Стенд для гидравлических испытаний

Полезная модель относится к области гидромеханики, а именно к устройствам, предназначенным для испытания насосных установок станций управления фонтанной арматурой (СУФА) газовых скважин, и может быть использована для создания условий максимально соответствующим параметрам эксплуатации и проверки отдельных частей насоса.
СУФА стали развиваться как вид оборудования только в последнее время, поэтому испытательное оборудование, подстроенное под специфику работы, для ее ремонта начинает активно разрабатываться.
Известен стенд для изучения работы гидропривода [RU 205557, МПК F15B 19/00, опубликовано 20.07.2021], представляющий собой замкнутый гидрообъемный контур, содержащий гидронасос с приводным двигателем, связанный с фильтром, предохранительный клапан, сообщающий напорную гидролинию, подключенную к гидронасосу, со сливной гидролинией, подключенной к гидробаку, дроссель, связанный с входом гидрораспределителя, к рабочим отводам которого подключается гидроцилиндр, в сливной гидролинии располагается пневмогидроаккумулятор с заправочным устройством, датчики давления, датчик температуры, при этом стенд дополнительно содержит эжекторный насос, расположенный после пневмогидроаккумулятора и связанный с гидробаком, выполненным герметичным, а также регулятор потока с подключенным к нему расходомером, расположенный на выходе фильтра. Недостатками известного стенда являются отсутствие возможности одновременной подачи рабочей жидкости под разным давлением, в необходимой последовательности для испытания блоков управления фонтанной арматурой. Полезная модель больше направлена на расчет (замер) пропускного потока рабочей среды при испытании оборудования. Объем пневмогидроаккумулятора и установленный за ним эжекторный насос не позволяют создать условия, приближенные к эксплуатационным для испытания насоса высокого давления. На данной полезной модели не предусмотрена работа при отключении электропитания.
Также известен стенд для гидравлических испытаний [RU 2763977, МПК F15B 19/00, G01M 3/28, G01M 3/26, опубликовано 12.01.2022], содержащий корпус, в котором жестко закреплены насос высокого давления, насос низкого давления и манометр, соединенные посредством трубопроводов и шаровых кранов с емкостью для воды и испытываемой заготовкой, при этом стенд дополнительно снабжен мобильным пунктом контроля, двумя датчиками давления, датчиком температуры, электромагнитным клапаном сброса давления, сбросным предохранительным клапаном и комплексом средств контроля и управления, содержащим модуль центрального процессора, модуль сети Enternet, модуль преобразования аналогового сигнала в цифровой код, блок коммутаторов и платформу, с установленными на ней аналоговыми преобразователями; комплекс средств контроля и управления соединен линиями связи с насосом высокого давления, насосом низкого давления, датчиком температуры, двумя датчиками давления, электромагнитным клапаном сброса давления и мобильным пунктом контроля; датчик температуры и комплекс средств контроля и управления жестко закреплены в корпусе, а электромагнитный клапан сброса давления, два датчика давления и сбросной предохранительный клапан подключены к испытываемой заготовке.
Недостатками стенда является то, что стенд больше направлен на гидроиспытание баллонов или подобного оборудования. Рабочая среда (вода) не позволяет использовать данный стенд для испытания любого оборудования СУФА и ее модификаций. Жестко установленный насос не подразумевает установки вместо него другого для испытания. При реализации замены рабочего насоса на испытуемый, возможен выход из строя всего стенда, в связи с наличием многочисленного оборудования КИПиА за ним. Отсутствие пневмогидроаккумулятора не позволяет создать условия, приближенные к эксплуатационным, для испытания насоса высокого давления, а также накопить энергию для взведения в рабочее состояние блока управления фонтанной арматурой. Отсутствует возможность одновременной подачи рабочей жидкости под разным давлением, в необходимой последовательности для испытания блоков управления фонтанной арматурой.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является стенд для гидравлических испытаний [RU 207544, МПК F15B 19/00, опубликовано 01.11.2021], содержащий бак, насос, переливной и предохранительный клапаны, установленные на линии нагнетания, сообщающейся с тремя гидролиниями, при этом линия нагнетания разделена регуляторами давления на линии высокого, среднего и низкого давления, при этом выход регулятора линии высокого давления связан с входом мультипликатора, после которого установлен шаровой кран, на выходе регулятора среднего давления установлен шаровой кран, на выходе регулятора линии низкого давления на независимых друг от друга линиях установлены три шаровых крана и четыре электромагнитных клапана, для сброса давления рабочей среды на линиях низкого и среднего давления установлены шаровые краны, а на линии высокого давления установлен игольчатый клапан. Недостатками наиболее близкого стенда являются:
ограниченное применение для испытания более мелких составных элементов станции управления фонтанной арматурой, например, блока управления гидроприводов;
возможность использования стенда только для поочередного испытания оборудования.
