Поршеньді сораптың көлемдік беруі және ПӘК-і

Сорап тұтынатын қуат пайдалы қуат және механикалық, гидравликалық және көлемдік шығындарға жұмсалатын қуат қосындысынан тұрады.

Механикалық ПӘК. Сораптың жылжымалы элементтерінде, жетектік және гидравликалық бөліктерінде үйкеліске шығындалатын энергия шығынын ескереді. 13.13-суретте көрсетілген кинематикалық сұлбаға сәйкес, механикалық ПӘК мына формула бойынша анықталуы мүмкін:

, (13.40)

мұнда η_тв=0,99; η_кв=0,99 трансмиссиялық және түптік біліктер ПӘК-і;

η_з=0,98; η_ш=0,98; η_к=0,97- тісті берілістер, бұлғақ мойынтірегі және крейцкопф ПӘК-і;

η_уш=0,99; η_п=0,99 – штоктың және поршеньнің тығыздаушы элементтерінің ПӘК-і.

Қуат жетектен әдетте, құрамына жалғастырғыш және сынатаспа немесе тісті берілістер кіретін, трансмиссия арқылы беріледі. Сонда сорапты агрегаттың механикалық ПӘК-і:

, (13.41)

мұнда η_тр =0,98 – трансмиссия ПӘК-і.

Сораптың индикаторлық ПӘК-і гидравликалық және көлемдік шығындарды ескереді:

13.13-сурет. Екі жақты әрекетті екі цилиндрлі сорап сұлбасы: 1-шкив; 2-тісті беріліс; 3-түптік білік; 4-бұлғақ; 5-крейцкопф; 6,10-пневмокомпенсатор; 7-цилиндр; 8-клапан; 9-сақтандырушы клапан; 11-трасмиссия білігі

, (13.42)

мұнда P, Q – сораптың айдау қысымы мен беруі; ΔР – клапандардағы, коллекторлардағы және цилиндр арналарындағы гидравликалық кедергіні жеңуге кететін қысым шығыны; ΔQ – сораптан ағулар салдарынан болатын беру шығыны; - гидравликалық және көлемдік ПӘК-і.

Коллекторлық желіне ескере, сору және айдау клапандарында қысым шығынын ескеретін, гидравликалық ПӘК-і η_г=0,98-0,99 тең.Цилиндрдің жұмыс көлемінде сұйықты және газды сығымдауға кететін гидравликалық шығындар изотермиялық сығымдау циклі жұмысына ұқсас анықталады. Жұмысшы ортаны цилиндрде сығу циклінің ПӘК-і:

. (13.43)

(13.42) және (13.43) өрнектеріне сүйене, поршеньді сораптың гидравликалық ПӘК-ін анықтауға арналған нақтыланған қатынас түрін аламыз:

. (13.44)

Сонымен, сораптың гидравликалық ПӘК-і тек айдау қысымы қатынасы мен клапандардағы қысым айырмашылығына ғана емес, соныментқатар жұмысшы сұйықтың құрамындағы газ мөлшеріне және цилиндрдің зиянды көлеміне де тәуелді. 13.14-суретте НБТ-600 сорабы гидравликалық ПӘК-нің жұмысшы сұйық құрамындағы газдың әртүрлі мөлшері кезіндегі айдау қысымына тәуелділігі көрсетілген. 20-20 МПа айдау қысымды жұмыс режимі ең оңтайлы болып табылады.

13.14-сурет. Қосалқы компрессормен Г=0; Г=2% кезіндегі жұмыс әстегендегі қуаты 600 кВт сораптың гидравликалық ПӘК-і

Бұрғылау сорабының ПӘК-і сораптың, жетектің механикалық, сондай-ақ гидравликалық ПӘК-імен анықталады:

. (13.45)

Көлемдік беру коэффициенті. Жұмысшы сұйықтың цилиндрде сығылуынан және клапандар жабылуының кешігуінен, сондай-ақ сұйықтың поршень, шток және клапан тығыздаушы элементтері арқылы ағып кетуінен беру, мүлтіксіз беруді Q_и көрсететін, жұмысшы камералар көлемдерінің жинақтық есептеулі көлемінен Δ Q_н шамасына кем болады. Іс жүзіндегі және мүлтіксіз берулер арасындағы қатынас беру коэффициенті деп аталады:

. (13.46)

Қалыпты жұмыс істейтін сораптың көлемдік шығындарын ескермеуге болады деп есептесек, сораптың көлемдік беруі клапандардың фазаға бөлу бұрыштарымен анықталады. Цилиндрде қысымның төмендеуі іс жүзінде тек клапан жабылғаннан кейін басталатынын ескерсек, беру коэффициенті мына формуламен анықталуы мүмкін:

, (13.47)

мұнда φ_он, φ_зн – айдау клапанының ашылуы мен жабылуының кешігуі.

Айдау қысымы Р_н кезінде газдық фаза көлемін есепке алмаған кезде, айдау клапанының ашылуының кешігуі келесі тәуелділіктен анықталуы мүмкін:

, (13.48)

мұнда φ_зв – сору клапанының жабылуының кешігуі.

13.15-сурет. Қуаты 600 Квт триплекс типті сораптың өздігінен соруы кезіндегі көлемдік шығынының құраушылары: 1;2-айдау және сору клапандарының кешігуінен; 3-кавитациялық шығын; 4-сұйықтың цилиндрде сығылуынан; 5 және 6-Г=2% және Г=4% кездерінде газдың цилиндрде сығылуынан

жүріс/мин.

Сайып келгенде, көлемдік беру екі клапанның да жабылуының кешігуімен, сұйықтың сығылуымен және цилиндр қуысындағы газ көлемімен анықталады. Сорап кавитациялы сору режиммінде жұмыс істегенде, яғни Р_п<[Р_п] және Г₀<Г_н және (немесе) Р_п<[Р_пи] және Г₀<Г_н, және (немесе) Р_п<[Р_пг] және Г₀<Г_г кезінде цилиндрдегі газ мөлшері Г қабылдау сыйымдылығындағы газ мөлшерінен Г₀ біршама көп болады. Цилиндр ішіндегі сұйықтағы еркін газдың бір бөлігі Г_к=Г-Г₀ сору кезіндегі кавитациядан туындайды. Сайып келгенде көлемдік шығындар бес құраушыдан жинақталады. Олар сору (ΔК_пв) және айдау (ΔК_пн) клапандарының жабылуы кешігулерінің сәйкес келмеуінен, сұйықтың сығылуынан (ΔК_пж), газ фазасының бастапқы Г₀ сығылуынан (ΔК_пг), сондай-ақ кавитация салдарынан (ΔК_пк) газ фазасының өсімінен (Г_к) пайда болады. Бұлар төмендегі формулалармен анықталуы мүмкін:

(13.49)

Есептеу нәтижелері көрсеткендей (13.15-сурет), өздігінен соратын сораптардың көлемдік шығынының негізгі үлесі (Г=2% кезінде 60-70%-ға жуығы) цилиндрдегі газды сығудан шығынға келеді, ал 15-20% сұйықты сығы шығынына келеді. Бұл бұрғылау сораптарының маңызды зиянды көлемімен түсіндіріледі.