Пневмокомпенсаторы

Гидрокоробки

Гидрокоробки отливаются из углеродистой стали с горизонтальными расточками для цилиндровой втулки и вертикальными гнёздами для нагнетательных клапанов. Через общую надклапанную полость прокачиваемая жидкость из поршневой и штоковой камер цилиндра направляется в нагнетательный коллектор, толщина стенок которого равна 30-40 мм, что необходимо для создания прочности и герметичности гидрокоробки. Конструктивные формы обеспечивают:

технологичность изготовления;

удобство монтажа;

осмотр и регулировку деталей и узлов насоса, размещённых в гидрокоробке.

В двух поршневых насосах различают левую и правую гидрокоробки, имеющие зеркальную конструкционную форму.

Приёмный и нагнетательные коллекторы имеют литую либо сварно-литую конструкцию. Для снижения гидравлических потерь и износа коллекторы имеют плавные переходы, диаметры переходных отверстий обеспечивают скорость потока до 6 м/с. На нагнетательный коллектор устанавливают предохранительный клапан, пневмокомпенсатор и присоединяют нагнетательный патрубок манифольда (труба).

Приёмный коллектор с всасывающими клапанами присоединяется к боковым приливам гидрокоробки. Втулки неподвижно установлены в горизонтальных расточках гидрокоробки, они являются более крупными по габаритам сменными деталями буровых насосов. Конструктивное исполнение, длина, наружные и внутренние диаметры их регламентируются отраслевыми стандартами. Цилиндровые втулки изготавливают из высокоуглеродистых и легированных сталей. За рубежом делают из хромистых чугунов и керамики. Внутренняя поверхность цилиндрических втулок упрочняется закалкой с нагревом токами высокой частоты, борированием, хромированием и другими химико-термическими методами.

Пневмокомпенсаторы служат для выравнивания пульсации давления, которое вызывается колебаниями подачи жидкости из-за неравномерной скорости движения поршней в насосах.

Пневмокомпенсатор представляет собой закрытый сосуд, заполненный сжатым азотом. При подаче жидкости объём газа в нём уменьшается и в результате этого начальное давление газа возрастает до рабочего давления насоса. При работе насоса, объём газа в пневмокомпенсаторе периодически изменяется в пределах изменения подачи насоса за один двойной ход. Давление в пневмокомпенсаторе стабилизируется по мере приближения начального давления газа к рабочему давлению насоса, при этом достигается максимально возможное выравнивание пульсации давления и скорости жидкости, нагнетаемой в бурильную колонну.

Для предохранения газа от утечек и растворения прокачиваемой жидкости пневмокомпенсаторы снабжаются разделителем диафрагменного или поршневого типа.

Диафрагменный компенсатор, широко использованный в отечественной и зарубежной практике бурения, состоит из толстостенного сферического корпуса, крышки, штуцера и эластичной диафрагмы. Корпус изготовляется из стального литья и после механической обработки имеет гладкую внутреннюю поверхность. Для такелажирования при монтаже и ремонте корпус снабжается проушинами. При одинаковой энергоёмкости пневмокомпенсатора, его сферическая форма, по сравнению с цилиндрической, придаёт ему компактность и меньшую массу.

Диафрагма, отделяющая верхнюю газовую полость от жидкости, поступающей через штуцер, имеет сферическую форму с горловиной, уплотняемой в проточках корпуса и крышки. Крышка затягивается шпильками, ввёрнутыми в корпус. Диафрагма изготовляется из прорезиненной ткани и при полной разрядке пневмокомпенсатора плавно прилегает к внутренней его поверхности. Образование складок и деформирование диафрагмы при этом нежелательны вследствие возможных потерь эластичности, особенно при низкой температуре. Отверстия пневмокомпенсатора перекрываются конусным утолщением диафрагмы.

Металлическая шайба и диск из прорезиненной ткани устраняют возможность выдавливания диафрагмы в отверстие штуцера и способствуют плотному прилеганию конуса диафрагмы к штуцеру при вытеснении жидкости из пневмокомпенсатора во время остановок насоса. На крышке установлен угловой вентиль для зарядки пневмокомпенсатора сжатым газом. Пневмокомпенсаторы заряжают сжатым азотом, доставляемым в баллонах, давление газа контролируется монометром, снабжённым вентилем. Монометр включается с помощью вентиля перед пуском насоса для контроля начального давления в пневмокамере. При работе насоса вентиль закрывается, поэтому монометр предохраняется от поломок, вызываемых пульсацией давления в пневмокамере. Из насоса жидкость поступает в пневмокомпенсатор через штуцер, затягиваемый шпильками, которые одновременно служат для крепления компенсатора к фланцу нагнетательного коллектора насоса.

Долговечность диафрагмы зависит от объёма газа и жидкости при работе насоса, определяемых отношением начального и рабочего давления в пневмокамере. При сравнительно небольших начальных давлениях плоскость перегиба под действием рабочих давлений смещается к верхним сечениям корпуса, имеющим по сравнению со средним сечением меньшую площадь, в результате этого увеличивается изгиб и амплитуда напряжений в деформированных сечениях диафрагмы, вызывающие снижение срока её службы. При больших начальных давлениях плоскость перегиба смещается вниз и возникает опасность повреждения диафрагмы от соударений с днищем корпуса. Для устранения этого требуется своевременное регулирование начального давления.

Предохранительный клапан

Предохранительные клапаны предназначены для ограничения повышающегося давления жидкости сверх установленной величины с целью предупреждения аварий в насосном агрегате и нагнетательной линии от перегрузок, а также обеспечении безопасности работы.

Предохранительные клапаны действуют эпизодически, например, при образовании пробок, ошибочном пуске насоса, при закрытых задвижках и других случаях, вызывающих чрезмерное увеличение давления насосов.

Поршневые насосы почти не снижают подачу жидкости при возрастании сопротивления нагнетательной линии, поэтому в поршневом насосе для безопасного выхода промывочной жидкости в случаях превышения давления обязательно должен быть предохранительный клапан.

В буровых насосах У8-6 МА, УНБ-600 используются предохранительные клапаны диафрагменного пластинчатого типа, рабочая часть которых представляет собой герметично закреплённую по наружному контуру пластину, воспринимающую давление промывочной жидкости. При повышении давления сверх заданного значения, диафрагма срезается кромками зажимного калиброванного кольца. В буровых насосах используются диафрагмы из листовой латуни марки Л-62 толщиной 0,4-0,5 мм и наружным диаметром 88±0,5 мм. Согласно опытным данным, установлено, что среднестатистическое значение предела прочности на срез пластины из латуни Л-62 составляет 2,3 Мпа.

На нагнетательных линиях около каждого насоса после компенсаторов устанавливают отсекающую задвижку высокого давления или обратный клапан с целью возможности работы одним насосом в случае ремонта второго. Кроме этого, около насоса устанавливают пусковую задвижку, которая устраняет гидроудар при пуске насоса и выравнивает давление в нагнетательной линии при восстановлении циркуляции бурового раствора. Нагнетательный патрубок пусковой задвижки соединяют с приёмной ёмкостью. При монтаже для всех насосов нагнетательного трубопровода в конце его можно установить одну пусковую задвижку, которая обеспечит возможность пуска любого насоса.

Дата добавления: 2015-05-26