ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ> Автобиография

Терещенко А.А., гр. БС-03, ДонНТУ. Научный руководитель — доцент Каракозов А.А.

Разработка конструкции скважинного насосного агрегата.

Источник: Сборник тезисов докладов VII Всеукраинской студенческой научно-технической конференции кафедры ТТГР 2007 г.

Целью разработки является усовершенствование конструкции скважинного насосного агрегата путём обеспечения периодического соединения подпоршневой полости цилиндра гидродвигателя с выпускным окном и нагнетания жидкости из надпоршневой полости цилиндра насоса. Вследствии этого достигается большая высота подъема (при откачке жидкости из скважины) и большая высота нагнетания (при подаче жидкости жидкости в скважину).

В состав скважинного насосного агрегата входит корпус 1 с верхним и нижним переходниками 2 и 3. В корпусе 1 расположен гидродвигатель, который состоит из поршня 4, установленного в цилиндре 5 с образованием надпоршневой и подпоршневой полостей 6 и 7. Выпускной клапан 8 гидродвигателя установлен в центраторе 9 с отверстиями 10, размещенном в верхней части цилиндра 5 над поршнем 4. Хвостовик 11 выпускного клапана 8 размещен в полости поршня 4. В верхнем переходнике 2 выполнена камера, в которой установленный разгрузочный поршень 12, жестко соединен с впускным клапаном 13 гидродвигателя. Полость 14 над разгрузочным поршнем 12 соединена с выпускным окном 15, а полость 16 под ним – с впускным окном 17 посредством канала 18. В полости 14 выполнены уступы 19 и установлена пружина 20. Надпоршневая полость 6 цилиндра 5 гидродвигателя соединена с выпускным окном 15 каналом 21 в впускном клапане 13 и разгрузочном поршне 12. Подпоршневая полость 7 цилиндра 5 гидродвигателя соединена с впускным окном 17 каналами 18 и 22, проточкой 23 на разгрузочном поршне 12, каналами 24 и 25, зазором между корпусом 1 и цилиндром 5, отверстием 26. Канал 25, выполненный в линии между подпоршневой полостью цилиндра 5 гидродвигателя и выпускным окном 15 перекрыт клапаном 27, который имеет пустой ступенчатый хвостовик 28, установленный в канале 21. Над клапаном 27 установлена пружина 29.

Под гидродвигателем в корпусе 1 расположен насос, состоящий из цилиндра 30, разделенного поршнем 31 на надпоршневую и подпоршневую полости 32 и 33. Поршень 31 соединен с поршнем 4 гидродвигателя штоком 34, который пропущен через сальниковую перегородку 35. Всасывающий и нагнетательный клапана 36 и 37 насоса установлены, соответственно, в каналах 38 и 39, выполненных в нижнем переходнике 3 и соединенных с подпоршневой полостью 33 цилиндра 30 насоса. В нижнем переходнике 3 выполнены каналы 40 и 41, в которых расположены дополнительные всасывающий и нагнетательный клапана 42 и 43 насоса. Каналы 40 и 41 соединены с надпоршневой полостью цилиндра 30 насоса зазором между корпусом 1 и цилиндром 30 и отверстием 44.

При работе насос может располагаться в водоподъемных трубах 45, которые размещают в скважине (не показаны). Для подачи рабочей жидкости к насосу применяются силовые трубы 46.

На рисунке представлен общий вид скважинного насосного агрегата.

скважинный насосный агрегат ПГН-108

Принцип действия данного устройства

При подаче рабочей жидкости по силовым трубам 46 она через впускное окно 17 в верхнем переходнике 2 подается в канал 18. Из канала 18 рабочая жидкость подается в полость 16 под разгрузочным поршнем 12. Так как площадь разгрузочного поршня 12 равняется площади впускного клапана 13 сверху, то эти элементы остаются неподвижными, при этом впускной клапан 13 перекрывает доступ рабочей жидкости в надпоршневую полость 6 цилиндра 5 гидродвигателя. Одновременно рабочая жидкость из канала 18 поступает в подпоршневую полость 7 цилиндра 5 гидродвигателя через канал 22, проточку 23 на разгрузочном поршне 12, каналы 24 и 25, кольцевой зазор между корпусом 1 и цилиндром 5 и отверстие 26.

