Погружной центробежный насосный агрегат

 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к погружным центробежным электронасосным агрегатам, предназначенным для добычи нефти из скважин. Агрегат содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, глубинный насос и входной модуль. Вал входного модуля в верхней части выполнен в виде цилиндрической пустотелой головки с шлицами на внутренней цилиндрической поверхности и глухим дном. Внутри головки размещен упругий элемент. Нижний наружный торец головки отшлифован и опирается на полированный цилиндрический диск. Диск через упругий элемент размещен в цилиндрической внутренней проточке верхней части корпуса входного модуля и зафиксирован от проворота стопором. Изобретение направлено на повышение надежности погружных насосных агрегатов модульного исполнения путем снижения вибрации. 1 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к погружным центробежным электронасосным агрегатам, предназначенным для добычи нефти из скважин.

Известен насосный агрегат, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, насосные секции, модуль-головку и входной модуль, жестко соединенные между собой с помощью шлицевых муфт [1] .

Модули насоса представляют собой сборочные единицы, обеспечивающие повышение монтажеспособности и взаимозаменяемости секций насосного агрегата.

Недостатком известного насосного агрегата является низкая надежность из-за повышенной вибрации, приводящей к усталостному разрушению фланцевых соединений, расчленению секций и падению агрегата и его частей на дно скважины (полет).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является погружной центробежный насосный агрегат в модульном исполнении, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, насосные секции, модуль-головку и входной модуль [2] .

Конструкция входного модуля имеет корпус с радиальными отверстиями, с защитной сеткой для прохода жидкости. Верхняя часть корпуса входного модуля посредством фланцевого болтового соединения крепится к нижней части нижней насосной секции, а нижняя часть корпуса с фланцем - к протектору гидрозащиты электродвигателя. Внутри корпуса входного модуля на радиальных втулках (подшипниках скольжения) размещается вал, имеющий на концах шлицевые соединения. На верхней части вала, ниже шлицевого соединения, посредством стопорного кольца и шпонки закреплено седло, опирающееся нижним торцом на торец подшипниковой втулки, размещенной внутри корпуса модуля. Ниже седла на валу размещены защитные втулки вала, разделенные распорной втулкой и зафиксированные в нижней части вала опорной шайбой со стопорным кольцом.

Указанная конструкция входного модуля является основным источником повышенной вибрации, приводящей к усталостному разрушению узлов насосного агрегата.

Причиной возникновения осевой вибрации во входном модуле является следующее: во-первых, верхняя шлицевая муфта имеет свободу осевого перемещения вдоль вала модуля, а вал имеет свободный осевой ход относительно корпуса модуля. При движении потока жидкости из скважины через приемную сетку и радиальные каналы на прием рабочих колес насосной секции создается пульсация потока, приводящая к возвратно-поступательному движению муфты и вала модуля относительно корпуса, вызывающему осевую вибрацию; во-вторых при вращении вала модуля нижний торец седла, имеющий низкое качество поверхности, опираясь на верхний торец верхней подшипниковой втулки, имеющей также низкое качество поверхности, создаются дополнительные составляющие осевой вибрации.

Возникающая таким образом осевая вибрация в модуле передается всем узлам насосного агрегата и колонне подъемных труб.

Задачей изобретения является повышение надежности погружных насосных агрегатов модульного исполнения.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении вибрации.

Указанный технический результат достигается тем, что в насосном агрегате, содержащим входной модуль с виброгасящим устройством, особенностью является то, что вал входного модуля в верхней части выполнен в виде цилиндрической пустотелой головки со шлицами на внутренней цилиндрической поверхности и глухим дном, где размещен упругий элемент, нижний наружный торец головки отшлифован и опирается на полированный цилиндрический диск, который через упругий элемент размещен в цилиндрической внутренней проточке в верхней части корпуса входного модуля и зафиксирован от проворота стопором.

Насосный агрегат содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, соединенный с секцией центробежного насоса входным модулем.

На чертеже изображен общий вид виброгасящего входного модуля погружного центробежного агрегата.

Устройство состоит из корпуса входного модуля 1, имеющего в верхней части фланцевое соединение посредством шпилек 2, гаек 3, соединяемого с корпусом насоса 4, а в нижней части - фланцевое соединение с корпусом протектора 5. Снаружи корпуса 1 выполнена цилиндрическая проточка, имеющая радиальные каналы А, закрытые защитной сеткой 6.

В верхней части пустотелого корпуса 1 выполнены две цилиндрические проточки: в верхней на амортизаторе 7 установлен диск опорный 8, фиксируемый от проворота стопором 9, а ниже запрессована втулка 10. В нижней части корпуса в цилиндрической проточке запрессована втулка 11.

Внутри втулок 10 и 11, образующих радиальный подшипник модуля, размещен вал 12, выполненный заодно с головкой 13. Внутри головки 13 с глухим дном посредством шлицевого соединения размещен вал 14 насоса, опирающийся на амортизатор 15. Нижний внешний торец головки 13 имеет полированную поверхность, опирающуюся на диск опорный 8, образуя осевой подшипник модуля. Ниже головки 13 на валу последовательно установлены защитные втулки, верхняя 16, распорная 17, нижняя 18, фиксируемые от проворачивания на валу шпонкой 19, а от осевого перемещения - шайбой опорной 20 со стопорным кольцом 21.

Нижний конец вала 12 со шлицами входит в зацепление со шлицевой муфтой 22 протектора, имеющей ограничительную шайбу 23, опирающуюся на торец вала протектора 24.

Работает устройство следующим образом. Насосная установка спускается в скважину и выводится на рабочий режим. Крутящий момент от вала 24 протектора посредством муфты 22 передает крутящий момент от погружного электродвигателя валу входного модуля 12 и далее посредством шлицевого соединения головки 13 валу 14 насоса.

Вал насоса 14 через амортизатор 15 предотвращает осевое перемещение вала модуля 12, прижимая его нижней внешней торцевой поверхностью головки к диску 8, опирающемуся на амортизатор 7 корпуса модуля 1. Полированная поверхность торца и диска обеспечивает снижение осевой составляющей от микронеровностей поверхностей, чем обеспечивается снижение до минимума осевой вибрации вала.

Радиальные усилия вала модуля воспринимаются через защитные втулки 16, 18 на втулки 10, 11 корпуса модуля 1.

Источники информации 1. Нефтепромысловое оборудование: Справочник/Под. ред. Е. И. Бухаленко. - М. : Недра, 1990. - С. 124-127.

2. Монтаж, обслуживание и ремонт скважинных электронасосов: Справочник/С. А. Махмудов, М. С. Абузерли. - М. : Недра, 1995. - С. 48-49. (прототип)

Формула изобретения

Погружной центробежный насосный агрегат, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, глубинный насос и входной модуль, отличающийся тем, что вал входного модуля в верхней части выполнен в виде цилиндрической пустотелой головки с шлицами на внутренней цилиндрической поверхности и глухим дном, где размещен упругий элемент, нижний наружный торец головки отшлифован и опирается на полированный цилиндрический диск, который через упругий элемент размещен в цилиндрической внутренней проточке в верхней части корпуса входного модуля и зафиксирован от проворота стопором.

РИСУНКИ

Рисунок 1