НПИ «Учебная техника и технологии »ЮУрГУ

ООО НПП «Учтех- Профи»

ОКП 96 6719

Стенд учебный НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01

«Модель штанговой насосной установки»

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01.00.000.00 ПЗ

Челябинск-2012

Содержание

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 3

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ 12 2.1 Изучение принципа работы скважинного штангового насоса 12

2.2 Определение производительности скважинного штангового насоса в зависимости от частоты вращения вала приводного двигателя, расчет теоретической производительности, определение объемного КПД насоса 14

2.3 Определение мощностных характеристик приводного давления 20

2.4 Снятие индикаторной диаграммы скважинного насоса и сравнение ее с теоретической 24

2.5 Определение нагрузок на механизм привода в зависимости от уровней давления в «скважине» и в «потребителе» 26

1. Общие сведения о проведении лабораторных работ

Лабораторные работы проводятся в соответствии с данными методическими материалами и руководством по эксплуатации НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01 РЭ.

Схема стенда НФТ-МШНМУ-010-5ЛР-01 представлена на рисунке 1. расшифровку обозначений смотри в табл. 1.

Таблица .1.

Состав стенда НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01

Обозначение	Наименование	Позиция (см. Руководство по экспл.)
Б1	Бак	1
ЕМ1	Мерная емкость потребитель (W=2,0л)	2
ПН	Привод штангового насоса(качалка)	3
ШН	Модель штангового насоса	4
Н1	Вспомогательный насос	5
ЭД1	Электродвигатель привода качалки	6
ТД	Тензодатчик	7
К1	Компрессор	9
КР1	Редукционный клапан	9.1
КР2	Редукционный клапан	9.2
МН1	Манометр	9.3
ЗД1	Электромагнитная задвижка	10.1
З1	Задвижка вспомогательного насоса прямая	11.1
З2	Задвижка переливная	11.2
З3	Задвижка линии потребителя	11.3
З4	Задвижка сливная	11.4
КШ1	Кран шаровой	12
КШ2	Кран шаровой	12.1
Ф1	Фильтр	12.2
ДД1	Датчик давления в пласте	-
ДД2	Датчик давления в напорной линии	-
ДД3	Давление во всасывающей камере	-
ДД4	Давление в потребителе (емкости)	-
-	Кнопка управления секундомера	16
ГЗ	Горловина заливная	20
КП1	Клапан предохранительный	21
Р1	Ресивер 10 л	23
Р2	Ресивер пневмо цилиндров 3 л	24

Рис .1. Схема учебного стенда «Модель штанговой насосной установки»

(НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01).

Стенд позволяет изучать способ подъема нефти из скважины штанговым насосом , исследовать характеристики данного аппарата , и экспериментально определять нагрузки на привод насоса.

Схема стенда приведена рис.1.

Жидкость (вода), которая перекачивается штанговым насосом, нагнетается в резервуар , имитирующий скважинное пространство НКТ центробежным насосом Н1 по соединительным трубопроводом из бака Б1.

Для регулировки уровня давления в скважине служат задвижки З1 и З2.

Всасывающем трубопроводом центробежный насос Н1, через шаровый кран КШ1 и фильтр Ф1 соединен с баком Б1.

Информационно-измерительная система стенда позволяет определять давления в точках системы и расходы жидкости в напорной линии штангового насоса.

давление в скважине измеряется при помощи- датчика давления ДД1 (КПа).

давление на выходе штангового насоса (в линии потребителя) измеряется датчиком давления ДД2 (КПа).

давление во всасывающей камере штангового насоса измеряется датчиком давления ДД3 (КПа).

давление в потребителе (емкости) измеряется датчиком давления ДД4 (КПа).

Емкость-потребитель 2 (ЕМ1) выполняет функции мерного сосуда для измерения расхода жидкости , а также функции пневмогидравлического аккумулятора для демпфирования пульсации подачи поршневого штангового насоса.

При помощи мерной емкости ЕМ1 расходы жидкости измеряются объемным способом , время наполнения емкости может определяться при помощи электронного секундомера по показаниям поплавковых датчиков; также расход жидкости может быть определен при помощи визуального замера объема по шкале расположенной на мерной емкости и времени наполнения обычным, запускаемым вручную, секундомером.

Секундомер с ручным управлением предназначен для замера времени наполнения контрольного отсека, показания секундомера отображаются на табло (сек).

Отсчет времени на табло ручного секундомера запускается и прекращается нажатиями кнопками 16 (см. руководство по эксплуатации).

