автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Разработка методов повышения износостойкости радиальных пар трения скольжения электрических центробежных насосов

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ РАДИАЛЬНЫХ ПАР ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Специальность 05.02.04 - "Трение и износ в машинах"

5 срп

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009 г.

003482222

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте машиноведения им. А.А. Благонравова РАН.

Научный руководитель

кандидат технических наук Смирнов Николай Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пичугин Владимир Федорович

доктор технических наук, профессор Гуськов Александр Михайлович

Ведущая организация - ООО «Научно-технический центр «АЛНАС».

Защита состоится « 26 » ноября 2009 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.059.01 при Учреждении Российской академии наук Институте машиноведения им. A.A. Благонравова РАН по адресу: 101990, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., д.4

E-mail: vmbzrv@bk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМАШ РАН по адресу: г.Москва, ул. Бардина, 4, тел. (499) 135-5516

Автореферат разослан 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совет; БозровВ.М.

t

Актуальность темы.

Бюджет России в значительной степени формируется за счет доходов от продажи нефти, которые зависят как от экспортных цен, так и от производственных затрат на эксплуатацию и ремонт оборудования. Основным средством механизированной добычи нефти в настоящее время являются установки электрических центробежных насосов (УЭЦН), на долю которых приходится свыше 60% всей добываемой нефти. Многолетняя эксплуатация нефтяных месторождений приводит к их истощению, что сопровождается ужесточением условий работы насосов, вызывающих их интенсивное изнашивание. В условиях снижения мировых цен на нефть уменьшение производственных издержек приобретает важное значение. Только капитальный ремонт скважины после аварии оценивается в 1,5 млн. руб.

В современных установках наименее надежным механизмом является электрический центробежный насос (ЭЦН), у которого роль смазочного материала выполняет перекачиваемая пластовая жидкость, содержащая помимо нефти попутную воду, абразив, газ. По статистике более 40% отказов ЭЦН происходит вследствие износа многочисленных пар трения, из которых радиальные пары трения являются ресурсоопределяющими. Из-за особенностей эксплуатации невозможно проведение профилактических мероприятий, поэтому основным направлением увеличения ресурса ЭЦН является разработка научно обоснованных рекомендаций по применению материалов пар трения и конструктивных решений.

Цель работы. Целью работы является повышение ресурса электрических центробежных насосов, предназначенных для работы в гидроабразивной среде. Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд следующих взаимосвязанных задач:

1. На основе анализа условий работы пар трения скольжения насосной ступени, определяющих ресурс ЭЦН, разработать математическую модель изнашивания радиальной пары трения с учетом изменяющейся геометрии контакта.

2. Провести расчетную оценку износа радиальных пар трения скольжения насосной секции ЭЦН, работающих в гидроабразивной среде.

3. Разработать экспериментальное стендовое оборудования с автоматизированной регистрацией данных для исследования изнашивания радиальных пар трения скольжения, работающих в условиях гидроабразивной среды.

4. Определить трибологические характеристики перспективных материалов для узлов трения ЭЦН.

5. Разработать конструктивные решения для повышения износостойкости ЭЦН.

Методы исследований. Работа проведена с использованием расчетно-экспериментального метода, включающего математическое моделирование процесса изнашивания, экспериментальное определение постоянных закона изнашивания радиальных пар трения при обеспечении подобия процессов изнашивания модели и натурных деталей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель изнашивания радиальных пар трения с учетом изменения геометрии сопрягаемых тел, реализованная с помощью программного комплекса «Эйлер».

2. Разработана технология нанесения высокоизносостойких покрытий из наноструктурированного порошка \VC-Co детонационным методом.

3. Установлена зависимость интенсивности изнашивания от механических свойств твердых сплавов, модифицированных нанопорошком, в безразмерном виде.

Практическая ценность работы.

- На основании полученных результатов математического моделирования изнашивания насоса выработаны практические рекомендации по оптимальному расположению износостойких радиальных подшипников скольжения в ЭЦН.

- Разработанная методика испытаний трибосопряжений и результаты сравнительных испытаний материалов применяются при прогнозировании ресурса ЭЦН в заданных эксплуатационных условиях и при разработке технических требований к оборудованию на заводе «АЛНАС», в ОАО «ТНК-ВР».

Разработано нагружающее устройство для испытаний радиальных пар трения, позволяющих повысить точность испытаний (патент РФ № 2356026).

Разработан радиально-осевой комбинированный износостойкий подшипник скольжения, который прошел опытную эксплуатацию в ОАО «Сургутнефтегаз» в 2005-2006 годах в составе многоступенчатого центробежного насоса. На конструкцию многоступенчатого центробежного насоса получено положительное решение о выдаче патента (заявка №2008108701/06(009409)).

- Разработанная детонационная технология нанесения износостойких покрытий на детали насосных ступеней и подшипники скольжения используется компанией ОАО «ОйлПампСервис» при восстановлении изношенных деталей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель изнашивания радиальных пар трения с учетом изменения геометрии сопрягаемых тел. Результаты расчета износа радиальных пар трения насосных секции.

2. Методика для испытаний радиальных пар трения скольжения в гидроабразивной среде.

3. Трибологические характеристики перспективных материалов для работы трибосопряжений в условиях гидроабразивной среды.

Достоверность полученных результатов и выводов диссертационной работы

подтверждается экспериментальными данными и сравнением с результатами,

полученными другими авторами. Результаты математического моделирования

были сопоставлены с результатами испытаний на ресурс насосных секций и показано их хорошее соответствие.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили положительную оценку:

- на ежегодных научно - технических конференциях молодых ученых и аспирантов, проводимых в Институте машиноведения им. А.А. Благонравова РАН в 2002-2008 г., г. Москва;

- на б-й международной практической конференции-выставке «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций» в 2004г., г. Санкт-Петербург;

- на международной конференции NATO Advanced Research Workshop «Innovation Materials and Sustainable Coatings», Киев, Украина, 2004 г.

- на VII Всероссийской конференции «ФИЗИКОХИМИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ (НАНО-) СИСТЕМ» в 2005 г., г. Москва.

- на международной научно - практической школе - конференции «Славянтрибо - 7а» в 2006 г., г. Санкт-Петербург.

- на международном научно - практическом семинаре «Техника и технологии трибологических исследований» в 2006 г., г. Иваново.

- на научно - технической конференции «Нанотехнологии - производству 2006» в 2006 г., г. Фрязино.

- на научно - практической конференции «Трибология - Машиностроению» в 2006 г., г. Москва.

- на международной научно - технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» в 2007 г., г. Самара.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ. В том числе 4 публикации - в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных работ.

Структура н объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, результатов, списка использованной литературы. Материалы диссертации содержат 124 страницы текста, 22 таблицы, 64 рисунка. Список использованной литературы включает 134 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлен объект исследования - центробежный электрический насос, обоснована актуальность работы и ее практическая значимость.

Первая глава посвящена анализу условий функционирования узлов и деталей насосных секций, основных видов отказов и современных подходов к проблеме повышения ресурса ЭЦН.

ЭЦН является основным элементом УЭЦН и состоит из нескольких насосных секций, каждая из которых включает в себя более сотни насосных ступеней, рисунок 1.

Вопросам конструирования и расчета гидравлических характеристик насосных ступеней ЭЦН посвящены работы A.A. Богданова, В.Н. Филиппова, М.Д. Айзенштеина, И.В. Муравьева, П.Д. Ляпкова, И.Т. Мищенко, Н.Ф. Ивановского, Ш.Р. Агеева и других исследователей. Наряду с успехами в этой области остаются не рассмотренными в полной мере вопросы трения и износа ступеней насоса и их влияние на работоспособность изделия в целом.

