Технологическоое оборудование нефтегазодобывающей отрасли

Контрольная работа № 2

Вариант № 8

 

Вопрос:

8. Конструкция кранов  фонтанных арматур.

Ответ:

Фонтанная арматура (рис. 1) предназначена  для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций в умеренном и холодном макроклиматических районах для сред, содержащих СО2, Н2S, и пластовую воду. Собирается по схемам тройникового и крестового типов согласно ГОСТ 13846 – 84.

В качестве запорных устройств фонтанной  арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Они предназначены для перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании.

Особенности прямоточной задвижки в том, что при движении потока через нее нефть и газ не соприкасаются с уплотняющими поверхностями, благодаря чему достигается крайне незначительный их износ.

По сравнению с клиновой задвижкой  проходной пробковый кран обладает большей коррозионной стойкостью, имеет  меньший габаритный размер и меньшую массу.

 

 

Вопрос:

27. Динамические  (инерционные) нагрузки  на головку балансира Станка-качалки  (СК).

Ответ:

СТАНОК-КАЧАЛКА - агрегат для приведения в действие глубинного насоса при  механизированной эксплуатации нефтяных скважин.

Станок-качалка конструктивно представляет собой индивидуальный балансирный привод штанговых насосов, состоящий из редуктора и сдвоенного четырехзвенного шарнирного механизма, с роторным и роторно-балансирным уравновешиванием, преобразующим вращательное движение кривошипов в вертикальное движение канатной подвески устьевого штока с прикрепленной к нему колонной насосных штанг.

После первичного монтажа на стойку помещается балансир, который уравновешивают т. н. головкой балансира. К ней же крепится канатная подвеска (последняя соединяет балансир с полированым сальниковым штоком).

Во время работы станка-качалки  нагрузка на головку балансира и  на все узлы механизма меняется в  зависимости от направления движения плунжера.

Динамические нагрузки

В условиях работы глубинного насоса, где штанги за каждый ход дважды меняют направление своего движения, перехода через верхнюю и нижнею мертвые точки с нулевой скоростью, массы штанги и жидкости вынуждены, двигаются неравномерно и ускорения движения в течение каждого хода будут также непостоянны по величине и направлению.

 Инерционная сила равна произведению  массы на ускорение 

Фактор динамичности и инерционная  инерционная нагрузка растут пропорционально  длине хода сальникового штока и  квадрату числа качаний балансира.

Значительное повышение числа ходов может привести к превышению ускорения штанг на ускорением силы тяжести, что в условиях работы глубинно-насосных установок нежелательно в связи с возможной аварийностью.

Поэтому скорость откачки, при которой  отношение ускорений равно единице обычно считают критической. Если принять в качестве практически допустимых скорости, не превышающие 50-75 % от критической,  т.е. практически.

Схема работы станка-качалки изображена на Рис.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос:

49. Конструкция консольного центробежного насоса

 

Ответ:

Консольные одноступенчатые насосы — наиболее массовый тип центробежных насосов для подачи от 5 до 350 м3/ч. Консольные насосы применяют для  перекачивания не только воды, но и  химически активных жидкостей, суспензий и эмульсий. Поэтому конструкции и узлы таких насосов более унифицированы и стандартизированы, чем конструкции насосов других типов. Консольные насосы для воды изготовляют по ГОСТ 22247—76Е «Насосы центробежные консольные общего назначения для воды. Технические условия».

Рис. 3. Консольный насос типа К

1— рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — гайка; 4 — вал; 5 — сальник; 6 — опорная часть; 7—подшипники; 8 — упорное кольцо

 

 

 

 Промышленность выпускает насосы  на отдельной стойке (рис. 3) и моноблочные, т. е. закрепленные на опорном фланце электродвигателя. Рабочее колесо консольного насоса закрытого типа Литое закреплено на валу. Корпус насоса спиральный литой крепится к опорному кронштейну. Вал насоса вращается в двух подшипниковых опорах. Уплотнение насоса — мягкий сальник. Насос и электродвигатель закреплены на общей фундаментной плите. Привод от электродвигателя осуществляется через упругую муфту с монтажной приставкой, что позволяет демонтировать насос без отсоединения его от трубопровода и демонтажа электродвигателя, Подвод жидкости— осевой, отвод — вертикально вверх; напорный патрубок расположен по оси насоса.

