§ 8. Совместная работа насосов

На рис. ХП-13 показана зависимость перепада давления в цир­куляционной системе (включая турбобур) от расхода жидкости (кри-,вая Оа). Допустим, что требуется расход Q_Q. Для этого необходимы

.298

давлении р₀ и гидравлическая мощность N₀. Но один насос может обеспечить мощность, ра!вную только N_lt например

Как видно, мощность N₀ можно получить одним из двух способов:

а) при параллельной работе дв\х насосов, каждый из которых

дает расход -^ при одинаковом давлении р₀; режим работы каж­дого насоса определяется точкой / на гиперболе ni номинальной гидравлической мощности одного на­соса;

б) при последовательном включении тех же насосов, каждый из которых обеспеч! гвает расход Q ₀, но оби дай перепад давления р₀ делится пополам между насосами; режим каждого на­ соса определяется точкой 2 на той же гиперболе.

Рис. ХП-13. Характеристики насосов и циркуляциейиой си­стемы.

Параллельное включение более на­дежно. Если один из насосов отказы­вает в работе и выключается, то рас­ход жидкости снижается в 2 раза, а данлеюи¹ почти в 4 раза (точка р_} на рис. ХП-13). При этом, разумеется, технология бурения нарушается, но в насосной установке осложнений не возникает.

Если же при последовательном соединении один насос выходит из строя, а производительность работающего насоса не изыеяятся, то не изменяется и давление, и, следовательно, насос не может нор­мально работать. По этим причинам последовательная работа насоса в бурении почти не применяется.

Положительным качеством последовательного соединения яв­ляется работа со втулками большого диаметра, вследстшю чего уменьшается относительная величина «мертвого» пространства, спо­собствуя увеличению наполнения цилиндров, особенно при работе на сильно' газированных раствора*. Если применяются нтулки больших диаметров, несколько увеличивается равномерность подачи и усилии в элементах привода.

Положительным в таком со^дияегяи является то, что на аоршни, клапаны и сальник первой_й;ступе!Ш действует только половина общего давления, что значительно о>'!легчает условия работы.

Серьезным недостатком последовательного соединения насосов является то, что для компенсации неизбежной разницы в прошгводн- тельностях обоих насосов они должны работать на близкой, но неодинаковом числе ходов, для чего необходимо специальное регули­ рование. *

§ 9. Эксплуатация буровых насосов

Режим эксплуатации. Необходимо стремиться к тому, чтобы при бурении полностью использовать возможности на­соса. Для этого требуются цилиндровые втулки и поршни необходимых диаметров для определенных диапазонов производи-тельностей. По мере углубления скважины следует вовремя заменять втулки. Показателем исправности насоса является способность его длительно работать при полной мощности.

Для достижения высоких механических скоростей бурения часто стремятся перегружать насос по мощности. С этой целью повышают

число ходов насоса или превы­шают допускаемое давление. Такая практика сокращает срок службы насоса и способствует увеличению числа ремонтов.

Срок службы подшипников приводной части насоса обратно пропорционален примерно третьей степени нагрузки и первой сте­пени скорости вращения вала. Поэтому при необходимости пере­грузить насос выгоднее превысить номинальную скорость, чем допу­стимое давление (при равной мощ­ности).

Применение подпор-

Рис. ХН-14. Схемы установки под­порного насоса.

1 — буровой насос; 2 — подпорный на­сос; 3 — муфта; 4 — двигатель; 5 — за­движка.

ных насосов оказывается особенно полезным во нремя перекачки газированной жидко­сти, так как способствует увели­чению коэффициента наполнения насоса.

Кроме того, благодаря устранению гидравлических ударов в на­сосе существенно снижаются колебания давления на стороне на­гнетания (в выкидной линии, буровом шланге, вертлюге).

Подпорный насос выбирается по производительности при наи­более ходовом диаметре втулки. Напор насоса равен от 10 до 30 м, причем более высокий необходим при большом расстоянии между приемным резервуаром и насосом, большой высоте всасывания, сильном утяжелении промывочного раствора, высоком содержании газа. Для этих условий применяют шламовые центробежные насосы, приспособленные для работы с абразивной жидкостью.

Схемы установки подпорных насосов показаны на рис. ХП-14; на рис. ХП-14, а — с приводом центробежного насо&а от шкива буро­вого насоса; на рис. XII-14, б — с индивидуальным приводом от электрического двигателя или двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Привод от ДВС удобен возможностью регулировать произ-

300

водителыюсть и напор центробежного насоса изменением скорости вращения вала. Если привод осуществляется от электродвигателя или от шкива бурового насоса, регулирование производится частич­ным сбросом жидкости через задвижку в приемный резервуар. В ре­зультате сальник подпорного насоса не находится под излишним давлением.

При использовании подпорных насосов увязка высотных отметок ротора и бурового насоса не имеет обычного значе­ния, в связи с чем упрощается выбор и подготовка буровой пло­щадки.