Насосная ступень имеет несколько пар трения скольжения, выполняющих функции подшипников скольжения и уплотнений, рисунок 1(6). Радиальная пара трения насосной ступени представляет собой подшипник скольжения, смазочной средой которого является пластовая жидкость, состоящая из нефти, воды, твердых включений и т.д. Вопросы обеспечения надежности подшипников скольжения для маловязких сред нашли отражение в исследованиях Ю.Н. Дроздова, А.К. Дьячкова, В.И. Мудряка, С. И. Дынту, В.И. Чертана, В.Н. Ивановского. Авторы рассматривают подшипник скольжения как самостоятельный объект, на который оказывают влияние эксплуатационные факторы без связей с износом насоса в целом. Однако, вследствие того, что износ радиальной пары трения носит существенно неравномерный характер использование разработанных методов расчета подшипников скольжения на износ весьма затруднительно.

Износ радиальных пар трения насосных ступеней в процессе эксплуатации достигает нескольких миллиметров и приводит к возникновению динамических нагрузок на корпус УЭЦН, изменению расходно-напорной характеристики, т.е. к отказу функционирования или параметрическому отказу.

В связи с этим предметом представленных исследований является изучение

закономерностей изнашивания и

трибологических свойств радиальных пар трения скольжения ЭЦН.

б)

Рисунок 1-Насосная секция ЭЦН (а), насосная ступень ЭЦН (б) 1 -направляющий аппарат, 2-рабочее колесо, 3-радналъная пара трения скольжения, 4-осевая пара трения скольжения

Для уменьшения износа радиальных пар трения скольжения в ЭЦН устанавливаются износостойкие радиальные подшипники скольжения, рисунок 1(а). Их расположение в насосе, а также склонность к хрупкому разрушению в значительной степени влияет на ресурс оборудования. Известны случаи разрушений внутренней втулки по шпоночному пазу и заклинивания вала. Актуальным является вопрос оптимального расположения подшипников.

Анализ статистических данных и исследование отказавших узлов показывают, что ресурс радиальных пар трения зависит от свойств пластовой жидкости, содержания абразива, динамических нагрузок на пару трения. Научно обоснованный выбор конструкции и типа материала для радиальных пар трения и подшипников скольжения осложнен тем, что существующие методики трибологических испытаний не имеют единой методологической базы. Для решения этих задач необходимо разработать математическую модель изнашивания насоса с учетом контактного взаимодействия в радиальных парах трения, разработать испытательное оборудование для исследований радиальных пар трения и разработать новые материалы, полученные с использованием нанотехнологий.

Таким образом в первой главе на основе анализа современных работ и условий работы исследуемого объекта была сформулирована цель исследований и определены задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели.

Во второй главе предложена математическая модель изнашивания радиальной пары трения, реализованная в виде трибологического модуля программного комплекса «Эйлер». На его основе проведен расчет износа насосной секции как системы радиальных пар трения скольжения, исследованы особенности их изнашивания.

В результате проведенного послеэксплуатационного анализа насосных ступеней выделены основные формы износа радиальных пар трения, которые косвенно свидетельствуют о существовании прецессионных движений рабочих колес и вала насоса, рисунок 2.

Рисунок 2-Основные формы износа радиальных пар трения ЭЦН, соответствующие различным типам движения вала насоса (а - прямая регулярная прецессия ш=0, б - прямая нерегулярная прецессия софО)

Для разработки адекватной математической модели необходимо- учесть следующие факторы: путь трения, соответствующий типу движения вала,

интенсивность изнашивания, контактное давление с учетом изменения площадки контакта вследствие износа.

Учитывая вероятность возникновения больших износов радиальных пар трения (до 10 мм) в предельном состоянии и вследствие этого значительных прогибов вала, для решения задачи износа насосной секции применили программный комплекс «Эйлер».

Были приняты следующие допущения:

• профиль контактирующих поверхностей задается в полярных координатах с помощью функций Я/Ср), К.2(<р) в системах координат вала и втулки соответственно, рисунок 3.

• перекос осей втулки и вала не превышает 5°.

• расчет контактных давлений осуществляется в соответствии с моделью упругого основания Винклера:

р(<р) = 1,18-«%>), (1) а

где: а - полуширина площадки контакта; Е- приведенный модуль упругости контактирующих поверхностей; 5(д>) - функция внедрения.

Принцип расчета контактного взаимодействия в радиальной паре трения скольжения заключается в следующем:

1. Производится пересчет функции Л2(д)), описывающей профиль поверхности вала, в систему координат втулки. При этом учитывается поворот вала относительно втулки и относительное смещение осей и 22, рисунок 3.

2. По функциям, записанным в одной системе координат, строятся графики радиус-векторов и определяется профиль деформированной поверхности.

3. На деформированной поверхности для точек, выбранных с шагом Ащ последовательно определяются внедрение 6, контактное давление р, скорость скольжения Уск, нормальная сила ^ и сила трения Ртр.

4. Рассчитанные силы прикладываются в точках деформированной поверхности к втулке и валу и суммируются. Нагрузка рассчитывается в системе координат, построенной с помощью оси 7! и перпендикулярной ей плоскости.

5. Полученные равнодействующие прикладываются к телам.

Расчет износа контактирующих поверхностей производили

интегрированием функции

интенсивности изнашивания (2).

Jк = ^k■pa■VJ (2)

Для определения коэффициентов к, а, ¡5 в формуле (2) были проведены испытания материалов насосных степеней и промежуточных износостойких подшипников на трение и износ.

Для упрощения процесса расчета вал насосной секции разбит по длине на 12 равных частей, каждая из которых имеет радиальную пару трения скольжения с длиной контакта равной сумме длин радиальных пар трения, приходящихся на этот участок насосных ступеней, рисунок 5. Каждая часть вала модели эквивалентна по массо-инерционным характеристикам участку насосной секции с рабочими колесами. Направляющие аппараты жестко скреплены с корпусом секции, которая разбита на 4 участка. Участки вала и корпуса соединены между собой шарнирами, в которых также приложены силы, возникающие при их изгибе. Вращение вала осуществляется с постоянной частотой 2910 об/мин.

Расчет интенсивности изнашивания радиальных пар трения насосных ступеней ЭЦН представляет собой двухуровневый процесс:

1. Расчет кинематических параметров движения ЭЦН, силовых факторов механизма для определения средней величины производной износа по времени

2. Глобальное интегрирование полученных значений Jl в течение большого периода времени.

Рисунок 4-Схема контактирования радиальной пары трения скольжения насосной ступени

радиальная пара трения V

напраМяющий аппарат корпус

а) б)

Рисунок 5-Расчетная схема насосной секции

После окончания

интегрирования на п -ом шаге глобального

интегрирования в

соответствии с

рассчитанными величинами износа

происходит изменение геометрических размеров механизма и заново начинается расчет силового взаимодействия в парах трения с учетом измененной геометрии контакта.

С помощью

разработанной модели исследовали кинетику

а)

б)

Рисунок 6-Форма износа в радиальной паре трения ЭЦН (а) - результаты расчета, вид изношенного рабочего колеса (б).

износа в каждой паре

трения, рисунок 6(а). Теоретически показано возникновение одностороннего износа у ступицы рабочего колеса, рисунок 6(а), что коррелирует с наблюдаемой в реальной эксплуатации формой износа рабочего колеса,

рисунок 6(6). Односторонняя форма износа объясняется синхронной прецессией вала секции.

