Стрекалов А.В. Математические модели гидравлических систем для управления системами поддержания пластового давления

Подождите немного. Документ загружается.

141

пассивный элемент – седло, находящееся в стационарном поло-

жении и обычно совмещенное с корпусом ЗА (показан синим цветом)

(рис. 3.22 – 2).

Для подавляющего большинства существующих УУ затвор и седло

четко разделяют свои функции, однако, в будущем могут появиться и

интертаксоны (промежуточные), совмещающие в себе признаки ак-

тивного и пассивного элементов ЗА.

Для у

добочитаемости схемы классификации введем следующие

формальные обозначения (см. рис. 3.22): в классификации на мнемо-

нических схемах красным цветом или более светлым тоном показан

активный элемент (затвор), а синим цветом или более темным тоном

пассивный элемент (седло/корпус).

Сформулируем первый критерий деления ЗА –

. Характер движе-

ния затвора:

1. Если все точки затвора приходят в движение относительно сед-

ла синхронно, то такие УУ будем называть нетелескопически-

ми, а соответствующий им тип – “I”.

2. Если все точки затвора приходят в движение относительно сед-

ла асинхронно (одни раньше другие позже), то такие УУ назо-

вем телескопическими, а с

оответствующий им тип – “II”.

Здесь следует отметить, что движение активного элемента рассмат-

ривается относительно седла, поэтому, например, УУ – “IIeAτО3” (см.

далее) относится к типу “II”, а не к типу “I” подклассу “С”.

Представителями типа “I” (рис. 3.24–3.26) являются различного ро-

да задвижки, краны, вентили, заслонки, клапаны и другие, широко ис-

по

льзуемые УУ обычно с твердым – неэластичным затвором.

ЗА типа “II” используются реже, а ярчайшими ее представителями

являются языковые обратные клапаны c эластичным запирающим эле-

ментом (КОЭЗ), задвижки с эластичным затвором (ЗЭЗ), шлюзы под-

водных лодок, управляемые плотины, многоступенчатые золотники и

некоторые другие подобные устройства.

Далее важно отметить, что тип “II”, в о

тличие от типа “I”, подраз-

деляется на два класса (Критерий

1. устройства по управлению потоком с дискретным телескопиче-

ским движением затвора – класс “IIt”;

2. устройства по управлению потоком с непрерывным телескопи-

ческим движением затвора – класс “IIe”.

Класс “IIe” (рис. 3.30, 3.31) является относительно новым и редко

используемым в качестве ЗА, особенно в нефтегазодобывающей от-

142

расли. УУ такого класса часто используются в бытовых целях для ма-

лых типоразмеров и давлений, однако этот класс имеет полное право

на эксплуатацию во многих отраслевых гидросистемах таких, как ТГС

водоснабжения, системы пожаротушения и, наконец, гидросистемах

ППД. Класс “IIe” имеет ряд преимуществ по сравнению с классом

“IIt” и подклассами типа “I”.

Класс “IIt” (рис.3.27–3.29) представлен устройствами, в которых

затвор и седло имеют сложносоставную форму, построенную таким

образом, что каждая часть затвора и седла сопрягалась в соответст-

вующей фазе перекрытия потока.

Класс “IIe” представлен УУ с затвором относительно несложного

строения, но выполненного из материала, обладающего свойствами,

способствующими плавной упруго-пластической деформации, а сед

ло

выполнено таким образом, чтобы не создавать избыточные напряже-

ния в материале затвора.

На следующем каскаде УУ делится на подклассы-бинитаксоны

(полярные) золотниковой – “A”, клапанной – “B” и интертаксоны

клапанно-золотниковой – “C” (Критерий “

”) запорной арматуры.

1. Золотниковая ЗА, в которой между телами активного и пассив-

ного элементов в переходные процессы имеет место трение, а при мак-

симально открытом сечении потока рабочие поверхности активного

элемента не находятся под воздействием текучей среды (см. рис. 3.24,

3.27, 3.30).

