Honghua HHF-1300 HHF-1600 với máy bơm bùn Blak-JAK

Cấu trúc giá đỡ và quy trình loại bỏ ứng suất

Khung máy bơm bùn dòng HHF sử dụng cấu trúc hàn tấm thép có độ bền cao. So với khung đúc truyền thống, thiết kế hàn này đạt được độ cứng cao hơn đồng thời giảm đáng kể trọng lượng. Để loại bỏ ứng suất nhiệt còn sót lại khi hàn, tất cả các khung đều phải trải qua quá trình ủ tổng thể nghiêm ngặt trước khi gia công. Quá trình quan trọng này ngăn chặn sự biến dạng hình học dưới áp suất xen kẽ tải trọng-cao kéo dài (HHF-1600 hoạt động ở tốc độ 120 SPM). Biến dạng như vậy sẽ gây ra sai lệch độ đồng trục giữa trục khuỷu, trục bánh răng và tấm dẫn hướng đầu chữ thập, cuối cùng dẫn đến vòng bi quá nhiệt và mài mòn sớm trên các bộ phận chuyển động.

Hệ thống truyền động: Ưu điểm động của bánh răng xương cá

Cả HHF-1300 và HHF-1600 đều sử dụng bánh răng xương cá cho truyền động chính với tỷ số truyền là 4,206:1. Lựa chọn thiết kế này thay vì bánh răng thẳng hoặc bánh răng côn giải quyết nhu cầu quan trọng về truyền mô-men xoắn ổn định trong hoạt động khoan giếng sâu.

• Lực dọc trục-tự cân bằng: Bánh răng khung A-bao gồm hai bánh răng xoắn ốc có góc xoắn ngược nhau. Cấu trúc này đảm bảo rằng lực đẩy dọc trục được tạo ra trong quá trình chia lưới bánh răng sẽ triệt tiêu lẫn nhau. Do đó, các ổ trục chính của trục bánh răng và trục khuỷu không phải chịu thêm tải trọng dọc trục, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng của chúng.
• Mức độ chồng chéo và độ ổn định: Bánh răng V{0}}có mức độ chồng chéo cao hơn, tức là có nhiều răng ăn khớp cùng lúc hơn. Điều này làm cho việc phân bổ tải đồng đều hơn, bộ truyền động ổn định hơn, độ rung và tiếng ồn ở tốc độ cao giảm đáng kể, điều này rất quan trọng để bảo vệ thiết bị chính xác và đường ống phụ trên thân máy bơm.

cụm trục khuỷu và đầu chéo

Trục khuỷu, bộ phận chuyển động cốt lõi của đầu nguồn, có thiết kế lệch tâm tích hợp trong dòng HHF, được đúc hoặc rèn từ thép hợp kim. Thiết kế này mang lại sức mạnh tổng thể vượt trội và khả năng chống mỏi so với trục khuỷu composite.

• Đầu chữ thập và Tấm dẫn hướng: Đầu chữ thập, một bộ phận quan trọng nối thanh kết nối và thanh trung gian, được thiết kế để chống mài mòn trong máy bơm HHF. Thường được làm bằng sắt dẻo và được trang bị các tấm dẫn hướng có thể thay thế, nó chủ yếu chịu được lực đẩy ngang (Lực đẩy bên) được tạo ra do dao động của thanh nối, đảm bảo chỉ có lực dọc trục thuần túy được truyền đến cần piston ở đầu thủy lực.
• Thanh mở rộng và vòng bịt kín: Thanh mở rộng (Thanh mở rộng) có cấu trúc-bịt kín xuyên qua tấm phân vùng bên nguồn-, ngăn chặn hiệu quả dung dịch khoan từ phía thủy lực đi vào bình chứa dầu bên nguồn-đồng thời ngăn chặn sự rò rỉ chất bôi trơn.

Hệ thống bôi trơn: Bảo vệ kép chống bắn nước và bôi trơn cưỡng bức

Để đảm bảo rằng tất cả các cặp ma sát ở đầu nguồn có thể được bôi trơn hoàn toàn trong các điều kiện làm việc khác nhau, HHF-1300/1600 sử dụng hệ thống bôi trơn hỗn hợp kết hợp bôi trơn cưỡng bức và bôi trơn văng.

