ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 250
Скачиваний: 3
зависимости (при коэффициенте подачи и = 0,7 и плотности нефти р = 900 кг/м3) [37]:
^ Пл = 0 ,2 9 Ѵ ^ ^ , |
(V. 14) |
где qCp — средний вес 1 м насосных штанг в кгс.
Для выбора наивыгоднейшего режима, соответствующего мини мальному напряжению в штангах, необходимо сначала задаться рядом возможных значений s для принятого типа стапка-качалки и найти по формуле (Ѵ.13) соответствующие им значения п. Далее для принятых значений s и вычисленных значений п надо найти из формулы производительности насоса площадь сечения и диаметр плунжера:
^пл = ^ с м 2, |
(Ѵ.15) |
где Q — производительность насоса в м3/сут; s — длина хода саль никового штока в м;
Dпл — |
СМ. |
(Ѵ.16) |
Затем надо задаться стандартными значениями п, найдя по фор муле (Ѵ.14) соответствующие им значения Fnn и из формулы производительности найти
Рплп |
(Ѵ.17) |
|
Для наглядности результаты вычислений следует свести в таблицу.
Для всех режимов, при которых s и п не превышают максимально возможных значений, надо определить нагрузку на головку балансира.
Максимальная нагрузка по статической теории будет
Fплрж^ |
- V |
' ( è + w |
) |
кгс- |
(Ѵ.18) |
|
10“ |
|
|||||
|
|
|||||
где L — глубина спуска насоса |
в |
м; Ъ = |
Рш^ |
— коэффициент |
||
потери веса штанг в жидкости; р ш — плотность |
материала штанг; |
|||||
рж — плотность жидкости; |
sn~ |
у |
|
|
|
|
— фактор динамичности. |
|
|||||
Для режима, при котором нагрузка на головку балансира Р макс получится наименьшая, определяют максимальное напряжение в штангах:
оМакс = - ^ р - КГС /СМ 2, |
(Ѵ.19) |
где /ш— площадь сечения штанг в см2.
56
Принятые штанги проверяют на выносливость путем определения параметра к, входящего в формулу А. С. Вирновского:
* = " ( - § f ) ' - |
<ѵ -20> |
Из всех возможных режимов самым выгодным будет тот, при котором получаются минимальные значения стнакс и к.
Полученные расчетным путем режимные параметры Dn„и п могут оказаться нестандартными. При нестандартном диаметре плунжера определяют число качаний, которое надо иметь для получения заданного дебита при ближайшем значении стандартного диаметра:
п = п9 Дпл. р |
(У.21) |
■Оші. ст |
|
где пр — расчетное число качений; DnJl р — расчетный |
диаметр |
плунжера; Dnn ст — стандартный диаметр плунжера. |
|
Если при этом п получится нестандартное, следует изготовить шкив для электродвигателя необходимого диаметра, который опре
деляется по формуле |
|
d3n = ^ L u u , |
(V.22) |
Лэл |
|
где п — число качаний в минуту; dp — диаметр редукторного шкива в мм (табл. 9); і — передаточное чиело редуктора; пэл — частота вращения вала электродвигателя в минуту.
|
Диаметры стандартных шкивов |
|
Т а б л и ц а р |
|
|
|
|
|
|
|
Диаметры шкивов, мм |
|
|
|
Станок-качалка |
редуктора |
электродвигателя |
||
|
||||
СКН2-615 |
490 |
70, 125, 170, 270 |
||
СКНЗ-915 |
742 |
102, |
142, |
212 |
СКН5-1812 |
800 |
200, |
300, |
400 |
СКН10-2115 |
990 |
200, |
240, |
300 |
5. Расчет и подбор ступенчатых колонн насосных штанг [31]
Подбор ступенчатой колонны штанг ведется двумя способами: а) путем определения точки, в которой напряжение равно макси мально допустимому; б) путем определения такой длины ступеней, при которой максимальные напряжения в каждой ступени штанг
равны между собой. |
Длина нижней ступени насосных штанг |
||
П е р в ы й с п о с о б . |
|||
в м (счет индексов сверху) |
о / 2 —Рж |
|
|
к |
(Ѵ.23) |
||
<72 (Ь + т ) ’ |
|||
|
|
||
57
где а — максимально допустимое напряжение па растяжение в зави симости от группы прочности (марки) стали в кгс/см2; / 2 — площадь
сечения штанг нижней ступени в см'2; Рж— вес столба |
жидкости |
|||||||||||
над плунжером |
в кгс; q2 — вес |
1 м штанг |
нижней |
ступени в кгс; |
||||||||
Ъ = — —— |
коэффициент |
потери |
веса |
штанг |
в |
жидкости; |
||||||
|
