книги / Нефтепромысловые машины и механизмы

шипа на угол фо. Это явление станет понятным, если иметь в виду, что в рабочей камере насоса находятся всасывающий и нагнетатель­ ный клапаны. Если в начале движения поршня один клапан запазды­ вает открываться, то в это время другой запаздывает закрываться. Жидкость, которая не может быть вытеснена через клапан, запазды­ вающий открыться, вытекает через второй клапан не успевший за­ крыться, уменьшая коэффициент наполнения.

Рассмотрим порядок расчета клапана.

Прежде всего исходят из условия безударной посадки клапана. Для этого пользуются следующей эмпирической зависимостью между наибольшим подъемом клапана fec шах в мм и числом двойных ходов поршня п в минуту:

hernia < 600 4-650.

При этом меньшее значение принимают для тихоходных насосов. Ограничитель подъема клапана устанавливают на расстоянии

приблизительно 1,5 feemax от седла.

По формуле (1.31) можно определить диаметр d„ клапана, если учесть, что скоростью с жидкости в щели клапана задаются обычно

в пределах 2—7 м/сек.
	Например, для буровых насосов, относящихся к категории на­
сосов		высокого давления, принимают					с = 4—6 м/сек.
	Коэффициент истечения жидкости [х через щель клапана можно
заимствовать из			табл. 4.							Таблица '/
Зависимость коэффициента истечения |х от высоты подъема тарельчатого
		клапана без направляющих ребер (для воды)
h,	мм	0,5	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0
И*		0,911	0,870	0,788	0,732	0,650	0,599	0,560	0,532	0,515	0,500
Л,	мм	9,0	10	И	12	13	14	15	16	17	18
											1

0,485 0,472 0,459 J 0,455 0,431 0,420 0,407 0,395 0,381

о о со

Тарельчатые клапаны обычно снабжают пружиной, правильный выбор которой — весьма важное условие нормальной работы кла­ пана. При расчете пружины исходят из следующего.

Если обозначить через Н (в м вод. cm.) разность давлений под клапаном и над ним, то теоретическую скорость движения жидкости с в щели клапана можно выразить

с = У 2 g t f .

Разность давлений Н — нагрузка, приложенная к тарелке кла­ пана и слагаемая из веса G тарелки клапана и пружины в перека­ чиваемой жидкости и натяжения R пружины.

Следовательно, если отнести нагрузку к единице площади та­ релки клапана и разделить на удельный вес жидкости, то нагрузка выразится в метрах столба жидкости

Тогда

я = с+д_

/к у

И

G+ R

С =

/к Y " Отсюда найдем натяжение пружины:

R = - l f f * V - G -

(1 .3 6 )

Из уравнения (1.36) можно определить максимальное натяжение i?max пружины, соответствующее скорости в щели при подъеме кла­

пана Нс щах* Для обеспечения надежной посадки клапана на седло и хорошего

его уплотнения пружине дается предварительный натяг, т. е. натя­ жение До при закрытом клапане:

R Q = (0 ,6 Т" 0 ,7 7 ) 7?тах-

Постоянную С пружины (в кГ/см) можно найти из выражения

Q _ (Дтах —Д0) Ю

max

Задаваясь по конструктивным соображениям радиусом г пру­ жины в см, можно найти все размеры пружины из формул

		, 13		_		1 6 Я т а х г
		«пр		---		я kd
		п	---		■ К р
		1»	---			64Сг3	’
где йПр — диаметр проволоки					в	см;	R mах — натяжение			пружины
в кГ;	kd — напряжение скручивания						в кГ/см2; для стальной про­
волоки	kd =	2000 -I- 4500; z — число витков							пружины;	Е — мо­
дуль сдвига (Е = 8- 10б кГ/см2);					С — постоянная				пружины в кГ/см.
Диаметр		тарелки клапана			dK связан			с диаметром проходного
отверстия dc в седле соотношением
где		du =				dc -j- 2b,
				_
		b = 0 , 8 V d c (~2-f-4						мм).

	§ 16. Эксплуатация поршневых насосов
П р и	у с т а н о в к е н а с о с а необходимо придерживаться
следующих	основных правил.
1. Трубопроводы, как всасывающий, так и напорный, не должны

иметь резких поворотов. Количество запорных устройств и колен, установленных на трубопроводах, должно быть минимальным.

2.Всасывающий трубопровод должен быть по возможности ко­ ротким и проложен с подъемом по направлению к насосу во избе­ жание образования воздушных мешков.

3.При возможности засорения всасываемой жидкости в начале всасывающего трубопровода необходимо установить фильтр.

4.При работе насоса с подпором в начале всасывающего трубо­ провода необходимо установить задвижку.

5.Соединения всасывающего трубопровода должны быть гер­ метичными.

6.На напорном трубопроводе непосредственно у насоса должна быть установлена задвижка.