С использованием разработанной математической модели сделаны расчеты износа радиальных пар трения насосной секции с парами трения из одного материала и насосной секции с износостойкими подшипниками, рисунок 7. Результаты расчета насосной секции (кривая 1) коррелируют с результатами испытаний аналогичной насосной секции (кривая 3). Расчет показал, что средний износ секции с пятью износостойкими подшипниками (кривая 2) равен 0,169 мм, без подшипников - 1,279 мм. При расчетах принимали, что износостойкость подшипников в 10 раз выше, чем у радиальных пар трения.

Рисунок 7-Распределение суммарного износа в радиальных парах трения по длине секции ЭЦН (1 - без износостойких подшипников - результаты расчета; 2 - с 5 износостойкими подшипниками -результаты расчета; 3 - результаты натурных испытаний секции на износ без износостойких подшипников)

В результате моделирования процесса изнашивания показано, что распределение износа радиальных пар трения по длине насоса имеет сложный характер, его форма определяется особенностями движения вала, основным из которых является синхронная прецессия. Методика расчета позволяет определить схему расположения износостойких подшипников по критерию минимизации среднего износа насосной секции.

В третьей главе представлены результаты разработки испытательного оборудования для определения основных трибологических характеристик материалов, приведены результаты испытаний на трение и износ материалов радиальных пар трения насоса и износостойких подшипников.

С целью повышения точности эксперимента и расширения возможностей оборудования проведена глубокая модернизация машины трения СМТ-1

производства ОАО «Точприбор», разработано нагружающее устройство, обеспечивающее самоустановку образцов, разработаны методика испытаний, система сбора данных, установлен новый привод установки. Конструкция нагружающего устройства, рисунок 8, защищена патентом РФ (патент № 2356026).

Для автоматизации процесса измерений трибологических характеристик и повышения точности их регистрации была разработана универсальная система сбора и обработки данных с датчиков на основе платы PCI 6023Е компании National Instrument. Частота оцифровки сигнала - 200 кГц, разрешение АЦП - 12 бит.

Программа визуализации результатов измерений написана с помощью графической среды программирования LabVIEW 8.2, рисунок 9.

Разработаны универсальные подпрограммы для регистрации основных трибологических

параметров (коэффициент трения, температура образца, линейный износ, скорость скольжения и т.д.), позволяющие применять их на трибологических стендах известных кинематических схем.

Рисунок 8-Схема нагружающего устройства для СМТ-1 с системой самоустановки образцов. 1-

шток, 2-вставка, 3-корпус картера, 4-износостойкие втулки, 5-вилка, 6 - обойма для наружного образца, 7 — внутренний образец, 8 -наружный образец

а)

I

б)

Рисунок 9-Програлша визуализации сбора данных (а - блок-диаграмма, б - лицевая панель). 1-подпрогралша для определения коэффициента трения, 2- подпрограмма для измерения процента контакта, 3- подпрограмма для измерения скорости скольжения, 4-подпрограмма для определения температуры рабочей жидкости.

При измерении массы образцов до и после опытов применяли весы Obaus Advantech с точностью измерения 8т=1-10"4 г, при измерении линейного износа образцов - микатор ИПМ ±25 (ГОСТ 14712) с точностью измерения 5d=M0'7 м, нутромер (ГОСТ 868-63) с точностью измерения 5о=Ы0'6 м, а также профилограф - профилометр. Для оценки режима смазки при испытаниях в жидкости регистрировали процент металлического контакта с помощью прибора для электроконтактной диагностики, разработанного в ИМАШ РАН. Испытания проводили в воде, масле, эмульсии с использованием в качестве абразива порошка оксида алюминия размерностью 80-120 мкм.

В результате испытаний на трение и износ чугунов различного типа, из которых изготавливаются насосные ступени ЭЦН: цериево-бористый чугун, нирезисты (чугуны, легированные никелем), модифицированные молибденом нирезисты, чугун с вермикулярным графитом, чугун СЧ25, чугуны, легированные алюминием, получены их трибологические характеристики. Было выявлено влияние легирующих добавок на трибологические свойства чугунов, а также получены зависимости интенсивности изнашивания исследуемых материалов от давления при постоянной частоте вращения п=2910 об/мин. Показано, что перспективным направлением повышения износостойкости радиальных пар трения насосных ступеней является применение чугунов, легированных алюминием. Также экспериментально получены коэффициенты к, а, ß для закона изнашивания материалов (2), таблица 1 (приведены основные типы материалов).

Таблица ¡-Экспериментальные константы закона изнашивания J = k■pa■L>/1 основных материалов насосных ступеней ЭЦН ф-0)

Материал к а

СЧ03Ц016 (цериево-бористый чугун) 6x10'" 1

Низкоалюминиевый чугун 4*10"* 1

ЧН16Д7ГХШ (Нирезист) 7х10"у 1

Исследованы трибологические характеристики материалов, используемых для износостойких промежуточных подшипников, на основе твердых сплавов. Выявлено, что наибольшей износостойкостью обладают твердые сплавы, имеющие более высокое значение коэффициента интенсивности напряжений Кгс- У твердого сплава \VC-Ni (92/8) его значение выше на 30...32 % по сравнению с испытанными материалами на основе У/С-Со, таблица 2.

Таблица 2-Интенсивность изнашивания материалов на основе твердых сплавов для износостойких промежуточных подшипников

Марка Интенсивность изнашивания (вода; р=1,2МПа; Юг/л) Кгс, МПа-м"2 Микротвердость НУ300, МПа

\VC-Co (90/10) №1 3,0х10'ш 15.1±0.7 12 610±395

\VC-Co (90/10) №2 1,6хЮ'1и 15,5±1.0 13 100±449

\VC-Ni (92/8) 4,3x10'" 22.3±2.5 12 650±731

Для повышения трещиностойкости предложен комбинированный подшипник, для изготовления которого разработана технология нанесения покрытий из наноструктурированного порошка \VC-Co. Использовали порошок МесЬапотас1е 301 фирмы М.В.Ы. Б.гЛ. (Италия) со средним размером зерна 17 нм (для сравнения выбрали микропорошок АтЛгу 9831, с размером зерна '\¥С 1...3 мкм). Испытания на трение и износ наноструктурированных покрытий показали, что их износостойкость значительно превышает износостойкость покрытий из микропорошков. Интенсивность изнашивания полученных покрытий уменьшается с увеличением процентного содержания \¥С, которое зависит от режимов напыления и состава газовой среды, таблица | 3. 1

Таблица З-Резулътаты отработки режимов напыления наноструктрироваиного покрытия WC-Co

Режимы напыления (пропан: кислород)

Mechanomade 301 Amdry 9831

№1 (1:3,3) №2(1:3,8) №3(1:6,3) ■ (1:2,9)

твердость HV5, МПа 10200±270 10940±860 9440±740 10350

адгезия, МПа 118±20 106±51 25 138±28

пористость р, % 3,45±0,9 6,05±1,05 6,02±1,88

(средний размер пор, мкм) (3,47±0,67) (4,67±0,57) (6±1,75)

WC 62 54 37 49

и 2 W2C 5 6 16 8

8 i S W 5 6 13 17

'1 § § В ij С Со 4 5 4 4

о о £ а ~ ° C03W3C 8 8 11 7

© Co6W6C 6 7 7 7

Интенсивность 1.4М0"1" 3,24-10"|и - 3,39-10'lu

изнашивания (вода, р=0,2 МПа, 500 мг/л)

Исследования микроструктуры полученного покрытия с помощью атомно-силового микроскопа ЫапоЗсап показали, что размер структурной составляющей в покрытии имеет значение 212...360 нм, рисунок 10(а), что значительно меньше, чем в случае напыления покрытия из микропорошка, рисунок 10(6).

