3.8. Гидропоршеньді сораптың батырмалы агрегаты
Батырмалы агрегат сораптан және ағынды сұйықтың золотникті реттеушісі бар қозғалтқыштан тұрады. Қозғалтқыш дифференциалды, бір немесе қосжақты жүрісті болады. Жұмыстық қуыстардың қозғалтқыш және сорап бөліктерінде әртүрлі орналасуына байланысты, батырмалы гидропоршеньді сорап агрегаттарының 900-дан астам сұлбасы бар. Бірақ жүзеге асқан сериялы және тәжірибелі үлігілердің саны шамалы. Негізінен бұл қозғалтқыштары және қосжақты немесе дифференциалды жүрісті сораптары бар агрегаттар. Ең қарапайым түрдегі агрегаттарда дифференциалды жүрісті қозғалтқыш немесе сорап болады, ал қосжақты жүрісті агрегаттар күрделірек болады, бірақ олардың ПӘК-тері жоғары болады және жұмыс істеу режимі бірқалыпты болады (поршеньдердің жоғары және төмен түсу жылдамдықтары бір-біріне жақын болады).
ОКБ БН конструкторлары – Чичеров Л.Г., Калинин В.М және т.б. конструкторлармен ұсынылған сұлба бойынша жасалған дифференциалды жүрісті ең қарапайым агрегатты қарастырайық. Батырмалы агрегат (3.19-сурет) қозғалтқыш цилиндрінен және поршеннен (1), қозғалтқыш поршенін сорап поршенімен байланыстыратын штоктан (2), золотниктан (3), сораптың поршені және цилиндрінен (4) тұрады. А каналы бойынша жұмыстық сұйық қозғалтқыштың поршенінің астындағы Б қуысына түседі, бұл қуыста жұмыстық қуыстың тұрақты қысымы жасалынады.
3.19-сурет. Дифференциалды батырмалы агрегаттың сұлбасы
Суретте көрсетілген поршеннің және золотниктің тұрған жағдайында, Б және В қуыстары (қозғалтқыш поршеннің үстінде және астында) бір-бірімен байланыстырылған. Шток өзінің астыңғы жағымен сораптың қуысынан
шығады, бұл жерде қысым ағызып шығарылатын сұйық бағанының қысымына тең. Жұмыстық сұйықтың қысымы ағызылып шығарылатын сұйық бағанының қысымынан үлкен. Қозғалтқыш поршенінің үстінен және астынан ағызылып шығарылатын сұйық бағанының қысымы әсер етеді. Штокқа үстінен жұмыстық сұйықтың қысымы, ал астынан ағызып шығарылатын сұйықтың қысымдары әсер етеді. Осылайша штокқа үстінен астына қарай жүретін күш пайда болады, бұл күш бүкіл поршень тобын астына қарай тартады. Д қуысынан айдаушы клапан арқылы сораптың поршень үстіндегі Г қуысынан алынатын сұйықтың ағып кетуі болады. Сораптың сорушы клапаны бұл кезде жабық болады. Сораптың цилиндріне кіретін шток көлеміне тең болатын, ағызып шығарылатын сұйықтың бір бөлігі көтергіш каналға итеріледі.
Поршеньдердің шеткі төменгі жағдайында штоктың жоғарғы жағындағы бойлық канавканың Б қуысын золотник астындағы камерамен байланыстырады, золотник күштер айырымының әсерінен жоғарғы жағдайға келіп, Б және С каналдарын байланыстырады. Осылайша Б қуысы Г қуысымен байланыстырылады, қозғалтқыш поршенінің үстінде ағызылып шығарылатын сұйық бағанының қысымы орнатылады. Қозғалтқыш поршенінің астындағы Б қуысында жұмыстық сұйықтың тұрақты қысымы қалады. Нәтижесінде қозғалтқыштың поршеніне Б және В қуыстарындағы қысымдарының айырымынан туатын күштер әсер етеді, поршеньді топ жоғары қарай қозғалысын бастайды.
Сораптың айдаушы клапандары жабылып сорушы клапандары ашылады. Ұңғы қуысынан сорап цилиндріне (Д қуысына) сұйықтың сорылуы болады. Штоктың төменгі жағында орналасқан шеткі жоғарғы жағдайдағы бойлық канавка Е қуысын золотниктің Г қуысымен байланыстырады. Золотник астындағы қысым ағызылып шығарылатын сұйық бағанасының қысымына дейін төмндейді. Золотник үстінде жұмыстық сұйықтың үлкен қысымы әсер етеді. Қысым құламасының (перепад) әсерінен золотник төменгі жағдайға қозғалады (3.8-сурет). Осыдан кейін батпалы агрегаттың жұмыс циклі қайталынады.
Жер үстіндегі сорап агрегаттары бір ГПСА және де бірнеше әртүрлі ұңғыларда орналасқан ГПСА-ға да жетектеуші болу мүмкін. Олардың арасындағы сұйықты реттеу үшін, жұмыстық сұйықтың шығын стабилизаторы бар реттеуші гребенкалар қолданылады. Гидропоршеньді сорапты қондырғылардың беттік жабдықтарын келесі түрде ажыратылады:
- жұмысшы сұйықтың циркуляциясының принциптік сұлбасының типі бойынша (ашық немесе жабық);
- бір беттік қондырғы арқылы жұмыс істейтін ГПСА саны бойынша (индивидуальды немесе топты).
Қондырғылардың негізгі ерекшеліктерін қарастырайық.
Жұмыстық сұйықтың циркуляциясының сұлбасының типі жұмыстық сұйықтың жоғары бетке қайтарылу тәсілін анықтайды. Жабық сұлбалы қондырғыларда сұйық пайдалы жұмыс істеген соң гидроқозғалтқыштан бөлек канал арқылы жер бетіне көтеріледі. Ұңғылық сораптан шығатын қабаттың өнімі өзінің бөлек каналы арқылы көтеріледі.
