3.12. Гидропоршеньді қондырғының қуатын және пайдалы әсер коэффициентін анықтау

Батырмалы агрегаттың пайдалы қуаты (кВт):

N_A= (10³QH_мg_н)/102 , (3.9)

мұндағы, Q – сораптың өнімділігі, м³/с; H_м=H-h+h_re – сұйық бағанындағы манометрлік тегеуріні, м; H – сораптың түсіру тереңдігі, м; h – динамикалық деңгей астындағы сораптың бату тереңдігі, м; h_re – батырмалы агрегаттан қабылдаушы резервуарға дейінгі құбырдағы гидравликалық кедергі. Қондырғының толық қуаты (кВт):

N_A=(10³Q_рабр_ор)/10,2h_а.с , (3.10)

мұндағы, Q_раб – жұмыстық сұйықтың шығыны, м³/с; р_ор – күштік сораптың шығу жағындағы жұмыстық сұйықтың орташа қысымы; h_а.с – күштік агрегаттың ПӘК-і.

Қондырғының ортақ ПӘК-і:

h_y=N_a/N_y . (3.11)

4. Штангалы сорап қондырғылары

4.1. Ұңғыманы штангалық сораптармен пайдалануға арналған жабдықтары

Штангалық сораптармен ұңғымаларды пайдалану әдісінің негізіне ұңғымаға түсірлетін іс-әрекеті қайтымды көлемдік сораптар кіреді және олар жер бетінде орналасқан жетектеуші механизммен механикалық түрде байланысқан. Барлық мұндай жабдықтар кешені штангалық ұңғымалы сорапты қондырғы деп аталады (ШҰСҚ).

Штангалық сорапты қондырғы сағалық жабдықтан, штангалық сораптардың тізбегінен, сораптық компрессорлы құбырлардың тізбегінен, ұңғымалы сораптан және қосымша жер асты қондырғысынан тұрады. Бөлек жағдайларда қандай да бір элемент орын алмауы мүмкін, сол кезде оның қызметін ШҰСҚ-ң басқа элементтері атқарады.

Сораптық штангалардың тізбегі бір-бірімен бұрандалармен байланысқан және штангалардан құралған өзекше (стержень) түрінде келтірілген. Сораптық штангалар тізбегі механикалық энергияны жетек механизмінен ұңғыманың сорабына береді. Ұңғымалық сорап (негізінен плунжерлі болып келеді) қайтымды-ілгерілмелі қозғалатын штангалардың механикалық энергиясын қабаттық сұйықтарды жоғарыға тартып шығару энергиясына түрлендіреді.

Көп жағдайда ШҰСҚ-да жетек ретінде балансирлі тербелмелі-станоктарды қолданады (4.1-сурет). Балансирлі тербелмелі-станоктар массалы фундаментте (1) орналасқан рамадан (2) құралған. Рамада тірек (9) орнатылып, оған топсаның көмегімен балансир (10) бекітілген, оның бір шетінде бас (12) орналасқан, екінші шетінде оны шатунмен байланыстыратын топса бар. Шатун редуктордың шығар білігіне бекітілген кривошиппен (5) біріктірілген. Редуктордың кіру білігіне сына (клин) тәрізді белдікті беріліс арқылы электр-қозғалтқышы (3) жалғанған. Балансирдің басына штангалар тізбегі арқанды ілгіштің көмегімен (13) байланысады.

Сораптың арқанды ілгіші сораптық штангалар тізбегін тереңдікте орналасқан ұңғылық сораптың плунжерлерімен жалғастырады. Тізбек жеке штангалардан (17) жиналады. Штангалардың ұзындығы 6-дан 10 м дейін, диаметрі 12-ден 25 мм аралығында болады және бір-бірімен муфталар (23) арқылы жалғасады. Жылтырлатылған штоктың жоғары класты тазалықпен өңделген беті болады және оны бірінші немесе сальникті штанга деп атайды.