а) б)

Рисунок 10 - Микроструктура покрытий, полученная на атомно-силовом микроскопе NanoScan (размер площадки - J, 9x5,9 мкм). А - наноструктрированное покрытие, б -покрытие из порошка Amdry 9831.

Для ответной детали подшипника (наружной втулки) применили в качестве материала твердый сплав ВК8, модифицированный нанопорошком WC (ВК8мод).

Результаты испытаний в условиях абразивного изнашивания показали, что средняя скорость изнашивания ВК8мод при давлении р=1,5 МПа на 43% ниже, чем у ВК8, а при нагрузке р=2,3 МПа - на 17%, таблица 4. На основании исследований изношенной поверхности образцов выявлен механизм разрушения модифицированного твердого сплава. Изнашивание ВК8мод происходит в результате разрушения единичных зерен карбида вольфрама, в то время как у обычного ВК8 разрушение поверхности сопровождается отделением более крупных частиц материала, рисунок 11 (а). Как показали измерения коэффициента интенсивности напряжений К|С, таблица 4, модифицированный твердый сплав обладает повышенной трещиностойкостью (Kic выше на 24%, чем у ВК8), что объясняется увеличением доли транскристаллитного разрушения.

На основе инвариантного подхода проф. Дроздова Ю.Н. получена зависимость износостойкости модифицированного твердого сплава от

основных характеристик: / = с х -

К,г

-, где Е - модуль Юнга материала, Ra

параметр шероховатости, с - эмпирический коэффициент.

Таблица 4-Механические свойства твердых сплавов BKS и модифицированного нанопорошком ВКвмод

ВК8 ВК8мод

Микротвердость HV0.2, МПа 18480±1049 17930±761

Модуль Юнга Е, ГПа 532 544

Коэффициент Пуассона, цо 0,26 0,25

К,с МПа-м"2 4,81 6,35

Скорость изнашивания, мм /мин ШМА HÜ 1,5 МПа 2,67-10"J 1,57-10"J

2,3 МПа юш 4,26-10"3 3,54-10"3

Рисунок 1 ¡-Изношенная поверхность образцов, а - ВК8, б - ВКвмод (увеличение: хЮО -верхние изображения, х500 - нижние), в - поверхность износа ВК8мод при увеличении х 2500

Разработанное испытательное оборудование и методика позволяют оценить трибологические свойства материалов для радиальных пар трения и износостойких подшипников скольжения, влияние на них среды, абразива, нагрузки и других факторов. Испытания на трение и износ этих материалов выявили, что наиболее перспективными материалами для насосных ступеней являются нирезисты, чугуны, легированные алюминием, а для износостойких подшипников - покрытия из наноструктурированных порошков на основе WC-Со, а также модифицированный нанопорошком твердый сплав ВК8.

В четвертой главе представлены результаты разработки высокоресурсного многоступенчатого насоса для работы в гидроабразивных средах. Предложена конструкция комбинированного радиально-осевого износостойкого подшипника скольжения для высокодебитных установок, встроенного в насосную ступень.

На внутреннюю втулку из стали наносится детонационное покрытие из наноструктурированного порошка WC-Co. Для особо тяжелых условий работы ЭЦН поверх детонационного покрытия напыляется алмазоподобное покрытие. Такой тип рабочего слоя внутренней втулки обеспечивает анизотропию свойств, что позволяет достичь высокой износостойкости подшипника в начальный период эксплуатации, характеризующийся высоким содержанием абразива в пластовой жидкости, без потери прочности детали.

Наружная втулка радиально-осевого подшипника, запрессованная в направляющий аппарат выполнена из компактированного твердого сплава ВК8, модифицированного нанопорошком WC.

Разработанные комбинированные износостойкие подшипники прошли опытную эксплуатацию в ОАО «Сургутнефтегаз» в 2005-2006 годах в составе многоступенчатого центробежного насоса. После эксплуатации насоса в скважине, характеризуемой высоким содержанием воды и мехпримесей, на протяжении 466 суток, износ всех радиальных пар трения не превышал 0,04 мм на радиус.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработан модуль программного комплекса «Эйлер» для расчета износа радиальных пар трения скольжения с учетом контактного взаимодействия, установлены основные закономерности изнашивания радиальных пар трения насосной секции, показано влияние на форму износа характера движения вала.

2. Разработаны методика, экспериментальное оборудование и автоматизированная система сбора данных для испытаний радиальных пар трения скольжения и подшипников ЭЦН, с помощью которых можно оценить влияние абразива, рабочей среды на трибологические свойства материалов.

3. Модификация наноструктурированным порошком WC твердого сплава ВК8 приводит к увеличению трещиностойкости, снижению размера зерна WC и повышению износостойкости материала на 17...41% в зависимости от нагрузки.

4. Разработана детонационная технология нанесения покрытий из наноструктурированных порошков WC-Co, обладающих высокими эксплуатационными свойствами (износостойкость и трещиностойкость) и механическими характеристиками (твердость по Виккерсу HV3=10.2 ГПа, адгезия с подложкой стсц=118 МПа, пористость р=3,45%).

5. Трибологические свойства полученных покрытий WC-Co зависят от содержания монокарбида вольфрама. Покрытия из наноструктурированных порошков обладают износостойкостью, которая на 58% превышает износостойкость покрытий WC-Co из порошков с размерами зерна WC 1...3 мкм.

6. Разработанный комбинированный износостойкий подшипник и методика его установки прошли успешную опытную эксплуатацию в ОАО «Сургутнефтегаз» в 2005-2006 годах в составе многоступенчатого центробежного насоса, на конструкцию которого получено положительное решение о выдаче патента (заявка №2008108701/06(009409)).

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Смирнов Н.И., Прожега М.В., Даниличев М.А., Сергеенко И.М. Применение новых технологий для повышения износостойкости центробежных насосов. Сборник трудов международной конференции «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин», г. Самара, 2003 г., стр. 227-229.

2. Прожега М.В., Смирнов Н.И., Даниличев М.А., Черепов A.B. Трибологические исследования износостойких покрытий узлов трения центробежных насосов. Юбилейная XV Международная Интернет-конференция молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения. Труды конференции, г. Москва. 2004 г., стр. 5461.

3. Прожега М.В., Кирпиленко Г.Г., Романов И.М., Смирнов Н.И., Даниличев М.А. Исследование трибологических свойств износостойких покрытий. Материалы 6-й международной практической конференции-выставки «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций», г.Санкт-Петербург, 2004 г., стр. 35-39.

4. Projega M.V., Smirnov N.I., Kirpilenko G.G., Romanoff I.M. Tribological properties of Ta-C coating deposited on hard metal substrates. Innovation superhard materials and sustainable coatings for advanced manufacturing. Edited by Jay Lee and Nikolay Novikov. NATO Science series. II. Mathematics, Physics and Chemistry - Vol. 200, Springer, p. 265-271.

5. Лукин A.B., Шмидт E.M., Прожега M.B. Исследование износостойкости чугунов. Нефть Газ Промышленность. 2006 г., №4 (24), стр. 40-41.

6. Лукин A.B., Шмидт Е.М., Прожега М.В. Новые материалы для УЭЦН. Нефтегазовая вертикаль. 2006 г., №9-10 (148-149), стр. 82-83.

7. Смирнов Н.И., Прожега М.В., Смирнов H.H. «Модернизация стенда СМТ-1 и автоматизация сбора данных испытаний». Физика, химия и механика трибосистем. Межвузовский сборник научных трудов, выпуск №5, стр. 5659.