• Bôi trơn cưỡng bức: Bơm dầu bánh răng cung cấp dầu bôi trơn trực tiếp đến các bộ phận chính như ổ trục chính, ổ trục thanh nối và chốt đầu chữ thập qua đường ống. Điều này không chỉ bôi trơn các bộ phận này mà còn tản nhiệt do ma sát tạo ra.
• Bôi trơn bằng tia nước: dựa vào chuyển động quay của bánh răng lớn để bắn dầu trong bể dầu lên bề mặt răng và tấm dẫn hướng đầu chữ thập, như một phương tiện bôi trơn phụ trợ, để đảm bảo rằng bơm dầu bị hỏng đột ngột hoặc khởi động ngay lập tức cũng có thể cung cấp khả năng bảo vệ bôi trơn cơ bản.

Vấn đề nan giải ma sát và "Hiệu ứng búa" của kết nối theo luồng

Việc cố định vỏ xi lanh truyền thống và bịt kín nắp van dựa vào các bộ phận giữ ren hoặc bu lông mặt bích có kích thước lớn{0}}. Trên các địa điểm khoan, các kết nối ren này phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng:

Sự tắc nghẽn ren: Các hạt rắn trong dung dịch khoan, muối và sự mài mòn vi mô trong điều kiện-áp suất cao có thể dễ dàng gây ra sự ăn mòn hoặc kẹt hạt trong các khe hở ren.

1. Mối quan hệ phi tuyến giữa mô-men xoắn và tải trước: Các nguyên tắc kỹ thuật chỉ ra rằng chỉ có khoảng 10% mô-men xoắn tác dụng lên đai ốc được chuyển thành lực căng thực tế của bu-lông (tức là lực kẹp), trong khi 90% còn lại bị tiêu hao do ma sát ren và ma sát mặt đầu. Tỷ lệ này càng thấp hơn khi ren bị rỉ sét hoặc được bôi trơn kém.
2. Nguy hiểm khi tháo búa: Để khắc phục lực ma sát tĩnh cực lớn khi tháo đai ốc bị kẹt, người thợ phải dùng búa nặng để đánh cờ lê chuyên dụng.
3. Rủi ro về HSE: Đây là khu vực có-nguy cơ cao xảy ra tai nạn thương tích cá nhân trên giàn khoan, nơi thương tích do ngón tay đè lên, chấn thương mắt do mảnh vụn bay và tổn thương cơ xương mãn tính là những trường hợp thường xuyên xảy ra.

Hư hỏng thiết bị: tác động mạnh lặp đi lặp lại sẽ dẫn đến biến dạng ren, nứt lỗ lắp khung, thậm chí làm hỏng thân mô-đun đầu thủy lực.

Vấn đề mài mòn lệch tâm do định tâm cứng nhắc

Trong cấu hình tiêu chuẩn, kết nối giữa thanh piston và thanh giằng trung gian là chắc chắn. Tuy nhiên, do độ lún của bệ khung, tấm dẫn hướng đầu chữ thập bị mòn hoặc các lỗi nhỏ trong quá trình lắp đặt ống lót xi lanh nên khó duy trì sự thẳng hàng tuyệt đối giữa đường tâm piston và đường tâm ống lót xi lanh.

**Độ lệch đồng trục (Lệch trục)** này làm cho pít-tông tác dụng một lực ngang liên tục lên thành trong của ống lót xi lanh trong quá trình chuyển động tịnh tiến.

• Hậu quả là cao su polyurethane ở một bên của pít-tông bị nén quá-, nhiệt ma sát tăng mạnh, cao su bị lão hóa và bong tróc nhanh chóng, có thể xảy ra hỏng hóc ở phía bên kia và có thể xảy ra tai nạn "cháy pít-tông".

Hiệu quả bảo trì và-Thời gian không sản xuất (NPT)

Thay thế ống lót xi lanh và piston là công việc bảo trì thường xuyên nhất đối với máy bơm bùn. Theo phương pháp đóng búa truyền thống, việc thay thế tất cả các bộ phận của máy bơm ba{1}}xi-lanh thường mất 3-4 giờ, đòi hỏi ít nhất ba công nhân lành nghề làm việc theo ca. Đối với các giàn khoan có lãi suất hàng ngày cao (đặc biệt là các giàn khoan ngoài khơi), thời gian ngừng hoạt động kéo dài 4 giờ này có nghĩa là thiệt hại kinh tế trực tiếp hàng chục nghìn đô la.

