Осьтік нығайтудың теңестіру тәсілі

 ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 

Қ. И. Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық Университеті

 

«Газ-мұнай құбырлары  мен газ-мұнай қоймаларын жобалау, салу және пайдалану» кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

“ГИДРАВЛИКАЛЫҚ  МАШИНАЛАР ЖӘНЕ КОМПРЕССОРЛАР”

пәні бойынша

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

 

     ТАҚЫРЫБЫ:   Осьтік   нығайтудың   теңестіру  тәсілі.

 

 

 

ОРЫНДАҒАН:  ПГН-03-1к тобының  

        студенті Асқаров А. Н.

ҚАБЫЛДАҒАН: Имансакипова Н. Б.

 

 

 

 

 

 

Алматы 2006

МАЗМҰНЫ

 

КІРІСПЕ .............................................................................................................. 3

Негізгі бөлім:

Ортадан тепкіш сорап ............................................................................. 4

Негізгі жұмыс мүшелері  ........................................................................ 4

Есеп:

Ортадан тепкіш сораптың негізгі көрсеткіштерін есептеу  ................ 9

Арнайы тақырып:

Осьтiк нығыздауларды  теңестiру жолдары  …………………...…… 12

ҚОРЫТЫНДЫ  ................................................................................................ 15

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі .................................................................. 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

Сорап дегеніміз –  сұйықтықты жылжытуға және оған энергия  беруге арналған машина. Жұмыс жасап тұрған сорап сұйық ағынын қозғалыстан түсетін механикалық энергияны потенциалдық, кинетикалық және жылу энергиясына айналдырады.

Қысым көтеру дәрежесі     .

Сұйық ағынының гидравликалық энергиясын механикалық энергияға айналдыратын машиналарды қозғалыстар деп айтады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қалақшалы   Арынды        Қалақшалы     Арынды

 Көлемдік          Көлемдік 

 

Ортадан      Құйынды          Осьті    

                                          тепкіш         Диагональді       Поршеньді    Роторлы

 

Сораптың жұмысын сипаттайтын  негізгі параметрлер – бұл  беріліс, арын, қысым, энергия.

Беріліс дегеніміз –  белгілі бір уақыт аралығында өтетін сұйықтықтың немесе газдың көлемі. Ол көлемдік және салмақтық болып  белгіленеді.

 

Q=[м³/кг]   (көлемдік)

М=ρQ   [кг/сағ]  (салмақтық)

 

Поршеньді және роторлы  сораптарды пайдаланғанда қысым  үлкен болады, беріліс төмен болады.

Осьті сораптарда беріліс  үлкен, қысым төмен болады. Энергия  дегеніміз – ол пайдалы жұмыс.

L_п=P/ρ   (Р=Р₂-Р₁)

Н=P/ρg[м]    (арын)

Қуат пен ПӘК:

Сораптың жұмыс мүшелері (қалақша немесе поршень) энергияны  көбейтуге мүмкіндік береді. Ол үшін сораптың білігіне белгілі бір энергия  қажет. Ол энергия қозғалыстан білік  арқылы сәйкес қуатпен келу керек. Осы  қуатты сораптың қуаты деп атаймыз. Ал сорап арқылы жұмыс ортасына берілген қуатты пайдалы қуат деп айтады.

Сораптың энергиясын үнемді пайдалануын ПӘК көрсетеді:

Сораптың ПӘК-і мынадай  факторларға байланысты:

-құралымына;

-көлеміне;

-түріне;

-сұйықтық түріне;

-жұмыс істеу тәртібіне.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ортадан тепкіш сораптар

Ортадан тепкіш сораптар мен осьті сораптардың ұқсастығы  құрылымдығына байланысты – бұл  айналып тұратын ротор, қозғалмайтын статор. Бұл сораптарда сұйықтық қалақшалардың көмегімен ротордың каналдарында жылжиды, қысымға қарсыласып (жылдамдығы ұлғаяды). Ал сораптардың каналдарында тоқтатылады (жылдамдығы кенеттен азаяды).

Сұйықтықтың жылжуы мен  тоқтатылуы қалақшалы сораптарда бір  немесе бірнеше рет болуы мүмкін. Бұндай сораптар – бір сатылы немесе көп сатылы болып бөлінеді.

