Нефтепромысловые машины и механизмы

дачи.

Для определения сил, действующих на передачи приводной частп насоса, обратимся к рис. 17.

Обозначим Р' — силу, действующую на начальной окружности

по силе Р можно рассчитать шток на продольный изгиб и растяже­ ние;

по силе P i может быть рассчитан шатун на растяжение и сжатие, а также палец крейцкопфа и сочленения головки шатуна;

по силе Р ' можно рассчитать зубчатую передачу; по силе Р " рассчитывается передача от двигателя;

по силам Pi, Р ' и Р " можно рассчитать коленчатый (кривошип­ ный) и трансмиссионный валы на изгиб и кручение.

Расчет указанных деталей по приведенным силам имеется в кур­ сах деталей машин.

§ 13. Типы и конструкции поршневых насосов, применяемых в нефтяной промышленности

Как указывалось в § 1, поршневые насосы широко применяют во всех отраслях нефтяной промышленности. Рассмотрим некоторые наиболее употребительные конструкции насосов.

Буровые насосы применяют для закачки глинистого раствора в бурящиеся скважины. Эти насосы работают в тяжелых условиях и в результате наличия песка в циркулирующем растворе цилиндро­ вые втулки, поршни и клапапы относительно быстро изнашиваются. В связи с этим в конструкции насоса предусмотрена возможность быстрой замены этих изнашиваемых деталей. Обычно применяемые

Кприемному каналу клапанной коробки крепятся приемная труб»,

содной стороны и воздушный колпак с другой. Напорный трубопро­ вод присоединяют к фланцу напорного канала, с которым также сооб­ щается предохранительный клапан. Корпус приводной части состоит из литой чугунной рамы и картера. На коренном валу закреплены*

Рис. 20. Клапанная коробка насоса БВ-60.

эксцентрики, на которых посажены роликовые подшипники нижних головок шатунов, а верхние головки шатунов снабжены игольчатыми подшипниками. Коренной вал опирается на три роликовых сфериче­ ских подшипника. Крейцкопфы снабжены баббитовой заливкой

Подшипники и крейцкопфы смазываются при помощи шестерен­ ного масляного насоса, который приводится в действие от коренного

НАСОСЫ ПОРШНЕВЫЕ .I .ЛГ

Рис 21 Дозировочный насос НД2-70 с двумя секциями дозаторов. План.

вала и подает смазку в места трения по трубкам. К картеру приводной части прикреплен масляный фильтр, а к клапанной коробке — холо­ дильник для масла.

Дозировочные насосы РПН-1 и РПН-2 применяют на нефтепере­ рабатывающих заводах для дозировки химических реагентов, тре­ буемых при технологических процессах. Эти насосы вертикальные одно- и двухцилиндровые плунжерные с регулированием длины хода, рассчитанные на давление до 500 am и на разную подачу.

Рис. 22. Дозировочный насос НД2-70. Боковой вид и разрез по плунжеру.

На нефтяных промыслах для дозировки деэмульгаторов, вводи­ мых в скважины в целях деэмульсации нефти, применяют дозировоч­ ные насосы НД2-70 (рис. 21 и 22).

Насос НД2-70 в отличие от насосов РПН-1 и РПН-2 имеет две секции с шестью дозаторами (плунжерами) в каждой, благодаря чему

в движение от качающегося вала 2. Качание вала осуществляется рычагом 3 и концевым шатуном 22. соединенным с коленчатым валом редуктора 23. Редуктор имеет в качестве привода электродвигатель 24 с клиноременной передачей 4. Электродвигатель с редуктором смонтированы на раме 5, скрепленной с рамами насосных секций. На рис. 22 виден механизм управления дозатором. При повороте маховичка 6 нижняя опора 7 шатуна 25 перемещается по дозирующей

каретке 26. При этом изменяется угол качания балансира 27 и соот­ ветственно длина хода плунжера 8, в результате чего изменяется подача деэмульгатора.

