Конструкция поршневого насоса УНБ-600 (стр. 2 из 6)
Наиболее широко в бурении применяются двухцилиндровые поршневые насосы двойного действия. Однако все возрастающее использование находят трехцилиндровые поршневые насосы.
Буровые поршневые насосы по сравнению с поршневыми насосами, работающими на определенных режимах и перекачивающими ньютоновские жидкости с конкретными физико-механическими свойствами (вода, масло и т. п.), находятся в более тяжелых условиях.
С увеличением глубины скважины давление в напорном трубопроводе насоса увеличивается. Буровым насосом приходится перекачивать вязко-пластичные жидкости - глинистые растворы с плотностью от 1 до 2,2 г/см3, текучие и нетекучие и с различной степенью газонасыщенности.
Знание степени влияния перечисленных факторов на гидравлические показатели буровых поршневых насосов важно как с научной, так и с практической точек зрения.
В настоящее время в числе важнейших научно-технических тем в области нефтяной промышленности предусматривается разработка вопросов технологии проводки скважин на глубину 7 - 10 тыс. м. Известно, что с увеличением глубины бурящейся скважины растет давление на выкиде насоса. В связи с этим создаются буровые поршневые насосы, способные развивать высокие давления.
Рассмотрим подробно конструкцию поршневого насоса на примере поршневого бурового насоса УНБ-600 (У8-6М).
Общий вид 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 – клапан предохранительный; 3 – блок гидравлический; 4 – рама; 5 - подогреватель
2.2 Технические данные УНБ-600
| Ход 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 |
2.3 Конструкция УНБ-600
Буровой насос УНБ-600 горизонтальный, поршневой, двухцилиндровый, двойного действия, состоит из гидравлической и приводной части, смонтированных на общей раме.
2.3.1 Гидравлическая часть насоса УНБ-600
Гидравлическая часть насоса УНБ-600 состоит из следующих основных узлов: двух литых стальных гидравлических коробок, соединенных между собой снизу приемной коробкой, а сверху корпусом блока пневмокомпенсаторов.
На приемной коробке установлен всасывающий воздушный колпак. Приемная коробка насоса соединяет всасывающую 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
Рис 2.4 Седло насоса УНБ-600 в сборе:
1 – уплотнение клапана; 2 – кольцо пружинное; 3 – кольцо; 4 – кольцо наружное; 5 – седло; 6 – направляющая; 7 – втулка
Рис 2.5 Тарелка клапана насоса УНБ-600
Внутри гидравлических коробок устанавливаются сменные цилиндрические втулки (рис. 2.6, 2.7), внутренний диаметр которых выбирается в зависимости от требуемого давления и подачи насоса. Наружные размеры всех втулок одинаковы. С целью повышения сроков службы втулок внутренняя поверхность их подвергается термической обработке. Уплотнение цилиндровых втулок насоса УНБ-600 (рис. 2.6) производится путем установки между буртиком цилиндровой втулки 1 и стаканом 4 двух комбинированных уплотнений 2, разделенных стальным кольцом 3. Кольцо имеет по наружному и внутреннему диаметрам проточки с отверстиями. В случае износа уплотнения через специальное отверстие А в гидравлической коробке раствор должен вытекать наружу, что и явится сигналом о неисправности уплотнения цилиндровой втулки.
Закрепление цилиндровых втулок производится с помощью стакана 5 и крышки 7 подтягиванием гаек 8.
Рис 2.6 Уплотнение цилиндровых втулок насоса УНБ-600
Цилиндровая крышка 7 уплотняется при помощи самоуплотняющихся манжет 6 и 9. Подтяжка уплотнения 2 цилиндровой втулки производится с помощью болта 10.
Рис 2.7 Цилиндровая втулка насоса УНБ-600
В цилиндровых втулках перемещаются поршни (рис. 2.8). Поршень 13 (см. рис. 2.6) состоит из сердечника с конической расточкой и привулканизированных к нему двух резиновых манжет. Поршень насажен на конический хвостовик штока 14 и крепится 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 которого ввернут в корпус ползуна. При вращении эксцентрикового вала насоса УНБ-600 через шатуны, ползуны и штоки поршни получают возвратно-поступательное движение.
Для увеличения износостойкости штоков их рабочая поверхность закаливается на высокую твердость.
Рис 2.9 Шток поршня насоса УНБ-600
Рис 2.10 Шток ползуна насоса УНБ-600
Уплотнение (рис. 2.11, 2.12) состоит из корпуса 4, направляющей втулки 6, упорного резинового кольца 5, четырех уплотнительных резиновых колец 5, упорного кольца 11 и второй направляющей втулки.
Рис 2.11 Уплотнение штока насоса УНБ-600
Направляющие втулки и опорное кольцо изготавливаются из капролита. Упорное кольцо 11 поджимается при помощи втулки 7 через фланец 9.
Рис 2.12 Комплект уплотнителей штока насоса УНБ-600
1 – втулка; 2 – упорное кольцо; 3 – манжета уплотнения штока; 4- опорное кольцо
Подтяжка уплотнения производится при неработающем насосе с помощью гаек 10 и шпилек 8.
Для увеличения долговечности уплотнения штока осуществляется смазка и охлаждение штоков жидким маслом. Масло подается на штоки насосом Г11-22. Привод насоса осуществляется от трансмиссионного вала.
Рис 2.13 Уплотнение штока ползуна
Герметизация соединения гидравлической коробки с корпусом 4 осуществляется самоуплотняющейся манжетой 1 и резиновым кольцом 2.
Для того чтобы предотвратить попадание глинистого раствора в приводную часть насоса, создано специальное уплотнительное устройство (рис. 2.13). Глинистый раствор может быть внесен в приводную часть надставкой штока, поэтому отмеченное уплотнение сальникового типа. Манжеты 1, расположенные в корпусе сальника 2, поджимаются фланцем 3. Манжеты обжимают надставку штока и не дают возможность вносить глинистый раствор в приводную часть. Фланец 3 поджимается при остановке насоса. Поджатие осуществляется с тем, чтобы устранить попадание глинистого раствора, чрезмерная затяжка не требуется, так как при этом преждевременно выходят из строя манжеты.
2.3.2 Приводная часть насоса УНБ-600
Приводная часть насоса УНБ-600 состоит из узлов коренного вала (рис. 2.14.), трансмиссионного вала (рис. 2.15. ) и шатунного механизма (рис. 2.16.), установленных в литой чугунной 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. Вал установлен на четырех конических подшипниках 4. Подшипники помещены в станках 6. Регулировка подшипников производится при помощи прокладок 5. Смазка подшипников осуществляется пружинными тавотницами.
Рис 2.14. Узел коренного вала
Эксцентрики коренного вала смещены относительно друг друга на угол 90° и имеют эксцентриситет 200 мм. На эксцентрики 2 посажены по два конических рукоподшипника 7. Эксцентриситет обеспечивает ход поршня в 400 мм. Подшипники вала смазываются тем же маслом масляной ванны, находящейся в картере корпуса, что и зубчатое зацепление, разбрызгиванием от зубчатой пары. Трансмиссионный вал приводит во вращение коренной вал при помощи косозубой шестерни 5 (см. рис. 2.15). Шестерня выполнена заодно с валом, который установлен на двухрядных сферических роликовых подшипниках 4, помещенных в стакан 3. С помощью резинового кольца 2 уплотняется крышка стакана подшипников. Специальное уплотнение 6 предотвращает вытекание смазки из подшипников.