Назначение и конструкция обратного и спускного клапанов

Известно, что центробежный электронасос легче запускается при нулевой подаче (производительности), т. е. при закрытой задвижке. Насос будет потреблять наименьшую мощность, если подача его будет равна нулю, а напор соответствовать максимальному значению. При уменьшении напора производительность возрастает. Наименьшему напору соответствует наибольшая производительность насоса В этом случае насос будет потреблять максимальную, значительно превышающую нормальную, мощность.

В обычных стационарных центробежных электронасосах максимальный напор легко создается закрытием задвижки, расположенной около насоса. В погружном центробежном электронасосе исключена возможность установки задвижки в трубопроводе около насоса, задвижка на поверхности скважины не может дать нужных результатов для облегчения запуска агрегата.

Если производить запуск погружного электронасоса, пользуясь одной только задвижкой, установленной на поверхности, то после включения агрегата электронасос не будет иметь какого-либо напора и будет развивать максимальную производительность, так как находящийся в трубах воздух или газ будет медленно сжиматься, уменьшаясь в объеме, а двигатель при этом будет сильно перегружен.

По мере заполнения насосных труб добываемой жидкостью будут возрастать напор и уменьшаться производительность. Заполнение длинной колонны насосных труб может производиться в течение продолжительного времени в зависимости от уровня жидкости в скважине, диаметра насосных труб и производительности насоса.

Иногда заполнение колонны труб происходит в течение 5... 15 мин, а иногда значительно дольше. Естественно, что такая продолжительная работа электродвигателя с большой перегрузкой не может считаться нормальной и может повлечь за собой аварию, если не будет работать защита;

Вообще же максимальная защита станции управления не допустит такой продолжительной перегрузки и отключит установку. Производить же запуск, минуя защиту, опасно как для обслуживающего персонала, так и для электрооборудования.

Кроме того, закрытие задвижки на поверхности скважины . существенно не облегчит запуска электронасоса, но в то же время создаст определенную опасность, так как находящийся в трубах воздух или газ по мере подъема жидкости будет находиться под давлением, а работать с задвижкой, находящейся под высоким давлением газа, значительно опасней, чем под давлением жидкости.

Для облегчения запуска погружного электронасоса и избежания всех неудобств применяется обратный клапан (рис. 4.68).

Рис. 4.68. Обратным клапан: а-с конусным уплотнением:

1 - патрубок; 2 - ограничивающее кольцо; 3 - клапан; б - шариковый: 1 — муфтовый переводник; 2 - ограничивающая, шпилька; 3 — специальная гайка; 4 — шарик; 5 - седло клапана; б - резиновое уплотнительное кольцо

Обратный клапан представляет собой стальной патрубок, имеющий с обоих концов внутреннюю резьбу для соединения с насосными трубами. В расточке патрубка устроено седло для клапана, которое может быть либо выточено в самом корпусе, либо сделано вставным из бронзы. Над седлом выточена кольцевая канавка для специального разжимного кольца, ограничивающего выдвижение клапана. Обратный клапан расположен между насосом и насосными трубами. Обычно клапаны изготовляются из бронзы.

Кроме приведенных обратных клапанов, в настоящее время используются обратные клапаны тарельчатого типа, назначение и принцип действия которых аналогичны описанным.

Обратный клапан может быть помещен также в самом электронасосе, т. е. в ловильной головке. При применении обратного клапана после спуска агрегата в скважину можно производить заливку насосных труб жидкостью перед пуском электронасоса и в дальнейшем, в случае остановок электронасоса, удерживать ее в трубах. Жидкость, находящаяся в колонне насосных труб, создает определенное давление и значительно облегчает запуск электронасоса.

Обратный клапан является существенным и необходимым приспособлением в погружном электронасосе. Эксплуатация погружного электронасоса без обратного клапана считается ненормальной и даже опасной. Однако применение одного лишь обратного клапана может усложнить подъем насосных труб, заполненных жидкостью, так как в этом случае при подъеме и развинчивании труб будет разливаться находящаяся в них жидкость и затруднять работу.

Во избежание этого применяется сливной, или спускной, клапан (рис. 4.69.).

Спускной клапан представляет собой патрубок, похожий на соединительную муфту с внутренней конусной резьбой, соответствующей определенному размеру насосных труб. В средней части муфты, между витками резьбы, имеется отверстие с резьбой для штуцера.

Рис. 4.69. Спускной клапан:

1 - патрубок; 2 — штуцер

Рис. 4.70. Штуцер спускного клапана:

1 - шестигранное отверстие под ключ; 2 — резиновое уплотнительное кольцо; 3 — резиновое предохранительное кольцо; 4 - надрез; 5 — удлиненный конец штуцера

Штуцер (рис. 4.70.) изготовляется из бронзы. С наружной стороны, т. е. со стороны резьбы, он имеет глухое отверстие диаметром 5...8 мм, просверленное на глубину 30 мм Головка отверстия запиливается под шестигранный ключ, при помощи которого штуцер ввинчивается в муфту.

Резиновое колечко очень хорошо уплотняет штуцер в отверстии, выдерживая любое практически необходимое давление.

Спускной клапан монтируется над обратным клапаном. В некоторых насосах спускной клапан, так же как и обратный клапан, вмонтирован в корпус ловильной головки электронасоса.

Когда возникает необходимость поднимать погружной электронасос из скважины, в насосные трубы сбрасывается металлический ломик. Ломик, пролетая через трубы, ударяет по удлиненному концу штуцера, отламывает его в месте надреза и открывает отверстие для слива жидкости, находящейся в колонне насосных труб. Таким образом, подъем и развинчивание труб будут производиться без каких-либо неудобств и разлива жидкости.

Сломанный штуцер впоследствии реставрируется или заменяется новым.

В районах, где добываемая нефть содержит много парафина и для очистки труб от парафина применяются автоматические скребки, над спускным клапаном устраивается специальный предохранитель на случай падения скребка. Этот предохранитель предотвращает слом штуцера скребком и, в то же время, не пре-пятствует сбрасываемому ломику сбивать штуцер.