Насосы двухпоршневые высокого давления НБ-125 и насосные установки (передвижные и стационарные) на их базе применяются для:
перекачивания высокоабразивных технологических нефтепромысловых жидких сред с твердыми частицами (цементного раствора, глинистого раствора на водной основе с плотностью до 1,8 т/м3, температурой от 0 до 80 ºС (273-353 К), с примесью нафти по объему не более 20%, с содержанием включений микротвердостью до 1500 МПа не более 4% по объему, с размером частиц не более 8 мм) при цементировании, капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, промывочно-продавочных работах при бурении нефтяных и газовых скважин;
нагнетания воды в пласт при интенсификации добычи нефти;
перекачивания высоковязких жидкостей, включая нефть.
Передвижные насосные установки с насосами НБ-125 компонуются на базе большегрузного автомобиля с приводом от автомобильного двигателя или на базе автомобильного прицепа с приводом от двигателя внутреннего сгорания или вала отбора мощности.
В составе стационарных насосных установок с приводом от электродвигателя – на фундаменте.
Структура условного обозначения
НБ-125-[*]:
НБ - насос буровой;
125 - номинальная мощность насоса, кВт;
[*] - максимальное давление нагнетания, МПа (8 – при комплектации гидравлической части поршнями и втулками цилиндра диаметром 127 мм, 10 – диаметром 115 мм, 13 – диаметром 100 мм, 16 – диаметром 90 мм).
Особенности конструкции
Насос НБ-125 – горизонтальный двухпоршневой, двойного действия, реверсивный, состоит из двух частей: приводной и гидравлической, смонтированных на раме-салазках.
Приводная часть насоса предназначена для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение рабочих органов насоса.
Основой для приводной части является чугунная рама, к которой крепится направляющая с крейцкопфами. Внутри рамы установлены коленчатый вал на подшипниках скольжения и приводной вал на подшипниках качения. Сверху рама закрыта крышкой, в которой имеется люк для проверки состояния зубчатой передачи, зазоров кривошипно-шатунного механизма и для залива масла в картер. В крышке установлены сапун и указатель уровня масла. Боковые закрытия рамы имеют пробки для замера зазоров в рамовых подшипниках. Наполнение картера рамы маслом производится до верхней отметки маслоуказателя или до нижней кромки контрольного отверстия. Объем заливаемого масла – 30 л.
Приводной вал, установленный на конических роликовых подшипниках, регулируемых с помощью металлических прокладок, передает вращение коленчатому валу посредством прямозубой передачи.
Ведущая шестерня изготовляется как одно целое с приводным валом, ведомая – закреплена на коленчатом валу.
Один конец приводного вала выполнен конусным и предназначен для установки шкива. Насос может изготовляться с правым или с левым расположением шкива. При необходимости расположение шкива может быть изменено. Для этого необходимо снять шкив и масляный насос, вынуть приводной вал, развернуть его на 180º и произвести сборку в обратной последовательности. Для обвязки масляного насоса следует изготовить новые трубопроводы.
Вращательное движение коленчатого вала преобразуется с помощью кривошипно-шатунного механизма в возвратно-поступательное движение крейцкопфа. С крейцкопфами шатуны связаны посредством плавающих пальцев, установленных в шатунах и в крейцкопфах на бронзовых втулках.
Крейцкопфы отливаются из высокопрочного чугуна и заливаются баббитом. В направляющей крейцкопфа установлены прокладки, позволяющие регулировать зазор между крейцкопфами и параллелями. Направляющая крейцкопфа имеет люки для обслуживания крейцкопфов и штоков. На направляющей в районе сальников устанавливается тройник и имеются отверстия для отвода возможных утечек через сальник. Шток крейцкопфа соединяется со штоком поршня и уплотняется сальником для предохранения приводной части от загрязнения.
