Поршни пенополиуретановые литые ППЛ-М и ППЛ-М-219: конструкция и применение
Поршни пенополиуретановые литые ППЛ-М и ППЛ-М-219 — это уплотнительные элементы возвратно-поступательного действия, изготовленные методом литья из полиуретановой композиции. Модификация ППЛ-М-219 представляет собой исполнение с увеличенной высотой и усиленной армировкой, рассчитанное на работу в составе глубинных насосных установок. Обе позиции применяются в качестве плунжерных пар и вытеснителей в оборудовании нефтегазодобычи, где к износостойкости и герметичности предъявляются повышенные требования.
Конструктивные особенности литых поршней ППЛ-М
Поршни ППЛ-М отливаются как монолитная заготовка с последующей механической обработкой посадочных поверхностей. Материал — термопластичный полиуретан с твёрдостью по Шору А в диапазоне 88–95 единиц. Такая эластичность сочетается с высоким сопротивлением истиранию: потеря массы при абразивном износе не превышает 0,03–0,05 г/см за цикл испытаний. В отличие от резиновых манжет, литой полиуретан не расслаивается и не теряет герметичность при контакте с пластовой жидкостью, содержащей механические примеси.
Исполнение ППЛ-М-219 отличается увеличенной опорной поверхностью и наличием внутренней полости для установки на плунжер диаметром 219 мм. Рабочая кромка поршня формируется под углом 45 с фаской 2 45, что обеспечивает самоуплотнение при росте давления в цилиндре. Допуск на наружный диаметр — h11, шероховатость рабочей поверхности — Ra 0,8 мкм.
Технические параметры и условия эксплуатации
Поршни ППЛ-М и ППЛ-М-219 сохраняют работоспособность в среде с температурой от –50 до +80 C. Верхний предел кратковременно может быть расширен до +100 C при снижении давления до 10 МПа. Рабочее давление для стандартного исполнения — до 25 МПа, для модификации ППЛ-М-219 — до 35 МПа за счёт увеличенной высоты уплотнительного пояса.
Материал устойчив к действию минеральных масел, дизельного топлива, пластовой воды с минерализацией до 250 г/л и сероводорода с концентрацией до 25 мг/л. Не рекомендуется эксплуатация в среде с ароматическими растворителями (бензол, толуол) и перегретым паром.
| Параметр | ППЛ-М | ППЛ-М-219 | Метод контроля | Условия испытаний |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость по Шору А | 90 3 | 92 3 | ГОСТ 24621 | 23 C |
| Условная прочность при разрыве | 35 МПа | 40 МПа | ГОСТ 270 | скорость 100 мм/мин |
| Относительное удлинение | 400 % | 350 % | ГОСТ 270 | разрыв |
| Сопротивление раздиру | 80 кН/м | 95 кН/м | ГОСТ 262 | образец с надрезом |
| Остаточная деформация сжатия | 25 % | 20 % | ГОСТ 9.030 | 70 C, 22 ч |
Области применения поршней ППЛ-М и ППЛ-М-219
Основное назначение литых полиуретановых поршней — уплотнение плунжера в скважинных штанговых насосах (УСШН) и вставных насосах типа НВ2Б. ППЛ-М-219 применяется в насосах с диаметром цилиндра 219 мм, используемых при добыче высоковязкой нефти и в нагнетательных скважинах с системой поддержания пластового давления.
- Штанговые глубинные насосы для добычи нефти с механическими примесями до 1,5 г/л.
- Плунжерные пары установок для закачки сточной воды в пласт.
- Гидравлические приводы станков-качалок с возвратно-поступательным движением штока.
- Вытеснители в пневмогидравлических агрегатах буровых установок.
- Уплотнительные узлы насосов для перекачки нефтешлама и обводнённой эмульсии.
При монтаже поршня ППЛ-М-219 на плунжер необходимо обеспечить натяг по наружному диаметру в пределах 0,8–1,2 мм относительно внутреннего диаметра цилиндра. Рекомендуемая шероховатость зеркала цилиндра — Ra 0,4–0,8 мкм, твёрдость поверхности — не менее 45 HRC. При соблюдении этих условий ресурс поршня достигает 8–12 месяцев непрерывной эксплуатации в зависимости от обводнённости продукции и содержания абразива.
Вопросы и ответы
Чем отличается ППЛ-М-219 от стандартного ППЛ-М?
ППЛ-М-219 имеет увеличенную высоту уплотнительного пояса и рассчитан на работу в цилиндрах диаметром 219 мм при давлении до 35 МПа. Стандартный ППЛ-М применяется для плунжеров меньшего диаметра с рабочим давлением до 25 МПа.
При какой температуре допустима эксплуатация поршней ППЛ-М?
Рабочий диапазон температур составляет от –50 до +80 C. Кратковременно допускается повышение до +100 C при снижении рабочего давления до 10 МПа.
Какие среды не разрушают полиуретан ППЛ-М?
Материал стоек к минеральным маслам, дизельному топливу, пластовой воде с минерализацией до 250 г/л и сероводороду до 25 мг/л. Не допускается контакт с ароматическими растворителями и перегретым паром.
Какой натяг необходим при установке поршня ППЛ-М-219?
Натяг по наружному диаметру относительно цилиндра должен составлять 0,8–1,2 мм. Шероховатость зеркала цилиндра — Ra 0,4–0,8 мкм при твёрдости не менее 45 HRC.
