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

 

Изобретение относится к испытаниям и использованию поршневых и плунжерных насосов и позволяет расширить функциональные возможности 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 коэффицио ± ел о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕН1ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т б

Ф (21) 4256243/29 (22) 03.06.87 (46) 30.04.91. Бюл. М 16 (71) Кустовой информационно-вычислител ьный центр Производственного обьединения

"Ставропольнефтегаз" (72) С.С.Александров, Е.С.Иванов, С.Ю,Скиба и И.М.Беломестный (53) 621.65 (088.8) (56) Патент Франции М 2573136, кл. F 04 В 51/00, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОЧИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВЫХ И ПЛУНЖЕРНЫХ НАСОСОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,, Я2,„1645618 А1 (я)э F 04 В 51/00, F 15 В 19/00 (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 вЂ” 1 а=

Т ент заполнения (K3) Н 8, с учетом которого определяют действительную производительность. При испытании Н 8 на жидкости с неизвестной вязкостью определяют соответствующий К3. 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 К3 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 вЂ” временной интервал, за который поршень проходит между "мертвыми" точками;

t — 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

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 и 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

20

50

Р—

Т tet ВО (4) 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 10 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 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 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 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 tn. 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 tn. 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 Mill 15, триггер 18, элемент И 21 на выходе счетчика 24 формируется временной интервал t<. Сформированные временные интервалы п, тл и Т с выходов соответствующих счетчиков 24, 25 и 26 поступают в соответствующие регистры 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

45 ходов поршня 7 насоса 8 подсчитывают и значение производительности, используя значения коэффициентов заполнения an, ал и известные алгоритмы. например: а =L2(S(a, +a,) -Soa, j, (2) где L — длина хода поршня между крайними

"мертвыми" точками; и — число ходов поршня насоса;

S — рабочая площадь поршня насоса;

So — площадь сечения штока поршня;

2 аи

l =1 ал среднее значение кои эффициента заполнения при движении поршня влево;

2 ап

I =1 ап— п среднее 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: ае р Т вЂ” Т, {п) р а, Т вЂ” „гп), гдер — условная относительная вязкость бурового раствора;

Т вЂ” время движения поршня между крайними точками;

tn (и ) » р, tn(n)e — время движения поршня 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 согласно выражения: где и — коэффициент заполнения насоса на воде при диагностировании;

1645618

Т вЂ” время движения поршня между крайними точками;

tea. tei — интервал времени, соответствующий открытию нагнетательного клапана в начале эксплуатации и при каждой последующей проверке соответственно.

При этом минимальное значение коэффициента заполнения v 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 юшийся 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 — t а=—

Т с гдеа- коэффициент заполнения насоса, работающего на жидкости с известной вязкостью;

Т вЂ” временной интервал, за который поршень проходит между "мертвыми" точками;

t- временной интервал, за который поршень проходит от одной из "мертвых" точек до момента открытия нагнетательного клапана.

2. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что при испытании насоса на жидкости с неизвестной вязкостью определяют соответствующий коэффициент заполнения наСоставитель Л,Гостева

Редактор К.Крупкина Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Заказ 1337 Тираж 376 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

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 п1, 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, с целью 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 злдемента 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.