Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
Правила монтажа, принцип работы и эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования. Технология технического обслуживания наземного оборудования и подземного ремонта скважин. Расчеты и выбор наземного и скважинного оборудования; предотвращение аварий.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | методичка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.04.2022 |
| Размер файла | 5,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Министерство образования Оренбургской области
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
Бугурусланский нефтяной колледж
Методические указания для обучающихся по выполнению практических занятий
по МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
21.02.01 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
Разработчик: Шигапова Л.М.
г. Бугуруслан, 2020
Методические указания. - Бугуруслан: ГАПОУ «Бугурусланский нефтяной колледж» г. Бугуруслана Оренбургской области. 20 с.
Методические указания разработаны в соответствии с ФГОС СПО, рабочей программой МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования для специальности/профессии 21.02.01Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
В методических указаниях изложены общие рекомендации по организации и проведению практических занятий обучающихся. Приведен перечень тем лабораторных работ/практических занятий, формы, методические указания по выполнению практических занятий МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
Методические указания по МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
Рассмотрены на заседании П(Ц)К дисциплин и рекомендованы к использованию в учебном процессе.
Протокол №от «» 20 г.
Председатель П(Ц)К
СОГЛАСОВАНО Методическим советом ГАПОУ «БНК» г. Бугуруслана Оренбургской области
Председатель Методического совета
1. Пояснительная записка
Методические указания по выполнению практических занятий МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования предназначены для обучающихся по специальности/профессии 21.02.01Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
Цель методических указаний: оказание помощи обучающимся в выполнении практических занятий по МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
Практические занятия проводятся после изучения соответствующих разделов и тем МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
Выполнение практических занятий позволяет понять, где и когда изучаемые теоретические знания и практические умения могут быть использованы в будущей практической деятельности.
Целью практических занятий является закрепление теоретических знаний:
- основные понятия, законы и процессы термодинамики и теплопередачи;
- методы расчета термодинамических и тепловых процессов;
- классификацию, особенности конструкции, действия и эксплуатации котельных установок, поршневых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и теплосиловых установок;
- основные физические свойства жидкости;
- общие законы и уравнения гидростатики и гидродинамики, методы расчета гидравлических сопротивлений движущейся жидкости;
- методы расчета по выбору оборудования и установлению оптимальных режимов его работы;
- методы и правила монтажа, принцип работы и эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и инструмента;
- технологические операции по техническому обслуживанию наземного оборудования и подземному ремонту скважин;
- меры предотвращения всех видов аварий оборудования и приобретение практических умений:
- производить расчеты требуемых физических величин в соответствии с законами и уравнениями термодинамики и теплопередачи;
- определять физические свойства жидкости;
- выполнять гидравлические расчеты трубопроводов;
- подбирать комплекты машин, механизмов, другого оборудования и инструмента, применяемого при добыче, сборе и транспорте нефти и газа, обслуживании и ремонте скважин;
- выполнять основные технологические расчеты по выбору наземного и скважинного оборудования;
- проводить профилактический осмотр оборудования.
Настоящие методические указания содержат задания, которые позволят овладеть знаниями, умениями и навыками по специальности/профессии 21.02.01Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, и направлены на формирование следующих компетенций:
ПК 2.1. Выполнять основные технологические расчеты по выбору наземного и скважинного оборудования
ПК 2.2. Производить техническое обслуживание нефтегазопромыслового оборудования
ПК 2.3. Осуществлять контроль работы наземного и скважинного оборудования на стадии эксплуатации
ПК 2.4. Осуществлять текущий и плановый ремонт нефтегазопромыслового оборудования
ПК 2.5. Оформлять технологическую и техническую документацию по эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество
ОК 3. Решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных ситуациях
ОК 4. Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии для совершенствования профессиональной деятельности
ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями
ОК 7. Ставить цели, мотивировать деятельность коллектива исполнителей, организовывать и контролировать их работу с принятием на себя ответственности за результат выполнения заданий
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности
Каждое практическое занятие содержит: тему, цель работы, форму контроля, форму проведения, оснащение рабочего места, порядок выполнения практического занятия, методические указания к заданию, само задание, задания для закрепления темы, критерии оценивания, информационное обеспечение (порядок оформления каждого практического занятия может иметь свою структуру в зависимости от темы и характера деятельности: репродуктивный, частично-поисковый, поисковый).
