10.2 Расчет утечек в телескопическом насосе

При выборе телескопического насоса определяют не величину утечек, в абсолютном выражении, а коэффициент утечек – безразмерную величину ε.

(270)

где - ход плунжера, м;

– число ходов в секунду;

- средняя длина контакта внешней трубы со средней, м.

(271)

где - максимальная длина контакта, отвечающая нижнему положению плунжера, м;

- ход плунжера, м;

- внешний диаметр средней трубы, м.

Область целесообразного применения 2-х трубного или 3-х трубного насоса:

- 3-х трубный,

– 2-х трубный.

10.3 Расчеты потерь напора в клапанах

10.3.1. Нагнетательный клапан.

Потери напора:

(272)

где – коэффициент расхода по графику;

- площади соответственно плунжера и отверстия седла, м²;

- скорость движения плунжера без учета упругости штанг и труб, м/с.

(273)

где - угловая скорость кривошипа ( );

S – ход плунжера, м;

t – время, с.

Величина

, для графика (274)

где - диаметр отверстия в седле, м;

- максимальная скорость жидкости в отверстии седла клапана, м/с.

(275)

где n – число ходов плунжера в секунду;

S – длина хода, м;

D – диаметр плунжера, м;

– кинематическая вязкость, м²/с.

8.3.2. Всасывающий клапан.

Минимальное погружение насоса под динамический уровень, обеспечивающее его нормальную работу, определяется по формуле:

(276)

где - давление паров жидкости, МПа;

– атмосферное давление, МПа;

- плотность откачиваемой жидкости, кг/м³.

Значения величин и определяют по формулам 274, 275.

10.4 Определение зазора между цилиндром и плунжером насоса

Уменьшение зазора в зависимости от температуры по формуле Гроз НИИ определяются так:

(277)

где – внутренний диаметр втулок при температуре пригонки, м;

– коэффициент теплового расширения втулок ;

– диаметр плунжера во время пригонки, м;

- коэффициент теплового расширения плунжера, ;

- разность температур, .

Для справки: для насоса с , ( , .

10.5 Силы, действующие на плунжер насоса

Плунжер рассчитывают в соответствии с местом расположения нагнетательного клапана. Если клапан расположен в верхней части, то плунжер не испытывает растягивающих нагрузок при ходе вверх от гидростатического давления столба жидкости. Осевая нагрузка (растягивающая) возникает при срыве узла всасывающего клапана с седла конуса.

Эта сила действует кратковременно и определяется по формуле 269:

(278)

где - нагрузка, действующая на узел всасывающего клапана, Н;

D - наибольший диаметр конуса клапана, м;

– гидравлическое давление (см. формулу 241).

Максимальное напряжение в теле плунжера от сил трения (растягивают плунжер при ходе вверх, сжимают – при ходе вниз) равно:

(279)

где - максимальное сжимающее напряжение, МПа.

Деформация плунжера в радиальном направлении

(280)

Если нагнетательный клапан располагается только в низу плунжера, то последний подвержен ещё и гидростатическому давлению столба жидкости в скважине над ним и максимальная осевая сила составляет:

а) при ходе вверх:

(281)

где F – площадь круга по наружному диаметру плунжера, м²;

R – сила трения между плунжером и цилиндром, Н.

Минимальная осевая сила при ходе плунжера вниз:

(282)

где - гидравлические потери в клапане, МПа.