Содержание
Введение
Раздел1
1.1Классификация поршневых насосов
1.2Устройство поршневых насосов и принцип их действия
1.3Преимущества и недостатки поршневых насосов
Раздел2
2.1Общие сведения
2.2Технические данные УНБ-600
2.3Конструкция УНБ-600
2.3.1Гидравлическая часть насоса УНБ-600
2.3.2Приводная часть насоса УНБ-600
Раздел3
3.1Расчет высоты подъема клапана при различных углах поворота кривошипа
Раздел4
4.1 Эксплуатацияпоршневых насосов
4.1.1 Подготовка кпуску
4.1.2Пуск насоса
4.1.3Остановка насоса
4.1.4Уходза работающим насосом
4.2Техника безопасности при эксплуатации поршневых насосов
4.2.1Общие положения
4.2.2Техника безопасности
4.3Влияние внедрения разработки на окружающую среду
Списокиспользованной литературы
Введение
Благодаряпростоте и надежности работы поршневые насосы нашли широкое применение внефтяной, газовой и нефтехимической отраслях промышленности, все основныетехнологические процессы которых связаны с перекачкой по трубопроводамразличных жидкостей — нефтей, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, глинистыхрастворов, химических реагентов и др.
Вбурении нефтяных и газовых скважин поршневые насосы нашли исключительноеприменение. Они используются для создания циркуляции глинистого раствора иливоды в скважине.
Вдобыче нефти поршневые (плунжерные) насосы используются главным образом дляизвлечения нефти из скважины, перекачки воды и высоковязкой нефти потрубопроводам, гидравлического разрыва пластов, нагнетания воды в пласт.
Посколькув нефтяной промышленности нет ни одного участка, где не использовались бы насосы,дальнейшее улучшение их технико-экономических показателей остается основнойпроблемой нефтяной промышленности. Сохранение при работе высокого коэффициентаполезного действия или полное использование установленной мощностирассматриваемых гидравлических машин является одной из важнейших задачобслуживающего персонала. Она может быть выполнена только при хорошем знаниитеории и правил эксплуатации насосов.
Цельпроекта:
решитьпоставленные задачи и полностью раскрыть тему проекта.
Основныезадачи проекта:
-датьобщую характеристику поршневых насосов
-привестиподробное описание конструкции, устройство основных узлов и агрегатов напримере одного насоса
-описатьпринцип действия
-провестиинженерный расчет насоса
-подготовитьграфический материал
Раздел1.
1.1Классификация поршневых насосов
Поршневыенасосы служат для преобразования механической энергии двигателя в механическуюэнергию перекачиваемой жидкости. Они сообщают жидкости, проходящей через них,энергию, необходимую для преодоления сил сопротивлений, возникающих в самомнасосе, по длине трубопровода, в местах изменения сечения потока и направлениядвижения жидкости, а также для преодоления силы инерции и статической высоты,на которую требуется поднять жидкость.
Поршневыенасосы можно классифицировать следующим образом.
1. Поспособу приведения в действие:
а)приводные, в которых поршень приводится в движение шатунно-кривошипныммеханизмом от отдельно расположенного двигателя, присоединенного к насосу припомощи той или иной передачи;
б)прямого действия, в которых поршень насоса получает возвратно-поступательноедвижение при помощи штока непосредственно от поршня бескривошипной паровоймашины, составляющей вместе с насосом один общий агрегат;
в)ручные.
2. Породу органа, вытесняющего жидкость:
а)поршневые, поршень которых имеет форму диска;
б)плунжерные, поршень которых исполнен в виде длинного цилиндра;
в)диафрагмовые, в которых перекачиваемая жидкость отделена от плунжера или поршнядиафрагмой, а цилиндр заполнен рабочей жидкостью — маслом или эмульсией (рис.1.3, б). Эти насосы предназначены для перекачивания жидкостей, содержащихтвердые частицы.
3. Поспособу действия:
а)одинарного действия (рис. 1.2);
б)двойного действия (рис. 1.3, а);
в)дифференциальные (рис. 1.1);
/> Рис 1.1 Дифференциалный насос
4. Порасположению цилиндра:
а)горизонтальные;
б)вертикальные.
5. Почислу цилиндров:
а)одноцилиндровые;
б)двухцилиндровые;
в)трехцилиндровые;
г)многоцилиндровые.
6. Породу перекачиваемой жидкости:
а)обыкновенные (для перекачки холодной воды);
б)горячие (для горячих жидкостей);
в)кислотные;
г)буровые (для перекачки глинистых растворов) и др.
7. Побыстроходности рабочего органа:
а)тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 40 — 80;
б)средней быстроходности, скорость вращения коренного вала которых составляет 80- 50 об/мин;
в)быстроходные, с числом двойных ходов поршня в минуту 150 — 350.
Помимоэтого насосы по величине подачи делятся на малые (диаметр поршня D≤50мм), средний (D=50 ÷150 мм) и большие (D>150 мм).
Повеличине развиваемого давления различают насосы малого, среднего и высокогодавлений.
1.2Устройство поршневых насосов и принцип их действия
/>
/> Рис 1.2 Схема поршневого насоса одинарного действия
Рис 1.3 Схемы гидравлической части насосов.
а — одноцилиндровый поршневой насос двойного действия;
б — плунжерный диафрагменный насос одинарного действия. /> /> />
Нарис. 1.2 представлена схема горизонтального поршневого насоса одинарногодействия. Он состоит из цилиндра 6, поршня 2 плотно пригнанного кстенкам цилиндра и движущегося возвратно-поступательно, и двух регулирующихклапанов — всасывающего 3 и нагнетательного 5. Снизу к корпусуприсоединен всасывающий трубопровод 4 с приемной сеткой 1, предохраняющейнасос от попадания в него посторонних предметов.
