коэффициентом запаса прочности п=2,8, который удовлетворяет условию
2,8>[1,4].
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=?К?gНrвн.[1-Eк-Fк/2 (ЕкFк+Ена Fна)]
(3.40)
где К – коэффициент запаса плотности стыка;
К=1,4
? - плотность воды;
?=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+?gНrвн 2 EкFк/2(ЕкFк+ЕнаFна)+G + ?К?gНrвн
(3.41)
где Т – предварительная затяжка пакета ступеней, определенная по формуле
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
?=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
?z=268519/1,24х10-3=220МПа
5.Определяем тангенциальное напряжение в опасных сечения, по выражению:
?=pgHmaxrвн/S-MT/F’
(3.43)
где S – толщина корпуса в опасном сечении;
S=0,009 м
M – коэффициент Пуассона;
M=0,28
?т=142 МПа
3.5.2.Прочностной расчет винтов страховочной муфты.
Расчет винтов на срез произведем по формуле:
??[?]
(3.44)
где ? – напряжение среза действующее на винты страховочной муфты;
[?] – допускаемое напряжение среза.
Допускаемое напряжение среза определяется по формуле:
[?]=0,4?т
где ?т – предел текучести материала винта, для стали 35 из которой
изготовлены винты
?т=360МПА.
[?]=0,4х360=144МПа
Напряжение среза действующее на винты определяем по формуле
?=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 =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)
?=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=[?]/ ?
(3.47)
где [?] – допускаемое напряжение среза, [?]=144 МПА
? – напряжение среза действующее на винты страховочной муфьы,
?=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:
(3.48)
где ? – сопротивление при растяжении действующее в опасном сечении
полумуфты;
[?] – допустимое сопротивление при растяжении.
Допустимое сопротивление при растяжении определяется из выражения
?=0,3?т
(3.49)
где ?т – предел текучести материала для материала сталь 30 Л, из которого
отлита полумуфта ?т=240 МПа
[?]=0.3х240=72 МПа
Определяем напряжение, получамемое давлением максимальной нагрузки на
площадь по формуле:
?=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
?=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= [?] /?
(3.51)
где [?] – допускаемое сопротивление при растяжении;
[?]=72 МПА
?- сопротивление при растяжении действующее в опасном сечении
муфты;
?=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:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
