Горизонтальная многосекционная центробежная насосная установка

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к центробежным насосам для закачки воды в пласты при добыче нефти. Установка содержит насосные секции, входной узел, внутри которого находятся вал, торцевое уплотнение и подшипник скольжения с опорой, муфту и электродвигатель. Насосные секции помещены в трубчатый контейнер, состоящий из отдельных секций, причем первая и последняя секции снабжены патрубками, соединенными трубопроводом с вентилятором. Насосные секции снабжены центраторами, а патрубок для ввода жидкости входного узла присоединен к его корпусу тангенциально. Периферийная часть опоры подшипника скольжения снабжена осевой направляющей в виде наклонных лопаток. Изобретение направлено на снижение капитальных затрат на строительство помещений для установки, потерь давления на входном участке установки и металлоемкости. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к центробежным насосам для закачки воды в пласты при добыче нефти. Оно может быть также использовано при транспортировании нефтяной продукции из скважин в сборный пункт промысла.

Известна горизонтальная многосекционная центробежная насосная установка фирмы "REDA", состоящая из нескольких насосных секций, сочлененных жестко своими корпусами, а валами - с возможностью незначительного продольного смещения с помощью шлицевых муфт, входного узла, муфты, соединяющий вал входного узла с валом электродвигателя, рамы, ложемента с хомутами и нагнетательного патрубка. Входной узел, в свою очередь, содержит прецессионные подшипники качения, уплотнительные кольца и манжеты и регулировочные устройства [1].

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является горизонтальная многосекционная насосная установка, содержащая насосные секции с валами, соединенными между собой, входной узел, включающий корпус с патрубком, внутри корпуса находится вал, торцевое уплотнение и подшипник качения с опорой, выходной патрубок, муфту, электродвигатель, опорную раму, подставки с ложементами и крепежными элементами [2].

Недостатком аналога является большая трудоемкость изготовления входного узла, обусловленная наличием в нем прецессионных подшипников качения, большого количества уплотнительных колец и манжет, регулировочных устройств и высокоточных посадочных мест под эти элементы.

Другими недостатками, свойственными как аналогу, так и прототипу, являются:

- большие расходы по обустройству насосной станции, обусловленные капитальными затратами на строительство помещений для двух насосных установок и затратами на отопление их в зимнее время;

- высокая удельная металлоемкость на единицу приводной мощности, обусловленная массой рамы и ложементов;

- значительные потери давления во входном узле, определяемые формулой

где h - потери давления;

ξ - коэффициент сопротивления движению жидкости;

ν - скорость потока ("Справочник машиностроителя", т.2, стр.647, М., 1963).

Задачей изобретения является создание насосной установки, обладающей низкой металлоемкостью на единицу приводной мощности, низкими потерями давления на участке входного узла и относительно малыми капитальными затратами на строительство помещений для насосной установки.

Указанная задача решается предлагаемой насосной установкой, содержащей насосные секции с валами, соединенные между собой, входной узел, включающий корпус с патрубком, внутри корпуса находятся вал, торцевое уплотнение и подшипник скольжения с опорой, выкидной патрубок, муфту, электродвигатель, опорную раму, подставки с ложементами и крепежными элементами.

Новым является то, что опорная рама выполнена в виде трубчатого контейнера, в котором установлены насосные секции, жестко соединенные между собой, причем первая и последняя секции соответственно в начале и конце снабжены патрубками, соединенными трубопроводом с вентилятором; насосные секции снабжены центраторами, опирающимися на внутреннюю поверхность трубчатого контейнера, каждый из которых выполнен в виде втулки с продольными ребрами и с внутренней конусной поверхностью и разрезного кольца с наружной конусной поверхностью; патрубок входного узла присоединен к его корпусу тангенциально, а периферийная часть опоры подшипника скольжения снабжена осевой направляющей, выполненной в виде наклонных лопаток.

