Трёх поршневой насос НБТ-950-Курсовая работа

В нефтяной, газовой и нефтехимической отраслях промышленности все процессы, связанные с перекачиванием различных жидкостей осуществляется насосами.
 Насосами называются гидравлические машины, предназначенные для преобразования механической энергии двигателя в энергию перекачиваемой (всасываемой, нагнетательной) жидкости.
 Современные насосы – необходимая часть оборудования почти каждого производства, особенно в нефтяной промышленности. Многие современные насосы представляют собой совершенные и мощные машины, способные перекачивать жидкость сотнями и даже тысячами кубических метров в 1 час при высоких напорах.
 Буровые насосы предназначены для обеспечения процесса промывки при проводке скважины, нагнетания в скважину бурового раствора с целью очистки забоя и ствола от выбуренной породы и выноса ее на поверхность, охлаждения долота и приведения в действие забойных двигателей гидравлического типа.           В буровых установках преимущественно используются поршневые и плунжерные насосы. Максимальное давление таких насосов определяется мощностью привода, прочностью деталей и надежностью уплотнения, а подача – герметическими размерами проточной части и скоростью движения поршня (плунжера) насоса, зависящей от скорости вращения шатунного механизма.
 Наиболее полно требованиям технологии бурения соответствуют трёхпоршневые насосы одностороннего действия, которые обеспечивают наименьшую степень неравномерности давления на выходе и наименьший износ клапанов и штоков поршня в сравнении с двухпоршневыми насосами двухстороннего действия.
 В данной курсовой работе рассмотрим поршневой насос НБТ-950, произведем расчеты по заданным параметрам.













1 КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ

Насос – это гидравлическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии двигателя, приводящего его в действие, в механическую энергию перекачиваемой жидкости.
По принципу действия насосы подразделяются на гидродинамические (турбонасосы) и гидростатические (объемные). Основные особенности указанных групп насосов следующие.
Объемные насосы
1. Наличие рабочих камер (полостей), периодически сообщающихся со всасывающим и нагнетательным патрубками.
2. Нагнетательный патрубок герметически изолирован от всасывающего.
3. Подача перекачиваемой жидкости неравномерная.
4. Количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от развиваемого давления.
5. Максимальный развиваемый напор теоретически неограничен и определяется мощностью двигателя, прочностью деталей насоса и нагнетательного трубопровода.
Объемные насосы применяют для извлечения из скважин нефти, перекачивания нефти по трубопроводу, подачи в скважины различных реагентов. Помимо этого насоса объемного действия применяют при промывке и. обработке скважин, гидравлическом разрыве пласта, т. е. тогда, когда необходимо перекачивать строго определенный, сравнительно небольшой объем жидкости, содержащей абразивную взвесь, растворенный газ, химически активные компоненты.
Гидродинамические насосы
1. Основной рабочий орган – лопаточный аппарат.
2. Нагнетательный патрубок соединен со всасывающим рабочей полостью насоса.
3. Подача перекачиваемой жидкости равномерная.
4. Количество жидкости, подаваемой насосом, зависит от развиваемого напора.
5. Максимально развиваемый напор ограничен.
К динамическим насосам относят центробежные, вихревые, осевые, лопастные; к объемным – поршневые, плунжерные, диафрагменные, шестеренчатые, шиберные. Особенности тех и других насосов обусловливают области их применения. Насосы динамического действия применяют для перекачивания больших объемов чистых маловязких жидкостей: подъем жидкости из скважины, перекачивание ее по трубопроводам и.т. д.




