Скорость движения поршня насоса определяется подачей промывочной жидкости и меняется от нуля (в начале) до максимума (в середине хода). Для сглаживания неравномерности подачи в нагнетательных линиях насосов низкого давления применяют нагнетательные компенсаторы (рис. 12.17).
Простейшие компенсаторы со «свободным воздухом» (рис. 12.17, а). При максимальной скорости хода поршня часть жидкости поступает в компенсатор, сжимая воздух, а при минимальной сжатый воздух выталкивает эту жидкость в магистраль, сглаживая неравномерность подачи. Чем больше объем воздуха в компенсаторе, тем меньше колебания уровня жидкости и давления в нем, тем равномернее подача жидкости. Поскольку воздушные компенсаторы имеют большие габариты, при высоких давлениях их не применяют.
 |
Более компактны диафрагмовые тупиковые компенсаторы цилиндрические с перфорированной трубкой (рис. 12.17, б) и шаровые (рис. 12.17, в) или проточные (рис. 12.17). В диафрагмовом компенсаторе его объем разделен на две части, в одну из которых нагнетается сжатый азот и воздух. Клапанный компенсатор (рис. 12.17, д) с предварительной накачкой газа более прост по конструкции, чем диафрагмовый. Рис.12.17 Схемы компенсаторов буровых насосов а - со свободным воздухом; б - диафрагмовый тупиковый; в - диафрагмовый шаровой; г - диафрагмовый проточный; д - клапанный тупиковый. 1 - корпус; 2 - диафрагма; 3 -перфорированная труба; 4 - манометр; 5 - клапан; 6 — пружина. |
Если давление в нагнетательной линии меньше, чем давление сжатого газа, то диафрагма прижимается к перфорированной трубе. Степень неравномерности давления в компенсаторе считается достаточной при К<0,02;
(12.165)
где рmaх, pcp, pmin - соответственно наибольшее и среднее, наименьшее давления в компенсаторе за один оборот кривошипного вала, Па. Значения их определим из следующих выражений, считая процесс изменения объема воздуха в компенсаторе изотермическим:
pmaxVmax=pminVmin=pсрVcp (12.166)
Поставим значения давлений в выражение (12.165), получим:
(12.167)
где Vmax-Vmin - объем жидкости, аккумулируемый пневмокомпенсатором, м3.
Объем воздуха в компенсаторе (при среднем давлении):
(12.168)
Компенсаторы насосов высокого давления имеют разделительную диафрагму, что исключает растворение воздуха в жидкости. Полость воздушной камеры компенсаторов для уменьшения их объема заполняют воздухом или газом под давлением. Объем воздушной камеры определяют из выражения:
(12.169)
где К1 - коэффициент избыточной подачи; К2 - опытный коэффициент (K2=1,5...2); F- площадь поперечного сечения поршня (плунжера), м2; S - ход поршня (плунжера), м; рп - давление газа, принимается равным (0,2...0,8)рmax, Па.
Размеры компенсатора бурового нсоса выбираются из расчета заполнения воздухом ⅔ среднего объема воздушной подушки.
Трехплунжерные и трехцилиндровые поршневые насосы одностороннего действия обеспечивают более равномерную подачу и давление в напорном трубопроводе.
Установкой компенсатора на всасывающей линии почти полностью исключают потери напора на преодоление сопротивления жидкости на данном участке, что способствует увеличению напора и коэффициента наполнения насоса.
