использованием погружного центробежного электронасоса

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Принцип действия насоса заключается в засасывании жидкости в межзубовые впадины, освобождаемые зубьями, выходящими из зацепления, и в вытеснении этой жидкости зубьями, входящими в зацепление. Жидкость, попавшая во впадину со стороны всасывающей полости, переносится в камеру нагнетания. Процессы всасывания и нагнетания происходят непрерывно в течение полного оборота шестерен. Находящиеся в зацеплении зубья шестерен представляют собой подвижное уплотнение, разделяющие полости всасывания и нагнетания.

В шестеренных насосах применяют главным образом зубья с эвольвентным профилем, который нечувствителен к изменению расстояния между осями шестерен и прост в

изготовлении.

С достаточной для практики точностью подачу насоса (в м3/с) можно определить по

где - диаметр начальной окружности шестерен в м;

т - модуль зацепления в м; b - ширина шестерен в м;

п - число оборотов шестерен в минуту; - объемный КПД, учитывающий утечки.

Величина находится в пределах 0,7...0,9, численное значение механического КПД

находится в пределах 0,8...0,95. Шестерни насоса обычно исполняют одинакового диаметра с числом зубьев 8...12. Шестерни выполняют прямозубыми, косозубыми и шевронными. Насосы применяют для подач 0,25...40 М3/час и напоров до 2...3 МПа. Шестеренные насосы применяют в гидросистемах агрегатов для подземного ремонта и как топливные в депарафинизационных агрегатах.

Винтовые насосы. Винтовые насосы обычно выполняют с одним, двумя, тремя или пятью винтами при этом один винт ведущий, а остальные ведомые. Винты многовинтовых насосов помещают в плотно охватывающий их кожух. Всасывающую и нагнетательную камеры помещают со стороны торцов винтов (рис. 1.16).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

-32-

Рис. 1.16. Устройство винтового насоса:

1 — крышка корпуса; 2 - обойма роторов; 3 - ведомый ротор; 4 - нагнетательный патрубок; 5 - ведущий ротор; б - нажимная втулка уплотнительного сальника; 7 - корпус; 8 - опорная втулка ведущего ротора; 9 - ведомый ротор;

10 - всасывающий патрубок; 11 и 13 - разгрузочные поршни ведомого ротора; 12 - разгрузочный поршень ведущего ротора.

При вращении винтов в раскрывающуюся впадину винтового канала, находящуюся во всасывающей полости, поступает жидкость. При дальнейшем вращении винтов эта впадина замыкается и жидкость, находящаяся в ней, переносится к нагнетательной полости, где впадина размыкается, и жидкость, находящаяся между входящими в зацепление винтами, проталкивается в нагнетательный трубопровод.

Винтовые насосы имеют ряд преимуществ перед шестеренчатыми: меньше габариты и вес, бесшумность работы, отсутствие перебалтывания перекачиваемой жидкости, способность к перекачиванию жидкостей с самой различной вязкостью, большое допустимое число оборотов. Наибольшее распространение имеют насосы трехвинтовые.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943- 33 -

Поверхность корпуса, в котором работают винты, заливают баббитом.

Винты выполняют двухзаходными, а направление винтовой нарезки ведущего винта противоположно ведомым. Передаточное отношение между винтами равно единице. Развиваемый напор пропорционален длине винтов. Особенность винтовых насосов - возможность превращения их в гидравлические двигатели (турбины) путем подведения к ним жидкости под давлением. КПД винтовых насосов достигает 80.. .90 %, и применяются они для подач 1,5.. .500 м3/ч при напорах до 17,5 МПа и скоростях вращения до 10000 об/мин. Подачу двухвинтового насоса с достаточной точностью можно подсчитать по приближенной формуле:

м³/с

где D - внешний диаметр винта в м; d- внутренний диаметр винта в м; t- шаг винта в м;

п - скорость вращения винта в об/мин.

