Текущие ремонты буровых насосов

Техническое обслуживание и ремонт бурового насоса

Применение в буровых установках насосов большой мощности с высоким давлением нагнетания повысило требова­ния к их техническому обслуживанию. Во время эксплуатации буровых насосов необходимо помнить, что при высоком давле­нии нагнетания бурового раствора (промывочной жидкости) де­фекты в насосе или его обвязке могут быть причинами серьез­ных аварий и несчастных случаев.

Только при строгом соблюдении режимов работы насосов, ус­ловий их эксплуатации, предусмотренных инструкцией, и при обеспечении правильного и своевременного обслуживания можно обеспечить их надежность и безопасность.

Предпусковые работы после монтажа бурового насоса (рис. 11) начинаются с проверки горизонтальности размещения на­соса на основании, так как перекос насоса может привести к бы­строму выходу из строя крейцкопфа и его направляющих. Перед пуском бурового насоса необходимо произвести осмотр состоя­ния клиновых ремней, а также надежность ограждения всех пе­редач.

Осмотр скрытых узлов бурового насоса производят путем вскрытия соответствующих крышек и люков. Состояние клапа­нов и их уплотнений проверяют вскрытием клапанной крышки. Цилиндры и поршни проверяют размонтировав цилиндровые крышки. Осмотр движущихся частей насоса производят через соответствующие люки насоса. Контролируют наличие и состоя­ние масла в ванне; проверяют крепление всех узлов.

Пневматические компенсаторы должны быть заполнены азо­том или воздухом под давлением, указанным в инструкции по эксплуатации.

Пробный пуск насоса производят при полностью открытой пусковой задвижке. Если насос установлен выше приемной ем­кости, то перед пуском полости насоса над всасывающим клапа­ном заполняют водой. В начале работы насоса через открытые люки проверяют поступление смазки на крейцкопфы и штоки, после чего люки закрывают. После проверки работы насоса вхо­лостую производят пуск его под нагрузкой.

Во время эксплуатации бурового насоса контролируют с по­мощью приборов состояние его узлов. Давление нагнетания оп­ределяют по манометру. Оно не должно превышать допустимую величину, соответствующую установленным цилиндровым втул­кам. Подачу насоса контролируют по расходомеру.

Работу клапанов и цилиндров контролируют по стуку. Появ­ление чрезмерного стука свидетельствует о ненормальной работе этих узлов. Стук может возникнуть при нарушении соединений штока с поршнем или крепления цилиндровых втулок.

Подшипники и направляющие крейцкопфа должны работать без стука. Их нагрев выше 70 °С не допускается.

В процессе эксплуатации бурового насоса необходимо систе­матически контролировать течь жидкости через контрольные от­верстия в гидравлической и клапанной коробках. Течь жидкости указывает на износ уплотнительных устройств и на необходи­мость их замены. Появление глухих ударов в насосе и в нагнета­тельном трубопроводе объясняется отсутствием сжатого газа в компенсаторах из-за утечек через неплотности в соединениях. Выявленные дефекты должны быть устранены, иначе дальней­шая эксплуатация насоса приведет к его отказу.

Рис. 11. Насос двухпоршневой двустороннего действия:

1 — рама-салазки; 2 — коллектор всасывающий; 3

4 — камера передняя; 5 — поршень; 6 — клапан нагнетательный; 7 — коллектор нагне­тательный; 8 — пневмокомпенсатор; 9 — станина; 10 — шатун;

11 — трансмиссион­ный вал; 12 — коренной вал.

Каждую вахту контрольным манометром необходимо прове­рять предварительное давление азота (воздуха) в пневмокомпен­саторе. Состояние предохранительных диафрагм в предохрани­тельном клапане проверяют также при принятии вахты буровой бригадой. Смазку узлов насоса производят в соответствии с ин­струкцией по эксплуатации.

Наличие абразивных частиц в перекачиваемом буровом рас­творе при высоких скоростях движения жидкости приводит к интенсивному износу гидравлической части насоса. Приводная механическая часть бурового насоса изнашивается из-за высоких статических и динамических нагрузок.

При текущем ремонте бурового насоса выполняют следующие работы. Проверяют и подтягивают все болтовые соединения. Производят замену быстроизнашивающихся деталей, т.е. цилин­дровых втулок, поршней, штоков, клапанов, седел и клапанных пружин. Для замены этих деталей снимают крышки гидравличе­ской коробки, вытаскивают клапаны и вывинчивают шток с поршнем, выпрессовывают специальным приспособлением втул­ку. Седла клапанов выпрессовывают с помощью съемников. Производят замену уплотнительных манжет цилиндровых крышек, крышек клапанов, уплотнений штоков, уплотнений цилинд­ровых втулок и надставок штоков. Проверяют состояние на­правляющих и накладок крейцкопфа и выполняют их регулиров­ку. Проверяют состояние надставок штока и их крепления со штоком. Проверяют состояние приводного шкива и производят регулировку натяжения ремней. Заменяют баллоны и промывают фильтры воздушных колпаков. Проверяют щупом уровень смаз­ки в картере и доливают масло. Замену масла производят не ре­же одного раза в 3 мес, а также после окончания бурения сква­жины. Смазку всех подшипников производят не реже одного раза в неделю.

