Наши проекты:

Мобильные решения в нефтегазовой отрасли

     В современных условиях необходимо добиваться снижения потерь времени и человеческих усилий для получения наибольшей экономической отдачи. Повышенные требования заказчиков для нефтяной и горнодобывающей промышленности диктуют необходимость снижать массу и габаритные размеры технологического оборудования. Одним из способов решения этой проблемы является применение гидравлики для приведения в действие рабочих органов.

      Одним из примеров успешного применения концепции минимизации массы и габаритов для повышения мобильности и расширения возможностей оборудования явилось участие компании «Гидронт» совместно с компанией «PSM-IMPEX» в разработке, оптимизации гидросхемы и комплектации гидравлической системы установки привода скважинных штанговых насосов «Гейзер». Применение гидравлического привода позволило снизить массу оборудования до 2,5 тонн, против 8 … 15 тонн у традиционных балансирных качалок при таком же тяговом усилии. Главным отличием от балансирных качалок является применение гидравлического цилиндра для привода плунжера скважинного насоса. Гидравлическая система качалки позволяет в широких пределах устанавливать величину хода и частоту качаний плунжера, а также рекуперировать энергиию холостого хода при спуске плунжера насоса благодаря применению гидроаккумуляторов.

      Применение гидравлического оборудования позволяет значительно упростить или вовсе исключить механические передачи, что приводит к снижению массы машины и увеличивает возможности для оптимизации компоновки. Например, удельная мощность гидромотора на килограмм веса лучше того же показателя для электродвигателя почти в 10 раз. Разнообразие регуляторов и способов регулирования гидромашин позволяет оптимизировать потребление мощности установки, а, следовательно, её экономичность. Таким образом, применение гидравлического привода выгодно в системах, где необходимо задействовать отдельно или совместно работу нескольких исполнительных механизмов. Характерным примером широкого применения гидравлики являются мобильные буровые установки, в которых от одного или нескольких насосов, приводимых в действие от основного двигателя (дизельного или электрического) может приводиться в действие широкий спектр оборудования: гидроцилиндры подъёма стрелы, буровой каретки, гидромоторы вращателя, насоса рабочего раствора, компрессора, приводов хода. Компания «Гидронт» осуществляет комплексные поставки гидравлического оборудования на ряд предприятий, выпускающих горные и геологоразведочные машины.

       Также «Гидронт» может предложить для предприятий, производящих буровую оснастку, например, производство буровых ключей типа «Oil-Country», комплектацию гидравликой (шестерёнными моторами, гидроклапанной аппаратурой и гидрораспределителями).           

ПРОЕКТ ЭКСКАВАТОРА ЭГП-230

В конце апреле 2010 года на ОАО «Промтрактор» (г. Чебоксары) были успешно проведены первые испытания гусеничного экскаватора ЭГП-230 массой 23 тонны. Разработкой экскаватора занимались инженеры-конструкторы ООО «ГСКБ ХС» (г. Чебоксары) под руководством генерального конструктора Кабакова В.Н.

Задачу перед конструкторским отделом ООО «ГСКБ ХС» поставили следующую: разработать экскаватор, отвечающий современным требованиям по экологии, эргономики, дизайну. Но самой главной задачей были определены повышенные требования к производительности экскаватора и расходу топлива.

Для решения главной задачи были привлечены технические специалисты ООО «Гидронт» (г. Екатеринбург), которые совместно с конструкторами ООО «ГСКБ ХС» выполнили расчеты и проектирование гидравлической системы и электронной системы управления экскаватором, программирование средств отображения информации.

В гидравлической системе экскаватора были применены комплектующие ведущих европейских и азиатских производителей гидравлики: Kawasaki (Япония), Walvoil (Италия), Reggiana Reduttori (Италия), Parker (Швеция), Ölhydraulik Altenerding (Германия), Tong Myung (Корея). Этим достигается высокое качество и надежность «физической силы» экскаватора.

Одной из отличительных характеристик экскаваторной техники от других видов техники является требование по совмещению операций в процессе работы. Это требование напрямую влияет на производительность экскаватора, а также и на эргономику. К примеру, в «дросселирующих» гидравлических схемах предсказуемая работа гидравлики возможна при совмещении не более двух операций; при совмещении трех и более операций давления в нагрузках влияют на скорость выполнения операций, что снижает эргономику при управлении экскаватором. Из нашего опыта можем с уверенностью сказать, при выполнении с помощью экскаватора земляных работ профессиональный экскаваторщик совмещает до трех, в редких случаях до четырех, операций. Это возможно выполнить с помощью LS или LUDV гидравлических систем. LS-система редко применяется в «экскаваторных схемах», так как имеет ряд ограничений.

