Лекция № 4. Пневмокомпенсаторы.

Коэффициент подачи насосов.

Действительная подача насоса Qд всегда меньше теоретической Qт. Это обусловлено несколькими факторами.

а) утечками жидкости через уплотнения штока или поршня в атмосферу;
б) перетоком жидкости через уплотнения поршня внутри цилиндра;
в) утечками жидкости в клапанах вследствие их негерметичности и запаздывания закрывания;

г) подсосом воздуха через уплотнения сальника;

д) дегазацией жидкости в цилиндре насоса вследствие снижения давления в рабочей камере;

е) отставанием жидкости от движущегося поршня.

Утечки, перечисленные в пп. а), б) и в) учитываются коэффициентом утечек ηу, явления, перечисленные в пп. г), д) и е) - коэффициентом наполнения ηн.

Произведение коэффициентов утечек и наполнения называется коэффициентом подачи η, который характеризует отношение действительной подачи насоса к теоретической:

Коэффициент подачи зависит от качества уплотнений, степени их изношенности, свойств перекачиваемой жидкости и режима работы насоса. В реальных условиях коэффициент подачи колеблется от 0,85 до 0,98.

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.

Лекции № 5. Динамические насосы – классификация, конструкция и принцип действия динамических насосов.

Динамические насос ы - это насосы, в котором среда перемещается под

силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса. Различают лопастные (центробежный насос), трения (струйный насос, вихревой насос, дисковый насос) и электромагнитные динамические насосы.

Центробежный насос — насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость.

Центробежные насосы составляют весьма обширный класс насосов. Перекачивание жидкости или создание давления производится в центробежных насосах вращением одного или нескольких рабочих колес.

Центробежные насосы классифицируют по:

1) числу колес (одноколесные многоколесные); кроме того, одноколесные насосы выполняют с консольным расположением вала – консольные;

2) напору (низкого напора до 2 кгс/см2 (0,2 МН/м2), среднего напора от 2 до 6 кгс/см2 (от 0,2 до 0,6 МН/м2), высокого напора больше 6 кгс/см2 (0,6 МН/м2));

3) способу подвода воды к рабочему колесу (с односторонним входом воды на рабочее колесо, с двусторонним входом воды (двойного всасывания));

4) расположению вала (горизонтальные, вертикальные);

5) способу разъема корпуса (с горизонтальным разъемом корпуса, с вертикальным разъемом корпуса);

6) способу отвода жидкости из рабочего колеса в спиральный канал корпуса (спиральные и турбинные).

В спиральных насосах жидкость отводится непосредственно в спиральный канал; в турбинных жидкость, прежде чем попасть в спиральный канал, проходит через специальное устройство – направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);

7) степени быстроходности рабочего колеса (тихоходные, нормальные, быстроходные);
8) роду перекачиваемой жидкости (водопроводные, канализационные, кислотные и щелочные, нефтяные, землесосные и др.);

9) способу соединения с двигателем (приводные (с редуктором или со шкивом), непосредственного соединения с электродвигателем с помощью муфт). Насосы со шкивным приводом встречаются в настоящее время редко.

Основными частями центробежного насоса (рис. 11) являются: корпус 6 насоса со всасывающим 1 и нагнетательным 3 патрубками. Внутри корпуса имеется рабочее колесо 4, жестко посаженное на вал 2. В корпусе вокруг рабочего колеса смонтирован направляющий аппарат 5.

Рис. 11. Центробежный насос.

Корпус насоса с патрубками служит для подхода жидкости к рабочему колесу и для отвода жидкости после воздействия на нее рабочего колеса в нагнетательный трубопровод. При вращении рабочее колесо своими лопастями непосредственно воздействует на жидкость, а также создает внутри насоса поле центробежных сил за счет энергии двигателя.

Рис. 12. Рабочее колесо.

Обычно рабочее колесо центробежного насоса (рис. 12) представляет собой два диска: один плоский со втулкой, а второй имеет вид широкого кольца 2. Между дисками смонтированы лопасти 3 рабочего колеса, образующие расширяющиеся каналы. В центральной части колеса имеется втулка 4, при помощи которой оно монтируется на валу, Все перечисленные элементы рабочего колеса изготовляются в виде единой отливки либо при помощи сварки.

Принцип работы центробежного насоса состоит в следующем. При пуске корпус насоса должен быть заполнен капельной жидкостью. При быстром вращении рабочего колеса его лопасти оказывают непосредственное силовое воздействие на частицы жидкости. Кроме того, создается поле центробежных сил в жидкости, находящейся в межлопастном пространстве рабочего колеса. Таким образом, жидкость, подвергаясь силовому воздействию лопастей рабочего колеса, с большой скоростью перемещается от центра к периферии, освобождая межлопастные каналы рабочего колеса. Поэтому в центральной части рабочего колеса давление снижается и под действием внешнего, чаще всего атмосферного давления, жидкость входит во всасывающий патрубок и вновь подводится к центральной части рабочего колеса.

Жидкость, выходящая из каналов рабочего колеса по его выходному диаметру, попадает в межлопастное пространство неподвижного направляющего аппарата. В направляющем аппарате жидкость, имеющая большую скорость, как бы тормозится и ее кинетическая энергия частично преобразуется в потенциальную энергию давления в благоприятных условиях течения через плавно изменяющиеся каналы. Если направляющий аппарат отсутствует, то преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления происходит в спиральном корпусе насоса в условиях менее благоприятных.

Дата добавления: 2017-02-01