مضخة SPM TWS 600s

هيكل الرف وعلوم المواد

إطار الطاقة الخاص بجهاز TWS 600S ليس مكونًا مصبوبًا، ولكنه ملحوم من ألواح فولاذية عالية القوة-. وفقًا لمعايير ما بعد البيع ومعايير التصنيع، عادةً ما تكون هذه الألواح مصنوعة من الفولاذ T1 (ASTM A514).

• تحليل خصائص المواد: الفولاذ T1 عبارة عن سبائك فولاذية مسقية ومقساة ذات قوة إنتاجية عالية، تصل عادةً إلى 100000 رطل لكل بوصة مربعة (690 ميجا باسكال). يعتمد اختيار هذه المادة على الفولاذ الكربوني العادي في المقام الأول على اعتبارين:

1. تصميم خفيف الوزن: تحافظ المضخة على الصلابة الهيكلية لتحمل إجهاد الشد الشديد ولحظات الانحناء الناتجة عن أحمال الوصلات التي يزيد وزنها عن 100000-رطل، بينما يتم التحكم في وزنها بدقة لضمان التكامل السلس للمركبة. ويحقق TWS 600S ذلك من خلال نسبة القوة إلى الوزن- الاستثنائية، مع وزن جاف يتراوح بين 4,600-4,940 رطل (2,086-2,240 كجم).
2. مقاومة التعب: تخضع المضخة المخصصة للتشغيل تحت الأرض لحمل كلال عالي الدورة. إن قابلية اللحام والمتانة الممتازة للفولاذ T1، جنبًا إلى جنب مع المعالجة الحرارية لتخفيف إجهاد ما بعد اللحام-، تمنع بشكل فعال تشقق اللحام أو تشوه الإطار تحت الحمل المتناوب -على المدى الطويل.

تتضمن عملية تصنيع الإطار لحامًا دقيقًا باستخدام الحاسب الآلي يتبعه تصنيع آلي دقيق لضمان الترابط بين فتحة العمود المرفقي وفتحة الشريحة ذات الرأس المتقاطع، وهو أمر ضروري لتقليل تآكل الأجزاء المتحركة.

نظام النقل: التروس والعمود المرفقي

يستخدم TWS 600S آلية تقليل تروس المرحلة الواحدة-بنسبة قياسية تبلغ 4.610:1. يمثل تحديد نسبة السرعة هذا أسلوبًا كلاسيكيًا لمطابقة الطاقة: فهو يمكّن محركات الديزل (على سبيل المثال، Detroit Diesel Series 60 أو CAT C15) من العمل في نطاق الكفاءة -العالي (حوالي 1800-2100 دورة في الدقيقة)، مع الحفاظ على سرعة العمود المرفقي للمضخة بحد أقصى 450-488 دورة في الدقيقة.

• تصميم الترس: تم تصميم عمود الترس الصغير والترس الحلزوني أو المتعرج الموجود على العمود المرفقي باستخدام تروس حلزونية أو متعرجة.

المزايا التقنية: بالمقارنة مع التروس المحفزة، تتميز التروس المخروطية بنسبة تلامس أعلى، مما يعني تعشيق المزيد من أسطح الأسنان في وقت واحد. وهذا لا يؤدي فقط إلى تعزيز سلاسة ناقل الحركة وتقليل الاهتزاز/الضوضاء (وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص للمضخات الترددية العالية-)، ولكنه يعمل أيضًا على تحسين قدرة تحمل حمل التروس- بشكل ملحوظ.

معايير التصنيع: يتم كربنة التروس عادةً، وإخمادها، وطحنها بدقة -إلى درجة AGMA 12. يعد التلامس عالي الدقة لسطح الأسنان أمرًا ضروريًا للحفاظ على ما يزيد عن 90% من الكفاءة الميكانيكية (ME).

• تتمثل مرونة التثبيت في أنه يمكن تركيب عمود الترس على الجانب الأيسر أو الأيمن من المضخة وفقًا لتخطيط السيارة، ويمكن ترتيب عمود الإدخال بزوايا متعددة، مما يسهل بشكل كبير توصيل عمود القيادة.

