виды. 02 мая Виды и назначение гидромашин в нефтяном деле. Виды и назначение гидравлических машин в нефтяном деле
 Скачать 23.77 Kb.
|
|
Виды и назначение гидравлических машин в нефтяном деле. В настоящее время приходится решать ряд задач, связанных с изучением движения жидкостей, свойства которых во многом отличаются от свойств воды. Современная гидравлика изучает движение газированной нефти, перекачка парафинистых нефтей в условиях пониженных температур привела к задаче о движении застывшего нефтепродукта. Гидравлическим явлениям принадлежит ведущая роль в такой области техники, как бурение нефтяных и газовых скважин. При любом способе бурения невозможно обойтись без циркуляции промывочной жидкости, одним из основных назначений которой являются вынос выбуренной породы и создание на стенках скважины малопроницаемой корки (глинизация стенок). Во время бурения гидравлическими забойными двигателями (турбобуром и вибробуром) тот же поток жидкости, нагнетаемый в скважину буровыми насосами, передает энергию забойному двигателю. Процессы, происходящие в ходе бурения, весьма многообразны и сложны. Однако все они могут быть разбиты на отдельные группы, для каждой из которых характерным является какой-либо определенный признак, например изменение температуры, изменение перепада давления, перемещение под воздействием механической силы и т.п. С точки зрения бурения ведущая роль принадлежит процессам механическим (разрушение проходимых пород, спускоподъемные операции, износ бурового оборудования и бурильного инструмента и т.п.) и гидравлическим, к которым относятся движение жидкости в колонне бурильных труб и в затрубном пространстве, осаждение и транспортировка выбуренных частиц и т.д. На нефтяных промыслах и буровых предприятиях разнообразную и значительную группу механического оборудования составляют различного типа насосы, турбины, компрессоры, представляющие собой достаточно сложные агрегаты с самыми условиями работы. Такое многообразие типов и значительного количества гидромашин, входящих в состав парка оборудования техники нефтегазовой промышленности, обусловлено их использованием в различных технологических операциях, осуществляемых при разработке нефтяных месторождений. Гидравлическими машинами называются машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию (насос), либо получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу для полезного использования (гидродвигатель). Область применения любого типа гидромашин характеризуется полями подачи и давления, свойствами перекачиваемой среды (плотность, вязкость, температура, химическая агрессивность, содержание газа и твердых частиц), конструктивно-эксплуатационными особенностями (стационарные, передвижные, наземные, скважинные и т.д). Насосы и гидродвигатели применяют также в гидропередачах, назначением которых является передача механической энергии от двигателя к исполнительному органу, а также преобразование вида и скорости движения последнего посредством жидкости. К этому классу машин можно отнести и компрессоры, которые отличаются по виду рабочей среды (у насосов капельная рабочая среда, у компрессоров газообразная рабочая среда). Гидропередачи по сравнению с механическими передачами (муфты, коробки скоростей, редукторы и т.д.) имеют следующие преимущества. 1. Плавность работы. 2. Возможность бесступенчатого регулирования скорости. 3. Меньшая зависимость момента на выходном валу от нагрузки, приложенной к исполнительному органу. 4. Возможность передачи больших мощностей. 5. Малые габаритные размеры. 6. Высокая надежность. Эти преимущества привели к большому распространению гидропередач, несмотря на их несколько меньший, чем у механических передач КПД. Гидравлические машины и компрессоры относятся к обширному классу проточных машин, различающихся по виду рабочей среды и направлению передачи энергии. Проточные машины - это машины, преобразующие механическую энергию двигателя в механическую энергию потока рабочей среды или, наоборот, механическую энергию потока в механическую энергиюдвигателя. Проточные машины отличаются от прочих тем, что процесс передачи работы у них целиком связан с потоком среды, протекающей через машину. В частности, если текучей средой является капельная жидкость, то проточные машины называются гидравлическими; если же текучая среда газообразная, то говорят о газовых или пневматических проточных машинах. В качестве рабочей среды здесь может выступать как жидкая (капельная) так и газообразная. Соответственно, проточные машины делятся на проточные машины - орудия, в виде насосов и компрессоров, служащих для создания потоков жидкой и газообразной сред, и проточные машины-двигатели, представленных в виде различных гидродвигателей и пневмодвигателей. Некоторая схожесть конструктивного оформления проточных машин-орудий и проточных машин-двигателей объясняется тем, что насосы и компрессоры, имеют много общего с гидро- и пневмодвигателями, поскольку в них совершается процесс, обратный процессу, происходящему в насосах, т.