Blak-Hệ thống ép xi lanh Jak: Tách rời lực căng thủy lực và khóa cơ

Đây là cốt lõi của hệ thống Blak-Jak, tách biệt về mặt vật lý các chức năng 'tạo lực kẹp' và 'duy trì lực kẹp' giữa Hydra-CEL™ và Lok-CEL™ tương ứng.

Lok-CEL™ (Bộ khóa cơ)

Lok-CEL là bộ phận thân máy bơm cố định được thiết kế để thay thế cụm tuyến có ren truyền thống. Được chế tạo từ thép hợp kim có hiệu suất-cao, nó có thể chịu được tải trọng cực lớn theo chu kỳ do máy bơm hoạt động ở áp suất xả 5000 PSI hoặc 7500 PSI tạo ra.

• Đặc điểm thiết kế: Lok-CEL loại bỏ các cơ cấu thủy lực phức tạp, đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối trong điều kiện vận hành khắc nghiệt. Nó duy trì vị trí ống lót xi lanh thông qua vòng khóa quay thủ công (Vòng khóa).

Hydra-CEL™ (Dụng cụ căng thủy lực)

Hydra-CEL là một dụng cụ thủy lực có thể tháo rời được thiết kế dành riêng cho việc lắp hoặc tháo ống lót xi lanh.

• Khoa học vật liệu: Được thiết kế cho-một người dùng vận hành, thân chính của Hydra-CEL được chế tạo từ hợp kim nhôm cấp-hàng không. Vật liệu này có mật độ thấp (khoảng 1{4}}mật độ của thép), giảm hơn 25% trọng lượng dụng cụ. Bề mặt được anot hóa của nó mang lại khả năng chống ăn mòn đặc biệt, chống xói mòn hiệu quả từ cả nước muối và dung dịch khoan.
• nguyên tắc hoạt động:

1. Giai đoạn lắp đặt: Gắn Hydra{0}}CEL lên Lok-CEL và kết nối bơm thủy lực thủ công.
2. Căng thủy lực: Dầu thủy lực được bơm vào, tạo ra lực dọc trục đáng kể từ Hydra{0}}CEL để kéo căng các bu lông kết nối của Lok-CEL đồng thời nén ống lót xi lanh vào trong. Quá trình này nén miếng đệm lót xi lanh đến khả năng chịu tải thiết kế của nó.
3. Khóa không{0}}mô-men xoắn: Với áp suất thủy lực được duy trì, người vận hành chỉ cần siết chặt vòng khóa trên Lok-CEL theo cách thủ công cho đến khi nó tiếp xúc với mặt cuối của thân máy bơm.
4. Phát hành và loại bỏ: Giải phóng áp suất thủy lực. Lực lò xo của bu lông được hấp thụ bởi vòng khóa, giữ chặt ống lót xi lanh. Xóa công cụ Hydra{2}}CEL.

• Phân tích ưu điểm: Toàn bộ quá trình không cần dùng búa vì lực kẹp tác dụng lên mặt bích ống lót xi lanh hoàn toàn được xác định bằng áp suất thủy lực, đảm bảo độ chính xác và tính đồng nhất cao nhất. Điều này giúp loại bỏ biến dạng mặt bích hoặc tình trạng quá tải cục bộ của miếng đệm kín do tải trước bu lông không đồng đều.

Cụm cần piston tự định tâm HydraA-LIGN™

1. Cơ cấu nổi: Thiết kế thanh HydraA-LIGN kết hợp với khớp chuyên dụng cho phép pít-tông thực hiện cả chuyển động hướng tâm và độ lệch góc so với thanh trung gian.
2. Hiệu ứng ma sát: Khả năng "nổi" này cho phép piston tự động tìm kiếm tâm hình học của ống lót xi lanh. Về lý thuyết bôi trơn bằng chất lỏng, nó giúp duy trì màng bôi trơn đồng đều giữa cao su piston và thành ống lót xi lanh, ngăn ngừa ma sát khô.
3. Tuổi thọ sử dụng kéo dài: Dữ liệu hiện trường cho thấy rằng việc sử dụng thanh HydraA-LIGN giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng của pít-tông và ống lót xi-lanh bằng cách loại bỏ tải trọng ngang, đồng thời giảm mài mòn trên hộp nhồi thanh trung gian.

