Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Филиал УГНТУ в г.Октябрьском

Р.Г.Нурутдинов

Гидравлические машины в нефтегазовом деле

Учебное пособие

по дисциплинам «Гидромашины и компрессоры»

и «Насосы и компрессоры» дл студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров

131000 «Нефтегазовое дело»

Октябрьский

2013

УДК 621. 225

ББК 30.123

Н90

Учебное пособие «Гидравлические машины в нефтегазовом деле» по дисциплинам «Гидромашины и коспрессоры», «Насосы и компрессоры» для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело». г.Октябрьский, филиал УГНТУ в г.Октябрьский, 2013, …с.

Учебное пособие представляет собой систематизированный краткий курс изучения гидравлических машин и компрессоров в нефтегазовой отрасли. Пособие содержит основы теории гидравлических машин, гидроприводных систем и компрессоров, особенности их конструкции, принцип действия, необходимые схемы, область применения в отрасли.

Печатается по решению учебно-методического совета УГНТУ.

Рецензенты:

Арсланов И.Г, зав.кафедрой механики и технологии машиностроения , д.т.н., профессор

Галеев С.С., профессор кафедры нефтегазового оборудования АГНИ, д.т.н., профессор.

© Уфимский государственный нефтяной технический университет, филиал в г.Октябрьский, 2013

Содержание

1 ВВЕДЕНИЕ 5

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАСОСАХ 6

2.1 Лопастные насосы. Основные параметры 7

2.2 Классификация лопастных насосов 9

3. Центробежные насосы 10

3.1 Устройство и принцип действия центробежного насоса 10

3.2 Осевое усилие в центробежных насосах и способы уравновешивания 14

3.3 Движение жидкости в каналах рабочего колеса центробежного насоса 15

3.4 Основное уравнение проточных машин 17

3.5 Составляющие части теоретического напора рабочего колеса 19

3.6 Зависимость теоретического напора от подачи насоса 20

3.7 Влияние угла выхода из рабочего колеса на величину и составляющие части теоретического напора 20

3.8 Влияние конечного числа лопаток на величину теоретического напора 23

3.9 Мощность и КПД центробежных насосов 24

3.10 Характеристики центробежного насоса 25

3.11 Основы теории подобия лопастных насосов 28

3.12 Универсальная характеристика центробежного насоса 33

3.13 Кавитация в центробежных насосах 33

3.13.1 Сущность кавитационных явлений 33

3.13.2 Определение критического кавитационного запаса 36

3.13.3 Определение допустимой высоты всасывания насоса 37

3.13.4 Пути повышения кавитационных качеств насоса 37

3.14 Работа центробежного насоса на трубопроводную сеть 38

3.15 Устойчивость работы центробежного насоса 40

3.16 Совместная работа центробежных насосов 41

3.17 Регулирование работы центробежных насосов 42

3.17.1 Воздействие на коммуникацию 43

3.17.2 Воздействие на привод насоса 44

3.17.3 Воздействие на конструкцию насоса 45

3.18 Работа центробежных насосов на вязких жидкостях 47

4 ОСЕВЫЕ НАСОСЫ 49

4.1 Устройство и принцип действия 49

4.2 Основные показатели работы осевого насоса 50

4.3 Рабочая характеристика осевого насоса. Выбор насосов 51

5 ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 53

5.1 Поршневые насосы. Принцип действия и классификация 54

5.2 Идеальная и действительная подача поршневых насосов 57

5.3 Закон движения поршня приводного насоса 59

5.5 Процессы всасывания и нагнетания жидкости в поршневом насосе 63

5.6 Графическое представление изменения напоров в цилиндре насоса 66

5.7 Условия нормальной работы поршневого насоса 68

5.8 Теоретический цикл работы поршневого насоса 69

5.9 Процессы всасывания и нагнетания с пневмокомпенсаторами 70

5.10 Расчет пневмокомпенсаторов 73

5.11 Мощность и КПД поршневого насоса 76

5.12 Испытание поршневого насоса 78

5.13 Рабочие характеристики поршневых насосов 81

5.14 Регулирование подачи поршневых насосов 82

5.15 Клапаны поршневых насосов 84

5.15.1 Назначение, устройство клапанов и требования, предъявляемые к клапанам 84

5.15.2 Основы теории работы клапанов 86

5.15.3 Безударная работа клапанов 89

6 РОТОРНЫЕ НАСОСЫ 90

6.1 Шестеренные насосы 90

6.2 Винтовые насосы 91

6.3 Пластинчатые насосы 95

6.4 Радиально - и аксиально-поршневые насосы 98

7 ГИДРОТУРБИНЫ 101

7.1 Основные показатели гидротурбин 101

7.2 Устройство и классификация турбин 102

7.3 Турбина турбобура 106

7.4 Движение жидкости в каналах турбин 108

7.5 Число оборотов ротора турбины 109

7.6 Определение вращающего момента турбины 110

7.7 Коэффициенты турбинных решеток 112

7.8 Перепад давления в турбине турбобура 115

7.9 Мощность и КПД турбин турбобура 116

8 КОМПРЕССОРЫ 124

8.1 Классификация компрессоров 124

8.2 Применение компрессоров в нефтегазовой промышленности 125

8.3 Основные рабочие параметры компрессоров 126

8.4 Поршневые компрессоры, их классификация 127

8.5 Работа, совершаемая поршнем за один цикл. 127

8.6 Производительность и подача поршневого компрессора 130

8.7 Многоступенчатое сжатие 132

8.8 Мощность и КПД поршневого компрессора 135

8.9 Ротационные компрессоры 136

8 .9.1 Пластинчатый ротационный компрессор 136

8.9.2. Жидкостно-кольцевой компрессор 137

8.10 Лопастные компрессоры 138

8.11 Подача лопастных компрессоров 139

8.12 Мощность и КПД лопастных насосов 141

8.13 Рабочая характеристика лопастных компрессоров 146

8.14 Параллельная и последовательная работа лопастных компрессоров 152

8.15 Регулирование лопастных компрессоров 153

8.16 Особенности эксплуатации лопастных компрессоров 154

Список литературы 156