Приповороте кривошипа 8 по стрелке со от 0° до 180° поршень 2 перемещаетсяв сторону увеличения объема цилиндра и образует разреженное пространство.Всасывающий клапан 3 открывается и жидкость по всасывающей трубе 4, поддействием атмосферного давления, устремляется из бассейна в цилиндр насоса. Приобратном ходе поршня из правого крайнего положения влево, что соответствуетповороту кривошипа от 180° до 360°, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательныйклапан 5 открывается и жидкость выталкивается в нагнетательныйтрубопровод 7.
Действиепоршневого насоса за один оборот коренного вала можно расчленить на егосоставляющие: процесс всасывания, при котором происходит подъем жидкости изнижнего резервуара в цилиндр насоса, и процесс нагнетания, при котором жидкостьвытесняется из цилиндра с энергией, достаточной для преодоления всех видов сопротивленийна напорной стороне насоса.
Внасосах двойного действия обе стороны поршня являются рабочими. Цилиндры такихнасосов имеют четыре клапана (см. рис. 1.3, а). При ходе поршня влевовсасывающий 1 и нагнетательный 2 клапаны открыты. Через клапан 1происходит всасывание, а через клапан 2 — вытеснение жидкости внагнетательный трубопровод. В это время клапаны 3 и 4 закрыты.При обратном ходе поршня через клапан 3 жидкость поступает в цилиндр, ачерез клапан 4 производится подача жидкости в нагнетательныйтрубопровод. В рассматриваемых насосах всасывание и нагнетание жидкостипроисходит при каждом ходе поршня.
Трехцилиндровыйнасос одинарного действия составляет агрегат из трех соединенных вместе насосоводинарного действия. Поршни трехцилиндровых насосов одинарного действияполучают движение от кривошипов, установленных под углом 120°. Данные насосыимеют общую всасывающую и нагнетательную линии.
Двухцилиндровыенасосы двойного действия составляются из двух одноцилиндровых насосов двойногодействия, включенных в общую всасывающую и нагнетательную линии.
Вдиафрагменном насосе, схема гидравлической части которого представлена на рис. 1.3,б, всасывание и нагнетание осуществляется изменением формы диафрагмы. Онпредставляет собой обычный насос одинарного действия, в котором перекачиваемаяабразивная жидкость 1 отделена гибкой диафрагмой 2 (прорезиненнаянейлоновая ткань) от рабочей жидкости 3.
1.3Преимущества и недостатки поршневых насосов
Поршневыенасосы применимы для перекачивания только чистых жидкостей, это объясняетсяналичием клапанов в конструкции поршневого насоса. Наличие примесей вперекачиваемой жидкости может привести к выходу из строя клапанов насоса. Привозвратно-поступательном движении возникают большие силы инерции, поэтомусредняя скорость движения поршня ограничивается значениями 0,5-1 м/с. Поршневыенасосы обеспечивают прерывистую подачу жидкости. Имеют большие габариты посравнению с центробежными, это объясняется сложностью их конструкции, при этомпоршневые насосы способны обеспечивать большие напоры. Их подача не зависит отнапора, что позволяет применять их в качестве насосов дозаторов. КПД поршневыхнасосов выше чем у центробежных.
Итак,к преимуществам поршневых насосов можно отнести
— независимость подачи от напора
— высокий КПД
— тихоходность
Кнедостаткам
— высокая стоимость
— сложность конструкции
— сложность регулирования подачи
— чувствительность к механическим примесям
— прерывистая подача рабочей жидкости
Раздел2
2.1Общие сведения
Буровыепоршневые насосы применяются для промывки при бурении структурно-поисковых,нефтяных и газовых скважин. Буровые насосы подают промывочный раствор черезколонну бурильных труб к забою скважины для выноса разрушенной долотом породы.В случае турбинного бурения, кроме очистки забоя, движущийся промывочныйраствор передает энергию турбобуру, вращая долото.
Наиболеешироко в бурении применяются двухцилиндровые поршневые насосы двойногодействия. Однако все возрастающее использование находят трехцилиндровыепоршневые насосы.
Буровыепоршневые насосы по сравнению с поршневыми насосами, работающими наопределенных режимах и перекачивающими ньютоновские жидкости с конкретнымифизико-механическими свойствами (вода, масло и т. п.), находятся в болеетяжелых условиях.
Сувеличением глубины скважины давление в напорном трубопроводе насосаувеличивается. Буровым насосом приходится перекачивать вязко-пластичныежидкости — глинистые растворы с плотностью от 1 до 2,2 г/см3,текучие и нетекучие и с различной степенью газонасыщенности.
Знаниестепени влияния перечисленных факторов на гидравлические показатели буровыхпоршневых насосов важно как с научной, так и с практической точек зрения.
Внастоящее время в числе важнейших научно-технических тем в области нефтянойпромышленности предусматривается разработка вопросов технологии проводкискважин на глубину 7 — 10 тыс. м. Известно, что с увеличением глубины бурящейсяскважины растет давление на выкиде насоса. В связи с этим создаются буровыепоршневые насосы, способные развивать высокие давления.
Рассмотримподробно конструкцию поршневого насоса на примере поршневого бурового насосаУНБ-600 (У8-6М).
Общийвид насоса
/>
Рис 2.1 Общий вид насоса УНБ-600 (1)
1 – станина; 2 – вал трансмиссионный; 3– кривошипно-шатунный механизм; 4 – система смазки штоков
/>
Рис 2.2 Общий вид насоса УНБ-600 (2)
1 – пневмокомпенсатор; 2 – клапанпредохранительный; 3 – блок гидравлический; 4 – рама; 5 — подогреватель
2.2Технические данные УНБ-600Ход поршня, мм 400 Диаметр поршня, мм 170 Максимальное число двойных ходов в минуту 66 Давление на выкиде, МН/м² 13,9 Теоретическая подача, дм³/с 35,5 Мощность приводная, кВт 585 Мощность гидравлическая, кВт 497 Масса, кг 27020 со шкивом Масса на единицу приводной мощности, кг/кВт 46 Диаметр всасывающего отверстия, мм 275 Диаметр нагнетательного отверстия, мм 109 Число цилиндров 2 Тип поршня Дисковый гуммированный Клапаны Тарельчатые конические Число клапанов 8 Диаметр проходного отверстия седла клапана, мм 145 Диаметр штока, мм 80 Тип передачи от приводного вала Зубчатая с косым зубом (φ = 9°22´) Передаточное число зубчатой передачи 4,92 Расчетный диаметр приводного шкива, мм 1400 Число клиновых приводных ремней типа Д 18 Скорость вращения приводного вала, об/мин 325 Габариты, мм: — длина 5000 — ширина 2770 — высота 3235
2.3Конструкция УНБ-600
Буровойнасос УНБ-600 горизонтальный, поршневой, двухцилиндровый, двойного действия,состоит из гидравлической и приводной части, смонтированных на общей раме.
