Магистральные нефтепроводы представляют собой комплекс сооружений, предназначенный для транспортировки нефти и нефтепродуктов от мест добычи до мест переработки и дальнейшей транспортировки. Этот комплекс включает в себя линейную часть, головную и промежуточные насосные станции, конечные пункты, а также запорные устройства.
Для перекрытия потока нефтепродуктов в магистральных трубопроводах используются различные виды запорных устройств: клиновые задвижки, шиберные задвижки и др. Обычно применяют задвижки с ручным управлением, но также широко распространенным является применение систем для дистанционного управления запорным устройством. Особенно актуальным является применение электропривода для быстрого реагирования и управления запорным устройством при прорывах нефтепровода в удаленных местах использования, а также, в местах, где человек не в состоянии мгновенно отреагировать на изменение ситуации путем ручного управления арматурой.
К задачам управления электроприводами относятся: осуществление пуска запорного элемента, торможение, управление положением рабочего органа запорного устройства. Так же при этом должны быть обеспечены наибольшая производительность механизма, наименьшие капитальные затраты, расход электроэнергии, возможность снижения цены на продукцию, упрощение в обслуживании, надежность и долговечность.
Но использование электрической системы управления имеет ряд недостатков. Так, при быстром перекрытии нефтепровода запорным устройством, имеет место возникновения гидравлического удара, что в свою очередь влечет за собой огромные экономические потери.
Цель работы: Усовершенствование существующих систем управления запорным устройством нефтепровода, путем использования двух электродвигателей вместо одного, один из которых будет работать на открытие запорного элемента, а другой - на закрытие.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Анализ недостатков современных конструкций электроприводов запорных устройств нефтепроводов;
2) Расчет необходимого усилия для перемещения запорного органа, усилия вдоль шпинделя, нахождение необходимой мощности электродвигателя и расчет цилиндрической передачи;
3) Разработать и спроектировать электрический привод;
4) Достоинства применения синтетических материалов в качестве основного материала изготовления некоторых деталей данного привода.
Разработка данной конструкции электрического привода позволит улучшить технико-экономические характеристики, снизить время на проведение ремонтных работ, обслуживания и эксплуатацию, повысит надежность и безотказность работы системы управления.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была проанализирована информация о конструкциях современных нефтепроводов, запорных арматур и электроприводов. Сформулирована и решена задача по конструированию электропривода.
В данной работе были рассмотрены современные способы регулирования запорного элемента нефтепроводных задвижек при помощи электрических приводов, их конструктивное исполнение, достоинства и недостатки применения и тенденции развития. По проведенному анализу была разработана новая наиболее простая конструкция системы управления трубопроводной арматуры диаметром 300 мм с применением двух электрических двигателей, вместо одного. По представленным методикам расчета усилий для перемещения и максимального усилия вдоль шпинделя, расчета цилиндрической зубчатой передачи и подбора электродвигателя была смоделирована конструкция привода запорного устройства. Разработанный электрический привод имеет компактные габаритные размеры, это значительное преимущество среди существующих приводов разных производителей. Для изготовления большинства деталей редуктора возможно использовать сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). В настоящее время полимеры занимают одно из ведущих мест среди конструкционных материалов для машиностроения. Так, потребление пластмасс в этой отрасли становится соизмеримым (в единицах объема) с потреблением стали. Целесообразность применения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, прежде всего, определяется возможностью снижения цены на продукцию. При этом улучшаются такие важнейшие технико-экономические параметры устройств как уменьшение массы, упрощение в обслуживании, надежность и долговечность.
При расчетах электрического привода использовался программный пакет MathCad, для моделирования привода и клиновой задвижки ДУ-300 использовался программный пакет SolidWorks.
