Жобалау кезінде бұрғылау жабдығының сенімділігін болжау

Бұрғылау қондырғысы күрделі машиналарды және ұңғыманы жүргізудің технологиялық процесінде әртүрлі функционалдық тағайындалулы бұрғылау кешенін біріктіреді. Сондықтан, бұрғылау қондырғысының сенімділік көрсеткіштерінің уақытқа байланысты өзгеруін болжау қиынға соғады. қайта жобаланатын машиналардың сенімділін бағалауды тәжірибелік үлгіні жобалау кезінде немесе оны жасау кезінде жүргізу қажет болғанда мақсаттың күрделілігі едәуір өседі.

Сенімділік теориясында талдаудың статистикалық әдісі маңызды рөлатқарады. Алайда, статистикалық әдістерді бір немесе бірнеше күрделі объектілерді жобалау кезінде, сондай-ақ, пайдалану шарттары бойынша істен шығуы болмайтын немесе олардың пайда болу ықтималдылығы өте төмен нысандарды жобалау кезінде қолдану мүмкін емес.

Сондықтан сенімділікті болжау әдістерін игерудің негізі ретінде істен шығу физикасы, бөлшектердің деформацияланған күйі, сондай-ақ, бұйымның параметрлік істен шығуларының заңдылығы қабылдануы қажет, себебі сапа параметрлерінің рауалы шектерден шығуы бұрғылау машиналарына тән істен шығулар түрі болып табылады. Яғни, бұйымның сенімділігін болжау негізіне болып жатқан құбылыстардың физикасын және олардың статистикалық табиғатын ескеретін уақыттың өтуімен машинаның шығу параметрлерінің өзгерісі математикалық түрде суреттелген параметрлік істен шығудың моделі болуы қажет.

Бұйымның сенімділік көрсеткіштерін жобалаудың мақсаты бұйымды жасау мен пайдалану кезінде шығындардың жинақтық құнын оңтайлы таралуына және мыналарға қажет:

a) құрылымның оңтайлы нұсқаларын таңдауға;

б) бұйымның жұмыс параметрлері мен режимдерін нақтылауға;

в) техникалық күту және жөндеу стратегиясыноңтайландыруға;

г) сенімділікті жоғарылату бойынша іс шаралар өткізуге;

д) қосалқы бөлшектер шығаруды жобалауға.

Жобаланатын бұйымның сенімділік көрсеткіштері бірлігін анықтау және бұйымның божанатын сенімділік көрсеткіштерін қажетті мәндермен сәйкестендіру жолымен болжауды жүзеге асырылады.

Жасап шығарудың әр түрлі сатыларында бұйымның, жинақ бірліктерінің және бөлшектердің сенімділік көрстекіштерін сандық бағалау сенімділікті болжаудың нәтижесі болып табылады.

Бұйымның сенімділігін болжаудың реті МЕСТ 27.301-83 стандарттарымен белгіленген. 6.17-суретте жобалау кезінде бұйымның сенімділігін болжаудың блок-сұлбасы көрстеілген.

Сенімділікті болжау үшін бастапқы ақпараттар:

- бұйымды жасаудың әртүрлі сатысындағы (техникалық ұсыныстар (П), эскиз жобасы (ЭЖ), техникалық жоба (ТЖ), және жұмыстық сызбалар) конструкторлық құжаттар;

- олардың пайдалану сенімділігі туралы статистикалық мәліметтері кіретін ұқсас бұйымдар туралы мәліметтер банкі;

- бөлшектер мен жинақ бірліктерінің жүктелгені туралы мәліметтер кіретін сынақтар туралы мәліметтер банкі;

- пайдалану шарттары туралы мәліметтер.

Сенімділікті болжау әдістері мыналар: есептік, эксперттік, тәжірибелі-статистикалық, және зерттеу сынақтары.

