Центробежные насосы являются одним из самых распространенных типов оборудования для перекачивания жидкостей (и газов). С их помощью выкачивают воду из колодцев и скважин, поднимают ее на значительную высоту и предают на большие расстояния по трубам.
Такие насосы перекачивают теплоноситель в системах отопления и технологические жидкости на производствах.
Идея использовать центробежную силу для перекачивания жидкостей принадлежит Леонардо да Винчи, первые действующие образцы были созданы французским инженером и ученым Дени Папеном в конце 17 века.
Центробежный насос
Особенности конструкции и принцип действия
Устройство и принцип действия центробежного насоса принципиально не изменились с 17 века. Насос состоит из следующих деталей и узлов:
- Источник энергии — электрический (или бензинового) двигатель, смонтированный на одном валу с собственно насосной частью механизма.
- Вал, опирающийся на подшипники.
- Рабочее колесо, на поверхности которого размещены лопатки.
- Корпус с направляющими поток профилями.
- Уплотнения на валу.
- Входной патрубок, находящийся на оси изделия.
- Выходной патрубок, расположенный у внешней стенки корпуса по касательной к нему.
Устройство центробежного насоса
Кроме перечисленных основных узлов, насос центробежный комплектуется вспомогательными:
- Входные и выходные шланги или трубопроводы.
- Запорный клапан, не дающий жидкости течь в обратном направлении.
- Фильтр.
- Манометр для измерения давления жидкой среды.
- Датчик сухого хода, отключающий насос при отсутствии жидкости в магистрали.
- Краны и вентили для управления напором.
Принцип действия центробежного насоса несложен:
- При вращении рабочего колеса его лопатки захватывают жидкую среду и увлекают ее за собой
- Центробежные силы, возникающие при вращении жидкости, отжимают ее к внешним стенкам корпуса, где создается избыточное давление
- Давление выталкивает жидкую среду в выходной патрубок
- Под действием разрежения, создающегося в центре насоса, очередная порция жидкости всасывается из приемного патрубка.
Принцип работы центробежного насоса
В конструкцию центробежного насоса могут вноситься изменения и дополнения, направленные на повышение его эффективности и приспособление к конкретной перекачиваемой жидкости.
Преимущества и недостатки
Большая популярность устройства центробежного типа обуславливается его несомненными достоинствами:
- Высокая эффективность.
- Простота конструкции.
- Постоянство характеристик создаваемого потока: скорости и напора.
- Компактность и относительно малый вес.
- Простое техобслуживание. Достаточно общих навыков слесарных работ.
- Высокая надежность, большой срок наработки на отказ.
Кроме достоинств, данному типу гидромашин свойственен ряд недостатков:
- Для запуска необходимо заполнить рабочую камеру жидкой средой. Нарушение этого правила приводит к быстрому износу и выходу из строя.
- Малый напор, создаваемый рабочим колесом.
Функционирование насоса в системе
Чтобы обеспечить эффективное функционирование центробежного устройства, при монтаже приходится предусматривать схему заполнения рабочей камеры водой, через перепускные патрубки или заливные горловины.
Для повышения напора приходится ставить центробежные электронасосы в каскад.
Классификация
Рынок полон предложений самых разнообразных моделей центробежных систем. Основные типы центробежных насосов представлены в следующей классификации:
- По параметрам потока:
- большого напора;
- большой подачи;
- загрязненных сред;
- По типу агрегата:
- консольные;
- двухстороннего входа;
- многоступенчатые;
- По типу привода:
- электродвигатель;
- двигатель внутреннего сгорания;
- ручной;
- По типу всасывания:
- самовсасывающие;
- эжекторные;
- инжекторные;
- По степени автоматизации управления:
- ручное;
- полуавтоматическое;
- автоматическое;
- По мобильности:
- стационарные;
- передвижные.
Классификация центробежных насосов
Кроме того, по месту установки относительно уровня жидкости в емкости различают
В быту применяются в основном одноступенчатые центробежные насосы.
Сферы применения
Трудно сегодня найти отрасль быта или промышленности, в которой использовались бы жидкие среды и не применялись центробежные насосы. Самыми популярными областями применения стали:
- Водоснабжение всех уровней и масштабов — от водозаборных станций до промышленных предприятий и от жилых домов до станций очистки стоков.
