Способ форсированных ресурсных испытаний бурового насоса объемного типа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 51)5 1 04 О 15/ ЗОБРЕ ЕН ОП менения проводимости регулируемого сопротивления и изменения частоты вращения вала, и определяют момент наступления предельного состояния насоса при полностью выработанном ресурсе, Дополнительно регулируют частоту пульсации давления путем уменьшения количества нагнетающих камер с одновременным повышением частоты вращения вала от величины, обеспечивающей сохранение предельной гидравлической мощности насоса. Уменьшение количества нанетающих камер осуществляют путем перекрытия каналов нагнетания отключаемых камер. При повышении частоты вращения вала контролируют сохранение автомодельности режима по числу Рейнольдса и отсутствие кавйтации. 1 э.п.флы,1 ил,едостаток известного технического ия заклк)чается в том, что для увели- перепада давления и соответственно ы вращения требуются дополнительнергетические затраты, так повыше- частоты вызывает повышение тивления прокачиванию жидкости в 2) раэ и соответственно требует увели- мощности привода насоса в гл = 1(п )з роме того, при испытаниях по этому у снижаегся коэффициент полезного вия за предельно допустимую величиИзвестен также способ ускоренных ресурсных испытаний гидромашины,:"аключающийся в том, что для повышения эффективности испытаний увеличивают скорость движения выходного звеьа путем повышения давления всасывания до велиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-инженерный центр "Надежность и ресурс больших систем машин"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1191616, кл, Р 04 О 15/00, 1983,(54) СПОСОБ ФОРСИРОВАННЫХ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ БУРОВОГО НАСОСАОБЪЕМНОГО ТИПА(57) Использование: в машиностроительнойгидравлике, Сущность изобретения; приводят во вращение вал, Каждый поршень совершает ход в рабочей камере, вытесняярабочую среду в канал нагнетания. Нагружают насос пульсацией давления рабочейсреды, частоту к-рой регулируют путем изИзобретение относится к машиностроительной гидравлике, а именно к ресурсным испытаниям гидравлических машин объемного типа, в частности буровых насосных агрегатов (БНА) большой мощности от 400 и выше кВт на стендах заводов-изготовителей, а также в условиях эксплуатирующих организаций.Известен способ ускоренных испытаний насосных агрегатов, основанный на увеличении приводного перепада давления, в диапазоне, обеспечивающем требуемый вид трения и механизм износа, а продолжительность испытаний устанавливают согласно зависимости:У н ЛРи /Р,"л ьство М 827844, ) ЛР авторское свидете кл. Р 04 В 51/00, 1979 решен чения частот ные э ние сопро 1( = Ф(п чения раз. К метод дейст ну,1770610 А 1чины давления нагнетания при номинальном режиме и одновременно изменяют подачу в диапазоне 0,05-0,015 от максимальной. (авторское свидетельство М 1184980 кл, Р 15 В 19/00, 1984).Недостаток этого способа заключается в том, что он эффективен только для аксиально-поршневых объемных гидромашин, при этом повышение износа 1 достигается перегрузкой линии нагнетания насоса, а ускоренным испытаниям подвергаются только детали поршневой группы, в связи с чем ужесточению нагрузки подвергнуты отдельные детали и из поверхности, остальные детали работают в нормальных условиях, чем искажается структура относительного разрушения составных частей насоса и общий закон накопления повреждений, не решаются задачи получения результатов по выработке ресурса в целом, как системы. Кроме того, в данном случае не рассматриваются условия сохранения вида трения, характера разрушения изнашиваемых поверхностей и границы предельного формирования.