1 сурет. Ортадан тепкіш  сораптың сұлбасы:

1-жұмыс дөңгелегі; 2-отвод; 3-подвод; 4-қалақша.

 

Негізгі жұмыс  мүшелері

1)-Жұмыс дөңгелегі – бір немесе екі диск арқылы қосылған төлке мен қалақшадан тұрады. Дискілердің санына байланысты жұмыс дөңгелегі жабық (екі диск), жартылай ашық (бір диск) және ашық (дискісіз) болып бөлінеді. Ашық және жартылай ашық жұмыс дөңгелегінің негізгі кемшіліктері – сұйықтық дөңгелекпен корпус аралығында тесіктер арқылы ағып кетеді, бірақ олар ыңғайлы және пайдалану кезінде көп тазалауды қажет етпейді. Дөңгелектерді бір жақты (2-а,в,д,е суреттер) немесе екі жақты (2-б,г суреттер) кіретін етіп жасайды. Екiншi түрiнде параллель әсер ететiн екi дөңгелек бiр бөлiкке бiрiктiрiлген.

Ортадан тепкiш дөңгелектiң  қалақшаларының бетi цилиндрлi болып  келедi, ал осьтi-радиалды жұмыс дөңгелектерде  шеңберлi қалақшалар, олар ағында кең  етiп таратады.

Осьтiк сораптың жұмыс  дөңгелегiнiң цилиндрлiк төлкесiнде бұрама пiшiндi үш-бес қалақшалар орнатылған (2-д сурет). Қуатты сораптарда қалақшалар осьтi айналасында оське перпендикуляр түрде айнала алады, бұрандама арқылы немесе бұру механизмi арқылы. Қалақшалардың орнын ауыстыру арқылы сораптың берiлiсiн кең ауқымда реттеуге болады, ПӘК-i жоғары болып тұра бередi.

Ауыр заттарды (құм, топырақ, т.б.) және канализация суын қатты  ластайтын заттарды айдауға арналған сораптардың жұмыс дөңгелегiнiң  каналдары едәуiр кең (2-е сурет), ал қалақшалар саны азайтылған (екiге, кей-кезде бiрге дейiн).

2 сурет. Қалақшалы  сораптың жұмыс дөңгелектері.

 

2)-Отвод – сұйықтықтың жұмыс дөңгелегінен алып кету жабдығына барады. Отвод спиральді бөліктен және диффузордан тұрады. Оның негiзгi функциялары:

-Сұйықтықтың неғұрлым аз гидравликалық шығындар мен жылдамдығын азайту үшін.

-Жұмыс дөңгелегі –  су ағынының пульсациясыз болуы.

-Ағынды шығу потрубкасына  немесе сораптың келесі сатысына  жіберу үшін.

Бiр каналды спиральдi отвод (3-а  сурет) дөңгелектi айнала қоршайды. Ағынның жылдамдығының азаюы осы жерден басталады да, конустық шығу патрубкасына (1) дейiн жалғасады (диффузор). Спиральдiң қима пiшiнi әртүрлi болады: шеңберлi, трапециялы, алмұрт пiшiндi, төртбұрышты.

Ағынның осьтiк симметриясы бұзылған жағдайда бiлiктi майыстырып, мойынтiректерге үлкен күш түсiретiн көлденең гидравликалық күш пайда болады. Сол күштi азайту үшiн кей жағдайларда екi шырмауықты отвод қолданылады (3-б сурет). Осы мақсатта көп дөңгелектi сораптардың спиралiнiң потрубкаларын шахматты түрде (3-г сурет) орналастырады.

3 сурет. Отводтар, аудару каналдары  және подводтар.

3)-Бағыттаушы  аппарат - Көп сатылы сораптарда қолданылатын бағыттаушы аппарат авс ауданды спиральдi және bcde ауданды диффузорлы бiрнеше каналдардан тұрады (3-д сурет). Бағыттаушы аппарат спиральдi отводпен салыстырғанда үйлесiмдiрек, соның нәтижесiнде көп сатылы сораптың габаритi кiшiрейедi. Сораптың максимал ПӘК-i кiшкене өседi (шамамен 2%-ке). Бiр жағынан спиральдi сораптар дайындағанда және жинақтағанда қарапайым және ағу бөлiгiн бақылап қарауға ыңғайлы. Сонымен қатар олар пайдалану кезiнде жоғары ПӘК-пен қамтамасыз етедi.

