CC BY
124
- перепада давлений (зондовый);
- магнитный;
- визуальный.
Но эти методы обычно трудоемки, их применение будет снижать работоспособность трубопровода, не применимы зимой, дорогостоящие, вредны для окружающей среды, хотя могут точно определять места утечек [1, 2].
Поэтому нужно отметить, что:
1. ни один из методов выше рассмотренных методов обнаружения утечек полностью не удовлетворяет всем предъявляемым к ним требованиям;
2. большинство методов пригодны для применения только при использовании диагностических снарядов, недостатком которых является периодичность их использования;
3. с помощью существующих методов контроля практически невозможно обнаружить несанкционированные врезки в трубопроводы, из-за кратковременности их использования или малых объемов утечек. Устройства для обнаружения подобных утечек на основе вышеприведенных методов были бы дорогостоящими вследствие использования высокочастотной аппаратуры и средств телемеханики.
4. поэтому необходимо создание систем обнаружения утечек (СОУ), которые будут удовлетворять всем требованиям для каждого отдельного региона страны, на котором расположен трубопроводный транспорт нефти.
Список литературы:
1. Алиев P.A., Белоусов В.Д. и др. Трупопроводный транспорт нефти и газа: учебник для вузов. - М.: Недра, 1988. - 367 с.
2. Вайншток С.М., Новоселов В.В. и др. Трубопроводный транспорт нефти: учебникдля вузов: в 2 т. Т. 2. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2004. - 621 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМ ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ
© Ощепков Д.В.*
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Рассмотрены классификация, устройство и принцип действия поршневых насосов, используемых на производстве, а также обозначены их
преимущества и недостатки.
* Аспирант кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых промыслов». Научный руководитель: доцент кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых промыслов», доктор технических наук A.B. Минеев.
Благодаря простоте и надежности работы поршневые насосы нашли широкое применение в нефтяной, газовой и нефтехимической отраслях промышленности, все основные технологические процессы которых связаны с перекачкой по трубопроводам различных жидкостей.
В бурении нефтяных и газовых скважин поршневые насосы нашли исключительное применение. Они используются для создания циркуляции глинистого раствора или воды в скважине.
В добыче нефти поршневые насосы используются главным образом для извлечения нефти из скважины, перекачки воды и высоковязкой нефти по трубопроводам, гидравлического разрыва пластов, нагнетания воды в пласт.
Поскольку в нефтяной промышленности нет ни одного участка, где не использовались бы насосы, дальнейшее улучшение их технико-экономических показателей остается основной проблемой нефтяной промышленности. Сохранение при работе высокого коэффициента полезного действия или полное использование установленной мощности рассматриваемых гидравлических машин является одной из важнейших задач обслуживающего персонала. Она может быть выполнена только при хорошем знании теории и правил эксплуатации насосов [1].
Классификация поршневых насосов
Поршневые насосы служат для преобразования механической энергии двигателя в механическую энергию перекачиваемой жидкости. Они сообщают жидкости, проходящей через них, энергию, необходимую для преодоления сил сопротивлений, возникающих в самом насосе, по длине трубопровода, в местах изменения сечения потока и направления движения жидкости, а также для преодоления силы инерции и статической высоты, на которую требуется поднять жидкость.
Поршневые насосы можно классифицировать следующим образом.
1. по способу приведения в действие:
- приводные, в которых поршень приводится в движение шатунно-кривошипным механизмом от отдельно расположенного двигателя, присоединенного к насосу при помощи той или иной передачи;
- прямого действия, в которых поршень насоса получает возвратно-поступательное движение при помощи штока непосредственно от поршня бескривошипной паровой машины, составляю\щей вместе с насосом один общий агрегат;
- ручные;
2. по способу действия:
- одинарного действия (рис. 2);
- двойного действия (рис. 3);
- дифференциальные (рис. 1);
Рис. 1. Дифференциальный насос
3. порасположению цилиндра:
- горизонтальные;
- вертикальные;
4. по числу цилиндров:
- одноцилиндровые;
- двухцилиндровые;
- трехцилиндровые;
- многоцилиндровые;
5. по роду перекачиваемой жидкости:
- обыкновенные (для перекачки холодной воды);
- горячие (для горячих жидкостей);
- кислотные;
- буровые (для перекачки глинистых растворов) и др.;
6. по быстроходности рабочего органа:
- тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 40-80;
- средней быстроходности, скорость вращения коренного вала которых составляет 80-50 об/мин;
- быстроходные, с числом двойных ходов поршня в минуту 150-350. Помимо этого насосы по величине подачи делятся на малые (диаметр
поршня Б < 50 мм), средний (Б = 50 ^ 150 мм) и большие (Б > 150 мм).