تحسين حركيات العمود المرفقي وآلية توصيل القضيب

يتعرض العمود المرفقي، وهو العنصر الأكثر تعقيدًا في طرف الطاقة، لضغوط الانحناء والالتواء والقص المشتركة. يشتمل تصميم العمود المرفقي TWS 600S على ميزتين تقنيتين رئيسيتين:

1. تكنولوجيا التشحيم المحفورة للبندقية:

2. يتميز العمود المرفقي بوجود ممر للزيت. يتم إدخال زيت التشحيم من المحمل الرئيسي ويتم توصيله مباشرة إلى سطح المحمل الخاص بعمود المرفق عبر القناة الداخلية.

الأهمية الفنية: في المضخات الترددية، تتحمل محامل قضبان التوصيل أحمال الصدمات النابضة. غالبًا ما يفشل التشحيم التقليدي بالرش في إنشاء طبقة زيت مستقرة في منطقة تحمل حمولة المحمل-في ظل الأحمال العالية. يتيح ممر زيت حفر البندقية التشحيم بالضغط القسري، مما يضمن أنه حتى في ذروة أحمال قضيب التوصيل (على سبيل المثال، 106.000 رطل)، يبقى فيلم تشحيم هيدروديناميكي بين المحمل وعمود العمود المرفقي، مما يمنع احتراق المحمل الناتج عن الاتصال المباشر بالمعادن.

3. تصميم العمود المرفقي الأوفست:

4. يتميز TWS 600S بتصميم إزاحة العمود المرفقي الحاصل على براءة اختراع.

المبدأ والتأثير: من خلال تطبيق إزاحة رأسية طفيفة بين خط مركز العمود المرفقي وخط مركز الرأس المتقاطع، يتم تغيير زاوية تذبذب قضيب التوصيل أثناء شوط القدرة. يؤدي هذا التحسين الهندسي إلى تقليل الزاوية بين قضيب التوصيل والمستوى الأفقي أثناء شوط الضغط العالي-لضخ السوائل.

تقليل القوة الجانبية: يؤدي تقليل زاوية قضيب التوصيل بشكل مباشر إلى تقليل المكون الرأسي للقوة (القوة الجانبية) المطبقة على الرأس المتقاطع ولوحة التوجيه. القوة الجانبية هي السبب الرئيسي للتآكل وتوليد الحرارة للرأس المتقاطع.

crosshead وقضيب المهر

يقوم التقاطع بتحويل الحركة الدورانية لقضيب التوصيل إلى حركة ترددية خطية نقية. يوفر القضيب المتوسط ​​(Pony Rod) الخاص بـ TWS 600S، والذي يعمل كجسر بين الرأس المتقاطع والمكبس الطرفي الهيدروليكي، خط الدفاع الأول لحماية طرف الطاقة من خلال أداء الختم الخاص به.

• التحسينات في الطراز HD: يتميز الطراز عالي التحمل (HD) بتصميم قضيب توصيل بمحمل مفصل. يزيد هذا الابتكار من مساحة سطح التلامس بنسبة 7% مقارنة بالتصميمات التقليدية. يقلل سطح محمل الحمل الموسع- من ضغط التلامس (PSI)، وبالتالي تحسين متانة الجلبة الطرفية الصغيرة لقضيب التوصيل تحت الأحمال الشديدة.

الهيكل والمعادن المعدنية لجسم الصمام

عادةً ما يتم إنشاء كتلة نهاية السائل كبنية مطروقة متجانسة لإزالة عيوب الصب وتحسين اتجاه تدفق الحبوب.

اختيار المواد: عادة ما تكون المواد القياسية الصناعية 4330 فولت أو 4340 من سبائك الصلب.

4340 (نيكل-كروم-فولاذ موليبدينوم): يتمتع بصلابة وقوة عالية، وصلابة جيدة، ومناسب لتشكيل مقطع عرضي كبير.

4330 فولت (معدل بالفاناديوم): بالمقارنة مع 4340، تعمل إضافة الفاناديوم على تحسين حجم الحبيبات وتحسين متانة التأثير والقدرة على مقاومة انتشار شقوق التعب، وهو أمر بالغ الأهمية لجسم رأس المضخة المعرض لنبض الضغط الدوري من 0 إلى 15000 رطل لكل بوصة مربعة.

