6. Литература. Приложение 1
 Скачать 112.58 Kb.
|
|
3.5.Прочностной расчет 3.5.1.Прочностной расчет корпуса насоса Корпусы погружных центробежных насосов изготавливают из трубных заготовок точением или из холодных комбинированных труб повышенной точности длиной 2100, 3600 и 5000 мм. Корпус насоса будет рассчитываться в следующей последовательности. 1.Выбираем наружный диаметр и внутренний корпуса насоса. Dвн.=0,092 м, Dвн=0,08 м 2.Определяем предварительную затяжку пакета ступеней с учетом коэффициента запаса плотности верхнего стыка по формуле: T=πКρgНrвн.[1-Eк-Fк/2 (ЕкFк+Ена Fна)] (3.40) где К – коэффициент запаса плотности стыка; К=1,4 ρ - плотность воды; ρ=1000м/кг g – ускорение свободного падения; g = 9,8 м/с H- максимальный напор насоса; Н =1300 м r - внутренний радиус расточки корпуса насоса; r=0,04 м Ек- модуль упругости материала корпуса насоса; Ек=0,1х10 6Мпа Fк – площадь поперечного сечения корпуса насоса; Fк=1,62х10 -3 м 2 Ена- модуль упругости материала направляющего аппарата; Ена=1,45х10 5МПа Fна – площадь поперечного сечения направляяющего аппарата; Fна=6,08х10-4 м2 Т=3,14х1,4х1000х9,81х1160х0,042 [1-2,1х106 х1,62[10-3 /2(2,1х106 х1,62х10-3 +1,45х105 х6,08х10-4 ) ]=48256Н 3.Находим общее усилие, действующее вдоль оси корпуса по выражению: Q=Т+ρgНrвн 2 EкFк/2(ЕкFк+ЕнаFна)+G + πКρgНrвн (3.41) где Т – предварительная затяжка пакета ступеней, определенная по формуле (3.40) Т=48256Н G – масса погружного агрегата; G =20505 Н; Hmax - максимальный напор насоса; Нmax =3500 м Q = 268519Н 4.Вычисляем осевое напряжение в опасных сечениях корпуса по формуле σ=Q/Fк (3.42) где Q – общее усилие, действующее вдоль корпуса насоса, определенное по выражению (3.41) Q=268591 Н Fк – площадь ослабленного сечения корпуса по наружному диаметру трубы; Fк =1,24х10-3 м2 σz=268519/1,24х10-3=220МПа 5.Определяем тангенциальное напряжение в опасных сечения, по выражению: σ=pgHmaxrвн/S-MT/F’ (3.43) где S – толщина корпуса в опасном сечении; S=0,009 м M – коэффициент Пуассона; M=0,28 σт=142 МПа 3.5.2.Прочностной расчет винтов страховочной муфты. Расчет винтов на срез произведем по формуле: τ≤[τ] (3.44) где τ – напряжение среза действующее на винты страховочной муфты; [τ] – допускаемое напряжение среза. Допускаемое напряжение среза определяется по формуле: [τ]=0,4σт где σт – предел текучести материала винта, для стали 35 из которой изготовлены винты σт=360МПА. [τ]=0,4х360=144МПа Напряжение среза действующее на винты определяем по формуле τ=4S/пdхz (3.45) где S – сила среза действующая на винты; d – внутренний диаметр резьбы; d=0,0085 м; z –количество винтов, z=2; Находим силу среза по выражению S=mхg (3.46) где m – масса насосного агрегата m=709 кг g – ускорение свободного падения; g =9,8 м/с S=709х9,81=6955,29 кгм/с2 =6955,29 Н Определяем напряжение среза, действующее на винты страховочной муфты по формуле (3.45) τ=6955,29х4/3,14х0,00855 х2=61285468 Па=61,29 МПа. Прочностной рачсет винтов на срез является допустимой, так как 61,29<144 Коэффициент запаса прочности винтов определяем из выражения n=[τ]/ τ (3.47) где [τ] – допускаемое напряжение среза, [τ]=144 МПА τ – напряжение среза действующее на винты страховочной муфьы, τ=61,29 МПа П=144/61,29=2,35 Полученный коэффициент заппса прочности является достаточным. 3.5.3.