Контрольная работа по «Оператор по добычи нефти и газа»

Уплотнительные, прокладочные и набивочные материалы  для арматуры и фланцев

Прокладочные  материалы: прокладки резиновые, паронитовые  прокладки ПОН

Для изготовления прокладок  применяются как неметаллические  материалы, так и металлы. Металлические  прокладки используются для ответственных  объектов в тяжелых условий работы арматуры (высокой температуры, высокого давления и т. д.), но они требуют  значительно больших усилий затяга соединения, чем мягкие прокладки.

Неметаллические материалы. Резина является наиболее пригодным материалом для уплотнения разъемных соединений. Она эластична, требует небольших усилий затяга уплотнений, практически непроницаема для жидкостей и газов. Резина применяется до температуры 50° С, а теплостойкая резина — до 140° С.

Для прокладок обычно применяется  листовая техническая резина по ГОСТ 7338—65 без тканевых прослоек, так  как при наличии прослоек иногда создается протечка среды через  волокна прослойки. По твердости  резину под¬разделяют на мягкую, средней  твердости и твердую. Существует пять типов резины: маслобензостойкая (марки А, Б и В в зависимости  от степени стойкости), кислотощелочестойкая, теплостойкая, морозостойкая и пищевая.

Прокладки из целлюлозного прокладочного  картона широко используются в арматуре для пара низкого давления и воды при рабочей температуре tp < 120° С и рабочем давлении Pp до 0,6 МПа, для масла при tp < 80° С и Pр < 4 МПа и в других случаях. Применяется картон водонепроницаемый и прокладочный (пропитанный), последний используется и для нефтепродуктов при tр <= 85° С и рр < 0,6 МПа. Для картона допускается контактное давление не более 55 МПа. Для высоких температур целлюлозный картон не пригоден, так как обугливается.

Фибра листовая (ФЛАК) представляет собой бумагу или целлюлозу, обработанную хлористым цинком и затем каландрированную. Применяется для прокладок в  арматуре при температуре до 100°  С. Используется при работе на керосине, бензине, смазочном масле, кислороде  и углекислоте. Коэффициент трения между фиброй и сухой сталью μ = 0,33.

Асбест в качестве прокладочного  материала используется в арматуре при повышенных и высоких температурах. Материал минерального происхождения  в технике используется после  переработки в виде листового  картона пли шнура. При 500° С  прочность асбеста снижается  на 33%, а при 600° С — на 77%. К  щелочам асбест устойчив, к кислотам устойчив антофилит-асбест.

Асбестовый непропнтанный  картон имеет рыхлое строение, низкую прочность, ио высокую жаростойкость, используется для арматуры, работающей при температуре до 600° С; задвижек для горячего дутья, генераторных и  дымовых газов и для другой арматуры, не работающей на жидкости. Пропитанный  натуральной олифой асбестовый картон может быть использован для нефтепродуктов при давлении до 0,6 МПа и температуре tp < 180° С, однако замена его при  смене прокладок или ремонте  арматуры затруднена, так как он прилипает к металлическим поверхностям. Для уплотнения средних фланцев  газовых больших задвижек используется также асбестовый шнур, который укладывается спиралью на поверхности фланца, предварительно смазанной техническим вазелином. Кроме того, для прокладок используются специальные ткани с пряжей из мягкой латунной или никелевой проволоки. Изготовляют также комбинированные  прокладки из колец различной  формы и сечений, сердцевина которых  выполняется из асбеста, а облицовка  из тонкого металлического или пластмассового листа. Такие прокладки имеют  хорошие эксплуатационные свойства, но сложны в изготовлении.

Листовой паронит (ГОСТ 481—71) изготовляется из смеси асбестовых волокон (60—70%), растворителя, каучука (12—15%), минеральных наполнителей (15—18%) и серы (1,5—2,0%) путем вулканизации и вальцевания под большим  давлением. Теплостойкость паронита зависит  от количества в нем резины.

