Расчетная часть-Расчёт конструкции насосной установки УН1-630-700А Комплекса оборудования для гидравлического разрыва пласта ГРП-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и

Расчетная часть-Расчёт конструкции насосной установки УН1-630-700А Комплекса оборудования для гидравлического разрыва пласта ГРП-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
5 РАСЧЕТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 Расчет подач и объемов технологических жидкостей и материалов
5.1.1 Выбор жидкости разрыва
5.1.1.1 Выбор и расчет объема жидкости разрыва
5.2.1.2 расчет объема жидкости-песконосителя
5.2 Расчет основных параметров насоса УН1-630?700А
5.3 Определение усилий, действующих в элементах кривошипно-шатунного механизма насоса
5.4 Расчет элементов гидравлической части насоса
5.5 Расчет элементов клапана на прочность
5.6 расчет гидрокоробки на статическую прочность
5.7 Расчет долговечности уплотнения насоса УН1-630?700А
5.8 Расчеты работоспособности технического предложения
5.8.1 Расчет размеров вала
5.8.2 Расчет вала при условии жесткости
5.8.3 Расчет шпоночных соединений

5 РАСЧЕТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 Расчет коробки отбора мощности

Начальные данные:
1) Мощность на валу барабана – Р3=26 кВт.
2) Частота вращения барабана – n3=275 об/мин.
3) Синхронная частота вращения вала двигателя пС=1450 об/мин.
Принимаются следующие значения КПД:
* 1 = 0,95-КПД клиноременной передачи;
* Наклон 2=0,96-КПД закрытой зубчатой передачи с коническими колесами;
* Вкладка 3=0,99-КПД пары подшипников.
Общий КПД определяется по формуле:
(5.1)
Определяется необходимая мощность на выходе коробки отбора мощности
(5.2)
кВт.
По ГОСТ 19523-81 принимается исходя из синхронной частоты вращения, на выходном валу коробки отбора мощности нужны следующие параметры:
Мощность на выходном валу – Рвв=30 кВт.
Номинальная частота вращения – пНОМ=1200 об/мин.
Угловая скорость
(5.3)
рад/с.

5.2 Кинематический расчет привода

Определяем общее передаточное число привода по формуле:
(5.4)

В соответствии с рекомендацией проводится разбитие общего передаточного числа на отдельные составляющие.
Заранее имеем передаточное число коробки отбора мощности ровно 4,67, тогда перевуіряється передаточное число нашего насоса по формуле:
(5.5)

Стандартное передаточное число нашего насоса дозатора составляет 2,03. Итак мы имеем достаточный запас в количестве оборотов приводного двигателя для обеспечения максимальнох производительности дозирующего насоса.

5.2 Расчет основных параметров насоса УН1-630×700А

Для проведения гидравлического разрыва пласта на скважине следует использовать следующее оборудование:
а) агрегат УН1-630×700А – 4шт;
б) пескосмеситель 4ПА-1шт;
в) блок-манифольд БМ – 700 – 1шт;
г) автоцистерна АЦ10 – 5шт.
Итак, проведем расчет одного из основных агрегатов, используемого при ГРП. Данным агрегатом является насос УН1-630×700А с рабочим давлением 70 МПа, что входит в комплект насосного агрегата УН1-630×700А.
Привод агрегата осуществляется дизельным двигателем типа 9УС-800 через четырехскоростную коробку передач.
Эксплуатационная мощность Ne при частоте вращения вала n=1800 мин-1 равна 544 кВт.
Вентилятор центробежного типа системы этого двигателя смонтирован на носке, при оборотах двигателя 1800-2000 мин-1 потребляет мощность Nв, которая равна 28,7 кВт.
С учетом мощности, которую потребляет вентилятор, мощность двигателя будет равна:
Nдв=Ne-Nв; (5.6)
Пдв = 544-28,7 = 515,3 кВт.
Общее передаточное отношение изаг.п агрегата составляет:
изаг.п = ікор.п. Инас; (5.7)
где ікор.п – передаточное отношение коробки передач при включенных скоростях номер 1, 2, 3, 4 и при и кор.п1 = 4,67; ікор.п. 2 = 3,43; икор.п. 3 = 2,43; икор.п. 4 = 1,94
Инас-передаточное отношение зубчатого пара насоса, Инас = 4,83