Наиболее подходящей схемой для экскаватора в настоящее время является LUDV гидравлическая система, которая позволяет совмещать все возможные операции. При этом скорость выполнения операций не зависит от давления нагрузки, а определяется соотношением максимальной подачи гидронасосов и суммарным расходом через включенные рабочие секции. Эти доводы также подтверждают схемные решения ведущих производителей экскаваторной техники. В экскаваторе ЭГП-230 применена LUDV гидравлическая система, что повышает эргономику управления экскаватором.

В LUDV- системе подача гидронасоса равна суммарному расходу рабочей жидкости через включенные рабочие секции гидрораспределителя. Это положительно влияет на увеличение срока эксплуатации рабочей жидкости в гидросистеме и увеличению сроков между техническими обслуживаниями.

В экскаваторах массой 22-24 тонны стандартным решением является применение двух насосов с рабочим объемом 107 см³. Это выбор обусловлен также и историей развития экскаваторов от «дросселирующих» гидравлических схем. В гидравлической системе экскаватора ЭГП-230 установлены два насоса с рабочим объемом 140 см³. Применение гидронасосов с большим рабочим объемом имеет существенное преимущество. При автоматическом управлении оборотами двигателя (описание ниже) увеличение рабочего объема гидронасосов позволяет получить необходимую подачу рабочей жидкости в гидросистему при меньших частотах вращения коленвала двигателя, что снижает расход топлива и шум двигателя. При ручном задании оборотов двигателя (описание ниже) увеличенный рабочий объем гидронасосов позволяет подать большее количество рабочей жидкости в гидросистему, что положительно влияет на уменьшение рабочего цикла и увеличении производительности экскаватора.

В настоящее время наиболее распространены одноконтурная и двухконтурная схемы экскаватора (рассматриваем LUDV систему). Под одноконтурной схемой понимается объединение потоков рабочей жидкости от гидронасосов перед гидрораспределителем. Для анализа работы одноконтурной схемы можно представить, что вместо двух насосов рабочим объемом V установлен один насос рабочим объемом 2V. К примеру, рассмотрим совмещение операций поворота платформы и подъема стрелы. Подача рабочей жидкости в механизм поворота платформы 80 л\мин, давление на входе гидромотора 120 кгс\см². Подача рабочей жидкости в гидроцилиндр стрелы 150 л\мин, давление в полости гидроцилиндра 300 кгс\см². Подача гидронасоса будет составлять 80+150=230 л\мин при давлении на выходе 320 кгс\см²; приводная мощность гидронасоса составит 133 кВт. Полезная мощность, затраченная для выполнения операций поворота платформы и подъема стрелы, составляет соответственно 17 кВт и 82 кВт; итого затраченная полезная мощность составляет 99 кВт. Расчетное время поворота платформы на выгрузку грунта составляет 25 процентов от продолжительности рабочего цикла. Получается, что мощность (133-99)*0,25 = 8,5 кВт используется для нагрева рабочей жидкости. Нагрев рабочей жидкости это неэффективное использование мощности двигателя, приводящее к увеличению потребления топлива и старению РЖ. Во-вторых, во время поворота платформы на выгрузку грунта неэффективное использование мощности 133-99=34 кВт приводит к уменьшению производительности экскаватора. Таким же образом можно рассмотреть работу экскаватора при совмещении операций управления рукоятью и ковшом.

Под двухконтурной схемой понимается возможность как раздельной подачи рабочей жидкости в гидрораспределители от двух гидронасосов, так и объединение потоков рабочей жидкости. При вышеописанных условиях совмещения операций поворота платформы и подъема стрелы при раздельной подачи рабочей жидкости, приводная мощность первого и второго гидронасосов составит соответственно 20 кВт и 87 кВт. Получается, что мощность ((20+87) - 99)*0,25 = 2 кВт используется для нагрева рабочей жидкости, а неэффективное использование мощности во время поворота платформы на выгрузку грунта составит (20+87) – 99 = 8 кВт. В данном случае мощность потерь обусловлена особенностью LS и LUDV систем, а именно перепадом давлений между выходами гидронасосов и линией LS (примерно 20..23 кгс\см²). Из сравнительных расчетов следует, что двухконтурная схема является наиболее эффективным способом для увеличения производительности экскаватора и снижения расхода топлива.