 

4)-Аудару каналдары - Көпсатылы сораптардың аудару каналдары алдыңғы сатының отводы мен келесi сатының подводын жалғастырып тұрады. Бағыттаушы аппараты бар сораптарда (3-е сурет) аудару каналы (2) отводтың диффузорлық ауданы мен керi бағыттаушы аппараттың каналын жалғастырып тұрады. Спиральдi отводты сораптарда аудару каналдары жүрек пiшiндi подводпен бiтедi (3-ж сурет). Егер алдыңғы дөңгелектiң отводы екi каналды болса, онда келесi дөңгелектiң подводы үйлесiмдi болады (3-з сурет).

 

5)-Подвод – сұйықтықтың жұмыс дөңгелегіне кірер кездегі неғұрлым аз гидравликалық шығындар мен сұйықтықтың жылдамдығын біртекті өзгерту үшін арналған жабдық. Бiр сатылы сораптарда бiр жақты соратын осьтiк подвод (3-и сурет) қарапайым және үнемдi болып келедi. Iргелi подвод екi сатылы сораптарда және көлденең көп сатылы сораптарда қолданылады (3-к сурет).

 

Сорапты пайдалану

Мұнай-газ ісінде сораптарды пайдалану аймақтары:

1)-Сұйық көмірсутектерді жер  қабатына айдау үшін;

2)-Ұңғыдан сұйықтықты сорып алу  үшін;

3)-Мұнай өнімдерін, сұйылтылған  газды тасымалдау үшін;

4)-Коммуналды және басқа да  қосымша өндірістерді су жүйесімен  қамтамасыз ету үшін;

5)-Сұйықтықтыі циркуляциясын ұстап тұру үшін (тау жыныстарын бұзып тазалау);

6)-Қоспалар дайындаған кезде  (цементтеу).

Сұйықтықтың салыстырмалы шығыны аз және қысымы жоғары қайталап ілгерілемелі сораптар, ал шығыны көп, қысымы төменге ортадан тепкіш сораптар арналған. Қайталап ілгерілемелі сораптардың берілісін көбейту үшін жұмыс көлемін үлкейту керек. Ал ортадан тепкіш сораптардың қысымын көбейту үшін біліктің айналу жиілігін және сораптың сатысын көбейту керек. Сораптарды беріліс пен арынға (қысымға) байланысты таңдайды, сонымен қатар олар пайдалану барысында ыңғайлы және техника – экономикалық жағынан тиімді болуы керек. Қайталап ілгерілемелі сораптарға қарағанда реттеу үшін ыңғайлы, бірақ оларды қосып қосу қиын (алдын-ала сұйықтықпен толтыру керек).

 

Сорапты реттеу

Сораптың берілісін  өзгерту үшін – дроссельдеу қажет. Яғни, сораптың берілісін азайту үшін айдау сызығына қосымша кедергі  енгізу керек. Бұл әдіс жүйріктік  коэффициенті аз сораптарға пайдаланылады, берілістің азаюымен сораптың қуаты  да азаяды.

Екінші тәсіл – дроссельдеп қайтадан жіберу. Бұл әдіс жүйріктік коэффициенттері жоғары сораптарға арналған. Сұйықтықты басқа жүйеге жібереді. Бұл жағдайда ПӘК-і төмен және кавитация құбылысы болуы ықтимал.

Үшінші тәсіл –  жетектің жылдамдығын өзгерту. Бұл  әдісті әртүрлі сораптарға пайдаланады.

Төртінші тәсіл –  жұмыс дөңгелегін егеу.

Бесінші тәсіл – сораптардың  сатысын өзгерту.

Алтыншы тәсіл – жұмыс  көлемін өзгерту.

Ортадан тепкіш сораптың көрсеткіштерін есептеу

 

Берілгені:

Судың берілісі Q=180м³/сағ, температурасы Т=293K ,  артық қысымы 200 кПа, кірер кездегі қысымы 10кПа – жұмыс дөңгелегін есепттеу керек.

