Введение 6
Аннотация 8
1 Анализ существующих конструкций шламовых насосов 9
2 Описание базовой конструкции насоса 25
3 Патентная проработка и описание предлагаемой модернизации 33
4 Расчет насоса 39
5. Численное моделирование полученной конструкции в системе ansys 62
6 Основные требования к транспортировке, монтажу и эксплуатации
оборудования 64
Заключение 72
Список используемых источников
Насосы - один из основных видов оборудования, применяемого для перекачивания различных смесей жидкости, включая абразивные, содержащие твердые вещества различных размеров, составов, прочности и прочих характеристик.
В этом случае используются специальные конструкционные насосные конструкции, которые называют грунтовые. Разновидность грунтового насоса - шламовый насос, предназначенный для перекачки гидросмесей относительно небольших твердых частиц, которые промышленность называет шламом. Шлам меньше абразивен, чем твердые частицы других типов, а их размер относительно маленький. Из-за довольно тяжелых условий эксплуатации таких насосов необходимо использовать соответствующие конструктивные приспособления.
Нефтегазовая промышленность широко использует шламовые насосны в системе очистки скважин от выбуренной породы и очистки раствора от нее. Их также можно применять и в иных целях, где необходимо перекачивать загрязненные жидкости, особенно в случае сбора разлившихся жидкостей.
Для создания более совершенных конструкций шламовых насосов и их эффективной эксплуатации требуется знание и учет уже существующих разработок в этой области и знание основ расчета и конструирования насосов подобного назначения.
Проанализировав конструкции существующих шламовых насосов в качестве прототипа был выбран горизонтальный шламовый насос 6Ш8. Данный насос является одним из самых распространенных шламовых насосов на буровых Западной Сибири. Применяется при бурении скважин для перекачивания промывочного раствора с удельным весом 1200...1500 кг/м3 и подачи отработанного раствора в гидроциклонную установку для очистки. Насос работает при перекачивании раствора с температурой не более 40 градусов, и содержанием твердых частиц до 20 мм.
Практика эксплуатации насоса 6Ш8 показала, что наиболее часто встречающейся проблемой является износ уплотнения вала (уплотнение часто выходит из строя, что приводит к значительному снижению ресурса работы насоса). В связи с этим, модернизация 6Ш8 с целью повышения ресурса работы насоса является актуальной задачей.
Задачей дипломного проекта является увеличения межремонтного периода насоса. Для решения данной задачи в работе был выполнен анализ конструкций отечественных и зарубежных шламовых насосов, описаны их отличительные особенности, рассмотрены достоинства и недостатки конструкций.
Задачи дипломного проекта:
1. Исследование особенностей конструкций отечественных и зарубежных шламовых насосов и рассмотреть их достоинства и недостатки. Провести патентный поиск, приоритетная разработка была принята за основу для модернизации в данном проекте.
2. Провести модернизацию ротора насоса, путем оснащения его предвключенным шнеком во всасывающем патрубке.
3. Рассмотреть возможность снижения перетоков раствора.
4. Увеличить межремонтный период насоса на основе снижения кавитационной эрозии ротора.
5. Провести численное моделирование полученной конструкции в системе ANSYS.
6. Рассчитать и оптимизировать основные параметры шнека и обосновать конструкцию модернизированного шламового насоса на основе разработанной модели.
В данном дипломном проекте была предложена конструкция горизонтального шламового насоса, который применяется для перекачки бурового раствора.
Был проведен анализ имеющихся конструкций центробежных консольных насосов, проведена патентная проработка конструкций по модернизации консольных насосов, применяемых для перекачки абразивных жидкостей.
Кроме этого проанализированы основные неисправности и причины отказов шламовых насосов.
В результате данного анализа в качестве прототипа был выбран шламовый насос 6Ш8 отечественного производства.
Была обоснована предлагаемая модернизация конструкции шнека, который предложено устанавливать на входе, перед колесом.
Выполнены расчеты геометрических и энергетических параметров шламового насоса 6Ш8, прочностные расчеты вала и действующего на него осевого усилия при эксплуатации насоса.
Освещены вопросы безопасности и экологичности проекта.
Произведен расчет ожидаемого экономического эффекта.
