книги / Справочник механика по геологоразведочному бурению
..pdfн движение коленчатым валом 7. Задняя крышка цилиндра, через которую про ходит шток, снабжена уплотняющим сальником 5. Вращение коленчатому валу передается от приводного вала 6 через пару зубчатых колес. Каждая полость цилиндра снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами. Обе полости цилиндров имеют нагнетательные клапаны 15. Сверху на гидравлическом блоке установлен переливной кран 1, позволяющий регулировать количество жидкости, подаваемой в скважину, путем слива излишней жидкости обратно в отстойник. Переливной кран снабжен манометром 3 с гасителем колебаний жидкости 2. Цилиндры закрываются крышками 14.
Насос Гр 16/40 — горизонтальный, поршневой, двухцилиндровый, двой ного действия. Техническая характеристика насоса приведена в табл. V.1, а конструктивное устройство показано на рис. V.3. Насос применяется главным образом для комплектации стационарных буровых станков ЗИФ-ЗООМ, СБА-500, ЗИФ-650А и СБА—800 и выпускаемых на их базе самоходных установок. По ставляется он в двух модификациях: Гр 16/40П — с постоянной производитель ностью; Гр 16/40С — с регулируемой производительностью.
Насос с регулируемой производительностью имеет специальный механизм, позволяющий в широких пределах ступенчато регулировать количество жидко сти, подаваемой в скважину, путем изменения длины хода поршня. Шатун при водится в движение непосредственно от приводного вала без приводных шестерен.
Для уменьшения площади, занимаемой насосом, электродвигатель устано влен на корпусе насоса.
Насос 11ГрБ по конструкции мало отличается от насосов НГР 250/50
иГр 16/40. Он имеет большие производительность и давление. Этими насосами комплектуются буровые станкп ЗИФ-1200А, ЗИФ-1200М, ЗИФ-1200МР, БА-2000
идр.
Характеристика насоса приведена в табл. V.1, а конструкция показана на рис. V.4.
В отличие от ранее описанных насосов он имеет воздушный колпак, уста новленный на гидравлическом блоке, для уменьшения пульсации промывочной жидкости. Работает колпак следующим образом. При подаче в нагнетательную магистраль жидкости воздух, находящийся в воздушном колпаке, под ее давле нием сжимается. Чем больше давление, тем больший объем будет занимать жидкость в колпаке и тем больше будет сжат воздух. При уменьшении скорости поршня к концу хода снижаются также скорость движения жидкости и давление в нагнетательной магистрали. В это время находящаяся под давлением в воздуш ном колпаке жидкость будет вытесняться сжатым воздухом в нагнетательную магистраль, компенсируя уменьшение подачи жидкости поршнем. При перемене направления движения поршня и дальнейшем увеличении его скорости давление р магистрали будет повышаться и жидкость снова начнет подниматься в колпаке, ржимая воздух. Таким образом, периодически в соответствии с числом ходов поршня жидкость будет выходить из колпака и входить обратно, выравнивая количество жидкости, протекающее по трубопроводу, и ее давление. Для обес печения работоспособности колпака необходимо, чтобы внутри его все время находился воздух.
Насос НБ11Э — горизонтальный, плунжерный, трехцилиндровый, про стого действия. Техническая характеристика приведена в табл. V.2, а конструк ция показана на рис. V.5. Насос оснащен четырехскоростной коробкой передач.
Технические характеристики буровых насосов, применяемых при геолого разведочном бурении, приведены в табл. V.1 и V.2.
Определение производительности поршневого насоса и мощности его привода
В практике геологоразведочного бурения принято измерять производитель ность насоса в л/мин. Для насосов простого действия (плунжерных) площадь поршня (в см2) определится по формуле
„л £>2
где D — диаметр цилиндра в см.
Параметры
Производительность, |
л/мин. . |
Максимальное рабочее давление, кгс/см2
Число цилиндров . Диаметр плунжера . . .