2.3.1Гидравлическая часть насоса УНБ-600
Гидравлическаячасть насоса УНБ-600 состоит из следующих основных узлов: двух литых стальныхгидравлических коробок, соединенных между собой снизу приемной коробкой, асверху корпусом блока пневмокомпенсаторов.
На приемной коробкеустановлен всасывающий воздушный колпак. Приемная коробка насоса соединяетвсасывающую трубу со всасывающими клапанами (рис. 2.3, 2.4 и 2.5 ).
/>
Рис.2.3 Клапан насоса УНБ-600 в сборе:
1- втулка; 2 – пружина; 3 – тарелка клапана; 4 – седло в сборе
/>
Рис2.4 Седло насоса УНБ-600 в сборе:
1– уплотнение клапана; 2 – кольцо пружинное; 3 – кольцо; 4 – кольцо наружное; 5– седло; 6 – направляющая; 7 – втулка
/>
Рис2.5 Тарелка клапана насоса УНБ-600
Внутри гидравлическихкоробок устанавливаются сменные цилиндрические втулки (рис. 2.6, 2.7), внутреннийдиаметр которых выбирается в зависимости от требуемого давления и подачинасоса. Наружные размеры всех втулок одинаковы. С целью повышения сроков службывтулок внутренняя поверхность их подвергается термической обработке. Уплотнениецилиндровых втулок насоса УНБ-600 (рис. 2.6) производится путем установки междубуртиком цилиндровой втулки 1 и стаканом 4 двух комбинированных уплотнений2, разделенных стальным кольцом 3. Кольцо имеет по наружному ивнутреннему диаметрам проточки с отверстиями. В случае износа уплотнения через специальноеотверстие А в гидравлической коробке раствор должен вытекать наружу, чтои явится сигналом о неисправности уплотнения цилиндровой втулки.
Закрепление цилиндровыхвтулок производится с помощью стакана 5 и крышки 7 подтягиваниемгаек 8.
/>
Рис2.6 Уплотнение цилиндровых втулок насоса УНБ-600
Цилиндровая крышка 7уплотняется при помощи самоуплотняющихся манжет 6 и 9. Подтяжка уплотнения 2цилиндровой втулки производится с помощью болта 10.
/>
Рис2.7 Цилиндровая втулка насоса УНБ-600
Вцилиндровых втулках перемещаются поршни (рис. 2.8). Поршень 13 (см. рис.2.6) состоит из сердечника с конической расточкой и привулканизированных к немудвух резиновых манжет. Поршень насажен на конический хвостовик штока 14 икрепится к нему с помощью гайки 12 и контргайки 11.
/>
Рис 2.8 Поршень П 170-7 (ГОСТ 11267-65)насоса УНБ-600
1 – сердечник; 2 – уплотнение
Шток(рис. 2.9) соединен с надставкой штока (рис. 2.10), резьбовый конец котороговвернут в корпус ползуна. При вращении эксцентрикового вала насоса УНБ-600через шатуны, ползуны и штоки поршни получают возвратно-поступательноедвижение.
Дляувеличения износостойкости штоков их рабочая поверхность закаливается навысокую твердость.
/>
Рис2.9 Шток поршня насоса УНБ-600
/>
Рис2.10 Шток ползуна насоса УНБ-600
Уплотнение (рис. 2.11,2.12) состоит из корпуса 4, направляющей втулки 6, упорного резиновогокольца 5, четырех уплотнительных резиновых колец 5, упорного кольца 11 ивторой направляющей втулки.
/>
Рис2.11 Уплотнение штока насоса УНБ-600
Направляющиевтулки и опорное кольцо изготавливаются из капролита. Упорное кольцо 11 поджимаетсяпри помощи втулки 7 через фланец 9.
/>
Рис 2.12 Комплект уплотнителей штоканасоса УНБ-600
1 – втулка; 2 – упорное кольцо; 3 –манжета уплотнения штока; 4- опорное кольцо
Подтяжкауплотнения производится при неработающем насосе с помощью гаек 10 ишпилек 8.
Для увеличениядолговечности уплотнения штока осуществляется смазка и охлаждение штоков жидкиммаслом. Масло подается на штоки насосом Г11-22. Привод насоса осуществляется оттрансмиссионного вала.
/>
Рис2.13 Уплотнение штока ползуна
Герметизациясоединения гидравлической коробки с корпусом 4 осуществляется самоуплотняющейсяманжетой 1 и резиновым кольцом 2.
Для того чтобыпредотвратить попадание глинистого раствора в приводную часть насоса, созданоспециальное уплотнительное устройство (рис. 2.13). Глинистый раствор может бытьвнесен в приводную часть надставкой штока, поэтому отмеченное уплотнениесальникового типа. Манжеты 1, расположенные в корпусе сальника 2, поджимаютсяфланцем 3. Манжеты обжимают надставку штока и не дают возможностьвносить глинистый раствор в приводную часть. Фланец 3 поджимается приостановке насоса. Поджатие осуществляется с тем, чтобы устранить попаданиеглинистого раствора, чрезмерная затяжка не требуется, так как при этомпреждевременно выходят из строя манжеты.
2.3.2 Приводная частьнасоса УНБ-600
Приводная часть насосаУНБ-600 состоит из узлов коренного вала (рис. 2.14.), трансмиссионного вала(рис. 2.15. ) и шатунного механизма (рис. 2.16.), установленных в литойчугунной станине.