خيارات الفولاذ المقاوم للصدأ: بالنسبة لعمليات التحميض شديدة التآكل (على سبيل المثال، ضخ حمض الهيدروكلوريك، وحمض الهيدروفلوريك)، يمكن أيضًا تصنيع الطرف الهيدروليكي من 17-4 PH أو مواد أخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، على الرغم من أن هذا من شأنه أن يزيد التكلفة بشكل كبير.

تكوين المكبس ومنحنى أداء قوة حصان الماء

الميزة الرئيسية لـ TWS 600S هي تكوين حجم المكبس متعدد الاستخدامات. يمكن للمستخدمين التبديل بين "الضغط العالي" و"الإزاحة الكبيرة" عن طريق تغيير أقطار المكبس. وفقًا لمبادئ ديناميكيات الموائع، عندما تظل طاقة الإدخال وحمل قضيب التوصيل ثابتين، يتناسب الضغط عكسيًا مع مساحة المقطع العرضي للمكبس-.

يوضح الجدول أدناه حدود أداء طراز TWS 600S HD عبر أقطار المكبس المختلفة (استنادًا إلى حمل قضيب التوصيل الذي يبلغ 106,029 رطلاً وكفاءة ميكانيكية بنسبة 90٪):

رؤى التكنولوجيا الرئيسية:

1. حدود الضغط: المكبس مقاس 2.5 بوصة، على الرغم من قدرته النظرية على 21600 رطل لكل بوصة مربعة، إلا أنه عادةً ما يكون محدودًا في التطبيقات العملية بسبب قيود الضغط العالي-المتعددة (على سبيل المثال، 1502 الاسمية 15000 رطل لكل بوصة مربعة). تتطلب العمليات التي تتجاوز 15000 رطل لكل بوصة مربعة بشكل عام حواف متخصصة وتكوينات الأجهزة.
2. Cavitation Zone: The performance curve graph clearly marks the area where "cavitation may occur in the fluid cylinder." This typically happens when the pump speed is high (>300 دورة في الدقيقة) وضغط الشفط غير كافٍ. تؤدي الضربة القصيرة التي يبلغ طولها 6-بوصة إلى تردد متبادل عالي-، مما يؤدي إلى وقت قصير جدًا (مستوى المللي ثانية) لفتح صمام الشفط وملء غرفة المضخة بالسائل. إذا كان للسائل لزوجة عالية (على سبيل المثال، ملاط ​​الأسمنت) أو كانت مقاومة خط أنابيب الشفط كبيرة، فلن يتمكن السائل من ملء حجرة المضخة في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة الحجمية ومطرقة مائية مدمرة. لذلك، يجب أن يكون نظام TWS 600S مزودًا بمضخة طرد مركزي فائقة الشحن.

تصميم مجموعة قطار الصمام

يستخدم TWS 600S عادةً صمامات Novatech NF-4 (أو مكوناتها المكافئة لـ API)، والتي تم تصميمها خصيصًا كصمامات مفتوحة بالكامل للسوائل المحتوية على الرمال.

• التصميم الهيدروديناميكي: يزيل الصمام المفتوح بالكامل قضبان التوجيه المركزية التي تعيق مسار التدفق، مما يؤدي إلى تقليل المقاومة وتعزيز قدرة التدفق. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص بالنسبة للسوائل التي تحتوي على جزيئات صلبة (على سبيل المثال، كسر الرمال أو جزيئات الأسمنت)، مما يقلل بشكل فعال من مخاطر الانسداد.
• ميزة التصميم :

غطاء الصمام الكروي: يساعد هذا الشكل على تخزين طاقة السوائل وتوجيه خطوط التدفق، مما يقلل من الاضطراب.

موانع التسرب المعدنية-إلى-الأختام المعدنية والحشوات المطاطية: يتم ضغط جسم الصمام ومقعده بشكل أساسي بواسطة سدادة معدنية مدببة دقيقة. توفر إدخالات البولي يوريثين أو المطاط المدمجة في جسم الصمام إغلاقًا مبدئيًا منخفض الضغط -في لحظة الإغلاق، بينما تعمل على تخفيف التأثيرات المعدنية لمنع نقر التعب الناتج عن الصدمات الصلبة.