 

 

 

Вопрос:

51. Принцип действия поршневого  компрессора. Условия сжатия газа  в поршневых компрессорах. Политропный  процесс.

 

Ответ:

 

Поршнево́й компре́ссор — тип компрессора, энергетическая машина для сжатия и подачи воздуха или жидкостей (масла, хладагента и др.) под давлением.

В поршневых компрессорах поршни совершают  возвратно-поступательные движения в  цилиндрах. Поршни, как правило, приводятся в движение при помощи пальцев кривошипа и шатунов на коленчатом вале. На одном кривошипе коленчатого вала могут располагаться до пяти шатунов. Всасыванием и выпуском воздуха управляют автономно открывающиеся и закрывающиеся клапаны.

Существуют  поршневые компрессоры с одним или несколькими цилиндрами, с V-образным или с W-образным расположением цилиндров. К тому же критерием различия является число ступеней сжатия. При использовании, например, 2-х цилиндрового компрессора с V-образным расположением цилиндров (см. рис. 4), различия между одной и двумя ступенями сжатия, а также происходящий при этом процесс сжатия описан ниже. 

 

 

1 Фильтр на всасывании

2 Впускной клапан

3  Выпускной клапан

4  Первая ступень сжатия

5  Межступенчатый рефрижератор

6  Вторая ступень сжатия

7  Коленчатый вал

 

Рис. 4 Две ступени сжатия в поршневом  компрессоре 

 

 

Одноступенчатый тип: цилиндры одинакового размера. Оба всасывают воздух, сжимают  его и вытесняют в линию  нагнетания.

Двухступенчатый тип: в первой ступени воздух сжимается до промежуточного давления. После промежуточного охлаждения, он сжимается до конечного давления во второй ступени. Отношение диаметров цилиндров устанавливается конструктивно в зависимости от величины промежуточного давления. Рабочий объём поршня второй ступени значительно меньше рабочего объёма поршня второй ступени, так как предварительно сжатый воздух, поступающий на вход второй ступени, имеет значительно меньший объём.

Автономные  компактные клапаны управляют всасыванием  и выпуском воздуха. Отношение давлений в ступенях устанавливается таким образом, чтобы в обеих ступенях совершался примерно одинаковый уровень работы. V-образное расположение цилиндров и равный вес поршней первой и второй ступеней, способствует уравновешенному вращению коленчатого вала и хорошему балансу масс.

Двухступенчатые поршневые компрессоры требуют  меньшей мощности привода на м3 производимого  сжатого воздуха по сравнению  с одноступенчатыми машинами. Благодаря  промежуточному охлаждению сжатого  воздуха после первой ступени  происходит уменьшение его объёма и соответственно изотермическое сжатие. На практике объёмный расход, по сравнению с одноступенчатым компрессором, при одинаковой мощности привода, увеличивается на 20% при давлении 10 бар.

К тому же преимуществом является понижение температуры в цилиндре; по этой причине этот тип очень надёжен при использовании в больших агрегатах давлением до 15 бар, даже если агрегат работает постоянно.

Поршневые компрессоры приводятся в действие, как правило, электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания. Привод либо непосредственно приводит в движение компрессор, либо используется муфта или, если требуется более гибкое регулирование скорости, используется ременная передача.

Опишем принцип действия поршневого компрессора. Итак, сжатие происходит по следующему циклу (см. рис. 5).

Когда поршень перемещается из верхней  мёртвой точки – давление в  зоне сжатия снижается ниже давления всасывания (точка 4). Впускной клапан открывается  и воздух из всасывающей области  поступает в зону сжатия. Поршень в этот момент перемещается вверх и давление в зоне сжатия возрастает. Как только оно превысит давление всасывания, впускной клапан закрывается (точка 1).

Давление продолжает расти до тех  пор, пока не превысит давления нагнетания (точка 2). Выпускной клапан открывается, и сжатый воздух дух поступает в линию нагнетания вплоть до достижения поршнем верхней мёртвой точки.

При завершающем ходе поршня вниз, давление в цилиндре очень быстро понижается и выпускной клапан снова  закрывается (точка 3).

 

Рис. 5 Цикл сжатия воздуха в поршневых компрессорах.

 

Политропный процесс, политропический  процесс — термодинамический  процесс, во время которого удельная теплоёмкость газа остаётся неизменной.