Плунжер соединен с балансиром при помощи малого шатуна 12 с пальцами 13 ж14 и перемещается в сальниках. Верхний сальник 15 имеет набивку 16, зажимаемую гайкой 17; нижний сальник 18 состоит из стакана с кожаными манжетами 19, зажимаемыми гай­ кой 20. К цилиндру 21 дозатора присоединены предохранительный клапан 9, нагнетательный клапан 11 и всасывающий клапан 10.

Деэмульгатор поступает к насосу самотеком по 2" коллектору, от которого ответвлены трубопроводы, присоединенные к всасываю­ щим клапанам дозаторов. К нагнетательным клапанам присоединены напорные трубопроводы, направленные к скважинам. Концы этих трубопроводов с запорными вентилями и распылителями присоеди­ няют к воздухопроводам.

Паровые прямодействующие насосы. Паровыми прямодействую­ щими называются насосы, имеющие привод непосредственно от паро­ вой машины. Поршень гидравлического цилиндра соединен с порш­ нем паровой машины общим штоком, а промежуточные передачи отсутствуют. Паровые прямодействующие насосы изготовляют с од­ ним (симплекс) или двумя (дуплекс) гидравлическими цилиндрами двойного действия. Эти насосы могут быть горизонтальными и вер­ тикальными. В нефтяной промышленности широко применяются на нефтеперерабатывающих заводах преимущественно горизонталь­ ные и большей частью двухцилиндровые насосы.

Прямодействующие насосы могут быть не только паровыми. Рабочим агентом для двигателя насоса может служить сжатый воз­ дух или жидкость.

К прямодействующим насосам, приводимым в действие жидкостью, находящейся под давлением, относятся гидропоршневые насосы, при­ меняемые в нефтедобыче.

Несмотря на неэкономичность паровых прямодействующих насосов, их довольно широко применяют на предприятиях с развитым паро­ вым хозяйством, так как они имеют ряд достоинств, к которым отно­ сятся простота устройства, малое число движущихся частей, надеж­ ность работы, пожарная безопасность, простота ухода в эксплуата­ ции, удобство автоматического регулирования.

Эти насосы очень удобны при перекачке нефтепродуктов, вязкость которых сильно меняется в зависимости от температуры; при повыше­ нии вязкости перекачиваемой жидкости насос автоматически умень­ шает число ходов и, уменьшая подачу, развивает большее давление, расходуемое на продавливание вязкой жидкости.

Для работы парового насоса требуется непрерывная подача све­ жего пара в паровой цилиндр при постоянном давлении, причем это давление должно быть больше давления жидкости в гидравлическом цилиндре. Таким образом, паровая машина должна работать без

расширения пара и выпускать его из цилиндра в конце хода под полным давлением, что делает работу машины неэкономичной. Однако в том случае, когда отработанный в насосе пар используют для технологических коммунально-бытовых нужд, экономичность машины повышается. Движение поршня прямодействующего насоса не подчиняется какому-либо определенному закону, обусловленному конструкцией привода, как это, например, характерно для привод­ ного насоса с кривошипно-шатунным механизмом. Изменение ско­ рости движения поршня зависит от изменения сопротивлений, встре­ чаемых поршнем со стороны перекачиваемой жидкости, а также сопро­ тивлений, вызываемых трением движущихся частей.

На диаграмме движения порш­ ней двухцилиндрового (сдвоенно­ го) парового прямодействующего

Благодаря такой паузе в движении поршней клапаны могут спо­ койно опускаться на седла, что дает возможность увеличить высоту подъема клапана по сравнению с клапанами приводных насосов.

Вследствие почти постоянной скорости поршня на большей части хода, а также потому, что поршень движется благодаря давлению пара, обладающего упругостью, преодоление сил инерции жидкости в трубопроводе происходит плавно, без значительного изменения давления. Поэтому воздушные колпаки могут быть небольших размеров, а в ряде конструкций насосов их вообще не применяют.

На диаграмме движения поршней видно, что длина хода поршня I меньше длины хода поршня II. Изменение длины хода зависит от регулирования парораспределительного механизма и от сопротивле­ ний. Число ходов паровых прямодействующих насосов зависит от давления пара и сопротивлений, преодолеваемых при движении поршня. В результате этого подача насоса легко регулируется из­ менением числа ходов путем дросселирования пара при впуске его в паровую часть насоса.