8. Смирнов Н.И., Смирнов H.H., Прожега М.В. Применение наноструктурированных детонационных покрытий WC-Co. Труды международной научно - практической конференции «Нанотехнологии -производству 2006», 2006 г., г. Фрязино, стр. 227-234.

9. Смирнов Н.И., Борисенко Н.И., Смирнов H.H., Прожега М.В. Повышение износостойкости твердого сплава модифицированием нанодобавками. Трение и износ, 2007 г., том 28, № 5, стр. 465-470.

Ю.Смирнов Н.И., Прожега М.В., Смирнов H.H. Исследование трибологических свойств детонационных наноструктурированных покрытий на основе WC-Co. Трение и износ, том 28, №2,2007 г., стр. 195-199.

И.Прожега М.В. Влияние размера зерна WC на износостойкость твердых сплавов WC-Co. Обзор печати. Трение и смазка в машинах и механизмах, №5, 2007г., стр. 42-46.

12. Смирнов Н.И., Прожега М.В., Смирнов H.H. Трибологические аспекты надежности центробежных насосов. Трение и смазка в машинах и механизмах, №3, 2007г., стр. 32-36.

13.Прожега М.В., Смирнов H.H. Конструкционно - технологический подход для повышения износостойкости УЭЦН. Сборник трудов международной научно - технической конференции «Актуальные проблемы трибологии», июнь 2007., в 2 томах. Том 1. Москва: Издательство «Машиностроение»; стр. 390 - 400.

14.Патент на изобретение № 2356026. МПК G01N 3/56 (2006.01) Устройство для испытания на износ радиальных пар трения.

15.Решение о выдаче патента на изобретение от 13.04.2009 г. Заявка №2007146283/11(050726). МПК F16C 33/04 (2006.01). Способ изготовления сборной внутренней втулки подшипника скольжения.

16.Решение о выдаче патента на изобретение от 04.05.2009 г. Заявка №2008108701/06(009409). МПК F04D 1/06 (2006.01), F04D 29/041 (2006.01), F04D 13/10 (2006.01). Многоступенчатый центробежный насос.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Офсетная печать. Заказ №58 Тираж 100 экз.

Издательство. Типография ИМАШ РАН, 2009 г.

Типография ИМАШ РАН, г.Москва, М.Харитоньевский пер., 4 Зак.№ 281 от 20.10.2009 тир. 100 экз.

Введение.

1 Постановка задачи исследования.

1.1 Конструктивные особенности электрических центробежных насосов как трибологической системы.

1.2 Условия работы пар трения ЭЦН.

1.3 Основные виды отказов и методы повышения износостойкости.

1.4 Обзор расчетных и экспериментальных методов для определения износа радиальных пар трения.

1.5 Постановка цели и задач исследований.

2 Разработка расчетного модуля для моделирования процесса изнашивания радиальных пар трения.

2.1 Методика моделирования изнашивания радиальной пары трения в программном комплексе «Эйлер».

2.2 Реализация методики расчета силового взаимодействия и износа втулки и вала в программном комплексе «Эйлер».:.

2.2.1 Описание силового элемента «вал-втулка» с расчетом износа.

2.2.2 Описание шаблона геометрических параметров силового элемента «вал-втулка» с расчетом износа.

2.2.3 Описание шаблона материалов пары трения силового элемента «вал-втулка» с расчетом износа.

2.2.4 Описание команда «Расчет износа».

2.3 Моделирование изнашивания насосной секции ЭЦН 5-60 в программном комплексе «Эйлер».

2.4 Результаты расчета кинетики износа в радиальной паре трения ЭЦН.

2.5 Результаты расчета износа в радиальных парах трения ЭЦН по длине насоса.

2.6 Выводы к главе №2.

3 Исследование трибологических свойств материалов для радиальных пар трения.

3.1 Разработка экспериментального оборудования на трение и износ материалов для ЭЦН.

3.2 Разработка универсальной системы сбора данных.

3.2.1 Разработка подпрограмм для расчета коэффициента трения.

3.2.2 Разработка подпрограммы для расчета процента контакта.

3.2.3 Разработка подпрограммы для расчета температуры.

3.3 Разработка системы сбора данных для испытаний радиальных пар трения на машине трения СМТ-1.

3.4 Разработка методики испытаний радиальных пар трения.

3.5 Результаты испытаний материалов для радиальных пар трения и износостойких подшипников.

3.5.1 Исследования трибологических свойств чугунов.

3.5.2 Исследования трибологических свойств твердых сплавов.

3.5.2.1 Исследования трибологических свойств спеченных твердых сплавов WC-Co, WC-Ni.

3.5.2.2 Разработка технологии детонационных наноструктурированных покрытий на основе карбида вольфрама для промежуточных подшипников ЭЦН.

3.5.2.3 Исследование твердого сплава WC-Co, модифицированного наноструктурированным порошком WC.

3.5.2.4 Исследование трибологических свойств наноструктурированного композиционного материала на основе диоксида циркония.

3.5.2.5 Анализ экспериментальных данных испытаний чугунов и материалов промежуточных подшипников. Определение коэффициентов к и а.

3.6 Выводы к главе №3.

4 Прикладные разработки.

4.1 Разработка высокоизносостойкого насоса ЭЦН 400-950.

4.2 Оценка экономической эффективности применения радиально-осевого подшипника.

4.3 Выводы к главе №4.

Бюджет России в значительной степени формируется за счет доходов от продажи нефти, которые зависят как от экспортных цен, так и от производственных затрат на эксплуатацию и ремонт оборудования. Основным средством механизированной добычи нефти в настоящее время являются установки электрических центробежных насосов (УЭЦН), на долю которых приходится свыше 60% всей добываемой нефти. В ОАО «Сибнефть Ноябрьнефтегаз» 92% скважин эксплуатируется с использованием УЭЦН [18]. В нефтедобывающей компании «Роснефть» по данным управления новых технологий КНТЦ [19] на долю установок, снабженных ЭЦН, приходится 93% добываемой компанией нефти, рисунок 1.1.

Другие

ЭЦН 93%

Рисунок 1.1- Распределение объема добываемой нефти по способам добычи (по данным НК «Роснефть» [19] на 2008 г.) ЭЦН - электрический центробежный насос, ШГН -штанговые глубинные насосы, ФОН - фонтанный способ

Многолетняя эксплуатация нефтяных месторождений приводит к их истощению, что сопровождается ужесточением условий работы насосов, вызывающих их интенсивное изнашивание. В условиях снижения мировых цен на нефть уменьшение производственных издержек на замену и ремонт оборудования приобретает важное значение. Только капитальный ремонт скважины после аварии оценивается в 1,5 млн. руб.

Например, в компании «ТНК-BP», которая с помощью УЭЦН добывает более 90% нефти, затраты на ремонтные работы по фонду скважин с УЭЦН составляют 70 млн. долларов в год при средней наработке на отказ оборудования в 2006 году 324 суток. Причем значительная доля затрат приходится на замену изношенных деталей. Увеличение средней наработки на отказ до 600 суток за счет модернизации УЭЦН по расчетам компании позволит получить дополнительный прирост добычи, равный 12 млн. баррелей и освободить 80 тысяч бригадо — дней служб капитального и текущего ремонта. При этом экономическая выгода для компании в долгосрочной перспективе (20 лет) может составить 1 млрд. долларов [21]. По статистике [60] наименее надежным механизмом установки является электрический центробежный насос (ЭЦН), в узлах трения которого смазочным материалом является перекачиваемая пластовая жидкость, содержащая помимо нефти попутную воду, абразив, газ. Вследствие этого интенсивному изнашиванию подвергаются радиальные подвижные сопряжения рабочих ступеней, подшипников скольжения, что влияет на динамику и изменение эксплуатационных характеристик установки. Из-за особенностей эксплуатации невозможно проводить профилактические мероприятия для увеличения ресурса ЭЦН, поэтому основным направлением исследований является разработка научно обоснованных рекомендаций по применению материалов пар трения и конструктивных решений. По статистике более 40% отказов происходит вследствие износа многочисленных пар трения, поэтому проблема повышения износостойкости ЭЦН актуальна.