Известен способ ресурсных испытаний, например, буровых насосов объемного типа, заключающийся в том, что с целью повышения эффективности испытаний после включения насоса доводят частоту вращения вала до номинальных, создают в нагнетательной магистрали давление рабочей жидкоси, нагружают насос пульсаций давления рабочей жидкости, причем пульсацию давления создают изменением частоты вращения вала насоса до появления резонансных колебаний давления в напорной магистрали, после чего изменяют амплитуду пульсаций давления до заданной с помощью регулируемого сопротивления за счет изменения его проводимости, Форсированные испытания достигаются за счет повышения амплитуды пульсаций давления в 3 - 5 раз выше номинальной при реальных частотах нагружения и не требует дополнительных источников энергии для привода (пульсаторов) (1),При этом регулируемое сопротивление от испытуемой гидромашины устанавливается на расстоянии, кратном длине звуковой волны в рабочей (насоса) среде (жидкости). Однако, известный способ сложен для технической реализации при проведении испытаний на ресурс буровых насосных агрегатов (БНА) большой мощности, Так при ресурсных испытаниях БНА, например, насоса УНБТдля создания устройства, повышающего пульсацию давления, требуется расположить регулируемое сопротивление на расстоянии, кратном 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 длине звуковой волны Л, то есть не менее 189 м (при среднем значении скорости распространения звука в растворе =1245 м/с, частоте ходов поршня 125 л/с, числе камер насоса 3). Для насоса УВМ-А 2 Лсоставляет 283 м. То есть создание стенда с подобнымигабаритами достаточно сложно и нерационально, т,е. нетехнологично, что затрудняетприменение данного метода.Целью изобретения является сокращение времени и повышение технологичностииспытаний.Указанная цель достигается тем, что поспособу форсированных ресурсных испытаний бурового насоса объемного типа, прикотором приводят во вращение вал насоса,каждый поршень которого совершает ход врабочей камере, вытесняя рабочую среду вканал нагнетания, нагружают насос пульсацией давления рабочей среды, частоту которой регулируют путем измененияпроводимости регулируемого соп ротивления и изменения частоты вращения валанасоса, и определяют момент наступленияпредельного состояния насоса при полностью выработанном ресурсе, дополнительно регулируют частоту пульсаций давленияпутем уменьшения количества нагнетающих камер с одновременным повышениемчастоты вращения вала насоса до величины,обеспечивающей сохранение предельнойгидравлической мощности насоса, причемуменьшение количества нагнетающих камер осуществляют путем перекрытия каналов нагнетания отключаемых камер, а приповышении частоты вращения вала насосаконтролируют сохранение автомодельностирежима по числу Рейнольдса и отсутствиекавитации,На чертеже изображена схема буровогонасоса объемного типа,Насос содержит вал 1, соединенный сприводным двигателем 2, передачу 3 и рабочие камеры 4-10 с поршнями 11, присоединенные каналами нагнетания (необозначены) к магистрали 12 нагнетания.Рабочая среда поступает из магистрали 13всасывания. В магистрали 12 установленорегулируемое сопротивление 14, В камерах4 - 10 размещены клапаны 15 и 16.Способ форсированных испытаний осуществляется следующим образом.На первом этапе производят подбор параметров режима, Испытуемый насос находится в номинальных условиях окружающейсреды, рабочую среду подают номинальнойтемпературы. Насос приводят в рабсчее состояние, для чего устанавливают предельную для него гидравлическую мощность Кг, 1770610при этом частоту вращения вала 1 насосаустанавливают предельной, нагружают насос пульсацией давления рабочей жидкостиза счет изменения проводимости магистрали 12 до заданной амплитуды с помощьюрегулируемого сопротивления 14, при этомзначение амплитуды пульсации давленияравно предельному для данного типа насоса. Затем насос отключают, уменьшают количество нагнетающих камер до К - 2 путемнапример, снятия (заглушения) расчетногочисла клапанов 16, 15 магистрали 12,где К - общее число камер 4 - 10;2 - число отключенных камер.