Возможен замер расхода в ручном режиме: переключением тумблера 17.8 (рис. 3) закрывается электромагнитная задвижка ЗД1, после того, как набирается некоторое количество жидкости , включается секундомер в верхней мертвой точке штангового насоса нажатием и удержанием кнопки. После набора дополнительного объема жидкости W секундомер останавливается (отпустить кнопку) также в верхней мертвой точке насоса. После чего следует открыть электромагнитную задвижку ЗД1. Показания сохраняются на табло для начала следующего измерения. При достижении уровня жидкости выше максимального , срабатывает датчик уровня , в результате чего задвижка ЗД1 открывается автоматически.

Для повышения точности измерений рекомендуется определять расход при помощи программы измерений «Штанговый насос».

В автоматическом режиме (тумблер 17.19 в левом положении) замеры осуществляются следующим образом: при уровне жидкости в мерной емкости-потребителе между верхним и нижним поплавковыми датчиками переключением тумблера 17.8 открывается электромагнитная задвижка ЗД1. Уровень жидкости в мерной емкости в результате этого понизится , при срабатывании нижнего поплавкового датчика ЗД1 автоматически закрывается, начинается отсчет времени. При срабатывании верхнего датчика отсчет времени заканчивается, электромагнитные задвижки вновь открываются. Объем жидкости W в этом случае фиксирован и равен 2,0 л. Перед новым измерением следует обнулить значение времени на табло 17.5 кнопкой 17.18.

Результаты измерений также могут просматриваться и быть представлены в виде различных графических зависимости при помощи специальной программы для сбора и обработки данных «Штанговый насос», установленной на ПЭВМ (ноутбук), входящий в комплект поставки.

Ноутбук подключается к плате АЦП, входящей в состав блока управления 17 при помощи USB кабеля.

Вид интерфейса программы сбора и обработки данных «Штанговый насос» приведен на рис.2.

При помощи данной программы можно отслеживать изменение выбранных параметров в течении одного цикла (двойного хода поршня) , а также определять средний расход за 10 циклов.

Окно «Данные по оси абсцисс» предназначено для выбора координаты Х графика, возможны варианты: 1. объем рабочей камеры см³; 2. ход поршня мм; 3.продолжительность цикла.

Окно «Данные по оси ординат» позволяет выбрать данные из спика:

1.давление в скважине, КПа

2.давление в потребителе, КПа

3.давление на выходе насоса, КПа

4.давление в рабочей камере, КПа

5.момент на приводе, Нм

6.частота вращения электродвигателя, об/ мин

7.мощность потребляемая, Вт

8.изгибающий момент, Нм

В правой верхней части окна представлена таблица с осредненными по продолжительности цикла параметрами.

В правой нижней части окна расположено после определения расхода через мерную емкость ЕМ1. Для измерения необходимо переключением тумблера 17.8 сбросить уровень жидкости в емкости так, чтобы датчик нижнего поплавка не срабатывал, затем снова переключить тумблер 17.8 в положение «Закрыто». В программе нажать «Измерить расход за 10 циклов».

После достижения насосом нижней мертвой точки начинается измерение расхода за 10 циклов, после чего в соответствующим поле будет показан результат. Следует обратить внимание, что измерение начинается только при опущенном нижнем поплавке.

Рис. 2. Интерфейс программы сбора и обработки данных «штанговый насос»

Меры предосторожности при работе.

К работе со стендом допускается персонал после ознакомления с руководством по эксплуатации НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01 РЭ и данными указаниями по проведению лабораторных работ .

Одновременно допускается проведение лабораторных работ с группой не более 2…3 учащихся под наблюдением преподавателя.

ПОДВИЖНЫЕ ЧАСТИ ПРИВОДА МОДЕЛИ ШТАНГОВОГО НАСОСА ПРИ РАБОТЕ СТЕНДА ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ ОПАСНОСТЬ И МОГУТ ВЫЗВАТЬ ТРАВМЫ ПРИ НЕОСТОРОЖНОМ ОБРАЩЕНИИ.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРИКАСАТЬСЯ К ЭЛНМЕНТАМ ПРИВОДА МОДЕЛИ ШТАНГОВОГО НАСОСА ПРИ ВКЛЮЧЕННОМ ПИТАНИИ СТЕНДА.

Во время работы и транспортировки стенда запрещается прикладывать внешние нагрузки к модели штангового насоса, на трубопроводы, измерительную емкость и накопительный бак (в.т.ч. опираться на них или класть посторонние предметы), запрещена транспортировка стенда при наличии жидкости в баках.