- Перекачка технологических жидкостей на промышленных установках и между объектами производства.
- Циркуляция теплоносителя в системах отопления, централизованных или локальных.
- Циркуляция воды в стиральных и посудомоечных машинах.
- Орошение сельскохозяйственных посадок.
- Подача воды в поилки и перекачивание молока на продуктивных фермах.
- Циркуляция антифриза в системе охлаждения автомобильного двигателя и климатических установках.
- Заполнение и осушение балластных цистерн на надводных судах и подводных лодках.
- Транспортировка сырья на предприятиях пищевой промышленности и при массовом производстве напитков.
Центробежные насосы в промышленности
Использование центробежного насоса в садоводстве
Циркуляционные насосы применяются везде, где используются жидкости и не требуется сверхвысокий напор или усилие всасывания. Для специальных приложений служат устройства других типов — вибрационные, роторные, поршневые или индукционные.
Как правильно выбрать центробежный насос
Чтобы правильно выбрать устройство, начинать лучше не с обзоров и рейтингов и уж тем более не с пафосных рассказов продавцов консультантов. Они знают все о своих агрегатах, но ничего — о ваших потребностях. Эти потребности следует определить, измерить или оценить и зафиксировать, лучше всего — записать. Итак:
- Назначение приобретаемого агрегата
- Полив садового участка.
- Откачка воды из подвала.
- Подача воды из скважины.
- Что-либо еще.
- Место установки — поверхностное или погружное. Этот параметр часто определяется уже в процессе консультации и покупки.
- Высота от места установки до зеркала воды для определения всасывающего усилия.
- Высота от места установки до самой высокой точки водоразбора и расстояние по горизонтали от скважины (колодца, емкости) до места установки для определения напора.
- Потребность (в кубометрах в час и в кубометрах в день) для подбора системы достаточной производительности и ресурса.
- Стабильность электропитания в месте установки для определения необходимости в приобретении стабилизатора напряжения. Многие системы автоматики стабильно работают только в определенном диапазоне напряжения.
- Допустимое энергопотребление для определения мощности двигателя.
- Бюджет, минимальный и максимальный.
И вот с этой бумажкой можно смело атаковать продавца-консультанта. Теперь, вместо того, чтобы продать вам самую дорогую систему, он будет вовлечен в процесс осмысленного выбора оптимального варианта.
Подготовка к работе
В отличие от вибрационных насосов, не требующих для начала работы заполнения всей рабочей камеры жидкой средой, центробежный не сможет начать перекачку «на сухую».
Параметры упругости воздуха сильно отличаются орт параметров воды, и ротор будет просто крутиться вхолостую, не создавая требуемого разряжения.
Это приведет к перегреву и преждевременному износу устройства вплоть до выхода его из строя.
Схемы заполнения насосов
Эту техническую проблему решают различными способами
Заливка воды из трубопровода
Способ применяется для стационарных систем водоснабжения с фиксированным расположением трубопроводов.
Схему постоянно работающего водоснабжения строят таким образом, чтобы центробежный насос находился в нижней точке, и выше его по уровню всегда были заполненные водой трубы.
На всасывающем трубопроводе ставят обратный клапан, препятствующий вытеканию воды обратно в колодец, скважину или емкость. Такую систему надо заполнить водой только при первом старте, все последующие будут происходить в «мокром» режиме.
Если система используется эпизодически или обратный клапан, по каким – либо причинам установить не удается, применяют другие способы.
Обвязку насоса монтируют таким образом, чтобы иметь возможность подать воду из трубопровода в обратную сторону, до заполнения рабочей камеры и всасывающего трубопровода. Воздух при этом выпускают через односторонний воздушный клапан.
Как только свист воздуха из него прекратится и появится вода — значит, система заполнена и можно включать насос.
Для заливки из трубопровода высокого давления используют понижающий давление эжектор. Заливка также производится до момента появления жидкости.
Еще один способ применяют на крупных насосных станциях высокой степени автоматизации. Там для откачки воздуха используют вакуумный насос, и после заполнения рабочей камеры и срабатывания датчика наличия воды автоматика запускает установку.
Заливка воды из резервуара
Если в трубопроводе нет воды, то ее заливают из временно или постоянно присоединенного к выходному патрубку резервуара, снабженного вентилем.
