Клапанная система — ключевой узел гидравлической части любого поршневого насоса. Всасывающие и нагнетательные клапаны обеспечивают однонаправленное движение перекачиваемой жидкости: открываются при ходе поршня в одном направлении и закрываются при обратном. От состояния клапанов зависят подача, давление и герметичность насоса. В этой статье — всё о типах клапанов, их неисправностях, правилах замены и выбора. Подобрать комплектующие для ремонта можно в каталоге: Поршни для буровых и цементировочных насосов.
Назначение клапанов
В поршневом насосе двустороннего действия каждый цилиндр имеет:
- 2 всасывающих клапана — открываются при ходе поршня, создавая разрежение, и пропускают жидкость в цилиндр;
- 2 нагнетательных клапана — открываются при обратном ходе, вытесняя жидкость в нагнетательную магистраль.
Итого на двухцилиндровом насосе — 8 клапанов (4 всасывающих + 4 нагнетательных).
Типы клапанов
Тарельчатые клапаны (стандарт)
Классическая конструкция: плоская или конусная тарель (пластина), которая приподнимается под давлением жидкости и опускается на седло под действием пружины и собственного веса.
Преимущества:
- простая и проверенная конструкция;
- ремонтопригодность — тарель и седло можно заменять отдельно;
- доступность запчастей.
Недостатки:
- склонность к абразивному износу при работе с песчаными растворами;
- относительно быстрый износ уплотнительной поверхности тарели;
- повышенный шум при работе.
Применение: все отечественные буровые и цементировочные насосы — 9Т, НЦ-32, НЦ-320, ЦА-320, НБ-32, НБ-50, НБ-80, НБ-125.
На насосах НЦ-320 и НЦ-32 применяются цельноштампованные тарели, которые надёжнее и долговечнее сварных.
Шаровые клапаны
Вместо тарели используется стальной шар, который приподнимается и опускается в конусное седло. Пружина отсутствует — шар возвращается на седло под действием собственного веса и обратного давления.
Преимущества:
- высокая износостойкость — шар вращается при работе, износ равномерный;
- отличная герметичность — сфера идеально прилегает к конусному седлу;
- стойкость к абразивным растворам — нет плоской поверхности, которая стирается;
- бесшумная работа — нет удара тарели о седло;
- увеличенный ресурс — в 2–3 раза выше, чем у тарельчатых.
Недостатки:
- более высокая стоимость;
- ограниченная ремонтопригодность — шар и седло меняются вместе;
- не подходят для всех моделей насосов без доработки.
Применение: рекомендуются для буровых насосов НБ-32, НБ-50 при бурении по абразивным горным породам. Могут устанавливаться на другие модели при соответствующей доработке клапанных коробок.
Также доступны шары с полиуретановым покрытием — компромисс между стоимостью и износостойкостью.
Неисправности клапанов
1. Пропуск жидкости (клапан не закрывается)
- Износ уплотнительной поверхности тарели или седла → притереть или заменить.
- Раковины и эрозия на седле → заменить седло.
- Поломка или ослабление пружины → заменить пружину.
- Попадание абразива между тарелью и седлом → очистить, проверить на износ.
2. Резкий стук при работе
- Сломалась пружина клапана → заменить.
- Ослабла посадка седла → заменить седло и уплотнение.
- Большой ход тарели → проверить и отрегулировать.
3. Снижение подачи насоса
- Комбинация износа нескольких клапанов → комплексная замена.
- Подсос воздуха через всасывающие клапаны → проверить герметичность.
4. Пульсация давления
- Неодинаковый износ клапанов разных цилиндров → заменить все клапаны одновременно.
Замена клапанов — порядок работ
- Остановите насос, сбросьте давление.
- Снимите крышки клапанных коробок (верхние крышки гидравлической части).
- Извлеките пружины и тарели (или шары).
- Осмотрите седла — при раковинах, эрозии, неплотном прилегании выпрессуйте седло съёмником.
- Очистите посадочные места седел и уплотнительные канавки.
- Установите новые седла с уплотнительными кольцами, запрессуйте до упора.
- Установите новые тарели/шары и пружины.
- Установите крышки с новыми прокладками.
- Проведите опрессовку — проверьте отсутствие утечек и стука.
Важные правила
- Замену клапанов проводите полным комплектом — все 8 шт. на насосе. Частичная замена ведёт к неравномерной работе.
- На насосах 9Т, НЦ-32 и НЦ-320 всасывающие и нагнетательные клапаны взаимозаменяемы — это упрощает снабжение.
- При каждой замене клапанов осматривайте поршни и втулки — изношенные детали ускоряют износ клапанов.
Взаимосвязь клапанов и поршней
Клапаны и поршни работают в единой гидравлической системе. Их состояние взаимосвязано:
- Изношенные поршни → перетечка жидкости → повышенная нагрузка на клапаны.
- Изношенные клапаны → обратный поток → давление на поршень в нерабочей фазе → ускоренный износ.
- Абразив в жидкости → одновременный износ и поршней, и клапанов.
Рекомендация: при текущем ремонте заменять поршни и клапаны одновременно. Каталоги поршней:
Обслуживание клапанной системы
| Операция | Периодичность |
|---|---|
| Прослушивание работы клапанов | Ежесменно |
| Осмотр через крышки | Каждые 250 моточасов |
| Замена пружин | Каждые 1000 моточасов или при поломке |
| Полная замена клапанов | При текущем ремонте (500 ч) или по состоянию |
| Очистка клапанных коробок | После каждого окончания скважины |
Когда выбрать шаровые клапаны
Шаровые клапаны рекомендуются, если:
- Бурение по абразивным горным породам (песчаники, кварциты).
- В буровом растворе высокое содержание песка.
- Тарельчатые клапаны быстро изнашиваются (ресурс менее 200 моточасов).
- Требуется снизить шум при работе насоса.
- Насос работает круглосуточно — важен максимальный межсервисный интервал.
Заключение
Клапаны — не менее важная деталь гидравлической части, чем поршни и втулки. Их состояние напрямую влияет на подачу, давление и герметичность насоса. Выбор между тарельчатыми и шаровыми клапанами определяется условиями эксплуатации: для стандартных работ достаточно тарельчатых, для тяжёлых абразивных условий — шаровые клапаны окупаются увеличенным ресурсом. При ремонте заменяйте клапаны полным комплектом и обязательно проверяйте поршни и втулки. Подобрать запчасти можно в каталоге: Поршни для буровых и цементировочных насосов.
