Расчет бурового насоса

Расчет бурового насоса включает в себя оценку перечня показателей, которые необходимы для бурения скважины заданной глубины в конкретных условиях среды. Для принятия решения о возможности использования бурового насоса в текущей ситуации требуется, чтобы его параметры превышали расчетные показатели.

В числе основных величин, используемых при расчете бурового насоса – мощность, которую необходимо передать насосу для работы, показатель напора и расход жидкости (или производительность насоса). При рассмотрении каждой из этих характеристик требуется понимать их специфику и особенности. Так, мощность на валу меньше полезной мощности, поскольку часть энергии неминуемо теряется в процессе передачи. Потребляемая мощность представляет собой произведение КПД насоса (который складывается из механического, гидравлического и объемного коэффициентов) на полезную мощность, что позволяет учесть потери при передаче. Полезная же мощность определяется как произведение показателей плотности жидкости, ускорения свободного падения, напора и мощности, о которых мы скажем ниже.

Под показателем напора понимается количество энергии, которую насос передает перекачиваемой жидкости, рассчитываемое на единицу ее массы. Несмотря на часто встречаемое заблуждение показатель напора не является геометрической характеристикой, которая определяла бы высоту подъема воды устройством. И хотя данный показатель не тождественен напору, он все же является одним из составляющих расчета. Формула расчета напора насоса включает три слагаемых – уже упомянутую высоту подъема жидкости, общие потери напора (за счет трения в трубах и локальных сопротивлений) и показатель перепада давлений, рассчитываемый как отношение разности давления в заборной и приемной емкостях к произведению плотности жидкости и ускорения свободного падения.

Под терминами расход, подача и производительность понимается объем жидкости, который перемещается устройством за единицу времени – еще один важный параметр расчета бурового насоса.

Формула расчета производительности будет разниться в зависимости от типа используемого устройства. Так, для поршневого насоса простого действия, который относится к категории объемных устройств, он будет зависеть от площади поперечного сечения поршня (F), длины его хода (S), частоты вращения вала (n) и объемного КПД (n_V) (который демонстрирует объем утечки через зазоры уплотнителей и пр.). Произведение этих показателей и будет составлять производительность простого поршневого насоса. В случае же, если используется поршневый насос двойного действия, в формуле требуется учесть, что часть объема цилиндра занимает шток. В таком варианте производительность насоса будет представлять собой произведение ранее упомянутых показателей частоты вращения вала, длины хода поршня и разности двух площадей поперечного сечения поршня(F) и площади сечения штока(f) – формула расчета таким образом имеет вид Q = (2F-f)·S·n. Безусловно, показателем объема штока можно пренебречь, в этом случае общий вид формулы будет представлен как Q = N·F·S·n·n_V , где добавлено значение N – число действий за один оборот вала. Для других конструкций насосов в виду отличия принципа их работы формулы будут иметь другие показатели и другой вид.