Коренной вал (см. рис. 2.14.)выполнен в виде сварнолитной конструкции. Он состоит из двух эксцентриков 2,зубчатого венца 1 и вала 3. Зубчатый венец 1 напрессован на эксцентрики 2. Валустановлен на четырех конических подшипниках 4. Подшипники помещены в станках6. Регулировка подшипников производится при помощи прокладок 5. Смазкаподшипников осуществляется пружинными тавотницами.
/>
Рис2.14. Узел коренного вала
Эксцентрикикоренного вала смещены относительно друг друга на угол 90° и имеютэксцентриситет 200 мм. На эксцентрики 2 посажены по два коническихрукоподшипника 7. Эксцентриситет обеспечивает ход поршня в 400 мм. Подшипникивала смазываются тем же маслом масляной ванны, находящейся в картере корпуса,что и зубчатое зацепление, разбрызгиванием от зубчатой пары. Трансмиссионныйвал приводит во вращение коренной вал при помощи косозубой шестерни 5 (см.рис. 2.15). Шестерня выполнена заодно с валом, который установлен на двухрядныхсферических роликовых подшипниках 4, помещенных в стакан 3. Спомощью резинового кольца 2 уплотняется крышка стакана подшипников.Специальное уплотнение 6 предотвращает вытекание смазки из подшипников.
/>
Рис 2.15 Трансмиссионный вал
Консистентнаясмазка подается в подшипники пружинными тавотницами 1. Плавающийподшипник А, имеет тепловой зазор для расширения. Оба конца трансмиссионноговала сделаны одинаковыми, что позволяет монтировать насос с правым и левымрасположением привода. Свободный конец вала защищается кожухом. Шкив крепитсяна конце вала шпонками и двумя стяжными болтами.
Местасмазки обозначены на рис. 2.14 и 2.15 римскими цифрами.
/>
Рис 2.16. Ползун
Нарис. 2.16 показан поперечный разрез ползуна по кольцу шатуна. Ведущие головкишатунов установлены на конических роликоподшипниках, которые в свою очередьнасажены на эксцентрики. Малые головки шатунов 3 (рис. 2.16) соединены сползуном 1 при помощи цилиндрических пальцев 2 и подшипниковскольжения 5.
Смазкаподшипников 5 производится через отверстие в малой головке шатуна. Кэтим отверстиям масло подводится из масляной камеры, которая крепится к корпусустанины над. ползуном. Корпус ползуна 1 изготовляется из стали (ст.35Л). Сменной деталью ползуна является накладка 4, изготовляемая изчугуна.
Направляющиенакладки корпуса ползуна смазываются маслом, которое подается самотеком изкамеры. Масло в эту камеру попадает путем разбрызгивания от зубчатой передачи.Осмотр зубчатого зацепления и заливка масла в ванну производятся черезспециальный лоток. Для контроля уровня масла имеется маслоуказатель, для сливамасла — специальные резьбовые отверстия диаметром 75 мм. Для подогрева масла взимнее время в ванну станины может быть вмонтирован подогреватель. Станинанасоса крепится к его раме восемью болтами. Для удобства транспортировки раманасоса выполнена в виде салазок.
Блокпневмокомпенсатора насоса УНБ-600 (рис. 2.17) тупикового типа предназначен дляснижения величины колебаний давления в напорном трубопроводе. Он состоит изкорпуса 5, на котором: установлены три воздушных колпака 3 сразделителем. Объем воздушной части каждого колпака 17 дм3.Воздушные колпаки имеют приспособление 2 для контроля давления газа вколпаках и предохранительный клапан 4.
/>
Рис 2.17 Блок пневмокомпенсатора насосаУНБ-600
Воздушныйколпак (рис. 2.18) состоит из перфорированной трубы и резинового баллона.Корпус колпака, опираясь на фланец перфорированной трубы, крепится шпильками кфланцу корпуса блока пневмокомпенсатора. В результате затяжки гаек обжимаетсяфланец резинового баллона и тем самым герметизируется полость между баллоном иколпаком. Для выпуска сжатого воздуха или газа в верхней части колпаков имеютсяпробки 13.
/>
Рис. 2.18 Пневмокомпенсатор (воздушный колпак) с разделителем
1 — гайка; 2 – фланец корпуса блока воздушных колпаков; 3 — шпилька; 4 – перфорированная труба; 5 – резиновый баллон; 6 – корпус колпака; 7 — пробка; 8 — вентиль; 9 — уплотнение
Каждый корпус колпакаимеет вентиль 1, к которому подсоединяется приспособление для контроля давлениягаза в газовой полости колпаков. При помощи этого же приспособления происходит заполнениеколпаков газом. Снимается колпачок 6, и на резьбовой конец патрубканаворачивается накидная гайка шланга высокого давления 7, второй конец которогоприсоединяется к баллону со сжатым газом. До заполнения газомпневмокомпенсатора отвинчивают пробку 13 и заливают в газовую полостьколпаков по 100 — 150 см³ воды. Наличие воды обеспечивает более надежнуюгерметизацию в газовой полости колпаков.
К корпусу блокапневмокомпенсатора крепится предохранительный клапан, проходное отверстие вкотором закрыто мембраной изготавливается из латуни марки-Л62М. Толщина ееравна /> мм. На мембрану8 опирается сменное кольцо 9 и прижимается к ней при помощи трубы10 и гайки 12.
Герметичностьсоединения мембраны с фланцем осуществляется за счет резинового кольца 11. Завод-изготовительпоставляет комплект сменных колец 9, которые отличаются размерами внутреннегодиаметра. Каждой сменной цилиндровой втулке, а значит и рабочему давлению,соответствует определенное сменное кольцо 9. Кольца маркированы.Маркировка указывает рабочее давление. С повышением давления глинистогораствора сверх допустимого мембрана 8 срезается по контуру внутреннегодиаметра кольца. При этом глинистый раствор сливается при помощи трубы 10 вемкость.