أرجل التوجيه: تنزلق أرجل التوجيه الموجودة في الجزء السفلي من جسم الصمام داخل تجويف مقعد الصمام، مما يضمن الحركة الرأسية. يعمل تصميم NF-4 على تحسين منطقة الاتصال بأرجل التوجيه لتقليل التآكل.

تكنولوجيا الختم: الواجهة بين التعبئة والمكبس

يعد الختم الديناميكي بين المكبس والنهاية الهيدروليكية (التعبئة) من أكثر المواد الاستهلاكية التي تتم صيانتها بشكل متكرر. تقدم SPM حلول تعبئة متنوعة للوسائط المختلفة:

1. الهيكل القياسي: يشتمل على حلقة رأسية (مصنوعة عادةً من البرونز أو البوليمر الصلب)، وحلقة ضغط (مركب من المطاط/النسيج على شكل V-)، وحلقة ممسحة (حلقة مكشطة الزيت).
2. نظام EdgeX Seal: لمعالجة ظروف التشغيل القاسية (على سبيل المثال، بيئات ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين)، قامت SPM بتطوير نظام EdgeX بتصميم حلقة ضغط مزدوجة-. يتميز هذا التصميم المبتكر بتحسين المواد، حيث يتم تصميم كل حلقة إغلاق خصيصًا لوظيفتها (إما مقاومة البثق أو الختم الأولي)، وبالتالي إطالة عمر الخدمة تحت ضغط عالٍ (يصل إلى 15000 رطل لكل بوصة مربعة).
3. عبوات الأسمنت-المخصصة: بالنسبة لعمليات الأسمنت، توفر شركة SPM عبوات متخصصة بضغط مقدر يصل إلى 20000 رطل لكل بوصة مربعة لمقاومة التآكل المجهري الناتج عن جزيئات الأسمنت.

في حين أن TWS 600S القياسي أصبح رائدًا في الصناعة، فإن إصدار HD (للخدمة الشاقة) يعالج العديد من نقاط الضعف-المزمنة في هذا المجال.

الأهمية الهندسية لربط رفع تحميل رود

يعمل الإصدار HD على زيادة الحد الأقصى لحمل قضيب التوصيل من 100000 رطل إلى 106029 رطل، وهو ما يمثل زيادة بنسبة 6%.

• على الرغم من أنه يبدو بسيطًا، إلا أن هذا التحسن بنسبة 6% يعد أمرًا محوريًا: فهو يرفع مستوى السلامة إلى ما هو أبعد من مجرد تعزيز الضغط. في العمليات الحرجة عند 15000 رطل لكل بوصة مربعة (على سبيل المثال، مع الغطاسات 3 بوصة)، قد تقترب المضخات القياسية من حدود إنتاج المواد، في حين تُظهر المضخات عالية الدقة احتياطيًا أكبر لعمر الكلال في ظل ظروف مماثلة. تتيح هذه القدرة للمضخات عالية الدقة العمل بأمان عند عتبات ضغط تصل إلى 20000 رطل لكل بوصة مربعة مع غطاسات مقاس 2.5 بوصة، مما يؤدي إلى توسيع المعلمات التشغيلية بشكل كبير.

تصميم مجموعة نقل الحركة خالي من التلوث

أحد أكثر أوضاع فشل المضخات الموجودة في قاع البئر شيوعًا هو تلوث مواد التشحيم عند طرف الطاقة. عندما يتسرب الحمض أو سائل التكسير من خلال ختم القضيب المتوسط ​​إلى علبة المرافق، فإنه يستحلب مادة التشحيم بسرعة، ويؤدي إلى تآكل المحامل، ويؤدي في النهاية إلى فشل كارثي في ​​طرف الطاقة.

• حل HD: يتميز TWS 600S HD بحواجز عزل محسنة ونظام مغلق، مصمم "لمنع الوسط الذي يتم ضخه من دخول طرف الطاقة".
• سهولة الصيانة: يسمح هذا التصميم أيضًا بإزالة صامولة التعبئة دون تفكيك سدادة الحجاب الحاجز لطرف الطاقة، مما يقلل بشكل كبير من الوقت اللازم لاستبدال التعبئة في الموقع-. وفي الوقت نفسه، فإن تصميم الختم هذا يبقي طرف الطاقة مغلقًا أثناء صيانة الطرف الهيدروليكي، مما يمنع غزو الغبار ومياه الأمطار.

