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 –
α
. 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
β
):
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 “
γ
”) 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 –
ω
) 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 –
ϕ
):
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 –
ψ
):
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)