При сборке двухконтурной схемы между гидронасосами и гидрораспределителем устанавливается трубопровод с диаметром в два раза меньше, чем диаметр аналогичного трубопровода в одноконтурной схеме, что приводит к повышению удобства монтажа гидросистемы.

В экскаваторе ЭГП-230 применена двухконтурная схема. Выбор раздельной подачи или объединение потоков осуществляет система электронного управления экскаватором исходя из текущих условий работы; тем самым повышается производительность экскаватора и эффективность использования мощности двигателя.

Управление золотниками рабочих секций гидрораспределителя в экскаваторе ЭГП-230 выполнено как гидравлическим способом, так и электрогидравлическим. С помощью секций с электрогидравлическим управлением производится оптимизация работы гидросистемы.

В гидросхеме экскаватора ЭГП-230 измерение перепада давления производится непосредственно на рабочей кромке золотника рабочей секции. Это достигается подачей на LS-клапан гидронасоса давлений из канала P и канала LS гидрораспределителя. Наличие линий P и LS обеспечивает плавность управления и точность настройки гидросистемы, независимо от перепада давления на «подающем» трубопроводе (от гидронасоса до гидрораспределителя) при различных подачах РЖ. В устаревших схемах соединения гидронасоса и гидрораспределителя, линия от канала P отсутствует.

Для ограничения суммарной потребляемой мощности гидронасосов установлен электромагнитный пропорциональный клапан мощности, управление которым позволяет эффективно использовать мощность двигателя при любых оборотах коленвала и подключенных к двигателю потребителей (гидронасосы системы управления и системы охлаждения). Наличие управляемого клапана мощности в экскаваторе ЭГП-230 приводит к увеличению производительности экскаватора.

В экскаваторе ЭГП-230 имеется возможность выбора «ручного» задания или автоматического управления оборотами коленвала двигателя. «Ручное» задание оборотов является стандартным решением в экскаваторах; обороты двигателя выставляет экскаваторщик с помощью рукоятки. При «ручном» задании оборотов двигателя выбирается один из режимов в зависимости от типа грунта: тяжелый, средний или легкий, а также имеется возможность включения функции автоматического уменьшения оборотов двигателя до частоты холостого хода при отсутствии выполнения технологических операций.

«Изюминкой» экскаватора ЭГП-230 является режим автоматического управления оборотами коленвала двигателя. При работе в этом режиме оборотами двигателя управляет электронная система управления экскаватором в соответствии с «требованиями» гидравлической системы по приводным моментам и максимальным подачам гидронасосов. Это позволяет получить максимальную производительность и уменьшить расход топлива и шум двигателя. При этом улучшается эргономика управления экскаватором: экскаваторщику не надо задумываться, на какой частоте вращения коленвала выполнять земляные работы, а необходимо сосредоточить свое внимание на выполнении работы..

Для работы экскаватора в зимних условиях предусмотрена система автоматического прогрева рабочей жидкости. Это позволяет подготовить гидросистему экскаватора к работе в течении 10-15 минут. Применение системы прогрева значительно увеличивает надежность и ресурс гидросистемы.

В экскаваторе ЭГП-230 применена электронная система управления, разработанная техническими специалистами ООО «Гидронт». Система управления выполняет функции по оптимизации работы и эффективному управлению гидросистемой, сбор информации со всех датчиков и органов управления, управление пропорциональными и позиционными электромагнитами гидрораспределителей и клапанов, а также управление двигателем и вывод информации на дисплей. Связь между «узлами» системы управления осуществлена с помощью CAN-шины, имеющей высокую помехозащищенность.

В июне 2010 года планируется окончание испытаний экскаватора ЭГП-230, после чего экскаватор будет передан в эксплуатацию, в том числе и для проведения ресурсных испытаний. Специалисты ООО «ГСКБ ХС» и ООО «Гидронт» на все время испытаний будут вести техническое сопровождение экскаватора.

Хотелось бы рассказать один интересный эпизод. В апреле на испытаниях экскаватора, проводимых на полигоне в реальных рабочих условиях, за «штурвал» машины был приглашен профессиональный экскаваторщик, работающий на одном из отечественных экскаваторов. После его работы на экскаваторе ЭГП-230, его первыми словами были: «Это настоящий космический корабль». Его действительно поразило, что наши предприятия могут производить продукт высочайшего качества и комфорта.