Бастапқы ақпарат

1.Конструкторлық құжаттар 2.Ұқсас бұйымдар туралы мәліметтер 3.Макеттер мен аналогтардың сынақтары нәтижесі 4.Техникалық күту және жөндеу стратегиясы

Сенімділікті болжаудың есептік әдісі қолданған дұрыс деп саналады, себебі ол сенімділікті құрайтын факторларды – істен шығулардың физикасын, бөлшектер мен жинақ бірліктерінің деформацияланған және шекті жағдайын, құрылымның кинематикалық және динамикалық сипаттамаларын, бөлшектер мен жинақ бірліктері арасындағы тура және жанама байланыстарды, сыртқы әсерлерді – толық есептеуге мүмкіндік береді.

Есептік әдіс беріктік теориясы мен қирау механикасының және үйкеліс пен тозу теориясының әдісімен бірлескен ықтималдылық теориясына, математикалық статистикаға, функционалды талдауға негізделеді.

Сенімділік көрсеткіштерін болжаудың эксперттік әдістерін жауапты емес бөлшектер мен жинақ бірліктері үшін ақпараттың жетіспеушілігі және жуықтап бағалаудың рұқсат етілген кезде, есептік әдістерді қолдану мүмкін болмайтын жағдайда пайдалану ұсынылады.

Болжаудың тәжірибелі-статистикалық әдісін ұқсас бұйымдардың, құрама бөлшектердің, жинақ бірліктерінің, сонымен қатар, макеттер мен тәжірибелік үлгілердің сенімділігі туралы ақпараттар алу үшін қолданылады.

Зерттеу сынақтарының әдісін мына жағдайларда қолданады: бөлшектердің, жинақ бірліктерінің және макеттері мен тәжірибелі үлгілері негізінде жасалған бұйымдардың сенімділік көрсеткіштерін болжау үшін; жүктеме мен пайдалану шарттары туралы ақпарат алу үшін; басқа әдістермен алынған сенімділік көрсеткіштерін нақтылау және бақылау үшін.

П және ЭП кезеңдерінде эксперттік және экстраполяциялық әдістерді, сонымен қатар, ұқсас бұйымдар бойынша тәжірибелі-статистикалық әдістерді қолданумен, бұйымның сенімділік көрсеткіштерін бағдарлы болжауды жүргізеді. Болжау нәтижелерін П және ЭП түсіндірме жазуларына енгізеді.

Жұмыстық құжаттары бар ТП игеру кезеңінде есептік әдіс пен зерттеу сынақ әдісін қолданумен жобаланатын сенімділік көрсеткіштерін қорытынды болжауды жүргізеді. Болжау нәтижелерін ТП түсіндірме жазуына енгізеді.

Жалпы бұйымның сенімділігін болжау кезінде оның құрылымдық сұлбасын минималь және асқын құрылымын айқындап, «бөлшек – жинақ бірлігі – бұйым» иерархиялық сұлбасы түрінде көрсетеді.

Иерархиялық құрылымдық сұлба – бұйымның өзара деңгейлері бойынша бағыну ретінде байланысқан жинақ бірліктері мен бөлшектерінің бірлестігі түріндегі графиктік суреті. Бірінші деңгейде құрылыстық-аяқталған және өзіндік функционалдық тағайындалуы бар жинақ бірліктері қарастырылады. Келесі деңгейлерде элементар және бөлінбейтін бірліктер қарастырылады.

Минималь құрылым ретінде оның функционалдық тағайындалуын көрсететін байланысын және бірінші деңгейдегі жинақ бірлігін қосатын бұйымның үлкейтілген сұлбасын айтамыз.

Асқын құрылым – бұл минималь құрылымын қамтамасыз етуші және резервті жүйешіктер енгізілген бұйымның сұлбасы.

Иерархиялық құрылымдық сұлбасының негізгі функционалдық элементтері, сондай-ақ, бағыну ретінің деңгейі бойынша орналасқан және арасындағы байланысты көрсететін күштік және кинематикалық тізбек элементтері болуы қажет.

Функционалдық элементтер арасындағы байланыс тура және жанама болып бөлінеді. Тура байланыстар жинақ бірліктері мен бөлшектерді тұтас бір бөлшекке біріктіреді, жанама байланыстар бұйымның жұмысқа жарамдылығын қамтамасыз етеді – бұл майлау, салқындату сұйықтығы, беру жүйелері және басқа көмекші элементтер.

