Нефтепромысловые машины и механизмы

Интересную конструктивную особенность насоса представляет устройство, позволяющее при неизменном числе оборотов коленча­ того вала работать с полной подачей (45 л!сек) или уменьшенной (25,5 л/сек). Для этой цели на плите всасывающих клапанов каждой передней камеры помещен специальный перепускной клапан, упра­ вляемый гидравлическим сервомотором. Под шпинделем перепуск­ ного клапана к колену всасывающего тройника, расположенного под цилиндром насоса, прикреплен цилиндр сервомотора. При работе насоса с полной подачей перепускной клапан закрыт. При переводе

вентиль, соединенный со всасывающей трубой насоса. В корпусе этого вентиля вмонтирован предохранительный клапан диафрагмен­ ного типа.

Плунжеры работают в сальниках, подтягиваемых снаружи нажим­ ными болтами. Уплотнение сальников плунжеров и штоков комбини­ рованное — из резиновых манжет и мягкой набивки. Плотность саль­ ников плунжеров в процессе работы насоса может контролироваться.

Гидравлические цилиндры соединены с корпусом приводной части чугунными средниками, являющимися одновременно направлениями для крейцкопфов. Крейцкопфные головки шатунов имеют подтягивае­ мые вкладыши, а мотылевые головки имеют вкладыши с баббитовой заливкой.

Корпус приводной части насоса закрытой коробчатой формы, в нем имеются приливы для четырех коренных подшипников колен­ чатого вала, снабженных вкладышами с баббитовой заливкой.

Корпус приводной части насоса служит резервуаром для смазоч­ ного масла. Смазка приводного механизма циркуляционная и осуще­ ствляется шестеренным масляным насосом. Насос снабжен сетчатым фильтром для масла и контрольными приборами для наблюдения за развиваемым напором, давлением на приеме и за работой масляной системы.

§14. Основные детали и узлы насосов

Косновным деталям поршневых насосов относятся станина, кла­ панная коробка, поршень или плунжер, клапан.

Станина в зависимости от конструкции, размеров и нагрузок

выполняется литой из чугуна или стали. В ней размещается при­ водной механизм (валы трансмиссионный, кривошипный, передачи между ними, шатуны, крейцкопфы). В станине обычно имеется кар­ тер, заполняемый маслом для смазки мест трения приводного ме­ ханизма.

Клапанная коробка относится к гидравлической части насоса. В ней размещены рабочие камеры насоса и клапаны; ее также на­ зывают цилиндром насоса. Большей частью клапанную коробку выполняют отдельно от станины. В многоцилиндровых насосах кла­ панные коробки изготовляют отдельно друг от друга или в общем блоке.

В зависимости от рабочего давления, температуры и коррозион­ ных свойств перекачиваемой жидкости клапанные коробки изго­ товляют литыми из чугуна или стали (углеродистой, нержавеющей). Для высоких давлений клапанные коробки выполняют коваными, например у насосов для гидравлического разрыва пласта (на 500—

700кГ/см2).

Унасосов, перекачивающих загрязненные жидкости (содержа­ щие песок), как, например, буровых или промывочных, рабочая поверхность клапанной коробки (цилиндра), по которой переме­

щается поршень, быстро изнашивается. Поэтому для таких насо­ сов применяют сменные цилиндровые втулки. У насосов, перекачи­ вающих щелочные и химически разъедающие жидкости, рабочие поверхности защищают специальными облицовками.

Поршни изготовляют из чугуна, а для высоких давлений из стали. Для уплотнения поршня в цилиндре используют кожу, резину, ме-

талл и другие материалы. Кожа и резина хорошо работают при пере­ качке холодных загрязненных жидкостей. Так, у буровых насосов, перекачивающих под значительным давлением жидкость, содержа­ щую абразивные частицы (песок), поршни снабжают резиновыми самоуплотняющимися манжетами (рис. 29). Иногда манжеты закре­ пляют на металлическом корпусе и они являются сменными; в дру­ гих конструкциях резиновые манжеты привулканизируют к сердеч­

нику и при износе заме­

Плунжеры небольшого диаметра делают сплошными, а плунжеры диаметром более 100 мм — в виде полого стакана (рис. 31). В на­ сосе плунжер передвигается в короткой втулке и в набивке уплот­ няющего сальника.

Сальники устанавливают в месте прохода штока или плунжера через стенку цилиндра для предотвращения утечки жидкости

(рис. 32). Фонарь сальника выполняют в виде кольца с радиальными отверстиями для подачи и отвода смазывающей жидкости.

Нормального уплотнения можно достигнуть только при акку­ ратно уложенной и затянутой набивке. Шток должен быть ровным и с очень гладкой поверхностью. Сальник требует большого внима­ ния при работе насоса, так как он может оказаться источником по­ терь перекачиваемой жидкости и загрязнения помещения насосной, а также причиной пожаров при перекачке легко воспламеняющихся жидкостей.