Перечень лабораторных работ/практических занятий представлен в таблице 1
Таблица 1
|
№п/п |
Тема практического занятия |
Форма контроля |
Количество часов |
|
|
60 |
Построение схем насосов объемного действия |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
61 |
Определение высоты всасывания поршневых насосов |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
62 |
Расчет производительности насоса |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
63 |
Расчет гидравлической и приводной мощности, КПД и мощности двигателя |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
64-65 |
Гидравлический расчет поршневого насоса |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
66-67 |
Изучение основных узлов поршневых насосов |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
68 |
Определение усилий в основных деталях поршневых насосов |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
69-70 |
Построение рабочих характеристик центробежных насосов |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
71-72 |
Конструкция основных узлов центробежных насосов |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
73-74 |
Конструкция основных узлов и деталей поршневых компрессоров |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
75 |
Расчет охлаждения компрессоров |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
76 |
Определение производительности поршневых компрессоров, работы на сжатие единицы массы газа и эффективной мощности |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
77 |
Расчет мощности двигателя центробежного компрессора |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
78 |
Неисправности, возникающие при работе центробежных компрессоров, способы устранения |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
79 |
Проверочный расчет работающего фонтанного подъемника |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
80 |
Расчет фонтанного подъемника по конечным и начальным условиям фонтанирования |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
81 |
Подбор и установка газлифтных клапанов |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
82 |
Расчет компрессорных подъемников |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
83-84 |
Изучение конструкций узлов насоса |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
85-86 |
Расчет подачи скважин насосов |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
87 |
Основные неисправности при работе насосов, индикаторные динамограммы. Динамометрирование |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
88 |
Расчет НКТ на прочность, расчет резьбы на страгивающею нагрузку |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
2 |
|
|
89-90 |
Выбор и расчет насосных штанг |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
91-92 |
Изучение конструкции узлов станка-качалки |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
93-94 |
Определение нагрузок на головку балансира |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
95-96 |
Уравновешивание станка-качалки |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
97-98 |
Изучение конструкции узлов погружного агрегата |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
|
|
99-100 |
Подбор оборудования для эксплуатации скважины УЭЦН |
Проверка и оценка письменных работ преподавателем |
4 |
Практическое занятие №60
Тема: Построение схем насосов объемного действия
Цель работы: научиться работать со схемами насосов объемного действия
Форма проведения: индивидуальная
Формы контроля: Проверка и оценка письменных работ преподавателем
Оснащение рабочего места: методические рекомендации, учебник С.Л. Никишенко «Нефтегазопромысловое оборудование»
Порядок выполнения практического занятия:
1. Изучение теоретического материала
2. Работа со схемами
3. Ответы на вопросы
Методические указания по выполнению задания
Поршневой жидкостный насос является одним из первых представителей насосов. Механическое вытеснение жидкости является одним из первых принципов перекачивания жидкости.
Отличительной особенностью поршневых насосов от других объемных гидромашин является необратимость их действия на воду. Другими словами, такие насосы не могут работать в качестве гидроприводов.
В настоящее время конструкция поршневого насоса претерпела множество улучшений и современный вариант имеет прочный корпус и обладает широкими возможностями для взаимодействия.
Принцип работы поршневого насоса
Работа поршневого жидкостного насоса основана на принципе вытеснения. Основными рабочими органами такого оборудования являются: цилиндр и поршень. Поршень перемещается в цилиндре совершая возвратно-поступательное движение.
Работа поршневого насоса в общем случае выглядит следующим образом:
В цилиндре (позиция 8) перемещается поршень (позиция 7), жестко соединенный со штоком (позиция 9), являющимся исполнительной частью приводного кривошипно-шатунного механизма. При ходе поршня “вправо” полезный объем цилиндра, т.е. объем, заполняющийся жидкостью, увеличивается, вследствие чего давление в нем уменьшается.
Всасывающий клапан (позиция 4) при этом поднимается, жидкость под действием внешнего давления на ее поверхности, чаще всего атмосферного, входит в цилиндр через сосун (позиция 1), открытый обратный клапан (позиция 2) и всасывающую трубу (позиция 3).
