tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2019-3-127-134tumnig-748Research ArticleМАШИНЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ОБУСТРОЙСТВО ПРОМЫСЛОВMACHINERY, EQUIPMENT AND FIELD CONSTRUCTIONОценка вероятности отказа редуктора системы верхнего привода буровой установки с учетом режима его эксплуатацииAssessing the failure probability of gearhead of drilling rig top drive system taking into account the mode of its operationСызранцеваК. В.SyzrantsevaKsenia V.

Сызранцева Ксения Владимировна, д. т. н., доцент кафедры кибернетических систем

Doctor of Engineering, Associate Professor at the Department Cybernetic Systems

ИльиныхВ. Н.Il’inykhVitaly N.

Ильиных Виталий Николаевич, к. т. н., доцент кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности

Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Machinery and Equipment for the Oil and Gas Industry

КолбасинД. С.KolbasinDenis S.

Колбасин Денис Сергеевич, магистрант кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности

Master’s Student at the Department of Machinery and Equipment for the Oil and Gas Industry

denis2801@bk.ruТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation20191007201903127134Copyright © Сызранцева К.В., Ильиных В.Н., Колбасин Д.С., 20192019Сызранцева К.В., Ильиных В.Н., Колбасин Д.С.Syzrantseva K.V., Il’inykh V.N., Kolbasin D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/748

Элементы бурового оборудования в процессе эксплуатации подвергаются случайным нагрузкам с весьма высокими амплитудами. Классические методы вероятностного расчета зубчатых передач не позволяют оценить вероятность их отказа с учетом реальных эксплуатационных данных, полученных с помощью телеметрии, в случае, когда эти данные не могут быть описаны стандартными законами распределения. Предлагаемая методика основана на применении методов непараметрической статистики, поэтому свободна от данных ограничений. Все ее этапы реализованы в математическом процессоре MathCad. В данной работе описана методика оценки вероятности отказа зубчатой передачи привода системы верхнего привода буровой установки по критерию изгибной выносливости зубьев. Результаты ее реализации для оценки вероятности отказа передачи при ее эксплуатации в тяжелом режиме нагружения хорошо согласуются со статистикой отказов. Также методика позволяет определить вероятность отказа зубчатой передачи для любых, в том числе заданных выборкой законов распределения нагрузки, действующей на привод в процессе его эксплуатации.

Elements of drilling equipment are subjected to random loads with very high amplitudes during operation. Classical methods of probabilistic calculation of gearings don’t allow us to estimate the probability of their failure taking into account the real operational data obtained by telemetry when these data cannot be described by standard distribution laws. The offered technique is based on application of methods of non-parametric statistics therefore it is free from these restrictions. All its stages are realized in the Mathcad mathematical processor. The article describes the technique of failure probability of gearing of drilling rig top drive system in accordance with criterion of bending endurance of teeth. Results of its realization for failure probability assessment of gearing at its operation in the heavy loading mode agree well with failure statistics. Also, the technique allows us to determine the probability of gearing failure for any load distribution laws during operation, including, when the loading mode is defined by sample.

