Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Резюме
• Файлы

Борисенко П.И. Панченко Г.В. Ляшенко М.В. Шевчук В.П.

Описаны характеристики и проблемы сбора шламовых отложений в нефтедобывающей отрасли, сельском хозяйстве и природных водоемах. Рассмотрены современные рабочие органы мобильных машин занимающихся решением этой проблемы. Исходя из результатов проведенного анализа, были предложены новые конструкции рабочих органов с использованием гидропривода и дистанционного управления. На рабочем органе ковшового типа применена система с подрезом грунта у нижней кромки ковша; на рабочем органе шнекового типа применен новый шнек с взаимозаменяемыми секторами лопастей шнека, грязевым насосом, позволяющим повысить производительность машины и ее универсальность.

Статья в формате PDF

674 KB

При длительном хранении нефтешламы со временем разделяются на несколько слоев, с характерными для каждого из них свойствами (табл. 1).

Таблица 1

Свойства нефтешламов по слоям

Проведенный анализ статистических данных показал, что разрабатываемый рабочий орган для сбора грунтов ковшового типа имеет вместимость до 0,3 м³, при этом мобильный комплекс для сбора шламовых отложений должен обеспечивать минимальное давление на грунт 0,1 кг/см² при массе 1 т. Для достижения таких показателей необходимо использовать гусеничный движитель шириной ленты 0,34 м и опорной поверхностью площадью 0,51 м².

Для сбора верхнего слоя применяются дисковые и щеточные шламосборщики, либо применяют откачку жидкости на сепарационную линию.

Для сбора средней фракции рабочий орган ковшового типа не приемлем из-за снижения производительности, самым подходящим является шламосборщик с шнековым транспортером фирм SEU и Mega Macs (рис. 1, а, б), обеспечивающим механическое разрыхление отложений, накопленных на дне нефтяных резервуаров, со последующей перекачкой донных отложений со значительным количеством твердых частиц.

Недостатками данных рабочих органов являются:

•  громоздкость рабочих органов;
•  цикличность подачи шлама рабочим органом (установка фирмы Mega Macs);
•  привод рабочих органов цепной (установка фирмы SEU);
•  малая производительность.

Решением данных проблем является рабочий орган шламосборщика жидкой фракции нефтешламов, состоящий из:

•  шнекового транспортера - лопасти шнека состоят из секторов, для упрощения обслуживания, их кромки профилированы для рыхления более твердой фракции, привод шнека гидростатический, расположенный соосно с ним;
•  питателя грязевого насоса - концентрирует шлам к «улитке» насоса;
•  грязевого, центробежного насоса - позволяет откачивать нефтешлам из резервуара, с учетом твердых включений, с постоянной производительностью.

Рис. 1. Рабочие органы технологических машин фирм SEU и Mega Macs:
а - установка фирмы SEU; б - установка фирмы Mega Macs

Для сбора нижнего слоя нефтешлама необходим рабочий орган ковшового типа (рис. 2, а), который используется повсеместно и обладает следующими характеристиками и достоинствами:

•  простота конструкции;
•  простота в управлении;
•  дешевизна.

Главным недостатком ковша является некачественная наполняемость нефтешламом.

Во время выполнения технологических операций рабочий орган ковшового типа невозможно максимально наполнить нефтешламом. Из-за физических свойств нефтешлама (вязко-текучая маслянистая среда) произойдет буксование движителя, следовательно, понизится давление рабочего органа на режущую кромку ковша. Для устранения этого необходимо увеличить тягово-сцепные свойства мобильного комплекса, что негативно повлияет на характеристики машины.

Другой разновидностью ковшового оборудования является - челюстной ковш (рис. 2, б). Данное оборудование, установленное на погрузчик, позволяет производить выгрузку без значительного опрокидывания путем раскрытия ковша, что увеличивает максимальную высоту разгрузки, и работать им как отвалом. Привод раскрытия ковша осуществляется двумя гидроцилиндрами, установленными непосредственно на ковше. Недостатками данного оборудования являются:

•  не позволяет максимально наполнить ковш нефтешламом;
•  геометрические размеры (челюстной механизм более громоздкий с учетом заложенных характеристик);
•  усложненная конструкция.

