6.2 Теоретичні відомості

Подача ЗПН нерівномірна і змінюється за синусоїдальним законом. З метою згладжування пульсацій подачі і тиску, а також зменшення вібрацій трубопроводів на вхідному і вихідному трактах насоса встановлюють компенсатори. Компенсатор на виході вирівнює навантаження на насос і двигун, а на вході – покращує процес всмоктування насоса.

На рис. 6.1 приведені схеми компенсаторів ЗПН. Найпростіший компенсатор (а) – повітряний ковпак з манометром. Повітряна подушка в ньому створюється з атмосфери і займає при високому тиску лиш невелику частину ковпака (наприклад, при тиску 10 МПа складає лише 1 %). Кількість повітря в ньому при роботі насоса може змінюватись: на виході – поступово розчиняється і виноситься рідиною, а на вході поповнюється із рідини. Такі компенсатори (малогабаритні) використовуються на вході ЗПН.

Більш досконалі пневмокомпенсатори попередньо заповнюються стисненим повітрям або інертним газом (найчастіше азотом). За способом розділення рідини і стисненого газу пневмокомпенсатори поділяються на діафрагмові (в, г, д) і поршневі (б). За напрямком потоку рідини пневмокомпенсатори бувають: проточні (а, д) і тупикові (б, в, г).

Наявність різних типів компенсаторів пояснюється пошуками найкращої конструкції, яка б задовольняла вимогам ефективності дії і найбільшого терміну служби, зручності в обслуговуванні і ремонті. Основні параметри компенсатора: об’єм камери, тиск попереднього заповнення газом, найбільший робочий тиск, маса.

а – протічний	б – поршневий		в – діафрагмовий (балонний)
г – діафрагмовий		д – діафрагмовий (балонний) протічний

1 – корпус; 2 – діафрагма (гумовий рукав); 3 – манометр; 4 – перфорована труба; 5 – поршень; 6 – втулка

Рисунок 6.1 – Схеми компенсаторів ЗПН

При необхідності ЗПН комплектують блоком компенсаторів, що з’єднані паралельно.

На рис. 6.2 подано конструкцію пневмокомпенсатора бурового насоса.

1 – кожух; 2 – кришка; 3 – діафрагма; 4 – корпус;

5 – табличка; 6 – штуцер; 7 – сердечник діафрагми;

8 – стабілізатор; 9 – шайба; 10 – кран; 11 – вентиль;

12 – манометр; 13 – ущільнення

Рисунок 6.2 – Пневмокомпенсатор бурового насоса

Основи розрахунку пневмокомпенсатора

Розрахунок пневмокомпенсатора зводиться до визначення його об’єму. Якщо об’єм подушки буде досить великим, то пульсації тиску будуть малими, а потік рідини після пневмокомпенсатора, розміщеного на виході насоса, буде рівномірним.

На рис. 6.3 наведено схему гідравлічної частини однопоршневого насоса односторонньої дії з найпростішим пневмокомпенсатором на вихідній лінії, а на рис. 6.4 – графік його миттєвої подачі.

Рисунок 6.3 – Схема гідравлічної частини насоса з

Пневмокомпенсатором на вихідній лінії

Рисунок 6.4 – Схема до визначення об’єму

Пневмокомпенсатора

При (рис. 6.4) – рівень рідини в пневмокомпенсаторі мінімальний (початок акумулювання рідини);

при – рівень рідини в пневмокомпенсаторі максимальний (кінець акумулювання рідини в пневмокомпенсаторі).

В результаті нерівномірності подачі в кожний момент часу об’єм рідини, що поступає в пневмокомпенсатор і витікає з нього, об’єм пневматичної подушки в пневмокомпенсаторі змінюється від V_min до V_max. При цьому проходить періодичне коливання тиску газу від P_max до P_min. Із збільшенням об’єму повітряної подушки в пневмокомпенсаторі, нерівномірність потоку рідини зменшується.