Расчетная часть-Расчет бурового насоса УНБТ – 950А-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет бурового насоса УНБТ – 950А: Гидравлический расчет бурового насоса УНБТ – 950А-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

4.6  Модификация манжеты поршня

В качестве основы для модификации использую авторское свидетельство RU №2050491 С1 в силу его достоинств, таких как: высокая надежность, прочность, износостойкость, долговечность по сравнению со стандартными манжетами для поршней буровых насосов, оптимальным соотношением различных усилий, действующих на манжету в тактах всасывания и нагнетания. Предлагаю изменить форму абразивозачищающей кромки манжеты, а именно увеличить ее протяженность. Предложенная в авторском свидетельстве её форма будет способствовать скорейшему износу манжеты (по причине действия сил трения и возникающих температурных напряжений), вследствие чего по мере истирания манжеты насос не сможет продавить буровой раствор.


Рисунок - Модернизация поршня бурового насоса УНБТ-950А.

Предложенная мной форма манжеты поршня будет способствовать лучшему удалению абразивных частиц с поверхность цилиндрической втулки (гильзы), как следствие, большему сроку безотказной работы насоса. Замена данной манжеты будет происходить после 700 часов работы бурового насоса (по сравнению с 200 часами при применении стандартной манжеты). Следовательно, за это время может быть пробурено большее расстояние.

5 Гидравлический расчет бурового насоса УНБТ – 950А

Заданными параметрами при расчете бурового насоса являются параметры: подача и давление нагнетания , число цилиндров , число двойных ходов , плотность бурового раствора , вязкость .
Вычисляем диаметр цилиндра насоса:
,
где - подача насоса, ;
- отношение длины хода цилиндра к его диаметру, для современных поршневых насосов рекомендуется принимать в зависимости от скорости вращения коленчатого вала по таблице 2 [1, с. 28], для насосов средней быстроходности принимаем ;
- число двойных ходов, ;
- объемный КПД, зависящий от числа двойных ходов поршня и параметров перекачиваемой жидкости, выбирается согласно таблице 3 [1,с. 29], принимаем ;
- коэффициент, учитывающий кратность действия насоса, для насосов одностороннего действия .
Подставляем данные в формулу и получаем:

В силу того, что диаметры поршня и цилиндра являются стандартными величинами, то округляем диаметр цилиндра до ближайшего значения. Ближайшим будет
Определяющим условием для назначения числа двойных ходов является обеспечение всасывающей способности насоса. При проектировании и эксплуатации насосов используется допустимая высота всасывания насоса. Для насосов простого действия без воздушных колпаков допустимая вакуумметрическая высота всасывания:
,
где - атмосферное давление, равное 0,1 МПа;
- давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости, принимается согласно таблице 4 [1, с. 30], ;
- максимальные потери во всасывающем клапане, принимаем ;
- длина линии всасывания, принимаем ее равной 2 м;
- величина хода поршня, примем ;
- угловая скорость, принимаем ее равной согласно [7];
- радиус кривошипа, ;
Подставляем данные в формулу и получаем в итоге:


Максимальное число двойных ходов насоса:

Тогда:

Средняя скорость поршня:

При известной скорости поршня и числе оборотов можно определить радиус кривошипа:

Число двойных ходов можно определить при известной скорости поршня по формуле:
.
Следовательно, диаметр цилиндровой втулки насоса при данном числе двойных ходов:

В силу того, что диаметры поршня и цилиндра являются стандартными величинами, то округляем диаметр цилиндра до ближайшего значения. Ближайшим будет
Предварительно выбрав тип клапана, определяют диаметр его гнезда:
,
где - скорость жидкости во всасывающем клапане, по рекомендациям принимаем
- скорость жидкости в нагнетательном клапане, по рекомендациям принимаем
Следовательно:

Диаметр тарелки клапана:

Подставляем полученные данные:

Толщина тарелки клапана:
,
где - давление жидкости на тарелку клапана, соответственно давление во всасывающей линии , в нагнетательной линии ;
- допускаемое напряжение на изгиб для стали.
Следовательно, толщина тарелок клапанов:

Максимальную высоту подъема клапана для избежания стука клапанов определяют по формуле:
,
где - принятое число двойных ходов в минуту.
Принимаем, что
Диаметры патрубков насоса, которые предназначены для соединения с напорными или всасывающими трубопроводами определяют из уравнения неразрывности
,
где - действительная подача насоса, равная
- скорость жидкости соответственно во всасывающем и напорном трубопроводах.
Принимаем соответственно .
Тогда:

Полезная мощность насоса:

Потребляемая мощность насоса:
,
где - полный КПД насоса, принимаемый 0,85 для крупных насосов.
Мощность приводного двигателя определяют с учетом кратковременных перегрузок при работе. Для буровых насосов мощность выбирают с запасом 5-10 %, то есть:
,
где - КПД промежуточной передачи, который принимается в пределах 0,95-0,98, принимаем .