Длина хода плунжера, мм Число ходов в 1 мин
Скорость вращения приводного вала, о б /м и н ...................
Приводная мощность, кВт Внутренний диаметр рукава, мм:
всасывающего нагнетательного ...................
Максимальная высота всасыва ния, м вод. ст. . . .
Габаритные размеры, мм: • длина ширина
высота ...........................
Вес насоса без привода, кг
|
|
Тип |
насоса |
|
|
1НБ8 |
НГП-i |
НБ25/16 |
2НБ-7Э |
ov/оэдн |
|
10 |
24 |
25 |
35 |
30; |
60 |
15 |
15 |
16 |
20 |
40; |
20 |
1 |
2 |
1 |
3 |
3 |
|
40 |
50 |
45 |
28 |
45 |
|
20 |
0 -5 0 |
45 |
45 |
40 |
|
490 |
145 |
390 |
450 |
175; 350 |
|
490 |
145 |
390 |
1060 |
550 |
|
1,5 |
2,1 |
1,5 |
1,7 |
3,0 |
|
25 |
30 |
32 |
38 |
50 |
|
12 |
25 |
18 |
25 |
32 |
|
4,5 |
5 |
5 |
5 |
5. |
|
585 |
700 |
745 |
970 |
1325 |
|
345 |
550 |
325 |
510 |
610 |
|
435 |
800 |
365 |
420 |
490 |
|
50 |
222 |
44 |
112 |
145 |
НБ11Э
25; 40; 75; 125
40; 30; 20 3 45 55
108; 176; 324; 524
1440
5,5
50
32
5
1540
680
490
275
При длине хода плунжера S (в см) объем жидкости, засасываемой в цилиндр, будет равен FS в см3 или FS в л, а при числе ходов плунжера, равном п в 1 мин,
производительность одного цилиндра будет равна |
FSn |
в л/мин. Так как цилиндр |
|
насоса заполняется неполностью из-за наличия |
в насосе воздуха или паров, |
а также вследствие утечек жидкости через поршень и клапаны, степень наполне ния цилиндра учитывается коэффициентом наполнения ц, который берется в пре делах 0,8—0,9.
Обозначая число цилиндров насоса через т , получим окончательную фор мулу для определения производительности насосов простого действия
_ FSam |
nD^Snm |
У_Т) “ Ш о |
Ш ) |
Аналогичным образом получим формулу для определения производитель ности насосов двойного действия. Необходимо только учесть, что площадь поршня второй полости, через которую проходит шток, будет меньше площади поршня с противоположной стороны на величину площади штока. Если диаметр штока обозначить через d, то площадь поршня со стороны штока будет
Я(Д2_<*2)
а суммарная площадь поршня с обеих сторон
л |
( 7 ) 2 — d 2 ) |
TiD2 |
F С у М = |
4 |
^ - ( 2 Z 3 2 _ d 2 ) . |
|
Подставляя в формулу производительности для насоса простого действия вместо F выражение FcytA, получим окончательное выражение для определения производительности насосов двойного действия
FcyuSnm _ |
n{2Db — dZ)Snm |
1000 ~ т) |
4000 |
Пример. Определить производительность двухцилиндрового насоса по сле дующим данным: диаметр поршня D = 85 мм; диаметр штока d = 32 мм; ход поршня S = 140 мм; число ходов поршня в 1 мин п = 94; коэффициент напол нения насоса ц = 0,9.
Производительность насоса
<? = 0,9 3,14 (2 - 8,52- 3,22) 14.94 -2 = 249 л/мин. 4000
Мощность двигателя (в л. с.) для привода насоса определяется по формуле
N = M -
450») ’
где Q — производительность насоса в л/мин; р — давление в кгс/смг; х\ = 0,7 -т- 0,8 — коэффициент полезного действия насоса.
