дипломная работа тэнгс сд. Кафедра теоретической и прикладной механики бакалаврская работа тема работы Расчет установок электроприводных центробежных насосов (уэцн) для добычи нефти
 Скачать 2.33 Mb.
|
|
2.6. Проверочный расчет насосно-компрессорных труб Выполняем проверочный расчѐт по страгивающей нагрузке. Под страгиванием резьбового соединения понимают начало разъединения резьбы трубы и муфты. При осевой нагрузке напряжение в трубе достигает предела текучести материала, затем труба несколько сжимается, муфта расширяется и резьбовая часть трубы выходит из муфты со смятыми и срезанными верхушками витков резьбы, но без разрыва трубы в ее поперечном сечении и без среза резьбы в ее основании. Определяем толщину тела трубы под резьбой) Внутренний диаметр резьбы: 𝑑 нктр = 29,568 ∙ м (72) 𝐵 = 𝑑 нктр − 𝑑 нктвн 2 = 29,568 ∙ 10 −3 − 20,7 ∙ 10 −3 2 = 4,434 ∙ м, (73) 𝜂 = 𝐵 𝐵 − 𝑆 нкт = 4,434 ∙ 10 −3 4,434 ∙ 10 −3 − 3 ∙ 10 −3 = 0,596, (74) 50 где𝑆 нкт − толщина основной трубы, м, 𝑑 нктр − внутренний диаметр резьбы, м Определение среднего диаметра трубы под резьбой: 𝐷 ср = 𝑑 нктвн + 𝐵 = 20,7 ∙ 10 −3 + 4,434 ∙ 10 −3 = м, (75) 3) Страгивающая нагрузка: 𝑃 ст = 𝜋 ∙ 𝐷 ср ∙ 𝐵 ∙ пр 1 + 𝜂 ∙ 𝐷 ср ∙ 𝑐𝑡𝑔𝛼 2 ∙ 𝑙 0 = 3,14 ∙ 0,025 ∙ 4,434 ∙ 10 −3 ∙ 552 ∙ 10 6 1 + 0,596 ∙ 0,025 ∙ 0,384 2 ∙ 0,053 = = 1,832 ∙ 10 Н, (76) Г)Максимальная растягивающая нагрузка при подвеске оборудования массой на колонне насосно-компрессорных труб составляет 𝐿 подв ∙ мн+ 𝑞 нкт ∙ 𝑔 = 1,59 ∙ 10 3 ∙ 0.4 + 1.8 ∙ 9.81 = 3,44 ∙ 10 Н (77) 𝑃 𝑚𝑎𝑥 ≤ ст Условие выполняется 4) Определение предельной нагрузки для равнопрочных труб: 𝑃 пр = 𝜋 ∙ пр (𝑑 нкт 2 − 𝑑 нкт.вн 2 ) 4 = = 3,14 ∙ 552 ∙ 10 6 ∙ ((26,7 ∙ 10 −3 ) 2 − (20,7 ∙ 10 −3 ) 2 ) 4 = = 1,232 ∙ 10 Н. (78) 𝑃 𝑚𝑎𝑥 ≤ пр Условие выполняется. Выполняем расчет при избыточном внутреннем давлении. Расчет предельного давления: 𝑃 т = 1,75 ∙ 𝑠 нкт 𝜍 𝛴 пр1 𝑑 нкт = 1,75 ∙ 3 ∙ 10 −3 552 ∙ 10 6 26,7 ∙ 10 −3 = 1,085 ∙ 10 Па. (79) 51 где 𝑑 нкт = 26,7 ∙ м -Диаметр НКТ. При освоении: 𝑃 вн = ос+ (ос+ ж) ∙ 𝐿 подв ∙ 𝑔 = 13,27 ∙ 10 6 + 1300 + 880 ∙ 1,597 ∙ 10 3 ∙ 9,81 = 1,985 ∙ 10 Па. (80) 𝑃 вн ≤ т Условие выполняется. При эксплуатации: 𝑃 эк = 𝑃 заб − ж 𝑔 ∙ 𝐻 скваж ∙ (эк+ ж) ∙ 𝐿 подв ∙ 𝑔 = = 10 ∙ 10 6 − 880 ∙ 9.81 ∙ 1700 ∙ 1200 + 880 ∙ 1,597 ∙ 10 3 ∙ 9.81 = 5.338 ∙ 10 Па. (эк т Условие выполняется. При избыточном давлении с учетом собственного веса. Площадь поперечного сечения ∙ (𝑑 нкт 2 − 𝑑 нкт.вн 2 ) 4 = 3,14 ∙ ((26,7 ∙ 10 −3 ) 2 − (20,7 ∙ 10 −3 ) 2 ) 4 = = 2,233 ∙ м. (Определение осевого напряжения ∙ 10 4 2,233 ∙ 10 −4 = 1,544 ∙ 10 Па. (Расчет радиального напряжения: 𝜍 т = −𝑃 вн = −1,985 ∙ 10 Па. (Расчет тангенсального напряжения 0,875 ∙ 𝑃 вн ∙ 𝑑 нкт 2 ∙ 𝑠 нкт = 0,875 ∙ 1,985 ∙ 10 7 ∙ 26,7 ∙ 10 −3 2 ∙ 3 ∙ 10 −3 = 7,729 ∙ 10 Па. (85) 52 Находим эквивалентное напряжение: 𝜍 экв = 𝜍 𝑧 2 + т+ 𝜍 𝑡 2 − 𝜍 𝑧 ∙ 𝜍 𝑡 − 𝜍 𝑧 ∙ т т 𝜍 𝑡 = = 1,544 ∙ 10 8 2 + −1,985 ∙ 10 7 2 + (7,729 ∙ 10 7 ) 2 − −1,544 ∙ 10 8 ∙ 7,729 ∙ 10 7 − −1,544 ∙ 10 8 ∙ −1,985 ∙ 10 7 + 1,985 ∙ 10 7∙ 7,729 ∙ 10 7 = = 1,512 ∙ 10 Па. (Находим допустимое напряжение: 𝑛 з = 1,3; 𝜍 р = 𝜍 𝛴 пр1 𝑛 з = 552 ∙ 10 7 1,3 = 4,246 ∙ 10 Па (экв р Условие выполняется. При продольном изгибе. Определение момента инерции сечения, образованного внешними внутренним диаметром насосно-компрессорных труб ∙ (𝑑 нкт 4 − 𝑑 нкт.