Прочностной расчет корпуса полумуфты Расчет корпуса полумуфты будет рассчитываться на растяжение в опасном сечении. Расчет полумуфты в опасном сечении произведем по формуле: σ≤[σ] (3.48) где σ – сопротивление при растяжении действующее в опасном сечении полумуфты; [σ] – допустимое сопротивление при растяжении. Допустимое сопротивление при растяжении определяется из выражения σ=0,3σт (3.49) где σт – предел текучести материала для материала сталь 30 Л, из которого отлита полумуфта σт=240 МПа [σ]=0.3х240=72 МПа Определяем напряжение, получамемое давлением максимальной нагрузки на площадь по формуле: σ=S/F (3.50) где S – максимальная нагрузка действующая на полумуфту, определенная по формуле (3.46) S=6955,29Н F – площадь полумуфты в опасном сечении; F=5,68х10-4 м 2 σ=6955,29/5,68х10-4=12245228Па=12,25МПА Прочность полумуфты в опасном сечении является допустимой, так как 12,25 МПа<72 Мпа Коэффициент запаса прочности определяем из выражения П= [σ] /σ (3.51) где [σ] – допускаемое сопротивление при растяжении; [σ]=72 МПА σ- сопротивление при растяжении действующее в опасном сечении муфты; σ=12,25 МПА П=72/12,25=5,87 Полученный коэффициент запаса прочности является допустимым. 4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ На месторождениях, разрабатываемых и эксплуатируемых НГДУ “Сургутнефтегаз” дебет скважин по сравнению с прошлыми годами падает, что дает основанием использовать на скважинах электроцентробежные насосы с меньшей подачей. При эксплуатации скважин УЭЦН М-30-1300 повышается межремонтный период и наработка на отказ. Совершенствование электроцентробежного насоса с подачей 50 м/сут состоит в том, что в корпус электроцентробежного насоса с подачей на 50 м/сут мы ставим рабочие колеса и направляющие аппараты, рассчитанные на подачу 30 м/сут. Этим мы получаем насос с подачей 30 м/сутки для использования на малодебетных скважинах. За счет этого мы получаем экономию денежных средств, так, как не приходится запускать с заводов электроцентробежные насосы для малодебетных скважин. Экономический эффект ожидается за счет: -увеличение наработки на отказ; -уменьшение числа текущих ремонтов; -предотвращение затрат, связанных с закупкой УЭЦН-30 на заводах. Методика расчета экономического эффекта Экономический эффект определяется по формуле Эт=Рг-Зг (4.1.) Кр+Ен где, Рг – стоимостная оценка годовых результатов Зг – неизменные по годам годовые затраты; Кр – норма амортизации с учетом фактора времени Ен – норматив для приведения к расчетному году Стоимостная оценка годовых результатов: от количества ремонтов Рг1=(365 – 365 ) *Срем. (4.2.) МРПб МРПсов. где, МРПб – базовый межремонтный период; МРПсов.–межремонтный период усовершенствованного оборудования Срем. – стоимость текущего ремонта Неизменные по годам годовые затраты: Зг=Иг+(Кр+Ен)*К (4.3) где, Иг – годовые текущие затраты К – капитальные затраты Годовые текущие затраты: К1=1,2 ( Зср. *L + 0,395 * Зср. * L) (4.4) 166 166 где, К1 – капитальные затраты, связанные с изготовлением рабочей ступени; Зср – средняя затрата L – длительность изготовления Капитальные затраты на материалы, примененные при изготовлении рабочей ступени: К2=m*c*Kи (4.5) где, m – масса материалов; c – стоимость материалов; Ки- коэффициент, учитывающий, что часть материалов расходуется при изготовлении. К=К1+К2 (4.6) К=n*(К1+К2) (4.7) где, -n - количество рабочих ступеней. Годовая прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия: Пt=Bt – Ct – Ht (4.8) где, Bt – выручка от реализации продукции, полученной с применением мероприятий НТП, без акцизов и налогов на добавочную стоимость; Ct – себестоимость продукции; Ht – налоги, общая сумма. Срок возврата затрат: Т= К (4.9) П+А где, П – прибыль чистая, получаемая за счет реализации мероприятия за год; А – сумма амортизации за год. Исходные данные: Стоимость ЭЦН – 50-1300 – 1320400 руб Стоимость ЭЦН - 30-1300 – 18900000 руб m1 – масса рабочего колеса, изготовляемого из полиамида. m1=0,158 г С – стоимость полиамида С=1500000 руб за тонну m2 – масса направляющего аппарата, изготовляемого из полиамида. m2=320 г. Средняя заработная плата: Зср.