 

 

Шешімі:

1.Сораптың арыны:                     H=

мұндағы

- артық қысымы

- кірер кездегі қысымы

Н=

м.

 

Сораптың айналу жиілігін таңдаймыз, ол n=1430 айн/мин.

 

2.Жүйріктік коэффициенті:

3.Көлемдік ПӘК:

мұндағы а – кірер  және шығар кездегі диаметрлерінің қатынасына байланысты коэффициент, ол шамамен 0,68 тең.

 

4.Келтірілген диаметрі:

D_1k = 4,25

= 4,25 м.

5.Гдравликалық ПӘК:

 

Механикалық ПӘК-ті деп аламыз.

 

6.Жалпы сораптың ПӘК-гі:

 

7.Біліктегі қуат:

8.Айналу моменті:

М=9600

Н .

 

9.Біліктің диаметрі:

,

мұндағы - шекті кернеу, =1,2÷2,0 кН/см²

 

= см.

 

10.Жұмыс дөңгелегінің  ступицасының диаметрі:

 

 мм.

11.Жұмыс дөңгелегіне  кірер кездегі диаметрі:

 

мм.

12.Ступицаның ұзындығы:

 

мм.

13.Жұмыс дөңгелегіне  кірер кездегі шеңберлік жылдамдық:

 

 м/с.

14.Жұмыс дөңгелегіне  кірер кездегі жылдамдық:

 

 м/с.

15. с₁=c₁ деп отырып:

 β₁

16. i=4, деп отырып кірер  кездегі қалақшаның бұрышы

 

 

17. Коэффициент μ₁=0,9 ала отырып кірер кездегі қалақшаның енің анықтаймыз:

 

 м=40мм.

18. екенін ескере отырып, дөңгелектен шығар кездегі шеңберлік жылдамдықты анықтаймыз:

 

 

 

19.

 м, 

.

20. шығар кездегі қалақшаның ені:

 

 мм.

21. Жұмыс дөңгелегінің  қалақшаларының саны:

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осьтiк нығыздаулардың теңестiру жолдары

Сорап жұмыс iстеген кезде  бiр жақты кiретiн жұмыс дөңгелегi екi күштiң қосындысы болатын осьтiк  гидравликалық күштермен әсерлеседi. Күштiң негiзгi бөлiгi – статикалық, ол жұмыс дөңгелегi симметриялы емес жағдайда пайда болады.

Сол күштiң пайда болу сұлбасы 4-а суретте көрсетiлген. Сұйықтық айналған кезде, жұмыс дөңгелегiнiң  дискiсi мен корпус қабырғаларының арасындағы дискiлерге әсер ететiн қысым сол  және оң жақтағы эпюрада көрсетiлгендей болады. Сол жаққа әсер ететiн толық статикалық күш ABCD параболоидын құрайтын көлемiмен көрсетiледi. Жұмыс дөңгелегiндегi сұйықтық ағынының бұрылған кезде, сонымен қатар қарама-қарсы бағытталған динамикалық күш әсер етедi. Нәтижедегi күш үлкен әсерлi болуы мүмкiн.

Бiр сатылы сораптарда осьтiк күштердi теңестiру үшiн:

1)-екi жақты жұмыс дөңгелек, ол бiршама радикалды болып  келедi;

2)-дөңгелектiң артына  орнатылған жүктеменi босататын  камера, ол жоғары қысымды аймақтан  нығыздағыш белдiкпен бқлiнген  және сору аймағымен құбыр  арқылы немесе артқы дисктегi  тесiк арқылы бiрiктiрiлген (4-б сурет). Қондырғының кемшiлiгi: дөңгелектiң  екiншi нығыздағышынан сұйықтықтың (ΔQ) ағуы және ПӘК-тi төмендетуi (шамамен 4-6%-ке).

3)-дөңгелектен кейiнгi қысымды бөлу эпюрасын өзгертетiн  артқы дисктегi радиалды қабырғалар (4-в сурет), (MNR  ауданының орнына MNS). Лас сұйықтықты айдайтын сораптарда осындай қабырғалар дөңгелектiң артындағы үлкен бөлшектердiң жиналып қалуын тоқтатады. Кемшiлiгi: қабырға өз бойына жұтатын қосымша қуаттың шығындалуы.