Итак, согласно формуле (5.2) получим:
изаг.п. 1.= 4,67 и 4,83 = 22,6;
изаг.п. 2.=3,43 и 4,83 = 16,56;
изаг.п. 3.=2,43 и 4,83 = 11,75;
изаг.п.4.=1,944,83=9,37.
Частота вращения коренного вала насоса, которая отвечает рассматриваемом режима, определяется по соотношению
nn= (5.8)
n1= ;
n2= ;
n3= ;
n4= .
где пдв – частота вращения вала двигателя;
nn-частота на N-ой передаче.
Подача насоса определяется из отношения:
Qn = ; (5.9)
где и – число плунжеров, и = 3;
n – частота ходов плунжера, мин-1;
s – ход плунжера, мм;
0-объемный коэффициент потерь, характеризующий влияние потерь через уплотнение клапанов, сальников и клапанные щели вследствие опоздания посадки клапанов, который определим из Формулы (5.14):
0 = 12, (5.10)
Значение ячейки 1 для работающего насоса при нормальной частоте ходов в минуту согласно исследовательских данных составляет 0,96-0,99.
Примем на 1 =0,97.
Расход 2-коэффициент наполнения, который задлежит от состава газа и других факторов. Принимаем б / у 2=1, учитывая, что насос на 70МПа работает с подпором.
Тогда согласно формуле (5.5) получим:
0,97 и 1 =0,97.
При принятых параметрах определяем подачи насоса при работе на различных скоростях. Отношение для определения подачи Qn насоса на 70 МПа составляет при работе плунжером Dпл = 100мм.
Q управляющий n = 0.0761 n; (5.11)
При работе плунжером Dпл = 120мм.
Q мина n = 0.113;
Тогда подача насоса при работе на разных скоростях будет составлять:
при Dпл = 100 мм
Q измеритель 1 = 0,00606 м3/с
Q измеритель 2 = 0,00826 м3/с
Q руб 3= 0,01165 м3/с
Q измеритель 4 = 0,0146 м3/с
при Dпл = 125 мм
Q измеритель 1 = 0,009 м3/с
Q руб 2 = 0,01225 м3/с
Q руб 3 = 0,01735 м3/с
Q измеритель 4 = 0,0217 м3/с
Давление, которое соответствует этим подачам определяется по формуле:
Рп = , (5.12)
где Nгидр – гидравлическая мощность насоса, которую найдем по формуле (5.6):
Qn – подача насоса;
Nгидр=Nдв и Общ, (5.13)
где аббревиатура Общ-коэффициент полезного действия агрегата
звено Общ =на 1 нас. мех. на нас. гидр на Пер (5.14)
где возврат 1-коэффициент расходов, 1=0,97;
гидр-гидравлический коэффициент полезного действия (К. К. Д.) насоса, который оценивает величину потерь напора в насосе. В зависимости от экспериментальных данных значения нам.гидр =0,99;
пер – к.к.д. передач между двигателем и насосом в зависимости от кинематической схемы агрегата,
венчик пер = 2зуб = 0,9752=0,95; (5.15)
Значение ячейки зуб =0,975 согласно ГОСТ 1643-80.
нас. мех. = зуб. кр. одежда.ПЛ. сал; (5.16)
где нас. мех. - механический к.к. д. насоса
помпа зуб-к. к. д. зубчатой передачи насоса с подшипниками, помпа зуб=0,975;
кр.шат-к.к.д. кривошипно-шатунного механизма, оговорки КР.шат =0,96;
ПЛ.сал. К. К. Д. группы плунжер – сальник.
Значение трения манжеты до плунжера определяется по формуле (5.16):
Fтр = объект Dпл (5.17)
где ячейка-коэффициент трения. Для резиновых манжет ий = 0,04 ий 0,06. учитывая качество изготовления, принимаем ий = 0,04;
Dпл-диаметр плунжера, D и ПЛ = 100 мм и D и ПЛ = 120 мм;
LP-длина рабочей поверхности манжеты, L и P = 16 мм и L и P = 20 мм;
Р-рабочее давление в цилиндре насоса, р ' =70МПак и Р ведомый = 50Мпа.
Тогда согласно (5.13)
F'тр = 0,04101,6700=1406,72 кгс=14067Н;