Запрещается также сборка- разборка соединений, их подтяжка при работающих насосах или наличии воды в штанговым насосе, трубопроводах и мерной емкости.

Порядок включения и работы

- Перед началом работы необходимо осуществить заправку стенда рабочей жидкостью. Заправлять стенд необходимо через заливную горловину 20. Количество заливаемой жидкости 30…35 л.

В качестве рабочей жидкости используется вода. Так как водопроводная вода через несколько дней после заправки стенда из-за «цветения» становится непригодной для дальнейшего использования рекомендуется использовать какие-либо антикоррозионные присадки.

- Подсоединить к блоку управления и включить в сеть ноутбук, входящий в состав учебного стенда «модель штанговый насосной установки», запустить программу обработки данных.

- Включить автоматический выключатель 22.

- Убедиться в том, что открыт кран КШ1 во всасывающем трубопроводе.

- Выкрутить регулирующий элемент задвижки З2 против часовой стрелки полностью. Задвижку З1 закрыть полностью.

- Полностью открутить управляющие рукоятки клапанов КР1 и КР2 против часовой стрелки, полностью закрыть клапан 21 (КП1) поворачивая регулирующую рукоятку по часовой стрелке.

- Включить питание блока управления тумблером 17.2

- Закрыть электромагнитную задвижку ЗД1 переключением тумблера 17.8 (тумблер 17.9 должен быть отключен).

- Тумблер 17.9 переключить в положение «авто»

- Включить питание компрессора К1 ( перед включением убедиться, что кнопка «вкл» на компрессоре нажата, рукоятка клапана компрессора до упора затянута по часовой стрелке).

- Включить питание вспомогательного насоса Н1.

- Регулировкой клапана КР2 (9.2) настроить давление в пневмоцилиндре равным 5 Бар ( по манометру МН1 (9.3).

- Постепенно открывая проходное сечение задвижки З1, и при необходимости частично закрывая задвижку З2 добиться поступления жидкости в мерную емкость до минимального уровня 10…30 мм.

- Выключить питание насоса Н1.

- При подъеме уровня жидкости, выше чем необходимо для срабатывания нижнего датчика уровня в емкости ЕМ1, понизить уровень кратковременным открытием задвижки ЗД1 переключением тумблера 17.8. После чего вновь закрыта ЗД1 тумблером 17.8.

- Закрытием редукционного клапана КР1 повысить давление в мерной емкости (давление нагрузки). Р_н до 200…250 КПа.

- Вращая регулирующий элемент клапана 21(КП1) против часовой стрелки, добиться минимального истечения воздуха через него в атмосферу. Начало открытия определяется по незначительному уменьшенью давления в емкости ЕМ1 (табло 17.3) и характерному звуку.

- Провернуть регулирующий элемент клапана 21 (КП1) по часовой стрелке на 1/4 оборота.

- Включить питание вспомогательного насоса Н1.

- Постепенно открывая проходное сечение задвижки З1, отрегулировать давление в скважине равным 40…50 КПа, при необходимости частично закрывать задвижку З2, при этом уровень жидкости в приемном резервуаре (скважине) не должен быть меньше 100мм.

- Регулятор 17.10 повернуть по часовой стрелке до упора.

- Включить питание электродвигателя привода штангового насоса тумблером 17.13.

- Нажать кнопку « Hand on» на панели управления частотным регулятором.

- Выставить регулятором 17.10 значение частоты 30…40Гц.

- Наблюдать работу штангового насоса.

- Выключить питание электродвигателя 6(ЭД1) тумблером 17.13. Снизить давление в потребителе и пневмоцилиндре откручивая рукоятку клапанов КР1 и КР2 против часовой стрелки до упора.

- Закрыть задвижку З1.

- Открыть задвижку З2.

- Выключить питание вспомогательного насоса 5 (Н1) тумблером 17.12.

- Выключить компрессор и питание системы управления (тумблеры 17.12 и 17.2).

- Открытием электромагнитной задвижки ЗД1 (одновременным переключением тумблеров 17.8 и 17.9) слить жидкость из мерной емкости.

- При необходимости отключении стенда на длительный период (более нескольких часов) необходимо опустошить все ресиверы. Для этого предохранительный клапан 21 (КП1) следует настроить на нулевое давление откручивая его управляющую рукоятку против часовой стрелки до упора, после чего поворачивать рукоятку клапана КР1 по часовой стрелке до возникновения истечения воздуха в атмосферу. Процесс истечения может занять 10…15 минут.

Работу стенда всегда следует начинать при закрытой задвижке З1 для предотвращения чрезмерного заброса давления на всасывании штангового насоса.