Системы гидравлического привода для плунжерных насосов

Практически при любом бурении нефти и газа, а также при бурении инженерных сетей необходимо использовать плунжерный, триплексный или буровой насос. Эти три термина являются синонимами конструкции многопоршневого насоса с приводом от коленчатого вала, способного перекачивать большие объемы и давления. Основная цель насоса – обеспечить смазку и охлаждение бурового долота, контроль давления в скважине и удаление отходов бурового материала из скважины. Условия процесса бурения постоянно меняются во время работы, включая глубину, твердость грунта, качество бурового раствора, направление бурения и т. д. Требуемое давление бурового раствора отражает изменения всех этих параметров.

Учитывая все эти переменные, очень важно быстро и точно контролировать давление и поток бурового раствора. Наиболее распространенными источниками питания буровых насосов являются механические коробки передач, цепные передачи с дизельным двигателем или электродвигателем в качестве первичного двигателя. Конструкция механической трансмиссии усложняет управление давлением бурового раствора и потоком, поскольку оператор бурения должен постоянно регулировать давление, соответствующим образом изменяя поток. Эта задача решается либо переключением скорости трансмиссии, подключением дополнительных буровых насосов, либо регулировкой мощности перекачивающего потока другими способами.

Наиболее распространенными буровыми насосами являются трехпоршневые плунжерные насосы с типовым коленчатым валом. Большинство этих насосов имеют встроенное механическое передаточное число 3:1 или 5:1. Затем высокоскоростной входной вал приводится в движение дизельным двигателем или электродвигателем с помощью конструкции с переключением скоростей. Максимальная скорость коленчатого вала варьируется в зависимости от конструкции и размера, но обычное значение при полной мощности составляет примерно от 100 до 150 оборотов в минуту (об/мин) для буровых насосов и до 400 об/мин для цементных насосов. Нормальная рабочая скорость меньше, наиболее распространена средняя скорость от 50 до 150 об/мин. Переключение передач коробки передач или скорости дизельного двигателя позволяет управлять потоком. Задача состоит в том, чтобы поддерживать постоянное давление в скважине, которое зависит от различных требований к расходу.

Лошадиная сила (л.с.) — это лошадиные силы, скорость — это скорость, а крутящий момент — это крутящий момент. Никакое волшебство или секретный соус не дает одной системе привода огромного преимущества перед другой. Одним из многих вариантов является система гидравлического привода.

Требования к приводу плунжерного насоса

Минусы системы гидропривода

Обычно первоначальная стоимость системы гидравлического привода является основным фактором при принятии решения о том, какой привод плунжерного насоса установить. Важно понимать преимущества и недостатки каждого привода, а также тип управления, необходимый для конкретного насоса.

Разомкнутый контур, переменный объем

Эта конструкция системы состоит из насоса переменного объема с компенсацией давления, приводимого в движение первичным двигателем с традиционными регулирующими клапанами, такими как встроенные электропропорциональные регулирующие клапаны для управления скоростью и направлением вращения двигателя. Дополнительные контроллеры насосов, такие как датчик нагрузки и ограничение мощности, доступны для регулировки производительности насоса в зависимости от изменений в системе на выходе. Все эти типы элементов управления могут сделать систему более отзывчивой и эффективной. Этот тип конструкции системы также будет включать регулирование избыточного давления для максимального контроля крутящего момента и возможности остановки, датчики давления и расхода, а также типичные компоненты подготовки жидкости для фильтрации и охлаждения. Когда двигатель не работает, регулируемый насос прекращает ход и остается в режиме ожидания давления, ожидая, пока падение давления в системе вернется в режим хода. Оборот масла в системе напрямую зависит от производительности насоса.

Типичная конструкция резервуара потребует соотношения потока нефти к объему хранения нефти 3:1. Системой этого типа можно управлять с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК), который может контролировать скорость и давление, что позволяет управлять системой «на лету». Такая конструкция системы эффективна и чаще всего лучше понятна специалистам по техническому обслуживанию.

Замкнутый, гидростатический

Эта конструкция системы представляет собой еще один метод гидравлического привода, который предлагает явные преимущества по сравнению с конструкцией с разомкнутым контуром и обеспечивает более высокий КПД. В конструкции с замкнутым контуром скорость и направление двигателя контролируются двухосным насосом переменного объема, приводимым в движение первичным двигателем. Клапаны регулирования давления могут быть частью узла насоса, и их не обязательно устанавливать в линию. Двигатель работает в замкнутом контуре: на выходах насоса объем масла, используемый для получения заданной скорости двигателя, возвращается на другую сторону насоса. Первичный насос нагнетается небольшим насосом фиксированного объема, который наполняет контур потоком, используемым в контуре управления насосом, и компенсирует расход для утечек внутри насоса и двигателя, тем самым заполняя контур.