- •Предисловие
- •Тема 1 «Насосы объемного действия»
- •Вопрос 1.1. Классификация поршневых насосов
- •Вопрос 1.2. Принцип работы поршневого насоса
- •Вопрос 1.3. Закон движения поршня насоса
- •Вопрос 1.4. Средняя подача поршневых насосов всех типов
- •Вопрос 1.5. Коэффициент подачи поршневых насосов, факторы на него влияющие
- •Вопрос 1.6. Графики подачи поршневых насосов
- •Вопрос 1.7. Воздушные колпаки
- •Вопрос 1.8. Работа насоса и индикаторная диаграмма
- •Вопрос 1.9. Мощность и кпд поршневого насоса. Определение мощности привода.
- •Вопрос 1.10. Определение усилий на основные детали поршневых насосов
- •Вопрос 1.11. Конструкция поршневого насоса. Основные узлы и детали насоса.
- •Вопрос 1.12. Эксплуатация поршневых насосов
- •Вопрос 1.13. Регулирование работы поршневого насоса
- •Вопрос 1.14. Роторные насосы
- •Вопрос 1.15. Дозировочные насосы
- •Вопрос 1.16. Смазка узлов приводной части насоса
- •Тема 2 Динамические насосы
- •Вопрос 2.1. Схема и принцип действия центробежного насоса
- •Вопрос 2.2. Основное уравнение центробежного насоса
- •Вопрос 2.3. Действительный напор центробежного
- •Вопрос 2.4. Подача центробежного насоса
- •Вопрос 2.5. Мощность и коэффициент полезного действия центробежного насоса
- •Вопрос 2.6. Уравновешивание осевого давления
- •Вопрос 2.7. Явление кавитации и допустимая высота всасывания
- •Вопрос 2.8. Зависимость подачи, напора и мощности от числа оборотов
- •Вопрос 2.9. Коэффициент быстроходности
- •Вопрос 2.10. Рабочая характеристика центробежного насоса
- •Вопрос 2.11. Определение рабочей характеристики насоса при изменении частоты вращения вала
- •Вопрос 2.12. Обточка рабочих колес по диаметру
- •Вопрос 2.13. Влияние плотности и вязкости перекачиваемой жидкости на работу насоса
- •Вопрос 2.14. Работа центробежного насоса в одинарный трубопровод
- •Вопрос 2.15. Работа насоса в разветвленный трубопровод
- •Вопрос 2.16. Параллельная работа центробежных насосов
- •Вопрос 2.17. Последовательная работа центробежных насосов
- •Вопрос 2.18. Регулирование параметров работы центробежного насоса
- •Вопрос 2.19. Эксплуатация центробежных насосов
- •Вопрос 2.20. Конструктивные особенности центробежных насосов
- •Вопрос 2.21. Конструкция центробежного насоса серии цнс -180.