Fтр = 0,04122500=1507,2 кгс=15072Н;
Мощность трения определяется по формуле (5.14):
Nтр= (5.18)
где V – скорость постепенного движения частиц.
V= (5.19)
где S – ход поршня, S=0,2 м;
n – частота ходов в минуту, n=79,6 мин-1;
Для режима работы насоса
Р мина = 70 МПа, n мина = 79,6 мин-1
Р МПа = 50 МПа, n МПа = 79,6 мин-1
Итак, согласно формуле (5.15) получим:
V= ;
Подставив значение V в формулу (5.14) будем иметь:
N ячейка тр= кгс ячейка м2 / С3 = 0,0974 кВт;
N тр= =104,42 кгсм2/с3 = 0,104 кВт.
При работе агрегата на трех других скоростях мощность трения остается без изменения.
Суммарный расход мощности на определение сил трения плунжерных групп учитываем следующим образом: в каждый данный момент мы имеем нагнетание в 2-х цилиндрах и всасывание в одном, или наоборот. В процессе всасывания потери на трение плунжерной группы очень незначительны; поэтому их можно не учитывать. В процессе нагнетания потери от сил трения плунжерных групп в среднем должны быть учтены коэффициентом 1,5. Но в расчете принимаем 2, то есть расход на преодоление сил трения, учитываем для двух плунжерных групп, что идет в запас.
Тогда
N ТР=2 и 97,46=194,92 кгс/м2/С3=0,195 кВт;
N ТР=2 ячейки 104,42=208,84 кгс/м2/С3=0,209 кВт;
ПЛ. сал = (5.20)
где Nд – мощность двигателя, кВт;
Nт – мощность, которая теряется на трение, кВт.
Отсюда
ПЛ. сал= ;
ПЛ. сал= ;
Принимаем ПЛ. сал =0,99.
Итак из Формулы (5.12) получим:
мех = 0,975 и 0,96 и 0,99 = 0,93;
Соответственно общий к.к.д. всего агрегата будет равен:
заг=0,970,930,990,95=0,85;
Гидравлическая мощность при и Общ будет составлять:
Nгидр=515,3 и 0,85 = 438 кВт=596 к. с.
при этом давление, которое развивает насос будет составлять:
Р 1 = 737,6 кгс / см2 = 73,8 МПа;
Р МПа 2 = 541 кгс / см2 = 54,1 МПа;
Р МПа 3 = 383,7 кгс / см2 = 38,4 МПа;
Р МПа 4 = 306,1 кгс / см2 = 30,6 МПа;
Р ком 1 = 496,7 кгс / см2 = 49,7 МПа;
Р выкл 2 = 364,9 кгс / см2 = 36,5 МПа;
Р ватт 3 = 257,6 кгс / см2 = 25,8 МПа;
Р ячейка 4 = 205,9 кгс / см2 = 20,6 МПа.
Данные расчетов сводим в таблицу 5.1. Определяем мощность на транспортном вала насоса согласно формуле (5.17). Приводная мощность на транспорном валу насоса составляет
Nтр= (5.21)

5.3 Определение усилий, действующих в элементах кривошипно-шатунного механизма насоса

Усилия действующие в элементах кривошипно-шатунных механизмов, возникают от сил давления жидкости, сил трения и сил инерции вращающихся масс и масс, осуществляющих возвратно-поступательное движение. Силы инерции учитывать не будем, вследствие их незначительного действия по сравнению с усилиями от сил давления жидкости. На рисунке 5.1 дана схема усилий, действующих на кривошипно-шатунный механизм.
Определяем все перечисленные усилия.
Сила давления на плунжер равна
Рпл = Р И Fпл = (5.22)
где Dпл – диаметр плунжера, мм;
Р – рабочее давление, которое создает насос, МПа;
Для D ПЛ ПЛ л = 100 мм и Р и Р = 70 МПа=700 кгс / см2
Из формулы (5.26) получим:
Р ватт ПЛ=700 и = 55000 кгс=550000Н;
Для D ПЛ ПЛ = 120 мм и р и Р = 470 кгс / см2 =47 МПа;
Р ячейка ПЛ=470 ячейка =53200 кгс=532000Н.
По расчету принимаем максимальное усилие, которое возникает в насосе:
Рпл=550000Н.
Т

Р900



S2 N
P2
S

P1 Рпл