вн 4 ) 64 = 3,14 ∙ ((26,7 ∙ 10 −3 ) 4 − 20,7 ∙ 10 −3 4 ) 64 = = 1,593 ∙ Кг ∙ м, (Коэффициент, учитывающий уменьшение веса труб в жидкости = 1 − 𝜌 ж 𝜌 ст = 1 − 880 7800 = 0,887; (где ст кг м – Плотность стали. Находим критическое давление 53 кр 3,5 ∙ 𝐸 ∙ 𝐽 0 ∙ 𝜆 2 ∙ мн+ 𝑞 нкт 2 = = 3,5 ∙ 2 ∙ 10 11 ∙ 1,593 ∙ 10 −8 ∙ 0,887 2 ∙ 0,4 2 + 1,8 2 = = Па, (90) где 𝐸 = 2 ∙ 10 Па − Модуль Юнга 2.7. Выбор арматуры Так как добываемый флюид не содержит механические примеси, следовательно в дополнительных отводах нет необходимости. Внутренний диаметр цилиндрической части арматуры ф 4 ∙ 𝑄 𝜋 ∙ п 3600 ∙ 24 = 4 ∙ 120 3,14 ∙ 4 ∙ 3600 ∙ 24 = 0,024 м, (91) где п скорость движения жидкости в тройниках = 4 м с Назначаем условный диаметр прохода d уф 40 ∙ 10 −3 м. Толщина стенок цилиндрических частей элементов арматуры 𝑆 ст = 𝑑 уф 2 ∙ а+ 𝑃 буф 𝜍 а − буф 1 + ∆𝑆 = 40 ∙ 10 −3 2 ∙ 314 ∙ 10 6 + 0,7 ∙ 10 6 314 ∙ 10 6 − 0,7 ∙ 10 6 − 1 + 10 −5 ∙ 5 = 9,464 ∙ 10 −5 м (92) где = ∆𝑆 𝑡 ∙ 𝑡 = 10 −5 ∙ 5 = 5 ∙ уменьшение толщины стенки в год от действия коррозии, м буф 0,7 ∙ 10 6 - буферное давление 𝜍 а −допускаемое напряжение на растяжение материала арматуры, Па Назначаем толщину стенки𝑆 ст = 3 ∙ м. 54 2.8. Расчет фланцевых соединений арматуры Таблица 1 - Характеристики металлических прокладок. Конструкция прокладки Материал прокладки Коэффициент m Минимальное удельное давление прокладки q п, МПа Металлическая овального или восьмигранного сечения Сталь 08кп ГОСТ 2050-60 5,5 125 Сталь ОХ ГОСТ 5632-61 5,5 125 Сталь ОХ18Н10Т ГОСТ 5632-61 6,5 180 Выполняем расчет нагрузки на шпильки от их предварительной затяжки ш 𝜋 ∙ 𝐷 срп ∙ 𝑏 ∙ п 3,1 ∙ 75 ∙ 10 −3 ∙ 5,2 ∙ 10 −3 ∙ 125 ∙ 10 6 = 1,54 ∙ 10 5 Н, (93) где 𝐷 срп = 75 ∙ 10 −3 − средний диаметр прокладки фланцевого соединениям расчетная толщина прокладки, м п 125 ∙ 10 6 − удельное давление смятия прокладки, зависит от материала прокладки, принимается по таблице 1, Па. Расчет силы давления на прокладку для обеспечения герметичности соединения, выполним по формуле 𝑃 𝑜 = 𝜋 ∙ 𝐷 срп 2 ∙ буф ∙ 75 ∙ 10 −3 2 ∙ 0,6 ∙ 10 6 4 = 2,649 ∙ 10 3 Н. (94) Определение силы давления на прокладку для обеспечения герметичности соединения (остаточное усилие затяжки 55 ост 2 ∙ 𝜋 ∙ 𝐷 срп ∙ буф 𝑚 ∙ 𝑏 = 2 ∙ 3,14 ∙ 75 ∙ 10 −3 ∙ 0,6 ∙ 10 6 ∙ 5,5 ∙ 5,23 ∙ 10 −3 = 8,129 ∙ 10 3 Н, (95) где − эмпирический прокладочный коэффициент, учитывающий материал уплотнительных элементов и физические свойства рабочей среды, принимается по таблице 1. Усилие от температурных деформаций возникает из-за того, что при повышенной разницы в температуре перекачиваемой (пластовый флюид и др) и окружающей среды внутренние и наружные элементы фонтанной арматуры подвержены разным деформациям, что создает дополнительные нагрузки. 