ВВЕДЕНИЕ
НУРУТДИНОВ Р.Г.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Учебное пособие
Г.
Настоящее учебное пособие представляет собой систематизированный курс гидравлических машин гидроприводов, содержит теоретические основы гидравлических машин и гидроприводных систем, их гидравлический расчет и выбор агрегатов при проектировании.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям “Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов” и “Разведка и разработка нефтегазовых месторождений”.
Оглавление
1.0 . Введение 7
1.1. Общие сведения о гидромашинах и их классификация 7
2.0 . Лопастные насосы 9
2.1 . Общие сведения 9
2.2 . Основные рабочие параметры насосов 9
2.3 . Классификация лопастных насосов 12
3.0 . Центробежные насосы 13
3.1 . Устройство и принцип действия центробежного насоса 13
3.2 . Основные детали центробежного насоса 17
3.3 . Движением жидкости через каналы рабочего колеса
центробежного насоса 19
3.4 . Основные уравнения турбомашин Эйлера 22
3.5. Составляющие части теоретического напора рабочего колеса 24
3.6. Зависимость теоретического напора от подачи насоса 25
3.7. Влияние угла выхода из рабочего колеса на величину и составляющие части теоретического напора 26
3.8. Влияние конечного тела лопаток на величину теоретического напора 29
3.9. Мощность и КПД центробежных насосов 30
3.10. Теоретическая и действительная комплексная рабочая характеристика центробежного насоса 32
3.11. Основы теории подобия 35
3.12. Универсальная характеристика центробежного насоса 40
3.13. Кавитация в центробежных насосах 41
3.13.1. Сущность кавитационных явлений 41
3.13.2. Определение критического кавитационного запаса 44
3.13.3. Определение допустимой высоты всасывания насоса 45
3.14.Работа центробежного насоса на трубопроводную сеть 46
3.15. Устойчивость работы центробежного насоса 49
3.16.Совместная работа центробежных насосов на трубопровод 50
3.17.Регулирование работы центробежных насосов 52
3.17.1.Воздействие на коммуникацию 52
3.17.2.Воздействие на привод насоса 54
3.17.3.Воздействие на конструкцию насоса 55
3.18. Работа центробежных насосов на вязких жидкостях 57
4.0. Осевые насосы 60
4.1.Устройство и принцип действия осевого насоса 60
4.2. Основные показатели работы осевого насоса 61
4.3.Рабочая характеристика осевого насоса 62
4.4.Выбор насосов 63
5.0. Объемные насосы 66
5.1.Классификация объемных насосов 66
6.0. Поршневые насосы 67
6.1. Принцип действия и классификация поршневых насосов 67
6.2. Идеальная и действительная подача поршневых насосов 71
6.3. Закон движения поршня приводного насоса 73
6.4. Неравномерность подачи поршневых насосов 75
6.5. Процессы всасывания и нагнетания жидкости в поршневом насосе 78
6.6. Графическое представление изменения напоров в цилиндре насоса 81
6.7. Условия нормальной работы поршневого насоса 84
6.8. Теоретический цикл работы поршневого насоса 86
6.9. Процессы всасывания и нагнетания с пневмокомпенсаторами 87
6.10.Расчет пневмокомпенсаторов 90
6.11. Мощность и КПД поршневого насоса 95
6.12. Испытание поршневого насоса 98
6.13. Рабочие характеристики поршневых насосов 100
6.14. Регулирование подачи поршневых насосов 102
6.15.Клапаны поршневых насосов 105
6.15.1. Назначение, устройство клапанов и требования
предъявляемы к ним 105
6.15.2.Основы теории работы клапанов 107
6.15.3. Безударная работа клапанов 111
7.0. Роторные насосы 113
7.1. Шестеренные насосы 113
7.2. Винтовые насосы 114
7.3. Пластинчатые насосы 117
7.4.Радиально- и аксиально – поршневые насосы 119
8.0. Гидротурбины 123
8.1. Основные показатели гидротурбин 123
8.2.Устройство и классификация турбин 124
8.3. Турбина турбобура 128
8.4. Движение жидкости в каналах турбины 131
8.5. Число оборотов ротора турбины 132
8.6. Определение вращающего момента гидротурбины 134
8.7. Коэффициенты турбинных решеток 136
8.8. Перепад давления в турбине турбобура 141
8.9.Мощность и КПД турбин турбобура 142
8.10.Комплексная рабочая характеристика турбины турбобура 146
8.11.Подобие гидравлических турбин 147
9.0. Компрессоры 150