إدارة الحمل بالقصور الذاتي

يزيل التصميم عالي الدقة 10 أرطال (حوالي 7%) من وزن الحركة الترددية لكل أسطوانة.

• التأثيرات الديناميكية: عند السرعات العالية التي تزيد عن 450 دورة في الدقيقة، تكون قوى القصور الذاتي الترددية على المكبس والرأس المتقاطع والقضيب الوسيط كبيرة. إن تقليل مكون الكتلة هذا يعني أن محامل العمود المرفقي تواجه تأثيرًا أقل بالقصور الذاتي أثناء كل انعكاس للسكتة الدماغية. يتم تحويل قدرة التحمل المحفوظة إلى تحمل أعلى لضغط السائل، وهو أحد الأسس الفيزيائية التي تمكن نموذج HD من زيادة قيمة الحمل المقدرة لقضيب التوصيل.

على عكس المضخات الصناعية التقليدية، يستخدم TWS 600S نظام تزييت الحوض الجاف-وهو تصميم يضمن موثوقيته العالية ولكنه يمثل أيضًا-مخاطر تشغيلية غالبًا ما يتم التغاضي عنها.

منطق التشحيم الجانبي للطاقة

• لا توجد مضخة -مدمجة: يتم إخراج TWS 600S من المصنع بدون مضخة زيت -مدمجة.
• التشحيم القسري الخارجي: يجب توفير إمداد الزيت عن طريق مضخة تروس خارجية مثبتة على القاعدة، يتم تشغيلها بواسطة محرك الديزل من خلال PTO (Power Take-Off).

تحليل السبب الجذري: تتطلب عمليات الأسمنت في كثير من الأحيان الحفاظ على الضغط العالي بسرعات دوران منخفضة للغاية (على سبيل المثال،<50 RPM) during high-pressure injection. When relying on the pump shaft's built-in oil pump, the pump's low speed cannot generate sufficient oil pressure and flow to suspend the connecting rod bearings. In contrast, the engine-driven external oil pump ensures full lubrication flow even when the engine operates at high speed (delivering high torque) and the transmission is in a low gear (operating the pump at low speed), thereby guaranteeing bearing safety.

• متطلبات النظام: يتطلب النظام خزان زيت عالي السعة-(لتبديد الحرارة)، ومرشحًا، وصمام تنظيم ضغط الزيت. توصي شركة SPM باستخدام زيت تروس الضغط العالي القياسي AGMA-.

نظام تزييت المكبس

الاحتكاك بين المكبس والتعبئة يولد حرارة كبيرة. يتطلب TWS 600S نظام تزييت بمكبس التزييت القسري.

• نظام الخسارة الإجمالية: يتم حقن زيت التشحيم (عادةً زيت التعبئة المعتمد على البارافين-أو زيت التعبئة المتخصص) في صندوق التعبئة، مع حمل بعض الأجزاء بواسطة مضخة السائل وتسرب أجزاء أخرى للخارج، وبالتالي لا يتم إعادة تدويرها.
• مواصفات خرطوم الشفط: هذه تفاصيل صيانة مهمة. تتطلب SPM خراطيم تفلون مضفرة من الفولاذ المقاوم للصدأ نظرًا لمقاومتها الكيميائية ومعدل تمددها المنخفض. يجب أن يتحمل خرطوم الشفط الجانبي الفراغ، بينما يجب أن يتحمل جانب التفريغ الضغط. على سبيل المثال، يجب أن يعمل خرطوم مقاس 1/4 بوصة عند 3000 رطل لكل بوصة مربعة لمنع تمزق أنبوب إمداد الزيت، مما قد يتسبب في احتكاك الحشية الجاف والاحتراق.

نادرًا ما يتم استخدام TWS 600S بشكل مستقل وعادةً ما يتم دمجه كمكون أساسي في مضخة DNV-المفردة-أو المضخة المزدوجة-المعتمدة 2.