В стационарных системах резервуар монтируют постоянно, перед пуском вентиль открывают, и вода заполняет рабочую камеру и подающий трубопровод. Осуществляют запуск насоса.
Убедившись в успешном запуске по ровному низкому звуку его работы, вентиль закрывают.
Схема заливки насоса из резервуара
Мобильные системы, например, садовые насосы или насосы для систем фильтрации надувных бассейнов, заполняют из ведра или лейки, отвинтив крышку фильтра грубой очистки до тех пор, пока не перестанут выходить пузырьки воздуха и не покажется зеркало воды. Далее крышку закрывают и запускают прибор.
Эксплуатация и ремонт
Весной техники в окружающем нас мире пока не создано, и центробежные насосы также подвержены неисправностям. Благодаря простоте устройства перечень их короток.
- Главная причина неисправности устройства — это работа без воды.
- К выходу из строя электродвигателя также могут привести броски напряжения в питающей электросети.
Если внимательно следить за этими факторами риска — прибор успешно отработает не только гарантийный срок, но будет работать на вас еще долгое время.
Еще один фактор риска — это загрязнение рабочей камеры при перекачке грязной воды, например, из канавы. Трава и другой мусор могут намотаться на лопатки, препятствуя их вращению. Если камера выполнена разборной, то можно аккуратно снять часть корпуса и вытащить мешающий мусор. После этого насос, как правило, продолжает работать, только следует подумать об установке фильтра на входе.
Ремонт центробежного насоса
С более серьезным техническим обслуживанием и ремонтом неполадками, особенно связанными с разборкой герметичного корпуса электродвигателя у погружных насосов, лучше обращаться в ремонтную мастерскую. Вряд ли вам удастся самостоятельно восстановить герметичность и избежать пробоя напряжения на корпус или в воду, а это чревато серьезным риском для жизни.
Фильтр для вакуумного насоса – где лучше купить фильтр для вакуумного насоса. В чем заключаются особенности воздушного фильтра для вакуумного насоса. Сфера применения масляных фильтров для вакуумного насоса
Работа вакуумного насоса – это процесс, который охватывает практически все элементы в системе. Лишь в том случае, если все детали будут активно взаимодействовать друг с другом, можно будет действительно достичь максимального уровня производительности.
Если же подобного взаимодействия в системе не предвидеться, достичь высокого уровня производительности будет гораздо сложнее. Причиной тому, послужит отсутствие баланса в системе, играющего, пожалуй, главную роль.
Одним из компонентов, без которого на данном этапе не может обойтись ни один насос на основе вакуума – это фильтры. Казалось-бы, совершенно обычный компонент, который не занимает много места, не принимает участие в создании вакуума и так далее.
Но это, никоим образом не мешает ему выполнять его прямые задачи, обеспечивая системе максимальный уровень герметичности и качества откачивания жидкости.
Фильтр для вакуумного насоса
Сейчас мы рассмотрим те виды вакуумных насосов, в которых фильтры используются чаще всего:
- Вакуумный насос на индукционной основе – контролирует все рабочие процессы, связаны с индукцией, делая работу насоса более надежной и стабильной.
- Вакуумный пластинчато-роторный насос – учитывая высокие технические характеристики подобных насосов, фильтры выполняют роль главного стабилизатора, пропускающего через себя все потоки жидкости, не давая системе загрязняться.
- Вакуумный винтовой насос – в подобных насосах, фильтры и вовсе считаются основным элементом, так как сама технология винтовой работы не совершенна и нуждается в элементе, способном делать рабочий процесс более надежным.
- Центробежный насос на вакуумной основе – исходя из того момента, что все потоки жидкости в подобных насосах сосредотачивается в центральной проточной части, фильтры задействуются в той же области. Роль их предельно проста – очищать жидкость, делая ее пригодной для дальнейшей обработки.
- Водокольцевой вакуумный насос – роль фильтров в вакуумных насосах подобного типа не менее велика. Используются они в роли регулятора стабильности рабочего процесса. Позволяют удалять из воды лишние примеси, вредные смеси и вещества, разрушающие его молекулярную структуру.
Filter – это действительно очень важный компонент и его роль в вакуумном насосе предельно велика. Благо, сегодняшние рыночные условия позволяют заполучить себе фильтры для использования в самых разных направлениях.
