Cơ sở tiến hành lập quy trình công nghệ sửa chữa, phục hồi

4.4.4.1. Phương pháp sửa chữa phục hồi chi tiết mòn

nhằm đảm bảo các tính năng kỹ thuật của chi tiết. Phương pháp sửa chữa phục hòi chi tiết mòn có thể tiến hành theo 2 cách:

- Sửa chữa lại như kích thước ban đầu: bổ xung vật liệu vào vị trí mòn của chi tiết

- Sửa theo kích thước sửa chữa tiêu chuẩn hoặc theo kích thước tự do( không cần bổ sung thêm vật liệu vào vị trí mòn của chi tiết).

4.4.4.2. Chọn phương pháp phục hồi

Để phục hồi chi tiết có nhiều cách khác nhau nhưng vấn đề đặt ra là làm thế nào để chọn được phương pháp hợp lý nhất. Phương pháp hợp lý là phương pháp phải thỏa mãn các yêu cầu:

- Phục hồi khả năng làm việc của chi tiết và không gây hư hỏng gì thêm - Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu kỹ thuật của chi tiết

- Phù hợp với trang thiết bị gia công của cơ sở hiện có. - Đáp ứng kịp thời yêu cầu của thời gian sản xuất - Đạt được thời gian phục vụ lâu nhất.

- Đảm bảo hiệu quả kinh tế cao: giá thành sửa chữa nhỏ hơn giá thành mua chi tiết mới.

4.4.4.3. Lập tiến trình công nghệ sửa chữa chi tiết

Các bước tiến hành:

- Xác định hiện tượng, hình dáng, mức độ hỏng của chi tiết: căn cứ vào các kết quả kiểm tra về hình dáng, kích thước, về yêu cầu kỹ thuật của chi tiết để đánh giá sự mòn hỏng.

- Xác định phương pháp sửa chữa và công nghệ gia công phục hồi: + Chỉ rõ những vị trí của chi tiết cần sửa chữa

+ Nêu trình tự các nguyên công và các bước công nghệ cần phải tiến hành đảm bảo phù hợp với tính công nghệ của chi tiết

+ Chọn phương pháp sửa chữa hợp lý

+ Ghi rõ các điều kiện kỹ thuật, chỉ tiêu kỹ thuật trước, trong và sau khi sửa chữa.

Chương 5: TÍNH TOÁN LY HỢP HƠI CỦA TỜI 5.1. Công dụng chung của côn ly hợp

Côn ly hợp dùng để truyền mô men nhất định từ trục dẫn sang trục bị dẫn. Trên trục tang tời người ta lắp hai côn về hai phía để truyền mô men quay cho tang tời. Một bên truyền chuyển động nhanh gọi là côn ly hợp nhanh, côn này truyền chuyển động cho trục tang tời qua bộ truyền xích. Còn bên kia truyền chuyển động chậm gọi là côn ly hợp chậm.

Bộ ly hợp còn có tác dụng tách sự dẫn động từ đầu ra của trục chính đến trục tang tời ở mức thấp nhất và sự ngắt của trục tời khi khoan.

Côn tời phải đảm bảo đóng nhanh và hoạt động hiệu quả dưới tác dụng của tải trọng lớn nhất

5.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của ly hợp bánh hơi

5.2.1. Cấu tạo 1 1 6 3 5 2 4

Hình 5.1- Sơ đồ cấu tạo của ly hợp bánh hơi

1- Trục bị dẫn 4- Bánh đai ma sát 2- Trục dẫn 5- Vành thép

Khi chưa quay có áp lực R tác dụng lên tang quay (6): . . . (_{b b} )

R=π D B P kG

Trong đó:

P – áp lực bên trong bánh hơi (P = 6÷10kG/cm2) Db – đường kính trong của bánh hơi (mm)

Bb – chiều rộng bánh hơi (mm)

Khi quay thì do có khối lượng m nên xuất hiện lực li tâm: 2

0,001118. . . ( )

F = G r n kG

Trong đó:

G: trọng lượng của bánh hơi và đai hãm (kG) r: bán kính quy đổi trọng tâm khối quay (mm) n: tốc độ vòng quay (v/ph)

Mô men mà ly hợp có thể truyền được phụ thuộc vào áp lực R và lực li tâm F ( ). . ( . ) 2 d lh D M = R F f− kG m Trong đó:

f: hệ số ma sát giữa tang thép và bánh đai ma sát, f = 0,325 Dd: đường kính của đai hãm (mm)

Mặt khác ta có mô men cần truyền chuyển động được xác định theo công thức: 716, 2.^N( . ) M kG m n = Trong đó:

N: công suất trên trục cần truyền (kW) n: tốc độ quay của trục truyền (v/ph)

Ta thấy rằng mô men truyền sẽ giảm khi số vòng quay tăng và mô men truyền cho phép của ly hợp thì lại phụ thuộc vào R, Bb

5.2.2. Nguyên lý làm việc

Ly hợp bánh hơi dùng để truyền mô men nhờ lực ma sát giữa bánh hơi và đai ma sát. Khi trục dẫn (2) quay nhờ động cơ, làm cho chi tiết (4) và (5)cũng quay theo. Khi chưa có khí nén trong buồng làm việc thì giữa bánh đai và bánh hơi có một khoảng hở, khi khí được cấp đủ cho bánh hơi (3), lực ma sát giữa bánh hơi (3) và bánh đai ma sát (4) đủ lớn làm cho tang thép (6) cũng

quay theo dẫn đến trục (1) cũng quay nhờ được lắp chặt với chi tiết (6). Như vậy mô men đã được truyền từ trục dẫn (2) tới trục bị dẫn (1) và tới các cơ cấu truyền động khác.

Ngoài tác dụng truyền mô men thì ly hợp bánh hơi còn có tác dụng như một phanh hãm khi có sự cố xảy ra. Trong trường hợp có sự cố xảy ra thì sẽ ngừng cung cấp khí cho bánh hơi (3) làm cho lực ma sát giữa bánh hơi (3) và bánh đai ma sát (4) giảm nhanh, khi đó hai chi tiết (3) và (4) sẽ trượt trên nhau, làm cho trục số (1) và các cơ cấu khác sẽ ngừng hoạt động.

5.2.3. Ưu nhược điểm

* Ưu điểm:

- Thay đổi và truyền mô men êm

- Hệ khắc phục được sự lệch trục trong quá trình lắp đặt trong một khoảng thời gian tương đối rộng.

* Nhược điểm:

- Phải trang bị hệ thống cung cấp khí

- Do mô men Mmax phụ thuộc vào R trong quá trình làm việc gây thêm phần phức tạp trong việc điều chỉnh R.

5.3. Tính toán chọn ly hợp

5.3.1. Xác định các thông số của tời

* Tốc độ của trục truyền:

0 1000( / )

tt

n =n = v ph

* Tốc độ của trục trung gian:

1 28 28 . 1000. 622, 2( / ) 45 45 tg tt n =n = = v ph 2 28 28 . 1000. 424, 2( / ) 66 66 tg tt n =n = = v ph * Tốc độ của trục nâng: 1 1 29 29 . 622, 2. 392,3( / ) 46 46 tn tg n =n = = v ph 2 2 29 29 . 424, 2. 267, 4( / ) 46 46 tn tg n =n = = v ph

3 1 19 19 . 622, 2. 140,7( / ) 84 84 tn tg n =n = = v ph 4 2 19 19 . 424, 2. 96( / ) 84 84 tn tg n =n = = v ph

5.3.2. Tính toán chọn ly hợp bánh hơi trên trục truyền

Trục truyền (I) nhận chuyển động từ động cơ thông qua bộ truyền xích để truyền chuyển động cho trục nâng, do yêu cầu kỹ thuật trong quá trình nâng thả bộ dụng cụ cần dải tốc độ cao do đó ta cần phải thiết kế ly hợp bánh hơi để đảm bảo truyền mô men và an toàn trong quá trình làm việc.