При ходе поршня “влево” жидкость, ранее вошедшая в цилиндр, выталкивается движущимся поршнем. Давление в цилиндре насоса при этом повышается. Всасывающий клапан (позиция 4) закрывается, а нагнетательный клапан (позиция 5) поднимается и жидкость из цилиндра поступает в нагнетательный трубопровод (позиция 6). Подача жидкости в нагнетательный трубопровод происходит вследствие вытеснения из цилиндра движущимся поршнем предварительно засосанной жидкости.
Плунжерные насосы высокого давления
Плунжерный насос - это разновидность насосов вытеснения. Отличием плунжерного насоса является рабочий орган - плунжер. Его задачей является перемещение вдоль оси цилиндра. Перемещаются плунжеры за счет электропривода, раскручивающего коленвал.
Всасывание жидкости в цилиндр насоса происходит при движении плунжера вверх. При этом всасывающий клапан К1 поднимается и жидкость под действием внешнего давления входит в цилиндр насоса. При возвратном движении плунжера вниз клапан К1 прижимается к своему гнезду, закрывая его, а нагнетательный клапан К2 открывается, пропуская вытесняемую из цилиндра жидкость в нагнетательный трубопровод.
Плунжер 1 насоса в работе соприкасается только с элементами сальника 2, уплотняющими плунжер в цилиндре. При этом тщательность уплотнения достигается сжимаемой сальниковым стаканом набивкой, уменьшающей трение и износ соприкасающихся поверхностей. Благодаря этому цилиндр плунжерного насоса не изнашивается, а служит только емкостью, заполняемой и опорожняемой в зависимости от направления движения плунжера.
Классификация поршневых насосов
Теперь, когда Вы знаете особенность этих двух типов оборудования, предлагаем выделить их основную классификацию:
По видам действия: поршневой насос простого действия - рабочая одна сторона поршня; поршневой насос двойного действия - обе стороны поршня рабочие;
По типам расположения цилиндров: горизонтальный; вертикальный.
По видам приводов: приводной - работает от двигателя, соединенного с насосом через шатун; прямого действия - смонтирован на общем штоке с паровой машиной.
Устройство поршневого насоса
В основу устройства поршневых насосов входит полый металлический цилиндр, в котором протекают все рабочие процессы.
Поршневой насос для воды в общем случае состоит из:
1. клапанов
2. поршня, перемещающегося в цилиндре
3. шатунного механизма
4. кривошипа
Назначение клапанов состоит в том, чтобы впускать воду, при этом препятствуя её движению назад. В роли клапанов в зависимости от конструкции может выступать шарик или мембрана.
Гидравлические поршневые насосы в качестве уплотняющего элемента в обратном клапане используют шарик, изготовленный из стекла, пластика или металла.
В мембранно поршневой насос в качестве клапана устанавливается резиновая пластина (мембрана), закрепленная с одной стороны.
Перемещение поршня в цилиндре достигается благодаря вращению кривошипа, закрепленного на одном валу с электродвигателем.
В устройство поршневого насоса современного типа входит несколько клапанов, штоки которых закреплены на одном кривошипе. Вращаясь в подшипниках такие регулируемые насосы поршневого типа способны обеспечить стабильную подачу.
Плунжерные насосы высокого давления способны работать с водной средой и любыми жидкостями, наподобие воды, которые отличаются низкой вязкостью и не могут вступать в реакцию с металлическими деталями оборудования. Прибор работает, как дозатор. Плунжерный насос может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.
В отличие от поршневого особенностью плунжерного насоса является отсутствие внутреннего уплотнения поршня. Это приводит к широкому использованию их в области высоких давлений.
При этом плунжерный насос высокого давления обладает рядом преимуществ: насос довольно прост в монтаже, управлять плунжерным насосом высокого давления не составляет большого труда, предусмотрена система смазки, позволяющая легко к ней добраться, есть возможность отрегулировать плунжерный насос высокого давления на выход нужного рабочего давления
Кроме того конструктивно выделяются аксиально и радиально поршневые типы насосов.
Отличие поршня от плунжера
По конструкции рабочего органа, вытесняющего жидкость из цилиндра, поршневые насосы бывают с дисковым поршнем и плунжерные.
Поршень насоса (на рисунке слева) имеет вид диска, уплотнение которого в цилиндре осуществляется с помощью специальных пружинящих разрезных металлических (а чаще всего чугунных) колец. Тщательное уплотнение дискового поршняв цилиндре может быть осуществлено также с помощью резиновых или кожанных манжет.