Это могут быть как крупные вакуумные установки, так и обыкновенные маленькие насосы. Здесь уже все зависит от того, в чем нуждается потенциальный покупатель и какую сумму он готов отдать за покупку подобного оборудования.
Фильтр для вакуумного насоса. Купить
Одно дело, сидеть и говорить о пользе фильтров для вакуумного насоса, рассматривать его главные особенности и тому подобное. Но совершенно другой вопрос – это покупка подобного оборудования. Многие пользователи, рано или поздно, вынуждены столкнуться с вопросом покупки фильтров для вакуумного насоса и порой он может завести вас в тупик.
Причина этому очень проста – отсутствие знаний по поводу того, как нужно правильно подбирать себе подобное оборудование. Учитывая разнообразие фильтров для вакуумных насосов, выбрать какую-то единую его модель очень сложно.
Но есть пару простеньких советов, которые могут значительно упростить процесс покупки, сузив круг подходящих фильтров до минимума.
Фильтр для вакуумного насоса. Купить
Пункты, которых желательно придерживаться, приобретая себе фильтр для вакуумного насоса:
- Размеры – в первую очередь, нужно заранее убедиться в том, что размеры фильтра подойдут для вашего вакуумного насоса. Сделать это предельно просто, нужно всего лишь ознакомиться с техническими характеристиками фильтра на основе вакуума.
- Принцип действия – не менее важный вопрос заключается в технологии, по которой работает сам фильтр. Их может быть несколько, а подбирать нужно ту, которая больше схожа с принципом работы вашего насоса.
- Совместимость – фильтр должен быть еще и совместим с той вариацией насоса, в которой задействуется. Это важнейший аспект, от которого напрямую зависит работоспособность всего механизма.
- Стоимость – не желательно покупать самые дешевые вариации фильтров, пытаясь на этом предельно сэкономить. В случае с подобным оборудованием, лучше заплатить чуть больше, но получить более эффективную и надежную версию фильтра.
- Оптимальные условия вакуума для работы – перед покупкой, так же следует сопоставить уровень вакуума, при котором фильтр будет работать максимально корректно. Это можно узнать все в тех же характеристиках вакуумного фильтра.
- Производитель – желательно, выбирать тех производителей, которые внушают доверие и в которых, вы сможете быть предельно уверены. Это не только позволит вам обрести спокойствие, а и позволит получить все соответствующие гарантии качества и надежности прибора при дальнейшей его эксплуатации.
Исходя из этих нескольких пунктов, можно смело определить для себя самые важные аспекты, которых вам нужно придерживаться. Таким образом, вы сможете сразу же отсеять неподходящие вариации фильтров, которые вам не подойдут по одному из вышеперечисленных параметров.
Воздушный фильтр для вакуумного насоса
Еще один интересный момент – это вариации фильтров для вакуумных насосов. Говоря конкретно о наиболее популярной версии фильтров, то, несомненно – это воздушный фильтр. В плане конструкции и принципа крепежа, он считается предельно простым.
Для того чтобы установить его в вакуумный насос, требуется всего лишь несколько винтов, на которых собственно он и крепится. Во всем же остальном, особых проблем в использовании возникать явно не должно.
Тем более, большинство воздушных фильтров находятся в среднем и низшем ценовом диапазоне, что делают их кроме всего прочего, еще и максимально доступными.
Воздушный фильтр для вакуумного насоса
Главные отличия воздушных фильтров и особенностей их работы в вакуумных насосах:
- Не нуждается в масляной смазке, а процесс его охлаждения происходит путем повышенного уровня циркуляции воздуха.
- Используется по большей части в насосах сухого типа, которые так же работают на безмасляной основе, выдавая при этом высокие показатели производительности.
- Длительный срок службы, обеспечивающийся отсутствием масляных загрязнений. Работа фильтра предельно сбалансирована и рассчитана на использование в продолжительном периоде.
- Определенные вариации фильтра, могут проходить детальную очистку, после чего применяться и далее. В случае же с масляными фильтрами, такая практика не особо распространена.
По сути – это все главные отличия фильтров воздушного типа. Исходя из всего этого, каждый пользователь может сделать для себя определенные выводы. Если для вас, эти моменты на самом деле важны, то вы можете спокойно покупать себе воздушный фильтр для использования в вакуумном насосе.
