Задача №16
РОЗРАХУНОК І ВИБІР РОЗМІРІВ НАСОСА ГЛИБИННО-НАСОСНОЇ УСТАНОВКИ І РЕЖИМА ЇЇ РОБОТИ
Тема: ВИБІР ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМУ РОБОТИ НАСОСА І ПАРАМЕТРІВ ГЛИБИННО-НАСОСНОЇ УСТАНОВКИ
16.1 Основні відомості
Подача (продуктивність) глибинно-насосної установки визначається за формулами [10, 11]:
;
т/добу, (16.1)
;
м3/добу, (16.2)
де –діаметр плунжера насоса, м;
–довжина хода полірованого штока станка-качалки, м;
–число ходів (коливань) за хвилину;
- коефіцієнт подачі;
- густина нафти, н/м3.
Теоретична подача глибинно-насосної установки:
;
м3/добу. (16.2)
Для умов мінімуму напружень в штангах основні параметри роботи насоса пов’язані такими співвідношеннями:
;
;
см2 (16.3)
або 
;
см2
,
м; (16.3а)
де
- площа перерізу плунжера;
–середня вага 1 погонного метра штанг.
Максимальне значення навантаження в точці підвісу штанг для одного з можливих режимів визначається за формулою:
;
кг, (16.4)
де – коефіцієнт втрати ваги штанги в рідині;
.
Максимальне напруження в штангах визначається з виразу:
; (16.5)
де
- площа перерізу штанг;
Частота обриву штанг:
. (16.6)
Потужність електродвигуна насосної установки можна визначити за формулою:
,
кВт,
де
–вага рідини в насосних трубах над
плунжером:
.
16.2 Постановка задачі
Визначити діаметр глибинного насоса і підібрати оптимальний режим його роботи, тобто визначити і для створення заданої подачі нафти , питомої ваги на протязі доби з відповідної глибини.
Колона штанг двохступенева:
мм
від
;
мм
від
.
Вага 1 пог. м -
кг/м.
Нехай відомий тип рекомендованої установки для заданих , (див. варіант). При цьому відомі також можливі параметри та (таблиця 16.3).
При виборі оптимального режиму роботи насоса будемо виходити із умови одержання мінімальних напружень в штангах, а відповідно і мінімального навантаження на головку балансира з наступною перевіркою міцності штанг (на обрив).
Задаємось спочатку рядом
можливих значень
для вибраного станка-качалки і знайдемо
за формулою (16.3а) відповідні їм значення
,
.
Результати обчислень занести в таблицю
16.1.
Таблиця 16.1 – Результати обчислень
№ режиму |
, м |
|
, см2 |
Діаметр плунжера,
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
,
см
Після цього задаємось рядом стандартних значень і за формулою (16.3а) знайдемо відповідні значення і .
Результати занести в таблицю 16.2.
Таблиця 16.2 – Результати обчислень
№ режиму |
N |
Fпл, см2 |
Dпл, см |
S, м |
5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
З таблиць 16.1 і 16.2 відбирають режими, що відповідають заданим умовам (з врахуванням можливостей станка-качалки).
Для вибору найбільш вигідного з них за формулою (16.4) визначають серед них мінімальне значення.
Режим, при якому має мінімальне значення, і буде оптимальним. На друк треба вивести параметри цього режиму:
, , , .
Порахувати при цьому режимі
навантаження
за формулою (16.5), прийнявши
мм.
Перевірку правильності
вибору режиму здійснити по частоті
обриву штанг, визначивши її за формулою
(16.6), для вибраного режиму і зіставивши
результат з
для інших можливих результатів.
Одержані розрахунковим
шляхом режимні параметри
і
(а іноді
і
)
часто виходять нестандартними, тому
користуючись даними таблиці 16.3, машинним
шляхом вибрати найближчі до розрахункових
стандартні параметри
,
,
,
беручи за основу
і один із стандартних розмірів (
або
).
Таблиця 16.3 - Теоретична подача глибинно-насосних установок (в м/добу) при різних значеннях та .
Тип станка-качалки |
, об за хв |
, мм |
Діаметр насоса , мм |
|||||||
28 |
32 |
38 |
44 |
56 |
70 |
95 |
100 |
|||
СКН-2 |
3, 4, 5 |
600 900 1200 1500 |
2,12 3,19 4,25 5,31 |
2,76 4,14 5,52 6,90 |
3,91 5,87 7,82 9,78 |
5,28 7,92 10,36 13,20 |
|
|||
СКН-3 |
7, 10, 14 |
450 600 750 900 |
2,79 3,73 4,66 5,57 |
3,62 4,83 6,04 7,24 |
5,13 6,85 8,56 10,27 |
6,93 9,24 11,55 13,86 |
11,36 14,89 18,81 22,35 |
17,43 23,23 29,04 34,84 |
32,19 42,92 53,65 64,39 |
|
СКН-5 |
6, 9, 12 |
900 1200 1500 1800 |
|
9,32 12,42 15,52 18,63 |
13,20 17,60 22,00 26,40 |
17,82 23,76 29,70 35,54 |
28,17 38,28 47,65 57,42 |
44,79 59,72 74,65 89,59 |
82,78 110,38 137,97 165,54 |
132,03 176,04 220,04 264,06 |
СКН-10 |
9 12 15 |
1200 1500 1800 2100 |
12,76 15,95 19,13 22,13 |
16,56 20,70 28,84 28,97 |
23,47 29,34 35,21 41,07 |
31,69 39,60 47,52 55,44 |
51,05 63,81 76,54 89,92 |
79,93 99,54 119,45 139,35 |
147,17 183,96 221,10 257,55 |
234,72 293,40 352,80 410,67 |
За формулою 16.1 для кінцевого вибраного режиму порахувати фактичну подачу, а за формулою 16.7 потужність електродвигуна насосної установи.
Графічний алгоритм і програма повинні містити підпрограми.
16.3 Варіанти завдань
Таблиця 16.4 – Варіанти завдань
№ варіанту |
Тип СКН |
, т/добу (м3/добу) |
, м |
, кг/м3 |
1 |
СКН-10 |
180 (200) |
500 |
900 |
2 |
СКН-3 |
25(27,8) |
700 |
900 |
3 |
СКН-2 |
8 (10) |
300 |
800 |
4 |
СКН-5 |
50 (62,5) |
500 |
800 |