Под давлением рабочей жидкости поршень 4 двигается вверх. При этом жидкость из надпоршневой полости 6 выдавливается в водоподъемные трубы 45 через отверстия 10 центратора 9, канал 21 в впускном клапане 13 и разгрузочном поршне 12, выпускное окно 15. Клапан 27 удерживается в начальном положении за счет пружины 29, сила предыдущего натяга которой должна превышать усилие, которое действует на клапан 27 со стороны канала 25. Поскольку поршень 4 соединен штоком 34, который пропущен через сальниковую перегородку 35, с поршнем 31 насоса, то последний также двигается вверх. При этом жидкость из надпоршневой полости 32 цилиндра 30 насоса выдавливается в водоподъемные трубы 45 через отверстие 44, дополнительный нагнетательный клапан 43, установленный в канале 41 нижнего переходника 3. Одновременно жидкость из скважины всасывается в подпоршневую полость 33 через всасывающий клапан 36, установленный в канале 38 нижнего переходника 3.

В конце своего движения вверх поршень 4 контактирует с выпускным клапаном 8, который находится в центраторе 9, и перемещает последний вверх к контакту выпускного клапана 8 с впускным клапаном 13. Выпускной клапан 8 перекрывает канал 21 и при последующем совместимом ходе с поршнем 4 поднимает впускной клапан 13, открывая доступ рабочей жидкости в надпоршневую полость 6 цилиндра 5 гидродвигателя. За счет действия давления рабочей жидкости на клапаны 8 и 13 снизу они двигаются вверх вместе с разгрузочным поршнем 12, сжимая пружину 20, потому что давление в полости 14 над разгрузочным поршнем 12 равняется давлению в водоподъемных трубах 45. При этом разгрузочный поршень перекрывает каналы 22 и 24, отрезая подпоршневую полость от впускного окна 17. При последующем перемещении разгрузочный поршень 12 поднимает клапан 27, сжимая пружину 29, за счет взаимодействия с хвостовиком 28 последнего. Это продолжается до упора разгрузочного поршня 12 в уступы 19.

Так как канал 25 соединяется с выпускным окном 15, то в связанной с ним подпоршневой полости 7 цилиндра 5 давление падает до уровня давления в водоподъемных трубах 45. За счет действия рабочей жидкости на поршень 4 со стороны надпоршневой полости 6 он начинает двигаться вниз. При этом поршень 31 насоса также двигается вниз. Жидкость из подпоршневой полости 33 выдавливается в водоподъемные трубы 45 через нагнетательный клапан 37, установленный в канале 39 нижнего переходника 3. Одновременно жидкость всасывается в надпоршневую полость 32 цилиндра 30 насоса через отверстие 44, дополнительный всасывающий клапан 42, установленный в канале 40 нижнего переходника 3.

В конце своего движения вверх поршень 4 бьёт по хвостовику 11 выпускного клапана 8 и отрывает выпускной клапан 8 от впускного клапана 13. Так как жидкость имеет возможность перетекать из впускного окна 17 в выпускное окно 15, то давление под впускным клапаном 13 и в надпоршневой полости 6 падает. Под действием пружин 20 и 29 клапаны 13 и 27 возвращаются в начальное положение. Впускной клапан 13 перекрывает доступ рабочей жидкости в надпоршневую полость 6 цилиндра 5 гидродвигателя. Клапан 27 перекрывает канал 25, перекрывая подпоршневую полость 7 от выпускного окна 15. Одновременно разгрузочный поршень 12 своей проточкой 23 соединяет каналы 22 и 24, подключая подпоршневую полость 7 к впускному окну, откуда к ней начинает поступать рабочая жидкость.

Далее цикл работы скважинного насосного агрегата повторяется.

ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ> Автобиография