- •Вопрос 2.22. Назначение, схема и устройство насосного блока бкнс
- •Вопрос 2.23. Схема системы ппд с использованием погружного центробежного электронасоса
- •Тема 3 компрессоры
- •Вопрос 3.1. Принцип работы и термодинамические условия работы поршневого компрессора
- •Вопрос 3.2. Индикаторная диаграмма идеального рабочего процесса компрессора
- •Вопрос 3.3. Работа на сжатие единицы массы газа в компрессоре
- •Вопрос 3.4. Индикаторная диаграмма реального рабочего процесса компрессора
- •Вопрос 3.5. Подача поршневого компрессора, коэффициент подачи
- •Вопрос 3.6. Многоступенчатое сжатие
- •Вопрос 3.7. Мощность и коэффициент полезного действия поршневого компрессора
- •Вопрос 3.8. Охлаждение компрессора, схема
- •Вопрос 3.9. Принцип расчета системы охлаждения
- •Вопрос 3.10. Конструкции поршневых компрессоров, схемы
- •Вопрос 3.11. Основные узлы и детали компрессора
- •Вопрос 3.12. Системы смазки компрессора
- •Вопрос 3.13. Регулирование производительности поршневых компрессоров
- •Вопрос 3.14. Турбокомпрессоры, принцип работы, схема
- •Вопрос 3.15. Особенности конструкции турбокомпрессора. Сравнение с поршневым компрессором
- •Вопрос 3.16. Характеристика турбокомпрессора
- •Вопрос 3.17. Винтовые компрессоры
- •Вопрос 3.18. Ротационные компрессоры
- •Вопрос 3.19. Газомотокомпрессор
- •Вопрос 3.20. Эксплуатация поршневых компрессоров
- •Вопрос 3.21 . Типы компрессоров, их применение
- •Вопрос 3.22. Компрессорные станции. Схема работы
- •Вопрос 3.23. Неисправности компрессоров
- •Тема 4 Оборудование для эксплуатации скважин
- •Вопрос 4.1. Конструкция и обозначения обсадных труб
- •Вопрос 4.2. Назначение и конструкция колонных головок
- •В опрос 4.3. Конструкция трубных головок
- •Вопрос 4.4. Фонтанная арматура
- •Вопрос 4.5. Запорные и регулирующие устройства фонтанной арматуры и манифольда
- •Вопрос 4.6. Монтаж и демонтаж фонтанной арматуры
- •Вопрос 4.7. Эксплуатация фонтанной арматуры
- •Вопрос 4.8. Ремонт фонтанной арматуры
- •Вопрос 4.9. Принцип работы газлифтного подъемника
- •Вопрос 4.10. Компрессорное оборудование при газлифте
- •Вопрос 4.11. Схема работы бескомпрессорного газлифта
- •Вопрос 4.12. Внутрискважинное оборудование при газлифте
- •Вопрос 4.13. Схема шсну
- •Вопрос 4.14. Скважинные штанговые насосы
- •Вопрос 4.15. Режим работы скважинных насосов. Динамограмма работы
- •Вопрос 4.16. Подача шсну. Коэффициент подачи
- •Вопрос 4.17. Ремонт, хранение и транспортировка скважинных насосов
- •Вопрос 4.18. Насосные штанги, конструкция, условия работы
- •Вопрос 4.19. Расчет и конструирование колонны
- •Вопрос 4.20. Утяжеленный низ колонны штанг
- •Вопрос 4.21. Эксплуатация, транспортировка и хранение штанг
- •Вопрос 4.22. Насосно-компрессорные трубы
- •Вопрос 4.23. Расчет колонны насосно-компрессорных труб
- •Вопрос 4.24. Кинематика станка-качалки
- •Вопрос 4.25. Силы, действующие в точке подвеса штанг
- •Вопрос 4.26. Принцип уравновешивания станка-качалки
- •Вопрос 4.27. Грузовое уравновешивание станка-качалки
- •Вопрос 4.28. Крутящий момент на кривошипе станка-качалки
- •Вопрос 4.29. Мощность электродвигателя станка-качалки
- •Вопрос 4.30. Кпд штанговой насосной установки
- •Ориентировочные значения кпд отдельных систем
- •Вопрос 4.31. Подбор оборудования для штанговой насосной установки
- •Вопрос 4.32. Устьевое оборудование шсну
- •Вопрос 4.33. Редукторы станков-качалок
- •Вопрос 4.34. Основные типы балансирных станков-качалок
- •Вопрос 4.35. Канатная подвеска станка качалки
- •Вопрос 4.36. Монтаж станка-качалки
- •Вопрос 4.37. Техника безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосами
- •Вопрос 4.38. Эксплуатация балансирных станков-качалок
- •Вопрос 4.39. Схема уэцн
- •Вопрос 4.40. Устьевое оборудование уэцн
- •Вопрос 4.41. Конструкция электроцентробежного насоса
- •Вопрос 4.42. Гидрозащита электродвигателя
- •Вопрос 4.43. Система токоподвода
- •Вопрос 4.44. Конструкция электродвигателя
- •Вопрос 4.45. Монтаж установки погружных эцн
- •Вопрос 4.46. Обслуживание установок погружных эцн
- •Вопрос 4.47. Назначение и конструкция обратного и спускного клапана
- •Вопрос 4.48. Компоновка погружного агрегата электровинтовой насосной установки
- •Вопрос 4.49. Конструкция скважинного винтового насоса
- •Вопрос 4.50. Принципиальные схемы закрытой и открытой гпну
- •Вопрос 4.51. Принцип действия гидропоршневого насосного агрегата.
