Скважинная насосная установка Советский патент 1987 года по МПК F04D13/10 

Изобретение относится к т ехнике для эксплуатации скважин, в частности к скважинним насосным установкам, и может быть использовано в системах водоснабжения, орошения и мелиорации для подъема воды из скважин.

Цель изобретения - повышение надежности путем исключения гидроудара при пуске и остановке насоса.

На чертеже схематично представлена скважинная насосная установка, общий вид,

Скважинная насосная установка

содержит связанный с колонной подъем- ig ния давления и ограничивает скорость

ных труб 1 центробежный насос 2, за- порно-регулирующее устройство 3 с затвором 4 и его гидроприводом 5, имеющим штоковую полость 6 и бесштоковую полость 7, которая через трубо-jg ного отверстия вантуза 11. провод 8 с обратным клапаном 9 сообщена с нагнетательным трубопроводом 10, и вантуз 11. Установка снабжена дополнительными трубопроводами 12 и 13, причем трубопровод 12 вьтолнен сообщаюпщм штоковую 6 и бесштоковую 7 полости через установленный, на. нем вентиль t4, а трубопровод 13 - сооб- щаюп(Им штоковуш полость в. с колонной подъемных труб 1 посредством установленных на нем обратного клапана 15 и вентиля 16 через вантуз 11. При этом трубопровод 8, сообщающий бесштоковук полость 7 с нагнетат ель- ным трубопроводом 10 дополнительно снабжен вентилем 17, а затвор 4 - тормозным демпфером 18.

Штоковая 6 и бесгатоковая 7 полости гидропривода 5 затвора 4 разделены

При полном вытеснении воздуха через вантуз 11 из колонны подъемных .труб 1 давление;, в ней плавно достигает величины, большей давления в 25 нагнетательном трубопроводе 10. При этом обратньй клапан 15 открывается, .а обратный клапан 9 закрывается и вода из колонны; подъемных труб 1 по трубопроводу 13 поступает, в штоковую :6 и бесштоковуго 7 полости гидропривода 5.

Затвор-4 открывается в этом случае под действием гидродинамических сил, создаваемых потоком воды, и перепада давления. Давление в бесштоковой лости 7 возрастает вследствие действия на мембрану 19 через шток 20 до- полнительного усилия от действия на затвор 4 гидростатических и гидро30

35

45

мембраной 19. Затвор 4 имеет шток 20, 40 динамических сил. потока в.оды. Обрат- на котором закреплен поршень 21, ус- тановленньй с возможностью взаимодействия с втулкой 22 тормозного демпфера 18. Втулка 22 выполнена с дроссельным каналом 23.

Штоковая полость 6 может быть сообщена с нагнетательным трубопроводом 10 через трубопровод 24 с венти- лем 25, а бесштоковая полость 7 - с колонной подъемных труб 1 через трубопровод 26 с вентилем 27. Мембрана 19 снабжена пружиной 28. Контроль давления осуществляется манометром 29.

Скважинная насосная установка работает следующим образом.

При выключенном центробежном насосе 2 затвор 4 находится в закрытом ; положении под действием давления воды из нагнетательного трубопровода ,

ньй клапан 15 в этом-случае закрывается и вода из бесштоково°й полости 7 перетекает в штоковую полость 6 через вентиль 24. Время открытия затвора 4 определяется степенью открытия вентиля 24 и объемом штоковой 6 и бесштоковой 7 полостей, которые выбираются исходя из условия обеспечения допустимой степени возрастания и скорости потока воды в скважине (не обозначена), Время задержки должно иметь величину, исключающую возможность возникновения в колонне подъемных труб 1 гидравлического 55 УДЗра при пуске центробежного насоса 2 и выноса песчаных частиц из скважины. Оно зависит также от скорости выхода воздуха из колонны, подъемных труб.

50

10 на затвор 4 и усилия пружины 28, Штоковая 6 и бесштоковая 7 - полости заполнены, водой через трубопроводы 8 и 12 под давлением нагнетательного трубопровода 10. Вентили 16, 17, 14 и обратный клапан 9 при этом открыты а вентили 25, 27 и обратный клапан 15 закрыты.

При пуске центробежного насоса 2 поток воды поступает в колонну подъе- мных труб 1 и сжимает находящийся там воздух, который, выходя из нее через вантуз 11, демпфирует колебазаполнения колонны. Степень сжатия воздуха и скорость его истечения из колонны подъемных труб 1 определяется гидравлическим сопротивлением выпускного отверстия вантуза 11.

При полном вытеснении воздуха через вантуз 11 из колонны подъемных .труб 1 давление;, в ней плавно достигает величины, большей давления в нагнетательном трубопроводе 10. При этом обратньй клапан 15 открывается, .а обратный клапан 9 закрывается и вода из колонны; подъемных труб 1 по трубопроводу 13 поступает, в штоковую :6 и бесштоковуго 7 полости гидропривода 5.