В отличии от поршня, плунжер (на рисунке справа) - это пустотелый цилиндр, длина которого намного больше диаметра. Он перемещается в уплотняющем сальнике, не соприкасаясь со стенками рабочего цилиндра. Плунжеры изготавливаются в виде стержня(штока).
Рабочие характеристики
Подача поршневого насоса
Подачей насоса называется объемное количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Это определение относится ко всем насосам независимо от типов их конструкций.
Подача поршневого насоса Q выражается произведением вытесненного за один ход объема V на число рабочих ходов за единицу времени.
Объем V =f *S, где f - площадь поршня, а S - его ход.
Подача Q = f*(S*i/60), где i - число ходов в минуту.
S*i/60 = Vср - средняя скорость движения поршня с учетом перемещения только при рабочем ходе.
Таким образом Q = f*Vср
Если рассматривать характеристику насоса, то подача поршневого насоса циклически изменяется во времени, график подачи жидкости в напорный трубопровод для насоса одностороннего действия имеет прерывистый характер.
В целях выравнивания графика подачи применяют поршневые насосы двойного действия.
Подача плунжерного насоса
Подача плунжерного насоса тройного действия равна утроенной подаче насоса одинарного действия.
Q = 3*f*(S*i/60)
Трехплунжерный насос создает в сравнении с поршневыми насосами равномерную подачу жидкости в систему нагнетания и, как правило, не нуждается в установке специальных устройств для выравнивания графика подачи.
Это свойство является существенным достоинством данного типа насосов.
Мощность и КПД
Мощность и КПД поршневого и плунжерного насоса это основные характеристики, говорящие о качестве работы оборудования. КПД - коэффициент полезного действия - говорит о потерях в насосе и складывается из двух величин.
Гидравлический КПД - это потери мощности на гидравлические сопротивление:
Механический КПД - показывает механические потери в оборудовании, такие как трение и т.д.
Полезная мощность поршневого насоса:
N = Q с g H,
где Q - подача насоса; с - плотность воды; Н - полная высота подъема жидкости.
Задание: Начертите схемы и кратко опишите их
По числу действия различают насосы:
а) одностороннего действия, когда один ход поршня, сопровождается всасыванием жидкости, а другой - нагнетанием (рисунок 1)
Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3
б) двухстороннего действия, когда каждый ход поршня сопровождается процессами всасывания и нагнетания (рисунок 2).
в) дифференциального действия (рисунок 3), в котором - совершается один процесс всасывания при ходе поршня вправо и два процесса нагнетания. При ходе вправо жидкость нагнетается из камеры Б, а при ходе влево из камеры А часть жидкости протекает в камеру Б, а другая - в напорный трубопровод, улучшая равномерность ее поступления.
Предположим, что поршень движется с некоторой средней скоростью. Тогда объем жидкости, вытесняемый поршнем в единицу времени, будет представлять собой идеальную подачу насоса (среднюю подачу).
Обозначим: площадь поршня - F, площадь сечения штока - f, длину хода поршня S, число двойных ходов поршня в единицу времени п. Представим, характерные конструктивные схемы гидравлической части однопоршневых насосов с их идеальными подачами в таблице 1.
Таблица 1
|
Наименование насоса |
Конструктивная схема |
Объем, вытесняемый за ход |
Подача в 1 с |
Примечание |
||
|
Одно-поршневой одностороннего действия |
||||||
|
Одно-поршневой дифференциального действия |
||||||
|
Одно-поршневой двойного действия |
Вопросы для закрепления
1. Как работает поршневой насос?
2. Виды по числу действия?
3. Чем отличаются схемы?
4. Что необходимо знать, чтобы начертить схему?
Критерии оценивания
Оценка 5 - все схемы зачерчены верно, есть описание каждой схемы
Оценка 4 - не все схемы зачерчены верно, есть описание каждой схемы
Оценка 3 - не схемы зачерчены верно, нет описания каждой схемы
Оценка 2 - все схемы зачерчены не верно, отсутствует описание схем.
Информационное обеспечение
С.Л. Никишенко «Нефтегазопромысловое оборудование»
Практическое занятие №61
Тема: Определение высоты всасывания поршневых насосов
Цель работы: формирование умения определять значение допускаемой высоты всасывания поршневого насоса; в результате анализа полученных результатов определять факторы, влияющие на высоту всасывания; определять схему расположения насоса относительно приемной емкости.