- •Вопрос 4.52. Схема работы и принцип действия диафрагменного насоса
- •Вопрос 4.53. Схема работы и принцип действия струйного насоса
- •В опрос 4.54. Скважинный струйный насос
- •Тема 5 оборудование и инструмент для ремонта скважин
- •Вопрос 5.1. Классификация видов ремонта и операций в скважинах
- •Вопрос 5.2. Талевая система
- •Вопрос 5.3. Инструмент для проведения спо
- •Вопрос 5.3.1. Элеваторы
- •В опрос 5.3.2. Спайдеры
- •Вопрос 5.3.3. Ключи
- •Вопрос 5.4. Роторные установки
- •Вопрос 5.5. Трубные и штанговые механические ключи
- •Вопрос 5.6. Порядок спо с применением апр
- •Вопрос 5.7. Подъемные лебедки
- •Вопрос 5.8. Подъемные агрегаты
- •1, 2. 3 И 4 - звездочки цепного привода лебедки; 5 - ведомая шестерня конического
- •Вопрос 5.9. Вертлюги
- •Вопрос 5.10. Противовыбросовое оборудование
- •Вопрос 5.11. Винтовой забойный двигатель
- •Вопрос 5.12. Ловильный инструмент
- •Тема 6 оборудование для технологических процессов
- •Вопрос 6.1. Насосные установки
- •Вопрос 6.2. Смесительные установки
- •Вопрос 6.3. Автоцистерны
- •Вопрос 6.4. Устьевое и вспомогательное оборудование
- •Вопрос 6.5. Оборудование для депарафинизации скважин Промысловая паровая передвижная установка ппуа-1600/100
- •Вопрос 6.6. Оборудование для исследования скважин
- •Вопрос 6.7. Эксплуатационные пакеры
- •Вопрос 6.8. Эксплуатационные якори
- •Вопрос 6.9. Расположение оборудования при ско
- •Вопрос 6.10. Расположение оборудования при грп
- •Вопрос 6.11. Расположение оборудования при промывке скважины
- •Тема 7 оборудование для механизации работ
- •Вопрос 7.1. Трубовоз твэ-6,5-131а
- •Вопрос 7.2. Агрегат для перевозки штанг апш
- •Вопрос 7.3. Промысловые самопогрузчики
- •Вопрос 7.4. Агрегат атэ - 6
- •Вопрос 7.5.Установка для перевозки кабеля упк-2000пм
- •Вопрос 7.6. Агрегат 2парс
- •Вопрос 7.7. Агрегат аза-3
- •Вопрос 7.8. Агрегат 2арок
- •Вопрос 7.9. Агрегат для обслуживания и ремонта водоводов 2арв
- •Вопрос 7.10. Маслозаправщик мз-4310ск
- •Список литературы
Вопрос 1.7. Воздушные колпаки
Для уменьшения колебания давления, обусловленного неравномерностью подачи насоса, применяют воздушные колпаки, устанавливая их на всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Принцип действия воздушных колпаков заключается в их заполнении перекачиваемой жидкостью при увеличении мгновенной подачи выше средней и в опорожнении при уменьшении ее ниже средней.
В результате в напорном и всасывающем трубопроводах поддерживается постоянной скорость движения жидкости, и влияние сил инерции ее движения сводится к минимуму. Установка воздушных колпаков позволяет резко улучшить параметры насосов, повысить их подачу и надежность. Эффект от применения воздушных колпаков тем выше, чем больше неравномерность подачи насоса - в особенности у одноцилиндровых насосов одинарного и двойного действия.