Буровойнасос УНБ-600, по сравнению с ранее выпускаемым насосом У8-4, имеет рядоригинальных усовершенствований. В опоры коренного вала и большой головкишатуна введены регулируемые подшипники, что обеспечивает бесшумную работумеханизмов.
Упорнаярезьба перенесена на съемный фланец гидрокоробки, что позволяет успешноремонтировать насос в промысловых условиях. Более рациональная конструкция уплотненияколпаков способствует удлинению срока их службы. Конструктивные улучшениявнесены также в предохранительный клапан и пневмокомпенсатор. Все эти усовершенствованияповысили надежность и долговечность насоса УНБ-600. Высокое рабочее давление и широкийдиапазон сменных цилиндровых втулок позволяют использовать насос УНБ-600 на режимах,обеспечивающих большую скорость бурения.
Раздел 3.
3.1 Расчет высоты подъема клапана приразличных углах поворота кривошипа
Исходные данные длярасчета:
длина хода поршнянасоса S=0,45 м, диаметр поршня/>=0,2 м, числодвойных ходов поршня n=55в мин, диаметр тарелки клапана />=0,202 м,диаметр отверстия в седле клапана />=0,150 м, уголконуса />=45°, весклапана />=7,33 кгс,средний диаметр пружины />=0,074 м,диаметр пружинной проволоки />=0,007 м, числорабочих витков z=9, высотапружины в свободном состояния 0,195 м, начальное сжатие />=0,091 м, усилиепружины при закрытом клапане 46,6 кгс, при открытом 55 кгс.
Площадь седла клапана
/>. (3.1)
Площадь клапана
/> (3.2)
/>=1200 кгс/м³
Высоту подъема клапанаопределяем по следующей формуле
/>. (3.3)
Для удобства вычисленийвводим следующие обозначения:
/>; /> (3.4)
/>. (3.5)
Подставляя известныечисловые значения, получим
/> (3.6)
r= s:2 = 0,450:2 = 0,225 м (3.7)
/> (3.8)
/> (3.9)
Среднее усилие пружины
/>.
/>. (3.10)
Коэффициент расхода /> определяем порис. 3.1
/>
Рис.3.1 График зависимости коэффициента расхода от безразмерной характеристикиклапанной щели.
При
/> (3.11)
/>.
Тогда
/>
/>
Расчет значений /> при различныхуглах поворота кривошипа сведен в таблице
/>
0°
30°
60°
90°
120°
150°
180°
/> -0,000765 0,00583 0,01087 0,01299 0,01163 0,0072 0,000765
Раздел 4.
4.1 Эксплуатацияпоршневых насосов
4.1.1 Подготовка кпуску
Всеработы по подготовке к пуску, пуск и остановку насоса выполняют по распоряжениюначальника смены или старшего по смене.
Получивраспоряжение о подготовке насоса к пуску, машинист должен по записи в сменномжурнале убедиться, что причина, по которой насос был остановлен, устранена.Затем необходимо проверить: соединение двигателя с редуктором и редуктора снасосом; техническое состояние сальников; присоединение к насосу всасывающего инагнетательного трубопроводов; наличие масла в маслобаке, масленках,подшипниках и редукторе; поступление воды на охлаждение сальников; наличие,исправность и подключение контрольно-измерительных приборов и средствавтоматики; наличие и исправность ограждения; отсутствие посторонних предметоввблизи движущихся частей насоса.
Передпуском насоса буферный сосуд или всасывающий колпак заполняют до необходимогоуровня перекачиваемой жидкостью и открывают задвижку на всасывающемтрубопроводе.
Одновременнос подготовкой насоса к пуску подготавливают электродвигатель или паровуюмашину. В подготовку электродвигателя к пуску, которую выполняет дежурныйэлектрик, входит проверка (прозвонка) кабеля и обмоток, заземления двигателя ипускателя, смазки в подшипниках электродвигателя.
Еслина приводе насоса стоит паровая машина, то ее необходимо осмотреть, проверитьпривод золотников, выполнить все работы, предусмотренные инструкцией.
Оготовности насосной установки к пуску докладывают начальнику смены или старшемупо смене.
4.1.2Пуск насоса
Пускнасоса с байпасной линией проводят при закрытой задвижке на напорномтрубопроводе и открытой задвижке на байпасной линии. Нажатием кнопки «Пуск»включают электродвигатель, и насос начинает работать.
При пуске насоса безбайпасной линии открывают задвижку на напорной линии. Пуск поршневого насосапри закрытой нагнетательной линии совершенно недопустим, так как можетпроизойти поломка насоса или привода.При пуске парового насоса сначалаоткрывают задвижку на напорном и всасывающем трубопроводах, затем открывают упаровых цилиндров краны для продувки и только после этого открываютпаровпускной клапан. Краны для продувки необходимо держать открытыми до техпор, пока не прогреются паровые цилиндры (200—250°С), т. е. не прекратитсявыброс из них воды, образовавшейся вследствие конденсации пара. После прогревацилиндров, когда из кранов для продувки начнет поступать пар, их необходимозакрыть и одновременно открыть краны у манометра и вакуумметра, установленныхна насосе. Одновременно большим или меньшим открытием паровпускного клапанарегулируют подачу пара в машину и этим доводят число ходов поршня до рабочих.
После пуска проверяюттехническое состояние ходовой части насоса, двигателя, цилиндров, поступлениесмазки во все точки, прослушивают работу насоса. Если все параметры в норме, тонасос пускают в работу под нагрузкой.
Время пуска насоснойустановки записывают в сменный журнал.
4.1.3Остановка насоса
Останавливатьнасос следует по указанию начальника смены или старшего по смене. Только ваварийных случаях машинист останавливает насос сам и затем уже сообщаетруководителю смены о причине остановки.
Приналичии байпасной линии насос нужно останавливать в следующем порядке: открытьзадвижку (клапан) на байпасной линии; закрыть задвижку (клапан) на линиинагнетания; выключить электродвигатель или прекратить подачу пара в паровуюмашину; закрыть задвижки (клапаны) на линиях всасывания и нагнетания.
