Скорость движения поршня насоса определяется подачей промывочной жидкости и меняется от нуля (в начале) до максимума (в середине хода). Для сглаживания неравномерности подачи в нагнетательных линиях насосов низкого давления применяют нагнетательные компенсаторы ( рис. 12.17 ).
Простейшие компенсаторы со «свободным воздухом» ( рис. 12.17, а ). При максимальной скорости хода поршня часть жидкости поступает в компенсатор, сжимая воздух, а при минимальной сжатый воздух выталкивает эту жидкость в магистраль, сглаживая неравномерность подачи. Чем больше объем воздуха в компенсаторе, тем меньше колебания уровня жидкости и давления в нем, тем равномернее подача жидкости. Поскольку воздушные компенсаторы имеют большие габариты, при высоких давлениях их не применяют.
Более компактны диафрагмовые тупиковые компенсаторы цилиндрические с перфорированной трубкой ( рис. 12.17, б ) и шаровые ( рис. 12.17, в ) или проточные ( рис. 12.17 ).
В диафрагмовом компенсаторе его объем разделен на две части, в одну из которых нагнетается сжатый азот и воздух.
Клапанный компенсатор ( рис. 12.17, д ) с предварительной накачкой газа более прост по конструкции, чем диафрагмовый.
Рис.12.17 Схемы компенсаторов буровых насосов а — со свободным воздухом; б — диафрагмовый тупиковый; в — диафрагмовый шаровой; г — диафрагмовый проточный; д — клапанный тупиковый. 1 — корпус; 2 — диафрагма; 3 -перфорированная труба; 4 — манометр; 5 — клапан; 6 — пружина.
Если давление в нагнетательной линии меньше, чем давление сжатого газа, то диафрагма прижимается к перфорированной трубе. Степень неравномерности давления в компенсаторе считается достаточной при К компенсатора бурового нсоса выбираются из расчета заполнения воздухом ⅔ среднего объема воздушной подушки.
Трехплунжерные и трехцилиндровые поршневые насосы одностороннего действия обеспечивают более равномерную подачу и давление в напорном трубопроводе.
Установкой компенсатора на всасывающей линии почти полностью исключают потери напора на преодоление сопротивления жидкости на данном участке, что способствует увеличению напора и коэффициента наполнения насоса.
Источник статьи: http://www.drillings.ru/burnas3
КОМПЕНСАТОРЫ
Компенсаторы служат для смягчения гидравлических толчков при пульсирующей подаче жидкости поршневыми насосами, выравнивания их подачи и уменьшения вибрации нагнетательных трубопроводов. В современных буровых насосах (У8-6-МА2, НБТ-600) применяют пневматические компенсаторы диафрагменного типа, в рабочую плоскость которых предварительно закачивается воздух или азот под давлением на 40—60% менее рабочего давления насосов. По принципу действия все компенсаторы аналогичны и различаются только конструктивным исполнением резервуаров. На рис. 57 показан компенсатор ПК-40/250 бурового насоса НБТ-600. Компенсатор состоит из корпуса 10, седла 1, крышки 8, диафрагмы 3 со стабилизатором 2 и фасонной шайбы 9. На крышке под защитным кожухом 7 установлены пробойник 6, вентиль 4 и манометр 5. При заполнении газовой полости “а” азотом или воздухом диафрагма принимает форму внутренней поверхности корпуса. Конус диафрагмы перекрывает проходное отверстие седла. Для предотвращения выдавливания конуса диафрагмы в проходное отверстие седла в центральной части диафрагмы завулканизирован металлический сердечник, к которому крепится фасонной шайбой и болтом стабилизатор. Манометр предназначен для контроля давления при заполнении компенсатора газом и для проверки наличия газа и давления в компенсаторе при неработающем насосе путем открытия вентиля. В остальных случаях во избежание утечек газа игольчатый вентиль должен быть закрыт.
Во время работы насоса буровой раствор при давлениях в нагнетательном коллекторе выше давления газа в полости компенсатора, проходя через отверстие седла, приподнимает диафрагму и сжимает газ до выравнивания давлений в газовой полости компенсатора и ‘коллектора. В периоды подачи раствора насосом часть раствора поступает в полость б компенсатора и дополнительно сжимает газ. В период прекращения подачи насоса подача возмещается за счет увеличения объема газа в компенсаторе и поступления раствора из компенсатора в коллектор насоса. Диафрагма компенсатора во время работы насоса совершает колебательное движение. Пробойник 6 служит для прокола прокладки, установленной между крышкой и пробойником, для гарантированного выпуска газа из компенсатора. Это делают перед снятием крышки для замены поврежденной диафрагмы. Для буровых насосов У8-6М применяются трех баллонные блоки пневматических компенсаторов. Такие компенсаторы состоят из корпуса, на котором установлены три воздушных колпака. Внутри колпака помещены перфорированная труба и надетый на нее резиновый баллон. На корпусе колпака установлена пробка и вентиль, к которому присоединяется приспособление для заполнения газовой полости азотом или воздухом и контроля давления в ней. В корпусе компенсатора имеется отверстие с наружным патрубком для установки предохранительного клапана диафрагменного типа.
