Горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к горизонтальным многоступенчатым секционным центробежным насосам, используемым для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления нефтяных месторождений при добыче нефти, а также в качестве питательного насоса высокого давления паровых котлов электростанций и парогенераторных установок. Насос содержит по меньшей мере две проточные части, каждая из которых включает центробежное колесо и направляющий аппарат. Количество лопастей (х) каждого рабочего колеса и количество лопаток (у) каждого направляющего аппарата определяется системами неравенств. При этом значения х и у должны удовлетворять хотя бы одной системе неравенств и составляют числа от 1 до 14. Изобретение направлено на создание насоса, обладающего повышенным КПД за счет уменьшения вихреобразования из-за воздействия возмущающих сил и пульсаций давления; снижения вибрации насоса вследствие уменьшения возмущающих сил и пульсаций давления. 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к горизонтальным многоступенчатым секционным центробежным насосным установкам, предназначенным для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления нефтяных месторождений при добыче нефти, а также для использования в качестве питательного насоса высокого давления паровых котлов электростанций и парогенераторных установок на нефтяных месторождениях.

В многоступенчатых центробежных насосных установках весь объем перекачиваемой жидкости передается последовательно от одного рабочего колеса насоса к другому, что приводит к повышению общего напора, вырабатываемого насосом. Общий напор многоступенчатого насоса будет равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом. Секционное устройство насоса и установка рабочих колес на едином валу позволяет снизить трудоемкость монтажных и ремонтных работ при изготовлении и эксплуатации насоса. Однако при этом возникают проблемы по устранению вибраций, что в целом приводит к уменьшению срока службы насоса, снижению его надежности и КПД, увеличению затрат на эксплуатационные расходы.

Известен горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, входящий в состав горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки (патент RU 2529979 С1).

Недостатком данного насоса является, в частности, неоптимальное соотношение количества лопастей и лопаток каждой пары рабочего колеса и направляющего аппарата, что обуславливает более высокий уровень вибрации, приводит к снижению надежности, ремонтопригодности, к уменьшению срока эксплуатации, понижает КПД проточной части насоса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание горизонтального многоступенчатого секционного центробежного насоса для горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки, обладающего повышенными КПД, надежностью, ремонтопригодностью, сроком эксплуатации.

В ходе решения данной задачи достигается совокупность технических результатов: уменьшение вихреобразования из-за воздействия возмущающих сил и пульсаций давления; снижение вибрации насоса в следствии уменьшения возмущающих сил и пульсаций давления.

Указанная совокупность технических результатов достигается тем, что горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос содержит минимум две проточных части, которые включают центробежное рабочее колесо и направляющий аппарат, при этом количество лопастей (х) каждого рабочего колеса и количество лопаток (у) каждого направляющего аппарата должно удовлетворять хотя бы одной системе неравенств, выбранной из группы:

,

,

,

,

,

где x и y составляют числа от 1 до 14.

Данное выполнение проточной части эффективно для любого горизонтального многоступенчатого секционного центробежного насоса. Далее описан частный случай исполнения насоса.

Горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос (в дальнейшем - насос) входит в состав горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки, которая включает приводной электродвигатель, сам насос, муфту, соединяющую валы насоса и электродвигателя, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя. Насос включает цилиндрический секционный корпус (в дальнейшем - корпус), рабочие колеса, установленные на валу, щелевые уплотнения, направляющие аппараты, входную торцевую и напорную крышки, входной и напорный патрубки. Вал с рабочими колесами установлен в опорных подшипниках и имеет торцевые уплотнения, размещенные в камерах входной и торцевой крышек. При этом корпус насоса выполнен в виде двух отдельных частей, в каждой их которых размещены рабочие колеса и направляющие аппараты, а напорная крышка установлена между этими двумя частями корпуса. Насос содержит переводную торцевую крышку для перевода жидкости из первой части корпуса во вторую через переводные каналы, выполненные в напорной и переводной крышках заодно с ними, торцевое уплотнение, размещенное в камере переводной крышки. Рабочие колеса, установленные на валу в первой и второй частях корпуса, расположены зеркально друг другу относительно напорной крышки, расположенной между первой и второй частями корпуса. Щелевые уплотнения рабочих колес насоса выполнены в виде колец из износостойкого материала, установленных по горячей посадке в рабочих колесах и зафиксированных от проворота с помощью резьбовых винтов. Входная и переводная крышки выполнены с каналами подачи очищенной жидкости из системы гидроциклонной сепарации в камеры торцевых уплотнений, а также с каналами подачи пара из внешнего источника генерации пара в камеры торцевых уплотнений. Первые секции частей корпуса насоса в местах установки колес первых ступеней снабжены отводными каналами забора жидкости в систему гидроциклонной сепарации, а корпусы двухрядных роликовых радиально-упорных подшипников - каналами подачи масла в их центральную часть.

