Дифференциальные поршневые насосы. Конструкции. Область применения

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

 

Санкт-Петербургский государственный  горный университет

 

 

Кафедра АТПП

 

По дисциплине: Гидравлические машины.

 

 

 

Реферат

Тема: Дифференциальные поршневые насосы. Конструкции. Область применения.

 

 

 

ВЫПОЛНИЛ:  студент гр.  ОНГ-08-02_      ______________             /Браулов А.А./

                                                                       ^{(шифр группы)                      (подпись)                                                (Ф.И.О.)}  

 

 

ПРОВЕРИЛ:                                           ______________                      /Леонтьев В.С./           

                                                                                                                     ^{(подпись)                                                  (Ф.И.О.)}

 

 

 

Санкт - Петербург

2011

Содержание.

1.Содержание………………………………………………………………………………………..…..2

2. Поршневые насосы. Общие сведения……………..………………………..…………………….....3

3. Дифференциальный насос …………………………………………………………………….….6

3.1Примеры ……………………..………………………………………………………………………7

4.Список используемых ресурсов …………………………………………………………………....10

 

 

2.Поршневые насосы. Общие сведения.

В поршневых насосах для периодичности сообщения рабочей камеры с областями всасывания и нагнетания предусмотрены клапаны. Различают насосы приводные (от электродвигателя) и прямодействующие (от паровой машины). По сравнению с центробежными поршневые насосы сложнее по конструкции, имеют при одинаковой мощности большие габариты, массу и стоимость. Однако они отличаются сравнительно высоким КПД и независимостью подачи от напора, что позволяет использовать их в качестве так называемых дозировочных насосов для точного регулирования подачи жидкостей.

Существует множество конструкций  возвратно-поступательных поршневых  насосов. Одной из них является выпускаемый  промышленностью электроприводной поршневой насос ЭНП 63/2,5 (рис. 1). Насос состоит из гидравлической и приводной частей. В приводной части установлен кривошипный вал с насаженным на нем колесом, сцепляющимся с червяком. Движение от вала передается ползунам и далее поршням. Насос обладает большой высотой всасывания — 7 м и достаточно высоким КПД — 80. Масса насоса (с приводом) 1300 кг. Масса аналогичных по подаче и напору центробежных или вихревых насосов в 5—8 раз меньше.

Рис. 1. Электроприводной поршневой насос

1 — всасывающий патрубок; 2 —узел  маслоподачи; 3 — червяк; 4 — шатун; 5 — гидроблок; 6 — поршень

Основными деталями поршневых насосов  являются цилиндры, поршни, клапаны, кривошипно-шатунные механизмы и воздушные колпаки. Цилиндры — основная деталь собственно поршневых насосов. Так как в  полости цилиндра движется поршень, то внутренние стенки его должны быть тщательно обработаны. Поршни должны быть также обработаны и иметь  уплотнительные детали — поршневые  кольца или манжеты.

Рис. 2.

 Схемы клапанов поршневых  насосов

 а—тарельчатый; б—кольцевой;  в—шаровой

Весьма ответственными деталями насосов  являются всасывающие и нагнетательные клапаны. Как правило, применяют  автоматические (самодействующие) клапаны  и лишь иногда клапаны с принудительным движением. Различают поднимающиеся  и откидные автоматические клапаны. В поршневых насосах обычно устанавливают  поднимающиеся клапаны, которые, в  свою очередь, могут быть тарельчатыми, кольцевыми, шаровыми (рис. 2).

  Существенной деталью поршневых насосов является воздушный колпак, который служит для выравнивания подачи жидкости и уменьшения инерционного воздействия массы жидкости на детали насоса. Так как воздушные колпаки обеспечивают равномерную подачу жидкости в трубопровод, они должны аккумулировать избыток жидкости в периоды максимальной подачи и пополнять расход в периоды, когда подача меньше средней. Колпаки устанавливают на корпусе насоса в непосредственной близости от камер нагнетания или всасывания. При установке воздушного колпака на всасывающем трубопроводе увеличивается высота всасывания.

Поршневые насосы можно пускать  в ход только при открытой задвижке на напорном трубопроводе, так как  пуск насоса при закрытой задвижке может привести к поломке насоса или разрыву напорного трубопровода. Этим поршневые насосы принципиально  отличаются от центробежных. Останавливать  поршневой насос следует тоже при открытой задвижке. Следовательно, задвижку на напорном трубопроводе закрывают  только при ремонте или замене поршневого насоса.

  При эксплуатации поршневые насосы требуют более тщательного ухода, чем центробежные. Уход за ними заключается главным образом в смазке трущихся деталей — подшипников, кривошипного механизма и пр. Необходимо следить также за тем, чтобы в воздушном колпаке запас воздуха составлял около 2/3 объема колпака. При избытке воздуха его выпускают через установленные на колпаке воздушные краны, а при недостатке — пополняют.

Преимущества:

1) постоянство подачи жидкости  независимо от сопротивления  напорного трубопровода, что позволяет  использовать их как дозаторы;

2) возможность подачи незначительных  расходов под большим давлением при высоком КПД;

3) техническая целесообразность  создания малогабаритных насосов,  способных поднимать жидкость  из скважин малого диаметра;

4) возможность пуска насоса в  действие без предварительного  заполнения его жидкостью.

Недостатки:

1) большие габаритные размеры,  массу и площадь, занимаемую  насосным агрегатом;

2) необходимость устройства тяжелого  фундамента;

3) наличие легко изнашивающихся  деталей (клапанов, манжет и т.  п.);

4) сложность эксплуатации и меньшую  надежность в работе;

5) неравномерность подачи жидкости.