Форма проведения: индивидуальная
Формы контроля: Проверка и оценка письменных работ преподавателем
Оснащение рабочего места: методические рекомендации, учебник С.Л. Никишенко «Нефтегазопромысловое оборудование»
Порядок выполнения практического занятия:
1. Изучить теоретический материал
2. Решить задачу
3. Сделать рисунок к задаче
4. Ответить на вопросы
Методические указания по выполнению задания
Под процессом всасывания понимается захват жидкости из приемной емкости и поступление ее в цилиндр насоса через всасывающий клапан. В большинстве случаев приемная емкость установлена ниже уровня насоса. Во время процесса всасывания, в цилиндре насоса и во всасывающей трубе создается разряжение, и под влиянием внешнего атмосферного давления Р0 и разряжения внутри цилиндра РВС, жидкость из емкости поднимается в цилиндр, открывая всасывающий клапан. Работа всасывания определяется энергией, соответствующей разности этих давлений:
Эта энергия расходуется на преодоление высоты всасывания, гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе, преодоление сил инерции жидкости, а также поднятие всасывающего клапана.
Общее уравнение всасывания:
Степень разряжения в цилиндре РВ не может быть меньше упругости паров перекачиваемой жидкости, т.к. выделение газов и паров при этом приведет к срыву процесса нагнетания.
Для подсчета высоты всасывания НВ предлагается выражение, выведенное из условия, что гидравлические сопротивления во всасывающей линии достаточно малы, вследствие ее небольшой длины и прямолинейности. Основные же потери энергии, связаны с преодолением сил инерции жидкости во всасывающем трубопроводе.
Задание: решите задачу
Исходные данные:
- тип насоса ЗИФ-Р-200/40,
- частота вращения кривошипного вала насоса n = 81 мин-1,
- допустимое разряжение в полости цилиндра РВ = 0,0266 МПа,
- диаметр DВ = 75 мм и длина lВ = 6 м всасывающей линии,
- диаметр цилиндра Dц = 85 мм и длина хода поршня S = 140 мм насоса,
- плотность, перекачиваемой жидкости r = 1050 кг/м3,
- потери напора на поднятие всасывающего клапана hк = 0,5 м (для всех вариантов).
Произведя вычисления и получив ответ, проанализировать, как располагаются между собой приемная емкость и насос, а также изобразить схему их взаимного размещения с указанием размеров.
Заключение: высота всасывания имеет положительное значение, следовательно, приемная емкость может находиться ниже оси цилиндров насоса, на высоту всасывания в данном случае оказало большое влияние значительное число двойных ходов и высокая плотность жидкости.
Задания для закрепления темы
1. От чего зависит подача поршневого насоса?
2. Как определяется объемный коэффициент подачи?
3. Как изменяется скорость движения поршня в течение хода?
4. От чего зависит допустимый вакуум в цилиндре?
5. Каким образом число двойных ходов поршня влияет на высоту
Критерии оценивания
Оценка 5 - записаны основные формулы и их пояснение, задача решена верно, есть схема к задаче, ответы на вопросы точные и полные
Оценка 4 - записаны основные формулы и их пояснение, задача решена верно, но с неточностями, есть схема к задаче, ответы на вопросы точные, но не полные
Оценка 3 - записаны основные формулы без пояснения, задача решена не совсем верно, есть схема к задаче, ответы на вопросы не точные
Оценка 2 - не записаны основные формулы и их пояснение, задача решена не верно, нет схема к задаче, нет ответов на вопросы
Информационное обеспечение
С.Л. Никишенко «Нефтегазопромысловое оборудование»
Практическое занятие №62
Тема: Расчет производительности насоса
Цель работы: научиться определять теоретическую подачу насосов объемного действия;
научиться определять действительную подачу насосов объемного действия.
Форма проведения: индивидуальная
Формы контроля: Проверка и оценка письменных работ преподавателем
Оснащение рабочего места: методические рекомендации, учебник С.Л. Никишенко «Нефтегазопромысловое оборудование»
Порядок выполнения практического занятия:
1. Изучить теоретический материал
2. Оформить примеры задач
3. Решить задачу
4. Ответить на вопросы
Методические указания по выполнению задания:
Насос - это гидравлическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии двигателя, приводящего насос в действие, в механическую энергию перекачиваемой жидкости.
По принципу действия, насосы подразделяются на гидродинамические (турбонасосы) и гидростатические (объемные).
