент на изобретение №2385283 55
3.2. Патент на изобретение №2360862 58
3.3. Патент на изобретение №2279753 59
3.4. Патент на изобретение №2352833 .63
3.5. Патент на изобретение №2400419 70
4. Техническое предложение 78
5. Расчетная часть 79
5.1. Выбор двигателей и расчет силовых передач 79
5.2. Расчет основных параметров лебедки 80
5.3. Расчет тяговой характеристики лебедки 83
5.4. Расчет тормоза буровой лебедки .84
5.5. Расчет показателей надежности 85
5.6. Расчет подъемного вала на прочность .87
6. Безопасность и экологичность проекта 90
6.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов 90
6.2. Производственная санитария 90
6.3. Освещение рабочего места 93
6.4. Шум и вибрация 95
6.5. Безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях 96
6.6. Экологичность проекта .99
7. Экономическая часть 101
7.1. Расчет капитальных вложений на модернизацию буровой установки 101
7.2. Затраты на приобретение материалов и комплектующих 103
7.3. Затраты на монтаж оборудования 104
7.4. Расчет снижения трудоемкости изготовления и обслуживания 105
7.4. Определение экономической эффективности модернизации лебедочного модуля Б484.02.00.000 107
Заключение 108
Список использованной литературы 109

В ходе выполнения дипломного проекта предполагается добиться уменьшения габаритных размеров и массы и повышения надежности трансмиссии буровой установки за счет упрощения коробки передач и установки колодочно – дискового тормоза буровой лебедки. В качестве базовой модели взята буровая лебедка Б484.02.02.000 буровой установки БУ3900/225 ЭЧК БМ производства Волгоградского завода буровой техники.
В связи с этим целью дипломного проекта является: модернизация буровой установки БУ3900/225-ЭЧК-БМ с целью повышения надежности трансмиссии.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выполнить анализ научно технической информации, патентов и разработать техническое предложение;
- спроектировать и рассчитать основные элементы буровой лебедки;
- разработать мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности для проектируемого оборудования;
- дать оценку экономической эффективности разработки и возможности внедрения проектируемого механизма.

Комплектная буровая установка БУ3900/225 ЭЧК БМ с индивидуальным частотно – регулируемым электроприводом переменного тока основных механизмов, в блочно – модульном исполнении предназначена для бурения наклонно – направленных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин турбинным, роторным способами и винтовыми забойными двигателями на месторождениях с ожидаемым содержанием в пластовом флюиде сероводорода не менее 6%.
Климатическое исполнение установки «У», категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69, при температурах окружающего воздуха от минус 450С до плюс 400С. Предельные рабочие температуры (-500С…+450С).
В электрифицированных районах энергообеспечение буровой установки осуществляется от промышленной электросети (ЛЭП) переменного тока напряжением 6000 В, частотой 50 Гц.
Блочно – модульное исполнение предусматривает повышение монтажеспособности буровой установки при перемонтажах ее с куста на куст и сокращение эксплуатационных затрат и сроков на ввод установки в работу.