Сораптық компрессорлы құбырлар тізбегі қабаттық сұйықты жер бетіне шығарады және сағалық арматураны тереңдегі ұңғылық сораптың цилиндрімен біріктіреді. Ол жеке құбырлардан (18) құралған, ұзындықтары 8-12м, диаметрі 48-114мм және шығар жердегі құбырлар буынымен біріктірілген.

СКҚ-ды герметизациялау үшін тізбек құрылғысының жоғарғы бөлігінде сағалық сальник орнатылған. Сальник арқылы жылтыратылған штанга өткізілген ұңғыма сағасының жабдықтарынан өндірілетін сұйықты

4.1-сурет. Штангалы ұңғымалы сорап қондырғысы (ШҰСҚ):

1-фундамент; 2-рама; 3-электр-қозғалтқыш; 4-сына-белбеулі беріліс; 5-кривошип; 6, 8-контрасмалық жүктер; 7-шатун; 9-ұстын; 10-балансир; 11-балансир басын бекітіп қою механизмі; 12-балансирдің басы; 13-арқан ілу құрылғысы; 14-жылтыратылған шток; 15-сағалық сальник; 16-шегендеу құбырларының тізбегі; 17-штанга тізбегі; 18-СКҚ; 19-тереңдік сорабы; 20-газды якорь; 21-штанганың шыңдалған нығыздағышы; 22-құбырлы цилиндр; 25-сорап плунжері; 26-айдау клапаны; 27-сору клапаны.

алып кететін жері болады және ол арқылы сұйық алынады да, сүзгі тор арқылы өндіріске жіберіледі.

Әрекеті бір жақты ұңғымалық сорапты қарастырайық ІІІ. Ол СКҚ тізбегіне жалғанған цилиндрден (24) және штанга тізбегіне жалғанған плунжерден (25) тұрады. Айдау клапаны (26) плунжерге, ал сору клапаны (27) – цилиндрдің төменгі бөлігінде орнатылған.

Сораптың төменгі бөлігінде қажетті жағдайда газды IV немесе құмды сұйықтан бөлетін якорь орнатылған. Газ құбыр сыртындағы кеңістікке СКҚ (18) және шегендеу (16) құбырлар тізбегінің арасы арқылы өтеді, құм якорьдің корпусында тұнып қалады.

ШҰСҚ-ның жұмыс істеуі кезінде оған энергия электрлі қозғалтқыштан редуктор арқылы кривошипті-шатунды механизмге беріліп, оның көмегімен айналмалы қозғалыс штангалар тізбегінің қайтымды-ілгерілмелі қозғалысына түрленеді. Тізбекпен байланысқан плунжер де қайтымды-ілгерілмелі түрде қозғалады. Плунжердің жоғары қарай қозғалысында айдау клапаны плунжердің үстіндегі сұйық қысымымен жабылады да, ол СКҚ бойымен жоғары көтеріледі. Сол уақытта сору клапаны ашылып, плунжердің астындағы цилиндр көлемі сұйыққа толады.

Плунжердің төмен қарай жүрісі кезінде сору клапаны сұйық бағанасының қысымымен жабылады да, айдау клапаны ашылып сұйық плунжердің үстіндегі кеңістікке жиналады.Үстіңгі бетке көтерілген сұйық сағалық сальниктің бүйіріндегі бұрып алу тесігі арқылы өндірістік коллекторға жіберіледі.

Кәсіпшіліктің түріне немесе жекеленген ұңғымаларға байланысты ШҰСҚ-лардың басқа конструкциялары қолданылуы мүмкін.

ШҰСҚ көптеген күрделі жүйелі тораптардан тұрады. Оның классификациясы 4.2-суретте морфологиялық матрица ретінде келтірілген.

Морфологиялық матрицаның үстіңгі қатары жетектеушілердің түрлері мен модификацияларын бейнелейді. Мұнда балансирлі тербелмелі-станок (ТС), трапециялы заңдылықпен қозғалатын ұзын жүргішті механикалық жетек, гидравликалық және пневматикалық жетек түрлері келтірілген.