7.На всасывающем и напорном трубопроводах возможно ближе

кнасосу должны быть установлены воздушные колпаки и пред­ усмотрено устройство для пополнения напорного колпака сжатым воздухом.

8.В соответствующих местах насоса или на всасывающей и на­ порной трубах непосредственно у насоса должны быть установлены вакуумметр и манометр.

9.В паровых насосах манометр устанавливается на золотнико­ вой коробке, а при работе с противодавлением отработанного пара —

на паровыпускной трубе.

10. В паровых насосах непосредственно перед паровпускным тройником на паровпускной трубе устанавливается вентиль. При работе с противодавлением пара вентиль устанавливается также на паровыпускной трубе.

И . Перед присоединением к паровому насосу пароподводящей трубы необходимо ее тщательно очистить внутри. Желательно по­ крыть пароподводящие трубы тепловой изоляцией.

12. При работе парового насоса влажным паром на пароподводящей трубе должны быть установлены водоотделитель и конденса­

ционный	горшок.
П р и	п у с к е н а с о с а необходимо придерживаться следую­
щих основных правил.
1.	Новый насос следует очистить керосином от консервирующей

смазки. Вся система смазки должна быть очищена и заполнена мас­ лом; места трения необходимо смазать. Нужно вручную повернуть шкив насоса так, чтобы поршни беспрепятственно прошли оба край­ ние положения в цилиндрах, и убедиться в том, что насос собран правильно и в цилиндрах нет посторонних предметов.

2. Если насос должен работать при значительной высоте всасы­ вания (более 4 м), а рабочие камеры гидравлической части пустыу то их, а также всасывающий трубопровод при наличии на нем прием­ ного клапана следует заполнить перекачиваемой жидкостью.

При отсутствии приемного клапана необходимо установить ва­ куум-насос для отсасывания воздуха из рабочих камер и всасываю­ щего трубопровода.

3.Задвижки на напорном и всасывающем трубопроводах должны быть полностью открыты.

4.Двигатель запускают, если это возможно, при пониженном числе оборотов, которое постепенно доводят до нормального. Если такой способ пуска невозможен, то на период пуска посредством обводной линии и задвижки жидкость перепускают из напорной ли­ нии во всасывающий трубопровод или приемный резервуар. Убедив­ шись в нормальной работе насоса, задвижку на обводной линии по­ степенно перекрывают и по достижении нужного напора открывают задвижку на напорной линии, а на обводной — закрывают.

5.Паровой насос перед пуском должен быть прогрет. Для этого должны быть открыты продувочные краны и паровыпускной вен­ тиль. Затем постепенно открывают паровпускной вентиль. Проду­ вочные краны закрывают лишь по прекращении выброса через них конденсата вместе с паром.

6.Для остановки насоса выключают двигатель приводного на­ соса, а у паровых — закрывают паровпускной вентиль.

7. После остановки насоса закрывают задвижки на напорном и всасывающем трубопроводах и, если нужно, выключают смазоч­ ные приборы. У паровых насосов, кроме того, закрывают паровы­ пускной вентиль и открывают продувочные краны.

П р и р а б о т е н а с о с а необходимо соблюдать следу­ ющие основные условия.

1.Следить за показаниями манометров, вакуумметров и других измерительных приборов.

2.Следить за исправной работой смазочных приборов и устройств

ипополнять расход масла.

3.Поддерживать нормальный запас сжатого воздуха в напорных

воздушных	колпаках, который	должен занимать приблизительно
2/з объема	колпака.	уплотнений сальников и плот­
4. Следить за состоянием

ностью соединений гидравлической части.

5. При внезапном изменении режима работы, появлении стуков, чрезмерном нагреве движущихся частей насос следует остановить, выяснить причины ненормальности и устранить их.

Снижение подачи насоса может произойти при засорении сетки приемного трубопровода, повреждении всасывающего или нагнета­ тельного клапана, проникании воздуха через сальник гидравличе­ ской части.

Подача может снизиться при сработке поршневых колец, износе

цилиндровых втулок.

Причинами появления стука в насосе могут быть нарушение высоты подъема клапана, ослабление гайки, затягивающей поршень на штоке, попадание в цилиндр постороннего предмета, избыток воздуха во всасывающем колпаке или недостаток воздуха в нагнета­ тельном колпаке.

6.Через каждые 500—1000 ч работы в зависимости от условий эксплуатации следует проводить текущий ремонт. При этом нужно осмотреть и устранить обнаруженные дефекты клапанов, поршневых колец, сальниковых набивок, деталей приводного и парораспре­ делительного механизма, подтянуть все болтовые соединения.

7.Через каждые 4—5 тыс. ч работы рекомендуется разобрать насос, осмотреть все детали, заменить изношенные и устранить замеченные неисправности.