Приотсутствии байпасной линии насос останавливают таким образом: закрываютзадвижку (клапан) на всасывающей линии; останавливают двигатель; закрываютзадвижку (клапан) на нагнетательной линии. В обоих случаях для продолженияциркуляции смазки используют ручные насосы до полной остановки агрегата. Затемпрекращают подачу воды на охлаждение сальников. Если насос останавливают надлительное время и температура в рабочем помещении ниже температуры замерзанияперекачиваемой жидкости, то ее сливают из всех полостей насоса. При остановкена ремонт все коммуникации насоса освобождают от перекачиваемой жидкости, водыи смазки. Время и причину остановки насоса записывают в сменный журнал.
4.1.4Уходза работающим насосом
Вовремя работы насоса машинист должен следить за показаниями контрольно-измерительныхприборов, за исправностью и работой смазочной системы, контролировать наличиемасла и по мере расходования добавлять его. Нормальная работа смазочной системыпредотвращает нагревание подшипников, крейцкопфа. Масло в системе не должно нагреватьсявыше 70° С. При обнаружении посторонних шумов и стуков в процессе работы насосаследует установить их причины и устранить.
Необходимоследить за количеством газа в колпаках. При недостатке газа в нагнетательномколпаке или избытке газа во всасывающем колпаке нужно принять меры квосстановлению требуемого уровня жидкости в них. Во всех случаях следуетруководствоваться показаниями уровнемеров.
Машинистобязан следить за работой сальниковых уплотнений, своевременно подтягивая ихили заменяя набивку после остановки
насоса.
Приработе насоса машинист регулирует подачу и напор в соответствии сустановленными нормами технологического режима. Машинист ведет сменный журнал(рапорт), в который через определенные промежутки времени, обычно в концекаждого часа работы, записывает показания приборов: температуру, давление, напори т. д.
Впроцессе работы поршневых насосов возможны различные неисправности.Неправильную работу клапанов, рабочей камеры или цилиндра и колпаков определяютпутем анализа снятых индикаторных диаграмм. Нагрев подшипников выше допустимойтемпературы происходит из-за недостаточного количества смазки, чрезмернойзатяжки подшипников, наличия воды и механических примесей в масле. Чрезмерныйнагрев сальника бывает при сильной затяжке набивки или перекосе нажимнойвтулки.
Вкаждом отдельном случае машинист выясняет причины возникновения неполадок ипринимает меры для их устранения.
4.2Техника безопасности при эксплуатации поршневых насосов
4.2.1Общие положения
Всоответствии с инструкцией завода-изготовителя и другими действующиминормативными документами, относящимися к технике безопасности,предприятием-потребителем должны быть разработаны инструкции по безопаснойэксплуатации и обслуживанию каждой насосной и компрессорной установки. Инструкциидолжны быть утверждены главным инженером предприятия. Рабочие, занятыеэксплуатацией установок, должны быть (под расписку) ознакомлены с указаннойинструкцией. Инструкция должна висеть на видном месте. Строгое выполнение всехпунктов инструкции является гарантией безопасной эксплуатации оборудования.
Ксамостоятельной работе на насосных и компрессорных установках допускаются лицане моложе 18 лет, обученные по соответствующей программе и имеющиеудостоверение квалификационной комиссии на право самостоятельной работы.
Знаниярабочих по вопросам техники безопасности и пожарной безопасности проверяеткомиссия не реже одного раза в год. Лица, не сдавшие экзаменов по правиламтехники безопасности и пожарной безопасности, отстраняются от выполняемойработы.
Нарабочих местах персонал должен находиться в спецодежде с длинными рукавами(засучивать рукава запрещается). Голову необходимо закрыть головным убором.Промывку узлов и деталей нужно производить в резиновых перчатках и фартуке.
Впомещении машинного зала должна находиться аптечка с перевязочным материалом имедикаментами. Весь персонал обязан знать приемы оказания первой медицинскойпомощи при поражении электрическим током и других несчастных случаях.
Безсогласования с инспекцией Госгортехнадзора запрещается производить какие-либоизменения при усовершенствовании, модернизации, а также при производстверемонтных и монтажных работ.
Пускв эксплуатацию оборудования должен производиться только с разрешения местнойинспекции Госгортехнадзора.
Ответственнымза работу оборудования после пуска является дежурный машинист. При работеустановки дежурному машинисту следует помнить, что причинами аварийных ситуациймогут быть повышение температуры и давления перекачиваемого газа или жидкостивыше допустимых значений; искрообразование в среде взрывоопасных смесей;недоброкачественность материала; изношенность или недостаточная прочностьоборудования и аппаратуры; применение не по назначению арматуры, сосудов идеталей оборудования при работе под давлением; отсутствие или выход из строяприборов и средств контроля и автоматической блокировки; воздушные игидравлические удары; неисправности в работе смазочной системы и системыохлаждения.
Аварийныеситуации могут возникнуть при следующих обстоятельствах:
— низкое качество монтажа и нарушение правил эксплуатации (например нарушениепорядка и очередности операций при пуске и остановке);
— небрежность при контроле технического состояния и низкое качество ремонтныхработ;
— наличие неустраненных неисправностей оборудования установки;
— длительная вибрация оборудования.
Кромедействий, направленных на предотвращение указанных выше причин, способныхповлечь за собой аварийную ситуацию при работе компрессорных и насосныхустановок, необходимо выполнять следующие правила.
Передкаждым пуском машинист обязан осмотреть установку, убедиться в ее исправности,проверить смазочную систему и систему охлаждения, произвести пуск всоответствии с инструкцией.
Запрещаетсяоставлять компрессорные установки (кроме полностью автоматизированных) безнадзора со стороны обслуживающего персонала.
Каждуюсмену необходимо контролировать лубрикатором расход масла, регулярнопроизводить наружный осмотр оборудования установки, обтирку и очистку наружныхповерхностей от пыли и грязи. Утечки масла и воды, особенно попадания масла нафундамент, недопустимы. Причина утечек должна быть немедленно устранена.
