往复泵和空气包原理PPT课件

第一章往复泵1.1概述泵是将原动机的机械能或其他能量传递给液体以增加液体能量的机器。泵可以根据结构特征和功能分为三种基本类型。2，(1)容积泵：依赖包含液体的密封工作空间的周期性变化，将能量周期性地传递给液体，增加到液体的压力强制排出液体为止。往复泵：3、螺杆泵属于这一类别。4，(2)叶轮泵依靠旋转叶轮的液体动力，将能量连续传递给液体，从而增加液体速度(主)和压力能量的能量，然后通过压力舱将大部分速度转换为压力能量。离心泵、轴流泵和旋涡泵属于此类别。5、(3)喷射泵、6、水锤泵等其他类型的泵。7，往复泵是典型的容积泵。由于柱塞(柱塞)的往复运动而产生周期性变化，使柱塞(柱塞)运动的机械能转变为液体的压力能量的封闭工作空间的容量。在石油矿山中应用很广。高粘度、高密度、高含沙量的液体通常用于在高压下搬运，流量相对较小。8，在钻井过程中，需要动力搬运井底的锯末，供应井底动力钻头，这是用于输送到井底和循环钻井液的往复泵，称为钻井泵或泥浆泵。9、为了加固井壁，在井底注入高压水泥的往复泵称为接头泵或水泥泵；10，为了提高原油产量和回收率，用于将含有大量固体颗粒的液体或酸碱液体注入井内，产生油层人工裂缝的往复泵，称为压热泵；11，石油生产过程中用于在井内泵送原油的往复泵，称为泵。等一下。12，1.1.1往复泵的工作原理图1-1是水平单缸单作用往复泵的设计图。13，运行时，动力装置旋转皮带、驱动轴、齿轮等驱动部件驱动主轴，并固定在其上的曲柄。14，曲柄从水平位置向左逆时针旋转时，活塞移动到右侧，即泵的动力端，在气缸内形成一定的真空度，吸入池中的液体在液面压力Pa的作用下将进气阀挤出，进入液体缸内，直到活塞移动到右侧死点位置。这一过程称为液体缸吸入过程。15，曲柄继续转动时，活塞开始向左移动，即泵的液压端开始移动，缸套中的液体挤压，压力提高，进气阀关闭，直到气缸内的压力大于排出管的压力，排出阀被推出，活塞移动到左侧死点，液体通过排出阀和排出管排出。这个过程称为液体圆柱的排放过程。16，连续旋转曲柄，每一周活塞往复往复，单作用泵的液体缸完成吸入和排出过程。进气和排放过程中活塞移动的距离用s表示，名为活塞的行程长度曲柄半径用r表示。它们之间的关系为：s=2r，17，1.1.2根据往复泵的分类结构特点，石油矿山用木脚泵大致可以分为以下四个方面：1.根据毒气泵的数量，有单缸泵、双缸泵、三缸泵、四缸泵等。分为单作用和双作用两种方式。18，单作用泵在吸入和排出活塞的气缸中往复一次，如图1-1所示。19，复动泵如图1-2所示，气缸被活塞分割为两个工作室，活塞杆被分割为前工作室，活塞杆被分割为后工作室，每个房间有进气阀和排气阀。双作用泵，活塞进行一次往复运动，其气缸分别完成两次吸入和排出过程。20、21，3。根据卧式泵、立式泵、v型泵、星形泵等气缸的布置及其相互位置。22，4。按活塞样式：活塞泵(图1-1)，23，活塞泵(图1-3)。24，一般根据不同的主要特征区分各种类型的泵，例如单缸单作用垂直活塞泵、双缸双作用水平活塞泵、三缸单作用活塞泵等。，25，1.1.3往复泵的默认参数包括反映泵基本运行性能的参数：1.泵的位移：泵的位移表示泵在单位时间内通过管道输送的液体量。位移通常表示为单位时间内的体积，称为体积位移，符号为q，单位为l/s或m3/s。26，2。泵的压力：泵的压力通常表示泵出口处液体的压力，符号为p，单位为MPa。3.在泵的功率和效率：单位的时间内，动力机传递给往复泵主轴的能量称为泵的输入功率。显示为n周。27，并且在单位时间内液体通过泵获得的能量称为泵的有效功率或输出功率，用n表示。泵的功率单位通常为千瓦，现场也习惯用马力(HP)表示。28，4。泵速度泵速度是单位时间内活塞或柱塞的往返次数，也称为泵执行器，冲孔/min为n个单位。29，1.2往复泵的位移1.2.1往复泵的平均位移：往复泵的位移与活塞面积F(m2)、活塞冲程S(m)和行程数n(冲孔/分钟)相关。往复泵在单位时间内理论上需要携带的液体量称为泵的理论平均位移q平均值。