3. Выявление интенсивности каждого вида воздействия на пару трения плунжера-цилиндра штангового насоса

Механические воздействия

В процессе работы пара трения подвергается действию следующих механических нагрузок:

1) Плунжер:

- при ходе вверх: нагрузка от столба жидкости (статическая) P_ж = 18468 Н, сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н, вибрационная нагрузка P_вибр = 12319 Н (динамическая);

- при ходе вниз: сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н, вибрационная нагрузка P_вибр = 12319 Н.

Суммарная нагрузка на плунжер: при ходе вверх – P_сумвв = 31479 Н, вниз – P_сумвн = 13010 Н.

2) Цилиндр:

- при всасывании: сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н;

- при нагнетании: нагрузка от столба жидкости (статическая) P_ж = 18468 Н, сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н.

Тепловые воздействия

Пара трения подвергается тепловому воздействию со стороны откачиваемой жидкости (T_max = 60 ⁰C).

Износ

Пара трения работает в условиях коррозионно-абразивного изнашивания (содержание механических примесей в откачиваемой жидкости – 100 мг/л). Первоначальный зазор в паре плунжер-цилиндр – δ_нач = 0,1 мм. Максимально допустимый зазор в паре плунжер-цилиндр, соответствующий утечке жидкости через зазор, равной 25% от первоначальной подачи, – δ_max = 0,4 мм. Продолжительность работы штангового насоса до наступления предельного состояния – τ = 730 сут (2 года). Интенсивность изнашивания пары плунжер-цилиндр – I = (δ_max - δ_нач)/ τ = 0,15 мм/год.

4. Нормативный срок службы пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса

Нормативный срок службы пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса – 5 лет.

5. Показатели требуемых свойств пары трения плунжера-цилиндра штангового насоса, обеспечивающие способность выполнять свое назначение и нормы на них

1. Несущая способность.

а) Стойкость к излому. Плунжер, цилиндр должны находиться в работоспособном состоянии (недопустим излом) под действием следующих нагрузок:

1) Плунжер:

- при ходе вверх: нагрузка от столба жидкости (статическая) P_ж = 18468 Н, сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н, вибрационная нагрузка P_вибр = 12319 Н (динамическая);

- при ходе вниз: сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н, вибрационная нагрузка P_вибр = 12319 Н.

2) Цилиндр:

- при ходе вверх: сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н;

- при ходе вниз: нагрузка от столба жидкости (статическая) P_ж = 18468 Н, сила трения в паре плунжер-цилиндр P_пл-ц = 690 Н.

б) Жесткость плунжера, цилиндра. Допустимое относительное изменение длины плунжера, цилиндра под действием растягивающей нагрузки – 0,1%.

2. Герметичность. Зазор в паре плунжер-цилиндр может быть не более, чем в 4 раза больше от первоначального для обеспечения подачи насоса не менее 75 % от первоначальной. В исходном состоянии зазор в паре обеспечивает утечку 2% от подачи насоса. Исходный зазор в паре – 0,1 мм.

Требуемые свойства пары трения плунжера-цилиндра, определяющие способность пары трения выполнять свое назначение, представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Требуемые свойства пары трения плунжера-цилиндра, определяющие способность пары трения выполнять свое назначение

№	Требуемые свойства	Показатели свойств	Нормы на показатели
1	Несущая способность: а) Стойкость к излому - в исходном состоянии - после внешних воздействий б) Жесткость плунжера, цилиндра: - в исходном состоянии - после внешних воздействий	Давление жидкости при гидравлических испытаниях, МПа Рпр=1,25 Рраб Суммарная нагрузка, Рсум, Н Допустимое изменение длины, %	16,6 31479 0,1% от длины 0,1% от длины
2	Герметичность: - в исходном состоянии - после внешних воздействий - в исходном состоянии - после внешних воздействий	Допустимая утечка в зазоре плунжер-цилиндр, q, м3/сут не более 2% от подачи насоса 75% от подачи насоса Зазор в плунжерной паре, δ, мм не более	0,48 18 0,1 0,4