LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Гірнича справа → Вдосконалення форми напірної характеристики малогабаритної насосної ступені шнекового типу

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ





Каплун Ігор Петрович



УДК 621.662-592.2





ВДОСКОНАЛЕННЯ ФОРМИ НАПІРНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОГАБАРИТНОЇ

НАСОСНОЇ СТУПЕНІ ШНЕКОВОГО ТИПУ





05.05.17 - гiдравлiчнi машини та гiдропневмоагрегати




Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук








Суми - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Сумському державному університеті

Міністерства освіти і науки України.


Науковий керівник - кандидат технічних наук, професор

Євтушенко Анатолій Олександрович,

Сумський державний університет,

зав. кафедри прикладної гідроаеромеханіки.


Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Гнесін Віталій Ісайович,

нститут проблем машинобудування НАН Украни,

зав. відділу аерогідромеханіки;



кандидат технічних наук, доцент

Дранковський Віктор Едуардович,

Національний технічний університет України

”Харківський політехнічний інститут”,

доцент кафедри гідромашин.


Провідна установа - Національний технічний університет

”Київський політехнічний інститут”


Захист відбудеться 31 травня 2007 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 55.051.03 у Сумському державному університеті за адресою: 40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2.


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Сумського державного університету (м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2).

Автореферат розісланий “27” квітня2007 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Савченко Є.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. У зв’язку зі зростанням попиту на нафту спостерігається інтенсифікація її видобутку у переважній більшості нафтоносних регіонів світу. У найближчому до України великому нафтовидобувному регіоні – Російській Федерації, де за 2006 рік видобуто 480 млн т нафти, до 90 % продуктивних свердловин експлуатуються з використанням систем підтримки пластового тиску (ППТ). Суть ППТ полягає у закачуванні в продуктивний пласт витісняючого агента за певними схемами. В основному використовується мінералізована вода підземних джерел у зв’язку з високою ефективністю її застосування. За статистикою для видобутку 1 т нафти необхідно закачати в продуктивний пласт у різних випадках від 5 до 9 м3 води. Для підйому останньої найчастіше використовуються свердловини з умовними габаритами 5, 5А та 6 з внутрішніми діаметрами обсадних труб відповідно 121,7, 130 та 144,1 мм. З огляду на вищенаведені об’єми видобутку очевидною є значна потреба нафтогазового комплексу у високовитратному занурюваному насосному обладнанні для свердловин малого діаметра (менше 150 мм), яке дало б змогу використовувати меншу кількість насосів у свердловинах меншого діаметра при збереженні об’ємів видобутку, забезпечуючи тим самим значний економічний ефект.

На даний час для підйому пластової води широко застосовуються установки типу УЭЦН, укомплектовані насосами з відцентровими та діагональними ступенями. Останні в умовах обмежених радіальних габаритів і необхідності забезпечення високих подач мають значні осьові розміри та лопатеві системи складної форми. Масове виробництво таких ступеней досить складне, а в деяких випадках і технологічно неможливе, тому їх максимальні подачі обмежені. Перехід до суттєво вищих значень подач при збереженні радіальних габаритів може забезпечити лише використання осьових ступеней, зокрема й створених на кафедрі прикладної гідроаеромеханіки Сумського державного університету (СумДУ) малогабаритних ступеней шнекового типу, які мають ряд переваг порівняно з відцентровими (висока технологічність, зменшені осьові розміри та ін). Основним фактором, який стримує широке застосування названих ступеней, є незадовільна форма їх напірної характеристики, яка має розрив і ділянку нестабільності, що при пологій або змінній характеристиці мережі може призвести до появи різких коливань подачі та тиску і спричинити поломку насоса або розрив трубопроводів. Усунення западаючої ділянки на напірній характеристиці досліджуваної ступені дозволить, з одного боку, розширити її робочий діапазон, а з іншого – створить передумови для розроблення типорозмірного ряду свердловинних насосів на її основі.

Таким чином, задача вдосконалення форми напірної характеристики малогабаритної насосної ступені шнекового типу є актуальною і практично значущою.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності до плану науково-дослідних робіт (НДР) кафедри прикладної гідроаеромеханіки СумДУ. Основні наукові розробки реалізовано при виконанні держбюджетної НДР за темою 80.01.05.03-05 д/б „Наукові основи технічного забезпечення енергозберігаючих технологій у гідропневмосистемах” (замовник – Міністерство освіти і науки України, номер державної реєстрації 0103U000769).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - вдосконалення форми напірної характеристики малогабаритної насосної ступені шнекового типу та розроблення науково-методичних рекомендацій щодо її проектування.

Для досягнення поставленої мети сформульовані такі задачі:

  • розроблення фізичної моделі течії в каналах ступені при знижених подачах;

  • пошук геометричних параметрів проточної частини ступені, які визначально впливають на форму її напірної характеристики;

  • визначення оптимального поєднання геометричних параметрів проточної частини ступені, яке забезпечує стабільність її напірної характеристики;

  • розроблення науково - методичних рекомендацій щодо проектування малогабаритних ступеней шнекового типу з вдосконаленою формою напірної характеристики та їх перевірка.

Об’єкт дослідження - робочий процес малогабаритної ступені шнекового типу у складі багатоступеневого свердловинного насоса.

Предмет дослідження - формування стабільної напірної характеристики малогабаритної насосної ступені шнекового типу під впливом зміни геометричних параметрів її проточної частини.

Методи дослідження. При вирішенні поставлених задач використовувалися метод чисельного моделювання та експериментальний метод.

Чисельне моделювання течії в каналах малогабаритної ступені шнекового типу проводилося за допомогою університетської версії програмного комплексу ANSYS CFX (http://www.ansys.com/products/cfx) з обмеженим терміном дії, наданого в пробну експлуатацію ВАТ “ТЕСІС” (м. Москва).

Фізичний експеримент, як складова частина проведеного дослідження, передбачав випробування малогабаритної ступені шнекового типу на експериментальному стенді. Достовірність отриманих експериментальних даних забезпечувалася використанням загальновизнаної в практиці насособудування методики проведення відповідних випробувань, а також допустимою похибкою виміру фізичних параметрів.

Наукова новизна отриманих результатів:

  • запропонована фізична модель течії у каналах досліджуваної ступені на знижених подачах;

  • доведена необхідність врахування для отримання стабільної напірної характеристики структури течії в трьох послідовно розміщених елементах ступені (РК – СА – РК);

  • встановлено, що у багатоступеневому шнековому насосі формування зворотних токів на виході з робочого колеса відбувається при менших подачах, ніж зворотних токів на вході;

  • виявлена можливість затримати у багатоступеневому шнековому насосі виникнення зворотних токів на вході в робоче колесо при зниженні подачі.

Практичне значення отриманих результатів:

  • доведена можливість розширення по подачі робочого діапазону малогабаритної ступені шнекового типу, яка працює у складі багатоступеневого насоса;