Подача трехвинтового насоса приблизительно в 1,5 раза больше подачи двухвинтового.

Одновинтовые насосы отличаются простотой конструкции и могут перекачивать загрязненные и вязкие жидкости.

Рабочим органом одновинтового насоса служат однозаходный винт и резиновая обойма, внутренняя полость которой представляет двухзаходную винтовую поверхность с шагом в 2 раза большим шага винта. При вращении винта между ним и обоймой образуются свободные полости, куда засасывается перекачиваемая жидкость, которая перемещается вдоль оси насоса к полости нагнетания. При этом на всасывающей стороне создается вакуум, под действием которого жидкость всасывается в цилиндр.

Погружные одновинтовые насосы применяются в нефтяной промышленности для откачки из скважин высоковязкой нефти.

Пластинчатые (ротационные) насосы. Эти насосы широко применяют для подачи масел в гидравлических системах машин. Ротор этого насоса (рис. 1.17) имеет радиальные прорези, в которых помещаются легко перемещающиеся рабочие лопатки в виде прямоугольных пластин.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

При вращении ротора пластины прижимаются наружными торцами к внутренней поверхности корпуса, поочередно отсекая объем жидкости в пространстве между лопатками, и вытесняют ее в напорный трубопровод.

- 34 -

Пластинки прижимаются к корпусу центробежной силой, пружинами или давлением жидкости, подводимой со стороны оси. Подача насоса определяется формулой:

Q=

где R - радиус корпуса;

е - эксцентриситет ротора; Ь - ширина лопатки вдоль оси;

n-скорость вращения в об/мин; - объемный КПД насоса.

Пластинчатые насосы выполняют для подач 0,3...12 м3/ч, давлений до 7 МПа при скорости вращения до 1500 об/мин. Снабжая крышки

корпуса продолговатыми отверстиями и ползунами, в процессе работы насоса можно изменять величину эксцентриситета е. Тем самым можно изменять подачу насоса.

Вопрос1.15.Дозировочные насосы

Дозировочные насосы предназначены для объемного напорного непрерывного дозирования чистых жидкостей (химических реагентов) для деэмульсации пластовой жидкости, предотвращения отложения парафина и солей в насосно-компрессорных трубах и промысловых коллекторах, для подачи добавок в воду, закачиваемую в нагнетательные скважины.

К специфическим характеристикам дозировочных насосов, помимо всех остальных параметров, характеризующих объемные насосы, относится класс точности дозирования, который определяется наибольшим отклонением фактической подачи эталонной жидкости при номинальном режиме работы насоса, выраженном в процентах от номинальной подачи. Конструкция дозировочного насоса должна позволять плавную регулировку подачи от нуля до максимума без остановки приводного двигателя.

Дозировочные насосы применяются для перекачивания жидкости давлением до 40 МПа в количествах от нескольких литров до нескольких кубических метров в час, при точности дозирования порядка 0,1...2,5 %. Температура перекачиваемой жидкости определяется стойкостью материала уплотнений и при использовании резиновых и резинотканевых манжет не должна превышать 80 °С, а при использовании

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

-35-

фторопласта - 200 °С. Область применения насосов определяется стойкостью материалов, из которых выполнена проточная часть, а также стойкостью материала уплотнений.

Дозировочный насос НД - одноплунжерный, горизонтальный, простого действия с регулируемой подачей состоит (рис. 1.18) из мотора-редуктора /, гидроцилиндра Д и регулирующего механизма Ш. Все узлы насоса монтируются на корпусе регулирующего механизма.

Рис. 1.18. Кинематическая схема дозировочного насоса НД

Мотор-редуктор включает в себя приводной двигатель и редуктор, выполненные в одном корпусе. Частота вращения вала 1 мотора-редуктора составляет 85 мин'1. Регулирующий механизм предназначен для преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение плунжера и для изменения длины его хода.