Основные выводы и результаты.

1. Разработан модуль программного комплекса «Эйлер» для расчета износа радиальных пар трения скольжения с учетом контактного взаимодействия, установлены основные закономерности изнашивания радиальных пар трения насосной секции, показано влияние на форму износа характера движения вала.

2. Разработаны методика, экспериментальное оборудование и автоматизированная система сбора данных для испытаний радиальных пар трения скольжения и подшипников ЭЦН, с помощью которых можно оценить влияние абразива, рабочей среды на трибологические свойства материалов.

3. Модификация наноструктурированным порошком WC твердого сплава ВК8 приводит к увеличению трещиностойкости, снижению размера зерна WC и повышению износостойкости материала на 17.41% в зависимости от нагрузки.

4. Разработана детонационная технология нанесения покрытий из наноструктурированных порошков WC-Co, обладающих высокими эксплуатационными свойствами (износостойкость и трещиностойкость) и механическими характеристиками (твердость по Виккерсу HV5=10.2 ГПа, адгезия с подложкой асц=118 МПа, пористость р=3,45%).

5. Трибологические свойства полученных покрытий WC-Co зависят от содержания монокарбида вольфрама. Покрытия из наноструктурированных порошков обладают износостойкостью, которая на 58% превышает износостойкость покрытий WC-Co из порошков с размерами зерна WC 1.3 мкм.

6. Разработанный комбинированный износостойкий подшипник и методика его установки прошли успешную опытную эксплуатацию в ОАО «Сургутнефтегаз» в 2005-2006 годах в составе многоступенчатого центробежного насоса, на конструкцию которого получено положительное решение о выдаче патента (заявка №2008108701/06(009409)).

1. Воскресенский В.А., Дьяков В.И. Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): Справочник. - М.: Машиностроение, 1980. - 224 с.

2. Коровчинский М.В. Прикладная теория подшипников жидкостного трения. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной и судостроительной литературы. Москва. 1954 г., 186 стр.

3. Богданов О.И., Дьяченко С.К. Расчет опор скольжения. Изд-во «Техника», 1966 г., 242 стр.

4. Патент США № 1610726 «Electrically-driven pump».

5. Патент США №2270666 «Deep Well Pump». A.Arutunoff, Reda Pump Company. №172,761. Заяв. 4.11.37; Опубл. 20.01.42. 6 с.:ил.

6. Каталог оборудования. Насосы погружные электроцентробежные. ООО «Ижнефтепласт». 2007г.

7. Каталог продукции и сервиса 2004. ОАО «АЛНАС». 2004 г. 108 стр.

8. Официальный сайт компании ЗАО «Новомет». www.novomet.ru

9. Казак А.С., Росин И.И., Чичеров Л.Г. Погружные бесштанговые насосы для добычи нефти. Изд-во «Недра». М., 1973г. 233 стр.

10. Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция). Изд-во «Недра». М., 1968г. 272 стр.

11. Муравьев И.М., Мищенко И.Т. Эксплуатация погружных центробежных электронасосов в вязких жидкостях и газожидкостных смесях. Изд-во «Недра». М., 1969г. 249 стр.

12. Муравьев И.М., Мищенко И.Т. Насосная эксплуатация скважин за рубежом. Изд-во «Недра». М., 1967г. 239 стр.

13. Ибрагимов Н.Г., Хафизов А.Р., Шайдаков В.В. и др. Осложнения в нефтедобыче. Под ред. Н.Г. Ибрагимова, Е.И. Ишемгужина. Уфа: ООО «Издательство научно-технической литературы "Монография"», 2003. - 302 стр.

14. Айзенштеин М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горнотопливной литературы. Москва. 1957г, 364 стр.

15. Каплан JI.C. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти. Учебное пособие. — Уфа: Изд-во Уфимского нефтяного института, 1984г., 71 стр.

16. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М., «Машиностроение». 1977г., 288 стр.

17. Разработка нефтяных месторождений и добыча нефти. Труды МИНХиГП, вып.99. М., «Недра», 232 стр.

18. Ануфриев С. Н. Эксплуатация осложненных скважин УЭЦН на месторождениях ОАО «Сибнефть-ННГ» Материалы конференции «Механизированная добыча 2006».

19. Лознюк О.А. «Развитие системы новых технологий НК «Роснефть»». Материалы конференции «Механизированная добыча 2008».

20. Смирнов Н.И., Прожега М.В., Смирнов Н.Н. / Трибологические аспекты надежности центробежных насосов. / Трение и смазка в машинах и механизмах, №3, 2007г., стр. 32-36.

21. Аналитическая служба «Сервиснефтегаза» (по материалам ТНК-ВР). Нефтегазовая вертикал. №6, 2008, стр. 72-79.

22. Нуряев А., Мухамадеев Г., Перельман О., Слепченко С. Опыт создания высоконадежного отечественного погружного оборудования. Технологии ТЭК, №3, 2004 г., стр. 2-5.

23. Перельман О., Пещеренко С., Рабинович А., Слепченко С. Методика определения надежности погружного оборудования и опят ее применения. Технологии ТЭК. №3, 2005 г., стр. 66-73.

24. Инюшин Н., Валеев А., Перельман О., Пещеренко С., Рабинович А., Слепченко С. Надежность погружного оборудования в условияхк*эксплуатации ООО «ЛУКОЙЛ Западная Сибирь». Технологии ТЭК. №6, 2004 г., стр. 51-55.

25. Кудряшов С., Левин Ю., Маркелов Д., Перельман О., Пещеренко С., Рабинович А., Слепченко С. Надежность погружного оборудования восложненных условиях месторождений ОАО «Юганскнефтегаз», №3, 2004 г., стр.54-59.

26. Перельман О.М., Пещеренко С.Н., Рабинович А.И., Слепченко С.Д. Статистический анализ надежности погружных установок в реальных условиях эксплуатации. Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. 2003. N 3. С. 28-34.

27. Мудряк В.И. Обеспечение ресурса подшипников скольжения центробежных насосов для маловязких жидкостей. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Кишинев. 1992, 413 стр.

28. Мудряк В.И., Макаришин С.Ф. К вопросу изнашивания деталей электропогружных насосов типа ЭЦВ. Труды, вып.25, Механика и машиностроение. Кишинев 1971.

29. Мудряк В.И., Макаришин С.Ф., Бутучел В.И. Причины износа деталей и мероприятия по повышению надежности и долговечности насосов. Материалы докладов VI НТК КПП. Кишинев. 1970.

30. Перельман О.М. и др. Порошковые материалы рабочих органов погружных центробежных насосов.// Нефтяное хозяйство. 1996, №6, стр.4650.

31. Ивановский В.Н. и др. Оборудование для добычи нефти и газа: в 2 ч. М: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти а газа им. Губкина, 2003. - 41 - 768с.

32. Агеев Ш.Р., Григорян Е.Е., Макиенко Г.П. Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение. Энциклопедический справочник. Пермь: ООО «Пресс-Мастер», 2007, 645с.

33. Патент США №2775945 «Sand resistant pump».

