Методические указания

Любой насос - это гидравлическая машина, предназначенная для транспортировки жидкости по трубопроводу путём придания ей энергии в виде избыточного давления. К группе насосов объёмного действия относятся насосы, в которых происходит периодическое заполнение и опорожнение рабочей камеры. К таким насосам относятся: поршневые, плунжерные, шестерённые, винтовые, диафрагменные. Особое значение при выполнении технологических операций на скважинах имеют поршневые и плунжерные насосы. Поршневые и плунжерные насосы, обладая жесткой характеристикой, развивают большие давления, перекачивая вязкие жидкости и поэтому используются для нагнетания буровых растворов и других технологических жидкостей в процессе бурения, цементирования и других технологических операций. Принцип работы насосов заключается в обеспечении процессов всасывания и нагнетания. Всасывание осуществляется за счет разности давлений на свободной поверхности жидкости и разряжением внутри цилиндра насоса при движении поршня. Поршневые и плунжерные насосы обладают самовсасывающей способностью. Процесс нагнетания заключается в вытеснении жидкости из цилиндра поршнем усилием, получаемым от привода через кривошипно-шатунный механизм. Средняя подача насосов зависит от объема рабочих камер и числа двойных ходов поршней (плунжеров). Основная особенность работы поршневых насосов - это неравномерность подачи, обусловленная движением поршня с переменной скоростью (изменяющейся по синусоиде) и попеременным чередованием процессов всасывания и нагнетания. Сглаживание неравномерности подачи осуществляется компоновкой гидравлической части из 2 и 3 цилиндров, каждый из которых может быть двойного действия, и установкой на нагнетательной линии как можно ближе к цилиндру, блока воздушных компенсаторов. В приводной части насоса расположен эксцентриковый кривошипно-шатунный механизм, преобразующий вращательное движение трансмиссионного вала в поступательное движение поршня. Передачи между валами одно или двух рядные, косозубые. Для обеспечения жесткости и прямолинейности движения шатун с поршнем соединяется через ползун (крейцкопф) и шток.

Результатом изучения теоретических вопросов должно быть знание и умение определения расчетным путем высоты всасывания, средней подачи, характера изменения графиков мгновенной подачи и сущности неравномерности подачи, определения полезной (гидравлической) и приводной мощности. Изучая вопросы конструкции, необходимо особое внимание уделить устройству клапанных узлов, сальниковым уплотнениям штоков, конструкции пневмокомпенсаторов, конструкции и принципу действия предохранительных клапанов. Студент должен знать, как можно изменять режим работы насосов воздействием на гидравлическую и приводную части. При изучении данной темы студенту необходимо уделить особое внимание на конструктивные особенности гидравлической части (клапанных узлов, поршней, штоков и их уплотнений, воздушных компенсаторов, предохранительных устройств, обвязки насосов). Изучая конструкцию приводной части, студент должен знать как устроены узлы трансмиссионного и эксцентрикового валов, конструкцию шатунов, крейцкопфов.

При изучении вопросов эксплуатации необходимо знать порядок запуска насосов, осуществления контроля за их работой, как производится смазка узлов приводной части, крейцкопфов, штоков, каким образом производится изменение режима работы насосов. Студент должен знать, по каким причинам насос может выйти из строя и меры безопасного устранения неисправностей.

Вопросы для самоконтроля

1. Почему поршневые насосы обладают самовсасывающей способностью?

2. От чего зависит степень неравномерности подачи?

3. Как изменяется мгновенная подача насоса?

4. Как определяется средняя подача?

5. Что такое объемный коэффициент подачи?

6. Как определяется гидравлическая мощность насоса?

7. Как определяется приводная мощность насоса?

8. Что такое механический КПД насоса?

9. Как можно изменить подачу, воздействуя на гидравлическую часть?

10. Как изменяется давление насоса при изменении подачи?

11. Что означает “жесткая” характеристика насоса?