ГЛУБИННЫЕ ШТАНГОВЫЕ НАСОСЫ

§ 17. Схема штанговой насосной установки

Глубинные штанговые насосы имеют широкое применение в неф­ тяной промышленности; их используют для откачки нефти из сква­ жин. Количество скважин, эксплуатируемых глубинными насосами, составляет свыше 80% действующего фонда.

Глубинный насос представляет собой насос простого действия с проходным поршнем (плунжером). Глубинные насосы двойного действия не получили практического применения в нефтяной про­ мышленности.

Основные узлы насоса: цилиндр, плунжер, всасывающий и нагне­ тательный клапаны (рис. 36).

Приводом насоса обычно служит станок-качалка с кривошипно­ шатунным механизмом, головка балансира которого совершает воз­ вратно-поступательное движение. К головке балансира прикреплена колонна штанг, к нижнему концу которой присоединен плунжер насоса. Цилиндр насоса подвешен на нижнем конце колонны насос­

ных труб, спущенных в скважину.
Верхнюю штангу — сальниковый шток — пропускают	через

устьевой сальнпк, который герметизирует устье скважины. В кор­ пусе сальника имеется отвод, через который откачиваемая нефть направляется потрубопроводу в сборный резервуар.

‘ При работе станка-качалки колонна штанг, а вместе с ней и плун­ жер насоса находятся в возвратно-поступательном движении.

При ходе плунжера вверх вследствие образующегося под ним разрежения всасывающий клапан открывается под напором жидкости, в которую погружен насос и которая, протекая через клапан, посту­ пает в цилиндр насоса. В это время верхний нагнетательный клапан

чает и ускоряет монтажные работы. Н едостаток этого типа насоса заключается в том, что при одинаковом диаметре насосны х труб в скваж ину можно спустить насос с меньшим диаметром цилиндра, чем у невставного насоса.

§ 18. Глубинные насосы невставного типа

Имеются две разновидности невставных насосов: НГН1 и НГН2 (рис. 37). К основным узлам насоса относятся цилиндр и плунжер. Цилиндр состоит из кожуха с внутренней или наружной резьбой на концах, набора одинаковых стальных или чугунных втулок, по­ мещенных в кожухе и стянутых по концам кожуха переводниками или муфтами. Верхний переводник (муфта) цилиндра присоединяется к колонне насосных труб, на которых цилиндр спускают в скважину. Узел цилиндра выполняют в двух видах: с патрубком-удлинителем или без него. В первом варианте к нижнему переводнику цилиндра присоединяется патрубок-удлинитель с седлом конуса на конце, а во втором варианте (только для насосов размерами 28 и 32 мм) — непосредственно седло конуса. Малогабаритный цилиндр (рис. 37 б) отличается тем, что концевые муфты ввинчиваются внутрь кожуха, чем достигается уменьшение поперечного габарита насоса.

К верхнему концу плунжера присоединяется узел нагнетатель­ ного клапана, состоящего из клетки, шарика, седла и ниппеля. Клетка клапана присоединяется к насосным штангам, на которых плунжер спускается в скважину. К нижнему концу плунжера при­ соединяется наконечник, через который проходит захватный шток. Головка его находится все время внутри плунжера. К нижнему концу захватного штока присоединен узел всасывающего клапана, состоящий из клетки, шарика, седла и наконечника-конуса. При извлечении плунжера из цилиндра при помощи захватного штока извлекается одновременно и узел всасывающего клапана.

Другая разновидность — невставной насос НГН2 (рис. 37в) — отличается от насоса НГН1 в основном наличием второго нагнета­ тельного клапана, помещенного в нижней части плунжера, и в связи с этим конструкцией ловильного приспособления для всасывающего клапана. Цилиндр насоса НГН2 длиннее, чем у насоса НГН1, и имеет оолыне втулок в цилиндре. Обычно в насосе устанавливают стан­ дартные клапанные узлы, однако при режимах работы насоса ns > > 4 0 (п — число двойных ходов в минуту; 5 — длина хода плун­ жера в м) и глубине спуска насоса в скважину более 600 м клапан­ ные узлы имеют увеличенное проходное сечение и более прочное соединение седла копуса с узлом всасывающего клапана.

