Лекция 1. Насосы объемного действия. Оборудование для добычи нефти Особенности объемных насосов Наличие рабочих камер Нагнетательный патрубок изолирован от всасывающего Подача перекачиваемой жидкости неравномерна Количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от развиваемого давления Максимальный развиваемый напор теоретически не ограничен и определяется мощностью двигателя, прочностью деталей и нагнетательного трубопровода Классификация поршневых насосов По способу приведения в движения: Приводные (поршень приводится в движение через кривошипношатунный механизм от отдельно стоящего двигателя) Прямого действия (в которых возвратно-поступательное движение поршня насоса обеспечивается от гидравлического или пневматического цилиндра, представляющего с насосом один агрегат) Вручную По способу действия: Одинарного действия (а,б) Двойного действия (в) Дифференциальные (г) По роду органа, вытесняющего жидкость: Поршневые (а, в, г) Плунжерные (б) Диафрагменные(д, е, ж) Плунжерные (б) Принцип работы поршневого насоса Поршневые насосы состоят из механической и гидравлической частей. Гидравлическая часть служит для преобразования механической энергии поршня или плунжера в механическую энергию жидкости. В основу устройства поршневых насосов входит полый металлический цилиндр, в котором протекают все рабочие процессы. Поршневой насос для воды в общем случае состоит из: 1. клапанов 2. поршня, перемещающегося в цилиндре 3. шатунного механизма 4. кривошипа. Назначение клапанов состоит в том, чтобы впускать воду, при этом препятствуя её движению назад. В роли клапанов в зависимости от конструкции может выступать шарик или мембрана. Закон движения поршня насоса Для расчета скорости и ускорения поршня основываются на законах движения кривошипно-шатунного механизма. На рисунке 15 мы видим кривошипно-шатунный механизм 6. Вращение кривошипа идет с постоянной угловой скоростью. Он приводит в поступательное движение шатун. Шатун толкает поршень 1. На поршне 1 установлены резиновые уплотнения 7. В корпусе цилиндра установлены клапаны: всасывающий 4 и нагнетательный 5. Скорость и ускорение поршня Определить скорость поршня можно по формуле: V=r▪w▪sinα; м/с [1] где r = S/2- радиус кривошипа, м.; S – длина хода поршня; w=(π▪n)⁄30 – угловая скорость вращения кривошипа, 1/с; n – число двойных ходов поршня в минуту, 1/мин.; α – угол поворота кривошипа, градусах. Подачей насоса называется количество жидкости, нагнетаемое насосом за единицу времени. Обозначается: u = r ▪ w2 ▪ cos α; м/с2 [2] где r = S/2- радиус кривошипа, м.; S – длина хода поршня; w=(π▪n)⁄30 – угловая скорость вращения кривошипа, 1/с; n – число двойных ходов поршня в минуту, 1/мин.; α – угол поворота кривошипа, градусах. Средняя подача поршневых насосов всех типов Подачей насоса называется количество жидкости, нагнетаемое насосом за единицу времени. Средняя теоретическая подача поршневого насоса определяется суммой объемов описываемых поршнями в единицу времени. Примем следующие обозначения: F - площадь сечения поршня или плунжера в м2; S - длина хода поршня в м; n - число двойных ходов поршня в минуту; V - объем, описанный поршнем за один ход в м3; Q - теоретическая подача насоса в м?/с Теоретические подачи Теоретическая подача всегда больше действительной, так как не учитывает потери рабочего объема насоса на различные факторы. Подача зависит от конструкции насоса и определяется следующим образом: Одноцилиндровый насос простого действия 𝑄т 𝐹∗ 𝑆∗ 𝑛 , = 60 м3/с Двухцилиндровый насос двойного действия 𝑄т 2 2𝐹−𝑓 ∗ 𝑆∗ 𝑛 , = 60 м3/с Трехцилиндровый насос простого действия 𝑄т 3𝐹∗ 𝑆∗ 𝑛 , = 60 м3/с где F – площадь поршня, м2; S – длина хода поршня, м; n – число двойных ходов поршня в минуту; f – площадь поршня, f= π▪R2, м2; R=D/2, м. Действительная подача Действительная подача всегда меньше теоретической вследствие запаздывания закрытия нагнетательного и всасывающего клапанов, утечек через клапаны, сальниковые и поршневые уплотнения, запаздывания жидкости за движущимся поршнем, а также за счет выделения воздуха или газов из перекачиваемой жидкости, подсосом воздуха из атмосферы через сальник. Поэтому действительная подача определяется по формуле: Qд = n * Qт м3/с где – n - коэффициент подачи. Величина коэффициента подачи зависит от размеров насоса и меняется в пределах 0.85 – 0.99. Уравновешивание подачи на нагнетательных трубопроводах При организации сбора скважиной продукции с куста необходимо обеспечить непрерывную загруженность приемного трубопровода нефтяной жидкостью, поступающую со скважин. Рассмотрим на графиках загруженность выходного трубопровода насосами разных видов.