𝑃 𝑡 = ∆𝑡 ∙ ш 𝛼 𝑙 ш 𝐸 ш ∙ 𝐹 ш + 𝑙 ф 𝐸 пр ∙ пр ∙ 2,5 ∙ 10 −3 ∙ 13 ∙ 10 −6 2,5 ∙ 10 −3 2 ∙ 10 11 ∙ 2,801 ∙ 10 −4 + 7,018 ∙ 10 −3 2 ∙ 10 11 ∙ 1,232 ∙ 10 −3 = = 422,281 Н. (96) 1) Площадь поперечного сечения шпилек на участке без резьбы: 𝐹 пр = 𝜋 ∙ пр пр 4 = 3,14 ∙ 80,23 ∙ 10 −3 2 − 69,77 ∙ 10 −3 2 4 = = 1,232 ∙ м, (97) где𝐷 пр = 80,23 ∙ 10 −3 − внешний диаметр прокладки, м пр 69,77 ∙ 10 −3 − внутренний диаметр прокладки, м ш 2,5 ∙ 10 −3 − рабочая высота шпильки расстояние между серединами высот гаек, м 𝛼 = 13 ∙ 10 −6 − коэффициент линейного расширения ш и пр 2 ∙ 10 11 − модули упругости шпилек и прокладки, Па ∆𝑡 = 0,95 − температурный коэффициент для шпилек. 2) Площадь поперечного сечения прокладки: 𝐹 ш = 𝜋 ∙ 𝑑 шбр 2 4 = 3,14 ∙ 18,89 ∙ 10 −3 2 4 = 2,801 ∙ м, (98) 56 где𝑑 шбр = 18,89 ∙ 10 −3 − диаметр шпильки на участке без резьбы, м) Рабочая высота прокладки: 𝑙 ф = пс м, (99) где𝐻 п = 14,29 ∙ 10 −3 − конструктивная высота прокладки, мс − угол наклона стенки канавки под прокладку) Диаметр фаски прокладки 2 ∙ ф 𝑠𝑖𝑛 ф = 2 ∙ 3,95 ∙ 10 −3 ∙ 𝑠𝑖𝑛 23 ° = 3,087 ∙ 10 −3 м, 100 где𝐶 ф = 3,95 ∙ 10 −3 − длина фаски прокладки, м; 𝛼ф угол фаски. Определяем эксплуатационную нагрузку ш 𝑃 𝑜 + 𝑃 𝑡 + ост 2,649 ∙ 10 3 + 422,284 + 8,129 ∙ 10 3 = = 1,12 ∙ 10 4 Н. (101) В качестве расчетной нагрузки на шпильки принимается наибольшее из двух значений 𝑃 ш1 , 𝑃 ш2 . В данном случае 𝑃 ш1 > 𝑃 ш2 Расчет количества шпилек фланцевого соединения 𝑍 ш = 𝑃 ш1 𝑞 ш = 1,54 ∙ 10 5 4,575 ∙ 10 4 = 3,365. (102) Принимаем количество шпилек ш 4. 1) Допускаемая нагрузка на одну шпильку: 𝑞 ш = 𝜋 ∙ о 4 ∙ доп ∙ 18,625 ∙ 10 −3 2 4 ∙ 1,68 ∙ 10 8 = 4,575 ∙ 10 4 Н, (103) где𝑑 о − внутренний диаметр резьбы шпилек) Допускаемое напряжение 57 𝜍 доп = 𝜍 тш 𝑛 ш = 588 ∙ 10 6 3,5 = 1,68 ∙ 10 8 Па, (104) где𝜍 тш − предел текучести материала шпилек, Паш коэффициент запаса прочности материала шпилек. Расчет диаметра фланца осуществляем по формуле 𝐷 нр = 4 ∙ ш ш о 4 ∙ ш+ ш он м, (105) где𝐷 ш − диаметр делительной окружности центров отверстий под шпильки, м о диаметр отверстий под шпильки, мн наружный диаметр фланцам ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ Студенту Группа ФИО З-4Е21 Прокопышин Руслан Сергеевич Институт ИПР Кафедра ТПМ Уровень образования бакалавриат Направление/профиль 15.03.02 Технологические машины и оборудование Исходные данные к разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 1. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ материально-технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих Стоимость материальных ресурсов определялась по средней стоимости по г. Томску, стоимость интернета – 360 руб. в месяц 2. Нормы и нормативы расходования ресурсов Устанавливаются в соответствии с заданным уровнем нормы оплат труда 30 % премии к заработной плате 20 % надбавки за профессиональное мастерство 1,3 - районный коэффициентт для расчета заработной платы. 3. Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования Общая система налогообложения с учетом льгот для образовательных учреждений 27,1% отчисления во внебюджетные фонды. Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке 1. Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения Определение ресурсной ресурсосберегающей, финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования.2.Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований. Определение возможных альтернатив проведения научных исследований, отвечающих современным требованиям в области ресурсоэффективности и ресурсосбережения. Планирование и формирование бюджета научно-исследовательских работ Бюджет научно – технического исследования (НТИ) 1. Структура работ в рамках научного исследования. 