При замене сменных деталей гидравлической части не­обходимо строго соблюдать условия правильной их уста­новки. Незначительные отклонения от правил могут привести к снижению КПД насоса, а также к дефектам отдельных де­талей.

Сопрягаемые металлические поверхности деталей должны быть чистыми, сухими и не иметь дефектов.

Уплотнения и уплотняемые поверхности должны быть чис­тыми и смазанными.

Источник

РЕМОНТ БУРОВЫХ НАСОСОВ

Высокое давление нагнетания и наличие абразивных частиц в буровом растворе вызывают интенсивный износ гидравличе­ской части бурового поршневого насоса; приводная часть насоса изнашивается вследствие больших динамических нагрузок.

На рис. 23 показан двухцилиндровый буровой насос. Для удобства транспортировки рама насоса выполнена в виде са­лазок.

Техническое обслуживание производит буровая бригада в пе­риод, когда насос не участвует в процессе бурения; в основном предусматривается устранение неисправностей в работе гид­равлической части насоса, основные из которых приведены ниже. При текущем ремонте проводятся следующие работы:

1. Проверка и подтяжка всех болтовых соединений.

2. Замена быстроизнашивающихся деталей: цилиндровых втулок, поршней, штоков, клапанов, седел и клапанных пру­жин. С этой целью снимают крышки гидравлической коробки, вынимают клапаны, вывинчивают шток с поршнем, выпрессовывают специальным приспособлением втулку. Седла клапанов выпрессовывают с помощью съемников.

3. Замена уплотнительных манжет цилиндровых крышек, крышек клапанов, уплотнений штоков, уплотнений цилиндро­вых втулок и надставок штоков.

4. Проверка состояния и регулировка направляющих и на­кладок крейцкопфа.

5. Проверка состояния надставок штока и их крепления со штоком.

6. Проверка приводного шкива и регулировка натяжения ремней.

7. Замена баллонов и промывка фильтров воздушных кол­паков.

8. Смазка всех подшипников не реже одного раза в неделю. Проверка щупом уровня смазки в картере и доливка масла. Смена масла производится не реже одного раза в 3 мес., а также после окончания бурения скважины. В среднем ремонт­ный цикл для насосов составляет 6000 ч, межремонтный пе­риод—600 ч работы.

1—поршень; 2— цилиндровая втулка; 3— крышка цилиндра; 4— опорный стакан; 5—нагнетательный клапан; 6—корпус клапанной коробки; 7— сальниковое уплотнение; 8— шток; 9— корпус насоса; 10—надставка штока; 11—трансмиссионный вал; 12— коренной вал; 13—большая головка шатуна; 14—шатун; 15—крейцкопф; 16—направляющая крейцкопфа

При текущем ремонте в дополнение к перечисленным рабо­там проверяют и регулируют подшипники кривошипного и трансмиссионного валов, заменяют изношенные корпуса саль­ников, пальцы, втулки, направляющие и накладки крейцкопфа, а также надставки штока.

Разборку насоса при капитальном ремонте начинают с гид­равлической части и проводят в следующем порядке: отвинчи­вают гайки и снимают крышки цилиндров, вынимают нажим­ные коронки цилиндровых втулок, вывинчивают коронки кры­шек клапанов, вынимают крышки клапана, пружины клапанов и клапаны, затем ослабляют сальники штоков, отсоединяют штоки от надставок, вынимают штоки с поршнями из цилинд­ров, снимают грундбуксы, вынимают уплотнения сальников што­ков и специальным съемником—цилиндровые втулки из клапанных коробок. Далее отвинчивают гайки и снимают нагне­тательный коллектор в сборе с воздушным компенсатором, от­соединяют гидравлическую коробку от приемного тройника и корпуса насоса и снимают ее. Затем из гидравлической коробки при помощи съемника выпрессовывают седла клапанов.

Гидравлический съемник седел клапанов буровых насосов (рис 24) состоит из трех основных частей: захватывающего устройства, гидравлического цилиндра и ручного винтового на­соса

После установки штока 7 с захватывающим устройством 6 в клапанной коробке на него надевают гидравлический ци­линдр 1 в сборе с поршнем 4. Шток подтягивают кверху и кре­пят к поршню гайкой 3. При помощи винтового насоса 2, рас­положенного на корпусе поршня, в гидравлическом цилиндре создается необходимое давление для выпрессовки седла 5 кла­пана из гнезда клапанной коробки.