Вкачестве обтирочных материалов разрешается применять только хлопчатобумажныеили льняные тряпки.
Ремонти очистка оборудования и трубопроводов, находящихся под давлением,воспрещается.
Притемпературе в помещениях станции +2°С из охлаждающих систем неработающегооборудования должна быть спущена охлаждающая вода, а воздушные или газовыеполости тщательно продуты.
Впомещении машинного зала компрессорной установки запрещается хранение бензина,керосина и других легковоспламеняющихся жидкостей.
Навсей территории компрессорной установки курить запрещается.
Наполу всех помещений установки не должно быть луж масла и прочих жидкостей. Всепроходы и запасные выходы не должны загромождаться. Противопожарные средствадолжны содержаться в исправности и быть расположены на видных местах.
Передразборкой компрессора и вскрытием междуступенчатой аппаратуры должны бытьобеспечены следующие меры безопасности:
— отключение компрессора от действующих коллекторов;
— полное отсутствие избыточного давления в компрессоре и межступенчатойаппаратуре;
— отсутствие напряжения в электрооборудовании и полное отключение от системыэнергоснабжения (на пусковом устройстве должен быть вывешен плакат: «Невключать! Работают люди»);
— установка заглушек на всасывающей и нагнетательной линиях, отключениепродувочных и пробоотборочных линий у компрессоров, работающих на опасных итоксичных газах;
— подтверждение анализом качества продувки компрессора и межступенчатойаппаратуры;
— ограждение участка работы и всех проемов;
— установление необходимых лесов и помостов.
Отключениевсех сосудов и другого оборудования, находящегося под давлением, необходимопроизводить двумя последовательно установленными задвижками при наличии междуними дренажного устройства (диаметром не менее 20 мм, имеющего прямоесоединение с атмосферой).
Приразборке и ремонте оборудования необходимо, чтобы инструмент был исправным:гаечные ключи должны соответствовать размеру гаек и не иметь сработанных краев;поверхность бойков, кувалд и молотков должна быть гладкой, слегка выпуклой, безкосины, сколов, выбоин и трещин. Запрещается наращивание ключа трубой илидругим ключом, а также работа замасленными ключами.
Припроведении работ во взрывоопасном помещении следует пользоваться тольконеискрящим инструментом. При обслуживании оборудования на высоте более 1,8 м отуровня пола следует пользоваться стационарными, съемными, откидными площадкамиили лестницами.
Запрещаетсякласть тяжелые детали на край верстака, применять непрочные подставки и ящики,класть инструмент на компрессорный агрегат.
Деталимассой более 50 кг нужно переносить двум рабочим, наиболее безопасна переноскана носилках или в подвешенном на ломике состоянии. При переноске длинных трубна плечах рабочие должны располагаться с одной стороны переносимого груза.Поднимать и опускать груз нужно по команде ответственного за проведение работ.Узлы и детали массой более 80 кг или поднимаемые на высоту более 3 м, должны перемещатьсятолько механизированным способом.
Приремонте оборудования необходимо иметь в виду, что наиболее опасными операциямиявляются: рубка и опиловка металла, работы на точильных станках, работы сэлектрическим и пневматическим инструментом. Указанные работы выполняютсятолько рабочими, имеющими соответствующую подготовку с соблюдением необходимыхправил техники безопасности.
Привыполнении ремонтных работ запрещается:
— становиться на барьеры, предохранительные ограждения, а также на трубопроводы идругие конструкции, не предназначенные для прохода по ним;
— вести работы на неостановленном оборудовании и механизмах, осуществлять чистку,обтирку, смазку и т. п. вращающихся или движущихся частей машин и инструмента;
— вести ремонтные работы без принятия мер против ошибочного включенияоборудования в работу;
— допускать загромождение проходов, проездов и ремонтных площадок.
Передвнутренним осмотром, чисткой или ремонтом аппаратов они должны быть надежноотключены от коммуникаций, полностью освобождены от рабочего продукта.
Вовремя работ внутри аппарата все люки должны быть открыты и весь аппарат долженнепрерывно вентилироваться.
Снаружиаппарата обязательно должен находиться напарник, который обязан постоянноследить за состоянием работающего внутри аппарата.
Работывнутри аппаратов могут производиться только по разрешению лица, ответственногоза безопасную эксплуатацию, который должен выдавать специальный наряд, как наособо опасные работы. На аппарате, находящемся в ремонте или чистке, долженбыть вывешен предупредительный плакат.
Очисткуаппаратов выжиганием производить запрещается.
Работыс кислотами, щелочами, едкими и ядовитыми веществами и работы по снятиютеплоизоляционных покрытий также относятся к опасным. Их могут проводить толькорабочие, которые прошли соответствующий инструктаж.
4.2.2Техника безопасности
Техническаяэксплуатация электрооборудования насосных и компрессорных станций должнапроизводиться в соответствии с действующими «Правилами технической эксплуатацииэлектроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилами техники безопасности приэксплуатации электроустановок потребителей» (ПТБ). Эти нормативные документыотражают вопросы организации эксплуатации электрооборудования (сроки, объемы инормы его испытаний, а также основные правила техники безопасности приобслуживании электроустановок).
Коперативному обслуживанию электрооборудования допускаются лишь лица, знающиесхемы, эксплуатационные инструкции, особенности оборудования и прошедшиеобучение и проверку знаний в соответствии с ПТЭ и ПТБ.
Приобслуживании электрооборудования наиболее частой причиной несчастных случаевявляется прикосновение к неизолированным токоведущим частям оборудования,попавшим под напряжение при отсутствии их заземления, кроме того, причинойпоражения током является отсутствие или плохое качество защитных средств изаземляющих устройств.
Дляобеспечения безопасности при обслуживании электрооборудования требуетсянадлежащая изоляция проводов, применение блокирующих устройств и элементов,применение защитных средств и заземления.
