3. Основные параметры гидравлических машин

3.1. Принципиальная схема насосной установки и параметры насосов (рис. 1).

Рис1.1 – Принципиальная схема насосной установки

1 – обратный клапан; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – насос;

4 –вакуумметр; 5 – манометр; 6 – задвижка; 7 – расходомер (счётчик);

8 – напорный трубопровод; 9 – резервуар

К основным параметрам всех типов насосов относятся:

1) подача насоса – отношение объёма (объёмная подача Q, м³/с) или массы (массовая подача G, кг/с) подаваемой жидкости ко времени. При этом:

,

где ρ – плотность жидкости, кг/м³.

Действительная подача – количество жидкости, проходящее через напорный трубопровод в единицу времени, Q_д, G_д. Измеряется счётчиками, расходомерами, мерниками. Теоретическая подача – количество жидкости перемещаемое рабочими органами насоса без учёта потерь в единицу времени, Q_т , G_т.

2) объёмный коэффициент полезного действия (к.п.д.) определяется из выражения

;

3) напор насоса Н, м, определяется по формуле

,

где z, p, v – соответственно отметка высоты, давление, скорость потока;

к, н – соответственно конечное (после насоса) и начальное (перед насосом);

g – ускорение свободного падения.

4) давление p, Па (Н/м²) определяется по формуле

.

5) полезная мощность насоса N, Вт, определяется по формуле

.

6) общий к.п.д. определяется по формуле

,

где N_п – мощность потребляемая насосом;

η_м , η_г , η_о – соответственно механический, гидравлический, объёмный к.п.д. (потери на трение, гидравлические и объёмные).

7) быстроходность насосов, для объёмных – это частота вращения вала n, об/с, для динамических – коэффициент быстроходности (при n заданной в об/мин)

.

3.2. Основные параметры гидродвигателей

1) частота вращения вала n (или угловая скорость );

2) крутящий момент М, Н·м;

3) мощность двигателя, Вт

;

4) перепад полного (статического и динамического) давления, Па

,

где обозначения те же, что и для насосов;

5) гидравлическая мощность гидродвигателя

;

6) к.п.д. гидродвигателя

.

Лекция № 2

1. Динамические гидравлические машины

К ним относятся: турбобуры, центробежные, вихревые, осевые насосы, гидродинамические муфты и турботрансформаторы. Рассмотрим принцип действия и основные расчётные формулы для каждого из них.

1.1. Турбобуры

1). Назначение и конструкция

Предназначены для вращения долота при бурении скважины без вращения бурильной колонны. Представляют собой многоступенчатую (до 100 ступеней) гидромашину (рис. 2.1).

Рис. 2.1 – Односекционный турбобур

1, 24 – переводники; 2 – втулка корпуса; 3 – корпус; 4 – контргайка;

5 – колпак; 6 – роторная гайка; 7, 10 – диски пяты; 8 – подпятник; 9 – кольцо пяты; 11, 17 – регулировочные кольца; 12, I8 – уплотнительные кольца;

13 – статор; 14 – ротор; 15 – втулка средней опоры; 16 – средняя опора;

19 – упор; 20 – шпонка; 21 – втулка нижней опоры; 22 – ниппель; 23 – вал

Каждая ступень турбины состоит из двух лопаточных систем: статора и ротора. Буровой раствор проходит через каждую ступень и создаёт крутящий момент ротору относительно статора. Крутящие моменты ступеней складываются, создавая общий крутящий момент турбобура.