Көрсетілген екі типтік қондырғылардың принципиальды сұлбалары 3.20-суретте көрсетілген.
3.20-сурет. Гидропоршеньді сорапты қондырғылардың беттік жабдықтарының принципиальды орналастыру сұлбалары
(сол жақта-ашық сұлба, оң жақта –жабық сұлба)
Олардың әрқайсысында қозғалтқыш (1) күштік сорапты (2) іске қосады, ол құбырлар тізбегі (3) арқылы жұмыстық сұйықты гидропоршеньді агрегаттың (ГПСА) қозғалтқышына жеткізеді. Қозғалтқышпен (4) іске қосылатын ұңғылық сорап (5) ГПСА, ұңғыдағы қабаттық сұйықты алып, құбырлар тізбегімен (6) жоғары бағыттайды. Ашық сүлбелі қондырғыларда жұмыстық сұйық жоғары бетке құбырлар тізбегімен (6), ал жабық сұлбалы қондырғыларда бөлек тізбекпен (7) көтеріледі.
Ашық сұлбалы қондырғыларда қабаттың және жұмыстық сұйықтардың қоспасы тізбектен (6) жұмыстық сұйықты дайындаушы құрылғыға (8) бағытталады, одан тазартылған мұнай құбырмен (9) күштік сораптың (2) қабылдауына түседі, ал әртүрлі қоспалары бар ағынның қалған бөлігі жинақтаушы кәсіпшілік коллекторға бағытталады.
Жабық сұлбалы қондырғыларда сұйық дайындау құрылғысының буферлі ыдысына (8) қайтарылады, ол жерден құбырмен (9) күштік сораптың қабылдауына (2) бағытталады. Тізбектен (7) шыққан қабат сұйығы жинағыш кәсіпшілік коллекторға жіберіледі, ал сұйықтың шағын бөлігі (1-2%) жұмыстық сұйықтың шығынын толтыру үшін құбырмен (10) дайындау құрылғысына (8) бағытталады.
ГПСА сораптарының барлық конструкцияларын ұңғылық сораптардың жұмыс істеу принципі бойынша үш топқа бөлінеді: бірлік, қос және дифференциалды жүрісті.
Жұмыстық сұйықты дайындау блогының сипаттамалары негізінен қондырғының гидравликалық сұлбасымен ескеріледі: жабық немесе ашық. Бірінші жағдайда, күштік сораптың өнімділігінен оның өнімділігі 1-3%, екінші жағдайда – 50%-ға тең болады.
Әдетте, жұмыстық сұйық ретінде еркін және ерітілген газдан, судан және абразивтан тазартылған өңделмеген мұнай қолданылады. Жабық сұлбаны қолданғанда жұымыстық сұйықтың аз мөлшерін дайындауы кезінде қиындық тудырмаса, ашық сұлбалы қондырғыларға сұйықтың тазартылуы күрделі болып келеді.
ГПСА және күштік сорап ұзақ уақыт жұмыс істеуі үшін жұмыстық сұйыққа жоғары дәрежедегі талаптар қойылады. Бұл талаптардың орындалмауы, мысалы құрамында абразивтің болуы, үйкеліс парларының қарқынды тозуына әкеліп соғады: сорап ішіндегі нығыздауыш плунжері, поршень-цилиндр, ГПСА-ғы клапан мен золотниктің бөлшектері, коррозиялы-активті компоненттердің көбеюі ішкі қуыстардың жұмыстық бетерінің және гидрожүйенің коррозиясына әкеледі.
Гидропоршеньді сорап қондырғысын таңдаған кезде негізгі мақсат – оның сұлбасын және жинақтаушы жабдықтардың сипаттамаларын анықтау (ұңғылық және беттік). Есептеулердің алғашқы мәліметтері кәсіпшілік мәліметтерінен алынады, тек СКҚ-ның өлшемдері ғана гидропоршеньді сорап қондырғысының (ГПСА) сұлбасына қарай таңдалады. ГПСА сұлбасын өндіру көлеміне және ұңғының шегендеуші тізбегінің өлшеміне қарай таңдайды. Аз алымдар үшін жұмыстық сұйықтың тұйық циркуляциясын және лақтырылатын батырмалы агрегаты бар ГПСА сұлбасын қолдануға болады, орташа алымдар үшін жұмыстық және өндірілетін сұйықтың араласуын және лақтырылатын батырмалы агрегатын қажет етеді, үлкен мөлшерде алымдар кезінде ГПСА сұлбалары үшін СКҚ-да түсірілетін батырмалы агрегаттар қолданылуы қажет. Мысалы, лақтырылатын батырмалы агрегаты бар қондырғыны жұмыстық сұйықтың көтеру сұлбасына және құбырлардың түсіруіне қарай келесі параметрлерде қолдануға болады:
жұмыстық сұйықтың тұйық циркуляциясы: екі параллель СКҚ тізбегі болғанда және ұңғыда пакердің орнатылуы кезінде – егер шегендеуші құбырлар диаметрі 168 мм болса 100м3/тәу дейін өндіру, ал егер диаметр 146 мм болса, онда шамамен 20м3/тәу дейін өндіру үшін.
жұмыстық сұйықты өндірілген сұйықпен араласқанда, бір СКҚ тізбегі және пакер бар болғанда – егер диаметр 146 мм болса, 500м3/тәу өндіру үшін.
Үлкен берілістер кезінде ұңғыға СКҚ тізбегінде түсірілетін батырмалы агрегаттарды қолдану керек.