К объемным насосам относятся: поршневые, плунжерные, диафрагменные, шестеренчатые.
В поршневом насосе, перекачивающем жидкость, происходит поочередное заполнение жидкостью рабочих камер и ее вытеснение в результате соответственно увеличения или уменьшения их объема.
Теоретическая подача насоса определяется суммой объемов, описываемых поршнями в единицу времени по следующим формулам:
для одноцилиндрового насоса одинарного действия
QT = Fsn
для одноцилиндрового насоса двойного действия
QT = (2F - f) sn;
для двухцилиндрового насоса двойного действия
QT = 2 (2F - f) sn;
для трехцилиндрового насоса простого действия
QT = 3Fsn
в общем виде
QT = бzFsn
где б - коэффициент, учитывающий объем, занимаемый штоком, б = 1 - (f / 2F);
f - площадь поперечного сечения штока;
n - частота вращения вала кривошипа в единицу времени;
z - число рабочих цилиндров насоса.
Действительная подача насоса Q всегда меньше теоретической QT. Это обусловлено:
а) утечками жидкости через уплотнения штока или поршня в атмосферу;
б) перетоком жидкости через уплотнения поршня внутри цилиндра;
в) утечками жидкости в клапанах вследствие их негерметичности и запаздывания закрывания;
г) подсосом воздуха через уплотнения сальника;
д) дегазацией жидкости в цилиндре насоса вследствие снижения давления в рабочей камере;
е) отставанием жидкости от движущегося поршня.
Утечки, перечисленные в п.п. а), б) и в), учитываются коэффициент утечек бу, явления, перечисленные в п.п. г) д) и е), коэффициент наполнения бн.
Произведение коэффициентов утечек и наполнения называется коэффициентом подачи б, который характеризует отношение действительной подачи насоса к теоретической,
б = бу бн = Q / QT.
Коэффициент подачи зависит от качества уплотнений, степени их изношенности, свойств перекачиваемой жидкости и режима работы насоса. В реальных условиях коэффициент подачи колеблется от 0,85 до 0,98.
Зная диаметр поршня, определяем площадь поршня:
F = рD2 / 4.
Если насос двойного действия необходимо рассчитать площадь поперечного сечения штока
f = рd2 / 4.
Затем рассчитываем теоретическую подачу данного насоса
QT = [1 - (f / 2F)]zFsn.
Для определения фактической (или действительной) подачи необходимо учесть коэффициент подачи
б = QФ/QT.
Пример решения задачи
Задача. Одноцилиндровый насос двойного действия имеет поршень диаметром D = 160 мм, шток диаметром d = 60 мм, длину хода поршня s = 0,5 м, частоту двойных ходов n = 1,5с-1, коэффициент подачи б = 94%. Определить действительную подачу насоса.
Дано:
D = 160 мм
d = 60 мм
s = 0,5 м
б = 94%
n = 1,5с-1.
Q, м3/с - ?
Решение.
Находим площадь поршня
F = рD2 / 4 = 3,14 * (0,16)2 / 4 = 0,020 м2.
Т.к. насос двойного действия находим площадь поперечного сечения штока
f = рd2 / 4 = 3,14 * (0,06)2 / 4 = 0,003 м2.
Теоретическая подача насоса будет равна
QT = (2F - f) sn = (2 * 0,020 - 0,003) * 0,5 * 1,5 = 0,028 м3/с.
Действительная подача насоса
Q = б * QT = 0,94 * 0,028 = 0,026 м3/с.