Настоящий горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос иллюстрируется фиг. 1-4.

На фиг. 1 показан общий вид горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки;

на фиг. 2 показан вид насоса в продольном сечении;

на фиг. 3 показана проточная часть насоса;

на фиг. 4 показана проточная часть насоса.

Как показано на фиг. 1-4, насос (2) входит в состав горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки, которая наряду с насосом включает приводной электродвигатель (1), муфту (3), соединяющую валы (4) и (5) соответственно насоса (2) и электродвигателя (1), опорную раму (6) для крепления насоса (2) и электродвигателя (1), при этом насос (2) содержит цилиндрический секционный корпус (7) (в дальнейшем корпус), рабочие колеса (8), установленные на валу (4), щелевые уплотнения (9), направляющие аппараты (10), входную торцевую (11) и напорную (12) крышки, входной (13) и напорный (14) патрубки, вал (4) с рабочими колесами (8) установлен в опорных подшипниках и имеет торцевое уплотнение (15), размещенное в камере (16) входной торцевой (11) крышки. Проточные части насоса, состоящие из рабочих колес (8) и направляющих аппаратов (10), размещены в корпусе (2). Переводная торцевая крышка (17) предназначена для перевода жидкости из первой части (А) цилиндрического корпуса (7) во вторую (В) через переводные каналы (18), выполненные в напорной (12) и переводной (17) крышках заодно с ними. Торцевое уплотнение (19) размещено в камере (20) переводной крышки (17), рабочие колеса (8), установленные на валу (4) и размещенные в первой (А) и второй (В) частях корпуса (2), расположены зеркально друг другу относительно напорной крышки (12).

Входная торцевая (11) и переводная (17) крышки содержат каналы (21) подачи очищенной жидкости из системы (22) гидроциклонной сепарации в камеры торцевых уплотнений. Входная торцевая (11) и переводная (17) крышки содержат каналы (23) подачи пара из внешнего источника генерации пара (не показано) в камеры торцевых уплотнений. Первые секции каждой из двух частей (А) и (В) корпуса (7) насоса (2) в местах установки рабочих колес (8), первых ступеней снабжены отводными каналами (24) забора жидкости в систему (22) гидроциклонной сепарации. Корпусы подшипников содержат каналы (25) подачи масла в их центральную часть.

Для исключения возмущающих воздействий сил и пульсаций давлений в каждой проточной части насоса, (х) - количество лопастей (26) каждого рабочего колеса (8), и (у) - количество лопаток (27) каждого направляющего аппарата (10), выбирается из условия удовлетворения хотя бы одной системе неравенств, выбранной из группы

1-я система неравенств ,

2-я система неравенств ,

3-я система неравенств ,

4-я система неравенств ,

5-я система неравенств ,

где x и y составляют числа от 1 до 14.

Данные неравенства описывают выбор соотношения количества лопастей (х) рабочего колеса и количества лопаток (у) направляющего аппарата. Системы неравенств были получены экспериментальным путем, путем перебора всех возможных соотношений количества лопастей и лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата в матрице размером 14×14, где 14 - это количество лопастей рабочего колеса от 1-го до 14-ти штук и 14 - это количество лопаток направляющего аппарата от 1-й до 14-ти штук.

Согласно полученным результатам, в случае выполнения проточной части насоса таким образом, что количество лопастей (х) каждого рабочего колеса и количество лопаток (у) каждого направляющего аппарата удовлетворяет хотя бы одной системе неравенств из указанной группы, то при эксплуатации насоса практически отсутствует возмущающее воздействие сил и пульсаций давлений в проточной части насоса. Кроме того, перебор данных соотношений осуществлялся расчетом трехмерной параметризированной математической модели рабочего колеса и направляющего аппарата.

Пример реализации изобретения

Конструктор проектирует насос исходя из конкретных параметров, заданных в его техническом задании (в общем случае это: 1. подача насоса в м3/ч; 2. напор наоса в м). Соответственно на основе классической теории расчета, приближаясь по расчету к выбору числа лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата, теория дает возможные диапазоны по расчету. Теория точно не описывает количество элементов, а лишь дает диапазоны.

Например, число лопастей должно быть от 7-ми до 10-ти, а лопаток от 6-ти до 8-ми. Инженер-конструктор выбрал число лопастей (х) рабочего колеса, равным 8, а число лопаток (у) направляющего аппарата, равным 6. Подставляем данные значения в неравенства и получаем

, НЕ ВЕРНО

, НЕ ВЕРНО

, НЕ ВЕРНО

, НЕВЕРНО

, НЕ ВЕРНО

Выбранные значения не удовлетворяют ни одной системе неравенств. Следовательно, при выборе данных значений в проточной части насоса возникнут возмущающие силы и пульсации давлений, что в свою очередь приведет к снижению КПД и увеличению вибрации насоса.

