ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 141
Скачиваний: 0
насосных штанг, определяем длину отдельных ступеней их (счет индексов сверху) по формулам:
, _ |
т [?жг+(?і (&+ '»)](!/—!) . |
|||||
|
^ |
/ |
і |
1 \ |
|
’ |
|
|
^ ( 3~ |
- т |
) < |
0+ т > |
|
7 |
г |
<7ж (®+ г/ — 2z)+ 7! (ö + |
m) _ |
|||
Н - ь |
|
|
i |
р — > |
||
|
|
ft (* + "•> ( з - - |
— |
) |
||
где qx = 0,76 кгс — вес 1 м жидкости над плунжером; Ъ _Рш Рп
Рш
7850 —950 |
0,88 — коэффициент потери веса штаиг в жидкости; |
|
7850 |
||
|
/ 1, / 2 и /з — площади поперечного сечения штанг диаметром 25, 22 и 19 мм, соответственно равные 4,9; 3,8 и 2,83 см2; qx, q2и q3 — масса
1 м штанг диаметром |
25, |
22 |
и |
19 мм, |
соответственно |
равная |
4,1; |
|||
3,14 и |
2,35 кг; |
|
х = |
= |
у | |
= |
1,29; |
у = ^ |
= 1,34; |
z = |
/1 |
4,9 |
л |
по |
|
|
|
|
|
|
|
~ /з |
2,S3 |
’ |
’ |
|
|
|
|
|
|
|
Подставив числовые значения величин, найдем длину отдельных
ступеней колонны |
штанг: |
||
t |
_ |
L |
[0,76 • 1,73 + 4,1 (0,88+0,3)] (1,34 —1) |
|
|
|
4'‘ - ‘-34( 3- і І 9 — ііт)<.0'88+ад) |
|
|
|
= 0.217L = 0,217 - 2500 = 542 м; |
г |
_ |
L |
0,76 (1,29+1,34 —2 • 1,73) + 4,1 (0,88+0,3) _ |
|
|
|
4,1 (0,88+0,3) ( з — Щ — Щ - ) |
= 0,557L = 0,557 • 2500 = 1390 м;
11 = Ь — Іг— 13 — 2500 - 542 —1390 = 568 м.
Найдем максимальное напряжение в точке подвески штанг:
< w = |
= y i p |
= 2140 кгс/см2 |
(21’° кН/см°“)’ |
где |
|
|
|
P макс —• Р у к 4“ P ш Ф -|- |
7ж ^ 4~ (7]4i 4“ |
2 4“7 3^3) (fi 4“7?l) — |
|
= 0,76 • 2500 + (4,1 • 568 4- 3,14 • 542 + 2,35 • 1390) (0,88 + 0,3) =
= 10 500 кгс (103 кН).
Такое иапряжение может быть допущено только для штаиг из стали 15НМ.
199
Задача 42
Подобрать по приведенному напряжению одноступенчатую ко
лонну насосных штанг для работы насоса £>пл |
= 93 мм на глубине |
||
L = 500 м. Плотность добываемой нефти ри = |
850 кг/м3, плотность |
||
материала штанг рш = 7850 кг/м3; длина хода |
сальникового штока |
||
s = 2,1 м; число |
качаний в минуту |
п = 12. |
|
Как показали |
исследования И. Л. |
Фаермана, разрушение насос |
|
ных штанг обычно происходит не вследствие статического перенапря жения, а носит явно усталостный характер. Поэтому правильнее вести расчет колонны штанг не по максимальному напряжению в опасном сечении, а по «приведенному напряжению», зависящему как от максимального напряжения сгмакс, так и от предельной ам плитуды изменения напряжения ста.
А. С. Вирновскнй, пользуясь зависимостью И. А. Одинга, пред ложил на основе элементарной теории следующее расчетное уравне ние для определения приведенных напряжений в любом сечении
колонны |
насосных штанг: |
|
|
®пр = |
макета ’ |
где стмакс |
= оср -р оа — максимальное напряжение в опаспом сече |
|
нии колонны; аср — среднее напряжение цикла, действующее на верхнее сечение штанг, которое определяется по формуле [14];
|
<*ср = Рн ( 4 |
|
— l ) L |
р ШЬ. |
||
Приняв |
предварительно диаметр штанг |
d — 22 мм, получим |
||||
|
|
> |
|
|
|
|
стСр = 850 |
—і ) 500-f 7850-500 = 7,3-10° кгс/м2 = 7,3 кге/мм3; |
|||||
|
'77 |
Дпл |
т |
есРш |
L = 575 -Ціг 500 - |
|
|
а„= 575- |
d 2 |
|
|||
1,05 • 7850 • 1,2552 • 2,1 ■500 = 5,85 • 10е кге/м2 = 5,85 кге/мм2, |
||||||
|
2 • 9,81 |
|
|
|
|
|
где ес = 1,05 — средний |
кинематический коэффициент станка-ка |
|||||
чалки [1]; |
со = -щ- = |
3,1зо- - = |
1,255 — |
угловая скорость кри |
||
вошипов. Следовательно,
амакс = 7,3 + 5,85 «=* 13,2 кге/мм2;
сгпр = ]/іЗ,2-5,85 = 8,8 кге/мм2.
