|
|
|
Инновационное оборудование для нефтегазопромысловой отрасли / Журналы / Статьи / Инновационное оборудование для нефтегазопромысловой отрасли
В состав специализированных мобильных комплексов
нефтегазопромыслового оборудования при проведении цементирования и кислотной обработки скважин, гидравлического разрыва пластов, гидропескоструйной
перфорации, глушения скважин и других тампонажных работ
применяются передвижные установки с насосами высокого
давления, работающие в сложных условиях с абразивосодержащими, быстротвердеющими, коррозионными и другими
агрессивными жидкими средами. От надежности этих установок, и прежде всего насосов, во многом зависит качество проведения перечисленных технологических операций и, как
следствие, эффективность дальнейшей эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Применяемые в настоящее время серийные плунжерные
насосы отечественного производства не
соответствуют современному уровню научно-технического
прогресса и в недостаточной мере отвечают возрастающим в
связи с этим требованиям проведения упомянутых выше
дорогостоящих и ответственных операций. Эти насосы отличаются недостаточной долговечностью и надежностью, увеличенными массогабаритными характеристиками, высокой
удельной материалоемкостью (отношение массы к полезной
мощности насоса), значительной неравномерностью подачи,
низким кпд и узким диапазоном основных рабочих параметров. В существующих условиях экономического кризиса и
наступающей посткризисной ситуации в мировой экономике, отмеченные недостатки делают данную продукцию крайне неконкурентоспособной, что ни в коей мере не может
отвечать, поставленным руководством РФ целям на модернизацию и интенсификацию экономики страны.
В связи с этим, на основе критического анализа конструкций отечественных и зарубежных насосов высокого давления, «Траст-Инжениринг» начало разработку и изготовление
опытного образца трехплунжерного насоса высокого давления НП-720х105 приводной мощностью 720 кВт и максимальным давлением подачи 105 МПа. Насос разработан в
2008 году и освоен в производстве в 2009 году. Этот насос может поставляться в трех основных и трех дополнительных исполнениях в соответствии с типоразмером плунжера. В этом случае наибольшая
идеальная подача будет составлять 2461 л/мин. (41,02
л/сек.). Исполнения насоса, кроме параметров, в основном
отличаются диаметрами плунжеров и сопряженными с ними
штатными деталями.
Насос НП-720х105, созданный на основе творческой
переработки и освоения конструкций наиболее передовых
представителей данного класса машин, по основным показателям не уступает или превышает лучшие отечественные и
зарубежные образцы. Ресурс сменных частей насоса и прежде всего плунжеров и клапанных узлов, предопределяющих
наработку на отказ любых плунжерных насосов, значительно
выше ресурса применяемых в настоящее время. Более подробно с трехплунжерным насосом НП-720х105 потребители
могут познакомиться на сайте компании по адресу
www.TRUST-ENGINEERING.com.
Трехплунжерный насос НП-720х105 —
горизонтальный, одностороннего действия (базовая модификация). Он состоит из гидравлической и приводной частей, а
также систем их принудительной смазки. Гидравлическая часть
насоса крепится к приводной посредством двенадцати стяж-
ных шпилек и включает: гидроблок, в гнездах которого установ-
лены взаимозаменяемые всасывающие и нагнетательные кла-
панные узлы с пружинами сжатия; нажимные втулки с цент-
ральным шестигранным отверстием для крепления цилиндровых и клапанных крышек с манжетными уплотнителями; плунжеры и штоки; универсальные уплотнительные пакеты плунже-
ров и нажимные винты. Клапанные узлы включают седло,
затвор и пружину сжатия. Затвор клапана с зафиксированным
на нем резиновым уплотнением имеет нижнее направление в
виде четырех рожков. Седло, зафиксированное в коническом
отверстии гидроблока, имеет установленное в наружной коль-
цевой канавке эластичное уплотнение. Как показали многолет-
ние исследования и промысловые испытания, клапанные узлы
такого типа отличаются долговечностью, а главное увеличи-
вают коэффициент подачи насосов до 7 % за счет улучшенной гидродинамики затворов небольшой массы.
Плунжер имеет длину хода 164 мм и полированную рабо-
чую поверхность, упрочненную порошковым износостойким
и коррозиестойким покрытием высокой твердости.
Уплотнительный пакет плунжера поджимается нажимным
винтом. Применение металлофторопластов обеспечивает
минимальные размеры уплотнительного пакета, повышенную
герметизирующую способность и долговечность уплотнитель-
ного пакета в целом.
В нижней части гидроблока через фланцы на шпильках
крепится приемный коллектор. Отверстия с пробками, распо-
ложенные под всасывающими клапанными узлами, обес-
печивают с помощью специального приспособления полный
слив жидкости из цилиндров насоса после его остановки. В
верхней части гидроблока на уровне верхней кромки седел
клапанов находится коллектор насоса, соединяющий все
нагнетательные клапанные камеры. Нагнетательный коллек-
тор имеет выходные отверстия на левом и правом торцах гидроблока, к которым крепятся посредством шпилек и гаек
нагнетательный манифольд и предохранительный клапан
насосной установки. В гидроблоке имеются штуцеры с регу-
лировочными дросселями для подачи смазки на трущиеся
поверхности плунжеров.