6.18-суретте ЛБУ1100 бұрғылау қондырғысының кинематикалық сұлбасы көрсетілген, оның иерархиялық құрылымдық сұлбасы 6.19-сурет көрсетілген.

Бұрғылау сорғысының иерархиялық құрылымдық сұлбасы 6.20-суретте келтірілген.

ИҚС талдау кезінде элементтерді сенімділігі жоғары және сенімділігіне жобалаушы әсер ете алмайтын элементтерге бөледі. Соңғыларына мысалы, электр қозғалтқыштарын, ЭМС-750 сырғанау жалғастырғыштарын жатқызуға болады. Бұрғылау қондырғысының сенімділігінің құрылымдық сұлбасында осы элементтердің тоқтаусыз жұмыс ықтималдылығы берілген болып саналады. Осы принципке қарап, ИҚС әрбір деңгейін объектінің қарапайым элементтеріне дейін қарастырады. Сенімділіктің құрылымдық сұлбасын (СҚС) құру қорытынды кезең болып болады.

ЛБУ1100 бұрғылау қондырғысының СҚС 6.21-суретінде көрсетілген.

Суреттегі жұлдызбен СҚС қорытынды элементтері белгіленген. Берілген СҚС оның элементтерімен бір шекті күйге – беріктікке жетуі нәтижесінде істен шығудың пайда болу мүмкіндігіне байланысты құрылады. Алайда, ЛБУ1100 бұрғылау қондырғысының элементтерінің істен шығулары оның элементтері бір немесе екі шекті күйге қол жеткізген кезде пайда болуы мүмкін. Сондықтан, СҚС 6.22-суретінде көрстеілгендей келтіруге болады.

Бұрғылау сорабының құрылымдық сұлбасын талдау, оның сенімділік көрсеткіштері гидравликалық блоктың тез істен шығатын элементтерінің істен шығуға дейін атқаратын жұмыс көлемімен шартталатынын көрсетеді. Осыны ескерумен бұрғылау сорабының гидроблоктарының сенімділігінің есептік құрылымдық сұлбасы қарапайымданады және 6.11 және 6.12-суреттерде көрсетілген сұлба түрінде болады.

Негізгі

Трансмиссия

Көтергіш білік

Тежегіштік жүйе

РПДЭ

Тірек А*

Рама А *

Муфталар

Біліктер *

Қосылыс

Берілістер

Мойынтірек В*

Муфта МШ –1070

Мойынтірек В*

Білік В*

Білік А*

Шпонкалы байланыс

Престік отырғызу А*

Барабан

Негізгі тежегіш

Жұдырықшалы муфта

Муфталар МШ - 700

Тісті муфта

Жұдырықшалы муфта

Шынжырлы беріліс

Тісті беріліс

Күпшек * А

Бөшке * А

Бөшке * С

Күпшек * А

Күпшек * А

Орындайтын жүйе

Басқару жүйесі

*- соңғы элемент; А – тепе –теңдік беріктігіндегі шектік күйі; В – төзімділіктің шектік күйі; С – орнықтылықтың шектік күйі

6.22 Сурет. ЛБУ 1100 бұрғылау шығырының жетегінің шекті күйіндегі тепе – тең беріктігі,төзмділігі, орнықтылығы бойынша сенімділігінің құрылымдық сұлбасы

Негізгі

Трансмиссия

Көтергіш білік

Тежегіштік жүйе

РПДЭ

Рама *

Тіректер *

Муфталар

Біліктер *

Қосылыс

Берілістер

Мойынтірек *

Муфта МШ –1070

Білік *

Мойынтірек *

Муфта МШ –1070

Барабан

Шпонкалы байланыс

Престік отырғызу

Негізгі тежегіш

Жұдырықшалы муфта

Көмекші тежегіш ЭМТ - 4500

МШ - 700

МШ - 700

Тісті муфта

Жұдырықшалы муфта

Шынжырлы беріліс

Тісті беріліс

Күпшек *

Бөшке *

Күшпек *

Орындайтын жүйе

Басқару жүйесі

*- соңғы элемент

Сурет 6.21 ЛБУ 1100 бұрғылау шығырының сенімділігінің құрылымдық сұлбасы