Разработка регулируемого пружинного предохранительного клапана для плунжерного насоса

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 4
СПИСОК РИСУНКОВ 6
СПИСОК ТАБЛИЦ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1. Обзор конструкций пружинных предохранительных клапанов, пригодных для применения в плунжерных насосах. 10
1.1 Назначение, устройство и принцип действия плунжерных насосов. 10
1.2 Назначение, типы и принцип работы предохранительных клапанов плунжерных насосов. 13
1.2.1 Предохранительный клапан со срезаемым штифтом. 13
1.2.2 Пружинный предохранительный клапан. 17
1.3 Обзор конструкций пружинных предохранительных клапанов 19
1.4 Патентно-информационный поиск и анализ конструкций пружинных предохранительных клапанов. 26
2. Конструкция и расчеты конструкции плунжерного насоса и пружинного предохранительного клапана. 33
2.1. Обзор конструкции насоса и расчёт его основных технических характеристик 33
2.1.1. Обзор конструкции насоса 33
2.1.2. Расчёт основных технических характеристик насоса 36
2.2 Расчет основных технических параметров пружинных предохранительных клапанов 49
2.3. Способ монтажа и настройки предохранительного клапана 61
2.3.1. Монтаж предохранительного клапана 61
2.3.2. Настройка предохранительного клапана 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 67

Весь текст будет доступен после покупки

Предохранительный клапан – это клапан, который контролирует давление в системе и защищает насос от повреждений. Если давление в системе превышает установленный предел, то предохранительный клапан открывается, позволяя избыточному давлению выйти из системы и предотвращая повреждения насоса. Это особенно важно в случае, когда плунжерный насос используется для перекачивания агрессивных или опасных жидкостей, таких как кислоты, а также когда насос работает на высоких давлениях. Это важный элемент в работе плунжерного насоса, который обеспечивает его эффективное использование и продлевает его срок службы.
Предохранительный клапан в плунжерном насосе устанавливается на линии выхода из насоса, что позволяет контролировать давление перед отдачей жидкости в систему. Клапан может быть настроен на определенное давление, которое должно быть определено с учетом параметров системы и жидкости.
Плунжерный насос - это устройство, которое используется для перекачивания и перемещения жидкостей, находящихся под высоким давлением. Он состоит из корпуса, в котором находятся плунжеры, и системы управления, которая определяет скорость и направление движения плунжеров.
Плунжерные насосы широко используются в нефтегазовой промышленности. Они могут использоваться для перекачивания буровых растворов, циркуляционных систем, антикоррозионных средств, химических реагентов и других жидкостей, которые необходимы для работы скважин или процессов переработки нефти и газа.
При эксплуатации скважин плунжерные насосы могут использоваться для выкачивания нефти или газа из залежей, их транспортировки на поверхность, а также для циркуляции бурового раствора. В процессе переработки нефти и газа плунжерные насосы могут использоваться для перекачивания нефти, жидкостей для обработки нефти, а также для работы систем вентиляции и химических обработок.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Обзор конструкций пружинных предохранительных клапанов, пригодных для применения в плунжерных насосах.
1.1 Назначение, устройство и принцип действия плунжерных насосов.
В нефтегазовой промышленности, плунжерные насосы являются одними из наиболее распространенных промышленных насосов. Они работают с помощью возвратно-поступательного движения плунжеров и поршней, чтобы создавать давление жидкости в цилиндре, которое затем направляется в трубопроводную систему. Эти насосы характеризуются постоянным расходом, при котором независимо от давления в системе, расход остается постоянным при заданной скорости переменного движения. [9].
Плунжерные насосы используются для перекачивания жидких сред в различных операциях на нефтегазовых скважинах, таких как цементирование, разрыв пластов гидравлическим способом, гидропескоструйная перфорация, промывка песчаных затворов и других процессов очистки и продажи. Схема плунжерного насоса представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. Схема плунжерного насоса.

Плунжерные насосы работают обычно по принципу одинарного действия, при котором плунжер нагнетает жидкость во время прямого хода и всасывает ее при обратном ходе. Эти насосы оснащены плунжером - металлическим цилиндром, который перемещается относительно сальникового уплотнения, встроенного в корпус насоса. При вращении зубчатого колеса насоса, шатун, крейцкопф и плунжер совершают возвратно-поступательное движение. При движении плунжера влево, всасывающий клапан открывается, а нагнетательный клапан закрывается, что приводит к всасыванию жидкости через всасывающий шланг в гидравлической части насоса. При движении плунжера вправо, жидкость нагнетается через нагнетательный клапан, при закрытом всасывающем клапане. Один цикл всасывания и нагнетания происходит за один оборот зубчатого колеса и одно поступательно-вращательное движение плунжера.
Различают несколько типов плунжерных насосов:
1. Плунжерный насос с горизонтальными плунжерами - в котором плунжеры движутся параллельно горизонтальной плоскости.
2. Плунжерный насос с вертикальными плунжерами - в котором плунжеры движутся параллельно вертикальной плоскости.
3. Угловой плунжерный насос - которые имеют плунжеры, расположенные под углом относительно горизонтальной или вертикальной плоскости.
4. Рычажный плунжерный насос - в котором движение плунжера происходит с помощью рычага.
5. Многоцилиндровый плунжерный насос - с несколькими цилиндрами, каждый из которых оснащен плунжером.
6. Роторный плунжерный насос - в котором плунжеры расположены на поверхности ротора, который вращается внутри цилиндра.
Далее будем рассматривать многоцилиндровые плунжерные насосы (рис.1.2.), так как по сравнению с остальными они обладают рядом преимуществ:
1. Высокая производительность: благодаря большому числу цилиндров эти насосы способны выдавать больший объем жидкости за единицу времени.
2. Высокая надежность: многоцилиндровые плунжерные насосы имеют резервные цилиндры и плунжеры, что позволяет сохранить работоспособность насоса, даже если один из цилиндров выходит из строя.
3. Эффективность: эти насосы отличаются высоким КПД благодаря особой конструкции плунжеров и клапанов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Насосы установок для гидравлического разрыва пластов // Студопедия URL: https://studopedia.ru/5_640_nasosi-ustanovok-dlya-gidravlicheskogo-razriva-plastov.html (дата обращения: 12.06.2023).
2. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие издание 2-е, переработанное и дополненное. Москва: «Машиностроение», 1971
3. Расчет резьбовых соединений на прочность // StudRef URL: https://studref.com/553439/tehnika/raschet_rezbovyh_soedineniy_prochnost (дата обращения: 12.06.2023).
4. Клапаны предохранительные // all-armatura.ru URL: https://all-armatura.ru/files/Documents/KLAPANY_PREDOHRANITELNYE/rukovodstvo-po-ehkspluatacii-klapanov-sppk-i-sppkr_pn16_pn160.pdf (дата обращения: 12.06.2023).
5. Кулагин А.В., Демидов Ю.С., Прокофьев В.Н., Кондаков Л.А. Основы теории и конструирования объемных гидропередач. Москва: «Высшая школа», 1968.
6. Башта Т.М и др. Гидравлика, гидромашин и гидроприводов. Москва: 1982. – 477с.
7. Гейко И.В. Расчет предохранительных и защитных устройств. Методические рекомендации к практическим занятиям. – Нижний Новгород: ФГБОУ НГТУ, 201Ц. – 31с., ил.
8. Приказ Ростехнадзора от 15.12.2020 N 536 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением"
9. Плунжерные буровые насосы // StudFiles URL: https://studfile.net/preview/9412669/page:13 (дата обращения: 12.06.2023).

Весь текст будет доступен после покупки