Паронит является универсальным  прокладочным материалом и используется в арматуре для насыщенного и  перегретого пара, горячих газов  и воздуха, растворов щелочей  и слабых растворов кислот, аммиака, масел и нефтепродуктов при температуре  до 450°С. Коэффициент трения паронита по металлу μ =0,5. Упругость паронита невелика. При контактном давлении свыше 32 МПа все неплотности в  материале устраняются. Релаксация напряжений в период, ближайший после  затяга, значительна. После обжатия  при контактном давлении 70 МПа герметичность  соединения сохраняется и при  контактном давлении на прокладке, равном рабочему. Наибольшее допускаемое контактное давление на паронит 130 МПа, Чтобы улучшить герметичность соединения и увеличить  сопротивление распору прокладки  средой, на уплотнительных поверхностях соединения обычно создают две-три  узкие канавки треугольного сечения, в которые паронит вдавливается под действием усилия затяга. Такие  канавки делаются и при использовании  других неметаллических прокладок. Листы паронита изготовляются толщиной до 6 мм. Прокладку целесообразно  применять возможно более тонкую»  но толщина ее должна быть достаточной  для герметизации соединения при  данной шероховатости обработанных поверхностей и площади уплотнения. Паронит листовой выпускается следующих  марок: ПОН, ПМБ, ПА, ПЭ (см. табл. 4.29), ПС и ПСГ (последние две — специальные).

Резина представляет из себя продукт термической обработки (вулканизации) смеси каучука и серы. Это очень упругий материал, обладает малой прочностью. Резиновые уплотнитель ные прокладки могут вырезаться или штамповаться из листовой резины, или формоваться в процессе вулканизации. Обычная резина выдерживает температуры до 50 ⁰С , а специальная теплостойкая до 140 ⁰С. Резина горюча и не должна применяться при повышенных температурах. Резиновые прокладки в зависимости от сорта резины обладают средней или высокой степенью релаксации, то есть способностью восстанавливать свою форму после снятия нагрузки. Это позволяет в некоторых случаях использовать прокладку повторно после разборки соединения.

Картон целлюлозный  применяется для воды и пара низкого давления и может работать при температурах не более 120 ⁰C и давлении не более 0.6 Мпа. Преимуществом этого материала является низкая стоимость и простота обработки. Он хорошо уплотняется, обладает малой релаксацией, то есть не восстанавливает свою форму после сжатия.

Асбест - это неорганический природный материал белого цвета, который применяется при повышенных и высоких температурах. Выпускается в виде листового материала, картона  или шнуров. Сам по себе асбест непрочный, рыхлый материал, обладает плохими антифрикционными свойствами. Для улучшения фрикционных свойств прокладочный материал из асбеста часто графитируют, то есть посыпают или натирают порошковым графитом, который является хорошим смазочным материалом.

Листовой паранит представляет из себя продукт вулканизации смеси асбестовых волокон (60-70%), растворителя, каучука (12-15%), минеральных наполнителей (15-18%) и серы (1.2-8.0%) и последующего вальцевания под большим давлением.

Паранит является универсальным  прокладочным материалом. При давлении выше 320 МПа он начинает течь, то есть достигается предел текучести, в  результате чего все неплотности  в соединении заполняются материалом и обеспечивается герметичность  соединения. Толщина прокладки должна быть минимальной, однако достаточной  для заполнения канавок и неровностей. При увеличении толщины прокладки  повышается вероятность ее выдавливания, поэтому не рекомендуется ставить  толстые прокладки. Паранит выпускается  в виде листов толщиной до 6 мм, он легко  режется, рубится, из него можно вырезать фигурные прокладки. Это самый распространенный прокладочный материал для средних  диаметров арматуры.

Металлические прокладки присменяются как штатный прокладочный материал. Как правило, используются прокладки из цветных металлов. Недостатком является невозможность самостоятельного изготовления такой прокладки, а так же большая релаксация напряжений.

Льняная прядь используется для уплотнения резьбовых соединений. Реред применение льняная прядь должна смазывается суриком, разведенным на натуральной олифе, что придает ей гидрофобные свойства. Натуральная олифа, в отличие от синтетической, не высыхает при отсутствии кислорода, поэтому резьбовое соединение, собранное с таким уплотнителем, может быть легко разобрано через много лет. 