=1800 руб Длительность изготовления рабочей ступени L=1 час Межремонтный период базовый: МРПб=316 суток Межремонтный период совершенствованного оборудования: МРПсов.=358 суток Стоимость текущего ремонта (одного): Т = 72 часа Среднесуточный дебит : Q=35 м/сут Стоимость нефти на внутреннем рынке: С = 500000 резв./тонну Себестоимость нефти: Ct=287274 руб/т Расчет экономического эффекта Стоимостная оценка годовых результатов: от количества ремонтов: Рг1= ( 365 – 365 ) *Срем. МРПб МРПсов. МРПб=316 суток МРПсов.=358 суток Ср=1150000 резб. Рг1= (365 – 365) *1150000
Рг1=156400 руб Рг2 берем из 40% от стоимости ЭЦН – 50-1300 и стоимости ЭЦн – 30-1300. Рг2=0,4*13204000+18900000=2418600 руб Рг=Рг1+Рг2 Рг=156400+24181600=24338000 руб Расчет затрат: Зг=Иг + (Кр+Ен)*К Иг=ΔР*Т*Q*Сп Сп3=55% от себестоимости 287274 руб/т Иг=0,136*3,0830,0*0,55*287274 Иг=1933928,5 руб Затраты на изготовление рабочей ступени К1=1,2 *(1,395 * Зср. *L) 166 Зср.=1800000 руб L=1 час К1=1,2 * 1,395 * 1800000*1 166 К1=18151,719 руб Затраты на материалы, примененные при изготовлении рабочей ступени: К2=m*С*Ки m=m1+m2 m=0,320+0,158 m=0,478 К2=0,478*10-3 *1500000*1,5=1075,5 руб К=112*19227,219 К=2153449 руб Зг=Иг + (Кр+Ен)*К Зг=1933928,5 + (1+0,1)*2153449 Зг=4292722,4 руб. Эффект рассчитывается для срока в 5 лет, срока амортизации оборудования типа УЭЦН Кр=0,1638 Ен=0,1 Эт=24338000 - 4292722,4 0,1638 + 0,1 Эт=7598647 руб Прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия: Пt=Bt – Ct – Ht Формула (4.8) общая для расчета, ее можно разложить: Пт=Рг2Иг (4.10) где, Пт – прибыль без налогов Текущая чистая прибыль: Пч=0,65 * Пт Рг2=24181600 руб Иг=1933928,5 руб Пt=24181600 – 1933928,5 Пt=22247671 руб Пч=0,65* Пт Пч=0,65 * 22247671 Пч=14460986 руб. Срок возврата затрат Т = К П+А К=2153449 руб Пч=14460986 руб А=20% от К А=430689,8 руб Т= 2153449 14460986+430689,8 Т = 2153449 14891675 Т=0,15 года Т=1,8 месяца Сводная таблица экономических показателей Таблица 4.1.
4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ЭЦН На месторождениях, разрабатываемых и эксплуатируемых НГДУ «Лянторнефть» дебет скважин по сравнению с прошлыми годами падает, что дает основанием использовать на скважинах электроцентробежные насосы с меньшей подачей. При эксплуатации скважин УЭЦН М-30-1300 повышается межремонтный период и наработка на отказ. Переводим подачу на 30 м/сут. Этим мы получаем насос с подачей 30 м/сутки для использования на малодебетных скважинах. За счет этого мы получаем экономию денежных средств, так, как не приходится запускать с заводов электроцентробежные насосы для малодебетных скважин. Экономический эффект ожидается за счет: -увеличение наработки на отказ; -уменьшение числа текущих ремонтов; -предотвращение затрат, связанных с закупкой УЭЦН-30 на заводах. Методика расчета экономического эффекта Экономический эффект определяется по формуле Эт=Рг-Зг (4.1.) Кр+Ен где, Рг – стоимостная оценка годовых результатов Зг – неизменные по годам годовые затраты; Кр – норма амортизации с учетом фактора времени Ен – норматив для приведения к расчетному году Стоимостная оценка годовых результатов: от количества ремонтов Рг1=(365 – 365 ) *Срем. (4.2.) МРПб МРПсов. где, МРПб – базовый межремонтный период; МРПсов.