На раме со стороны, противоположной шкиву, установлен масляный насос с объемной подачей 17 л/мин, давлением на выходе до 0,5 кПа (5 кгс/см2) при скорости вращения 1350 мин-1, который через приемный фильтр нагнетает масло из рамы в полнопоточный сетчатый фильтр масла. И далее по сверлениям в раме, коленчатом валу, шатуне поступает для смазки коренных и шатунных вкладышей, втулок шатуна и крейцкопфа, пальцев и крейцкопфа. Фильтр закрыт крышкой, в которую ввернут штуцер, предназначенный для выпуска воздуха. Отстой масла сливается через отверстие в днище фильтра, закрытое пробкой.
Основой гидравлической части, предназначенной для преобразования механической мощности в гидравлическую, является блок цилиндров со сменными втулками и клапанами. Сменные цилиндровые втулки в паре с соответствующими поршнями определенного диаметра (90, 100, 115, 127 мм) в зависимости от требуемого максимального давления насоса служат для изменения подачи при постоянных числах двойных ходов поршня. Цилиндровые втулки крепятся в блоке цилиндров с помощью крышек и уплотняются резиновым кольцом. Штоки на выходе из блока цилиндров уплотняются сальниками, которые имеют коксофторопластовые самоуплотняющиеся манжеты с кольцами ФУК.
Всасывающий и нагнетательный клапаны одинакового размера и конструкции тарельчатого типа с резиновым уплотнением. Клапанные камеры закрыты крышками с самоуплотняющимися манжетами. Для слива перекачиваемой жидкости в блоке цилиндров предусмотрены сливные отверстия, закрытые пробками. Блок цилиндров шпильками жестко соединен с направляющей крейцкопфа.
Трубопровод, соединяющий насос с нагнетательным клапаном, включает в себя сферический компенсатор, предохранительный клапан, манометр и вентиль.
Сферический компенсатор состоит из корпуса, разделенного на две полости диафрагмой с привулканизированным к ней металлическим клапаном. Внутри диафрагмы установлен стабилизатор, выравнивающий положение диафрагмы во время работы насоса. Верхняя полость внутри диафрагмы заполняется воздухом с давлением 0,3 рабочего давления, которое контролируется с помощью манометра.
Давление воздуха в сферическом компенсаторе Рг при соответствующем диаметре цилиндровых втулок приведено в табл. 1.
Таблица 1
| d, мм | Рв, кгс/см2 |
| 90 | 48+2 |
| 100 | 38+2 |
| 110 | 28+2 |
| 127 | 22+2 |
Предохранительный клапан служит для защиты насоса от перегрузки. При превышении давления в насосе сверх установленного, возросшее усилие на шток предохранительного клапана срезает предохранительный гвоздь, и шток выбрасывается из гнезда, открывая отверстие для выхода жидкости. Резиновое кольцо под пробкой является амортизатором, воспринимающим удар штока. Предохранительный клапан снабжен сменными предохранительными гвоздями четырех диаметров соответственно предельному давлению.
При монтаже приемный резервуар необходимо устанавливать ближе к насосу, высота всасывания должна быть не более 2 м, и по возможности так чтобы жидкость подходила к насосу самотеком. Всасывающий трубопровод должен быть диаметром не менее 100 мм, нагнетательный – 75 мм. Для насоса НБ-125-8 с втулкой диаметром 127 мм всасывающий трубопровод должен быть не менее 158 мм. Конец всасывающей трубы должен быть защищен фильтром-сеткой с ячейками не более 8 мм и общей площадью отверстий не менее 200 см2. От предохранительного клапана должна быть предусмотрена отводная труба в приемный резервуар без колен и крутых изгибов.
Общий вид, габаритные и присоединительные размеры насоса представлены на рис. 1, габаритные и присоединительные размеры электродвигателя (различной мощности) со шкивом – на рис. 2, система смазки – на рис. 3.