Парораспределение в двухцилиндровом паровом прямодействую­ щем насосе (рис. 24) осуществляется при помощи золотникового механизма. Золотник одного из паровых цилиндров связан через систему рычагов со штоком поршня второго цилиндра, а золотник второго парового цилиндра также связан со штоком поршня первого

цилиндра. Золотники насосов выполняют плоскими или цилиндри­ ческими. На рис. 24 и 25 изображены плоские золотники. Золотнико­ вое зеркало имеет пять каналов, четыре из которых сообщаются с паро­ вым цилиндром. Крайние каналы ев' (рис. 25) служат для подвода свежего пара к передней и задней полостям цилиндра, а средние

вого цилиндра открыл паровыпускной канал в' в одной полости цилипдра и паровыпускной канал а в другой полости. Когда поршень I (рис. 25, б) перекроет паровыпускной канал а и, продолжая дви­ гаться, сожмет пар, оставшийся в верхней полости цилиндра, обра­ зуется паровая подушка, способствующая плавной остановке поршня.

цилиндра впускает свежий пар в верхнюю полость этого цилиндра и поршень I начинает двигаться вниз.

Выше было указано на невысокую экономичность парового пря­ модействующего насоса. Для повышения экономичности такого насоса применяют насосы компаунд, у которых одному гидравличе­ скому цилиндру соответствуют два паровых цилиндра, различных по диаметру. У насоса компаунд свежий пар подводится в течение всего хода поршня к малому цилиндру (высокого давления). Отрабо­ танный в нем пар не выпускают в атмосферу, а перепускают в паровой цилиндр большего диаметра (низкого давления), где после соверше­ ния полезной работы он выпускается в атмосферу или в конденсатор. В насосах компаунд экономится до 30% пара. Однако вследствие громоздкости их применяют редко.

На рис. 26 в качестве примера парового прямодействующего насоса показан насос НПН-6, предназначенный для перекачки холодных нефтепродуктов или воды.

Этот насос двухцилиндровый, двойного действия, рассчитан на подачу 11—22 м*!ч с давлением нагнетания до 20 кГ/см2. Давление свежего пара (в золотниковой коробке) до 12 кПсм2, противодавление пара до 0,5 кГ/см2. Паровые цилиндры отлиты каждый отдельно, а гидравлические — в одном блоке. В каждой из четырех рабочих камер гидравлической части имеется по одному всасывающему и одному нагнетательному клапану тарельчатого типа с пружинной нагрузкой. Седла запрессованы в конические гнезда клапанных коробок. Гидравлические поршни имеют чугунные уплотнительные кольца и работают в чугунных втулках, вставленных в цилиндры.

Парораспределение осуществляется двумя плоскими золотниками, связанными рычажным парораспределительным механизмом со што­ ками цилиндров. Поршни паровых цилиндров имеют по два чугунных уплотнительных кольца. Паровые цилиндры смазываются лубрика­ тором, устанавливаемым на среднике (средней литой части насоса, к которому прикрепляются цилиндры — гидравлические и паровые), или паровыми масленками, устанавливаемыми на золотниковых коробках.

Насос НТ-45 завода «Борец» (рис. 27, 28) относится к приводным трехплунжерным и предназначен для перекачки нефтепродуктов по магистральным нефтепроводам. Насос приводится в действие дизелем и л и электродвигателем через редуктор, соединенный с насо­ сом и двигателем зубчатыми муфтами. Насос рассчитан на подачу 45 л!сек при 75 двойных ходах в минуту и на напор 60 кГ!см2\ потре­ бляемая мощность 440 л. с. Гидравлические цилиндры отлиты из высококачественного чугуна, каждый отдельно. В передней рабочей камере каждого цилиндра имеются три всасывающих и три нагнета­ тельных клапана, в задней рабочей камере — четыре всасывающих и четыре нагнетательных клапана. Клапаны тарельчатые с пружин­ ной нагрузкой.