2. Определение трудоемкости выполнения работ. 3. Разработка графика проведения научного исследования. 4. Бюджет научно-технического исследования. 5, Основная заработная плата исполнительной темы. 6. Дополнительная заработная плата исполнительной темы. 7. Отчисление во внебюджетные фонды. 8. Накладные ресурсы. 59 9. Формирование бюджета затрат научно- исследовательского проекта. 3. Ресурсоэффективность 1. Определение интегрального показателя эффективности научного исследования. 2.Рассчет показателей ресурсоэффективности. Перечень графического материала сточным указанием обязательных чертежей 1. Оценка конкурентоспособности технических решений. Матрица SWOT. 3. Определение возможных альтернатив проведения научных исследований. 4. Альтернативы проведения НИ. График проведения и бюджет НИ. Дата выдачи задания для раздела по линейному графику Задание выдал консультант Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент Петухов ОН. к.э.н Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата Е Прокопышин Руслан Сергеевич 60 3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 3.1. Потенциальные потребители результатов исследования Продукт установка электроцентробежного насоса (УЭЦН). Целевой рынок предприятия нефтеперерабатывающей отрасли промышленности Вид исследования установки электроцентробежных насосов(УЭЦН) Расчет и подбор УЭЦН к скважине модель и анализ работы УЭЦН в скважине Проектирование и конструирование УЭЦН Размер к омп ан и и Крупные Средние Мелкие Рисунок 7 - Карта сегментирования рынка услуг нефтегазовой отрасли Фирма А Фирма Б Фирма В 3.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения Детальный анализ конкурирующих разработок, существующих на рынке, проводится систематически, поскольку рынки пребывают в постоянном движении. Такой анализ помогает вносить коррективы в научное исследование, чтобы успешнее противостоять своим соперникам. Важно реалистично оценить сильные и слабые стороны разработок конкурентов. С этой целью может быть использована вся имеющаяся информация о конкурентных разработках технические характеристики разработки конкурентоспособность разработки 61 уровень завершенности научного исследования (наличие макета, прототипа и т.п.); бюджет разработки уровень проникновения на рынок финансовое положение конкурентов, тенденции его изменения и т.д. Таблица 1 - Оценочная карта для сравнения конкурентных технических решений Критерии оценки Вес критерия Баллы Конкурентоспособность ф Б к1 Б ф К к1 К 1 2 3 4 6 7 Технические критерии оценки ресурсоэффективности Повышение производительности труда пользователя 0,07 3 2 0,21 0,14 Удобство в эксплуатации соответствует требованиям потребителей) 0,13 4 3 0,52 0,39 3. Помехоустойчивость 0,03 4 4 0,12 0,12 4. Энергоэкономичность 0,1 3 3 0,3 0,3 5. Надежность 0,2 4 3 0,8 0,6 6. Уровень шума 0,04 2 1 0,08 0,04 7. Безопасность 0,2 4 3 0,8 0,6 Экономические критерии оценки эффективности Конкурентоспособность продукта 0,03 4 3 0,12 0,09 62 Уровень проникновения на