Mô men yêu cầu để truyền chuyển động được xác định theo công thức : 716, 2.^N( . )

M kG m

n

=

Trong đó : n- số vòng quay, ở đây n = n0 = 1000(v/ph)

N - công suất trên trục truyền được xác định theo công thức: . t bh bt N N η η = bh η _{- hệ số hiệu dụng bánh hơi,} η =_bh 0,97_; bt η _{- hệ số hiệu dụng bộ truyền (bánh xích),} ηbt =0,97; Nt- công suất trên trục nâng (công suất của tời).

2000

2125,6( ) 0,97.0,97

N = = HP

Thay vào trên ta có mômen cần truyền là: 2125,6

716, 2. 1522, 4( ) 1000

M = = kGm

Khi đó ta chọn ly hợp bánh hơi có các thông số sau: + Áp lực tác dụng lên bánh đai khi đứng yên :

2 . . . (_{b b} / )

R=π D B P kG cm

Trong đó : Db - đường kính trong của bánh hơi(mm) Bb - chiểu rộng bánh hơi(mm)

P - áp suất trong bánh hơi, (chọn P=6kG cm/ 2) Thay số :

3,14 _b. .6.0,01 0,1884_{b b b}( )

+ Khi bánh hơi chuyển động xuất hiện lực li tâm, lực này được xác định theo công thức:

2 0,001118. . . ( )

F = G r n kG

Trong đó : G - trọng lượng của bánh hơi và đai hãm (kG) r - bán kính quy đổi của bánh hơi(mm)

n - tốc độ vòng quay, (v/ph), n = n0= 1000v/ph Thay số ta được:

2

0,001118. . .1000 1118 ( )

F = G r = Gr kG

Mômen cho phép của ly hợp bánh hơi được xác định theo công thức :

( ). . ( . ) 2 d lh D M = R F f− kG m

Trong đó : f - hệ số ma sát giữa đai và bánh hãm, f = 0,325 Dd - đường kính của đai (mm)

Thay số ta có : (0,1184 1118 ).0,325. (0,1184 1118 ).0,1625 ( . ) 2 d lh b b b b d D M = D B − Gr = D B − Gr D kG m Lúc này ta xét tỷ số sau: (0,1184 1118 ).0,1625 1,15 1522, 4 lh b b d M D B Gr D M − = >

Khi đó ly hợp bánh hơi này đảm bảo được quá trình truyền mômen.

5.3.3. Tính toán chọn ly hợp bánh hơi trên trục nâng

Ta thấy trên trục nâng của tời có 4 tốc độ là:

1 392,3( / ) tn n = v ph 2 267, 4( / ) tn n = v ph 3 140, 7( / ) tn n = v ph 4 96( / ) tn n = v ph

Hình 5.2. Trục nâng của tời

Do công suất trên trục tời là 2000HP (1472kW) nên công suất cần truyền trên trục nâng cũng là 2000 (HP).

Mặt khác từ công thức xác định mô men trên trục nâng : 716, 2.^N

M

n

=

Ta có công suất trên trục nâng không đổi do đó mô men cần truyền lớn nhất khi tốc độ nhỏ nhất. Vì vậy để tính toán chọn ly hợp côn hơi ta sẽ sử dụng tốc độ n_tn4 =96( /v ph).

Khi đó mô men cần truyền là: 4 2000 716, 2. 716, 2. 14920,8( . ) 96 tn N M kG m n = = = Ta xét ly hợp với các thông số:

+Áp lực tác dụng lên bánh đai khi đứng yên : . . . (_{b b} ) R=π D B P kG Thay số ta được : 2 . . ._{b b} 3,14. . .6.10_{b b} 0,1184 _{b b}( ) R=π D B P= D B − = D B kG

+Khi bánh hơi quay thì xuất hiện lực ly tâm xác định theo công thức :

2 2

0,001118. . . 0,001118. . .96 10,3 ( )

F = G r n = G r = Gr kG

+Mômen hãm cho phép của ly hợp là :

( ). . (0,1184 10,3 ).0,1625. ( . ) 2 d lh b b d D M = R F f− = D B − Gr D kG m Tương tự trên, ta xét:

(0,1184 10,3 ).0,1625 14920,8 lh b b d M D B Gr D M − = Nếu tỷ số Mlh 1,15

M > thì ta chọn được ly hợp trên trục nâng để đảm bảo quá trình truyền mô men.