Область применения:

Поршневые насосы применяют при сравнительно небольших подачах и высоких давлениях для перемещения высоковязких, а также огне- и взрывоопасных жидкостей.

Одним из главных недостатков поршневых насосов, как и других объёмных насосов, являются пульсации подачи и давления. Пульсации можно уменьшить, расположив несколько поршней в ряд и соединив их с одним валом таким образом, чтобы циклы их работы были сдвинуты друг относительно друга по фазе на равные углы. Другим способом борьбы с пульсацией является использование дифференциальной схемы включения насоса , при которой нагнетание жидкости осуществляется не только во время прямого хода поршня, но и во время обратного хода. Также широко применяют насосы двустороннего действия, у которых как поршневая, так и штоковая полость имеют (в отличие от дифференциальной схемы включения) свою клапанную систему распределения. У таких насосов коэффициент пульсаций ниже, а КПД выше, чем у насосов одностороннего действия.

В данном реферате речь пой дет  о дифференциальной схем включения насоса как средстве уменьшения пульсации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Дифференциальный насос.

Использование дифференциальной схемы включения насоса является способом борьбы с пульсацией, при которой нагнетание жидкости осуществляется не только во время прямого хода поршня, но и во время обратного хода.

 

 

Рис. 3. Схема поршневого насоса с дифференциальным поршнем

В дифференциальном насосе (рис. 3) поршень 4 перемещается в гладко обработанном цилиндре 5. Уплотнением поршня служит сальник 3 или малый зазор со стенкой цилиндра. Насос имеет два клапана: всасывающий 7 и нагнетательный 6, а также вспомогательную камеру 1. Всасывание происходит за один ход поршня, а нагнетание за оба хода. Так, при ходе поршня влево из вспомогательной камеры в нагнетательный трубопровод 2 вытесняется объем жидкости, равный (F - f )l; при ходе поршня вправо из основной камеры вытесняется объем жидкости, равный fl. Таким образом, за оба хода поршня в нагнетательный трубопровод будет подан объем жидкости, равный

(F - f)l + fl = Fl

т.е. столько же, сколько подается насосом простого действия. Разница  лишь в том, что это количество жидкости подается за оба хода поршня, следовательно, и подача происходит более равномерно.

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Примеры

Рассмотрим режим работы и технические  характеристики дифференциальных поршневых насосов на примере штангового дифференциального насоса типа НН-2СП.(рис.4.)

 

Описание работы:

Насос состоит из 2-х частей, собственно поршневого насоса типа НН-2СП и гидроусилителя в виде штока, соединённого с поршнем  типа 2СП и проходящего через тарелку  всасывающего клапана. В месте выхода штока из рабочей камеры насоса на тарелке клапана установлено  механическое уплотнение типа НСБ.

При работе насоса на шток, постоянно  действует нагрузка вниз, равная перепаду давления, умноженному на площадь  сечения штока Fн=рА32. Это усилие необходимо для преодоления всех сил сопротивления при движении колонны штанг вниз – сил механического  трения штанг о трубы и поршня в цилиндре, гидродинамического трения вязкой жидкости, гидравлического сопротивления  протоку жидкости через напорный клапан и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4. насос дифференциальный типа НН-2СП

 для добычи вязкой нефти  и эмульсий

Преимущества:

1)возможность добычи пластовой жидкости из скважин с осложненными условиями:

                      -вязкая нефть,

         -эмульсии,

         -механические примеси,

         -наклонные (угол наклона до 570);

2)повышенный межремонтный период и ресурс работы;

3)минимальные утечки через механическое уплотнения конструкции Захарова Б. С.;

4)увеличенная длина хода плунжера (поршня) при стандартных габаритах;

5отсутствует необходимость в сливном устройстве при подъеме насоса;

6)повышенный коэффициент подачи насоса за счёт уменьшения потерь хода колонны штанг и за счёт принудительного закрытия-открытия всасывающего клапана;

7)повышение ресурса и практически исключение обрыва штанг за счет значительного снижения знакопеременных нагрузок на штанги;

8)имеется возможность прямой промывки лифтовой колонны и насоса.

Основные параметры при  режимах работы:

Давление=100 кг / см; ход=3,0 м; п=5 кач. в  мин.

Технические характеристики:

Конструктивные исполнения насосов:

1)условный диаметр от 44 до 70 мм;

2)длина хода плунжера (поршня) до 6000 мм;

3)механическое уплотнение с эксцентричными кольцами;

4)всасывающий клапан тарельчатого типа с принудительным закрытием от сил

трения о шток.

Примечание: в таблице указаны  марки дифференциальных насосов, освоенных  на заводе ЗАО «ЭЛКАМ-НЕФТЕМАШ» и  внедренных на скважинах Удмуртии, Татарстана и Пермского края.  
 

Область применения:

Насос предназначен для добычи нефти  из скважин с усложнёнными условиями  работы (вязкая нефть и эмульсии, наклонные и горизонтальные скважины).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Список используемых ресурсов

http://ru.wikipedia.org/wiki/Поршневой_насос

http://gidravl.narod.ru/mashine.html

http://www.energomet.ru/page/page28.html

http://www.nasosinfo.ru

http://www.ecogermet-m.ru/site/27

http://www.elkam.ru/nasos-differencialnyj-tipa-nn-2sp-dlya-dobychi-vyazkoj-nefti-i-emulsij.html