Рис. 58. Предохранительный клапан КП-250
Компенсаторы монтируют на нагнетательном коллекторе насосов и крепят к ним фланцевыми соединениями.
Дата добавления: 2014-12-18 ; просмотров: 4696 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник статьи: http://helpiks.org/1-90102.html
Устройство и принцип работы буровых насосов
Буровые насосы — циркуляционное оборудование монтируемое на буровые установки, посредством которого обеспечивается подача и откачка бурового раствора из разрабатываемой скважины. Без использования таких насосов бурение будет невыполнимым из-за массивного загрязнения скважины и постоянных обвалов ее стенок.
В данной статье рассмотрен принцип работы, устройство и технические характеристики буровых насосов. Мы изучим рынок на предмет наиболее распространенных моделей данного оборудования и представим рекомендации по его выбору.
1 Конструктивное устройство и принцип работы
Буровой насос обеспечивает подачу и циркуляцию раствора в скважине, который в свою очередь поднимает шлам (разбуриваемую породу) на ее поверхность, тем самым очищая дно забоя. В зависимости от конструктивного исполнения все агрегаты делятся на 2-ух и 3-ех поршневые. В современной буровой промышленности повсеместно эксплуатируются насосы на 3 поршня, так как они имеют значительное преимущество в производительности и равномерности напора подачи.
Типовая конструкция бурового насоса состоит из двух зафиксированных на общей раме частей — механической и гидравлической. Механическая часть состоит из таких узлов как распределительный блок, редуктор, кривошипный механизм, приводной шкив, мотор и трансмиссионный вал. Гидравлическая оснастка представлена блоком из 2-ух либо 3-ех клапанов, цилиндропоршневой группы, компенсатора давления, предохранительного клапана и блока охлаждения.
Процесс работ оборудования состоит из трех этапов:
От мотора к валу через трансмиссию поступает вращательное движение.
В механической части бурового насоса кривошипное устройство и система шатунов преобразуют вращательный момент в возвратно-поступательное движение.
Перемещающийся внутри цилиндра поршень создает зону пониженного давления, в которую засасывается буровой раствора, после чего повышается давление внутри подающего трубопровода, клапан подачи открывается и раствор выталкивается из цилиндра.
Схема типовой компоновки бурового насоса
Производительность современных агрегатов поршневого типа варьируется в диапазоне 50-1500 л/мин. При этом они обеспечивают равномерную подачу раствора, не зависимо от рабочего напора. Среди преимуществ поршневого оборудования — возможность работы с жидкостями повышенной вязкости, содержащими крупные механические примеси.
Помимо поршневых агрегатов, в которых вытеснитель имеет дисковидную форму, также существуют плунжерные насосы, устройство которых предусматривает наличие внешнего сальника. Такое оборудование классифицируется как насос простого действия — в течение одного вращательного оборота вала всасывание и подача рабочей среды происходит 1 раз, тогда как в поршневой технике — два раза. Ввиду меньшей производительности плунжерные агрегаты распространены крайне слабо. к меню ↑
1.1 Какая технология подключения и запуска бурового насоса? (видео)
1.2 Эксплуатационные требования к оборудованию
Буровые насосы применяются в сфере нефтегазодобывающей промышленности и строительстве (бурение скважин под сваи, укрепление рельефа), что предполагает их использование в достаточно жестких условиях эксплуатации. Основным нормативным стандартом, в котором приведены требования к данному оборудованию, является ГОСТ №6031-81, согласно которому насос должен соответствовать следующим критериям:
быть надежным и долговечным, безопасным в работе на предельных нагрузках;
иметь возможность установки с левым и правым расположением двигателя;
конструкция должна быть сборной, что облегчает транспортировку крупногабаритного оборудования на большие расстояния;
давление подачи жидкости должно регулироваться в широком диапазоне, но при этом крайне важным является сохранение одинакового напора жидкости при любом объеме подачи, так как пульсации значительно усложняют бурение, являясь причиной обвала стенок скважины;
обязательно наличие на всасывающем и подающем патрубке механических фильтром, удаляющих из раствора особо крупные механические примеси;
все узлы агрегата, взаимодействующие с подающимся с раствором, должны быть износоустойчивыми, также необходима возможность оперативной замены вышедших из строя деталей.