Технические характеристики БУ3900/225-ЭЧК БМ<21>:
1. Допускаемая нагрузка на крюке – 2250 кН;
2. Условная глубина бурения – 3900 м;
3. Наибольшая нагрузка от массы бурильной колонны – 1350 кН;
4. Наибольшая нагрузка от массы обсадной колонны – 2025 кН;
5. Скорость подъема крюка при расхаживании колонны – 0,15-0,25 м/с;
6. Скорость подъема крюка без нагрузки – 1,6 м/с;
7. Наибольшая оснастка талевой системы – 5*6;
8. Диаметр талевого каната – 28 мм;
9. Тип привода основных механизмов – индивидуальный, регулируемый от электродвигателей переменного тока;
10. Регулирование приводов основных механизмов – плавное;
11. Метод строительства скважин – наклонно направленный;
12. Конструктивная особенность буровой установки –кустовое блочно-модульное исполнение;
13. Подъемный агрегат
Расположение лебедки – нижнее;
Расчетная мощность, развиваемая приводом на входном валу – 750 кВт
Число передач – 2;
Тормоза лебедки:
- основной – электродинамическое торможение при спуске от основного двигателя, силовой спуск;
- вспомогательный – ленточный;
Число основных двигателей – 1;
Номинальная мощность электродвигателя переменного аварийного привода – 45 кВт;
Максимальная скорость подъема бурильной колонны от двигателя аварийного привода – 0,02 м/с;
Максимальная скорость подачи инструмента, обеспечиваемая основным двигателем лебедки - 200 м/час;
14. Ротор Р-700 с ПКР 560М
Диаметр отверстия в столе ротора – 700 мм;
Расчетная мощность привода – 750 кВт;
Допускаемая статическая нагрузка на стол ротора – 2500 кН;
Диапазон регулирования частоты вращения стола ротора – 0…200 об/мин;
Статический крутящий момент на столе ротора не более – 55 кНм;
Обогрев ротора – паровой;
15. Вертлюг:
Статическая грузоподъемность – 2500 кН;
Максимальная скорость вращения ствола – 200 об/мин;
Максимальное давление прокачиваемой жидкости – 32 МПа;
Диаметр проходного отверстия в стволе – 76 мм;
16. Стояк манифольда 140х14 – одинарный;
17. Вышка – мачтовая, А-образная, секционная, свободностоящая без оттяжек, со встроенными маршевыми лестницами и механизмом подъема, с ручной расстановкой свечей;
Соединение секций – пальцевое;
Допускаемая скорость ветра
- в рабочем состоянии при нагрузке до 225 т – 20 м/с;
- в нерабочем состоянии – 25м/с;
Грузоподъемность на крюке - 2250 кН;
Полезная высота вышки - 43,115 м;
Диапазон длин свечей – 23,8…25 м;
Расстояние между осями ног – 6,5 м;
Диаметр бурильных труб – 114, 127, 147 мм;
Длина квадрата – 27+1 м;
Подъем вышки – аварийным приводом талевой системой буровой установки;
18. Буровые насосы:
Тип – трехцилиндровый, простого действия;
Число буровых насосов – 2 шт;
Мощность бурового насоса – 950 кВт;
Предельное давление – 32 МПа;
Идеальная подача (наибольшая) -51,4 л/с;
Степень регулирования подачи – 100%;
19. Вышечно – лебедочный блок:
Отметка пола буровой от уровня земли – 8,5 м;
Суммарная площадь подсвечников – 6,22 м;
Расстояние от уровня земли до низа подторных балок – 7,1 м;
Просвет, обеспечиваемый при съезде со скважины на кусте – 3,62 м;
Высота отметки пола модулей ЦС и насосов – 2,0…2,5 м;
Давление опор на грунт – 1,2 кг/см2;
Механизм перемещения на 5 м – ступенчатый через 0,8 м двумя гидротолкателями;
Опора рабочая L = 9 м с рельсом КР-120 м – 24 шт;
Число укороченных опор l = 4,5 м – 2;
Гидротолкатель двойного действия – 2 шт;
Гидродомкрат – 4 шт;
20. Система пневмоуправления:
Модуль компрессоров в эшелоне – 1 шт;
Компрессор ДЭН-45 ШМ -2 шт;
Давление воздуха – 0,8-1,0 МПа;
Производительность 2х5,5=11 м3/мин;
Воздухосушка – ОСВ-15/12 и фильтр–влагоотделитель;
Объем ресиверов – 6,6 м3;
21. Система приготовления, очистки и обработки раствора:
Конструктивное исполнение – блочно-модульная с удалением шлама в амбар или в контейнеры шнековыми транспортерами;
Количество степеней очистки – 5;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В дипломном проекте проведена модернизация трансмиссии буровой установки БУ3900/225-ЭЧК-БМ, при этом объектом модернизации выбрана ее самая сложная и ответственная часть – трансмиссия силового привода буровой лебедки. Был проведен патентно – информационный обзор и анализ конструкций лебедок отечественного и зарубежного производства. На основе полученных данных были сделаны выводы о предпочтительности технических решений, которые легли в основу модернизации буровой лебедки.
В соответствии с целью решены следующие задачи:
- спроектированы и рассчитаны основные элементы буровой лебедки;
- произведены расчеты и сравнения показателей надежности до и после модернизации;
- разработаны мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности для проектируемого оборудования;
- дана оценка экономической эффективности разработки и возможности внедрения проектируемого механизма.
Согласно сборочному чертежу и стандартам отечественного машиностроения был спроектирован технологический маршрут вала подъемного.
В результате проведения модернизации по повышению надежности трансмиссии получена прибыль 344830 руб, а кроме того снижена масса насосного агрегата на 2829 кг. Таким образом можно сделать вывод, что цель дипломного проекта, ожидаемым эффектом от которого является уменьшение габаритных размеров и облегчение лебедочного модуля с повышением надежности трансмиссии, была достигнута в полной мере.