Вал 3 соединен зубчатой муфтой с валом 1 мотора-редуктора. Насаженный на вал 3 кулачок 4 преобразует вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение ползуна 5, к которому жестко крепится плунжер 2. Ползун 5 находится в постоянном контакте с кулачком 4 за счет предварительно сжатой пружины 6. Регулирование подачи агрегата достигается изменением длины хода ползуна 5, т. е. в конечном счете, длины хода плунжера за счет изменения зазора I между ползуном и упором 7. На упоре 7 предусмотрена резьба, позволяющая ему перемещаться в осевом направлении при вращении колпака регулятора 8. Гидроцилиндр включает в себя корпус, в котором перемещается плунжер. Зазор между ними уплотняется У-образными манжетами 9. Степень поджатия уплотнений регулируется нажимной гайкой, передающей усилие затяжки через нажимной стакан (эти детали на рисунке не

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

показаны). Всасывающий 10 и нагнетательный 11 клапаны-двойные, шариковые. Клапаны зак-

-36-

реплены в корпусе цилиндра с помощью специального хомута, позволяющего легко и быстро собирать и разбирать клапаны. Всасывающий и нагнетательный трубопроводы присоединены к ниппелям, крепящимся к штуцеру с помощью накидной гайки.

Агрегат работает следующим образом: при вращении вала 1 мотора-редуктора кулачок 4, взаимодействуя с ползуном 5, перемещает плунжер 2, в результате чего происходит ход нагнетания - жидкость из рабочей полости цилиндра выталкивается в нагнетательный трубопровод через клапаны 11. При подходе плунжера к крайнему положению нагнетание заканчивается. Дальнейший поворот кулачка 4 происходит при перемещении плунжера под действием пружины 6, что соответствует ходу всасывания - жидкость из нагнетательного трубопровода через всасывающие клапаны 10 попадает в рабочую полость цилиндра.

Перемещение плунжера 2 и ползуна 5 обусловлено положением упора 7. Если он максимально вывернут из корпуса, то длина хода ползуна будет определяться удвоенным эксцентриситетом кулачка 4. Чем больше упор 7 ввернут в корпус, тем меньше будет перемещение ползуна и тем меньше будет подача насоса. Помимо ручной регулировки подачи конструкция агрегатов предусматривает автоматическую регулировку специальным исполнительным механизмом, устанавливаемым на регулирующий механизм агрегата.

Кроме описанного насоса, в нефтяной промышленности применяются дозировочные агрегаты серии НД, ГНД, ДА, а также не изготавливаемые в настоящее время, но в некоторых местах еще применяемые дозировочные насосы РПН.

Вопрос 1.16. Смазка узлов приводной части насоса

Полость картера заполнена маслом. Зубчатое колесо коренного вала насоса при вращении окунается в масляную ванну и захватывает масло, обеспечивая смазку зубчатой пары. При этом часть масла попадает в надкрейцкопфную камеру, а оттуда на направляющие крейцкопфа и через специальный канал на палец соединения крейцкопфа с шатуном, излишки масла стекают в картер. В верхней части картера имеется люк для осмотра деталей приводной части насоса с сапуном, в нижней части - щуп для измерения уровня масла.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В некоторых поршневых насосах подшипники и крейцкопфы смазываются при помощи шестеренного масляного насоса, который приводится в действие от коренного вала и подает смазку в места трения по трубкам.

К картеру приводной части прикреплен масляный фильтр, а в клапанной коробке - холодильник для масла.

-37-

Вопросы для самоконтроля

1.Схема поршневого насоса простого действия с обозначением узлов и деталей.

2.Схема поршневого насоса двойного действия с обозначением узлов и деталей.

3.Как обеспечивается возвратно-поступательное движение поршня?

4.В какой момент срабатывают клапаны насосов?

5.Сравнение диафрагменных насосов с активной и пассивной диафрагмой.

6.Дать определение высоты всасывания, принцип ее подсчета.