Пример. Определить мощность двигателя для привода насоса по следующим данным: Q = 249 л/мин; р = 40 кгс/см2; г\ = 0,7.
_249140
31.6 л. с.
450 • 0,7
Штанговые насосы
При проведении гидрогеологических работ для откачки подземных вод из скважин с динамическими уровнями от 6 до 50 м и реже от 50 до 100 м при меняют штанговые поршневые насосы. Производительность их колеблется в пре делах 3—50 м3/ч в зависимости от типа насоса, диаметра насосного цилиндра, длины хода поршня и количества ходов поршня в единицу времени.
Штанговые поршневые насосы делятся на насосы простого п двойного действия.
Штанговые насосы простого действия. На рис. V.6 показана схема насоса простого действия. Он состоит из насосного цилиндра 7, внутри которого ходпт поршень 7 с проходным отверстием, закрытым нагнетательным клапаном 10. На нижнем конце цилиндра расположен всасывающий клапан 4. Насосный ци линдр прикреплен к насосным трубам 2, которые в свою очередь подвешены на хомутах 3. Поршень приводится в движение штангами 6 с полированным што ком 5, который проходит через сальниковую коробку 5. Возвратно-поступатель- пое движение штангам сообщает качалка 9.
При движении поршня вверх нагнетательный клапан 10 закрывается и столб воды над ним поднимается вверх. Излишки воды сливаются через патрубок 11. В это время в нижней полости цилиндра создается разрежение. Вода под дей ствием атмосферного давления откроет всасывающий клапан 4 и по мере про движения поршня вверх будет заполнять нижнюю полость цилиндра.
При движении поршня вниз всасывающий клапан под действием находя щегося над ним столба жидкости закроется, а нагнетательный клапан откроется и поршень свободно опустится на дно цилиндра, пропуская через себя жидкость из нижней полости цилиндра в верхнюю. В это время подачи жидкости не будет,
Таким образом, за один двойной ход поршня Жидкость будет нагнетаться только один раз.
Штанговые насосы двойного действия прциодятся в движение одной и двумя колоннами штанг. На рис. V.7 приведена конструкция штангового насоса, при водимого в действие одной колонной штанг. С двумя колоннами штанг насосы встречаются редко.
В цилиндре 7, имеющем всасыва ющие клапаны 3 и нагнетательные 11, ходит в направляющих втулках 12 пор шень 4. Последний имеет сложную кон струкцию. По нижнему полому штоку 5 подводится вода из скважины к клапа нам 6, расположенным на поршне. Верх ний шток 8 также полый и' соединяется
V.O. Схема установки штангового |
Рис. V.7. |
Насосный |
цилиндр |
насоса. |
двойного |
действия ^’для |
одной |
|
колонны штанг. |
|
снижней полостью цилиндра каналами. В верхней части шток 8 имеет клапан 9
иотверстия 10 для выхода жидкости в насосные трубы 2, на которых закреплен цилиндр 1. Движение поршню сообщается штангами 13.
При движении поршня вверх жидкость из верхней полости цилиндра через клапаны 11 вытесняется в водоподъемные трубы 2. В это же время нижнюю по лость цилиндра через клапаны 3 заполняет жидкость, поступающая изскважины. При движении поршня вниз жидкость через каналы 7, полый шток 8 и клапан 9 вытесняется в напорную магистраль, а верхнюю полость цилиндра заполняет жидкость, поступающая из скважины через полый шток 5 и клапаны 6. Этот насос за один двойной ход поршня дважды подает жидкость в нагнетательную магистраль. Производительность его в 2 раза больше, подача жидкости более равномерна и более уравновешена приводная система по сравнению с насо сами простого действия.
поршня в зубчатых колесах имеются по трп отверстия, отстоящие на разных рас стояниях от оси вала, в которые вставляются пальцы кривошипа. Шатуны при водят в движение траверсу, перемещающуюся по двум направляющим скалкам. Траверса через шток сообщает движение штангам. Лебедка снабжена уравно вешивающим устройством в виде масляно-воздушного буфера.