30，31，32，对于双作用往复泵，活塞往复一次，每个气缸传递液体两次，液体体积为(2f-f) s。如果泵缸数为I，则1缸双作用泵的理论平均位移为：33，实际上，由于吸气阀和排气阀不能按时打开或按时关闭，往复泵工作。泵阀、活塞和其他密封可能有高压液体泄漏。泵或液体中含有气体，可以减少泵的实际位移，例如减少吸入的充电度。34、35，1.2.2往复泵的位移曲线1。瞬时位移是往复泵活塞速度不同，因此各液体缸的位移也相应变化。活塞的横截面积为f，活塞运动速度为u，36，图1-4是由曲柄滑块机构驱动的往复泵运动的示意图，将泵主轴的等速旋转运动(角速度)转换为活塞的往复直线运动。37，因为：r/L0.2，sin1，所以：(r/l) 2sin 2 是小的，被抛弃的。、38，讨论：=0 cosco shim=1x-r l(右死点)=/2 cosco shim=0x-l(r/l小，l和x轴小夹角，以及7由于活塞行程：s=(r l)-x=(r l)-(rcosl)=r-r * cos=r(1-cos)，即s=r (1)，40，往复泵的瞬时位移：微体积 v=f s表达式中：f-活塞面积； s-微位移；所以： (所以：q瞬间=fu=fr sin t:所以：41，对于多缸泵，瞬时位移是每个缸在同一时刻传递的液体量的总和。42，2。往复泵的位移曲线往复泵工作时，各缸(或工作室)和泵的瞬时位移按一定规律变化。以曲柄角为横坐标，以位移为纵坐标，可以创建泵的瞬时位移和平均位移随曲柄角变化的曲线，称为泵的位移曲线。43，图1-5是单缸单作用往复泵的位移曲线。44，图1-6双缸双作用往复泵的位移曲线。45，图1-7三缸单作用往复泵的位移曲线。46，1.2.3往复泵的位移不均匀性任何类型的往复泵在曲柄旋转一周期间，理论瞬时位移都发生变化，由于该位移的波动，吸入和排出管道中的流动和压力的波动，可能引起管线振动。在往复泵的运行过程中，有人希望泵位移均匀，运行平稳。47、48、49、50，1.2.4往复泵的实际工作过程与理论工作过程略有不同，但实际泵位移小于理论位移。具体分析：51，1。排出结束和吸入开始的瞬间，排气阀因延迟而不能及时关闭，自由槽体积(活塞的前分室工作室体积)中的液体压力仍然等于排出压力。因此，活塞向右移动时，工作室内的液体压力不能骤降，但逐渐下降，排放阀关闭。泵内压力低于吸入管道压力时，吸气阀打开，液体开始吸入，因此泵的实际吸气时间表比理想时间短。52，还存在在吸入过程中，高压液体通过关闭的排出阀指向工作室的泄漏(在双作用泵的情况下，另一工作室的高压液体通过活塞密封面向低压侧的泄漏)。外部空气通过密封的地方进入工作腔。溶于液体的气体因压力下降而析出，液体吸入时导入的气体占一定的工作室体积，实际吸入的液体比笔划体积小，导致体积损失。53，2。在排放过程开始的瞬间，由于吸气阀延迟，不能按时关闭，高压(尤其是如果工作舱包含气体，则更明显)液体压缩性不会导致工作舱的液体压力急剧增加，但是吸气阀关闭，排出阀打开，直到比排出管压力大的腔内压力关闭，液体开始排出。实际排放时间表也必须比理论时间表短，在排放过程中，高压液体从吸气阀密封面和活塞、填料箱等密封泄漏到低压侧，实际排放的液体量小于行程体积。54，概括地说，实际位移小于理论位移的主要原因是吸入和排出过程开始阶段行程损失、压缩液体和气体等引起的行程损失和各密封中的泄漏损失。因为实际泵比理论位移小，而进入泵后获得能量的液体有泄漏。55、56，1.3往复泵的头部、动力和效率1.3.1往复泵有效头部液体的位置水头、压力水头和速度水头分别表示单位重量液体的位置能量、压力能量和动能大小。它们的总和表示为液体的总水头，即单位重量液体拥有的总能量，即J/N。57，图1-8所示的泵和管道系统，因为泵作用于液体，所以将机械能传递给液体会增加液体本身的能量。例如，如果将重量单位表示为N，将能量单位表示为N.M (j)，将单位重量液体表示为从泵获得的能量，则h的单位称为泵的有效压力头或叶。