Проверим напряжение в точке подвески штанг, для чего опре делим максимальную нагрузку на штанги по статическому методу:
р |
= р |
- |
sn“ \ |
_ |
^ПлРцТ' |
1 |
Рш-- Ри |
sra2 \ |
|
макс— л ж |
|
(* 1440 ) |
~ |
10-1 |
|
Рш |
1440 ) |
|
|
|
2,1-122 \ |
|||||
67,9 • 850 • 500 |
3,14-500 ( 7850-850 |
= 4610кгс (45,1 кН), |
||||||
|
ІО* |
|
|
7850 |
1440 / |
|
|
|
200
где |
b = — ——— - коэффициент, учитывающий потерю веса штанг |
||||
|
Рш |
|
площадь сечеыия плунжера диамет |
||
в жидкости; Рпл = 67,9 см3 — |
|||||
ром 93 мм; дш — 3,14 |
кг — масса 1 м штанг диаметром 22 мм с муф |
||||
тами. |
|
|
|
|
|
|
Максимальное напряжение в точке подвески штаиг |
||||
|
(Гмакс = |
= 4 п г = |
1230 «гс/см® |
(12,0 кН/см3), |
|
|
/ Ш |
« 5 ,0 |
|
|
|
где |
/ш = 3,8 см2 — |
площадь |
сечения |
штанг. |
|
|
Подберем сталь для штаиг, исходя из установленных норм до |
||||
пускаемых приведенных напряжений |
опр |
[37]. |
|||
|
В данном случае по приведенному напряжению подходят норма |
||||
лизованные хромоникелевые (20ХН) или марганцовистые штанги (36Г1); они же удовлетворяют требованию о максимально допусти мом напряжении, которое пе менее 1500 кгс/см2.
Задача 43
Подобрать сталь для насосных штанг на основе допускаемого приведенного напряжения в точке подвески штанг, пользуясь рас
четными |
таблицами |
(приложения |
13, |
14 и |
15) и |
номограммой |
|||
Я. А. Грузииова |
(рис. 60). |
|
|
|
|
|
|||
Параметры работы насосной установки: глубина спуска насоса |
|||||||||
L — 1000 м; |
диаметр |
плунжера |
насоса |
Dan = 43 мм; |
длина хода |
||||
сальникового |
штока |
s — 1,8 м; число качаний |
в минуту п — 12; |
||||||
диаметры ступеней колонны di = |
19 мм и d2 = |
22 мм; длина сту |
|||||||
пеней колонны Іу |
— 580 м (58%) |
и 1.2 = 420 |
м (42%). |
|
|||||
Решим эту задачу сначала при помощи таблиц, составленных |
|||||||||
АзНИИ |
ДН |
для |
средних параметров |
работы |
глубиннонасосной |
||||
установки (длины хода сальникового штока s = 1800 мм и числа качаний п = 12 в минуту). Если параметры насосной установки сильно отличаются от указанных, приведенные напряжения в точке подвески штанг могут также значительно отличаться от принятых
в таблицах.
Тогда расчет колонны насосных штаиг необходимо выполнять непосредственно по формулам или, для ускорения расчета, по номо грамме Я. А. Грузинова.
Расчет следует начинать с таблицы (приложение 13), в которой приведены рекомендуемые глубины спуска насосов на штангах из
углеродистой стали (при значении опр = ] / имаксаа = 7 кгс/мм2). Для этого в разделе двухступенчатых колонн находим графу с диа метром насоса 43 мм. В пересечении этой графы с горизонтальной
графой |
для ступенчатых штанг |
22 X 19 мм находим возможную |
|
глубину |
спуска насоса диаметром 43 мм; 1060 м. |
Следовательно, |
|
для заданных условий (L = 1000 |
м) можно принять |
штанги из угле |
|
родистой стали 40У.
Решаем эту же задачу графическим способом при помощи номо граммы Грузинова.
201
Соединяем начальную точку номограммы на оси абсцисс 0 с точ кой 19-мм штанг, находящейся на пунктирной линии 43 системы I, а конечную точку на той же оси 2500 соединяем с точкой Е пересе чения линий п = 12 и s = 1,8 системы II.
Через точку 1000 на оси абсцисс проводим вертикальную пунк тирную линию до ее пересечения с прямой 0—19 мм в точке А. Затем через точку А проводим прямую линию, параллельную линии 2500—Е. Из точки 420 на оси абсцисс (длина верхней ступени ко лонны штанг) восстанавливаем перпендикуляр до пересечения в точке С с указанной выше параллельной линией. Точка С нахо дится на горизонтали, соответствующей приведенному напряжению апр = 6,6 кгс/мм2. Следовательно, нижняя ступень штанг будет
О |
1 2 |
3 9 5 0 0 6 7 |
8 3 |
1000 II 12 13 19 150016 П W 19 2000 ZI I I 23 29 2500 |
|
|
|
ГлуЬина спуска насоса |
|
Рис. |
60. |
Номограмма |
Я. |
А. Грузииова для подбора колонн на |
|
|
|
|
сосных штанг. |
иметь это напряжение в точке подвески ее, что допустимо для штанг из углеродистой стали 40У.
Для определения напряжения в точке подвески верхней ступени штанг из точки С опускаемся по вертикали вниз до точки D на рас стояние, равное на этой высоте отрезку c d ' между осью ординат и линией 0—19—22 мм системы III.
Через точку D проводим прямую DB, параллельную линии 2500—Е, до ее пересечения с осью ординат.Точка В соответствует приведенному напряжению стпр = 6,5 кгс/мм2.
Таким образом, и для верхней ступени также вполне пригодны штанги из углеродистой стали 40У. При этом вся колонна штанг будет равнопрочная, так как приведенное напряжение для обеих ступеней практически одинаковое.
202