Изучение машин для подачи жидкостей, страница 10

4. ЦИЛИНДР И ПЛУНЖЕР.

Главные детали ГШН и самые большие по размерам -- это ци­линдр и плунжер. Из [3] рабочие цилиндры имеют следующие виды исполнения:

-  кожух с цилиндрическимивтулками;

-  толстостенные  или  тонко­стенные прецизионно хонингован­ные цилиндры;

-  толстостенные  или  тонко­стенные хонингованные цилиндры для  применения  в  комбинации с плунжером с мягким уплотнением.

И толстостенные, и тонкостен­ные цилиндры изготавливают из хо­лоднотянутых бесшовных или элек­тросварных труб. Для изготовле­ния цилиндров могут применяться углеродистые и легированные ста­ли, адмиралтейская латунь, монель-металл и др. Для упрочнения внут­ренней поверхности цилиндров при­меняют различные методы.

По стандартам API (Амери­канского нефтяного института) дли­ны цилиндров для трубных насо­сов составляют 5, 7, 9, 11, 15 и 20 футов и для вставных — 7, 8, 10, 12, 16, 20 и 24 фута (фут — 30,48 см). Это значит, что длина цилиндра может быть от 1,5 до 7 м и вся внутренняя поверхность его должна быть обработана с высокой точно­стью. Так, предельные отклонения внутреннего диаметра толстостен­ных цилиндров составляют 0,05 мм.

При работе насоса внутри ци­линдра возвратно-поступательно двигается плунжер. Плунжеры, в зависимости от условий эксплуа­тации насосов, могут изготавливать из углеродистой, легированной и нержавеющей сталей, хромирован­ные или с твердым напылением, обладающие высокой стойкостью к коррозии и абразивному износу.

По наружному диаметру плун­жеры изготавливают с высокой точ­ностью, ибо величина зазора меж­ду плунжером и цилиндром опре­деляет группу посадки (Fit). При­ведем требования группы посадок в табл. 1.

Интересно отметить, что по ре­комендациям фирмы "Шеллер-Блекманн" [6] наиболее предпочтитель­ными являются группы посадок, указанные в табл. 2.

По стандарту API, длина рабо­чей части плунжера равна 3, 4, 5, 6 футам плюс 3 дюйма. При подборе плунжеров рекомендуется эмпи­рическая зависимость: 1 фут дли­ны плунжера на 300 м высоты напора. Одновременно указывает­ся, что для обеспечения достаточ­ной смазки длина плунжера по возможности не должна превы­шать 6 футов.

При движении плунжера в ци­линдре создается поршневой эф­фект. Чем меньше зазор, тем мень­ше утечки, тем выше КПД насоса. Однако конструктивные особенно­сти насоса не позволяют повышать его КПД.

По данным [6], потери в добы­че нефти вязкостью 1 (МПа•с) за счет утечки глубинного насоса диаметром 31,8 мм длиной 4 фута составляют при столбе жидкости 1200 м и зазоре в насосе 0,002" -200; 0,003" — 500; 0,004" — 1200 и 0,005" —2100 л/сут.

Нами это относится к недос­таткам в конструкции насосов.

Снижение потерь подачи, свя­занное с утечками насоса, — один из путей повышения КПД насоса.

Рассматривая роль плунжера в процессе подъема жидкости на дневную поверхность, нельзя не остановиться на размерах внутри-плунжерного канала. Заметим, что размеры их не приводятся офици­ально в справочниках. Далее, ни­где не упоминается о том, какие методы применяются для обра­ботки внутренней поверхности канала плунжера.

В каталоге АО "Ижнефтемаш" приводятся размеры внутреннего диаметра плунжеров, нами они даны в виде табл. 3.

Малый объем информации о состоянии внутренней поверхно­сти плунжера дает основание счи­тать, что при конструировании и изготовлении плунжеров не учтен один из факторов — влияние диа­метра и шероховатости внутрен­ней поверхности плунжера на подачу (работу) ГШН. А ведь вся поступающая в насос жидкость по внутреннему каналу плунжера пе­ретекает в пространство над плун­жером. И именно внутренний ка­нал плунжера может оказывать су­щественное влияние на произво­дительность насоса.

Приведем некоторые данные об условиях работы насосов (табл. 4).

Для всех насосов принимаем число ходов 6 в минуту.

Таблица 1