Модернизация конструкции разрезного трубного гидравлического ключа FARR KT5500

Целью работы является модернизация конструкции разрезного трубного гидравлического ключа FARR KT5500.
Дипломный проект содержит аналитическую часть, проектную часть – реверс-инжиниринг гидравлического ключа – модернизация роторного узла, раздел по обеспечению безопасности труда, анализ финансовой эффективности проекта, список использованных источников.
По результатам исследования предложена модернизация роторного узла разрезного трубного гидравлического ключа FARR KT5500, позволяющая оптимизировать процесса свинчивания – развинчивания обсадных и бурильных труб при проведении буровых работ.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………….13
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ………………………………………………………………………………….15
2 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ………………………………………………………………………………………17
2.1 Анализ существующих видов буровых гидравлических ключей ……………………………17
2.1.1 Ключ АКБ-4 ………………………………………………………………………………………………….17
2.1.2 Ключ КБГ-2 …………………………………………………………………………………………………..19
2.1.3 Ключ 10 ¾ Eckel ……………………………………………………………………………………………20
2.1.4 Ключ ST-80 Varco ………………………………………………………………………………………….21
2.1.5 Ключ 01F05C 5-1/2″……………………………………………………………………………………….22
2.1.6 Ключ API 7K ZQ203-100………………………………………………………………………………..23
2.2 Анализ достоинств и недостатков буровых гидроключей ……………………………………..25
2.3 Анализ рынка производителей буровых гидроключей ………………………………………….27
3. РЕВЕРС-ИНЖИНИРИНГ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО КЛЮЧА И ПРОТОТИПА ………….29
3.1 Разбор и измерение параметров деталей прототипа ключа ……………………………………29
3.2 Модернизация недостатков прототипа ключа ……………………………………………………….33
3.2.1 Замена опорных роликов роторного стола ……………………………………………………..33
3.2.2 Доработка системы переключения реверсирования при отвороте/завороте
резьбовых соединений …………………………………………………………………………………………..34
3.2.3 Замена направляющих роликов роторной шестерни ……………………………………….35
3.2.4 Расширение диапазона захвата челюсти …………………………………………………………36
Выводы по разделу: …………………………………………………………………………………………………..37
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ РОТОРНОГО УЗЛА ПРОТОТИПА ………………………………………….38
4.1 Прочностной расчет кинематической цепочки гидроключа …………………………………..38
4.2 Математическое моделирование роторного узла …………………………………………………..52
Выводы по разделу: …………………………………………………………………………………………………..66
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………..68
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………70
5.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………………………….71
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………….71
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения …………………………………………………………74
5.2 Диаграмма Исикава …………………………………………………………………………………………76
5.3 SWOT – анализ ………………………………………………………………………………………………..79
5.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации ……………………………………………..83
5.5 Инициация проекта ………………………………………………………………………………………….85
5.5.1 Цели и результат проекта ………………………………………………………………………….85
5.5.2 Организационная структура проекта ………………………………………………………….88
5.5.3 Ограничения и допущения проекта ……………………………………………………………89
5.6 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………………………89
5.6.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………………..89
5.6.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………………..90
5.7 Определение ресурсоэффективности научного исследования………………………….103
Выводы по разделу ………………………………………………………………………………………………….107
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………………………………………108
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………….111
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……………………..112
6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………………………114
6.3 Анализ выявленных вредных и опасных факторов ……………………………………………..115
6.3.1 Микроклимат ………………………………………………………………………………………………115
6.3.2 Уровень шума на рабочем месте …………………………………………………………………..115
6.3.3 Освещенность на рабочем месте …………………………………………………………………..116
6.3.4 Требования к уровням электромагнитных полей на рабочих местах,
оборудованных ПЭВМ …………………………………………………………………………………………117
6.3.5 Психофизиологические факторы ………………………………………………………………….118
6.3.6 Электрический ток и короткое замыкание…………………………………………………….118
6.3.7 Статическое электричество ………………………………………………………………………….118
6.4 Обоснование мероприятий по снижению воздействий показателей микроклимата 119
6.4.1 Мероприятия по снижению уровня шума ……………………………………………………..119
6.4.2 Мероприятия по устранению недостаточной освещенности рабочей зоны …….119
6.4.3 Мероприятия по снижению уровням электромагнитных полей на рабочих
местах, оборудованных ПЭВМ …………………………………………………………………………….120
6.4.4 Мероприятия по снижению психофизических показателей …………………………..120
6.4.5 Мероприятия по снижению проблем с электрическим током ………………………..121
6.4.6 Мероприятия по снижению проблем со статическим электричеством …………..121
6.5 Экологическая безопасность ………………………………………………………………………………121
6.5.1 Утилизация ТБО, оргоборудования, макулатуры, люминесцентных ламп ……..121
6.5.2 Загрязнение гидросферы применением СОЖ ……………………………………………….122
6.5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………………..122
Выводы по разделу ………………………………………………………………………………………………….124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………………..125
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………………………….126
ПРИЛОЖЕНИЕ А ………………………………………………………………………………………………………128
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ……………………………………………………………………………………………………….141