Рис. 24. Гидравлический съем­ник седел клапанов буровых на­сосов

После этого приступают к разборке воздушных компенса­торов. Сначала спускают воздух из колпаков, для чего открывают игольчатые вентили и вывинчи­вают контрольные пробки. До этого разбирать компенсаторы запрещается, так как сжатый воздух может сбросить колпак и травмировать рабочих. Затем от­винчивают гайки крепления фланцев колпаков к тройнику и снимают колпаки, резиновые бал­лоны и перфорированные трубы.

После окончания разборки гидравлической части приступа­ют к демонтажу приводной ча­сти насоса. Вначале снимают шкив клиноременной передачи, для чего вывинчивают болты контршайбы и снимают ее. Затем отвинчивают болты и снимают боковые и основную крышки картера. Далее следует отвинтить болты, снять четыре боковые крышки подшипников, отвинтить гайки, снять верхние крышки подшипников и трансмиссионный вал с подшипниками и ше­стерней. После этого вывинчивают надставки штока из крейцкопфа, снимают стопорные планки пальцев крейцкопфа, специ­альным съемником выпрессовывают пальцы крейцкопфа, сни­мают сначала крышки коренных подшипников кривошипного вала, а затем—вал в сборе, с шатунами. Далее вынимают крейцкопфы, снимают направляющие крейцкопфов и масляные уплотнения надставок штока.

После этого приступают к разборке узлов приводной части насоса.

Кривошипный вал разбирают в следующем порядке: сни­мают крышки шатунных подшипников и шатуны. Выпрессовы­вают с помощью винтовых съемников роликовые подшипники с шатунных шеек вала. Затем вал устанавливают на гидравли­ческий пресс, снимают крышки коренных подшипников, торце­вые крышки и корпуса подшипников, выпрессовывают при по­мощи пресса коренные подшипники и зубчатое колесо. Затем из малой головки шатунов с помощью специального съемника или выколоток выпрессовывают бронзовые втулки.

С трансмиссионного вала с помощью винтового съемника выпрессовывают роликовые подшипники. С крейцкопфа сни­мают накладки. После промывки узлов и деталей их разбрако­вывают и составляют дефектную ведомость.

Замене подлежат все подшипники и стаканы, шестерни и зубчатое колесо редуктора, а также все уплотнения. Гидравли­ческую коробку либо заменяют, либо восстанавливают. Основ­ными дефектами гидравлических коробок являются нарушение уплотнительных поверхностей в местах уплотнений цилиндро­вых сменных втулок и седел клапанов, трещины в корпусе ци­линдра, а также слом шпилек для крепления крышек. Поло­манные шпильки извлекают описанными выше способами. Стальные гидравлические коробки с промоинами могут быть восстановлены электродуговой наплавкой с последующей меха­нической обработкой для получения необходимых размеров. Чугунные гидравлические и стальные коробки восстанавливают расточкой промытых гнезд клапанных седел и запрессовкой вту­лок с внутренней конической поверхностью для посадки седел. Для восстановления промытых посадочных поверхностей для цилиндровых втулок применяют также расточку и запрессовку втулки, которую затем растачивают для получения первона­чальных размеров внутренней поверхности гидравлической ко­робки. Посадочные поверхности валов восстанавливают мето­дами, рассмотренными выше.

При износе поверхности корпуса крейцкопфа под палец его обычно восстанавливают следующим образом. Выступ в кор­пусе крейцкопфа в месте посадки пальца с четырех сторон про­страгивают с таким расчетом, чтобы можно было установить и закрепить его в токарном станке, а затем сработанную по­верхность наплавляют стальным электродом и обрабатывают на токарном станке до номинального размера. Иногда отвер­стие под палец протачивают, а затем устанавливают втулку, у которой внутренний диаметр расточен под номинальный раз­мер пальца. При срыве резьбы под надставку штока на токар­ном станке производят расточку на больший диаметр под втулку, которая имеет по внутреннему диаметру резьбу пол надставку штока. На наружном диаметре втулка должна иметь бурт для упора в тело крейцкопфа. После установки втулку приваривают к корпусу крейцкопфа со стороны, противополож­ной бурту.

После ремонта гидравлическая коробка и корпуса, находя­щиеся под давлением, должны быть спрессованы на полуторакратное максимальное рабочее давление.