Көрсетiлген гидравликалық  қондырғылар болмаған жағдайда осьтiк  күш үлкен жүктемеге есептелген бiлiктiң мойынтiрегiне кетедi. Бұл кезде сорап күрделiленедi.

Көп сатылы сораптарда осьтiк  күштi теңестiру үшiн келесiлер қолданылады:

1)-Соңғы саты мен  жүктеменi босататын камераның арасындағы  бiлiкке бекiтiлген барабан (думмис) (4-г сурет). Барабанға (1) екi жақтан  әсер ететiн p_n және p_o қысым айырмашылығы арқылы осьтiк күшке қарсы тұратын күш пайда болады. Сонымен бiрге бiлiктiң (2) нығыздалатын жоғары қысымнан (p_n) босатылады.

2)-Автоматты түрде  гидравликалық табан, ол да  соңғы сатыдан кейiн қондырылады  (4-д сурет). Алдыңғы қондырғылардағы сияқты камера (1) төмен қысымды аймақпен бiрiктiрiлген. Аралық камерадағы (2) қысым жиектi саңылауларға (а) байланысты өзгередi. Егер ротор солға жылжып,

4 сурет. Осьтік күшті теңестіру.

 

саңылау азайса, онда табандағы шығын азаяды да, камерадағы (2) қысым ұлғаяды. Нәтижесiнде ротордың орын ауыстыруы тоқтайды. Роторды оңға жылжыту керiсiнше камерадағы (2) қысымның төмендеуiне, кейiн теңестiрiлген күштiң азаюына әкеледi.

Сорапты тоқтатқан кездегi гидротабандағы металдың байланыстан сақтану үшiн ротор сығылған қондырғымен қамтамасыз етiледi, мысалы: кiшкентай механикалық табан (3) мен серiппе (4) немесе сораптан бөлек майды итеретiн поршень.

Гидротабанның бiрнеше  түрi бар, онда кедергiлейтiн цилиндрлiк  саңылау (в) жиектен (а) кейiн орналасады. Ондай қондырғы жүктеме камерасындағы қысым өте көп төмендеп кеткен кезде табанда пайда болатын буды жояды.

3)-Жұмыс дөңгелегiнiң  қарама-қарсы орналасуы (4-е сурет). 1-сұлбадағы бiлiктiң соңғы нығыздағыштары  аз болады, бiрақ сатылар арасындағы аудару каналдары ұзын болып келедi, ол сораптың корпусы мен оны тазалауды күрделiлендiредi. 2-сұлбадағы каналдар қысқа, бiрақ бiлiктiң нығыздағыштары үлкен қысымға арналған. 3-сұлбада кемшiлiгi бар ымыралы шешiм көрсетiлген – 3 және 6 сатылар арасында қысымның едәуiр үлкен құламасы (бiлiктiң нығыздағышындағы сұйықтықтың ағынының өсуi).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

Бұл курстық жұмысты  орындау нәтижесінде гидравликалық  машиналар және компрессорлар жөнінде  негізгі мәліметтерді бойымызға сіңірдік. Мұнда мұнай-газ өндірістерінде пайдаланылатын сораптар қарастырылған, соның ішінде мұнай-газ өнімдерін тасымалдайтын ортадан тепкіш сораптар туралы мәліметтер берілген. Ортадан тепкіш сораптардың жалпы анықтамалары, негізгі жұмыс мүшелері мен негізгі көрсеткіштерін анықтау үшін есептер берілген.

Арнайы тақырып –  осьтік күштерді теңестіру жолдары. Бұл тақырып осы жұмыста кеңінен  талқыланған. Оны теңестіру тәсілдері  мен шешу жолдары, кемшіліктері көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Касьянов В.  «Гидромашины и компрессоры». Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Недра, 1981.

 

2. Батырбаев Э.М.; Титов В.Н.  «Гидромашины и компрессоры».

                                                                     Алма-Ата: КазПТИ, 1991.

 

3. Чичеров Л.Г. Нефтепромысловое  машины и механизмы. 

• М.: Недра, 1983.

 

4. Лекциядағы материалдар.