Задачей настоящей полезной модели является совершенствование известного оборудования со спецификой работы блока управления гидроприводов СУФА для расширения диапазона возможных испытаний и создания приближенных к эксплуатации условий.
Поставленная задача решается за счет того, что стенд для гидравлических испытаний содержит бак, насос, переливной и предохранительный клапаны, установленные на линии нагнетания, сообщающейся с тремя гидролиниями, линия нагнетания разделена регуляторами давления на линии высокого, среднего и низкого давления, при этом выход регулятора линии высокого давления связан с входом мультипликатора, после которого установлен шаровой кран, на выходе регулятора среднего давления установлен шаровой кран, на выходе регулятора линии низкого давления на независимых друг от друга линиях установлены один шаровой кран и четыре электромагнитных клапана, для сброса давления рабочей среды на линиях низкого и среднего давления установлены шаровые краны, при этом на линии нагнетания параллельно первому насосу дополнительно установлен второй быстросъемный насос, для сброса давления рабочей среды на линии высокого давления установлены шаровой кран и игольчатый кран, стенд дополнительно содержит ручной насос с двумя режимами работы, установленный на независимой линии, для подачи рабочей жидкости в линии высокого и среднего давления.
Параллельно установленные на линии нагнетания насосы обеспечивают одновременное испытание насоса и блоков управления гидроприводов или другого оборудования СУФА, не влияя на работоспособность стенда. Установленные на линии высокого давления шаровой кран и игольчатый кран способствуют увеличению максимального давления, которое может достичь рабочая жидкость, приближая условия испытаний к эксплуатационным. Наличие на стенде ручного насоса с возможностью в ходе испытаний переключаться с электронасоса позволяет повысить точность настройки регулирующей аппаратуры, а также проводить отдельные испытания одновременно с гидроиспытаниями от автоматической системы (через насос и регуляторы давления) и поддерживать рабочее давление в системе при отключении электричества.
Технический результат заключается в расширении диапазона режимов испытаний. Дополнительными преимуществами предлагаемого стенда являются снижение затрат на электроэнергию за счет сокращения количества пусков насосов, а также обеспечение продолжительной автономной работы стенда при отключении электричества.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема стенда. На фиг. 2, 3, 4 приведены фотографии опытного образца стенда, внедренного заявителем.
2
Стенд для гидравлических испытаний содержит бак 1 емкостью преимущественно 200 литров, два параллельно установленных насоса с электродвигателем основной 2 и насос электродвигателем для испытаний 3. Насосы 2 и 3 через обратный клапан 4 нагнетают давление до 300 кгс/смв гидроаккумулятор 5 объемом 40 литров для накопления рабочей жидкости в необходимом объеме. Переливной клапан 6, установленный на линии нагнетания 7 поддерживает давление на уровне допустимого, посредством перелива избыточного давления в линию сброса (дренаж) 8. Предохранительный клапан 9, также установленный на линии нагнетания 7, настроен на заданное давление срабатывания и предназначен для резкого сброса избыточного давления в линию сброса 8, случае отказа работы переливного клапана 6. Линия нагнетания 7 разделена на линию высокого давления 10, среднего давления 11 и низкого давления 12. Регуляторы 13, 14, 15 управляют давлением на выходе соответствующих линий путем уравновешивания регулируемой силы сжатия пружин и сил, создаваемых давлением на входе и на выходе указанных линий. Поворотом рукоятки соответствующего регулятора 13, 14, 15 регулируется значение давления на выходе соответствующей линии. На независимой линии установлен ручной насос 16 с двумя режимами работы (высокое и низкое давление), предназначенный для подачи рабочей жидкости в линии высокого 10 и среднего давления 11, под более точными значениями или для самостоятельного нагнетания давления, после перекрытия линии 7.
Выход регулятора 15 линии высокого давления связан с входом мультипликатора 17, после которого установлен шаровой кран 18. На выходе регулятора 14 линии среднего давления установлен шаровой кран 19. На выходе регулятора 13 линии низкого давления установлен шаровой кран 20, а на независимых друг от друга линиях 21, 22, 23, 24 установлены шаровой кран 25 и четыре электромагнитных клапана 26, 27, 28, 29. Электромагнитные клапаны предназначены для дистанционного управления потоком рабочей жидкости, направляемой в блок управления гидроприводов фонтанной арматуры газовых скважин 30. На линии нагнетания 7 и линиях высокого давления 10, среднего давления 11 и низкого давления 12 установлены манометры 31. Для сброса давления рабочей среды на линиях низкого 12 и среднего давления 11 установлены шаровые краны 32 и 33, а на линии высокого давления 10 установлен и игольчатый кран 34.