Если инженер-конструктор выбрал число лопастей (х) рабочего колеса равным 10, а число лопаток (у) направляющего аппарата равным 8, то

, НЕ ВЕРНО

, НЕ ВЕРНО

, НЕ ВЕРНО

, ВЕРНО

, НЕ ВЕРНО

Выбранные значения удовлетворяют четвертой системе неравенств. Следовательно, при выборе указанных значений в проточной части насоса не возникнут возмущающие силы и пульсации давлений, что в свою очередь приведет к увеличению КПД и снижению вибрации насоса.

Изобретение позволяет выбрать точное оптимальное количество лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата. Насос по изобретению обладает повышенными КПД, надежностью, ремонтопригодностью и сроком эксплуатации.

Горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, содержащий по крайней мере две проточных части, каждая из которых включает центробежное рабочее колесо и направляющий аппарат, отличающийся тем, что количество лопастей (x) каждого рабочего колеса и количество лопаток (y) каждого направляющего аппарата должны удовлетворять хотя бы одной системе неравенств, выбранной из группы

,

где x и y составляют числа от 1 до 14.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосу для перекачивания жидкости. Насос содержит приводной блок (3) и теплоотвод (23), соединенный с указанным приводным блоком (3).

Изобретение относится к вентиляторам, компрессорам и движителям аппарата вертикального взлета и посадки. Техническим решением является использование энергии всей ускоряемой массы газа как в осевом, так и в радиальном направлениях.

Изобретение может использоваться в центробежных насосах, вентиляторах и компрессорах, рабочие колеса которых имеют радиальные лопаточные решетки. Изобретение минимизирует потери напора в таких лопаточных решетках за счет задания оптимальной формы средней линии лопаток.

Настоящее изобретение относится к интегрированному вентиляционному аппарату для подвальных помещений. Он включает в себя: приточный вентилятор, установленный в отверстии для подачи воздуха каждого яруса подвального помещения; вытяжной вентилятор, установленный в выпускном воздушном отверстии на каждом ярусе, направленный в воздухоотводящий канал подвального помещения; множество промежуточных вентиляторов, установленных на потолке каждого яруса подвального помещения; и контроллер, получающий электрические сигналы от датчиков, равномерно распределенных по потолку каждого яруса, для общего контроля вентиляторов; приточный вентилятор и вытяжной вентилятор, включающие цилиндрический вентилятор, установленный в полигональной колоннообразной раме, при этом по меньшей мере один из приточного вентилятора и вытяжного вентилятора дополнительно снабжен противопожарной заслонкой, которая открывается или закрывается в зависимости от того, работает вентилятор или нет, и которая может быть принудительно закрыта с помощью предохранителя, срабатывающего при определенной температуре, при этом по меньшей мере один из приточного вентилятора и вытяжного вентилятора дополнительно снабжен распылительными соплами, которые всасывают воду под действием разрежения создаваемого воздушного потока для мелкодисперсного распыления воды.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным скважинным электрическим насосам, и может быть использовано при производстве электродвигателей к ним.

Рабочая лопатка турбомашины выполнена с возможностью прикрепления к роторному колесу одной ступени турбомашины и имеющая по меньшей мере одну характеристику, включающую по меньшей мере одно из следующего: ширину шейки, длину платформы, угол между точкой перегиба указанной платформы и краем платформы или указанной шейкой, высоту платформы, высоту хвостовика, ширину хвостовика и окружную ширину монтажного основания рабочей лопатки.

Изобретение относится к области производства погружных скважинных электрических насосов и компрессоров. Устройство охлаждения и защиты от твердых частиц торцевого уплотнения погружного электродвигателя, соединенного соединительной муфтой с насосом, имеет на наружной цилиндрической поверхности муфты пескосбрасыватель, а в нижней части муфты - полый цилиндр.

Группа изобретений касается вертикального осевого насоса и его технического обслуживания. Насос содержит наружную корпусную часть (1) и внутреннюю корпусную часть (2), в которой установлен вал (10), несущий на себе лопастное колесо (4).

Металлический корпус насоса с облицовкой из фторалкокси-полимера (PFA), применяемый при работе с вызывающими коррозию жидкостями, содержит всасывающую камеру с облицовкой из PFA, а также спиральную камеру с облицовкой из PFA для размещения в ней рабочего колеса.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосных агрегатов, предназначенных для комплектации насосных установок, используемых в нефтедобывающей и других отраслях при подъеме и перекачивании среды.