34. Патент США №5033937 «Centrifugal pump with modular bearing support for pumping fluids containing abrasive particles».

35. Патент США №4872808 «Centrifugal pump with modular bearing support for pumping fluids containing abrasive particles».

36. Лукин A.B., Шмидт E.M., Прожега М.В. Исследование износостойкости чугунов. Нефть Газ Промышленность. 2006г., июнь июль №4 (24), 40 — 41 стр.

37. Лукин А.В., Шмидт Е.М., Прожега М.В. Новые материалы для УЭЦН. Нефтегазовая вертикаль, июнь 2006 г., №9-10 (148-149), стр. 82-83.

38. Минералогия и петрография, М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1958. - С. 143-157.

39. Дир У.-А., Хауи Р.-А., Зусман Дж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 4, М., 1966;

40. Марфунин А.С., Полевые шпаты — фазовые взаимоотношения, оптические свойства, геологическое распределение, М., 1962.

41. Ануфриев С. Сибнефть — ННГ: переход на внешний сервис мехфонда. Нефтегазовая вертикаль №10-11 (167-168), июнь-июль 2007 г., стр. 88 — 91.

42. Ануфриев С. Н. Эксплуатация осложненных скважин УЭЦН на месторождениях ОАО «Сибнефть-ННГ» Материалы конференции «Механизированная добыча 2006».

43. Никурова Л. Сервисный максимализм от Сибнефть — Хантос. Нефтегазовая вертикаль №10-11 (167-168), июнь-июль 2007 г., стр. 92-93.44. www.carboceramics.com

44. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Исследования изнашивания металлов. Издательство академии наук СССР. Москва. 1960 г. 351 стр.

45. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. Изд-во «Наука», 1970 г., 252 стр.

46. Трение, изнашивание и смазка: Справочник / Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. М., 1978. Т.1.

47. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию. М., «Машиностроение», 1975. 271с.

48. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. Казань. 2000г, 414стр.

49. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин: Учебное пособие для машиностр. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1991. - 319 е.: ил.

50. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях: Справочник. — М.: Машиностроение, 1986. — 224 стр.

51. Семенов А.П. Схватывание металлов. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, г. Москва, 1958 г. 279 стр.

52. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. Учебн. пособие для машиностр. спец. вузов. Под ред. Д.Н. Решетова. М.: Высш. шк., 1988.-238 стр.

53. Смирнов Н.И., Смирнов Н.Н. Расчетно экспериментальный метод повышения ресурса УЭЦН. // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2006 г., №1, стр.30-35.

54. Смирнов Н.И., Смирнов Н.Н., Лукин А.В. Компьютерные и нанотехнологии в нефтяном машиностроении//ОП & Gas Eurasia. 2006 г., июнь №6, стр. 52 54.

55. Смирнов Н.И. Исследование влияния износа на ресурс УЭЦН. Сборник трудов международной научно — технической конференции «Актуальныепроблемы трибологии», июнь 2007., в 2 томах. / Том 1. Москва: Издательство «Машиностроение» стр. 410-416.

56. Смирнов Н.И., Смирнов Н.Н., Мухамадеев К.Г. Исследования и пути повышения ресурса работы некоторых элементов УЭЦН. //Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2000, №3. стр. 13-16.

57. Смирнов Н.И., Смирнов Н.Н. Прочность и износостойкость насосов (расчет, испытания, технология). Материалы IX Всеросийской технической конференции «Производство и эксплуатация УЭЦН», Альметьевск, 2000.

58. Камалетдинов Р.С. Анализ работы механизированного фонда ОАО «Лукойл». Материалы конференции «Механизированная добыча 2006»

59. Маркелов Д., Здольник С. Системный подход к новым технологиям. Нефтегазовая вертикаль №10-11 (167-168), июнь-июль 2007 г., стр. 80 — 82.

60. Усов П.П. Внутренний контакт цилиндрических тел близких радиусов при изнашивании их поверхности. Том VI, №3, 1985 г., стр. 404 414.

61. Справочник по триботехнике / Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе. В 3 т. Т.1. Теоретические основы. М.: Машиностроение, 1989. - 400 стр.

62. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. Кн.2 / Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. М., 1979. — 358 стр., ил.

63. Солдатенков И.А. Изнашивание тонкого упругого покрытия при изменяющейся площадке контакта. Трение и износ. Том VI, №2, 1985 г., стр.247-254.

64. Солдатенков И.А. Изнашивание покрытий в упругих сопряжениях при изменяющейся площадке контакта. Трение и износ. Том 8, №2, 1987 г., стр.206-213.

65. Дроздов Ю.Н. и др. Прогнозирование трибологической надежности подшипников скольжения на стадии проектирования. Вестник машиностроения. 1997, №6, стр.3-7.

66. Решетов Д.Н., Иванов А.С. Оценка надежности при механическом изнашивании //Изв. вузов. Машиностроение. 1985, №2, с.35-39.

67. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун, и др.; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. - 576 с.

68. Комбалов B.C. Методы и средства испытаний на трение и износ конструкционных материалов: справочник. Под ред. К.В. Фролов, Е.А. Марченко. М.: Машиностроение, 2008. — 384 с.

69. Механика контактного взаимодействия. К. Джонсон: Пер. с англ. М. Мир, 1989.-510 е.; ил.

70. Машиностроение. Энциклопедия. Ред. совет: К.В. Фролов (пред) и др. — М.: Машиностроение. Стали. Чугуны. Т. II-2. Г.Г.Мухин, А.И. Беляков, Н.Н. Александров и др.; Под общ. ред. О.А. Банных и Н.Н. Александрова. 2001. 784 с.

71. Гриб В.В. Решение триботехнических задач численными методами. М.: Наука, 1982. 112 с.

72. Патент 10.06.2003 RU №2206077. «Стенд для испытаний радиальных пар трения»

73. Патент 10.02.2001 RU №2163013. «Испытательная камера машины трения».79. www.euler.ru80. www.ni.com81. www.labview.ru

74. Пейч Л.И., Точилин Д.А., Поллак Б.П. Lab VIEW для новичков и специалистов. — М.: Горячая линия — Телеком, 2004 г., 384 стр.

75. Тревис Дж. Lab VIEW для всех. Пер. с англ. Клушин Н.А. М.: ДМК Пресс; прибор Комплект, 2004 г., 544 стр.

76. Батоврин В.К., Бессонов А.С., Мошкин В.В. Lab VIEW: практикум по электронике и микропроцессорной технике: Учебное пособие для вузов. -М.: ДМК Пресс, 2005 г, 182 стр.

77. Смирнов Н.И., Борисенко Н.И., Смирнов Н.Н., Прожега М.В. Повышение износостойкости твердого сплава модифицированием нанодобавками. Трение и износ, 2007 г., том 28, № 5, стр. 465-470.

78. Черепков В.П., Николашев Ю.Н. Стенд для испытаний на трение и изнашивание. Вестник машиностроения. №2, 1992 г., 29—30 стр.

79. Прожега М.В. Влияние размера зерна WC на износостойкость твердых сплавов WC-Co. Обзор печати. Трение и смазка в машинах и механизмах, №5, 2007г., стр.42-46.

80. Шацов А.А. Перспективы использования твердых сплавов в триботехнике. Трение и износ, Том 23, №2, 2002г., стр.192-198.

81. Wayne S.F., Baldoni J.G.and Buljan S.-T. Abrasion and erosion of WC-Co with controlled microstructures. Tribology Transactions, Vol.33, 1990, p. 611-617.

82. Allen C., Sheen M., Williams J., Pugsley V.A. The wear of ultrafine WC-Co hard metals // Wear, V. 250, 2001, p.604-610.