Число 2 определяют из условия сохранения автомодельности процесса по критериям гидродинамического подобия (почислу Рейнольдса) и сохранения бескавитационного режима (отсутствие резкого стукаклапанов). На втором этапе определенияпредельных параметров режима оставляютв работе одну нагнетающую рабочую камеру 4, то естьК=1,йгИсходя из условия п =где Йг - предельная гидравлическая мощность;п - число оборотов вала 1 насоса;Р - величина давления в магистрали 12;С - постоянный коэффициент, равныйу60 75где у- плотность рабочей жидкости;Я - длина хода поршня 11;Е - площадь поперечного сечения камеры 4.рассчитывают оптимальную частоту оборотов вала насоса, соответствующую Мг.После этого включают насос и выводятего на рабочий режим путем форсированиячастоты вращения (числа оборотов) вала 1насоса до величины цф, соответствующейпредельно допустимой гидравлическоймощности М, При этом не должно быть признаков неавтомодельности режима или кавитации: стук клапанов, нагрев вышедопустимой температуры, вибрация БНА,повышение давления сверх допустимогочисло Рейнольдса не должно превышатькритического значения. Величину ф определяют по достижении предельной гидравлической мощности.В случае невыхода насоса нэ предельную гидравлическую мощность при однойрабочей камере, насос останавливают, число работающих камер увеличивают на 1, тоесть до 2-х, и процесс повторяют до достижения агрегатом предельной гидравличе ской мощности Кг, после чего определяют ф - форсированное число оборотов вала 1.насоса,Для проведения непосредственно фор сированных испытаний на конкретном оставляют число рабочих камер 4-10,45 50 55 10 15 20 25 30 35 40 определенное нэ предварительном этапе (К), и выводят на режим предельной гидравлической мощности установкой форсированного числа .оборотов вала 1 насоса ф, также определенном на предварительном этапе.8 установленном режиме работают до момента наступления предельного состояния насоса, соответствующего отработанному ресурсу, то есть, например, до снижения производительности С 1 или коэффициента полезного действия йо ниже установленных технических документаций (где Ло - общий КПД насоса),Время работы от начала до достижения предельного состояния насоса фиксируют, чем определяется ресурс насоса на форсированном (перегрузочном) режиме.Камеры 4-10 в настоящем способе являются только элементами, посредством которых выполнено перераспределение потока энергии и создание ужесточенного режима работы насоса в целом. Зависимость между фактическим ресурсом и перегрузочным определена теорией форсированных испытаний и имеет вид;Т Ео)Т я)(Г,Д. Карташов. Основы теории форсированных испытаний. М. Знание, 1977),где Е - множество допустимых режимов,е - форсированный режим,яо - нормал ьн ы й режим,С (ао, я) - коэффициент ускорения, который определяется в зависимости ог линейности выбранной модели накопления повреждений. Формула изобретения 1. Способ форсированных ресурсных испытаний бурового насоса объемного типа, при котором приводят во вращение вал насоса, каждый поршень которого совершает ход в рабочей камере, вытесняя рабочую среду в канал нагнетания, нагружают насос пульсацией давления рабочей среды, частоту которой регулируют путем изменения проводимости регулируемого сопротивления и изменения частоты вращения вала насоса и определяют момент наступления предельного состояния насоса при полностью выработанном ресурсе, о т л и ч а ющ и й с я тем. что, с целью сокращения1770610 г 1 Составитель С. РождественскийТехред М.Моргентал Корректор Т, Палий рко дкто Тиражвенного комитета по из 113035, Москва, Ж, Р аказ 3725 ВНИИПИ Гос Подписное етениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 времени и повышения технологичности испытаний, дополнительно регулируют часть пульсации давления путем уменьшения количества нагнетающих камер с одновременным повышением частоты вращения вала насоса до величины, обеспечивающей сохранение предельной гидравлической мощности насоса,2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи йс ятем, что уменьшение количества нагнетающих камер осуществляют путем перекрытия каналов нагнетания отключаемых камер, а 5 при повышении частоты вращения вала насоса контролируют сохранение автомодельности режима по числу Рейнольдса и отсутствие кавитации.