Уход за гидравлической частью. Хорошее состояние гидравлической части насоса зависит от ухода за ним как во время работы, так и при хранении. У бездействующих насосов наружные поверхности штоков и другие обработанные поверхности покрывают смазкой для защиты от коррозии. Перед пуском штоки протираются насухо, чтобы устранить песок, налипший на слой смазки. Резиновые детали во избежание коробления резины пред­охраняют от воздействия температуры выше 70^J. Нельзя хранить уплотнительные кольца в подвешенном состоянии, а поршни в гори­зонтальном положении длительное время, так как резина при этом положении деформируется. Поршни со штоками должны нахо­диться в собранном виде на специальных полках.

Перед запуском насоса проверяется состояние всех деталей. На резине поршней не должно быть порезов, так как при работе это приводит к быстрому его промыву. Риски и углубления на поверх­ности втулки вызывают быстрый износ поршней, а на поверхности штока — нарушение уплотнения в сальнике гидравлической ко­робки. Песок и ржавчина на седле клапана могут вызвать поврежде­ние клапана. Порча резинового уплотнительного кольца клапана приводит к промыву клапана.

Уменьшение наружного диаметра втулок приводит к выдавлива­нию уплотнения в зазор и постепенному выходу его из строя. Ко­ронка цилиндровой втулки должна плотно прижимать втулку, упирающуюся буртом в уплотнение. Если затяжка ослабнет, то втулка в гидравлической коробке будет передвигаться вдоль оси и повредит уплотнение.

Следует проверить внутренний диаметр втулки и диаметр поршня Резина уплотняет зазор между втулкой и направляющим пояском поршня, если зазор составляет не более 3 мм, а при высоком давле­нии — 1,5 мм на диаметр. Втулки или поршни, изношенные сильнее, будут пропускать жидкость. Срок службы резины увеличивается примерно в 10 раз при уменьшении зазора вдвое.

Излишняя затяжка сальников может вызвать повреждения, так как в результате большого давления сжатого уплотнения на шток на нем при попадании абразивных частиц образуются риски и даже борозды. Если шток изношен более чем на 1,5—3 мм по диаметру, то его заменяют. При высоких давлениях величина допустимого износа еще меньше.

301

Увеличению срока службы штока (примерно в 5—6 раз) и уплот­нения способствует достаточное количество смазки во время работы.

Необходимо проверить концентричность штока и сальниковых коробок. Достичь концентричности можно регулировкой крейц­копфа или заменой поршней. Нецентрированные штоки нарушают уплотнения и увеличивают износ.

Клапанные пружины заменяют, если они перекошены или не соответствуют необходимому усилию при сжатии. При правильной работе полный подъем клапана не должен вызывать полного сжатия пружины до соприкосновения витков.

Износ или отвинчивание направляющей втулки верхнего штока клапана может вызвать повреждение седла и клапана из-за ограни­чения подъема тарелки и последующего промыва.

Перед установкой клапанных и цилиндровых крышек необхо­димо, чтобы все обработанные поверхности были чисты и свободны от песка и ржавчины. При поломке одной шпильки крепления крышки заменяют все шпильки, так как возможно, что все они перенапря­жены. Необходимо, чтобы все шпильки имели исправную резьбу; конец, на который гайка навинчивается туже, надлежит ввинчивать в корпус насоса. Шпильки ввинчивают в корпус полностью во избе­жание их перенапряжения.

Перед пуском насос должен быть залит жидкостью. Несколько ходов в сухой втулке могут испортить резину втулки. Насос зали­вают через крышку всасывающих клапанов, а после запуска насоса проверяют, нет ли утечки. Утечки через уплотнение втулки обнару­живают с помощью контрольных отверстий. Не следует допускать' даже небольшой утечки, так как это может вывести из строя всю гидравлическую коробку.

Уход за приводной частью. На работу привод­ной части влияет смазка. Чистое смазочное масло заливают в картер насоса до необходимого уровня, контролируемого масломерным щупом или контрольными пробками. Масло заменяется, а картер промывается примерно 3—4 раза в год, летом и зимой применяются смазки разных сортов в соответствии с заводской инструкцией.

Утечка раствора из гидравлической части может привести к по­паданию частиц глины, песка и воды в приводную часть, несмотря на наличие отбойного диска на штоке. Примесь бурового раствора к маслу приводит к быстрому износу подшипников, зубьев шесте­рен и направляющих у крейцкопфов. Поэтому при загрязнении масла его необходимо заменить и удалить следы глинистого раствора с внутренних поверхностей.

При износе деталей приводной части их регулируют или заме­няют. Некоторые подшипники можно подтягивать. Если подшипники и зубчатые колеса работают с большими зазорами, возможны толчки, которые передаются всем деталям, в результате чего может произойти поломка. Если наблюдаются чрезмерные вибрации и перегрев, насос останавливают.