Масляный фильтр для вакуумного насоса
Второй тип фильтров, которые так же распространены по всему миру – это масляные вакуумные фильтры. Многим может показаться, что они точно такие же и никаких особых отличий попросту нет.
На самом же деле, ситуация не столь проста и узнать это можно лишь в том случае, если более подробно углубиться в то, что собой представляет масляной фильтр и для чего он вообще нужен. Говоря конкретно о фильтрах на масляной основе, можно смело говорить о том, что используются они в вакуумных насосах гораздо чаще.
Во многом – это причина самих вакуумных насосов на масляной основе, которых значительно больше. Но это не отрицает факта популярности и востребованности пользователей в подобном оборудовании.
Масляный фильтр для вакуумного насоса
Главные отличия масляных фильтров для вакуумных насосов и особенности в их эксплуатации:
- Периодически, требуют смазки главнейших компонентов, дабы обеспечить влажность, надежность и предельную стабильность рабочего процесса. В противном же случае, фильтр будет быстро изнашиваться.
- Задействуются такие фильтры, по большей части, в вакуумных насосах, нуждающихся в масляной смазке. Хотя, не стоит отрицать того момента, что определенные пользователи задействуют подобные приспособления и в совершенно других направлениях.
- Не нуждаются в улучшенном охлаждении – достигается это за счет активной работы масляной прослойки, не позволяющей возникать особым перегревам и износу отдельных деталей. Несомненно – это огромный плюс, который дает дополнительную уверенность в надежности проведения вакуумного процесса.
- Сфера применения – данная вариация вакуум фильтров, так же может похвастаться еще и значительной большей сферой использования. Достигается это за счет самих насосов масляного типа, коих на рынке в разы больше.
- Простота в установке – произвести установку масляного фильтра в вакуумных насосах предельно просто. Для этого, надо всего лишь закрепить несколько зажимов, после чего уже спокойно использовать сам вакуумный насос.
Учитывая все эти моменты, можно сделать для себя главный вывод, подходит ли вам такая вариация фильтра, либо же лучше обратить свой взор на фильтры воздушного типа.
Тем более, в Москве можно спокойно купить обе версии фильтров, которые одинаково активно продаются, а в плане стоимости, практически не отличаются.
Главное – это не торопиться и хорошенько подумать перед тем, как совершить подобную покупку.
ТОП-10 насосов для бассейна с фильтром: особенности выбора, советы по использованию
Вода в бассейне со временем начинает портиться, это происходит из-за быстрого размножения бактерий и грибков. На стенках появляется слизь и зелёный налёт, вода становится мутной, неприятные запахи чувствуются даже на расстоянии.
Купаться в таком водоёме становится невозможно, а особенно опасен контакт с микробами для детей – неокрепший организм слаб и подвержен различным опасным заболеваниям. Использование насоса для бассейна с фильтром и обеззараживающими составами решает проблему. Вода будет постоянно циркулировать по замкнутому контуру, останется лишь периодически менять фильтрующие элементы.
Что это такое?
Устройство представляет собой электрический прибор, собранный в пластиковом корпусе, основной элемент – высокооборотистый электрический двигатель и лопасти, расположенные на его валу.
Система позволяет за счёт центробежной силы перемещать с высокой скоростью потоки воды.
Виды
Всего существует три вида:
- С картриджами – сменные фильтрующие элементы очищают воду, периодически их придётся менять – примерно каждый месяц.
- Песочные – поток будет проходить через ёмкость с кварцевым или стеклянным песком. Время от времени песок нужно промывать – рекомендуется еженедельно. А раз в год требуется очистка системы с помощью химических реагентов.
- Комбинированные – это устройство с фильтром и хлоргенератором, который представляет собой систему, которая из обычной соли (NaCl) выделяет обеззараживающий раствор хлора.
Речной песок и йодированную соль использовать нельзя. Необходимо приобретать специальные расходные материалы для насосов с фильтрами для бассейнов.
Существуют также диатомовые насосы, в них в качестве фильтрующей смеси используется порошок из планктона. Они стоят дороже остальных, но очищают воду максимально эффективно. Один из минусов такой системы – периодически требуется замена фильтрующего состава.
