Расчетная часть-Расчет гидравлической части насоса У8-7М-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет гидравлической части насоса У8-7М-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчет гидравлической части насоса У8-7М.

Заданными параметрами для расчета поршневых насосов являются:
подача Q=30∙〖10〗^(-3) м^3/с, давление нагнетания p_н=29 МПа, ход поршня S=400 мм, число цилиндров i=2, плотность бурового раствора ρ=1200 кг/м^2, динамическая вязкость η=0,015 Па∙с.

Диаметр цилиндра насоса
D=∛((4∙Q)/(π∙m∙n∙η_об∙i∙a))=∛((4∙30∙〖10〗^(-3))/(3,14∙2,25∙65/60∙0,83∙2∙1,86))=170 мм

Здесь m=S/D - отношение длины хода поршня к его диаметру, для насоса У8-7М рекомендуется принимать в зависимости от скорости вращения коленчатого вала, при n=67,5 m берется 2,25.

Объемный КПД η_об=0,83

Коэффициент, учитывающий кратность действия насоса

a=2-(d/D)^2=2-(8,4/22,4)^2=1,86
где d – диаметр штока.
Отношение диаметров потоков к диаметрам поршней в современных буровых насосах в зависимости от развиваемого давления от 8 МПа до 40 МПа изменяется в пределах d/D=0,35-0,615.
Определяющим условием для назначения числа двойных ходов является обеспечение всасывающей способности насоса. При проектировании и эксплуатации насосов используется допустимая высота всасывания:
H_вс^доп=(p_a-p_n)/γ-h_(кл.макс)-(l_1+x)/g∙ω^2∙r
где l_1- длина линии всасывания, h_(кл.макс)- максимальные потери во всасывающем клапане, принимаются в пределах 0,5-2,5 м. ст. ж.; H_вс^доп- допустимая вакуумметрическая высота всасывания, может быть принята в пределах 0,5-2,5 м. ст. ж, r – радиус кривошипа, p_a- атмосферное давление,
p_n- давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости, зависит от температуры.

Число двойных ходов n можно определить при известной средней скорости поршня V_n.

n=(60∙V_n)/(2∙S)=(30∙V_n)/S=(30∙0,9)/400=67,5

где S – ход поршня.
Рекомендуемая величина средней скорости движения поршня зависит от рода перекачиваемой жидкости и размера насосов. Для У8-7М с ходом поршня 400 мм принимаем V_n- 0,9 м/с.

При известной средней скорости и числе оборотов определяем радиус кривошипа, м:
r=(30∙V_n)/n=(30∙0,9)/67,5=0,4
Насос У8-7М имеет тарельчатые клапаны. Диаметр гнезда для всасывающих клапанов:
d_1=√((4∙Q)/(π∙V_1 ))=√((4∙30∙〖10〗^(-3))/(3,14∙3))=0,11
где V_1- скорость движения жидкости в щели клапана, принимаетсядля всасывающего клапана 3 м/с.
Диаметр тарелки клапана
d=d_1+(2-3 мм)=0,112

Для нагнетающих клапанов:
d_1=√((4∙Q)/(π∙V_n ))=√((4∙30∙〖10〗^(-3))/(3,14∙4))=0,1
d=d_1+3=0,103

Максимальную высоту подъема клапана для избежания стука клапанов определяют по формуле
x_(кл.макс)=((500-700))/67,5=8,9
где n – принятое число двойных ходов в минуту.

Диаметры патрубков насоса, которые предназначены для соединения с напорными и всасывающими трубопроводами определяют из уравнения неразрывности:

d_(патр.вс)=√((4∙Q)/(π∙V))=√((4∙30∙〖10〗^(-3))/(3,14∙1,5))=0,16
d_(патр.наг)=√((4∙Q)/(π∙V))=√((4∙30∙〖10〗^(-3))/(3,14∙2))=0,14

где Q – действительная подача насоса; V- скорость движения жидкости во всасывающем V_1и нагнетающем V_2 клапанах. V_1=1,5 м/с и V_2=2 м/с

Полезная мощность насоса
N_п=p_n∙Q=29∙〖10〗^6∙30∙〖10〗^(-3)=870 кВт
Потребляемая мощность насоса
N=N_п/η=870/0.85=1,023 МВт
где η-полный КПД насоса изменяется от величины 0,52 для малых насосов, до 0,85 для крупных. Принимаем для У8-7М КПД 0,85.
Мощность приводного двигателя определяют с учетом кратковременных перегрузок при работе.
Для буровых насосов мощность двигателя выбирается с запасом 5-10%, т.е.
N_дв=1,1∙N/η_пп =1,1∙1023/0,96=1,08 МВт
где η_пп- КПД промежуточной передачи, который можно принять 0,95-0,98.