рынок 0,04 1 1 0,04 0,04 3. Цена 0,06 2 2 0,12 0,12 Предполагаемый срок эксплуатации 0,1 5 4 0,5 0,4 Итого 1 36 29 3,61 2,84 Критерии для сравнения и оценки ресурсоэффективности и ресурсосбережения, приведенные в табл. 1, подбираются, исходя из выбранных объектов сравнения с учетом их технических и экономических особенностей разработки, создания и эксплуатации. Позиция разработки и конкурентов оценивается по каждому показателю экспертным путем по пятибалльной шкале, где 1 – наиболее слабая позиция, а 5 – наиболее сильная. Веса показателей, определяемые экспертным путем, в сумме должны составлять 1. Анализ конкурентных технических решений определяется по формуле В Б i i К , где К конкурентоспособность научной разработки или конкурента B i – вес показателя (в долях единицы Б – балл го показателя. Основываясь на знаниях о конкурентах, следует объяснить чем обусловлена уязвимость позиции конкурентов и возможно занять свою нишу и увеличить определенную долю рынка в чем конкурентное преимущество разработки. 63 Итогом данного анализа, действительно способным заинтересовать партнеров и инвесторов, может стать выработка конкурентных преимуществ, которые помогут создаваемому продукту завоевать доверие покупателей посредством предложения товаров, заметно отличающихся либо высоким уровнем качества при стандартном наборе определяющих его параметров, либо нестандартным набором свойств, интересующих покупателя. 3.3. Технология QuaD Технология QuaD (QUality ADvisor) представляет собой гибкий инструмент измерения характеристик, описывающих качество новой разработки и ее перспективность на рынке и позволяющие принимать решение целесообразности вложения денежных средств в научно- исследовательский проект. По своему содержанию данный инструмент близок к методике оценки конкурентных технических решений, описанных в предыдущем разделе 3.2. Показатели оценки качества и перспективности новой разработки подбираются исходя из выбранного объекта исследования с учетом его технических и экономических особенностей разработки, создания и коммерциализации. Для упрощения процедуры проведения QuaD оценка проводить в табличной форме (табл. 3). В соответствии с технологией QuaD каждый показатель оценивается экспертным путем по стобалльной шкале, где 1 – наиболее слабая позиция, а 100 – наиболее сильная. Веса показателей, определяемые экспертным путем, в сумме должны составлять 1. 64 Таблица 2 - Оценочная карта для сравнения конкурентных технических решений Критерии оценки Вес критерия Баллы Максимальный балл Относительное значение (3/4) Средневзвешенное значение х) 1 2 3 4 5 Показатели оценки качества разработки 1. Повышение производительности труда пользователя 0,07 65 100 0,65 0,0455 2. Удобство в эксплуатации соответствует требованиям потребителей) 0,13 75 100 0,75 0,0975 3. Помехоустойчивость. Энергоэкономичнос ть 0,1 70 100 0,7 0,07 5. Надежность 0,2 100 100 1 0,2 6. Уровень шума 0,04 40 100 0,4 0,016 Показатели оценки коммерческого потенциала разработки 7. продукта 0,03 70 100 0,7 0,021 8. Уровень проникновения на рынок 0,04 80 100 0,8 0,032 9. Цена 0,06 45 100 0,45 0,027 10. Предполагаемый срок эксплуатации 0,1 100 100 1 0,1 Итого 1 695 |