Узел нижнего нагнетательного клапана состоит из корпуса, внутрь которого вставлены стакан, шарик и седло, находящиеся в корпусе ловителя и плотно прижатые к внутреннему бурту кор­ пуса клапана. В нижнеи части корпуса ловителя имеются фигурные

CD

О

О

сл

о

о

2730 107 2815 115 I1/* 22 3 800

со

со

<69

СП

СЛ

со 05

оо

оо

СО to

*А о

О СЛ

-о 05

1000

to

М4

со

на

а ''

ЬА

о

о

2795

2495

со

о

2705

2405

- J -о

со to 05 О

	СО		со	to		У словн ы й ди ам етр насоса
			to	00
						do, м м
СО	05	со	05	со	05	Д л и н а хода	п лу н ж ер а, м м
О	О	8	о	о	о
О	О		о	о	о
на	Ео	НА	-о	00	СЛ	Т еоретическая подача насо­
СО		О				са п ри 10 Двойных ходах
о	СЛ	СП	о	о	03	в м и нуту и	коэффициенте
						подачи ц =	1, jvt3/ сут к и

-3 05 to

	1200	о
		о
	to
	на
	05
	на
	СО
	О
2745	2445	1785

00 ^5	to	00 ^3	to
НА­		НА
ГО	о	to	о
О		о
о	о	о	о
НА		НА.
н»
ю		ю
05		НА
		05
		to
ОЭ		о»
1		1
1		1

Ч и сло втулок цили ндра

П редельн ая	гл у б и н а спу ­
с к а насоса,	м

Д иам етр подъемны х (насос­ ны х) труб с гл ад ки м и кон ­ цам и, дю ймы

Д и ам етр насосны х ш танг,

м м

Д и ам етр^ш ари ка		к л а п а н а,
дю ймы	альномормн ри п ­ицисполнении
дралин		тнабариГ
Ь
		е ы

	-о			СЛ			СЛ		ь	ри п с и	азм р
	СЛ			СЛ			СЛ			омтналогабари м -и ц и и н е лн о п	м м ,еры
2655	2355	1835	2815	2515	1830	2790	2490	1805	а р д н и л
									Гч
58,5	6.52	5.34	to	to	НА	to	to	НА	Вес теоретический,		кг
			СЛ	00	Ьо	j-J		J-3
				М	0
						to	НА	"со
упи!|		смоняухэяян нэоэун аннниалим ■$*§

НГН1 насосов характеристика Техническая

Ох

о,

777^7,

Рис. 37а. Насос НГН1 с ци­ линдром нормального испол­ нения.

I — муфта цилиндра;			2 — клетка
нагнетательного		клапана;		з — ша­
рик; 4 —	седло	клапана;		5 , 10 —
втулка	верхняя;		6 — ниппель;

7 — плунжер; 8 — кожух с наруж­ ной резьбой; 9 — шток захватный; II — наконечник; 12 — прокладка; 13 — патрубок-удлинитель; 14 — клетка всасывающего клапана; 15 — наконечник-конус; 16 — седло

конуса.

Рис. :37б. Насос НГН1 с ци­ линдром малогабаритного ис­ полнения.

	Рис. 37в.			Насос		НГН2			с ци­
	линдром			нормального				испол­
					нения.
	1 — муфта			ц или ндра;			2 — кл етка
	нагнетательного к л ап ан а; 3 — в ту л ­
< ь ' *	ка	вер х н яя ;			4 — седло			кл ап ан а;
	5 — ниппеЛь;				6 — в ту л к а;			7 — ко ­
	ж у х	с	н аруж н ой			резьбой ;			8 —
	п лун ж ер;			9	корп ус			к л а п а н а;
	ю — стакан ;				11 — ш ар и к ;				12 —
	корп ус		лови теля;			13 —		рубаш ка
	лови теля;			1 4 — п р о к л ад к а;					15 —
	п атрубок удли ни тель;						1 6 —		п алец
	ш тока		лови теля;			1 7 —		стерж ень
	ш тока		лови теля; 18 —				клетка вса­
	сывающего				кл ап ан а;		1 9 —		седло
	к л а п а н а;			2 0 — након ечн ик-конус;
			21 — седло конуса.

1Ш

Рис. 37г. Насос НГН2 с ци­ линдром малогабаритного ис­ полнения.

Рис. 37д. Насос НГН2Т с ци­

линдром		нормального						испол­
			нения.
I — муфта		п ереводн ая;				2	— п ат р у ­
бок	п лун ж ерны й ;			з	— м уф та ц и ­
линдра; 4		— к о ж у х			с		н ар у ж н о й
резьбой;		5 — в т у л к а					в е р х н я я ;
6 — ниппель-м уф та;					7 — п л у н ж е р
гладкий;		8	— в т у л к а ;				9	— п ро ­
кладка;		ю	— корп ус				к л а п а н а ;
I I — стакан к л а п а н а;					12		— ш а р и к ;
13 — седло		к л а п а н а;			14 — к о р п у с
ловителя;		15 — п ат р у б о к -у д л и н и ­
тель;	1 6 — п алец			ш тока			л о в и т е л я ;
17 — рубаш ка лови теля;							18 — стер -
ж ень	ш тока л о ви тел я;					19 — п л е т к а
всасывающего			к л а п а н а;			20		— н а к о ­
нечник-конус;			21±— седло					к о н у с а .
Рис* 37е.			Насос НГН2РБ.