Матрицаның екінші қатары сағаны герметизациялайтын жабдықтардың құрылымдық бірліктерін құрайды. Оның бірінші бағанасында тұтас жылтырлатылған штогы бар сағалық сальник бар, екіншісінде – қуысты жылтырлатылған шток, үшіншіде – тереңдетілген сальниктен, төртіншіде – ұңғылық тығыздатылған сальниктен, бесіншіде – таспалы немесе шыбықты қозғалмалы моменттерді қолданудан тұрады.

Сорапты штангылардың тізбегінің басқа нығыздатқыштарының түрлері ұңғы сағасында берілген жолдағы басқа блоктарда келтіруі мүмкін.

Үшінші қатарда штангалық тізбектердің түрлерін көрсететін блоктар орналасқан. Бірінші түрі – кәдімгі штангалардың тізбегі, оның бір-бірімен жалғанатын жеке элементтері бұранданың көмегімен біріктіріледі, екінші блокта – қосылған штангалар тізбегі, ол өзіне металды және металл емес штангаларды қосады, үшінші блокта – үзіліссіз болатты эллипс түрдегі штангалар, төртіншіде – үзіліссіз болатты арқанды штангалар, бесіншіде – болатты таспалы штангалар және т.б.

Төртінші қатарда ұңғылы сораптардың түрлері орналасқан. Плунжерлі бір сатылы сораптар бірінші блокта орналасқан, жоғары тұтқырлы мұнайды шығаратын сораптар екінші блокта, төртіншісінде – елеулі механикалық қоспалары бар сұйықтарды көтеріп шығаратын сораптар.

Ұңғылы сораптардың жұмыстық мүшелерінің түрлері бесінші қатарда көрсетілген, ал алтыншы қатарда сораптардың клапанды түйіндерінің түрлері көрсетілген.

ШҰСҚ жетектеушісі
Балансирлі ТС	Балансирсіз ТС	Ұзын жүргішті механикалық	Гидрожетек- теуіш	Пенвмо-тикалық жетектеуіш	Өзін-дік жетек
ШҰСҚ ұңғымалық сағалық жабдығымен
Тұтас жылтырлатыл-ған шток	Кеуек жылтырлатыл-ған шток	Тереңдетілген сағалық сальник	Ұңғылық сальник	Рейкалы немесе таспалы сальник
Штангалар колоннасы
Резьбалы ағымды (прутковые) болат	Аралас (болат + пластмасс) резьбалы	Элипсті үзіліссіз ағымды	Үзіліссіз арқанды	Үзіліссіз ленталы (болат)	Үзіліс-сіз ленталы
Ұңғымалық сораптар
Отырғызылма-ған	Отырғызылған	Тұтқырлық сұйықтар үшін	Газдалған сұйықтар үшін	Мех. қосындысы бар сұйықтар үшін
Ұңғыма сорабының жұмыстық мүшелері
Тегіс плунжер	Канавкалы плунжер	«құмқырғыш» плунжері	Резеңкелі манжетті поршень	Метал-мен нығыз-далған поршень	Диаф-рагма
Ұңғымалы сораптың клапандары
Біршарлы	Екішарлы	Тарелкалы	Жапырақты

4.2-сурет. Штангалы ұңғымалы сорап қондырғысының

морфологиялық матрицасы

4.2-суретте келтірілген морфологиялық матрица вертикаль түрінде (бекіткіш элемент түрлері мен олардың бұрандасының бекіткіш элементтеріне дейін) және әр қатарда горизонталь түрінде жалғасуы мүмкін. Бүгінгі таңда қандай да бір қатар немесе бағана, толық толған түрінде көрінуі мүмкін, бірақ ертең жалғаса беретін ғылыми - техникалық прогресс үшін қатарлар мен бағаналарда жаңадан ондаған элементтер пайда болуы мүмкін.