 

В соответствии с сущностью понятия  теплоёмкости  (          )   , предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс (                ) и адиабатный процесс (                    ).

 

В случае идеального газа, изобарный  процесс и изохорный процесс  также являются политропными (удельные теплоёмкости идеального газа при постоянном объёме и постоянном давлении соответственно равны

(                                                                    )и ( и не меняются при изменении  термодинамических параметров).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос:

61. Смазки поршневых компрессоров.

 

Ответ:

Система смазки поршневых компрессоров имеет две независимые системы  смазки – циркуляционную и лубликаторную.

Циркуляционная система  смазки

Циркуляционная смазка осуществляется через картер компрессора шестеренчатым  насосом. Масло к насосу поступает через фильтр грубой очистки и после насоса поступает к механизмам через щелевой (пластинчатый) фильтр и холодильник. Часть масла по отверстиям в коленчатом вале поступает к шатунным подшипникам и далее, по сверлениям в шатуне или по специальным трубам, прикрепленным к шатуну, к пальцу крейцкопфа. Другая часть масла поступает к трущимся поверхностям крейцкопфа. Давление масла регулируется предохранительным клапаном, смазка коренных подшипников – разбрызгиванием.

Лубликаторная система смазки

Смазка цилиндров и сальников  производится под давлением от многоплунжерного насоса (лубликатора). Смазка производится специальным компрессорным маслом К19(т), имеющим высокую температуру  вспышки. Количество масла, поступающего к каждой точке, регулируется винтами. Масло от лубликатора выносится из цилиндров вместе с воздухом и оседает в ресиверах и холодильниках.

Охлаждение стационарных компрессоров осуществляется проточной водой. Охлаждению подлежат воздушные холодильники (промежуточный  и концевой), холодильники масла и рубашки цилиндров. Поток воды контролируется по сливу в воронку и специальным струйным реле в системе защиты компрессора.

Система регулирования компрессора  предназначена для уменьшения производительности, когда давление приближается к максимальному.

Применяют два способа регулирования  стационарных компрессоров. При первом способе клапан производительности, устанавливаемый между воздушным  фильтром и цилиндром первой ступени, при приближении давления к максимальному  закрывается, увеличивая сопротивление на всосе.

При втором способе для уменьшения производительности подключается дополнительная емкость к цилиндру первой ступени, увеличивающая межклапанное (мертвое) пространство цилиндров.

При дальнейшем увеличении давления срабатывает разгрузочный управляемый клапан, обеспечивая выпуск воздуха после второй ступени в атмосферу. При аварийных режимах срабатывает предохранительный клапан: после первой ступени 0,25 – 0,27 МПа, после второй – 0,85 – 0,9 МПа. Предохранительными клапанами оборудуются также все ресиверы.

Поршневой компрессор представляет собой  динамически нагруженную машину. Особенности монтажа компрессоров заключаются в следующем. Выставку компрессора необходимо производить  по уровню без разборки машины. Базами для выставки компрессора могут быть направляющие крейцкопфов и штоки поршней, к которым легко добраться, сняв смотровые люки, коленчатый вал или торец вала. Выставка компрессора по горизонтальности производится валовым или рамным уровнем с ценой деления 0,05 – 0,1 мм/м с точностью до 0,2 мм/м.

 

Особенность установки угловых  компрессоров – наличие дополнительной роликовой опоры под горизонтальной ступенью. Установка опоры заключается  в следующем: регулирующий механизм опоры ставится в среднее положение, ролик устанавливается на верхний клин в центр паза. Весь механизм с роликом поджимается прокладками к центру опорной поверхности цилиндра. Добиваются прикосновения ролика к клину и опорной поверхности по всей длине. После установки анкерных болтов узел подливается, высокомарочным раствором, бетоном. Если ротор двигателя насажен на коленчатый вал, осуществляют центровку статора по ротору. Эту операцию необходимо производить после подливки компрессора и обтяжки анкерных болтов. Установка статора производится измерением зазора «по железу» между полюсами статора и ротором. Центровка производится щупами увеличенной длины. Верхний зазор должен быть на 10 – 15 % меньше нижнего: благодаря этому частично компенсируется вес ротора. Необходимо, также с допуском ±0,5 мм устанавливать статор «по железу» в осевом направлении относительно ротора.