58、59、泵吸、排出阀及缸内液压损失均属于泵内损失，不包括管道损失，影响泵效率。60，即泵的有效压力头h等于排放池水平和吸入池水平的总能量差加上吸入和排出管道的头部损失。也就是说，泵供给单位重量液体的能量用于增加液体的总比例，克服所有管道中的液体流动阻力。61，在这种情况下，泵的有效压力头等于排放池和吸气池水平高度差和管道的水头损失。62，以上一切均不直接确定泵的有效压力头。实际上，在现场使用更容易的方法直接确定泵的有效压力头。如图1-8所示，在泵入口(-剖面)安装真空计，在泵出口(-剖面)安装压力计。表压=绝对压力-大气压力(绝对压力大气压力)真空度=大气压力-绝对压力(绝对压力大气压力)，63、64、65、66，每个水头损失主要取决于泥浆的性能和管道中的流动模式、流速和管道长度等因素。管道尺寸越长，井越深，水头损失越大。管道尺寸在一定条件下的管道水头损失与流量平方成正比。也就是说，p管=BQ2。67、68，1.3.2往复泵的动力，69，N是泵的实际运行效果，因此也称为泵的有效功率或泵的水压或输出功率。泵能把能量传递给液体似乎是外部机械能投入的结果。引擎(柴油机、马达等)传送至泵主轴(或驱动轴)的功率为n周(或Np，通常将n周称为泵的主轴功率或泵的输入功率)，70，71，72，1.3.3假设往复泵的效率往复泵操作中的功率损失，包括图1-9所示的以下方面的示例：73，1。机械损失 n机器是泵内用于克服齿轮传动、轴承、活塞、盘根和十字头机器摩擦的能量。泵输入功率从n周减去这部分损失的剩余功率称为泵的转换功率。也就是说，在单位时间内，从机械能转换为液体能量的那部分功率以Ni表示。74，75，76，3。体积损失 n泄漏泵已确保能量的高压液体由于活塞和缸套之间、活塞杆和密封之间、阀门和阀座之间的泄漏，实际上小于泵的理论排放体积。77，78，此部分泄漏的高压流体体积为 q泄漏，由此产生的能量损失为 n泄漏(见图1-9)。79，1.4往复泵吸入、排出过程及气包1.4.1往复泵的正常吸入条件往复泵能够从吸入口吸入液体的原因是活塞在液体缸内移动，气缸内部的压力低于吸入池级别的压力，压力下降，液体流入液体缸。80，图1-10显示了往复泵进气流道图。81，吸入池横截面为1-1横截面，由于液体池大，吸入过程中液体水平显示为0的速度。也就是说，比动能为零。剖面的压力为大气压Pa，即非压力为pa/ g。如果吸入池是封闭的水箱或使用离心泵注入液体，则Pa必须是封闭液体填充内的液位压力或灌注泵出口压力。82，1-1横截面中液体的总比例为E1-1=pa/ g活塞截面2-2中液体与活塞一起移动，比动能为U2/g；比特率为Z0，z0=Z1 10 Z2Z1是从液体水平到进气凸缘的高度差，Z2是从进气凸缘到泵的液体圆柱中心的高度差。83，集缸内绝对压力p吸入，84，往复泵要在运行过程中吸入液体，气缸内的吸入压力必须小于吸入池液面压力，即p吸入pa。但是缸内的吸入压力也不能无限制地减少。p吸入小于或等于该温度下液体的蒸发压力Pt，这是因为某些液体开始在气缸内汽化，结果泵的填充系数降低，甚至可能出现汽蚀现象。85，由于严重汽蚀，泵无法工作或泵部件可能损坏。要避免出现这种情况，圆柱上的最小吸入压力p吸入min必须始终大于液体的蒸发压力。86，液体的汽化压力与温度相关，不同温度的汽化压力也不同。表1-1显示了多种液体在不同温度下的汽化压力。87，88，89，往复泵的实际安装高度z必须小于允许的安装高度Z0，即z z0，以防止汽缸中的液体汽化。90，为了提高往复泵的吸入性能，特别是提高泵的自吸能力，一般可采取的措施如下：1)减少h阻力的具体措施是缩短吸管长度；适当增加直径。尽量少用弯头和阀门等。2)安装吸入空气包，减少吸入管内液体的惯性水头。91，3)降低泵安装高度，或提高吸入池的液位高度。吸罐或离心泵灌注。4)对冲高往复泵，采用有效过流区大的通孔阀，减少k电阻和k习惯。5)为了减少h习惯，k习惯，减少冲。在92，4.2往复泵排出期间，气缸内压力变化规律的往复泵清除过程中，活塞通过挤压气缸内的液体来提高