2 ПРИНЦИП РАБОТЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ

В поршневом насосе, перекачивающем жидкость, происходит поочередное заполнение жидкостью рабочих камер и ее вытеснение в результате соответственно увеличения или уменьшения их объема.
Поршневые насосы состоят из механической и гидравлической частей.
Гидравлическая часть служит для преобразования механической энергии поршня или плунжера в механическую энергию жидкости. Механическая часть предназначена для преобразования движения входного звена привода в возвратно-поступательное движение поршня или плунжера.
Простейший поршневой насос (рис. 1, а) состоит из цилиндра 4, поршня 5, соединенного при помощи штока 6 с приводной частью насоса 7, всасывающего 2 и нагнетательного 1 клапанов, размещенных в клапанной коробке 3.
Объем рабочей камеры обусловлен положением поршня: минимальный соответствует левому предельному положению поршня и называется объемом мертвого пространства, максимальный – предельному правому положению поршня. Разница между максимальным объемом и объемом мертвого пространства называется полезным объемом рабочей камеры.
При движении поршня вправо (ход всасывания) объем рабочей камеры увеличивается, а давление в ней уменьшается. Перекачиваемая жидкость под действием атмосферного давления открывает всасывающий клапан и заполняет рабочую камеру. В это время нагнетательный клапан закрыт.  
При обратном ходе поршня в рабочей камере создается давление, превышающее давление в нагнетательном патрубке, нагнетательный клапан открывается и жидкость, по объему соответствующая полезному объему рабочей камеры, вытесняется.
В зависимости от условий работы, свойств перекачиваемой жидкости и назначения поршневые насосы отличаются устройством и конструкцией деталей.
В основу классификации поршневых насосов положены следующие признаки:
1. по способу приведения в действие:
а) приводные, в которых поршень приводится в движение шатунно
-кривошипным механизмом от отдельно расположенного двигателя, присоединенного к насосу при помощи той или иной передачи;
б) прямого действия, в которых возвратно-поступательное движение поршня насоса обеспечивается либо бес кривошипной паровой

машиной, либо от гидравлического (пневматического) цилиндра, представляющих вместе с насосом один агрегат;
в) ручные.
2. по роду органа, вытесняющего жидкость:
а) поршневые (рис. 1, а, в, г), имеющие поршень в форме диска;
б) плунжерные (рис. 1, б), поршень которых выполнен в виде длинного цилиндра (плунжера);
в) диафрагменные (рис. 1, д, е, ж), в которых объем рабочей камеры образован стенками клапанной коробки и перемещающейся диафрагмой. В зависимости от конструкции диафрагма может быть пассивной (рис. 1, д, е) или активной (рис. 1, ж).
3) по способу действия:
а) одинарного действия (рис. 1, а, б);
б) двойного действия (рис. 1, в);
в) дифференциальные (рис. 1, г).
4) по расположению цилиндра:
а) горизонтальные;
б) вертикальные.
5) по числу цилиндров:
а) одноцилиндровые;
б) двухцилиндровые;
в) трехцилиндровые;
г) многоцилиндровые.
6) по роду перекачиваемой жидкости:
а) обыкновенные;
б) горячие (для перекачки горячих жидкостей);
в) буровые (для перекачки промывочных растворов при бурении скважин и др.);
г) специальные (кислотные и др.).
7) по быстроходности рабочего органа:
а) тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 40-80;
б) средней быстроходности, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 80-150;
в) быстроходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 150-350.
Помимо этого насосы по подаче делятся на малые (диаметр поршня D<50 мм), средние (D=50-150 мм) и большие (D>150 мм). По развиваемому давлению различают насосы малого, среднего и высокого давлений.

3 ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ

Самый простым насосом является поршневой насос одностороннего действия (рис. 1,а).При перемещении поршня 5 в цилиндре 4 вправо, слева от него образуется пространство с давлением меньше атмосферного и открывается всасывающий клапан 2. В следствии этого в рабочую камеру поступает жидкость. При движении поршня 5 влево слева от него образуется избыточное давление. Всасывающий клапан 2 закрывается, а нагнетательный 1 открывается. Жидкость поступает в нагнетательную линию.
Одним из конструктивных вариантов насоса одинарного действия является плунжерный, или скальчатый, насос (рис. 1, б). При перемещении плунжера 8 в цилиндре рабочей камеры, в результате чего происходит всасывание в рабочую камеру или вытеснение из нее жидкости через клапаны 2 и 1, как у насоса одинарного действия.
Насосы двойного действия (рис. 1, в) позволяют увеличить равномерность подачи без существенного усложнения конструкции. Насос имеет две рабочие камеры - слева и справа от поршня 5, две клапанные коробки 3, каждая из которых имеет всасывающие 1 и нагнетательные 2 клапаны. Всасывающий и напорный патрубки общие для двух камер.
При движении поршня влево жидкость из всасывающего патрубка поступает в правую полость, а жидкость, находящаяся в левой полости, вытекает в нагнетательный патрубок. При движении поршня вправо всасывание происходит в левой полости, а нагнетание – из прав

На рисунке 2 показан трёхпоршневой буровой насос. Недостатком его являются большие габариты и масса и большой объём мёртвого пространства рабочей полости.

Рисунок 2 – Трёхпоршневой буровой насос

Цель модернизации- уменьшение объёма мёртвого пространства рабочей полости, габаритов и массы насоса за счёт уменьшения гидравлической коробки, путём соосности нагнетательных и всасывающих клапанов.