تكوين مجموعة نقل الحركة

• المحرك الأساسي: تكوينات نموذجية مثل سلسلة ديترويت ديزل 60 (14.1 لتر) أو CAT C15/C18، توفر 630-800 حصان من الطاقة، مع فائض طفيف لتغطية خسائر القيادة واستهلاك الطاقة الإضافية.
• ناقل الحركة: يجب أن يكون ناقل حركة أوتوماتيكي هيدروليكي، مثل سلسلة Allison 4700 OFS.

وظيفة محول عزم الدوران ليست فقط مضاعفة عزم الدوران، ولكن أيضًا امتصاص الاهتزازات الالتوائية للمضخة وحماية المحرك.

تحديد الترس: يعمل ناقل الحركة متعدد{0}}السرعات على تمكين المضخة من العمل عبر نطاق واسع من الإزاحة/الضغط وبسرعة ثابتة للمحرك. على سبيل المثال، الترس الأول لاختبار ضغط 15000 رطل لكل بوصة مربعة، والترس الخامس لغسل الآبار ذات الإزاحة العالية.

نظام الشحن الزائد

• المواصفات: تشمل مضخات الطرد المركزي الشائعة الطرازات 6x5x11 أو 6x5x14 (سلسلة Forum أو Mission Magnum).
• القيادة: يتم تشغيلها عادةً بواسطة محرك هيدروليكي مع طاقة هيدروليكية يتم الحصول عليها من مضخة ريشة تعمل بعلبة التروس -(على سبيل المثال، Veljan Denison). يضمن هذا التصميم الهيدروليكي للحلقة المغلقة - التحكم المستقل في ضغط التروية بغض النظر عن سرعة دوران المضخة الرئيسية.

نموذج استهلاك أجزاء التآكل

بالنسبة إلى -الحمل العالي TWS 600S (على سبيل المثال، بمكبس 3.5 بوصة):

• صيانة الصمامات والمقعد: نسبة الغيار الموصى بها هي 2:1 (78 صمامًا مقابل . 39 مقعدًا سنويًا). تتحمل الصمامات الصدمات المتكررة ولها عمر إجهاد أقصر من المقاعد. وينصح بإجراء عمليات التفتيش كل 50-100 ساعة تشغيل.
• التعبئة: يوصى بـ 9 مجموعات كاملة (مع حلقات معدنية) و24 مجموعة ناعمة (مع أجزاء مطاطية) سنويًا. يشير هذا إلى أن السدادات الناعمة هي-مواد استهلاكية عالية التردد، وتتطلب استبدالها كل أسبوع إلى أسبوعين، في حين يمكن إعادة استخدام حلقات الرأس المعدنية وحلقات المباعدة 2-3 مرات.
• المقابس: يوصى بـ 6 في السنة. قد تتعرض المقابس المطلية بمواد مثل السبائك المعتمدة على نيكل Colmonoy- للتآكل السريع، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في عمر التعبئة ويتطلب الاستبدال في الوقت المناسب.

مرجع لأرقام الأجزاء الرئيسية (تكوين 3.5 بوصة)

قابلية التبادل وسلسلة التوريد

تكمن الميزة التنافسية الرئيسية لجهاز TWS 600S في توافق مكوناته العالمية. تُظهر أجزاء التآكل الهيدروليكية الخاصة بها قابلية تبادل ممتازة مع المضخات ذات المواصفات المماثلة من العلامات التجارية مثل BJ، وHalliburton، وGardner Denver (على سبيل المثال، GD-600). يتيح ذلك للمشغلين إمكانية الوصول إلى قطع الغيار من خلال موردي الطرف الثالث-مثل Kerr وTianyuMfg، حتى في المواقع العالمية النائية، وبالتالي تقليل مخاطر التوقف عن العمل. ومع ذلك، عند استخدام مكونات غير OEM، يجب إيلاء اهتمام خاص لدرجات المواد (على سبيل المثال، التحقق مما إذا كان مقعد الصمام مصنوعًا من سبائك الفولاذ المكربنة) لمنع الفشل المبكر.

الوسم : مضخة spm tws 600s، الصين مضخة spm tws 600s المصنعين والموردين والمصنع