9.1. Классификация компрессоров 150
9.2. Применение компрессоров в нефтяной и газовой промышленности 152
9.3. Основные рабочие параметры компрессоров 152
9.4. Поршневые компрессоры и их классификация 152
9.5. Работа совершаемая поршнем за один цикл 153
9.6. Производительность и подача поршневого компрессора 156
9.7. Многоступенчатая стадия 157
9.8. Мощность и КПД поршневого компрессора 161
9.9.Ротационные компрессоры 162
9.9.1. Пластинчатый ротационный компрессор 162
9.9.2. Жидкостно-кольцевой компрессор 163
9.10. Лопастные компрессоры 164
9.11. Подача лопастных компрессоров 165
9.12. Мощность и КПД лопастных компрессоров 168
9.13. Рабочая характеристика лопастных компрессоров 170
9.14. Параллельная и последовательная работа лопастных компрессоров 172
9.15. Регулирование лопастных компрессоров 173
9.16. Особенности эксплуатации лопастных компрессоров 175
ВВЕДЕНИЕ
1.1. Общие сведения о гидромашинах и их классификация
Роль гидравлических машин в целенаправленной деятельности человека, как в прошлом, так и в настоящее время, очень велика. Известно, что люди еще в далеком прошлом применяли различные приспособления и механизмы для нужд водоснабжения, орошения, и др. также известно применение различных водяных и ветряных двигателей для преобразования энергии потока воды (воздуха) в энергию двигателя.
В настоящее время, можно сказать, нет отрасли промышленности, в которой не использовались бы гидравлические машины. Гидравлические машины, в частности насосы самых различных конструкций и типоразмеров широко применяются в нефтяной промышленности при бурении скважин, добыче нефти, сборе, транспорте и подготовке нефти.
Гидравлические машины - это такие машины, которые механическую энергию двигателя преобразуют в механическую энергию жидкости, или, наоборот, механическую энергию жидкости в механическую энергиюдвигателя.
Гидравлические машины делятся на насосы и гидродвигатели (гидромоторы).
Насосами следует называть гидравлические машины, в которых механическая энергия преобразуется в энергию перекачиваемой жидкости. Здесь понятие жидкости представляется в широком смысле, т.е. к категории жидкости относятся и сильно сжимаемые среды, т.е. газы. В таком представлении о жидкой среде компрессоры также являются насосами, предназначенными для перекачки газов.
Насосы, включая компрессоры, имеют много общего с гидродвигателями, т.к. в них совершается процесс, обратный процессу, происходящему в насосах, т.е. энергия жидкости (газа) преобразуется в механическую энергию двигателя. Этим объясняется то, что конструктивное оформление насосов и гидродвигателей в принципе одинаковое.
Под понятием о гидроприводе следует представлять систему, в которой энергия жидкости (газа) перекачиваемой насосами (компрессорами), используется для привода в действие гидродвигателя (пневмодвигателя), механическая энергия которой используется для различных целей.
Насосы делятся по принципиальному отличию в устройстве и принципу действия на динамические и объемные.
Динамическими называются насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется путем воздействия гидродинамических сил, приложенных в жидкости, в незамкнутой, постоянно сообщающейся со входом в рабочую камеру и выходом из нее.
Объемными называют насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется за счет периодического вытеснения ее из замкнутой рабочей камеры при помощи вытеснителей.
К динамическим относятся лопастные, вихревые и струйные насосы, а к объемным насосам относятся поршневые, роторные и диафрагменные.
Гидродвигатели также делятся на динамические и объемные.
К динамическим гидродвигателям относятся турбины, которые делятся на радиальные, радиально-осевые, осевые и тангенциальные.
К объемным гидродвигателям следует отнести все типы объемных насосов, т.к. они в принципе могут быть использованы в качестве гидродвигателей с определенными конструктивными особенностями, необходимыми для гидравлически наиболее целесообразного осуществления обратного процесса - преобразования энергии потока жидкости в энергию двигателя.