.gif "Общий вид, габаритные и присоединительные размеры насоса НБ-125")
Рис. 1. Общий вид, габаритные и присоединительные размеры насоса НБ-125
1 – приводная часть;
2 – шкив;
3 – гидравлическая часть;
4 – трубопровод;
5 – сферический компенсатор;
6 – рама-салазки
.gif "Габаритные и присоединительные размеры и масса электродвигателя со шкивом")
Рис. 2. Габаритные и присоединительные размеры и масса электродвигателя со шкивом:
а – общий вид;
б – расположение отверстий крепления электродвигателя
Таблица к рис. 2
| Электродвигатель | Размеры, мм | Масса шкива с электродвигателем, кг, не более |
||||||||
| Тип; исполнение |
Мощность, кВт |
Частота вращения, мин-1 |
L | H | h | a | a1 | D | d | |
| ВАО3-315М8; IМ1001 |
132 | 750 | 1405 | 715 | 95,4 | 508 | 508 | 500 | 90 | 1803 |
| ВАО3-280L10; IМ1001 |
75 | 600 | 1345 | 650 | 85,4 | 457 | 457 | 600 | 80 | 1239 |
| ВАО3-280М10; IМ1001 |
55 | 600 | 1270 | 650 | 85,4 | 419 | 457 | 600 | 80 | 1179 |
.gif "Система смазки насоса НБ-125")
Рис. 3. Система смазки насоса НБ-125
1 – манометр;
2 – сетчатый фильтр;
3 – масляный насос;
4 – приемный фильтр
Основными материалами, из которых изготовлены детали насоса, являются серый и высокопрочный чугун, углеродистые, низколегированные и легированные стали, уплотнения – из резины и коксофторопласта. Все материалы непожаро- и взрывоопасные, неядовитые, не представляют опасности для жизни, здоровья людей и для окружающзей среды.
После истечения срока службы насос может быть подвергнут утилизации.
Условия эксплуатации
номинальные значения климатических факторов соответственно климатическому исполнению УХЛ и У категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69;
температура окружающей среды в пределах от минус 50 до 45 ºС (223-318 К);
перед пуском картер рамы, трубопровод и фильтры необходимо заполнить маслом. Для запуска насоса при отрицательной температуре должно заливаться подогретое или всесезонное масло;
на нагнетательном и всасывающем трубопроводах должны быть установлены задвижки;
не допускается пуск насоса при закрытой задвижке на напорном трубопроводе;
на компенсаторе должен быть установлен манометр;
необходимо перед пуском заполнить компенсатор воздухом;
не допускаются течи и просачивание жидкости через фланцевые соединения гидравлической части насоса;
утечки масла и воды через сальники штоков гидравлической части должны быть не более: масла – 1 г/ч, воды – 5 г/ч при частоте вращения 76 мин-1 и масла – 2 г/ч, воды – 10 г/ч при частоте вращения 100 мин-1;
маркировка предохранительного клапана должна соответствовать рабочему давлению;
при остановке насоса на длительный срок, а также во избежание замораживания в зимнее время, необходимо слить жидкость из гидравлической части через сливные отверстия в блоке цилиндров.
Насосы НБ-125 соответствуют требованиям ТУ 3661-001-05744656-95.
Технические данные
Основные технические характеристики базовой модели насоса – НБ-125-16
| Номинальная мощность, кВт (л.с.) | 125 (170) |
| Максимальная подача, л/с | 9,27 |
| Максимальное давление, МПа (кгс/см2) | 16 (160) |
| Высота всасывания, м, не более | 2 |
| Частота вращения, мин (с): | |
|
при максимальной подаче |
100 (1,67) |
|
при максимальном давлении |
76 (1,26) |
| Число цилиндров | 2 |
| Диаметр цилиндра, мм | 90 |
| Длина хода поршня, мм | 250 |
| Максимальная нагрузка на поршень, Н (кгс) | 100 000 (10 000) |
| Передаточное отношение зубчатой передачи | 5,06 |
| Давление масла в системе смазки, МПа (кгс/см2), не менее | 0,15 (1,5) |
| Мощность электродвигателя, кВт (л.с.) | 132 (180) |
| Частота вращения электродвигателя, мин-1 (рад/с) | 750 (78,75) |
| Габаритные размеры насоса, мм | 2625×1000×1890 |
| Масса насоса, кг | 2830 |
Зависимость давления нагнетания P и подачи насоса Q от диаметра цилиндровых втулок d и частоты вращения коленчатого вала n приведены в табл. 2.