83. Saito Hiroyuki, Iwabuchi Akira, Shimizu Tomoharu. Effect of Co content and WC grain size on wear of WC cemented carbide. Wear, V. 261, Issue 2, 2006, p. 126-132.

84. Shipway P.H., Hogg J.J. Dependence of microscale abrasion mechanisms of WC-Co hardmetals on abrasion type. Wear, V. 259, 2005, p. 44-51.

85. Jia K., Fischer Т.Е. Abrasion resistance of nanostructured and conventional cemented carbides // Wear, V. 200, 1996, p. 206-214.

86. Jia K., Fischer Т.Е. Sliding wear of conventional and nanostructured cemented carbides//Wear,V. 203-204,1997, p. 310-318.

87. Gant A.J., Gee M.G., Roebuck B. Rotating wheel abrasion of WC/Co hardmetals. Wear, V. 258, 2005, p.178-188.

88. Gant A.J., Gee M.G. Abrasion of tungsten carbide hardmetals using hard counterfaces. International Journal of refractory metals & hard materials. V. 24, 2006, p.189-198.

89. Larsen-Basse J., Koyanagi E.T. Abrasion of WC-Co alloys by quartz. Transactions of the ASME, Vol.101, April 1979, p.208-211.

90. Pirso Juri, Viljus Mart, Letunovits Sergei. Friction and dry sliding behaviour of cermets. Wear, V. 260, Issue 7-8, 2006, p.815-824.

91. Pugsley V.A., Allen С. Microstructure/property relationships in the cavitation erosion of tungsten carbide-cobalt. Wear, V. 233-235, 1999, p.93-103.

92. M.M. Хрущов, M.A. Бабичев. Исследование изнашивания материалов. М. Издательство Академии Наук СССР. 1960. 351с.

93. Qiaoqin Yang, Tetsuya Senda, Akira Ohmori. Effect of carbide grain size on microstructure and sliding wear behavior of HVOF-sprayed WC-12% Co coatings. Wear, V. 254, 2003, p. 23-34.

94. Борисенко Н.И., Пушкин В.В., Лебедев А.А., Молдавер В.А. Модификация твердого сплава ВК8 присадкой нанопорошка карбида вольфрама. Научно-производственный журнал «Металлы», №4, июль — август 2003г., стр.30-31.

95. Фальковский В.А., Клячко Л.И. Твердые сплавы М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2005г., 415 стр.

96. Панов B.C., Чувилин A.M. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. Учебное пособие для вузов М.: МИСИС, 2001г., 428стр.

97. Третьяков В.И. Металлокерамические твердые сплавы. Металлургиздат, Москва 1962г., 592стр.

98. Колесников Ю.В., Морозов Е.М. Механика контактного разрушения -М.; Наука. 1989. 224 стр.

99. Баринов С.М., Шевченко В.Я. Прочность технической керамики. М.: Наука, 1996. - 159 стр. Ил.

100. Shipway Н., Howell L. Microscale abrasion corrosion behaviour of WC-Co hardmetals and HVOF sprayed coatings. Wear 258, Issues 1-4, January 2005, p.303-312.

101. Engqvist H., Wiklund U. Mapping of mechanical properties of WC-Co using nanoindentation. Tribology Letters, V. 8, 2000, p. 147-152.

102. Llanes L., Torres Y., Anglada M. On the fatigue crack growth behavior of WC-Co cemented carbides: kinetics description, microstructural effects and fatigue sensitivity. Acta Materialia, Vol.50, 2002, p. 2381-2393.

103. Смирнов Н.И., Прожега М.В., Смирнов Н.Н. Исследование трибологических свойств детонационных наноструктурированных покрытий на основе WC-Co. Трение и износ, том 28, №2, 2007 г., стр. 195-199.

104. Guilemany J.M. et al. Study of properties of WC-Co nanostructured coatings sprayed by high-velocity oxyfuel. Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 14 (3), September 2005, p. 405 413.

105. Qiaoqin Yang at et. Effect of carbide grain size on microstructure and sliding wear behavior of HVOF-sprayed WC-Co 12% coatings. Wear, Vol.254, 2003, p.23-34.

106. Dent A.H., DePalo S.and Sampath S. Examination of the wear properties of HVOF sprayed nanostructured WC-Co cermets with different binder phase contents. Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 11 (4), December 2002, p. 551 -558.

107. Stewart D.A., Shipway P.H., McCartney D.G. Abrasive wear behaviour of conventional and nanocomposite HVOF-sprayed WC-Co coatings. Wear, Vol.225229, 1999, p.789-798.

108. Shipway P.H., McCartney D.G., Sudaprasert T. Sliding wear behaviour of conventional and nanostructured HVOF sprayed WC-Co coatings. Wear, V.259, 2005, p.820-827.

109. Stewart D.A., Shipway P.H., McCartney D.G. Microstructural evolution in thermally sprayed WC-Co coatings: comparison between nanocomposite and conventional starting powders. Acta materialia, Vol. 48, 2000, p.1593-1604.

110. Shipway P.H., Howell L. Microscale abrasion-corrosion behaviour of WC-Co hardmetals and HVOF sprayed coatings. Wear, Vol. 258, 2005, p. 303-312.

111. Basak A.K., Matteazzi P., Vardavoulias M. and Celis J.-P. Corrosion-wear behaviour of thermal sprayed nanostructured FeCu/WC-Co coatings. Wear, Vol. 261, Issue 9, 2006, p. 1042-1050.

112. Ying chun Zhu et at. Tribological propeties of nanostructured and coventional WC - Co coatings deposited by plasma spraying. Thin Solid Films, Vol.388, 2001, p. 277-282.

113. Lima R.S. et al. Microstructural characteristics of cold-sprayed nanostructured WC-Co coatings. Thin solid film, Vol.416, 2002, p.129-135.

114. Hyung-Jun Kim, Chang-Hee Lee, Soon-Young Hwang. Superhard nano WC-12%Co coating by cold spray deposition. Materials science and engineering A, Vol.391, 2005, p.243-248.

115. Jia K., Fischer Т.Е. Abrasion resistance of nanostructured and conventional cemented carbides. Wear, V. 200, 1996, p.206-214.

116. Jia K., Fischer Т.Е. Sliding wear of conventional and nanostructured cemented carbides. Wear, V.203-204, 1997, p.310-318.

117. Дроздов Ю.Н. Трибология технической керамики. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2003г., №6, стр. 51-62.

118. Ajayi О.О., Ludema К.С. Mechanism of transfer film formation during repeat pass sliding of ceramic materials. Wear, 1990, Vol.140, p. 191-206.

119. Смирнов Н.И., Горланов С.Ф. Оптимизация межсекционных соединений УЭЦН. Oil & Gas Eurasia. №3, 2007 г. стр. 30-33.

120. Смирнов Н.И. Ресурсные испытания ЭЦН: Тест на износ (по материалам доклада «Современные методы испытаний ЭЦН на ресурс»), Нефтегазовая вертикаль №12 , 2008г., стр. 168-171.

121. Гаршин А.П., Гропянов В.М., Зайцев Г.П. и Семенов С.С. Керамика для машиностроения. М.: ООО Издательство "Научтехлитиздат", 2003. -384 стр.

122. Конструкционные материалы: Справочник. Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. — М.: Машиностроение, 1990. — 688 с.

123. Перельман О.М., Пещеренко С.Н., Рабинович А.И. Конструкция абразиво-устойчивых погружных насосов. Труды международной научно-технической конференции «Современное состояние и перспективы развития гидромашиностроения в XXI веке». СПб.: Нестор, 2003.