Отметим, что наиболее подверженной износу частью конструкции является клапан бурового насоса, основная задача которого — ограничение пространства рабочего цилиндра от зоны всасывания жидкости либо ее подачи, что обеспечивает одностороннее движение перекачиваемого потока. Это один из ключевых узлов конструкции, износ которого сказывается на общей работоспособности оборудования.
2 Обзор распространенных моделей
Основными производителями оборудования данного класса в России являются компании «УралМаш» и «НефТехМаш» . Среди распространенных моделей насосных установок выделим:
Рассмотрим каждый из представленных агрегатов подробнее. к меню ↑
2.1 Буровой агрегат НБ 50
НБ-50 является двухцилиндровым оборудованием горизонтального типа. Агрегат ориентирован на эксплуатацию в разведочном и структурно-поисковом бурении нефтегазовых скважин. Также данная модель широко используется для работы с неагрессивными жидкостями в сфере пищевой и химической промышленности.
Характерной особенностью НБ-50 является наличие встроенного компенсатора давления, обеспечивающего отсутствие проблем с перепадами напора. Это надежное, выносливое и простое в обслуживании оборудование, обладающее неплохими техническими характеристиками:
мощность — 50 кВт;
ход поршня — 160 мм;
количество ходов в минуту — 105 шт;
высота всасывания — 3 м;
диаметры патрубков: подачи — 50 мм, всасывания — 113 мм.
Стоимость данной модели на вторичном рынке начинается с 250 тыс. рублей. к меню ↑
2.2 Буровой агрегат F 1300
F1300 — крупногабаритный трехцилиндровый агрегат с увеличенной длиной хода, отличающийся повышенной мощностью всасывания и подачи. Насос был разработан американской компанией LTV более 20 лет назад, по патентам которой ведется его производство в России.
Среди конструктивных особенностей данной модели выделим использование шевронной зубчатой передачи, оснастку литым коленчатым валом из легированной стали, а также наличие встроенного подъемного устройства для удобной замены вкладышей рамы. Благодаря эффективной системе смазки F1300 может эксплуатироваться в условиях непрерывной работы, при этом устройство агрегата предполагает комбинирование двух систем смазки — принудительной и смазки разбрызгиванием.
Рассмотрим технические характеристики данной модели:
мощность — 970 кВт;
ход поршня — 304.5 мм;
количество ходов в минуту — 120 шт;
высота всасывания — 9 м;
диаметры патрубков: подачи — 102 мм, всасывания — 203 мм.
Также отметим буровой насос F1600 — модернизированную версию модели F1300. В нем мощность привода увеличена до 1194 кВт, патрубок всасывания расширен до 304.8 м, патрубок подачи — до 127 мм, что в целом обеспечивает на 20-30% большую производительность установки. к меню ↑
2.3 Буровой агрегат УНБТ-950
Как и агрегаты серии F, насос УНБТ-950 предназначен для эксплуатации на глубоких нефтегазодобывающих скважинах. Это трехпоршневое устройство одностороннего действия с принудительной системой смазки — масло подается непосредственно в картер, за его перекачку отвечает вспомогательный шестеренный насос.
УНБТ-950 разработан советскими инженерами в 1981 году, на его основе за 30 лет эксплуатации было произведено множество модификаций — НБТ-1000, НБТ-750, НБТ 600 и НБТ 475. Данная модель обладает неплохими и по меркам современных аналогов характеристиками:
мощность — 1000 кВт;
ход поршня — 290 мм;
количество ходов в минуту — 120 шт;
высота всасывания — 7 м;
диаметры патрубков: подачи — 95 мм, всасывания — 200 мм.
На вторичном рынке УНБТ-950 в хорошем состоянии можно купить за 3-3.4 млн рублей.
2.4 Какие особенности выбора и расчет бурового насоса?
Существует три основных группы критериев, которые необходимо учитывать при выборе насосного оборудования для бурения:
Конструктивные и технологические требования к агрегату;
Характеристики перекачиваемого раствора (вязкость, густота, содержание твердых частиц);
Требуемые расчетные параметры.
К перечню расчетных параметров относятся такие характеристики как производительность агрегата (объем подачи — Q), напор (Н) и потребляемая мощность привода.
Расход для любых насосов поршневого типа можно высчитать по формуле Q = S*D*k*kv, где:
S — площадь поперечного сечения поршня;
D — длина хода поршня;
k — скорость вращения вала (об/мин);
kv — коэфф. полезного действия.
Напор агрегата определяется по формуле: H = (d1-d2)/(f*g)+V+p, в которой:
d1 — давление жидкости в заборной емкости, d2 — в приемной;
f — плотность жидкости;
g — ускорение свободного падения при заданной плотности;
V — высота всасывания раствора;
p — потери напора.
Источник статьи: http://byreniepro.ru/nasosy/burovye.html