–межремонтный период усовершенствованного оборудования Срем. – стоимость текущего ремонта Неизменные по годам годовые затраты: Зг=Иг+(Кр+Ен)*К (4.3) где, Иг – годовые текущие затраты К – капитальные затраты Годовые текущие затраты: К1=1,2 ( Зср. *L + 0,395 * Зср. * L) (4.4) 166 166 где, К1 – капитальные затраты, связанные с изготовлением рабочей ступени; Зср – средняя затрата L – длительность изготовления Капитальные затраты на материалы, примененные при изготовлении рабочей ступени: К2=m*c*Kи (4.5) где, m – масса материалов; c – стоимость материалов; Ки- коэффициент, учитывающий, что часть материалов расходуется при изготовлении. К=К1+К2 (4.6) К=n*(К1+К2) (4.7) где, -n - количество рабочих ступеней. Годовая прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия: Пt=Bt – Ct – Ht (4.8) где, Bt – выручка от реализации продукции, полученной с применением мероприятий НТП, без акцизов и налогов на добавочную стоимость; Ct – себестоимость продукции; Ht – налоги, общая сумма. Срок возврата затрат: Т= К (4.9) П+А где, П – прибыль чистая, получаемая за счет реализации мероприятия за год; А – сумма амортизации за год. Исходные данные: Стоимость ЭЦН – 50-1300 – 1320400 руб Стоимость ЭЦН - 30-1300 – 18900000 руб m1 – масса рабочего колеса, изготовляемого из полиамида. m1=0,158 г С – стоимость полиамида С=1500000 руб за тонну m2 – масса направляющего аппарата, изготовляемого из полиамида. m2=320 г. Средняя заработная плата: Зср.=1800 руб Длительность изготовления рабочей ступени L=1 час Межремонтный период базовый: МРПб=316 суток Межремонтный период совершенствованного оборудования: МРПсов.=358 суток Стоимость текущего ремонта (одного): Т = 72 часа Среднесуточный дебит : Q=35 м/сут Стоимость нефти на внутреннем рынке: С = 500000 резв./тонну Себестоимость нефти: Ct=287274 руб/т Расчет экономического эффекта Стоимостная оценка годовых результатов: от количества ремонтов: Рг1= ( 365 – 365 ) *Срем. МРПб МРПсов. МРПб=316 суток МРПсов.=358 суток Ср=1150000 резб. Рг1= (365 – 365) *1150000
Рг1=156400 руб Рг2 берем из 40% от стоимости ЭЦН – 50-1300 и стоимости ЭЦн – 30-1300. Рг2=0,4*13204000+18900000=2418600 руб Рг=Рг1+Рг2 Рг=156400+24181600=24338000 руб Расчет затрат: Зг=Иг + (Кр+Ен)*К Иг=ΔР*Т*Q*Сп Сп3=55% от себестоимости 287274 руб/т Иг=0,136*3,0830,0*0,55*287274 Иг=1933928,5 руб Затраты на изготовление рабочей ступени К1=1,2 *(1,395 * Зср. *L) 166 Зср.=1800000 руб L=1 час К1=1,2 * 1,395 * 1800000*1 166 К1=18151,719 руб Затраты на материалы, примененные при изготовлении рабочей ступени: К2=m*С*Ки m=m1+m2 m=0,320+0,158 m=0,478 К2=0,478*10-3 *1500000*1,5=1075,5 руб К=112*19227,219 К=2153449 руб Зг=Иг + (Кр+Ен)*К Зг=1933928,5 + (1+0,1)*2153449 Зг=4292722,4 руб. Эффект рассчитывается для срока в 5 лет, срока амортизации оборудования типа УЭЦН Кр=0,1638 Ен=0,1 Эт=24338000 - 4292722,4 0,1638 + 0,1 Эт=7598647 руб Прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия: Пt=Bt – Ct – Ht Формула (4.8) общая для расчета, ее можно разложить: Пт=Рг2Иг (4.10) где, Пт – прибыль без налогов Текущая чистая прибыль: Пч=0,65 * Пт Рг2=24181600 руб Иг=1933928,5 руб Пt=24181600 – 1933928,5 Пt=22247671 руб Пч=0,65* Пт Пч=0,65 * 22247671 Пч=14460986 руб. Срок возврата затрат Т = К П+А К=2153449 руб Пч=14460986 руб А=20% от К А=430689,8 руб Т= 2153449 14460986+430689,8 Т = 2153449 14891675 Т=0,15 года Т=1,8 месяца Сводная таблица экономических показателей Таблица 4.1.
|