Классификация по типу действия:
- Центробежные и вихревые. Недорогие модели, отличаются высоким уровнем шума, но малой производительностью. Насосы хороши для установки в небольшие бассейны. Способны работать много лет без каких-либо нареканий.
- Самовсасывающие. Хорошо подходят для установки в системы очистки воды. Невысокая стоимость и достаточно низкий уровень шума сделают отдых максимально комфортным. Производительность скромная, поэтому такие насосы применяется чаще всего для маленьких и средних бассейнов.
- Циркуляционные. Самые мощные фильтр-насосы, за 24 часа такая система может перекачать весь объём воды как минимум 4-5 раз, а при монтаже в небольшие бассейны этот показатель может превысить 6-7 раз.Подходит для крупных искусственных водоёмов, коммерческих бассейнов.
Выбор зависит от типа, объёма чаши и частоты использования.
Устройство и правила подключения
Сам электроприбор представляет собой пластмассовую колбу с мотором внутри и корпусом с бумажным картриджем. На некоторых моделях фильтрующие элементы расположены отдельно, это же касается песочных и комбинированных систем. Хлоратор подключается отдельно. Скиммер – приспособление, которое забирает верхний слой воды в бассейне.
Его функции:
- Препятствует переливу воды через край.
- Используется для закладки обеззараживающего состава.
Технология очистки фильтра на приеме насоса без подъема оборудования
По мере эксплуатации оборудования в скважине с пескопрояв- лением происходит засорение приемного фильтра.
Для его очистки требуется подъем оборудования и смена фильтра или специальные обратные клапаны, позволяющие сливать жидкость из НКТ в скважину подъемом давления в НКТ с устья. Оба варианта требуют существенных издержек производства, а второй — повышает риск аварий.
Авторами разработана технология очистки фильтра на приеме насоса без подъема оборудования или повышения давления жидкости в НКТ путем реконструкции обратного клапана УЭЦН.
На рис. 37-39 показаны схемы обратного клапана в различных позициях. В корпусе 1 клапана, установленного выше насоса, размещено посадочное седло 2 тарельчатого клапана 3, переходящего в полый шток с горизонтальными окнами в верхней части.
В седло 2 упирается опорная гильза 4, над которой располагается шайба 5 с центральным для полого штока и периферийными для протока жидкости каналами. Над шайбой расположена пружина 8 и имеющую центраторы 9. Во втулке 7 также выполнены горизонтальные отверстия большего диаметра. Клапан 3 для герметичной посадки в седло 2 имеет эластичную манжету 10.
Для герметизации пары трения (втулка 7 — полый шток клапана 3) на последнем размещены эластичные манжеты 11. Для ограничения вертикального хода втулки 7 на полом штоке клапана 3 размещено стопорное кольцо 12. Для фиксации гильзы 4 и шайбы в корпусе 1 также установлено стопорное кольцо 13.
Для работы клапана используется груз 14, в одном случае спускаемый в колонну насосно-компрессорных труб на скребковой проволоке через лубрикатор (на рис. не показаны), а в другом — сбрасываемый в НКТ.
Работа клапана состоит в следующем: после спуска электроцен- тробежного насоса в скважину обратный клапан 3 под собственным весом принимает крайнее нижнее положение, указанное на рис. 39.
При этом пружина 6 остается в полностью разжатом положении, при котором горизонтальные отверстия во втулке 7 и полом штоке клапана 3 не совпадают, что предупреждает проток жидкости из НКТ в насос.
При запуске насоса в работу под действием напора жидкости снизу клапан 3 поднимается и пропускает жидкость в НКТ через периферийные каналы шайбы 5.
Приподнятие клапана 3 приведет к тому, что подвижная втулка 7 под собственным весом опустится по отношению к штоку, а горизонтальные каналы втулки и полого штока совпадут. Пружина б, как и в случае, указанном на рис. 37, остается в разжатом состоянии.
Таким образом, часть добываемой жидкости из насоса в НКТ будет поступать и через полый шток клапана 3.
Рис. 37. Схема обратного клапана
Рис. 38. Схема обратного клапана (при работе УЭЦН)
Рис. 39. Слив жидкости в насос — промывка
Для очистки фильтра на приеме насоса от налипших механических примесей производится его остановка.