По величине развиваемого давления различают насосы малого, среднего и высокого давлений [1, 2].
Устройство поршневых насосов и принцип их действия
На рис. 2 представлена схема горизонтального поршневого насоса одинарного действия. Он состоит из цилиндра 6, поршня 2 плотно пригнанного к стенкам цилиндра и движущегося возвратно-поступательно, и двух регулирующих клапанов - всасывающего 3 и нагнетательного 5. Снизу к
корпусу присоединен всасывающий трубопровод 4 с приемной сеткой 1, предохраняющей насос от попадания в него посторонних предметов.
1 II 1
—
= JL
Рис. 1. Схема поршневого насоса одинарного действия
Рис. 2. Схема гидравлической части одноцилиндрового поршневого насоса двойного действия
При повороте кривошипа 8 по стрелке со от 0° до 180° поршень 2 перемещается в сторону увеличения объема цилиндра и образует разреженное пространство. Всасывающий клапан 3 открывается и жидкость по всасывающей трубе 4, под действием атмосферного давления, устремляется из бассейна в цилиндр насоса. При обратном ходе поршня из правого крайнего положения влево, что соответствует повороту кривошипа от 180° до 360°, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 5 открывается и жидкость выталкивается в нагнетательный трубопровод 7.
Действие поршневого насоса за один оборот коренного вала можно расчленить на его составляющие: процесс всасывания, при котором происходит подъем жидкости из нижнего резервуара в цилиндр насоса, и процесс нагнетания, при котором жидкость вытесняется из цилиндра с энергией, достаточной для преодоления всех видов сопротивлений на напорной стороне насоса.
В насосах двойного действия обе стороны поршня являются рабочими. Цилиндры таких насосов имеют четыре клапана (см. рис. 3). При ходе поршня влево всасывающий 1 и нагнетательный 2 клапаны открыты. Через клапан 1 происходит всасывание, а через клапан 2 - вытеснение жидкости в нагнетательный трубопровод. В это время клапаны 3 и 4 закрыты. При обратном ходе поршня через клапан 3 жидкость поступает в цилиндр, а через клапан 4 производится подача жидкости в нагнетательный трубопровод. В рассматриваемых насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит при каждом ходе поршня.
Трехцилиндровый насос одинарного действия составляет агрегат из трех соединенных вместе насосов одинарного действия. Поршни трехци-
линдровых насосов одинарного действия получают движение от кривошипов, установленных под углом 120°. Данные насосы имеют общую всасывающую и нагнетательную линии.
Двухцилиндровые насосы двойного действия составляются из двух одноцилиндровых насосов двойного действия, включенных в общую всасывающую и нагнетательную линии [1, 2].
Преимущества и недостатки поршневых насосов
Поршневые насосы применимы для перекачивания только чистых жидкостей, это объясняется наличием клапанов в конструкции поршневого насоса. Наличие примесей в перекачиваемой жидкости может привести к выходу из строя клапанов насоса. При возвратно-поступательном движении возникают большие силы инерции, поэтому средняя скорость движения поршня ограничивается значениями 0,5-1 м/с. Поршневые насосы обеспечивают прерывистую подачу жидкости. Имеют большие габариты по сравнению с центробежными, это объясняется сложностью их конструкции, при этом поршневые насосы способны обеспечивать большие напоры. Их подача не зависит от напора, что позволяет применять их в качестве насосов дозаторов. КПД поршневых насосов выше чем у центробежных.
Итак, к преимуществам поршневых насосов можно отнести:
- независимость подачи от напора;
- высокий КПД;
- тихоходность.
К недостаткам:
- высокая стоимость;
- сложность конструкции;
- сложность регулирования подачи;
- чувствительность к механическим примесям;
- прерывистая подача рабочей жидкости [3].
Список литературы:
1. Абдурашитов С.А. Насосы и компрессоры. - М.: Недра, 1974.
2. Николич A.C. Поршневые буровые насосы. - М.: Недра, 1973.
3. Караев М.А. Гидравлика буровых насосов. - М.: Недра, 1975.