Техническая характеристика лебедки «Бурвод III»
Производительность, |
л/ч: |
диаметром |
|
|||
при |
насосном |
цилиндре |
4000 |
|||
92 мм и 40 качаниях в 1 |
мин . . . |
|||||
прп |
насосном |
цилиндре |
диаметром |
10 000 |
||
145 мм и 25 качаниях в 1 |
мин . . |
|||||
Высота |
подъема при диаметре |
насосного |
|
|||
цилиндра |
(в мм), |
м: |
|
|
90 |
|
92 |
|
|
|
|
|
|
1 4 5 .................................................................. |
|
|
|
|
60 |
|
Диаметр водоподъемных труб при диамет |
|
|||||
ре насосного цилиндра (в мм), |
мм: |
114 |
||||
92 |
|
|
|
|
|
|
1 4 5 .............................................................. |
|
|
|
мм |
168 |
|
Ход поршня насосного цилиндра, |
300. 220, |
|||||
Диаметр приводных шкивов, мм |
|
. . |
170 |
|||
|
450—600 |
|||||
Потребная мощность двигателя, |
кВт . . . |
6,5—10,0 |
||||
Габаритные |
размеры насосной |
|
лебедки, |
|
||
мм: |
|
|
|
|
|
1300 |
длина |
|
|
|
|
||
ширина |
|
|
|
|
870 |
|
в ы с о т а ................................................ |
|
|
|
1650 |
||
Вес лебедки |
без двигателя, кг |
|
|
400 |
Насосная качалка НК-1 предназначена для привода штангового насоса простого действия при пробных и опытных откачках воды, а также при режим ных наблюдениях, которые проводят в разведочных и разведочно-эксплуата ционных скважинах. На рис. V.10 показан общий вид качалки.
Техническая характеристика насосной качалки НК-1
Тип качалки |
|
|
|
Механиче- |
|
|
|
|
|
|
ская, балан |
Максимально допустимая |
нагрузка на |
сирная |
|||
|
|||||
зажим |
подвески |
штанг |
(полезная+ |
510 |
|
динамическая), кгс . . |
глубина от |
||||
Максимально допустимая |
|
||||
качки (при работе со штанговым на- |
30 |
||||
сосом |
диаметром |
102 мм), м |
|||
Длина хода поршня, |
мм |
|
600; 400; 200 |
||
Число качаний в |
1 мин . |
26-34 |
|||
Система |
уравновешивания |
Балансирная |
|||
Диаметр |
тяг насоса, |
мм |
|
33 |
|
Приводной двигатель: |
|
|
|
||
тип . . |
с........................ |
Л-6/3 |
|||
мощность, л. |
6 |
||||
скорость вращения, |
об/мин |
2200 |
|||
Редуктор |
|
|
|
|
Трехступен |
Габаритные размеры, |
мм: |
|
чатый |
||
|
2295 |
||||
длина |
|
|
|
||
ширина |
|
|
|
1212 |
|
высота ...................................... |
2770 |
||||
Вес с двигателем н контргрузом, кг |
728 |
Водоподъемная лебедка ВЛЗМ. Комплект водоподъемного оборудования Ç Лебедкой ВЛЗМ представляет собой стационарную установку и предназначен Лля эксплуатационной откачки чистой воды из буровых скважин при помощи Штангового поршневого насоса одинарного действия.