Клапан 3 под собственным весом опустится вниз и прижмется гидростатическим давлением сверху к седлу 2.
Пружина 6 вернет втулку 7 в крайнее верхнее положение, при котором отверстия во втулке 7 и полом штоке клапана 3 уже не совпадут, что предотвратит переток жидкости из НКТ в насос.
Далее в НКТ скважины через лубрикатор на скребковой проволоке спускают груз 14, который благодаря весу, превышающему силу упругости пружины б, сожмет ее и переместит втулку 7 вниз до положения, указанного на рис. 39.
При этом отверстия во втулке 7 и полом штоке клапана 3 совпадут и жидкость из НКТ под большим напором будет перетекать в скважину через полость насоса и приемный фильтр с обратной ее стороны. Обратная промывка жидкостью фильтра позволит смыть с нее налипшую грязь.
По истечению определенного времени груз 14 приподнимают и втулка 7 под действием сжатой пружины 6 вернется в крайнее верхнее положение, при котором прекратится переток жидкости из НКТ в скважину.
Время очистки приемной части насоса выбирается с расчетом предупреждения достижения жидкостью уровня в скважине, при котором уже создается репрессия на пласт.
После операции промывки производят запуск насоса в работу.
Обратный клапан насоса одновременно выполняет функции сливного клапана. Перед подъемом подземного оборудования в случае проведения ремонтных работ производят сброс груза 14 в НКТ без скребковой проволоки.
Сброшенный груз, долетев до клапана, ударится о крышку 8, сожмет пружину 6 и будет удерживать втулку 7 в крайнем нижнем положении по отношению к полому штоку клапана и позволять жидкости из НКТ через совмещенные окна во втулке и полом штоке вытекать в скважину при подъеме оборудования в период ремонта.
Технико-экономическими преимуществами предложенной технологии являются простота и надежность его работы, а также отсутствие необходимости подъема давления в НКТ на значительную величину для промывки насоса и фильтра. Кроме того, обратный клапан может одновременно выполнять роль сливного клапана, что упрощает спуско-подъемные операции (СПО) при ремонте скважины.
Данная технология была испытана на скважине № 1297 НГДУ «Туймазанефть». Дебит скважины после 146 сут эксплуатации снизился с 47 м3/сут до 29 м3/сут. Расчетный вес груза для срабатывания клапана составил 15,5 кг. После остановки скважины и обратной циркуляции жидкости из НКТ в скважину в течение 10 мин скважину вновь запустили. Новый дебит составид 42 м3/сут, т. е. восстановился на 89 %.
Одной из наиболее острых проблем, возникающих при эксплуатации УЭЦН для добычи, является наличие в откачиваемой жидкости твердых взвешенных частиц (механических примесей), приводящих к снижению межремонтного периода работы скважины. Фильтрация жидкости в неустойчивых породах, особенно при больших градиентах скорости, приводит к разрушению породы, продвижению частиц к забою скважин и выносу в ствол.
Осложнения в эксплуатации таких скважин связаны с постепенным накоплением песка на забое скважин, а также в рабочих колесах погружных насосов, что приводит к перегреву погружных электродвигателей (ПЭД) и их отказу.
В связи с этим встает проблема защиты дорогостоящего оборудования от абразивного износа и заклинивания рабочих органов твердыми частицами, повышения межремонтного периода работы скважины.
При высоком содержании механических примесей применение стандартных газопесочных якорей становится неэффективным из-за малых значений центробежных сил. Общим недостатком применяемых фильтров, устанавливаемых на забое или приеме насосов, является достаточно быстрое засорение непроточных ячеек и необходимость их частых промывок с подъемом оборудования.
Приведем пример расчета пружины.
Пусть центробежный насос подвешен на НКТ 60 (внутренний диаметр равен 50,3 мм) на глубине 1 800 м. Плотность флюида 826 кг/м3.
Груз, воздействующий на пружину, не должен превышать 20 кг, поскольку дальнейшее увеличение массы груза значительно осложнит СПО. Пружина закреплена на эластичных манжетах диаметром 25-30 мм, длина пружины не превышает 250 мм, а расстояние от нижнего конца отверстия на втулке до нижнего отверстия на тарельчатом клапане равно 50 мм.
