- •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 2.6. Уравновешивание осевого давления
Давление жидкости, находящейся в каналах рабочего колеса, на его внутренние стороны дисков практически уравновешено и не вызывает возникновения осевого давления. Давление жидкости на наружные стороны дисков рабочего колеса различно (рис. 2.6., а). Вследствие вращения дисков и относительно малого зазора между ними и корпусом насоса давление жидкости на наружные стороны дисков рабочего колеса уменьшается от сечения диаметром D2, к сечению диаметром D1 .При этом в области от D2 до D1 давление на диски рабочего колеса равны.
Следует отметить, что давления в этой области могут различаться при неодинаковых зазорах между дисками рабочего колеса и корпусом насоса. Тогда в результате разности давлений возникает осевое давление. Кроме того в области от D1 до D2, давление жидкости на диск со стороны всасывания (передний диск) меньше давления на задний диск. Разность этих давлений также приводит к возникновению осевого давления, направленного обычно в сторону всасывания.
Необходимо учитывать, что при определенных режимах работы насоса существенной величины достигает давление струи жидкости, входящей в колесо. Тогда осевое давление может быть направлено в сторону нагнетания.
Для устранения или уменьшения осевого давления применяются различные способы. Лопатки 1 (рис. 2.6.,6), расположенные на зад-
- 50 -
Рис. 2.6. Эпюра осевых сил. Схемы уменьшения осевых сил, действующих на вал
нем диске, уменьшают осевое давление, направленное в сторону всасывания. Отверстия в рабочем колесе и уплотнение на нем со стороны нагнетания (рис. 2.6., в) уравнивают давление на поверхностях А. Взаимно противоположное расположение рабочих колес (рис. 2.6., г) и разгрузочная пята 3 (рис. 2.6., д), отжимаемая вправо давлением в камере 1 (камера 2 соединена со всасыванием насоса), уменьшают осевое давление. Для снижения осевого давления применяют также двусторонний подвод жидкости к рабочему колесу, рабочие колеса с дисками различного диаметра (увеличивают диаметр переднего диска или уменьшают диаметр заднего диска).
Вопрос 2.7. Явление кавитации и допустимая высота всасывания
Неполадки в центробежных насосах возникают в результате не соблюдения условий входа жидкости в насос.
-51-
Если в отдельных областях насоса давление понизится до давления насыщенных паров, то в этих областях начнется вскипание жидкости с образованием в канале воздушных карманов, нарушающих плавность потока. Эти карманы заполняются парами.
Пузырьки паров увлекаются движущимся потоком и, попадая в сферу более высокого давления, конденсируются. Процесс конденсации происходит очень интенсивно. Частицы жидкости, стремясь заполнить область конденсирующегося пузырька, движутся к его центру с очень большими скоростями. При завершении процесса конденсации частицы жидкости внезапно останавливаются, в результате чего кинетическая энергия этих частиц переходит в энергию давления, причем местное повышение давления достигает значительной величины (десятков мегапаскалей).
Описанный процесс сопровождается местными гидравлическими ударами, повторяющимися десятки тысяч раз в секунду. Это явление называется кавитацией, которая может возникнуть как в стационарной, так и в движущейся части насоса.
Кавитация сопровождается сильным шумом, треском, вибрацией насоса, вызывает разрушение металла, понижает напор, производительность и КПД насоса.
Кроме механического разрушения металла, кавитация вызывает его коррозию. Особенно быстро разрушается чугун. Разрушаются и более стойкие металлы - бронза, нержавеющая сталь. Поэтому в работе насоса нельзя допускать кавитацию, а высота всасывания должна быть такой, при которой возникновение кавитации невозможно.
При эксплуатации центробежных насосов кавитация может возникнуть при понижении уровня жидкости во всасывающем резервуаре ниже расчетного, повышении температуры перекачиваемой жидкости, неправильной установке и неправильном монтаже насоса.
Высота всасывания определяется расстоянием, отсчитываемым по вертикали от оси колеса насоса до свободного уровня в резервуаре, из которого жидкость откачивается насосом. Если уровень жидкости находится ниже оси насоса, то высота всасывания положительна, а если выше оси насоса (подпор), то отрицательна. Высота всасывания центробежного насоса зависит от ряда факторов: барометрического давления (с уменьшением этого давления всасывающая способность насоса уменьшается); упругости паров перекачиваемой жидкости, зависящей от ее температуры; вязкости перекачиваемой жидкости и сопротивления всасывающего трубопровода; кавитационного запаса, необходимого для нормальной работы насоса.
С целью уменьшения потерь во всасывающем трубопроводе уменьшают, по возможности, его длину, делают его более прямым, устанавливают минимальное количество арматуры, избегают воздушных мешков,
-52-
снижают скорость движения жидкости. Для практических целей высоту всасывания центробежного насоса (в м) можно определить с достаточной точностью по опытной формуле, предложенной С.С. Рудневым:
(2.16)
где - допустимая высота всасывания, отнесенная к горизонтальной оси рабочего колеса в м ст. жидкости;
На - давление на свободную поверхность сверх упругости паров в м ст. жидкости; , п - скорость вращения вала насоса в об/мин; Q - подача насоса в м3/сек (для насоса с двусторонним входом принимается равной половине подачи);
- кавитационный коэффициент, зависящий от быстроходности насоса п5.
При перекачке нефтепродуктов, обладающих небольшой вязкостью, явление кавитации несколько ослабляется, так как коэффициент теплопередачи нефтепродуктов, меньший, чем у воды, замедляет процесс парообразования, а наличие в составе нефтепродуктов различных фракций углеводородов с различными точками кипения обусловливает более плавное изменение характеристики насоса. При перекачке горячих нефтепродуктов жидкость находится под давлением собственных паров (На = 0). Следовательно,
(2.17)
т. е. для работы насоса необходимо создать подпор.