2. Клапанная ЗА, в которой между телами активного и пассивного

элементов в пе

реходные процессы трение отсутствует, а при макси-

мально открытом сечении потока рабочие поверхности активного эле-

мента находятся под воздействием текучей среды (см. рис. 3.25, 3.28,

3.31).

3. Золотниково-клапанная ЗА, в которой основные признаки

клапанных и золотниковых подклассов могут смешиваться следую-

щим образом: трение – скольжение между телами активного и пас-

сивного элементов в пе

реходные процессы отсутствуют, а при макси-

мально открытом сечении потока рабочие поверхности активного эле-

мента не находятся под воздействием текучей среды (см. рис. 3.26,

3.29).

Тип/класс “I” делится на биниподклассы золотниковой – “IA”, кла-

панной – “IB” и интерподкласс клапанно-золотниковой – “IC” запор-

ной арматуры.

Класс “IIt” делится на биниподклассы клапанной – “IItB”, зол

от-

никовой – “IItA“ и интерподкласс “IItC” – клапанно-золотниковой.

143

Класс “IIe” делится на биниподклассы клапанной – “IIeB“ и золотни-

ковой – “IIeA“.

Далее каждый подкласс делится на самодействующие – “σ“ и

управляемые – “τ“ виды (критерий –

) ЗА. Таким образом, имеют

место следующие виды IAσ, IBσ, ICσ, IItAσ, IItBσ, IItCσ, IIeAσ,

IIeBσ, IAτ, IBτ, ICτ, IItAτ, IItBτ, IItCτ, IIeAτ и IIeBτ.

Наиболее часто применяемой самодействующей ЗА являются об-

ратные клапаны (чаще подклассы – “B”), так как они, в силу своих

свойств: на

хождения под воздействием потока и отсутствия трения

между запирающими поверхностями, легко запираются потоком в от-

личие от большинства золотниковых (подклассы – “А”). Однако, ЗА

подклассов – “А” (IA, IIeA, IItA) также используется в качестве само-

действующих УУ в регуляторах расхода и давления, только вместе с

системой управления. Что касается подклассов “С”, то он

и в качестве

самодействующих в настоящий момент практически не используются,

но это не исключает возможность их использования в будущем.

На следующем шаге деления ЗА классифицируется на две группы

по характеру формы затвора (критерий –

1. На плоские затворы – группа “П”;

2. На объемные затворы – группа “О”.

И, наконец, на последнем каскаде подразделяется на 4 подгруппы

по характерной форме затвора (критерий –

1. Затворы со сложной формой.

2. Затворы, форма которых представлена плоским кругом или ша-

ром.

3. Затворы с треугольной, трапецеидальной формой или затворы в

форме простого или усеченного конуса.

4. Затворы с формой прямоугольного параллелепипеда или цилин-

дрической формы.

144

145

Рис. 3.24. Классификация устройств по управлению потоком текучей среды (подкласс «IA» – с нетелескопическим

движением затвора золотниковая)

146

Рис. 3.25. Классификация устройств по управлению потоком текучей среды (подкласс «IB» – с нетелескопическим

движением затвора клапанная)

147

Рис. 3.26. Классификация устройств по управлению потоком текучей среды (подкласс «IС» – с нетелескопическим

движением затвора клапанно-золотниковая)

148

Рис. 3.27. Классификация устройств по управлению потоком текучей среды (подкласс «IItA» – с дискретным теле-

скопическим движением затвора золотниковая)

149

Рис. 3.28. Классификация устройств по управлению потоком текучей среды (подкласс «IItB» – с дискретным теле-

скопическим движением затвора клапанная)

150

Рис. 3.29. Классификация устройств по управлению потоком текучей среды (подкласс «IItC» – с дискретным теле-

скопическим движением затвора клапанно-золотниковая)