Воздушный колпак (рис. 1.4) представляет собой цилиндрический сосуд, частично наполненный газом. При увеличении давления в трубопроводе жидкость, наполняя колпак, сжимает газ, а при уменьшении давления вытесняется из него сжатым газом.
Рассмотрим работу колпака достаточно большого объема, установленного на нагнетательном трубопроводе одноцилиндрового насоса двойного действия.
В статическом состоянии при неподвижной жидкости в трубопроводе газ, заполняющий верхнюю часть колпака, находится под тем же давлением, что и жидкость.
-14-
В начале вытеснения поршнем жидкости из цилиндра (рис. 1.4, фаза 1) расход ее минимален и пока он не достигнет среднего, объем жидкости, поступающей в напорный трубопровод, будет:
,
где, - мгновенная подача насоса,
- расход жидкости из колпака.
По мере увеличения мгновенной подачи насоса расход жидкости из колпака будет уменьшаться, а при будет равен нулю. При увеличении мгновенной подачи насоса выше средней (фаза 2) колпак начнет наполняться и расход жидкости в напорном трубопроводе будет равен:
,
При уменьшении мгновенной подачи насоса ниже средней (фаза 3) колпак начнет опорожняться, при этом:
,
Таким образом, объем воздуха в компенсаторе все время будет изменяться от минимального Ут1п до максимального Угшг, и в процессе работы колпак будет аккумулировать объем жидкости, равный:
= .
Изменению объема воздуха будет соответствовать увеличение или уменьшение давления.
Рис. 1.4. Схема работы воздушного колпака:
а — фазы работы воздушного колпака; б - график подачи
одноцилиндрового насоса двойного действия
-15-
Вопрос 1.8. Работа насоса и индикаторная диаграмма
Работа насоса совершаемая за один оборот кривошипа:
А=F·S (1.8)
где Нп - высота подъема жидкости
При ходе всасывания в нормально работающем насосе (рис. 1.5.) жидкость следует за поршнем «без отрыва». На жидкость во всасывающем трубопроводе должно действовать давление, преодолевающее:
а) давление, обусловленное геометрической высотой всасывания h, на которую необходимо поднять жидкость, равное ;
б) давление, обусловленное геометрическим сопротивлением всасывающего трубопровода и приемного фильтра, равное ;
в) давление, обусловленное инерцией жидкости во всасывающем трубопроводе цилиндре насоса, равное ;
г) остаточное давление в полости цилиндра ;
д) давление, обусловленное гидравлическим сопротивлением клапана, равное .
Условие безотрывного движения жидкости за поршнем будет иметь вид:
(1.9)
Давление, обусловленное гидравлическим сопротивлением всасывающего трубопровода, с учетом максимальной скорости движения жидкости может быть определено следующим образом:
, (1.10)
где - коэффициент местных сопротивлений;
- площадь поперечного сечения всасывающего трубопровода; F - площадь поперечного сечения цилиндра насоса; - коэффициент трения.
-16-
Давление, обусловленное силами инерции, определяется по формуле:
= ,
где - приведенная длина всасывающего трубопровода.
где - длина участка трубопровода с поперечным сечением Fт. Определим потери давления во всасывающем трубопроводе:
.
Отсюда:
Высота всасывания:
-
переменная величина и зависит от угла поворота кривошипа α.
Самым опасным с точки зрения безотрывного движения жидкости за поршнем является момент начала всасывания, когда силы инерции жидкости максимальны. Для этого момента уравнение высоты всасывания запишется следующим образом:
. (1.11)
При нагнетании давление в цилиндре затрачивается на преодоление:
а) давления в конце нагнетательного трубопровода ;
б) геодезической высоты нагнетания ;
в) гидравлических сопротивлений нагнетательной линии ;
г) сил инерции жидкости ;
д) сопротивления нагнетательного клапана .
Поэтому давление в полости цилиндра в момент нагнетания может быть определено как:
Давление за время оборота кривошипа переменно и максимально при нагнетании жидкости. Таким образом, высота нагнетания жидкости определяется:
-17-
(1.12)
На практике высоту всасывания и нагнетания определяют следующим образом (см. рис. 1.6). Насосная установка оборудована манометром, учитывающим высоту подъема жидкости и сопротивление напорной линии, и вакуумметром, учитывающим высоту и сопротивлением во всасывающей трубе.