Льняная прядь обладает хорошей  упругостью, сто позволяет при  монтаже даже сделать часть оборота  в направлении развинчивания  соединения без потери герметичности. Это очень важно для правильного  разворота трубопровода при монтаже.

Лента ФУМ  так же применяется для герметизации резьбовых соединений. Сокращение ФУМ означает фторпластовый уплотнительный материал. Фторпласт обладает низким пределом текучести, то есть легко уплотняется. Он технологичен в применении, выпускается на катушках в виде лент различной толщины. Однако он практически не обладает релаксацией, что не позволяет при сборке соединения производить даже частичный поворот в тубы в обратном направлении, то есть развинчивания.

2 Виды работ по вводу скважин в эксплуатацию.

К сожалению, ни с одним  видом насосов не происходит столько  отказов и выходов из строя, как  с бытовыми погружными скважинными  насосами. Причина не в качестве оборудования, а в том, что проект и подбор осуществляют не профессиональные проектировщики, а сами владельцы  частных домов или недостаточно квалифицированный персонал монтажных  организаций. Откуда, например, неспециалисту  знать, что двигатель подобранного с большим запасом насоса может  сгореть, если при монтаже и настройке  системы не вывести насос в  рабочий диапазон. Надеемся, что  данная статья поможет читателям  избежать подобных ошибок.  
 

Определение параметров  
 
Говоря о видах насосов для бытового водоснабжения, прежде всего следует разделить поверхностные и погружные насосы. Первые устанавливаются вне источника и могут обычно поднимать воду с глубины до 7–8 м, вторые – колодезные и скважинные насосы – работают, находясь в воде, и применяются для ее подачи с большей глубины (они подвешиваются в колодце или скважине на тросе). Горизонтально установленный скважинный насос можно использовать также для забора воды из реки или озера, когда они находятся далеко от дома и необходим большой напор.  
 
Во всех случаях для правильного выбора насоса, прежде всего, необходимо определить его рабочие параметры -- расход (Q) и напор (H).  
 
Требуемый расход воды определяется из суммарной производительности всех водоразборных точек объекта, с учетом вероятности их одновременного использования. В упрощенном расчете можно пользоваться следующими нормами водопотребления для сантехнических приборов: умывальник - 60 л/ч, смывной бачок унитаза - 83 л/ч, кухонная мойка - 500 л/ч, душ - 500 л/ч, ванная - 300 л/ч, поливочный кран - 1080 л/ч. Полив газонов и цветников требует 3-6 м3 воды на один м2, расход при этом зависит также от способа орошения и интенсивности полива. Сауна или баня потребует около 1000 л/ч.  
 
Для расчета требуемого напора используется формула:  
 
Нтр = Нгео + S + Нсвоб, где  
Нгео - высота ввода трубопровода в здании относительно динамического уровня воды в скважине (численное выражение динамического уровня должно обязательно присутствовать в паспорте скважины);  
S - сумма потерь напора на трение в трубопроводе и местные сопротивления (арматура, фасонные детали, фильтры и т.д.);  
Нсвоб - напор, который необходимо создать на вводе в здание, с расчетом обеспечения на самой удаленной и высоко расположенной водоразборной точке давления 0,5 атм.  
 
Параметры скважины принципиально важны для пользователя, так как используются при расчете требуемого напора и рабочей характеристики выбираемого насоса. В паспорте скважины буровиками должны быть указаны такие параметры как статический уровень, динамический уровень, дебит скважины. Эти данные определяются экспериментально организацией, проводившей буровые работы. Очевидно, что результаты расчета окажутся неверными, если при определении динамического уровня скважины использовался насос заведомо меньшей мощности, чем это потребуется для водоснабжения объекта в соответствии запросам потребителя.  
 
И хотя на быстрое получение официального паспорта артезианской скважины пользователю рассчитывать сложно (это государственный документ, требующий множества разрешений и согласований), необходимо требовать предоставления вместе с актом проведенных работ подробные данные по скважине, в том числе - осведомиться и о мощности насоса, которым проводилась откачка воды при определении динамического уровня. Заключая договор на буровые работы, следует обращать внимание на наличие лицензии у подрядчика.  
 