Существующие модели развития оборудования включают в себя
модернизации существующих устройств. Оптимизация параметров и проверка
нагрузочных способностей устройств и узлов, при помощи программных
продуктов, одна из актуальных тенденций.
В выпускной квалификационной работе произведено исследование
нагрузочной способности роторного узла разрезного трубного гидравлического
ключа FARR KT5500.
Анализ существующих гидравлических трубных ключей позволил
выявить их особенности, технические характеристики. Рынок буровой техники
наполнен различными гидроключами мировых производителей, что позволяет
сделать вывод, что их модернизация и новые решения интересны многим
фирмам (и странам) производителям. Проведенный прочностной расчет
кинематической цепочки гидроключати выявил на полученных картинах
распределения напряжений по всем зубчатым колесам, что напряжения
находятся в пределах нормы. Так же по анализам параметров расчетов даны
рекомендации по изготовлению шестерней. Разработана трехмерная модель, и
на основе прототипа произведена модернизация узлов. Были выполнены
трёхмерные модели всех узлов, выполнен сборочный чертеж и спецификация к
нему. Приведенный математический расчет показал, что система гидроключа
является устойчивой, и выявили собственные частоты системы.
Выполненная модификация трубного гидравлического ключа FARR KT5500
приводит к оптимизации скорости проведения буровых работ, уменьшению
времени технического обслуживания, увеличению диапазона типоразмера труб.

1. Ключ буровой АКБ –3М2 и АКБ 3М2.Э2. Руководство по эксплуатации.
Ижевск: ОАО «Ижнетемаш», 2004.
2. Ключ буровой КБГ-2 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.neftemash.ru/products/18/174/index.htm– (Дата обращения:
17.01.2021г.).
3. Гидравлические ключи Eckel. Каталог [Электронный ресурс]. – Режим
доступа:http://www.coralina.ru/files/neftegaz/Eckel-Product-Catalog-
Russian-2018.pdf – (Дата обращения: 17.01.2021г.).
4. Буровой робот. Руководство по эксплуатации ST 80 [Электронный
ресурс].–Режимдоступа:http://drillzone.ru/uploads/files/
1293332784e92e6208ec83.pdf – (Дата обращения: 17.01.2021 г.).
5. Поиск поставщиков и клиентов [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
https://b2bimporter.com/search – (Дата обращения: 17.01.2021г.).
6. Малиновский, А. И. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ
И ЗАРУБЕЖНЫХ БУРОВЫХ КЛЮЧЕЙ // Молодежь и наука: сборник
материаловХЮбилейнойВсероссийскойнаучно-технической
конференциистудентов,аспирантовимолодыхученыхс
международнымучастием,посвященной80-летиюобразования
Красноярского края [Электронный ресурс]. — Красноярск: Сибирский
федеральныйун-т,2014.—Режимдоступа:http://conf.sfu-
kras.ru/sites/mn2014/directions.html,свободный.–(Датаобращения:
17.01.2021г.).
7. Паспорт трубного гидравлического ключа FARR KT5500
8. Tong-Manual.[Электронныйресурс].–Режимдоступа:
http://www.northwellrentals.com/wp-content/uploads/2016/07/Universe-5.5-
Open-Face-Power-Tong-Manual.pdf– (Дата обращения: 17.01.2021г.).
9. Интернетмагазин[Электронныйресурс].–Режимдоступа:
https://www.eworldtrade.com/pd/ew722135194819/api-k-zq-drill/192555–
(Дата обращения: 17.01.2021г.).
10.Сайт производителя Prospering International [Электронный ресурс].
– Режим доступа: https://sites.google.com/a/prosperinginternational.com/
prospering-international/hydraulic-power-tong192555 – (Дата обращения:
17.01.2021г.).
11.ГОСТ Р 22.0.01-2016. Безопасность в ЧС. Основные положения.
12.СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Установки
пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и
правила проектирования (с Изменением N 1).
13.ГОСТ 12.0.003-2015 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.
14.СанПиН 2.2.8.49-03 Средства индивидуальной защиты кожных
покровов персонала опасных производств.
15.ГОСТ Р 58367-2019 Обустройство месторождений нефти на суше.
Технологическое проектирование.
16.ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (с
Изменением N 1).