 |
Основные параметры гидравлических машин
|
|
|
|
ЛЕКЦИЯ № 1
Общие сведения о гидравлических машинах
Применение гидравлических машин в нефтяной и газовой промышленности
1.1. При бурении скважин: насосы буровые (поршневые и плунжерные), насосы центробежные (шламовые, подпорные, вспомогательные); забойные двигатели (турбобуры и винтовые); элементы гидроуправления (гидроцилиндры, гидропневмоаккумуляторы и т.д.); гидропередачи (гидромуфты, гидротрансформаторы, гидротормозы).
1.2. Для подъёма жидкостей (нефти, воды и их смесей) из скважин: погружные штанговые насосы; погружные электроцентробежные насосы; погружные винтовые насосы; гидроприводные плунжерные насосы; струйные насосы эжекторного типа.
1.3. Для внутрипромыслового, магистрального транспорта (нефти, воды и их смесей): центробежные насосы; поршневые и плунжерные насосы; винтовые насосы.
1.4. Для закачки жидкостей в пласт (поддержания пластового давления, гидроразрыва пластов): центробежные насосы; поршневые и плунжерные насосы.
1.5. Для цементирования скважин: поршневые и плунжерные насосы, установленные на передвижных цементировочных агрегатах.
1.6. В системах гидропривода машин и комплексов: гидроцилиндры; шестерённые насосы и гидродвигатели; пластинчатые насосы и гидродвигатели; роторные аксиально-поршневые насосы и гидродвигатели; роторные радиально-поршневые насосы и гидродвигатели; поворотные гидродвигатели; гидроаппараты, регулирующие устройства и запорная арматура.
Классификация гидравлических машин
2.1. По принципу действия делятся на 2-а класса:
Динамические
Их признаки:а) наличие лопаточного аппарата, обтекаемого рабочей средой; б) непрерывность потока в каналах машин; в) взаимодействие гидродинамических сил с текучей средой.
|
|
|
Примеры: турбины, центробежные насосы, турбобуры, гидропередачи, и т.д.
Объёмные
Их признаки: а) наличие рабочих камер (полостей), которые периодически сообщаются с входом и выходом из машины; б) давление в рабочих камерах изменяется от начального на входе до конечного на выходе плавно (поршневой насос) или скачкообразно (шестерённый насос); в) усилия на рабочих органах практически не зависят от скоростей омывающих их жидкостей.
2.2. По назначению:
- машины орудия (насосы) – воспринимают работу через приводной вал или шток и отдают её текучей среде;
- машины двигатели (гидромоторы, гидроцилиндры, поворотные гидродвигатели) – воспринимают энергию от потока жидкости и отдают её через выводной вал или шток;
- гидродинамические передачи (гидромуфты, гидротрансформаторы) – агрегаты составленные из объёмных или динамических машин орудий и машин двигателей;
- гидропривод – гидравлические системы, составленные из насоса, гидродвигателя и аппаратуры управления (турбобур или винтовой забойный двигатель, приводимые в движение буровым насосом и др.)
Все типы гидравлических машин, не имеющие клапанов, являются обратимыми, то есть после некоторых преобразований конструкции могут использоваться как машины орудия, так и машины двигатели.
Основные параметры гидравлических машин
3.1. Принципиальная схема насосной установки и параметры насосов (рис. 1).
Рис1.1 – Принципиальная схема насосной установки
1 – обратный клапан; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – насос;
4 –вакуумметр; 5 – манометр; 6 – задвижка; 7 – расходомер (счётчик);
8 – напорный трубопровод; 9 – резервуар
К основным параметрам всех типов насосов относятся:
1) подача насоса – отношение объёма (объёмная подача Q, м3/с) или массы (массовая подача G, кг/с) подаваемой жидкости ко времени. При этом:
|
|
|
,
где ρ – плотность жидкости, кг/м3.
Действительная подача – количество жидкости, проходящее через напорный трубопровод в единицу времени, Qд, Gд. Измеряется счётчиками, расходомерами, мерниками. Теоретическая подача – количество жидкости перемещаемое рабочими органами насоса без учёта потерь в единицу времени, Qт, Gт.
2) объёмный коэффициент полезного действия (к.п.д.) определяется из выражения
;
3) напор насоса Н, м, определяется по формуле
,
где z, p, v – соответственно отметка высоты, давление, скорость потока;
к, н – соответственно конечное (после насоса) и начальное (перед насосом);
g – ускорение свободного падения.
4) давление p, Па (Н/м2) определяется по формуле
.
5) полезная мощность насоса N, Вт, определяется по формуле
.
6) общий к.п.д. определяется по формуле
,
где Nп – мощность потребляемая насосом;
ηм, ηг, ηо – соответственно механический, гидравлический, объёмный к.п.д. (потери на трение, гидравлические и объёмные).
7) быстроходность насосов, для объёмных – это частота вращения вала n, об/с, для динамических – коэффициент быстроходности (при n заданной в об/мин)
.
|
|
|