7.Перечислить факторы, влияющие на высоту всасывания.

8.Как изменяется скорость движения поршня? Изобразить графически.

9.Понятие мгновенной подачи, принцип ее подсчета.

10.Чем обусловлена неравномерность подачи насоса?

11.График изменения мгновенной подачи насоса двойного действия.

12.График изменения мгновенной подачи трехпоршневого насоса.

13.На какой угол сдвинуты кривошипы двухцилиндрового насоса двойного действия?

14.Понятие коэффициента неравномерности подачи.

15.Методы снижения коэффициента неравномерности подачи.

16.Понятие средней подачи. Принцип ее подсчета.

17.Определение средней подачи двухцилиндрового насоса двойного действия.

18.Понятие коэффициента подачи. Факторы влияющие на него.

19.От чего зависит объем пневмокомпенсатора?

20.Назначение и принцип действия воздушных компенсаторов.

21.В какой момент времени жидкость начинает поступать в воздушный компенсатор?

22.Определение гидравлической мощности насосов.

23.Понятие гидравлического и механического КПД.

24.Принцип определения приводной мощности насосов.

25.Как устроен цилиндр насоса? Изобразить схему.

26.Конструкция поршня. Изобразить схему.

27.Конструкция клапанного узла. Изобразить схему.

28.Конструкция сальникового уплотнения штока. Изобразить схему.

29.Как работает предохранительный клапан в насосе?

30.Конструкция узла трансмиссионного вала. Изобразить схему.

31.Конструкция эксцентрикового вала. Изобразить схему.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

32. Конструкция крейцкопфного узла. Изобразить схему.

-38-

33. Как производится контроль за работой поршневого насоса?

34. Как смазываются узлы приводной части насоса?

35. Перечислите способы регулирования параметров работы насоса.

36. Назовите причины снижения давления в насосе.

37. Перечислите быстроизнашиваемые детали насоса.

38. Назначение и принцип работы шестеренного насоса.

39. Область применения винтовых насосов.

40. Регулирование работы дозировочного насоса.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

-39-

Тема 2 Динамические насосы

Динамические насосы широко применяются в самых различных технологических процессах, связанных с подъемом пластовой жидкости, воздействием на призабойную зону пласта, транспортированием нефти и воды в системах поддержания пластового давления, в установках подготовки нефти для нефтеперерабатывающих предприятий и др. Наиболее эффективно использование динамических насосов для перемещения значительных объемов жидкости.

По сравнению с другими видами динамические насосы отличаются простотой конструкции, высокой степенью унификации узлов насосов одного типа, небольшими габаритными размерами, низкой стоимостью. Преимущество динамичных насосов заключается также в возможности непосредственного соединения валов насосов с валами электродвигателей, быстроходных турбин и регулирования подачи насосов в широких пределах.

Вопрос 2.1. Схема и принцип действия центробежного насоса

Центробежный насос относится к механизмам, в которых жидкости сообщается кинетическая энергия, впоследствии преобразующаяся в энергию давления.

Центробежный насос в основном состоит из корпуса и рабочего колеса с лопатками, расположенными между двумя дисками. Колесо вращается с большой скоростью и благодаря развивающейся при вращении центробежной силе отбрасывает находящуюся в нем жидкость от центра к периферии. Эта жидкость поступает в пространство нагнетания, а соответствующий объем жидкости поступает из пространства всасывания к центру рабочего колеса. Так осуществляется непрерывный ток жидкости и увеличивается в то же время ее удельная энергия.

Жидкость засасывается из резервуара 3 (рис.2.1.) через приемный клапан 1 с сеткой 2, предохраняющей от попадания в насос посторонних предметов, и поступает во всасывающий трубопровод 4.

Отсюда жидкость поступает в камеру насоса и затем на быстро вращающиеся лопатки рабочего колеса 5, где под действием центробежной силы отбрасывается к