Способ определения рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов и устройство для его осуществления

(Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 8 ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВЬЖЕРНЫХ НАСОСОВ И УСТРОЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к испытаниям и использованию поршневых и плунжерных насосов и позволяет расширить функциональные воэможности устройства для определения рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов. Регистрируют число рабочих циклов насоса (Н) 8, работающего на жидкости с известной вязкостью. Фиксируют моменты времени, соответствующие прохождению поршня 7 через крайние "мертвые" точки, и моменты открытия нагнетательных клапанов 3, 4, Затем с помощью временных интервалов, характеризующих работу поршня 7 и клапанов 3, 4, определяют производительность насоса, Определяют коэффици1645618 Т - 1а=Т ент заполнения (КЗ) Н 8, с учетом которого определяют действительную производительность, При испытании Н 8 на жидкости с неизвестной вязкостью определяют соответствующий КЗ, Значение неизвестной вязкости оценивают с учетом известного значения вязкости и отношения КЗ на жидкостях с известной и неизвестной вязкостью, Для оценки технического состояния Н 8 значение КЗ определяют многократно в Изобретение относится к испытаниям и использованию поршневых и плунжерных насосов и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.На чертеже представлена схема устройства, в котором реализуется способ определения рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов.Способ определения рабочих характеристик заключается в том, что в процессе испытания регистрируют число рабочих циклов насоса, работающего на жидкости с известной вязкостью, фиксируют моменты времени, соответствующие прохождению поршня насоса через крайние "мертвые" точки, а также моменты открытия нагнетательного клапана, а затем с помощью временных интервалов, характеризующих работу поршня и клапанов, определяют производительность насоса, при этом дополнительно определяют коэффициент заполнения насоса, с учетом которого определяют действительную производительность насоса и который рассчитывают предварительно по формуле: гдеа - коэффициент заполнения насоса, работающего на жидкости с известной вязкостью;Т - временной интервал, за который поршень проходит между "мертвыми" точками;1 - временной интервал, за который поршень проходит от одной из "мертвых" точек до момента открытия нагнетательного клапана.Кроме этого, при испытании на жидкости с неизвестной вязкостью определяют 5 10 15 20 25 30 35 40 течение эксплуатационного периода через заданные интервалы времени. После этого определяют отношения текущего значения КЗ к его начальному значению, которые затем сравнивают с заданным допустимым значением. Датчики 1, 2 положения клапанов 3, 4 и датчики 5, 6 крайних положений поршня 7 установлены в Н 8 и подключены к системе 9 контроля и вычисления параметров, 2 с.п. ф-лы, 2 з.п, ф-лы, 1 ил. соответствующий коэффициент а заполнения насоса, а значение неизвестной вязкости жидкости оценивают с учетом известного значения вязкости жидкости и отношения коэффициентов заполнения насоса на жидкостях с известной и неизвестной вязкостями, а для оценки технического состояния насоса значение коэффициента заполнения определяют многократно в течение эксплуатационного периода через заданные интервалы времени, после этого определяют отношения текущего значения коэффициента заполнения к его начальному значению, которые затем сравнивают с заданным допустимым значением.Способ реализуется в устройстве для определения рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов, которое содержит два датчика 1 й 2 положения нагнетательных клапанов 3, 4 и два датчика 5, 6 крайних положений поршня 7, установленные в испытуемом насосе 8 и подключенные к системе 9 контроля и вычисления параметров, при этом система 9 контроля и вычисления параметров выполнена в виде трех параллельных линий 10, 11 и 12 преобразования сигналов датчиков 1, 2, 5 и 6, генератора 13 импульсов высокой частоты и вычислительного блока 14, каждая из трех линий 10, 11 и 12 преобразования сигналов датчиков 1, 2, 5 и 6 включает последовательно связанные между собой соответственно логические элементы ИЛИ 15, 16. 17, триггеры 18, 19, 20, логические элементы И 21, 22, 23, счетчики 24, 25, 26 и регистры 27, 28, 29 временных интервалов,При этом датчики 1 и 2 положения нагнетательных клапанов 3, 4 подключены к первой и второй линиям 10 и 11 преобразования сигналов соответственно и связаны каждый с одним из входов элементов ИЛИ 15, 16 соответственно, один датчик 5 крайних положений поршня 7 подключен к одно1645618 му из входов элементов ИЛИ 16 и 17, второй и третьей линий 11 и 12 преобразования сигналов, а другой датчик 6 - к другими входам элементов ИЛИ 15 и 17 первой и третьей линий 1 О и 12 преобразования сигналов и связан одновременно одним из входов блока 14 вычислений, к другим входам которого подключены регистры 27, 28 и 29 трех линий 10, 11 и 12 преобразования сигналов, а генератор 13 импульсов высокой 10 частоты подключен к одному из входов логических элементов И 21, 22 и 23 каждой линии 10, 11 и 12 преобразования сигналов.