Новым является также то, что

- описываемый диаметр по вершинам продольных ребер центратора и внутренний диаметр контейнера находятся в зависимости D-d≤2 мм, где D - внутренний диаметр контейнера, d - диаметр, описываемый по вершинам продольных ребер центратора;

- подставки, на которые опирается трубчатый контейнер, выполнены в виде телескопических стоек, верхний торец каждой их них снабжен горизонтальной площадкой, на которой установлен ложемент, а нижний торец соединен с крестовиной, опирающейся на фундамент;

- крепежные элементы, закрепляющие трубчатый контейнер к горизонтальным площадкам подставок, выполнены в виде гибких поясов.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемой насосной установки.

На фиг.2 - входной узел в разрезе.

На фиг.3 - концевой участок последних секций насоса и контейнера в разрезе.

На фиг.4 - вид I на центратор в увеличенном масштабе фиг.1.

На фиг.5 - разрез по А-А фиг.1.

На фиг.6 - разрез по Б-Б фиг.2.

На фиг.7 - разрез по В-В фиг.2.

На фиг.8 - вид II на уплотнение в увеличенном масштабе фиг.3.

Насосная установка состоит из насосных секций 1 (фиг.1), соединенных своими корпусами, а валами - с помощью шлицевых муфт (не показаны), входного узла 2, трубчатого контейнера 3, выполненного из отдельных секций с фланцами, жестко соединенных между собой, подставок 4, на которых расположены ложементы 5, крепежных элементов 6, муфты 7, электродвигателя 8 и выкидного патрубка 9.

Насосные секции 1 снабжены центраторами (фиг.4 и 5), каждый из которых состоит из втулки 10 с продольными ребрами 11 и внутренней конусной поверхностью и разрезного кольца 12 с наружной конусной поверхностью. Описываемый диаметр по вершинам продольных ребер центратора и внутренний диаметр контейнера находятся в зависимости D-d≤2 мм, где D - внутренний диаметр контейнера, d - диаметр, описываемый по вершинам продольных ребер центратора.

Первая и последняя секции трубчатого контейнера 3 снабжены патрубками 13, соединенными трубопроводом 14 с вентилятором 75.

Входной узел 2 (фиг.2) состоит из корпуса 16, в котором находятся приводной вал 17, соединенный с муфтами 7 и 18, подшипник скольжения 19, периферийная часть опоры 20 которого снабжена осевой направляющей в виде наклонных лопаток 21 (фиг.6), и торцевое уплотнение 22. К корпусу 16 входного узла со стороны электродвигателя 8 подсоединена крышка 23, в которой расположены подшипник качения 24 и уплотнительные манжеты 25, а с обратной стороны - первая насосная секция 1 и первая секция трубчатого контейнера 3. Кроме того, входной узел снабжен самоуплотняющимися манжетами 26 и 27. Патрубок 28 входного узла присоединен к корпусу 16 тангенциально.

Выкидной патрубок 9 (фиг.3) соединен с последней секцией трубчатого контейнера 3 и корпусом обратного клапана 29, присоединенного к последней насосной секции 1 и несущего на себе самоуплотняющуюся манжету 30 (фиг.8).

Сочлененные между собой фланцы между выкидным патрубком 9 и последней секцией трубчатого контейнера 3, первой секцией трубчатого контейнера и входным узлом, входным узлом и крышкой 23 снабжены центрирующими кольцами 31. Фланцы Г и Д (фиг.2 и 3) выполнены меньшего диаметра, чем внутренний диаметр колец 31, с целью компенсации неточности изготовления центраторов.

Сборка и разборка насосной установки.

В первую очередь соединяют между собой секции трубчатого контейнера 3, устанавливают их на подставки 4, предварительно снабдив их ложементами 5. После этого вводят в контейнер первую насосную секцию с центратором с таким расчетом, чтобы ее присоединительный участок оставался вне контейнера. К этому участку присоединяют вторую насосную секцию с центратором и вводят ее в контейнер и т.д. После присоединения последней насосной секции собранный насос вводят в контейнер с таким расчетом, чтобы фланец головки первой насосной секции выступал за пределы контейнера на столько, сколько необходимо для закрепления насоса к входному узлу 2. Далее насос с входным узлом подают к контейнеру и присоединяют к нему. Прикрепляют выкидной патрубок 9 к контейнеру, предварительно установив манжету 30. Соединяют между собой полумуфту муфты 7. При необходимости выполняют регулировочные операции и после этого крепежными элементами 6 трубчатый контейнер с насосом прикрепляют к подставкам 4. Установка готова к работе.