Только серьезные фирмы (в Московском регионе - "Гидроинжстрой", "Боргеоком", "Аква Хелп", "Сэвэн ТВК" и д.р.) всегда по окончанию работ дают клиенту гарантию и подробный паспорт скважины, где четко прописаны все упомянутые характеристики, а также диаметр обсадной колонны, перечень пройденных грунтов, сведения о пробной прокачке скважины и т.д. - вплоть до рекомендованной марки насоса и глубины его установки.  
 
Параметры требуемых Q и Н для дополнительного оборудования (джакузи, моечная машина, разбрызгиватели, "дождевалки" и т.д.) указываются производителями. При установке водоочистных фильтров учитываются потери напора (обычно около 2 атм) и расход воды на их промывку. Для бассейна указывается только время его наполнения.  
 

Пример расчета  
 
Исходные данные:  
 
Требуется обеспечить водоснабжение загородного участка с двухэтажным коттеджем (кухня, два санузла и душ с гидромассажем требуют расхода 1 м3/ч и напора 4-5 атм.), гаражом, домом для обслуживающего персонала (содержит санузел), баней, бассейном на 45 м3, поливом территории, системой водоочистки. На участке постоянно проживает семья из четырех человек и два человека из числа персонала.  

Для водоснабжения участка  пробурена скважина глубиной 80 м; диаметр  обсадной колонны - 150 мм; статический  уровень - 46 м; динамический уровень - 50 м; расход, измеренный при откачке - 3,5 м3/ч. Расчет: С учетом норм расхода  воды (см. в начале статьи) получаем суммарный расход и напор потребителей: Qсум = 500 + 3 ґ (60 + 83 + 500) + 1000 + 1000 + 2 ґ 1060 = 6500 л/ч = 6,5 м3/ч Нтр = 50 + 8 + 20 + 2 + 30 = 110 м  Ввиду невозможности и нецелесообразности использовать все водоразборные  точки сразу, можно определить требуемый  расход как 5 м3/ч. Расчетным данным удовлетворяет  насос SP 5А-33 (Q = 5 м3/ч, H = 120 м); его характеристика показана на рисунке.  
 
Этим обеспечивается достаточный расход для кухни, одного санузла и полива. (Подразумевается, что хозяева не будут одновременно с поливом территории из обоих кранов использовать баню и принимать ванную, мыться в душе и наполнять бассейн.) Для обеспечения давления на поливочные установки и гидромассаж дешевле использовать отдельные насосы - это позволит не держать под высоким давлением весь водопровод и сделает работу погружного насоса более стабильной, а систему гибкой и независимой (с помощью дополнительного насоса всегда можно получить высокое давление в любой точке разбора). Бассейн будет наполняться ночью. При этом с помощью задвижки на оголовке следует "задросселировать" насос (создать дополнительное сопротивление), чтобы при работе по заполнению бассейна подача не превышала допустимой - 6,5 м3/ч.  
 
Если мощность завышена  
 
Самостоятельный выбор насоса заказчиком, предъявляющим завышенные требования по расходу и напору, часто приводит к выбору насоса слишком большой мощности. В случае с рассмотренными выше исходными данными таким насосом может быть SP14А-25. Как уже говорилось, при установке модели завышенной мощности возможны осложнения.  
 
Во-первых, так как при подобном выборе номинальная подача значительно превышает средние потребности по воде, насос будет работать в режиме частых включений/отключений. Фирмы-изготовители допускают до 30 включений насоса в час, но только в течение одного часа в сутки, при общем ограничении - 60 циклов за день. В любом случае частые включения негативно сказываются на ресурсе работы электродвигателя и пусковой автоматики. Для избежания этого потребуется установка мембранного бака большого объема.  
 
Во-вторых, при завышенной мощности насоса, как следствие будет завышено и давление воды на вводе в дом. В момент пуска такого насоса неминуемо будут возникать сильные гидравлические удары. Некоторая арматура может быть просто не рассчитана на такое давление (посудомоечные и стиральные машины, смесители), потребуется дополнительная установка редукторов давления для снижения напора.