Задание по вариантам:
|
Данные |
Варианты |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
Тип насоса |
1-цил. прост. действ |
1-цил. 2-го действ |
2-цил. 2-го действ |
3-цил. прост. действ |
1-цил. прост. действ |
1-цил. 2-го действ |
2-цил. 2-го действ |
3-цил. прост. действ |
1-цил. прост. действ |
1-цил. 2-го действ |
|
|
D, мм |
50 |
185 |
180 |
50 |
100 |
180 |
100 |
185 |
120 |
160 |
|
|
d, мм |
- |
80 |
70 |
- |
- |
70 |
40 |
- |
- |
65 |
|
|
s, м |
0,12 |
0,125 |
0,25 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,6 |
0,65 |
0,12 |
0,125 |
|
|
n, с-1 |
1,7 |
1,5 |
1,42 |
1,33 |
1,17 |
1,1 |
1,0 |
0,92 |
1,7 |
1,5 |
|
|
б, % |
85 |
86 |
87 |
88 |
89 |
90 |
91 |
92 |
93 |
94 |
|
Данные |
Варианты |
||||||||||
|
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
Тип насоса |
2-цил. 2-го действ |
3-цил. прост. действ |
1-цил. прост. действ |
1-цил. 2-го действ |
2-цил. 2-го действ |
3-цил. прост. действ |
1-цил. прост. действ |
1-цил. 2-го действ |
2-цил. 2-го действ |
3-цил. прост. действ |
|
|
D, мм |
120 |
100 |
130 |
140 |
130 |
180 |
140 |
130 |
140 |
120 |
|
|
d, мм |
50 |
- |
- |
60 |
55 |
- |
- |
55 |
60 |
- |
|
|
s, м |
0,25 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,6 |
0,65 |
0,12 |
0,125 |
0,25 |
0,4 |
|
|
n, с-1 |
1,42 |
1,33 |
1,17 |
1,1 |
1,0 |
0,92 |
1,7 |
1,5 |
1,42 |
1,33 |
|
|
б, % |
95 |
96 |
97 |
98 |
85 |
86 |
87 |
88 |
89 |
90 |
|
Данные |
Варианты |
||||||||||
|
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
||
|
Тип насоса |
1-цил. прост. действ |
1-цил. 2-го действ |
2-цил. 2-го действ |
3-цил. прост. действ |
1-цил. прост. действ |
1-цил. 2-го действ |
2-цил. 2-го действ |
3-цил. прост. действ |
2-цил. 2-го действ |
1-цил. прост. действ |
|
|
D, мм |
160 |
120 |
160 |
130 |
180 |
100 |
185 |
140 |
50 |
185 |
|
|
d, мм |
- |
50 |
65 |
- |
- |
45 |
80 |
- |
20 |
- |
|
|
s, м |
0,45 |
0,5 |
0,6 |
0,65 |
0,12 |
0,125 |
0,25 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
|
|
n, с-1 |
1,17 |
1,1 |
1,0 |
0,92 |
1,7 |
1,5 |
1,42 |
1,33 |
1,17 |
1,1 |
|
|
б, % |
91 |
92 |
93 |
94 |
95 |
96 |
97 |
98 |
85 |
86 |
Задания для закрепления темы
1. Как можно определить теоретическую подачу насоса?
2. Как находится мощность насоса?
3. С помощью какой формулы определяется КПД насоса?
Критерии оценивания:
Оценка 5 - записаны основные формулы и их пояснение, задача решена верно, ответы на вопросы точные и полные
Оценка 4 - записаны основные формулы и их пояснение, задача решена верно, но с неточностями, ответы на вопросы точные, но не полные
Оценка 3 - записаны основные формулы без пояснения, задача решена не верно, ответы на вопросы не точные
Оценка 2 - не записаны основные формулы и их пояснение или записаны частично, задача решена не верно, нет ответов на вопросы
Информационное обеспечение
С.Л. Никишенко «Нефтегазопромысловое оборудование»
Практическое занятие №63
Тема: Расчет гидравлической и приводной мощности, КПД и мощности двигателя
Цель работы: научиться правильно рассчитывать мощность и к.п.д. насосов объемного действия.
Форма проведения: индивидуальная
Формы контроля: Проверка и оценка письменных работ преподавателем
Оснащение рабочего места: методические рекомендации, учебник С.Л. Никишенко «Нефтегазопромысловое оборудование»
Порядок выполнения практического занятия:
1. Изучить теоретический материал
2. Решить задачи
3. Ответить на вопросы
Методические указания по выполнению задания
Работа насоса, совершаемая за один оборот кривошипа,
А = FsHпсg,
где Hп - высота подъема жидкости.
Полным или манометрическим подъемом Hп будет равен
Hп = hн + hs
где hн - высота нагнетания hн = pн / сg,
hs - высота всасывания hs = (pa - pв) / сg
Гидравлическую или полезную мощность насоса простого действия определяют по формуле
Nг = А n = сgFsnHп.
где с - относительная плотность перекачиваемой жидкости,
g - ускорение свободного падения,
F- площадь поперечного сечения поршня; s - длина хода поршня;
n - частота вращения вала кривошипа в единицу времени;
Hп - полный или манометрический подъем.
