Статья взята с сайта завода-производителя насосов высокого давления http://sinergia.ru

информация о продукции завода здесь

"ВРЕМЯ ПЛУНЖЕРНЫХ НАСОСОВ!"

насос и оборудование насосное

Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений немыслима без перекачки тех или иных жидкостей под высоким давлением.
В России традиционно применяют для этих целей поршневые насосы (рис.1), в основном разработанные еще в 30-40 годах прошлого столетия.

рис.1. Поршневой насос 9Т

насос

На первый взгляд, им нет альтернтивы. Это обработанные десятилетиями конструкции, знакомые всем нефтяникам и газовикам.
В то же время, несмотря на кажущуюся простоту и привлекательность поршневых насосов, при их эксплуатации и использовании все чаще возникают вопросы, решить которые поршневые насосы просто не в состоянии. Так, например, при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений требуется закачивать в скважины технологические жидкости под давлением 70-100 МПа и выше. А поршневые насосы, в силу своих консьруктивных особенностей, не могут создавать давление выше 30-40 МПа.
Для наглядности сравним два насоса: самый распространенный поршневой насос 9Т и самый распространенный плунжерный насос СИН32.
У поршневого насоса (рис.1А) уплотнение между поршнем и цилиндром осуществляется только одной кромкой самого поршня, которая не обеспечивает герметичность при работе на высоких давлениях.

насосы

Рис.1А . Уплотнение поршня в цилиндровой втулке насоса 9Т

Для работы на высоких давлениях необходимо увеличить количество уплотнительных элементов, а значит, и количество уплотняющих кромок. Чем больше давление - тем больше уплотнительных элементов необходимо установить.
Эта задача давно успешно решена на плунжерном насосе (рис.2), где уплотнение плунжера осуществляется пакетом уплотнительных элементов (рис.2А), а высокое давление создается без особых усилий.

насос син32

Рис.2. Плунжерный насос СИН32

насосы плунжерные

Ресурс работы поршня с одной уплотняющей кромкой, естественно, значительно ниже, чем у пакета уплотнений плунжера с несколькими уплотнительными кромками.

Рис.2А. Уплотнение плунжера в насосе СИН32

насосное оборудование и насосы

В поршневом насосе подвести смазку на рабочие поверхности поршня и цилиндра практически невозможно, то есть поршень двигается в цилиндре без смазки и, естественно, быстрее изнашивается.
Сами поршни, используемые в насосах, резиновые, а резина - далеко не лучший, особенно при работе в агрессивных средах, материал.
В отличии от поршневого, в плунжерном насосе подвести смазку к пакету уплотнений не представляет никакого труда, что значительно увеличивает ресурс их работы. При этом конструкция уплотнений плунжерного насоса позволяет применять самые современные полимерные и композиционные материалы, обладающие большой стойкостью при работе в агрессивных средах и имеющие значительно больший ресурс работы по сравнению с резиной.
Всем известно, что чем больше частота вращения вала насоса (больше число двойных ходов в мин.), тем меньше габариты и вес самого насоса при той же самой гидравлической мощности. Все поршневые насосы тихоходны в силу того, что резиновый поршень движется в цилиндровой втулке без смазки и, естественно, скорость перемещения его невелика. При увеличении скорости перемещения резиновый поршень быстро нагревается и оплавляется.
В плунжерных же насосах пакет уплотнений смазывается и это позволяет ему безболезненно перемещаться с гораздо большей скоростью, поэтому плунжерные насосы, по сравнению с поршневыми той же мощности, имеют меньшие габариты и вес.
Например, поршневой насос НБТ-600, развивая полезную мощность 475 КВт, с наибольшей подачей 45 л/с, весит 19,0 т и имеет габариты 4400 х 2722 х 1645 мм, а плунжерный насос СИН61, развивая ту же мощность и с той же наибольшей подачей, весит всего 3,0 т и имеет габариты 2037 х 1166 х 834 мм.
Слабое место любого насоса - это узлы уплотнений движущихся частей, требующих постоянного внимания и периодической замены изношенных деталей, а значит, и остановки насоса.
В плунжерном насосе такой узел один - это уплотнение плунжера (рис.2А), в процессе эксплуатации которого требуется периодическая замена недорогого пакета уплотнительных элементов и гораздо реже - самого плунжера.
В поршневом насосе (рис.3) таких узлов три:

Рис.3. Узлы уплотнения в поршневом насосе 9Т

насосы

во-первых - это уплотнение поршня (рис.3А), движущегося во втулке, к тому же без смазки в агрессивных или абразивосодержащих жидкостях, в процессе эксплуатации которого требуется частая замена поршней и втулок. Следует отметить, что у поршня две кромки и выход любой из них ведет к остановке насоса;

Рис.3А. Уплотнение поршня в цилиндровой втулке насоса 9Т

во-вторых - это уплотнение штока (рис.3Б) ,в процессе эксплуатации которого требуется периодическая замена уплотнительных элементов и самого штока;

Рис.3Б. Уплотнение штока насоса 9Т

в-третьих - это уплотнение корпуса (рис.3В), в процессе эксплуатации которого также требуется замена уплотнительных элементов.

насосы плунжерные

Рис.3В. Уплотнение корпуса насоса 9Т

Сравнивая насосы 9Т и СИН32, следует обратить внимание на характер пульсаций давления в напорной магистрали. Из графика №1 мы видим, что давление в напорной магистрали с течением времени изменяется от нуля до максимального значения.

График 1. Пульсация давления в напорной магистрали поршневых насосов двойного действия

В этом случае для гашения таких сильных пульсаций давления приходится применять мощные гасители пульсаций - демпферы.
В плунжерном насосе, как видно из графика №2, хотя и имеются пульсации, но они незначительны и в ряде случаев можно вообще обойтись без гасителей пульсаций давления.

График 1. Пульсация давления в напорной магистрали трехплунжерных насосов

насос 9т

Поршневой насос 9Т имеет встроенный червячный редуктор (рис.1).
Любой студент знает, что