е. энергия жидкости (газа) преобразуется в механическую энергию двигателя. Существуют системы, совмещающие машины обоих групп. В этом случае рабочая среда служит передаточным звеном между машиной-орудием и машиной-двигателем. Например, гидро- или пневмоприводы, которых энергия жидкости (газа), перекачиваемой насосами (компрессорами) используется для привода в действие гидро- пневмодвигателя. Сюда же можно отнести комплекс бурового оборудования, состоящий из наземного насоса и забойного двигателя или объемную насосную установку, включающую в себя наземный силовой насосный блок и погружной поршневой двигатель с насосом. Гидравлические машины и компрессоры, подразделяются по принципу действия на динамические и объемные. Динамическими называются машины, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется путем воздействия гидродинамических сил, приложенных к жидкости, в незамкнутой рабочей камере, постоянно сообщающейся со входом в рабочую камеру и выходом из нее. Объемные – это машины, в которых происходит периодическое вытеснения жидкости из замкнутой рабочей камеры при помощи вытеснителей. К динамическим относятся центробежные и вихревые насосы, центробежные и осевые компрессоры, турбины (радиальные, радиально-осевые, осевые и тангенциальные), к объемным – поршневые и винтовые насосы и компрессоры, роторные и диафрагменные насосы, гидромоторы. Государственный стандарт определяет насос как машину для создания потока жидкой среды, машины, предназначенной для перемещения жидкости и увеличения ее энергии. При работе насоса энергия, получаемая им от двигателя, превращается в потенциальную, кинетическую и в незначительной мере в тепловую энергию потока жидкости. Стандарт подразделяет насосы на два основных класса: динамические (гидродинамические) и объемные (гидростатические). В динамических насосах приращение энергии потока жидкости происходим за счет действия гидродинамических сил в незамкнутой рабочей камере, постоянно сообщающейся со всасывающей и нагнетательной полостью. Среди динамических насосов, применяемых в нефтегазовой промышленности, выделяют две группы: лопастные и вихревые. Первая группа относится к лопастным машинам, вторая – к машинам трения. В лопастных насосах преобразование энергии обусловлено силовым взаимодействием лопастной системы и перекачиваемой среды. Поток жидкости получает энергию от рабочих колес с лопастями, установленных на валу машины. Вихревые насосы относятся к машинам турбулентного трения. В них жидкость движется в тангенциальном направлении, благодаря действию плоских радиальных лопастей, расположенных на периферии рабочего колеса. Принцип действия этих насосов заключается в следующем: жидкость, попадая в рабочую камеру насоса, увлекается в круговое движение посредством своеобразного «трения», создаваемого интенсивным перемешиванием жидкости между межлопаточными ячейками рабочего колеса, под действием центробежных сил по периферии колеса возникает циркуляционное вихревое течение, которое и определило название насоса. Особенностью объемных насосов является периодическое изменение объема рабочей камеры при вытеснении жидкости вытеснителями. Объемные насосы представлены в промышленности двумя группами: возвратно-поступательные и роторные. Обособленной группой среди насосов являются струйные насосы (эжекторы, инжекторы, гидроэлеваторы и др.). Отличительной особенностью этих насосов является то, что в них отсутствует подвижный рабочий орган, передающий энергию потоку перекачиваемой жидкости. Передача энергии потоку перекачиваемой жидкости (повышение ее давления и скорости) происходит от энергии струй рабочей жидкости, обладающей большим запасом удельной энергии, чем перекачиваемая жидкость. Насосы выбирают по напору (давлению) и подаче. Для больших расходов жидкости при относительно низких давлениях предусматривают, как правило, насосы динамического класса, увеличение давления которых требует повышенной частоты вращения и числа ступеней. Для относительно малых расходов жидкости и высоких давлений обычно применяются объемные насосы (поршневые и плунжерные), у которых величина напора ограничивается только условиями прочности самого насоса и трубопровода и мощностью привода, а подача лимитируется геометрическими размерами рабочих камер и небольшим числом циклов в единицу времени. Если для производственных целей можно использовать разные насосы, имеющие одинаковые гидравлические характеристики, то учитываются другие факторы: режим работы насоса, стоимость потребляемой энергии, габариты насоса, абразивность жидкости, регулируемость, возможность автоматизации работы, коррозионностойкость и др. Необходимые сведения приведены в каталогах завода - изготовителя и справочниках. Контрольные вопросы: Что такое гидравлические машины, охарактеризуйте их? Область применения гидромашин. В чем отличие насосов от компрессоров? Каковы преимущества гидропередач перед механическими? Что такое проточные машины, какое оборудование можно к ним отнести? На какие виды проточные машины можно разделить? На какие типы можно подразделить гидравлические машины и компрессоры по принципу действия? Привести примеры отнесения оборудования по этому принципу. Дать определение насосу, какие два основных класса насосов имеется? Что происходит с энергией при работе насоса? |