Управление последовательностью подачи и сброса давления осуществляется в соответствии с методикой испытаний с помощью регуляторов 13, 14, 15 и шаровых кранов 18, 19, 20, установленных на линиях 10, 11, 12, являющихся подающими линиями.
Рабочая жидкость самотеком из бака 1 поступает в насосы 2, 3, давление которой через обратный клапан 4 «упирается» в переливной клапан 6 до набора заданного давления. После набора жидкость с основным давлением накапливается в гидроаккумуляторе 5 и поступает на вход регуляторов давления 13-15, а рабочая жидкость с избыточным давлением сливается через переливной клапан 6 обратно в бак 1 через линию 8.
2
2
2
2
2
С выхода регулятора 15 линии высокого давления 10 рабочая жидкость с настроенным давлением, преимущественно 300 кгс/см, поступает на вход мультипликатора 17, который по принципу обратно-поступательных движений преобразует исходное давление (300 кгс/см) в более высокое с коэффициентом 4:1 (1200 кгс/см). С выхода мультипликатора 17 жидкость с увеличенным (до 1200 кгс/см) давлением «упирается» в шаровой кран 18, а после открытия данного крана направляется в блок управления гидроприводов фонтанной арматуры газовых скважин 30. С выхода регулятора 14 линии среднего давления 11 жидкость с настроенным преимущественно на 300 кгс/см давлением «упирается» в шаровой кран 19 и после открытия данного крана поступает напрямую в блок управления гидроприводов фонтанной арматуры газовых скважин 30.
2
С выхода регулятора 13 линии низкого давления 12 жидкость с настроенным преимущественно на 40 кгс/см давлением делится на две независимые друг от друга линии с установленными на каждой из них шаровыми кранами. После открытия шарового крана 20 первой линии жидкость заполняет ее и «упирается» в шаровой трехходовой кран 32, а после открытия шарового крана 25 второй линии жидкость «упирается» в электромагнитные клапаны 26, 27, 28, 29 и после открытия одного или нескольких электромагнитных клапанов направляется в блок управления гидроприводов фонтанной арматуры газовых скважин 30. Наблюдение за давлением на линиях стенда осуществляется с помощью манометров 31.
Конструкция предлагаемого стенда позволяет на линии высокого давления проводить испытание:
регуляторов давления с порогом входящего давления от 300 кг/см²;
распределителей линии подземного клапана отсекателя (ПКО) с рабочим давлением от 300 кг/см²;
предохранительных клапанов, рукавов высокого давления, импульсных трубок высокого давления с рабочим давлением от 300 до 1200 кг/см²;
насосов станции управления фонтанной арматурой и ее модификаций. А также любых других моделей насосов с диапазоном рабочего давления от 50 до 350 кг/см², при условии наличия электродвигателя.
пневмогидроаккумуляторов и других сосудов.
На линии среднего давления возможно испытание:
запорной арматуры с гидроприводом (независимо от производителя);
регулирующей аппаратуры, такой как угловые дроссельные клапана, дросселирующие регуляторы гидравлические и т.д.;
предохранительных клапанов, рукавов высокого давления, импульсных трубок высокого давления с рабочим давлением от 40 до 300 кг/см²;
реле давления;
мультипликаторов.
На линии низкого давления возможно испытание:
клапанов контроля высокого и низкого давления;
электромагнитных клапанов;
распределительных клапанов линии аварийного сброса, клапанов линии управления угловым дроссельным клапаном, линии управления плавкой пробки и др. с диапазоном рабочего давления распределителей 0 до 40 кг/см²;
плавких пробок;
предохранительных клапанов, рукавов гидравлических, импульсных трубок с рабочим давлением от 0 до 40 кг/см².
Заявляемый стенд состоит из простых, и в то же время надежных узлов и деталей, повышающих надежность работы стенда в целом. Простота исполнения и отсутствие сложных схем (электроники) позволяет исключить большое количество сбоев в работе и дополнительно облегчает освоение работы на стенде.
Кроме испытания или взведения в рабочее состояние блоков управления гидроприводов, входящих в состав СУФА газовых скважин, заявленный стенд может быть использован для настройки предохранительных клапанов, проверки срабатывания распределителей и электромагнитных клапанов, отладки сложных гидравлических изделий с циклическими функциями, проверки на открытие и закрытие гидроприводных задвижек и угловых дроссельных клапанов.