Более простой вид формула будет иметь, если мощность Nг выразить через подачу насоса
Nг = сgQHп.
Для определения мощности приводного двигателя необходимо учесть к.п.д. насоса
Ю = Nг/N.
К.п.д. насоса определяется произведением механического к.п.д. на гидравлический.
Таким образом, мощность, необходимая для приведения насоса в действие,
N = QсgН / ЮгЮм.
где Q - фактическая подача насоса; Н - полная высота подъема жидкости.
Двигатель для насоса необходимо выбирать с учетом возможных перегрузок, а также к.п.д. передачи Юп
Nдв = ц N / Юп
где ц - коэффициент запаса (для больших насосов ц = 1 - 1,15, для малых насосов ц = 1,2-1,5); Юп - к.п.д. передачи между двигателем и насосом (для клиноременной передачи он равен 0,92 и для цепной - 0,98).
Задача 1
Зная подачу насоса и давление, необходимое для подъема жидкости, можем определить полезную мощности насоса
Nг = р*Q
Для определения мощность на валу поршневого насоса необходимо учесть к.п.д. насоса
Ю = Nг/N.
Задача 2
Зная подачу насоса полный или манометрический подъем и плотность перекачиваемой жидкости, можем определить полезную мощности насоса
Nг = QсgН
Для определения мощность на валу поршневого насоса необходимо учесть к.п.д. насоса
N = Nг/ Ю.
Задача 3
Зная подачу насоса полный или манометрический подъем и плотность перекачиваемой жидкости, можем определить полезную мощности насоса
Nг = QсgН
Для определения к.п.д. насоса используем формулу
Ю = Nг/N.
Пример решения задач
Задача 1. Определить мощность на валу поршневого насоса, если его подача Q = 0,04 м3/с, давление необходимое для подъема жидкости р = 6,5 МПа, к.п.д. насоса Ю = 0,85.
Дано:
Q = 0,04 м3/с
р = 6,5 МПа
Ю = 0,85.
N, кВт - ?
Решение
Находим полезную мощность насоса
Nг = р*Q = 0,04 * 6,5 * 106 = 260000 Вт = 260 кВт
Мощность на валу поршневого насоса будет равна
N = Nг / Ю = 260/0,85 = 306 кВт
Задача 2. Определить мощность на валу поршневого насоса, если его подача Q = 0,05 м3/с, полный или манометрический подъем Н = 950 м, плотность перекачиваемой жидкости с = 710 кг/м3, к.п.д. насоса Ю = 0,88.
Дано:
Q = 0,05 м3/с
Н = 950 м
с = 710 кг/м3
Ю = 0,88.
N, кВт - ?
Решение
Находим полезную мощность насоса
Nг = QсgН = 0,05 * 950 * 10 * 710 = 337250 Вт = 337,25 кВт
Мощность на валу поршневого насоса будет равна
N = Nг / Ю = 337,25/0,88 = 383 кВт
Задача 3. Определить к.п.д. поршневого насоса, если его подача Q = 0,025 м3/с, полный или манометрический подъем Н = 1000 м, плотность перекачиваемой жидкости с = 850 кг/м3, мощность на валу поршневого насоса N = 240 кВт.
Дано:
Q = 0,025 м3/с
Н = 1000 м
с = 850 кг/м3
N = 240 кВт.
Ю - ?
Решение
Находим полезную мощность насоса
Nг = QсgН = 0,025 * 1000 * 10 * 850 = 212500 Вт = 212,5 кВт
Определим к.п.д. насоса
Ю = Nг/N = 212,5/240 = 0,89.
Задание по вариантам
Задача 1
|
Данные |
Варианты |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
Q, м3/с |
0,048 |
0,05 |
0,056 |
0,014 |
0,025 |
0,037 |
0,03 |
0,02 |
0,035 |
0,018 |
|
|
р, МПа |
7,2 |
6,0 |
10,5 |
4,8 |
5,5 |
15,3 |
10,4 |
5,2 |
32 |
21 |
|
|
Ю |
0,78 |
0,79 |
0,80 |
0,81 |
0,82 |
0,83 |
0,84 |
0,85 |
0,86 |
0,87 |
|
|
Данные |
Варианты |
||||||||||
|
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
Q, м3/с |
0,045 |
0,052 |
0,058 |
Подобные документы
 |