Затвор-4 открывается в этом случае под действием гидродинамических сил, создаваемых потоком воды, и перепада давления. Давление в бесштоковой лости 7 возрастает вследствие действия на мембрану 19 через шток 20 до- . полнительного усилия от действия на ; затвор 4 гидростатических и гидро

инамических сил. потока в.оды. Обрат-

ньй клапан 15 в этом-случае закрыается и вода из бесштоково°й полости 7 перетекает в штоковую полость 6 через вентиль 24. Время открытия затвора 4 определяется степенью открытия вентиля 24 и объемом штоковой 6 и бесштоковой 7 полостей, которые выбираются исходя из условия обеспечения допустимой степени возрастания и скорости потока воды в скважине (не обозначена), Время задержки должно иметь величину, исключающую возможность возникновения в колонне подъемных труб 1 гидравлического УДЗра при пуске центробежного насоса 2 и выноса песчаных частиц из скважины. Оно зависит также от скорости выхода воздуха из колонны, подъемных труб.

Таким , выбирая соответствующие величкг ь диаметра отверстия в вантузе 11, диаметров дополнительных трубопрОЕод.ов 12 и 13 и степень открытия вентилей 16 и 7, можно обеспечить требуемый характер изменения параметров потока..

При остановке центробежного насоса 2 поток воды начинает поступать из нагнетательного трубопровода 10 в колонну подъемных труб 1, Обратны клапан 15 при этом закрывается, а обратный клапан 9 открывается. Затвор 4 закрывается под действием усилия пружины 11 и сил, создаваемых обратным потоком воды в колонну подъемных труб 1. Давление воды в штоковой полости 6 под действием на мембрану 19 усилия, передаваемого от затвора 4 .через шток 20, возрастает и становится больше давления воды в бесштоковой полости 7, что вызывает переток воды из штоковой 6 в бесштоковую полость 7 гидропривода 5,

Возникающий на мембране 19 перепад давления снижает скорость закрытия затвора 4. На определенном участке зго хода поршень 21 входит в полость втулки 22 тормозного демпфера 18 и создает там давление, ,большее давления в штоковой полости 6, вследствие того, что- поршня 21 меньше площа ди мембраны 19 Вода из полости втулки 22 чарез дроссельный канал 23 вытекает в што- ковую полость б, повышая там давле- ние.

Таким образом, скорость затвора 4 на последней части хода дополнительно замедляется под действием усилий, создаваемых перепадом давления на поршне 21 и мембране 19, что

59489

исключает резкую посадку затвора 4 на седло (не обозначено) и возможность возникновения вследствие это го гидравлического удара тз нагнетательном трубопроводе 10.

При необходимости пе рекрытия потока при работающем центробежном насосе 2 вентили 16, 17 и 14 закрываются,

10 а вентили 25 и 27 открываются. Затвор 4 в этом случае закрывается под дейс- твием усилия, создаваемого перепадом давления на мембране 19, между точками подсоединения трубопроводов 24 и

15 26 к Колонне подъемных труб 1 и нагнетательному трубопроводу 10, Формула изобретения

Скважинная насосная установка, содержащая связанный с колонной подъемных труб центробежный насос, запорно-регулирующее устройство с затвором и его гидроприводом, имеюijgtjM штоковую полость, а его бесшгоко- вая полость через трубопровод с обратным клапаном сообщена с нагь ета- тельным трубопроводом, и вантуз,

отличающаяся тем, что, с

целью повышения надежности путем исключения гидроудара при пуске и остановке насоса, она снабжена цопол- нитбшьными трубопроводами, один из которых вьтолнен сообщающим штоковую и бесштоковую полости через установленный на нем вентиль, а другой - сообщаю1дим штоковую полость с колон- рюй подъемных труб посредством установленных на нем обратного клапана и вентиля через вантуз, при этом трубопровод, сообщаюпхий беспггоковую полость с нагнетательным трубопроводом, дополнительно снабжен вентилем, а затвор - тормозным демпфером.

Изобретение м.б. использовано в системах водоснабжения, орошения и мелиорации, для подъема из скважин. Цель изобретения - повышение надежности. Трубопровод 12 сообщает штоковую и бесштоковую полости. 6 и 7 затвора 4 через вентиль 14. Трубопровод 13 сообщает полость 6 с колонной подъемных труб 1 посредством обратного клапана 15 и вентиля 16 .через вантуз 11. Регулируя степень открытия вентилей 16 и 17, можно обеспечить требуемый х-р изменет1Я параметров потока и тем самым исключить возможность возникновения в колонне подъемных труб гидравлического удара и выноса песчаных частиц из скважины. 1 ил. /7 00 дэ