Сборку насоса производят в последовательности, обратной разборке. Вначале выполняют сборку узлов. Изношенные под­шипники заменяют новыми. Важной операцией является регу­лировка осевого люфта в конических роликовых подшипниках трансмиссионного вала. Регулировку производят следующим образом. Затягивают равномерно болтами крышку установоч­ного стакана до полного выбора люфта, что характеризуется затрудненным вращением вала. Затем замеряют зазор между торцом корпуса стакана и фланцем крышки. Сняв крышку, под нее устанавливают набор прокладок, толщина которых на 0,2— 0,3 мм больше замеренного зазора. Собранный трансмиссион­ный вал должен легко проворачиваться за шкив. Причиной пе­регрева и износа подшипников может быть непараллельность между валами или несоосность подшипников, что устраняется прокладками под установочные стаканы.

Регулировку подшипников коренного вала выполняют в сле­дующем порядке. До посадки подшипников измеряют наруж­ный и внутренний диаметры стаканов и посадочных шеек кри­вошипного вала. При этом зазор между внутренней стенкой стакана и наружным диаметром колец подшипников должен быть равен 0,05—0,1 мм. После этого на вал надевают до упора в колесо распорные втулки, а затем устанавливают стаканы, в дно которых предварительно вставлено до упора наружное кольцо внутреннего подшипника. На кривошипный вал наса­живают внутренние кольца, предварительно нагретые в масле до 80—90 °С, до упора в распорную втулку. Далее устанавли­вают в стакан наружное кольцо наружного подшипника и на­девают торцовую крышку стакана. После установки стакана регулируют подшипники.

При регулировке подшипников болты наружных крышек затягивают и подшипники зажимают в стаканах до полного выбора максимальных зазоров. Болты затягивают усилием од­ного рабочего гаечным ключом с рукояткой длиной не более 210 мм. При этом одновременно постукивают молотком по дну крышки стакана, чтобы выбор зазора был более надежным.

После этого болты освобождают и устанавливают между крышкой и корпусом три свинцовых кубика, располагая их под углом 120° друг от друга. Затем болты затягивают до защем­ления подшипников. При этом следят, чтобы разница зазора между крышкой и торцом корпуса по окружности была не бо­лее 0,05 мм. Далее болты вывинчивают, замеряют толщину свинцовых кубиков и подбирают пакеты прокладок с общей толщиной, на 0,3—0,4 мм превышающей толщину кубиков. Устанавливают пакеты прокладок между крышкой и корпусом подшипников и затягивают болты до отказа.

После затяжки болтов стакан должен проворачиваться уси­лием одного рабочего на рычаг длиной 1 м. Перед регулиров­кой подшипники смазывают машинным маслом марки инду-стриальное-50. Окончательно отрегулированные подшипники заправляют густой смазкой.

Осевой люфт подшипников на пальце кривошипа регули­руют набором прокладок между торцом пальца и упорной шай­бой. При этом толщина набора прокладок подбирается на 0,15—0,25 мм больше замеренного зазора при отсутствии осе­вого люфта у подшипников. Увеличенный зазор между крейцкопфом и направляющим устраняют установкой прокладок между корпусом крейцкопфа и накладками либо заменяют на­кладки. Собранный крейцкопф должен свободно перемещаться в направляющих без заеданий и ударов. Изношенные бронзо­вые втулки шатунов выпрессовывают и устанавливают новые, которые должны быть пришабрены по пальцу крейцкопфа.

При сборке гидравлической части насоса необходимо обра­щать особое внимание на частоту сопрягаемых поверхностей и плотность их прилегания. Недопустимы местные зазоры любой величины, через которые может проникнуть жидкость, так как они являются основной причиной абразивного размыва де­талей.

Прилегание конической поверхности седла клапана к сопря­гаемой поверхности гнезда клапанной коробки проверяют на краску; оно должно представлять собой сплошное кольцо ши­риной не менее 15 мм. Прилегание конических поверхностей штока и поршня должно быть сплошным по кольцу и занимать не менее 60 % поверхности конуса.

После сборки насос прокручивают вручную за шкив на один ход поршня для того, чтобы убедиться, что кривошипно-шатунный механизм свободно вращается без заеданий и скре­жета.

Обкатку производят на воде на испытательном стенде, при­чем насос должен быть снабжен втулкой наименьшего диа­метра. Сначала в течение 20—30 мин насос работает без дав­ления, затем 20—30 мин при давлении, равном половине от номинального для данной втулки, и наконец—при номиналь­ном давлении в течение 1 ч.

При испытании измеряют число двойных ходов, действи­тельную подачу насоса, давление всасывания и нагнетания, подводимую мощность, а также снимают индикаторную диа­грамму. По полученным данным подсчитывают полезный напор насоса, гидравлическую и индикаторную мощности. Все это позволяет определить коэффициент подачи, механический и ин­дикаторный к. п. д. насоса, а по ним судить о качестве прове­денного ремонта.

Источник