Разработка сплава и технологии упрочнения клапанного узла буровых насосов

• Автор: Горючкин, Станислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 130 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1.ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Конструктивные схемы поршневых буровых насосов

1.2. Анализ конструкций деталей клапанов.

1.3. Характер износа деталей клапанов.

1.4. Гидродинамический анализ.

1.5. Выводы.

2. ВЫБОР СПЛАВОВПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ

2.1. Анализ процессов разрушения металлов в условиях работы клапанного узла

2.1.1. Гидроабразивное изнашивание

2.1.2. Ударноабразивное изнашивание
2.2.Анализ систем легирования и структуры износостойких сплавов
2.2.1. Легирующие элементы в хромистых белых чугунах
и сталях.
2.2.2. Структура и свойства хромистых сталей
2.2.3. Метастабильные аустенитные стали.
2.3. Составление испытательного ряда .
3. ИСПЫТАНИЯ СПЛАВОВПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ
3.1. Разработка методики испытаний
3.2. Результаты испытаний.
3.3. Выводы
4. ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА НАПЛАВОЧНОГО СПЛАВА.
4.1. Постановка задачи на многофакторный эксперимент
4.2. Методики определения параметров оптимизации
4.2.1. Методика определения склонности к ГТ
4.2.2. Испытания на отслоение
4.2.3. Методика определения деформации зарождения трещины
4.3. Определение размеров факторного пространства
4.4. Построение матрицы эксперимента.
4.5. Результаты эксперимента.
4.5.1. Построение уравнений регрессии.
4.5.2. Расчет функций желательности.
4.5.3. Движение в область оптимума
4.6. Расчет порошковой проволоки.
4.7. Выводы.
5. ОПЫтаОПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Они позволяют получить наибольшее по сравнению с другими типами насосов давление нагнетания жидкости (до МПа) при достаточно высокой производительности /1-5/. На рис. Рис. Камеры гидравлической части насоса разделены между собой клапанами 6 и 7. К всасывающему клапану 6 подведен приемный трубопровод, соединенный с резервуаром 9. От нагнетательного клапана 7 отходит напорный трубопровод , подключенный к скважине. При перемещении поршня в цилиндре от мертвого положения 1 в направлении к приводной части объем гидравлической камеры увеличивается и в ней создается разрежение относительно всасывающего трубопровода. Под действием разности давлений тарелка клапана 6 приподнимается над седлом, открывая доступ жидкости из резервуара. При достижении поршня мертвого положения II, расположенного от положения I на расстоянии Я = 2г, заканчивается ход всасывания. Поступление жидкости в цилиндр прекращается и клапан 6 закрывается. При обратном ходе поршня (ходе нагнетания) давление в гидравлической камере увеличивается вследствие уменьшения ее объема и приподнимается тарелка нагнетательного клапана 7 и происходит поступление жидкости под давлением в нагнетательный трубопровод. Конструкции всасывающих и нагнетательных клапанов идентичны и взаимозаменяемы. Однако всасывающие клапаны работают в более тяжелых условиях, т. Их закрытие сопровождается интенсивными динамическими нагрузками, которые усугубляют процессы гидроабразивного изнашивания. При неполном закрытии всасывающего клапана под действием рабочего давления перекачиваемая жидкость прорывается с особо высокой скоростью. На нагнетательные клапаны действуют только усилие от пружины и перепад давлений при всасывании. С учетом згою, если не будет специально оговорено, в дальнейшем будет рассматриваться только процессы во всасывающем клапане. Поэтому на практике используются насосы двойного действия, гидравлическая схема которых приведена на рис 1 В этих насосах всасывание и нагнетание осуществляется параллельно при каждом ходе поршня, при этом число клапанов возрастает в два раза. Дальнейшее увеличение степени равномерности подачи жидкости осуществимо за счет увеличения количества цилиндров, поршни которых приводятся в движение от одного коленчатого вала. Характер работы клапанов при всасывании и нагнетании жидкости принципиально не меняется с изменением гидравлической схемы поршневого насоса. Поэтому в дальнейшем анализе гидродинамических процессов и взаимодействия сопрягаемых деталей клапана используется конструктивная схема насоса одинарного действия. Поршневые буровые и нефтепромысловые насосы высокого давления, перекачивающие жидкости с твердыми частицами, снабжены нреимущесгвен-но самодействующими клапанами, которые срабатывают под действием изменяющегося давления жидкости. Клапаны буровых насосов бывают только тарельчатыми, причем потоки жидкости направляются только по внешней кромке тарелки. Клапаны подразделяются по форме посадочных поверхностей (плоские и конические), а также по расположению уплотнительного элемента (на седле и тарелке). На рис. Рис. На рис. Несмотря на некоторое усложнение замены уплотнительного элемента при ремонте, подобная конструкция обеспечивает повышение долговечности клапана на - % по сравнению с вариантом расположения уплотнения на тарелке /I, 6/. При этом также уменьшается масса тарелки, что ускоряет быстродействие переключений клапана. По конструкции плоский клапан проще конического. Резиновое уплотнение работает только на сжатие, что значительно повышает его долговечность по сравнению с коническим клапаном, где уплотнительный элемент работает на изгиб. Износ посадочных поверхностей седла и тарелки ослабляет уплотне-ние в незначительной степени. Однако плоские клапаны характеризуются высоким гидравлическим со-противлением. Для перекачки тяжелых вязких жидкостей с содержанием твердой фазы (глинистые буровые растворы) в буровых насосах высокою давления с целью уменьшения гидравлического сопротивления применяются только конические клапаны, что уменьшает угол поворота потока жидкости при выходе из седла. Примеры конструкции конических клапанов приведены на рис. Рис.