Таблица 2
| n, мин-1 | Значения параметров для типоисполнений насоса |
|||||||
| НБ-125-8 | НБ-125-10 | НБ-125-13 | НБ-125-16 | |||||
| d=127 мм | d=115 мм | d=100 мм | d=90 мм | |||||
| Q, л/с | P, кгс/см2 | Q, л/с | P, кгс/см2 | Q, л/с | P, кгс/см2 | Q, л/с | P, кгс/см2 | |
| 110 | 21,75 | 52 | 17,57 | 64 | 12,93 | 87 | 10,2 | 111 |
| 100 | 19,78 | 57 | 15,97 | 71 | 11,75 | 96 | 9,27 | 122 |
| 95 | 18,78 | 60 | 15,18 | 74 | 11,17 | 101 | 8,8 | 128 |
| 90 | 17,8 | 63 | 14,38 | 78 | 10,58 | 107 | 8,34 | 135 |
| 80 | 15,82 | 71 | 12,78 | 88 | 9,4 | 120 | 7,42 | 152 |
| 76 | 15,03 | 75 | 12,14 | 93 | 8,93 | 126 | 7,05 | 160 |
| 73,8 | - | - | - | - | 8,68 | 130 | - | - |
| 71,3 | 14,1 | 80 | - | - | - | - | - | - |
| 70,6 | - | - | 11,28 | 100 | - | - | - | - |
Диаграмма идеальной подачи Qи, мощности N и допустимое давление нагнетания для различных диаметров цилиндровых втулок базовой модели насоса даны на рис. 4.
Рис. 4. Диаграмма идеальной подачи Qи и мощности N базовой модели насоса (НБ-125-16)
ρ – плотность перекачиваемой среды
Действительная подача определяется умножением идеальной подачи на 0,85-0,9
Таблица к рис. 4
| d, мм | Р, кгс/см2 |
| 90 | 160 |
| 100 | 130 |
| 110 | 110 |
| 115 | 100 |
| 127 | 80 |
Насосы могут комплектоваться электродвигателями во взрывозащищенном исполнении ВАО3 мощностью 132, 75 и 55 кВт с установкой на них шкива или отдельно шкивом. Номинальные параметры насоса при комплектации его электродвигателем со шкивом для различных диаметров
цилиндровых втулок представлены в табл. 3.
Таблица 3
| Электродвигатель | Диаметр шкива, мм |
Значение параметра | |||||||
| Тип Исполнение |
Мощность, кВт |
Частота вращения, мин-1 |
Диаметр втулки, мм |
Идеальная подача, л/с* |
Частота вращения коленчатого вала, мин-1 |
Давление нагнетания, кгс/см2 |
Давление всасывания, кгс/см2 |
Давление срабатывания предохранитель ного клапана, кгс/см2 |
|
| ВАО3-315М8 1М1001 |
132 | 750 | 500 | 90 | 6,68 | 72 | 160+10 | ||
| 100 | 8,47 | 72 | 125+7 | ||||||
| 115 | 11,5 | 72 | 90+6 | ||||||
| 127 | 14,24 | 72 | 75+5 | ||||||
| ВАО3-280L10 1М1001 |
75 | 600 | 600 | 115 | 11,18 | 70 | 60+5 | ||
| ВАО3-280М10 1М1001 |
55 | 600 | 600 | 115 | 11,18 | 70 | 55+5 | ||
| 100 | 8,23 | 70 | 55+5 | ||||||
* Действительная подача меньше идеальной на 10-20%.
** Допускается разрежение не более 2 м.
Срок службы насоса и трубопровода – 9 лет.
Гарантийный срок эксплуатации насоса – 500 ч, но не более 1 года с начала эксплуатации и 1,5 лет с момента отгрузки изготовителем, при соблюдении условий транспортирования, хранения, монтажа и эксплуатации и при соответствии условий размещения, температуры окружающей среды и других требований, предусмотренных технической документацией.
