ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СЕПАРАТОРОВ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

М. Я. Хабибуллин

Аннотация


Актуальная задача повышения долговечности и надежности работы центробежных сепараторов в условиях коррозионно-эрозионного воздействия обрабатываемых сред с большим содержанием ионов хлора и абразивных включений предопределила переход на изготовление деталей роторов из коррозионно-стойких, высокопластичных сталей аустенитного и аустенитно-ферритного класса взамен применяемых раньше высокопрочных малопластичных сталей аустенитно-мартенситного класса. Иcпользование высокопластичных коррозионно-стойких сталей, обладающих высокими характеристиками вязкости разрушения, исключает возможность хрупкого разрушения роторов. Однако эти стали имеют невысокий предел текучести, что обусловливает необходимость проведения для высоконагруженных корпусных деталей роторов упрочнения в поле центробежных сил. Упрочнение обеспечивает упругую работу деталей роторов при эксплуатации, создает поля остаточных напряжений, частично компенсирующие напряжения, возникающие в эксплуатационном режиме. В данной работе исследованы напряженно-деформированное состояние и несущая способность ротора сепаратора саморазгружающегося типа диаметром 500 мм, изготовленного из деталей, прошедших цикл упрочнения. Исследованы три варианта ротора одинакового конструктивного исполнения, различающиеся материалами корпусных деталей, в качестве которых были использованы стали аустенитного класса 06X17H13M3-ВД, ALIII-23-43-02 и аустенитно-ферритного класса 10Х26Н5М, ALIII-23-24. Напряженно-деформированное состояние ротора исследовали численным методом конечных элементов для осесимметричной задачи. При выборе расчетной схемы конструкции приняты следующие допущения: ротор представляет собой осесимметричную конструкцию с осесимметричной нагрузкой; начальные напряжения не учитываются; нагрузка от воздействия обрабатываемой среды воспринимается корпусными деталями ротора (без учета внутреннего поршня). Граничные условия для ротора определены на основании анализа взаимодействия ступицы с валом (посадка ротора на вал осуществляется с закреплением ступицы в осевом направлении). В процессе нагружения по ступеням определяли остаточную деформацию методом тензометрирования, а также измеряли диаметры деталей микрометром с точностью ± 0,01 мм. Тензорезисторы наклеивали у контуров концентраторов: отверстия под стопор крышки относительно основания, разгрузочных окон, отверстий в затяжных кольцах, а также на торцы основания и затяжного кольца. Таким образом, на основании результатов исследования можно рекомендовать для изготовления роторов сепараторов стали аустенитноферритного класса, обеспечивающие необходимые запасы прочности конструкций.

Ключевые слова


центробежный сепаратор;напряжения;перемещения;нагрузки;концентрация;способность;детали;centrifugal separator;stress;displacement;load;concentration;ability;details;

Полный текст:

PDF

Литература


Персиянцев М.Н. Совершенствование процессов сепарации нефти от газа в промысловых условиях. М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 1999. 282 с.

Khabibullin M.Ya., Suleimanov R.I. Selection of Optimal Design of a Universal Device for Nonstationary Pulse Pumping of Liquid in a Reservoir Pressure Maintenance System // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54. Issue 3-4. P. 225-232. DOI: 10.1007/s10556018-0467-2.

Сахабутдинов Р.З., Шаталов А.Н., Гарифуллин Р.М. Технологии очистки нефти от сероводорода // Нефтяное хозяйство. 2008. № 7. С. 82-85.

Хабибуллин М.Я., Сидоркин Д.И. Определение параметров колебаний колонны насосно-компрессорных труб при импульсной закачке жидкостей в скважину // Научные труды НИПИНефтегаз ГНКАР. 2016. № 3. С. 27-32. DOI: 10.5510/OGP20160300285.

Синайский Э.Г., Ляпина Е.Я., Зайцев Ю.В. Сепарация многофазных многокомпонентных систем. М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 2002. 621 с.

Хабибуллин М.Я. Исследование процессов, происходящих в колонне труб при устьевой импульсной закачке жидкости в скважину // Нефтегазовое дело. 2018. Т. 16. № 6. С. 34-39. DOI: 10.17122/ngdelo2018- 6-34-39.

Alfyorov V.I., Bagirov L.A., Dmitriev L.M., Feygin V., Imayev S., Lacey J.R. Supersonic Nozzle Efficiently Sepa rates Natural Gas Components // Oil and Gas Journal. 2005. Vol. 103. No. 20. P. 53-58.

Vu V.K., Fantoft R., Shaw C.K., Gruehagen H. Comparison of Subsea Separation Systems // Materials of Offshore Technology Conference. Houston, Texas, USA. 2009. OTC-20080-MS. DOI: 10.4043/20080-MS.

Хабибуллин М.Я. Систематизированный подход к методам закачки воды в нагнетательные скважины // Нефтегазовое дело. 2019. Т. 17. № 3. С. 80-86. DOI: 10.17122/ngdelo-2019-3-80-86.

Тимербаев А.С., Таранова Л.В. Численное моделирование процесса разделения водонефтяных эмульсий в центробежном сепараторе // Фундаментальные исследования. 2014. № 9-3. С. 547-551.

Терновский И.Г., Кутепов А.М. Гидро циклонирование. М.: Наука, 1994. 349 с.

Хабибуллин М.Я., Сулейманов Р.И. Повышение надежности сварных соединений трубопроводов в системе поддержания пластового давления // Нефтегазовое дело. 2019. Т. 17. № 5. С. 93-98. DOI: 10.17122/ngdelo- 2019-5-93-98.

Guo G., Deng S. Research on Dispersed Oil Droplets Breakage and Emulsification in the Dynamic Oil and Water Hydrocyclone // Advance Journal of Food Science and Technology. 2013. Vol. 5. No. 8. P. 1110-1116. DOI: 10.19026/ajfst.5.3215.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2020-3-107-112

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 М. Я. Хабибуллин

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2020