Hệ thống nắp van lắp ráp nhanh Torque Pro™

HHF-1300/1600 sử dụng vỏ van API 7#, có nắp van nặng và khó{4}}tháo rời được hệ thống Torque Pro xử lý thông qua tích hợp công nghệ thủy lực.

• Tháo-vòng một phần tư: Hệ thống sử dụng cờ lê thủy lực để căng tấm nắp van. Sau khi áp suất thủy lực giải phóng tải trước, người vận hành chỉ cần xoay tấm một phần tư vòng để tháo nó ra.
• Tăng cường an toàn: Điều này giúp loại bỏ nhu cầu vung búa lớn trong không gian hẹp của đầu bơm, giảm đáng kể rủi ro vận hành.

Thông số kỹ thuật luyện kim mô-đun cuối thủy lực

Đối với áp suất làm việc từ 5000 PSI đến 7500 PSI, mô-đun đầu thủy lực phải thể hiện độ bền và độ bền đặc biệt.

• Lựa chọn vật liệu: Các mô-đun đầu thủy lực trong dòng HHF thường được rèn từ AISI 4135 (thép hợp kim crom-molypden) hoặc AISI 8620 (thép hợp kim niken-crom-molypden).

AISI 4135: Với khả năng làm cứng và chống mỏi tuyệt vời, nó phù hợp với tải trọng dao động áp suất cao.

AISI 8620: Là một loại thép làm cứng bề mặt-, nó đạt được độ cứng bề mặt đặc biệt và khả năng chống mài mòn vượt trội sau khi cacbon hóa, đồng thời duy trì độ dẻo dai tuyệt vời ở lõi.

• Xử lý nhiệt: quá trình rèn được chuẩn hóa, làm nguội và tôi luyện để đạt được phạm vi độ cứng Brinell HB 285-330.

Giới hạn độ cứng thấp hơn (HB 285): Đảm bảo khoang bên trong sẽ không bị 'rửa trôi' dưới sự xói mòn chất lỏng áp suất cao.

Giới hạn trên của độ cứng (HB 330): ngăn vật liệu trở nên giòn quá mức và tránh các vết nứt do mỏi tại các khu vực tập trung ứng suất (ví dụ: đường giao nhau hoặc các lỗ mở).

• Chất lượng xử lý: Việc vát cạnh và hoàn thiện bề mặt tại điểm giao nhau của khoang là rất quan trọng. Mô-đun HHF yêu cầu diện tích tiếp xúc giữa hai lỗ côn định vị không nhỏ hơn 75% sau khi lăn để đảm bảo kết nối chắc chắn với khung.

Bảng dữ liệu hiệu suất toàn diện HHF-1600

Bảng 1: Thông số hoạt động của Máy bơm bùn Macro HHF-1600 (dựa trên hành trình 12 inch /304,8mm)

Lưu ý: HHF-1300 có công suất đầu vào định mức là 1300 HP. Trong khi duy trì cùng tốc độ dòng chảy (vì đầu thủy lực là loại phổ dụng), áp suất định mức sẽ giảm tương ứng trong cùng kích thước ống lót xi lanh.

So sánh quy trình công việc: Thay thế cả ba xi lanh

Bảng 2: So sánh thời gian vận hành bảo trì và phân tách hành động

Tính toán lợi ích kinh tế

Giả sử một giàn khoan nước sâu có mức chênh lệch hàng ngày là 100.000 USD, thì con số này tương đương khoảng 4.166 USD mỗi giờ.

• Chi phí của phương pháp truyền thống: 4 giờ ngừng hoạt động=$16.664.
• Chi phí của phương pháp Blak-Jak: 4.166 USD cho 1 giờ ngừng hoạt động.
• Tiết kiệm được $12,498 cho mỗi công việc.

Xem xét tần suất thay ống lót xi lanh, pít-tông và chân van trong một năm, máy bơm có thể tiết kiệm hàng chục nghìn đô la Mỹ cho chi phí thời gian phi sản xuất tiềm ẩn mỗi năm, chưa bao gồm khoản bồi thường lớn và rủi ro pháp lý tránh được nhờ giảm tai nạn lao động.

Chú phổ biến: honghua hhf-1300 hhf-1600 với máy bơm bùn blak-jak, Trung Quốc honghua hhf-1300 hhf-1600 với máy bơm bùn blak-jak