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в необандаженных ступенях паровых и газовых турбин. Периферийное уплотнение необандаженных турбинных ступеней, содержащее на внешнем обводе винтовые канавки в области радиального зазора необандаженной турбинной ступени.

Лопатка (10) статора компрессора турбомашины, имеющая главное радиальное направление R относительно главной оси турбомашины. Лопатка содержит радиально внутреннюю часть (12), называемую ножкой лопатки, радиально внешнюю часть (14), называемую головкой лопатки, и радиально среднюю часть (16).

Лопатка (4) вентилятора для авиационного турбореактивного двигателя, содержащая перо (6), аксиально проходящее между передней кромкой (18) и задней кромкой (20), и содержащая множество сечений пера (S), уложенных радиально между сечением ножки (Spied) и сечением вершины ().

Изобретение относится к вентилятору для создания воздушного потока, содержащему корпус, содержащий впускной воздуховод, и сопло, соединенное с корпусом. Сопло содержит внутренний проход для приема воздушного потока из корпуса и воздуховыпускное отверстие, через которое воздушный поток испускается из вентилятора.

Турбонагнетатель содержит корпус, проточный канал внутри корпуса, рабочее колесо компрессора, содержащее основную лопасть и выполненное с возможностью вращения для сжатия всасываемого воздуха, а также кольцевой элемент срыва потока на корпусе.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при сборке валопроводов газоперекачивающих агрегатов, в которых роторы соединены парами фланцев.

Изобретение относится к машиностроению. В вентиляторе, установленном на раме, на которой в опорах установлен вал, на одном из концов которого расположено рабочее колесо вентилятора, жестко закрепленное на валу, причем вал получает вращение через клиноременную передачу от электродвигателя, расположенного на раме, к раме жестко прикреплен каркас из уголков для крепления к нему через упругие прокладки корпуса вентилятора с входным и выходным патрубками, а корпуса опор вала установлены на раме через упругие прокладки, а подшипники вала установлены в корпусах опор посредством упругих втулок, причем в качестве упругих виброизолирующих прокладок могут использоваться прокладки, изготовленные из ковриков типа КВ-1 или КВ-2 или другого виброизолирующего материала, а в качестве упругих втулок могут использоваться втулки из полиуретана или других виброизолирующих эластомеров.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при балансировке сборных роторов в ходе изготовления центробежных компрессоров. Способ заключается в том, что определяют начальные дисбалансы и максимальное радиальное биение поверхности вала, уравновешивают и балансируют сборный ротор, обеспечивая направление остаточных дисбалансов участков вала и насадных элементов сборного ротора в сторону, противоположную максимальному радиальному биению поверхности вала.

Изобретение относится к машиностроению. В малошумном вентиляторе, выполненном в виде рамы, на которой в опорах установлен вал, на одном из концов которого расположено рабочее колесо вентилятора, жестко закрепленное на валу, причем вал получает вращение через клиноременную передачу от электродвигателя, расположенного на раме, к раме жестко прикреплен каркас из уголков для крепления к нему через упругие прокладки корпуса вентилятора с входным и выходным патрубками, а корпуса опор вала установлены на раме через упругие прокладки, а подшипники вала установлены в корпусах опор посредством упругих втулок, причем в качестве упругих виброизолирующих прокладок могут использоваться прокладки, изготовленные из ковриков типа КВ-1 или КВ-2 или другого виброизолирующего материала, а в качестве упругих втулок могут использоваться втулки из полиуретана или других виброизолирующих эластомеров.

Турбомашина содержит статор, имеющий кожух, ротор, а также щеточное и лабиринтное уплотнения. Ротор включает рабочее колесо, расположенное внутри кожуха, а щеточное уплотнение расположено между рабочим колесом и кожухом.

Группа изобретений относится к насосостроению и может быть использована в трубопроводных транспортных системах и погрузоразгрузочных комплексах для перемещения жидкостей, включая углеводородные высоковязкие и содержащие примеси.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к горизонтальным многоступенчатым секционным центробежным насосам, используемым для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления нефтяных месторождений при добыче нефти, а также в качестве питательного насоса высокого давления паровых котлов электростанций и парогенераторных установок. Насос содержит по меньшей мере две проточные части, каждая из которых включает центробежное колесо и направляющий аппарат. Количество лопастей каждого рабочего колеса и количество лопаток каждого направляющего аппарата определяется системами неравенств. При этом значения х и у должны удовлетворять хотя бы одной системе неравенств и составляют числа от 1 до 14. Изобретение направлено на создание насоса, обладающего повышенным КПД за счет уменьшения вихреобразования из-за воздействия возмущающих сил и пульсаций давления; снижения вибрации насоса вследствие уменьшения возмущающих сил и пульсаций давления. 4 ил.

Наверх