Передвключением напряжения после монтажа или ремонта необходимо убедиться висправности заземления — устройства, к которому надежно должны быть подключены металлическиечасти электрооборудования и корпуса насосов и компрессоров. Назначением заземляющихустройств является обеспечение безопасности персонала при нарушении изоляцииэлектрооборудования. Заземлению подлежат корпуса электрических машин,трансформаторов, светильников, каркасы электрошкафов и щитов управления.
Вустановках с заземленной нейтралью защитное заземление осуществляется черезспециально выполненное соединение стальным, медным или алюминиевым проводникомметаллических частей установки. При этом обеспечивается автоматическоеотключение (срабатывание плавких предохранителей) того оборудования, в которомпроизошло замыкание на корпус. Важным средством защиты от появления опасногонапряжения на металлических частях технологического оборудования являетсязащитное отключение. Это отключение осуществляется с помощью автоматических выключателей,контакторов и магнитных пускателей.
Защитаот междуфазных замыканий осуществляется плавкими предохранителями илиавтоматическими выключателями.
Изолирующиесредства -средства, изоляция которых может надежно выдерживать рабочеенапряжение установки и при помощи которых допускается прикосновение ктоковедущим частям, находящимся под напряжением. К числу этих средств относятсядиэлектрические перчатки, инструмент с изолированными ручками и указателинапряжения.
Дополнительныезащитные средства служат для усиления действия основных средств. К нимотносятся диэлектрические сапоги, коврики и подставки.
Работыпо ремонту электрооборудования в отношении мер безопасности подразделяются натри категории: работы при полном снятии напряжения, работы при частичном снятиинапряжения и работы без снятия напряжения. Особую опасность представляетналадка электрооборудования, так как для испытания различных узлов приходитсяработать без снятия напряжения. При проведении таких работ необходимо исключитьслучайное приближение работающих людей к токоведущим частям. При этомобязательно должны быть поставлены ограждения и вывешены плакаты «Стой! Опаснодля жизни».
Кработам, которые могут проводиться без снятия напряжения, относятся сменаплавких предохранителей, доливка масла в подшипники электродвигателей, сменаламп накаливания. При проведении этих работ надо пользоваться защитнымисредствами.
Приоткрывании дверей электрошкафов устройствами блокировки должно сниматьсянапряжение питания.
Включениесработавших аппаратов защиты (автоматов, тепловых реле), а также любой ремонтили замену элементов электрооборудования допускается производить только приотключенном вводном автомате.
Следуетпомнить, что при отключенном вводном автомате на его верхних контактах, ккоторым подключены провода питающей сети, остается напряжение. Поэтому доступ кэтим контактам разрешается только после отключения напряжения на цеховойсборке, от которой питается станция.
Втех случаях, когда имеются открытые электрические контакты (выводы электрическихмашин, клеммные коробки, выключатели и другие части электрооборудования), ониобязательно должны быть закрыты изолирующими крышками.
Электрооборудование,применяемое в насосных и компрессорных станциях, может являться одной из причинвозникновения пожара, особенно в помещениях повышенной пожароопасности. Косновным причинам относятся токи коротких замыкании и перегрузка электрическихаппаратов, вызывающие перегрев до температур воспламенения изоляции, искрение вэлектрических двигателях, плохое качество контактов в местах электрическихсоединений; электрическая дуга между контактами коммутационных аппаратов;перегрузка и неисправность обмоток трансформаторов при отсутствиисоответствующей защиты, выбросы продуктов разложения масел при сильных перегревахмалонаполняемых электрических аппаратов (трансформаторов, выключателей).
4.3Влияние внедрения разработки на окружающую среду
Основнымиисточниками загрязнения почвв нефтегазовом строительстве являются нефтепродукты (ГСМ), проливаемые на землю призаправках или ремонтетехники, промышленные и бытовые стоки, еще нередкосбрасываемые на стройплощадках и базах на рельеф, а также отходы стройматериалов и твердые бытовые отходы.
Основными источниками загрязнения атмосферы встроительном комплексеявляются автотранспорт и предприятия стройиндустрии (заводы железобетонных изделий,кирпичные и механические заводы,деревообрабатывающие предприятия, котельные нажидком, твердом и газообразном топливе).
Загрязняющими веществами являются производственная пыль, углеводороды,аэрозоли, окислы азота, серы, углерода и др.
Всточных водах указанных предприятий загрязняющими веществамиявляются взвешенные вещества, нефтепродукты.
Экологическийущерб, наносимыйокружающей среде в процессе строительства, не ограничиваетсязагрязнением воздуха, воды,почв, уничтожением флорыи фауны. В ряде случаеврост нагрузок на грунты (статических, динамических, термодинамических)приводит к нежелательнымявлениям и процессам — просадкам, оползням, заводнению, что угрожает устойчивости возводимого объекта и нарушает равновесие в геотехнической системе. Особенно опасны эти нарушения при строительстве на многолетнемёрзлых грунтах, где самые незначительные нарушения поверхностноготермоизолирующего слоя почвы приводят к образованию карстовых воронок, овражнойэрозии и другим не менее опаснымдля природы и объекта последствиям.
При потреблении природных ресурсов — сырья для стройматериалов, нарушаютсясложившиеся формы рельефаповерхности, почвенный покров и структура почв. Следствием такихнарушений является изменение гидрологического и геокриологического режимов.
Список использованнойлитературы
1. Николич А.С.Поршневые буровые насосы, -М.: Недра, 1973.
2. Верзилин О.И.Современные буровые насосы, -М.: Машиностроение, 1971.
3. Караев М.А.Гидравлика буровых насосов, — М.: Недра, 1975.
4. Ведерников М.И.Компрессорные и насосные установки химической, нефтехимической инефтеперерабатывающей промышленности: Учебное пособие для сред. ПТУ. – М.: Высш.шк.,1987.
5. Скворцов Л.С…Рачицкий В.А… Ровенский В.Б. Компрессорные и насосные установки. М.:Машиностроение. 1988.
6. Абдурашитов С.А.Насосы и компрессоры. — М.: Недра, 1974.