буровая установкасистема верхнего приводазубчатая передачаизгибная выносливостьвероятность отказанепараметрическая статистикаdrilling rigtop drive systemgearingbending endurancefailure probabilitynon-parametric statisticsReferencesПетрухин В. В., Коротков С. А., Черский М. И. Анализ систем верхнего привода для бурения горизонтальных скважин // Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна: сб. тр. науч.-практ. конф. – Тюмень, 2016. – C. 178–181.Петрухин В. В., Коротков С. А., Черский М. И. Анализ систем верхнего привода для бурения горизонтальных скважин // Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна: сб. тр. науч.-практ. конф. – Тюмень, 2016. – C. 178–181.Study on speed characteristics of hydraulic top drive under fluctuating load / Y. Sun [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2018. – Vol. 167. – P. 277–286. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.04.003Study on speed characteristics of hydraulic top drive under fluctuating load / Y. Sun [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2018. – Vol. 167. – P. 277–286. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.04.003Перспективные направления развития конструкций систем верхнего привода / Р. С. Привалихин [и др.] // Бурение и нефть. – 2015. – № 3. – C. 54–58.Перспективные направления развития конструкций систем верхнего привода / Р. С. Привалихин [и др.] // Бурение и нефть. – 2015. – № 3. – C. 54–58.Силовые приводы нового поколения / А. К. Данилов [и др.] // Бурение и нефть. – 2014. – № 12. – C. 40–42.Силовые приводы нового поколения / А. К. Данилов [и др.] // Бурение и нефть. – 2014. – № 12. – C. 40–42.Лобачев А. А. Исследование нагруженности элементов редуктора системы верхнего привода: дис... канд. техн. наук. – СПб., 2017. – 166 с.Лобачев А. А. Исследование нагруженности элементов редуктора системы верхнего привода: дис... канд. техн. наук. – СПб., 2017. – 166 с.Kapur K. C., Lamberson L. R. Reliability in Engineering Design. – New Jork: JohnWiley&Sons, 1977. – 586 p.Kapur K. C., Lamberson L. R. Reliability in Engineering Design. – New Jork: JohnWiley&Sons, 1977. – 586 p.Решетов Д. Н., Фадеев В. З. Вероятностная оценка изгибной прочности зубчатых колес // Машиноведение. – 1972. – № 2. – С. 54–63.Решетов Д. Н., Фадеев В. З. Вероятностная оценка изгибной прочности зубчатых колес // Машиноведение. – 1972. – № 2. – С. 54–63.Иванов М. Н., Финогенов В. А. Детали машин: учебник для машиностроительных специальностей вузов. – 8-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2003. – 408 с.Иванов М. Н., Финогенов В. А. Детали машин: учебник для машиностроительных специальностей вузов. – 8-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2003. – 408 с.Сызранцев В. Н., Невелев Я. П., Голофаст С. Л. Расчет прочностной надежности изделий на основе методов непараметрической статистики. – Новосибирск: Наука, 2008. – 218 с.Сызранцев В. Н., Невелев Я. П., Голофаст С. Л. Расчет прочностной надежности изделий на основе методов непараметрической статистики. – Новосибирск: Наука, 2008. – 218 с.Liu Y., Zhang J., Zhao X. A new nonparametric screening method for ultrahigh-dimensional survival data // Computational Statistics and Data Analysis. – 2018. – Vol. 119. – P. 74–85.Liu Y., Zhang J., Zhao X. A new nonparametric screening method for ultrahigh-dimensional survival data // Computational Statistics and Data Analysis. – 2018. – Vol. 119. – P. 74–85.A nonparametric test for slowly-varying non stationarities / D. Baptista de Souza [et al.] // Signal Processing. – 2018. – Vol. 143. – P. 241–252.A nonparametric test for slowly-varying non stationarities / D. Baptista de Souza [et al.] // Signal Processing. – 2018. – Vol. 143. – P. 241–252.Syzrantseva K., Syzrantsev V. Reliability estimation of machine parts with complicated geometry on a base of methods of nonparametric statistics // Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2016. – Vol. 11, Issue 2. – P. 204–209. DOI: 0.3923/jeasci.2016.204.209Syzrantseva K., Syzrantsev V. Reliability estimation of machine parts with complicated geometry on a base of methods of nonparametric statistics // Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2016. – Vol. 11, Issue 2. – P. 204–209. DOI: 0.3923/jeasci.2016.204.209Syzrantseva K. V. Predicting the failure of gear transmissions by nonparametric statistics // Russian Engineering Research. – 2009. – Vol. 29, Issue. 2. – P. 1206–1208. DOI: 10.3103/S1068798X09120028Syzrantseva K. V. Predicting the failure of gear transmissions by nonparametric statistics // Russian Engineering Research. – 2009. – Vol. 29, Issue. 2. – P. 1206–1208. DOI: 10.3103/S1068798X09120028Сызранцева К. В. Расчет прочностной надежности деталей машин при случайном характере внешних нагрузок: моногр. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 92 с.Сызранцева К. В. Расчет прочностной надежности деталей машин при случайном характере внешних нагрузок: моногр. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 92 с.Сызранцева К. В. Оценка надежности зубчатых передач по сопротивлению контактной усталости при случайном режиме нагружения // Вестник Ижевского государственного технического университета. – 2009. – № 4. – С. 23–25.Сызранцева К. В. Оценка надежности зубчатых передач по сопротивлению контактной усталости при случайном режиме нагружения // Вестник Ижевского государственного технического университета. – 2009. – № 4. – С. 23–25.Syzrantseva K. V. Development of a method to calculate the strength reliability of tooth gears based on the fatigue resistance when the teeth bend // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2009. – Vol. 38, Issue 6 (200912). – P. 552–556. DOI: 10.3103/S1052618809060065.10Syzrantseva K. V. Development of a method to calculate the strength reliability of tooth gears based on the fatigue resistance when the teeth bend // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2009. – Vol. 38, Issue 6 (200912). – P. 552–556. DOI: 10.3103/S1052618809060065.10Сызранцева К. В., Черная Л. А. Оценка долговечности подшипников качения при случайном режиме их нагружения // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2011. – № 12. – С. 8–11.Сызранцева К. В., Черная Л. А. Оценка долговечности подшипников качения при случайном режиме их нагружения // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2011. – № 12. – С. 8–11.Syzrantseva K., Chernaya L. Shafts reliability assessment in accordance with criteria of fatigue strength under random load conditions // ICIE 2018: proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer. – 2019. – P. 1511–1518. DOI: 10.1007/978-3-319-95630-5_161Syzrantseva K., Chernaya L. Shafts reliability assessment in accordance with criteria of fatigue strength under random load conditions // ICIE 2018: proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer. – 2019. – P. 1511–1518. DOI: 10.1007/978-3-319-95630-5_161Confidence limits for the few-cycle fatigue curve / V. N. Syzrantsev [et al.] // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, Issue 1. – P. 20–24.Confidence limits for the few-cycle fatigue curve / V. N. Syzrantsev [et al.] // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, Issue 1. – P. 20–24.Parzen E. On estimation of a probability density function and mode / E. Parzen // Annals of Mathematical Statistics. – 1962. – Vol. 33. – Issue 3. – P. 1065–1076.Parzen E. On estimation of a probability density function and mode / E. Parzen // Annals of Mathematical Statistics. – 1962. – Vol. 33. – Issue 3. – P. 1065–1076.Rozenblatt M. Remarks on some nonparametric estimates of a density functions / M. Rozenblatt // Annals of Mathematical Statistics. – 1956. – Vol. 27, Issue 3. – P. 832–837.Rozenblatt M. Remarks on some nonparametric estimates of a density functions / M. Rozenblatt // Annals of Mathematical Statistics. – 1956. – Vol. 27, Issue 3. – P. 832–837.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.