Приводная часть насоса включает сварную безразъемную
станину, в которой смонтированы продольно расположенные
шатунно-крейцкопфные группы и поперечно установленный
коренной (коленчатый) вал с тремя эксцентрично расположенными шейками. Станина включает наружные боковые и
внутренние стенки, соединенные поперечными вертикальными (лобовой, внутренней и задней) перегородками, верхние и
нижние горизонтальные плиты, а также днище. В лобовой
перегородке станины имеются расточки, в которых монтируются корпуса с размещенными в них уплотнениями што-
ков, а также резьбовые отверстия под стяжные шпильки
крепления гидроблока. К верхней и нижней горизонтальным
плитам болтами крепятся направляющие крейцкопфов.
Коллекторы, трубопроводы и штуцеры насоса служат для при-
нудительной подачи смазки под давлением на верхние и нижние направляющие крейцкопфов.
Шатунно-крейцкопфные группы включают стальные кованые крейцкопфы и шатуны, в малые головки которых запрес-
сованы антифрикционные втулки, охватывающие пальцы
крейцкопфов. В больших головках шатунов размещены анти-
фрикционные полувкладыши разъемных подшипников
скольжения, охватывающие шейки кривошипов коленчатого
вала. Большие головки шатунов соединены с крышками бол-
тами-стяжками.
Коренной вал — коленчатого типа, четырехопорный; его опо-
рами служат специальные подшипники. По оси кривошипов
коренного вала имеются отверстия для подвода по радиальным
каналам смазки на трущиеся поверхности шеек кривошипов.
На глухом торце коренного вала выполнено центральное отвер-
стие, в которое введен патрубок вертлюга с манжетным уплотне-
нием для принудительного ввода смазки в коренной вал.
Система смазки насоса обеспечивает принудительную
раздельную смазку подвижных узлов приводной и гидрав-
лической частей насоса. Система смазки приводной части
включает приемный сетчатый фильтр грубой очистки, мас-
ляный фильтр тонкой очистки, манометры, предохранитель-
ный клапан, приемный и нагнетательный трубопроводы,
смонтированные на станине и крышке коренного подшип-
ника насоса. Нагнетательный трубопровод, через фильтр
тонкой очистки обеспечивает доставку масла одновременно
в коллектор для смазки нижних направляющих крейцкоп-
фов, а через вертлюг — в коренной вал для смазки головок
шатунов. Под давлением, создаваемым насосным агрегатом,
масло из картера насоса высокого давления подводится к
его узлам трения и стекает обратно в картер. Давление в
линии нагнетания ограничивается с помощью предохрани-
тельного клапана, который при превышении давления
сверх установленного открывается и перепускает часть
масла через линию дренажа в картер. Система смазки осна-
щена двумя манометрами для контроля давления масла и
состояния фильтра тонкой очистки.
Система смазки плунжеров включает масляный бак, уста-
новленный на насосе; закрепленный на крышке подшипника
приводной части шестеренный насос с приводом через муль-
типликатор от коренного вала; предохранительный клапан;
коллектор с обратным клапаном и игольчатыми кранами вен-
тильного типа; всасывающий и нагнетательные трубопрово-
ды, смонтированные на приводной и гидравлической частях
насоса. Коллектор распределяет смазку на плунжеры, расход
которой регулируется игольчатыми кранами. При превыше-
нии давления в системе выше допустимого часть смазки
перепускается в масляный бак.
Насос имеет систему предотвращения неравномерности
температурных деформаций в приводной части насоса.
При работе насоса НП-720х105 коленчатый вал получает
вращение от привода, например, дизельного силового агрега-
та, состоящего например из двигателя Сaterpillar C27 и авто-
матической коробки перемены передач Allison 8610, и пере-
дает движение шатунам, приводящим в возвратно-поступа-
тельное движение крейцкопфы, от которых движение через
шток передается плунжерам.
Основными достоинствами насоса НП-720х105 являются:
• Максимальное давление, развиваемое насосом, — 105
МПа (производительность -309 л/мин.), при диаметре плунже-
ра — 80 мм.
• Максимальная производительность — 1254,5 л/мин.
(давление — 29,4 МПа), при диаметре плунжера — 100 мм.
• Максимальная производительность — 2461 л/мин. (дав-
ление — 14,7 МПа), при диаметре плунжера — 140 мм.
• Ход плунжера —164 мм. Максимальное число двойных
ходов в минут — 325.
• Масса насоса — 3150 кг.
• Применение специальных подшипников в опорах криво-
шипного вала позволяет двести ресурс работы насоса до 15 лет.
• Использование современных антифрикционных мате-
риалов в опорах скольжения позволяет снизить коэффици-
ент трения до 30 раз, по сравнению с традиционными брон-
зовыми втулками.
• Ресурс насоса до первого капитального ремонта 5000
часов в течении срока службы 10 лет
• Межремонтный ресурс 1000 часов при 8 текущих и
одном капитальном ремонтах в течении срока службы 10 лет.
В заключении отметим, что, освоение в производстве всей
гаммы новых плунжерных насосов высокого давления ком-
панией ЗАО «Траст-Инжениринг», позволит отечественному
нефтегазопромысловому машиностроению успешно конкури-
ровать с ведущими транснациональными корпорациями на
рынке технологического оборудования для нефтяных и газо-
вых месторождений как внутри страны, так и на рынках Азии,
Южной и Центральной Америки.
« вернуться к списку
|