Разборка установки производится в обратной последовательности.

Работает установка следующим образом.

Перекачиваемая жидкость из тангенциального патрубка 28 поступает в полость "а" (фиг.7), где, приобретя вращательное движение, направляется в пространство между лопатками 21 опоры подшипника 19 (фиг.6), оттуда в полость рабочего колеса первой ступени первой насосной секции 1. В дальнейшем, пройдя все ступени насосной секции, обратный клапан 29 и выкидной патрубок 9, она направляется в отводящий трубопровод 32. Осевая нагрузка, приходящаяся на вал 77, воспринимается подшипником качения 24, а утечки жидкости через торцовое уплотнение 22 попадают в полость "б", а оттуда через отверстие "в" - в атмосферу.

Предлагаемая насосная установка находится под открытым небом, кроме входного узла 2 и электродвигателя 8, которые находятся в закрытом и отапливаемом помещении. При остановке насосной установки в зимнее время года (при минусовой температуре наружного воздуха) автоматически включается вентилятор 15, который гонит воздух в полость "г" (фиг.2) по замкнутому контуру, обогревая тем самым насосные секции. При работе насосной установки вентилятор выключается.

Предлагаемая насосная установка позволяет:

- резко снизить капитальные затраты благодаря тому, что не требуется строительство помещений большой площади и объема (только часть установки находится под крышей);

- снизить потери давления на участке входного узла благодаря плавному вводу потока, осуществляемому тангенциальным патрубком, и дальнейшему его движению через осевую направляющую, выполненную в опоре подшипника;

- резко снизить металлоемкость благодаря замене массивной опорной рамы на облегченную трубчатую конструкцию, опирающуюся, в свою очередь, на облегченную стойку.

Использованная информация

1. Аналог. Каталожный материал фирмы "REDA", 1998 г. (Reda Pump Company Monctief Oil International, 7ж, 14450, TC Jester Saite 222 Houston Texas 77014).

2. Прототип. Патент РФ №2168068, МКИ 7 F04D 13/02, 29/62, 29/04, 1/06, 2001 г.

1. Горизонтальная многосекционная центробежная насосная установка, содержащая насосные секции с валами, соединенные между собой, входной узел, включающий корпус с патрубком, внутри корпуса находятся вал, торцевое уплотнение и подшипник скольжения с опорой, выкидной патрубок, муфту, электродвигатель, опорную раму, подставки с ложементами и крепежными элементами, отличающаяся тем, что опорная рама выполнена в виде трубчатого контейнера, в котором установлены насосные секции, жестко соединенные между собой, причем первая и последняя секции соответственно в начале и конце снабжены патрубками, соединенными трубопроводом с вентилятором; насосные секции снабжены центраторами, опирающимися на внутреннюю поверхность трубчатого контейнера, каждый из которых выполнен в виде втулки с продольными ребрами и с внутренней конусной поверхностью и разрезного кольца с наружной конусной поверхностью, патрубок входного узла присоединен к его корпусу тангенциально, а периферийная часть опоры подшипника скольжения снабжена осевой направляющей, выполненной в виде наклонных лопаток.

2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что описываемый диаметр по вершинам продольных ребер центратора и внутренний диаметр трубчатого контейнера находятся в зависимости D-d≤2 мм, где D - внутренний диаметр контейнера, d - диаметр, описываемый по вершинам продольных ребер центратора.

3. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что подставки, на которые опирается трубчатый контейнер, выполнены в виде телескопических стоек, верхний торец каждой из них снабжен горизонтальной площадкой, на которой установлен ложемент, а нижний торец - соединен с крестовиной, опирающейся на фундамент.

4. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что крепежные элементы, закрепляющие трубчатый контейнер к горизонтальным площадкам подставок, выполнены в виде гибких поясов.