1 — рама; |
2 — двигатель; 3 — редуктор; |
4 — стойка; 5 — балансир; |
|||
6 — хомут; |
7 — рычаг |
включения муфты; |
8 — контргруз; 9 — шатун; |
||
|
10 — уравнительный блок. |
|
|||
Техническая |
характеристика |
лебедки ВЛЗМ |
|||
Высота подъема |
максимальная, |
м .................. |
100 |
||
Производительность максимальная с насосом |
5 |
||||
диаметром 92 мм, |
м3/ч |
|
|||
Длина хода поршня, |
мм . . . |
|
320 |
||
Число двойных ходов в 1 мин |
|
43 |
|||
Потребляемая мощность, кВт |
|
7 |
Диаметр рабочего шкива |
лебедки, мм |
300 |
||
Скорость вращения шкива, |
об/мин |
790 |
||
Передаточное число |
редуктора . |
1 : 18,4 |
||
Габаритные размеры лебедки, |
мм: |
|
||
длина . |
|
|
|
960 |
ширина |
|
|
|
730 |
высота ................................................. |
|
|
|
1120 |
Вес водоподъемной |
лебедки, |
кг |
520 |
Откаченный агрегат НК-2А используют для опытных откачек воды из раз ведочно-эксплуатационных и эксплуатационных скважин штанговыми насосами простого и двойного действия, а также для выполнения связанных с откачкой вспомогательных операций. Общий вид агрегата приведен на рис. V.11.
Техническая характеристика агрегата НК-2А
Максимальная |
глубина, откачки, м . . |
|
150 |
|
||||||
Допустимая нагрузка на зажимы |
под |
|
|
|
||||||
вески |
штанг, |
кгс: |
|
|
3200 |
|
||||
|
динамическая |
|
|
|
|
|
||||
Тип |
статическая . . . . |
|
|
2100 |
|
|||||
штанговых |
насосов |
|
|
Простого и |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
двойного |
||
Диаметр |
штанговых |
пасосов, |
мм . . . |
действия |
||||||
76; |
101; |
152 |
||||||||
Производительность |
штанговых |
насо |
|
|
|
|||||
сов, |
действия |
|
|
4; |
8; 16 |
|||||
|
простого |
|
|
|||||||
|
двойного действия . |
|
|
15; 30 |
200 |
|||||
Длина |
хода поршня, |
мм . . . |
|
600; 400; |
||||||
Число |
двойных |
ходов в 1 мин . . . . |
26—38 |
|||||||
Грузоподъемность |
барабана |
лебедки, |
|
1500 |
|
|||||
к |
г |
|
|
с |
талевой |
системой, |
|
|
||
Грузоподъемность |
5000 |
|
||||||||
к |
г ...................................... |
|
|
|
|
|
|
|
||
Канатоемкость барабана, м ................... |
|
|
|
140 |
|
|||||
Скорость |
навивки |
каната на барабан, |
|
1,2 |
|
|||||
м / с ...................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Высота мачты до оси кронблока, м |
|
7,225 |
|
|||||||
Тип |
привода ................... |
|
|
|
л. с. . . |
|
|
Дизель Д-40Л |
||
Мощность |
привода, |
|
|
|
40 |
|
||||
Скорость ............... |
вращения, |
о б /м и н |
|
|
1500 |
|
||||
Габаритные размеры агрегата в транс |
|
|
|
|||||||
портном |
положении, мм: |
|
|
|
7630 |
|
||||
|
длина . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ширина |
|
|
|
|
|
|
|
2190 |
|
Вес |
высота . . |
|
|
|
|
|
3300 |
|
||
агрегата, |
кг |
|
|
|
|
|
7100 |
|
Самоходный агрегат АО предназначен для проведения пробных и опытных откачек воды из буровых скважин, сооружаемых как с целью водоснабжения, так и для гидрогеологических исследований. С помощью этого агрегата можно откачивать воду с определением удельного дебита. Агрегат можно использовать для работы с желонкой, при эрлифтных откачках, для монтажа и пробного пуска стационарных погружных насосов, а также ремонта и профилактики скважин.
В отличие от передвижпого агрегата НК-2А агрегат АО обладает бблыпей мобильностью и производительностью. Спуско-подъемные работы выполняются с помощью мачты и тросовой лебедки. Жидкость откачивается погружным элек тронасосом с пакером.