Продуктивность по газу

Зависимость дебита газовых скважин от депрессии существенно нелинейна вследствие значительной сжимаемости газа. Поэтому при газодинамических исследованиях вместо коэффициента продуктивности определяют фильтрационные коэффициенты и по квадратичному уравнению:

При малых депрессиях приблизительно коэффициент продуктивности по газу связан с фильтрационным коэффициентом соотношением:

Индикаторная диаграмма — для различных поршневых механизмов графическая зависимость давления в цилиндре от хода поршня (или в зависимости от объёма, занимаемого газом или жидкостью в цилиндре). Индикаторные диаграммы строятся при исследовании работы поршневых насосов, двигателей внутреннего сгорания, паровых машин и других механизмов.

Индикаторная диаграмма парового двигателя паровоза (показана замкнутой красной линией)

Индикаторная диаграмма представляет собой замкнутую линию. По оси абсцисс откладывают величину хода поршня (или объём рабочей среды), а по оси ординат — давление.

По форме индикаторных диаграмм можно судить об исправности механизма, и при отклонении от нормальной формы диаграммы можно определять — в чём именно заключается неисправность. Иными словами, индикаторные диаграммы используют в технической диагностике поршневых механизмов.

Кроме того, с помощью индикаторных диаграмм можно определять индикаторную мощность и определять КПД механизма.

Термин «индикаторная диаграмма» применяется также в нефтегазовой промышленности по отношению к нефтяным и газовым скважинам, где он носит иной смысл.

11 Кавитация в насосах и способы её предупреждения

Явления, происходящие в насосе при парообразовании в начальной стадии и вплоть до прекращения (срыва) работы, имеют общее название кавитации.

Кавитация представляет собой сложный комплекс следующих явлений:

- выделение пара и растворенных газов из жидкости в тех областях, где давление жидкости равно или меньше давления насыщенных паров ее.
- местное повышение скорости движения жидкости в том месте, где возникло парообразование, и беспорядочное движение жидкости.
- конденсация пузырьков пара, увлеченных потоком жидкости в область повышенного давления. Конденсация каждого из пузырьков приводит к резкому уменьшению объема и гидравлическому удару в микроскопических зонах; однако «бомбардировка» этими ударами большой площади кавитируемой поверхности приводит и к большим площадям разрушения. Многократно повторяющиеся механические воздействия при конденсации пузырьков вызывают механический процесс разрушения материала колеса, что является наиболее опасным следствием кавитации.
- химическое разрушение металла в зоне кавитации кислородом воздуха, выделившегося из жидкости при прохождении ее в зонах пониженного давления. Этот процесс носит название коррозии. Коррозия, действующая одновременно с цикличными механическими воздействиями, снижает прочность металла.

Кавитация уменьшает КПД, напор и производительность насоса. При сильном развитии кавитации центробежный консольный насос полностью прекращает работу (срывает подачу).

Для того чтобы кавитация не возникала, всасывание жидкости, поступающей на вход давления, должно быть минимальным. Высота всасывания может регулироваться путем изменения температуры. Также она напрямую зависит от атмосферного давления.

Однако существует также и другие способы предотвращения процесса кавитации. Среди них выделяют:

-Понижение температуры жидкости

-Повышение статического давления

-Замена устройства на насос с меньшим гидростатическим давлением.

Поскольку под воздействием переменного местного давления жидкости пузырьки могут резко сжиматься и расширяться, то температура газа внутри пузырьков колеблется в широких пределах, и может достигать нескольких сот градусов по Цельсию. Имеются расчётные данные, что температура внутри пузырьков может достигать 1500 С. Поскольку в растворённых в жидкости газах содержится больше кислорода в процентном отношении, чем в воздухе, газы в пузырьках при кавитации химически более агрессивны, чем атмосферный воздух.

Химическая агрессивность горячих газов в кавитационных пузырьках вызывает эрозию материалов. Большие забросы давления, возникающие при схлопывании пузырьков приводят к повреждениям поверхности материалов. Эксперименты показали, что вредному, разрушительному воздействию кавитации подвергаются даже химически инертные к кислороду вещества (золото, стекло и др.).

Кавитационный износ (эрозия) вызывается главным образом механическим воздействием кавитирующего потока, которое проявляется в виде ударов, возникающих при захлопывании каверн на обтекаемой поверхности или вблизи нее. Особенность воздействия состоит в том, что частота этих ударов очень высока. При этом проявляются усталостные явления в металлах. Разрушение происходит в форме выкрашивания, выбивания отдельных кристаллов, и поверхность металла вместо гладкой становится губчатой. Интенсивность разрушения иногда весьма высока и может достигать глубины 10-40 мм в год. Это вызывает необходимость частых ремонтов, смены рабочих органов, что приводит к значительному удорожанию эксплуатации гидромашин.

Кавитация вызывает разрушение гребных винтов судов, рабочих органов насосов, гидротурбин ГЭС ии т. п., а так же шум, вибрации и снижение эффективности работы устройств.

Наиболее эффективным способом борьбы с кавитацией является конструктивное изменение геометрии устройства таким образом, чтобы кавитационные явления происходили на удалении от поверхности. Однако это не всегда возможно. В случае, если необходимо защитить от кавитации поверхность рабочих органов наносов, гидротурбин, гребных винтов и других устройств, на помощь приходит газотермическое напыление износостойких коррозионно-стойких металлических и металлокерамических покрытий. Покрытия толщиной от десятков до сотен микрон наносятся на высокой скорости, что позволяет обеспечить высокую плотность и адгезию покрытий к поверхности, а значит — надежно защитить деталь от кавитации. Изделия с антикавитационными металлическими и металлокерамическими покрытиями широко применяются в судостроении, строительстве гидротурбин гидроэлектростанций, производстве центробежных насосов.