Рш |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т — |
sn- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— фактор динамичности. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Длина верхней ступени насосных штанг |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
к ' |
о (/1— /2) |
м, |
|
|
|
(V.24) |
||
|
|
|
|
|
я1 (6 + лі) |
|
|
|
|
|
||
где f 1 — площадь сечения штанг |
верхней |
ступени |
в см2; qx — вес |
|||||||||
1 м штанг верхней ступени в кгс. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Максимальное напряжение в точке подвески штанг |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
кгс/см2, |
|
|
(V.25) |
||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
и а |
КС = Рж + Рш(Ь -Г т) = Р |
ж + |
(яА -!-q,U) (Ъ+ т) кгс. |
|||||||
По ст„акс |
подбирают группу прочности (марку) |
стали. |
насосных |
|||||||||
В т о р о й |
с п о с о б . |
Длина |
отдельных ступеней |
|||||||||
штанг (счет индексов сверху) при трехступенчатой колонне |
||||||||||||
|
|
|
|
[джг+ді (Ь + го)] (у—1) . |
|
|
(V.26) |
|||||
|
|
|
|
ЯіУ ( з ---у — у ) |
(И-го) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Я ж ( х + у—2z)+ 9i (6+ го) . |
|
|
(V.27) |
|||||
|
|
|
|
9х (Ь + го)(з—у ~ у ) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
= L |
12 |
13і |
|
|
|
(V.28) |
|
|
|
|
|
•• J±- = J±- = 7- А - — ЛL — |
|
|||||||
|
|
|
|
1 |
/з |
Яз |
|
’ |
/з |
Яз |
1 |
|
гДе Яж— вес 1 м жидкости над плунжером в кгс; Ъ— коэффициент потери веса штанг в жидкости; f lt / 2 и / 3 — площади поперечного сечения штанг разного диаметра в см2; qx, q2 и q3 — вес 1 м штанг разного диаметра в кгс.
По величине
^макс= Рж+ (яА + ЯА + Язк) Ф + т)
р
определяют амакс = —у 55- и подбирают группу прочности (марку» стали.
58
6. Определение приведенных напряжений в насосных штангах [1]
Как показали исследования И. Л. Фаермаиа, разрушение насос ных штанг обычно носит усталостный характер. Поэтому правильнее вести расчет колонны штанг не по максимальному напряжению в опасном сечении, а по «приведенному напряжению», которое зави сит от максимального напряжения сгмакс и от амплитуды изменения напряжения ста.
А. С. Вирновский на основе элементарной теории дает следующее
расчетное уравнение для |
определения приведенных |
напряжений |
в любом сечении колонны насосных штанг: |
|
|
Опр |
V АмгксЛа КГС/ММ , |
(V .29) |
где схмакс = °ср + ста — максимальное напряжение в кгс/мм2; сгср — среднее напряжение цикла, действующее на верхнее сечение штанг, которое определяется по формуле
°ср = Рж (-у- — 1) L + РшL кгс/мм2, (V.30)
где Dnn — диаметр плунжера насоса; dm — диаметр насосных штанг (в одинаковой размерности с В пл); L — глубина спуска насоса в м; Рж и Рш — плотность жидкости и насосных штанг в кг/м3;
аа = 575 |
L + гасррш |
L кгс/мм2 |
(Ѵ.31) |
— амплитуда напряжений, |
где тср = 1 ,2 — средний |
кинематиче- |
|
скии коэффициент стаика-качалки; |
ш = —— угловая |
скорость |
|
|
|
оі* |
s — длина |
вращения кривошипов; п — число качаний в минуту; |
|||
хода сальникового штока в м.
При применении ступенчатой колонны штанг длины ступеней
подбирают так, чтобы наибольшие значения |/стмаксаа для |
верхних |
|||||
сечений ступеней были одинаковы, т. е. чтобы |
|
|
||||
^макс l*^al |
^макс2*^a2 = • |
• - = |
^накс rPa rn |
|
||
где ^максі. ^макс 2>• • ■>^макс n ~ |
максимальные |
напряжения в верх |
||||
них сечениях ступеней |
штанг; |
аа1, |
сга2, . . ., |
овп — средние ампли |
||
туды напряжений ступеней штанг. |
|
|
|
|
||
Обозначив через L длину всей колонны, а через I — длину нижней |
||||||
ступени колонны, для двухступенчатой |
колонны штанг |
получим |
||||
по приближенным формулам А. С. Вирновского: |
|
|||||
для нижней ступени |
|
|
|
|
|
|
аср2~ Рж ( 2 ’ |
d\ |
1 |
“Ь Рш^і |
(Ѵ.32) |
||
|
||||||
оа, = Ъ 1 Ъ ^ - Ь + |
тср9ш^ -1 -, |
(Ѵ.ЗЗ) |
||||
|
^макс2 ~ |
^ср2 ~~Ь^а2> |
|
|
(V.34) |
|
59