Устройство работает следующим образом,При прохождениии поршнем 7 испытуемого насоса 8 крайнего, например, левого положения срабатывает датчик 5, от которого электрический сигнал поступает в систему 9 контроля и вычисления параметров и далее через элементы ИЛИ 16 и 17 второй и 20 третьей линий 11 и 12 преобразования сигналов поступает на триггеры 19 и 20, устанавливая их в единичное состояние. Далее при движении поршня 7 вправо в момент 25 открытия нагнетательного клапана 4 с датчика 2 положения поступает через элемент ИЛИ 16 сигнал на триггер 19, на выходе которого формируется сигнал разрешения прохождения импульсов высокой частоты с генератора 13 через логический элемент 22 на вход счетчика 25, на выходе которого формируется сигнал, равный временному интервалу 1, При достижении поршнем 7 крайнего правого положения по соответствующему этому моменту сигналу с датчика 6 положения через элемент ИЛИ 17, триггер 20 и элемент И 23 на выходе счетчика 26 формируется значение временного интервала Т, аналогичного интервалу 1. При этом одновременно сигнал с датчика 6 положения поступает через элемент ИЛИ 15 первой линии 10 преобразования сигналов на триггер 18, устанавливая его в единичное состояние. Затем поршень начинает движение в обратном направлении - влево и при открытии нагнетательного клапана 3 с помощью сигнала, поступающего с датчика 1 положения, через элемент ИЛИ 15, триггер 18,элемент И 21 на выходе счетчика 24 формируется временной интервал Ь. Сформированные временные интервалы Ь, Ь и Т с выходов соответствующих счетчиков 24, 25 и 26 поступают в соответствующие регист 50 55 Т - 8Т 1 ео(4) ры 27, 28 и 29 и далее - в вычислительный блок 14, в котором происходит вычисление коэффициента наполнения а согласно зависимости (1). Кроме того, в вычислительном блоке 14 по измеренному числу и двойных 30 35 40 45 ходов поршня 7 насоса 8 подсчитывают изначение производительности, используя значения коэффициентов заполнения а, ал иизвестные алгоритмы. например: а =1 2 Я(а+ап) - 5 оап), (2) где- длина хода поршня между крайними "мертвыми" точками;и - число ходов поршня насоса;Я - рабочая площадь поршня насоса; Яо - площадь сечения штока поршня;2 ана - среднее значение коиэффициента заполнения при движении поршня влево;2 ап(=1йп -псреднее значение коэффициента заполнения при движении поршня вправо.При условии равенства периода времени Т для воды и для рабочей жидкости с неизвестной вязкостью, например для бурового раствора, что определяется лишь скоростью вращения привода (на чертеже не обозначен) насоса 8, можно оценить вязкость буровой жидкости, определив условную вязкость относительно воды по выражению: Яб р Т-Тд (п)б р а, Т - огдер - условная относительная вязкость бурового раствора;Т - время движения поршня между крайними точками;ь ( и )бр, сл(п)в - вРемЯ движениЯ поР- шня от одной из крайних точек до момента открытия нагнетательного клапана при движении влево(вправо) для бурового раствора и для воды соответственно.При диагностировании, например, насосов, предназначенных для подачи буровых растворов в скважину, техническое состояние насоса целесообразно в процессе эксплуатации определять при работе на воде и контролировать по уменьшению значения коэффициента заполнения согласновыражения: где и - коэффициент заполнения насоса наводе при диагностировании;1645618 Т - время движения поршня между крайними точками;тео. 181 - интервал времени, соответствующий открытию нагнетательного клапана в начале эксплуатации и при каждой последующей проверке соответственно.При этом минимальное значение коэффициента заполнения ю определяют экспериментально за полный цикл работы насоса,Формула изобретения 1. Способ определения рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов, заключающийся в том, что в процессе испытания регистрируют число рабочих циклов насоса, работающего на жидкости с известной вязкостью, фиксируют моменты времени, соответствующие прохождению поршня насоса через крайние "мертвые" точки, а также моменты открытия нагнетательного клапана, а затем с помощью временных интервалов, характеризующих работу поршня и клапанов, определяют производительность насоса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно определяют коэффициент заполнения насоса, с учетом которого определяют действительную производительность насоса и который рассчитывают предварительно по формуле Т - с а= -Фгдеа- коэффициент заполнения насоса, работающего на жидкости с известной вязкостью;Т - временной интервал, за который поршень проходит между "мертвыми" точками;с- временной интервал, за который поршень проходит от одной из "мертвых" точек до момента открытия нагнетательного клапана.2. Способ по п.1, отл и ч а ю щи й с я тем, что при испытании насоса на жидкости с неизвестной вязкостью определяют соответствующий коэффициент заполнения наСоставитель Л,Гостева Редактор К.Крупкина Техред М.Моргентал Корректор Н,РевскаяЗаказ 1337 Тираж 376 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 соса, а значение неизвестной вязкости жидкости оценивают с учетом известного значения вязкости жидкости и повышения коэффициентов заполнения насоса на жидкостях с известной и неизвестной вязкостями,3, Способ по п 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что для оценки технического состояния насоса значение коэффициента заполнения определяют многократно в течение эксплуатационного периода через заданные интервалы времени, после этого определяют отношения текущего значения коэффициента заполнения к его начальному значению, которые затем сравнивают с заданным допустимым значением.4, Устройство для определения рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов, содержащее два датчика положения нагнетательных клапанов и два датчика крайних положений поршня, установленных в испытуемом насосе и подключенных к системе контроля и вычисления параметров,отличающееся тем, что,сцелью повышения точности при испытаниях и диагностировании, система контроля и вычисления параметров выполнена в виде трех параллельных линий преобразования сигналов датчиков, генератора импульсов высокой частоты и вычислительного блока, каждая из трех линий преобразования сигналов датчиков включает последовательно связанные между собой логический элемент ИЛИ, триггер. логический элемент И, счетчик и регистр временных интервалов, при этом датчики положения нагнетательных клапанов подключены к первой и второй линиям преобразования сигналов соответственно и связаны каждый с одним из входов элемента ИЛИ, один датчик крайних положений поршня подключен к одному из входов элдемента ИЛИ второй и третьей линий преобразования сигналов, а другой датчик - к другим входам элементов ИЛИ первой и третьей линий преобразования сигналов и связан одновременно с одним иэ входов блока вычислений, к другим входам которого подключены регистры трех линий преобразования сигналов, а генератор импульсов высокой частоты подключен к одному из входов логического элемента И каждой линии преобразования сигналов,