5.3.4. Tính toán chọn ly hợp bánh hơi trên trục trung gian

Ly hợp bánh hơi trên trục trung gian được sử dụng để truyền chuyển động cho bàn roto. Do đó để tính toán chọn ly hợp này ta phải tính mô men truyền cần thiết để phá hủy đất đá thỏa mãn các thông số yêu cầu.

Công suất của bàn roto được xác định theo công thức sau:

1 2 3( )

roto

N =N +N +N kW

Trong đó:

N1: công suất quay cột cần không tải 2 1,7

1 . . ._{n ck} . ( )

N =C d n L kWγ

N2: công suất để chạy các thiết bị trên bề mặt 2

2 1. _ck 2. _ck( )

N =a n +a n kW

N3: công suất để phá hủy đất đá của chòong khoan 4

3 32, 4.10 . . . . (_{c c ck} )

N = − k G D n kW

Với:

Gc: tải trọng lên đáy khi khoan (tấn)

k: hệ số phụ thuộc vào độ mòn của chòong

(chòong mới: k=0,1÷0,2,chòong cũ: k=0,3÷0,5) L: chiều sâu của giếng khoan (m)

C: hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của giếng khoan a1, a2 : hệ số phụ thuộc và dạng chuyển động

dn: đường kính ngoài của cần khoan( mm) Dc: đường kính của chòong khoan (mm) nck: tốc độ quay của chòong (v/ph)

2 2 1 2 .(2, 2 16. . . ).10 (_n ) N +N =n n + = d Lγ − kW hoặc: 3 2 2 1 2 1,36. .(2, 2 0,16. . . ).10 (_n ) N +N = n + d Lγ − HP Xác định N3 bằng 2 cách:

+ Dựa vào công suất phá hủy riêng: 3 _n.

N =K F

Trong đó:

Kn: công suất để phá hủy 1 đơn vị diện tích đáy, Kn=0,07÷0,1kN/cm2

F: phần diện tích đáy bị phá hủy

+ Dựa vào loại chòong, trạng thái làm việc của chòong: 3 . . . 3.71,62 ck c k P n D N = Trong đó:

P: tải trọng lên chòong

nck: số vòng quay của chòong Dc: đường kính chòong

k: hệ số kể đến mức độ mòn của chòong Từ đó ta xác định được mô men cần thiết của bàn roto là :

1 2 3 716, 2 roto ( . ) ck ck N N N N M kG m n n + + = × =

Tương tự như trên ta cũng xét ly hợp có các thông số: . . . (_{b b} )

R=π D B P kG

2 0,001118. . . ( )

F = G r n kG

Sao cho mô men cho phép của ly hợp: ( ). . 2

d lh

D M = R F f−

Thỏa mãn điều kiện:

1,15

lh M

M >

Khi đó ta sẽ chọn được bộ ly hợp trên trục trung gian để truyền chuyển động cho bàn roto.

Trên đây là toàn bộ nội dung đồ án tốt nghiệp của em, cuốn đồ án được hoàn thành dựa trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã học, kết hợp với các nguồn tài liệu về thiết bị khoan nói chung và tài liệu về bộ tời DRECO 2000E nói riêng. Qua thời gian làm đồ án, em đã hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của bộ tời khoan trong công tác khoan dầu khí.

Đề tài tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chế độ vận hành và bảo dưỡng tời khoan, đi sâu vào việc tính toán lựa chọn ly hợp côn hơi trên các trục của tời để đảm bảo được quá trình truyền mô men và đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc.

Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án, em cũng gặp phải một số khó khăn do: nguồn tài liệu còn hạn chế, trình độ hiểu biết chưa nhiều. Em rất mong nhận được sự thông cảm và những ý kiến đóng góp quý báu từ các thầy cô và các bạn.

Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Bản và các thầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình của trường Đại học Mỏ-Địa chất, các cán bộ công nhân viên xí nghiệp Vietsovpetro đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này.

Hà Nội, tháng 6 năm 2010 Sinh viên

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Bài giảng “ Thiết bị khoan thăm dò” TS: Nguyễn Văn Giáp

Bô môn: Thiết bị dầu khí và công trình

[2]. Bài giảng “ Công nghệ sửa chữa máy và thiết bị mỏ” TS: Vũ Thế Sự

Bộ môn: Cơ khí mỏ

[3]. Quy trình công nghệ sửa chữa cụm thiết bị nâng hạ Nguyễn Duy Thịnh

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU...1

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỔ HỢP THIẾT BỊ KHOAN...2

1.1. Chức năng và các bộ phận của tổ hợp khoan...2

1.2. Sơ đồ tổ hợp thiết bị khoan...3

1.3. Giới thiệu về thiết bị trong tổ hợp thiết bị khoan...5

1.3.1.Thiết bị quay...5

1.3.2. Động cơ đáy...9

1.3.3. Máy bơm dung dịch...11

1.3.4. Thiết bị bơm trám xi măng ...12

1.3.5. Thiết bị chống phun...14

Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÂNG THẢ...17

2.1. Tời khoan...17

2.2. Tháp khoan...20

2.3. Hệ ròng rọc động – tĩnh...21

2.4. Dây cáp ...25

2.5. Êlêvatơ...26

Chương 3: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC...27

CỦA TỜI DRECO D2000E...27

3.1. Cấu tạo...27

3.1.1. Vỏ của bộ tời khoan D2000E...28

3.1.2. Trục của tời khoan ...28

3.1.3. Tang tời...29

3.1.4. Bộ ly hợp của tời khoan...30

3.1.5. Bộ hãm tời khoan...32

3.1.6. Hộp số của tời...36

3.1.7. Đầu mèo...36

3.2. Nguyên lý làm việc...36

3.2.1. Sơ đồ động học của tời...36

3.2.2.Nguyên lý làm việc...37 Chương 4: QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA TỜI

4.1. Các dạng hỏng thường gặp và nguyên nhân...39

4.1.1. Nguyên nhân...39

4.1.2. Một số dạng hỏng thường gặp...39

4.1.3. Biện pháp hạn chế, phòng ngừa các dạng hỏng của tời khoan...40

4.2. Quy trình vận hành bộ tời D2000E...41

4.2.1 Hướng dẫn trước khi khởi động...41

4.2.2. An toàn khi vận hành bộ tời...41

4.3. Quy trình bảo dưỡng tời khoan...42

4.3.1. Bảo dưỡng kỹ thuật...42

4.3.2. Kiểm tra kỹ thuật định kỳ...42

4.3.3. Bảo dưỡng một số bộ phận của tời khoan...43

4.4. Quy trình sửa chữa tời khoan...45

4.4.1. Sửa chữa nhỏ...46

4.4.2. Sửa chữa vừa...46

4.4.3. Sửa chữa lớn...46

4.4.4. Cơ sở tiến hành lập quy trình công nghệ sửa chữa, phục hồi...46

Chương 5: TÍNH TOÁN LY HỢP HƠI CỦA TỜI...48

5.1. Công dụng chung của côn ly hợp...48

5.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của ly hợp bánh hơi...48

5.2.1. Cấu tạo...48

5.2.2. Nguyên lý làm việc...49

5.2.3. Ưu nhược điểm...50

5.3. Tính toán chọn ly hợp ...50

5.3.1. Xác định các thông số của tời...50

5.3.2. Tính toán chọn ly hợp bánh hơi trên trục truyền...51

5.3.3. Tính toán chọn ly hợp bánh hơi trên trục nâng...52

5.3.4. Tính toán chọn ly hợp bánh hơi trên trục trung gian...54

KẾT LUẬN...55

DANH MỤC HÌNH VẼ

STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG

1 Hình 1.1 Sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan 3