Для набивки сальника применяют асбестовый шнур, кожаные или рези­ новые манжеты, металлические коль­ ца в зависимости от рода перекачи­ ваемой жидкости, ее температуры и давления.

Предохранительный клапан. Если при работе поршневого насоса ока­ жется перекрыт напорный трубопро­ вод, например при закрытии задвиж­ ки или образовании пробки, то мо­ жет произойти авария. Давление, развиваемое насосом, превысит допу­ стимое по прочности для трубопро­ вода или для деталей насоса. При этом произойдет разрыв трубопро­

вода или разрушение наиболее слабой детали насоса, либо остано­ вится двигатель. Во избежание аварии поршневые насосы снабжают предохранительным клапаном. При повышении давления сверх установленного предохранительный клапан автоматически откры­ вается и выпускает наружу подаваемую насосом жидкость.

Чаще всего применяют пружинные предохранительные клапаны, у которых пружина удерживает клапан в закрытом положении при нормальном давлении. Эта же пружина автоматически закрывает клапан после снижения повышенного давления до нормального.

Помимо пружинных, применяют предохранительные клапаны, у которых запорная часть выполнена в виде поршенька с резино­ вым уплотнением и удерживается в закрытом положении тариро­ ванным металлическим штифтом. При превышении установленного давления в насосе штифт срезается и поршенек открывает выход жидкости из насоса. Такие предохранительные клапаны вследствие сходства тарированного штифта с гвоздем называют «гвоздевыми» клапанами и применяют преимущественно у буровых и промывоч­ ных насосов. Недостатком такого клапана является необходимость остановки насоса для смены штифта после сработки клапана.

Диаметр штифта такого предохранительного клапана опреде­ ляется следующим образом.

Если площадь запорного поршенька F (в см2), а предельное до­ пускаемое давление в цилиндре насоса р (в кГ/см2), то максималь­ ная нагрузка на поршенек (в кГ)

Р = pF.

Тарированный штифт изготовляют из Ст. 3, имеющей предел прочности при растяжении 41—43 кГ/мм2, а так как временное сопротивление срезу аср равно 0,75—0,8 от предела прочности при растяжении, то

аср = 31 + 34 кГ/мм2.

Диаметр штифта d (в мм) находим, учитывая, что он двухсрезный. При площади сечения штифта

Клапан предназначен для периодического разобщения рабочей камеры насоса от пространств всасывания и нагнетания, при этом обеспечивается движение жидкости в одном определенном напра­

насоса.

Клапаны, устанавливаемые на всасывающей и на нагнетатель­ ной частях насоса, обычно выполняются одинаковыми. По прин­ ципу действия они подразделяются на самодействующие (автомати­ ческие) и принудительные действия. Самодействующие клапаны открываются давлением жидкости на их нижнюю поверхность, а закрываются под действием собственного веса или совместного действия веса и давления пружины. Клапаны принудительного действия приводятся в движение от вала насоса через передаточный механизм. Самодействующие клапаны в зависимости от рода движе­ ния подразделяются на подъемные и откидные или шарнирные. Подъемные клапаны в свою очередь выполняются тарельчатыми, кольцевыми и шаровыми.

Применение клапанов того или иного типа зависит главным обра­ зом от рода перекачиваемой жидкости и числа ходов поршня.

В период опускания клапана оставшаяся под тарелкой жидкость вытесняется и

f cvc <С ця duhcC.

Учитывая это обстоятельство, получим общее уравнение, отве­ чающее подъему и опусканию клапана:

Отсюда после преобразования получим более точное значение высоты подъема клапана, имея в виду, что в период опускания ско­ рость клапана отрицательна:

Рис. 35. График изменения высоты подъема клапана.

Это уравнение выражается графически (рис. 35) линией 3. Из графика видно, что к моменту, когда поршень насоса приходит в мерт­ вое положение (ср = 180°), клапан не успевает сесть на седло и на­ ходится на высоте ho] запаздывание посадки клапана ведет к обрат­ ной утечке жидкости. При начале обратного хода поршня клапан падает с высоты /ю на седло. Это падение может сопровождаться стуком. Такая посадка клапана с ударом вредна, так как может вызвать быстрый износ тарелки и седла клапана. Для уменьшения силы удара тарелки клапанов, снабженных пружиной, должны иметь минимальный вес.

Кроме того, можно уменьшить величину h0 увеличением силы нажатия на клапан, но при этом увеличивается скорость с в щели н соответственно уменьшается величина /гс.

На рис. 35 линия 3 представляет алгебраическую сумму кри­ вых 1 и 2, из которых кривая 1 — синусоида — соответствует объему жидкости, вытесняемой поршнем насоса, а кривая 2 — косинусоида соответствует объему f uru. Из рисунка видно, что в левой части кривая 3 пересекает ось абсцисс прн угле фо. Это означает, что кла­ пан открывается не в начале хода поршня, а после поворота криво-

4*