Высотой ввиду ее малости пренебрегаем. Полным или манометрическим подъемом Нп будет сумма показаний приборов:
Нп = + + = + .
Таким образом, величина H может быть определена расчетным путем или экспериментально (см. рис. 1.5).
Гидравлическую или полезную мощность насоса простого действия определяют по формуле:
Для экспериментального определения работы насоса и контроля за ним применяют индикатор (рис. 1.6.а). Назначение индикатора -избавиться от параметра t в системе уравнений:
S=f(t); p=f(t)
и привести ее к уравнению, имеющему вид:
p=f(S).
Индикатор состоит из поршневого манометра и преобразующего механизма. Поршневой манометр имеет цилиндр с притертым поршнем, к верхней части штока которого прикреплено перо. Между поршнем и верхней крышкой цилиндра находится тарированная пружина, а надпоршневой объем цилиндра соединен с атмосферой. Нижняя полость цилиндра соединяется трехходовым краном с исследуемым цилиндром насоса или с атмосферой.
Преобразующий механизм состоит из барабана, на котором укрепляется бумага, и сменных шкивов, обернутых нитью, один конец которой соединен со штоком исследуемого цилиндра, а к другому подвешен грузик.
При изменении давления в цилиндре насоса поршень манометра перемещается на величину, пропорциональную давлению в цилиндре, перо при этом оставляет на барабане след. При движении поршня насоса барабан поворачивается на угол, пропорциональный перемещению.
Рассмотрим работу индикатора в идеальном случае (пунктирный контур АВСD (рис. 1.6.6) при повороте кривошипа насоса на 360°.
-18-
В левой мертвой точке перо будет занимать положение, соответствующее точке Е. В начале хода всасывания при перемещении поршня вправо в цилиндре понизится давление всасывания, поршенек манометра при этом переместится вниз, пружина сожмется, в результате чего перо прочертит линию ЕА. При ходе всасывания давление в цилиндре будет постоянным, и перо прочертит на вращающемся барабане горизонтальную линию АВ, лежащую ниже линии ЕЕ’, соответствующей атмосферному давлению. В конце хода всасывания давление в цилиндре станет равным атмосферному - поршенек под действием пружины вернется в исходное положение и перо прочертит линию ВЕ’. При ходе нагнетания давление в цилиндре повысится до давления нагнетания и поршенек будет перемещаться вверх до тех пор, пока давление жидкости не уравновесится силой упругой деформации пружины. Перо при этом прочертит линию Е’С.
При ходе нагнетания перо прочертит линию СD вплоть до остановки поршня насоса в левом мертвом положении, когда давление в цилиндре станет равным атмосферному и пружина вернет поршенек в исходное положение - линия DЕ.
При повторении цикла работы насоса будет повторяться и траектория движения пера на бумаге.
В реальных условиях диаграмма будет отличаться от идеальной вследствие наличия воздуха, газа, паров жидкости в цилиндре, утечек через уплотнения поршня и клапанов, запаздывания закрытия и открытия клапанов, их сопротивления и т. д.
Реальная диаграмма (контур аесd, рис. 1.6.6) будет отличаться от идеальной наличием зигзагов возле точек а и с, что объясняется гидравлическим сопротивлением клапанов и их колебаниями. Линии dа и bс не будут вертикальными, что вызвано запаздыванием закрытия и открытия клапанов.
-19-
По виду индикаторной диаграммы можно судить о работе отдельных узлов насоса.
Площадь, очерченная контуром индикаторной диаграммы, представляет собой работу, совершенную поршнем за цикл. Разделив площадь индикаторной диаграммы на ее длину и умножив на масштаб пружины индикатора т, мы получим среднее индикаторное давление .
Индикаторная работа будет равна:
,
а индикаторная мощность (кВт):
Эта мощность определена для насоса одинарного действия.