Подбирая пружину, учтем многократное воздействие на нее. Из имеющихся классов пружин наибольшую безотказную наработку имеет I класс — количество циклов не менее 1 * 107.
Далее, исходя из значений наружного диаметра пружины, предполагаемой силы сжатия и диаметра проволоки, принимаем пружину I класса, 2-го разряда с номером позиции 425 по ГОСТ 13767-86 [2].
Пружина изготовлена из стали марки КТ-2 или ЗК-7. Основные характеристики пружины приведены в табл. 14.
Пусть груз будет имеет форму цельного цилиндра с диаметром 30 мм, а материал, из которого будет изготовлен цилиндр, — сталь плотностью 7 900 кг/м3. Найдем силу, создаваемую грузом на пружину, т. е. силу пружины при рабочей деформации:
- где рст — плотность стали, кг/м3; рж — плотность флюида, кг/м3; т — масса груза, кг; g — ускорение свободного падения, м/с2.
- Характеристики пружины
- Таблица 14
| Сила пружины при максимальной деформации F3,H | Диаметр проволоки d, мм | Наружный диаметр проволоки D, мм | Жесткость одного витка Сь Н/мм | Наибольший прогиб одного витка 53, мм |
| 212 | 3,5 | 34 | 51,830 | 4,09 |
С другой стороны, сила пружины при рабочей деформации
где С1 — жесткость одного витка, Н/мм; N — количество витков; AL — расстояние от нижнего конца отверстия на втулке до нижнего отверстия на тарельчатом клапане, мм.
Из выражения (4.18) найдем количество рабочих витков пружины:
Объем цилиндра равен:
Зная массу груза, плотность и диаметр, найдем высоту цилиндра:
Взяв материал с большей плотностью, можно уменьшить размеры груза для упрощения СПО. Результаты расчетов сведены в табл. 15.
Таблица 15
Сравнительная характеристика материалов
| Материал | Плотность, кг/м3 | Высота цилиндра, м | Стоимость, руб |
| Сталь | 7 900 | 3,58 | 1 020 |
| Медь | 8 900 | 3,18 | 4 200 |
| Бронза | 9 100 | 3,11 | 2 800 |
| Свинец | 11 341,5 | 2,5 | 1 100 |
Итак, для бесперебойной работы обратного клапана наиболее рационально будет использовать пружину I класса, 2-го разряда, которая сможет выдержать наибольшее количество циклов в условиях агрессивной среды. Для полного сжатия данной пружины потребуется груз в форме цилиндра, изготовленный, предпочтительно, из свинца, длиной 2,5 м.
Теперь рассчитаем время, необходимое для промывки скважины с помощью обратного клапана.
Возьмем следующие данные: вязкость jLi = 60 Па-с, проницаемость к = 300 мДа, эффективная мощность пласта h = 20 м, перфорация на глубине 2 000 м, радиус скважины rw = 0,041м, радиус контура питания ге = 200 м, безопасный спуск груза осуществляется со скоростью не более 2 м/с, что займет 15 мин, на глубину 1 800 м.
Поскольку Рзаб Ф РПл, то следует ожидать приток из пласта в первую секунду
где //дин — расстояние от динамического уровня до уровня перфорации.
В последующую секунду приток из пласта определяется по формуле
где Гвн.обс — внутренний радиус обсадной колонны; гНкт — внешний радиус НКТ; Qnjl (?i) — приток из пласта в первую секунду.
Рис. 40. Изменение уровней жидкости до спуска груза на клапан с момента остановки УЭЦН
Рис. 41. Изменение уровней жидкости при открытии обратного клапана
Изменение уровней жидкости до спуска груза на клапан с момента остановки УЭЦН можно увидеть на рис. 40.
Приток жидкости из НКТ можно определить по закону Паузейля:
где ЯНкт — уровень жидкости в НКТ; Ратм — атмосферное давление; Я дин — расстояние от уровня жидкости в затрубном пространстве до уровня спуска УЭЦН, в момент открытия клапана; L — длина вертикального канала клапана; г' — радиус вертикального канала клапана.
Динамику изменения уровня жидкостей при открытии клапана можно увидеть на рис. 41.
Пуск жидкости в скважину (в насос) должен быть кратковременным, чтобы не вызвать регрессию на пласт.
Загрузка...