Решением описанной проблемы является оснащение ковша зубовой системой подреза грунта у нижней кромки (рис. 3, а). При внедрении ковша в грунт будет происходить подрез, за счет возвратно-поступательного движения бруса с закрепленными на нем зубьями. Системы подреза имеет гидравлический механизм привода (рис. 3, б), состоящий из гидроцилиндра двойного действия, корпус которого закреплен на корпусе ковша, а шток закреплен на шарнирах бруса для крепления подрезающих зубьев.

Рис. 2. Рабочие органы ковшового типа:
а - ковш; б - ковш с челюстным механизмом

Рис. 3. Ковш с механизмом подреза у нижней кромки:
а - ковш (вид сбоку); б - схема механизма подреза

Данный механизм обладает преимуществами:

•  максимальное наполнение ковша;
•  простота конструкции привода и управления;
•  снижение буксования при выполнении технологической операции.

Гидравлический привод системы подреза позволяет отказаться от громоздкого механического привода. Использование предохранительных клапанов в гидросистеме позволяет исключить разрушающие пиковые нагрузки, что упрощает конструкцию и снижает стоимость машины.

Откаченный шлам в дальнейшем проходит сепарацию и отправляется на переработку.

Данные рабочие органы оборудованы быстросъемными соединениями как всего органа, так и шлангов гидропривода. В рабочих органах используются антикоррозионные материалы и покрытия, позволяющие вести работы в крайне агрессивной среде.

Моделирование оборудования производилось в программном комплексе Solid Work′s, позволяющем провести кинетостатический и динамический анализ прототипа.

Оснащение мобильного комплекса разрабатываемыми рабочими органами расширяет его применяемость, повышает эксплуатационные показатели, что снижает себестоимость выполняемых работ.

Список литературы

1. Туктамышев а.ф. Совершенствование технологий сбора разлитых во время аварий нефтей и нефтепродуктов для вовлечения их в сырьевую базу нефтепереработки и нефтехимии: дис. ... канд. техн. наук. - 2009. -С. 12-23.
2. Гималетдинов Г.М., Саттарова Д.М. Способы очистки и предотвращения накопления донных отложений в резервуарах // Нефтегазовое дело. - 2006.
3. Устройства для зачистки нефтешламовых накопителей и резервуаров [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.oil-sludge.kz/ (дата обращения: 17.10.10).
4. Truxor DM 4700 B [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.truxor.ru/truxor_ttc.htm (дата обращения: 1.08.11).
5. Расчет гидропривода стрелы и дополнительного навесного оборудования [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.opogruzchikax.ru/ (Дата обращения 2011-2012).
6. Влияние внешних факторов на закономерности изнашивания торцовых поверхностей зубьев / Е.И. Тескер, В.И. Шапочкин, С.Б. Иваниди, М.М. Корнилова // Трение и износ. - 1986. - №4. - C. 695-700.
7. Динамическая модель силовой передачи гусеничного трактора с реактивными звеньями / З.А. Годжаев,
   Н.С. Соколов-Добрев, В.В. Шеховцов, М.В. Ляшенко, Вл.П. Шевчук // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - №11. - C. 23-28.
8. Шеховцов К.В. Испытания виброизоляторов кабины трактора [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона: электронный журнал. - 2012. - № 1. - URL: http://ivdon.ru/magazine/latest/n1y2012/639.
9. Проектные процедуры моделирования и оптимизации (на примере разработки корпуса шестеренчатого насоса) / В.П. Шевчук, А.В. Петрухин, А.В. Березин, Ю.В. Тенетко // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - №1. - C. 37-41.

Библиографическая ссылка