Стенд для испытания винтовых насосов

Авторы патента:

F04C2/107 - Гидравлические машины объемного вытеснения с вращающимися или качающимися рабочими органами (роторные гидравлические двигатели F03C); насосы и компрессоры объемного вытеснения с вращающимися и качающимися рабочими органами

F04B51/00 - Испытание машин, насосов и насосных установок

Владельцы патента RU 2682778:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к исследованию процессов, происходящих в скважинных винтовых насосах. Стенд для испытания винтовых насосов содержит приводную часть 1, блок 2 контроля и регулирования параметров работы, станцию 7 управления, блок 3 подготовки, смешения и подачи жидкости, блок 4 подготовки газа, блок 5 подготовки рабочей жидкости, блок 6 очистки рабочей жидкости. Блок 3 содержит емкость 30, подключенную к выкидным линиям 25 и 29 блоков 4 и 5 и имеющую выкидную линию 31 для нагнетания газа. Ёмкость 30 содержит патрубок 33 для засыпания механических примесей и шнек 34 для смешивания жидкости и механических примесей. Блок 4 содержит компрессор 23, баллон 24, линию 25 с регулирующей арматурой 26. Линия 25 подключена к блоку 3. Блок 5 содержит емкость 27 с рабочей жидкостью, центробежный насос 28, подключенный к станции 7, линию 29, подключенную к блоку 3. Блок 6 представляет собой емкость с выкидной линией 19, снабженной фильтром 39 механических примесей. Выкидная линия 38 соединена с емкостью 27. Изобретение направлено на обеспечение возможности применения рабочей жидкости, в составе которой имеются газ и механические примеси. 1 ил.

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти: к исследованию процессов, происходящих в скважинных винтовых насосах, непосредственно в процессе их работы и при влиянии на их работу газа и механических примесей.

Известен стенд для испытаний гидравлических забойных двигателей, содержащий тормозной вал, установленный в опорах вращения, рычажный корпус с радиально расположенным относительно оси вращения вала рычагом. Вал размещен внутри тормозного устройства и рычажного корпуса. Стенд содержит собственный датчик силы, предназначенный для измерения тангенциальной силы от действия вращающего момента вала двигателя. Стенд снабжен устройством для вращения вала и блоком управления (Патент РФ №2460055, G01M 15/00, F01C 1/107, F04B 51/00, Е21В 4/02, 20.12.2010).

Недостатком данного стенда является его предназначение лишь для измерения тангенциальной силы от вращающего момента вала двигателя.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является установка для испытания винтовых насосов, содержащая привод насоса, раму, расходомер, датчики давления, линию всасывания, линию нагнетания с регулятором давления нагнетания. Привод выполнен с регулируемой частотой вращения (Патент РФ №2302553 F04C 2/107, F04B 51/00, 10.12.2005).

Недостатком данной установки является невозможность исследования работы винтового насоса в природных условиях, т.е. условиях наличия газа и механических примесей в рабочей жидкости.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции установки, расширение границ ее использования возможностью применения рабочей жидкости, в составе которой имеются газ и механические примеси.

Поставленная задача решается тем, что стенд для испытания штанговых насосов, содержит приводную часть, блок контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, станцию управления, датчики расхода, температуры, давления и торсиометр, блок подготовки, смешения и подачи жидкости, блок подготовки газа, блок подготовки рабочей жидкости, блок очистки рабочей жидкости, при этом блок подготовки, смешения и подачи жидкости содержит металлическую емкость, подключенную к выкидным линиям блоков подготовки газа и блока подготовки рабочей жидкости и имеющую выкидную линию для нагнетания газа, причем металлическая емкость содержит патрубок для засыпания механических примесей и приводной шнек для смешивания жидкости и механических примесей; блок подготовки газа содержит компрессор, баллон с газом, выкидную линию с регулирующей арматурой, причем вышеупомянутая выкидная линия подключена к блоку подготовки, смешения и подачи жидкости; блок подготовки рабочей жидкости содержит емкость с рабочей жидкостью, центробежный насос с частотным регулированием, подключенный к станции управления, выкидную линию, подключенную к блоку подготовки, смешения и подачи жидкости; блок очистки рабочей жидкости представляет собой металлическую емкость с выкидной линией, снабженной фильтром механических примесей, причем, выкидная линия соединена с емкостью блока подготовки рабочей жидкости.

На фигуре представлен общий вид стенда для испытания винтовых насосов.

Стенд для испытания винтовых насосов содержит приводную часть (мотор-редуктор) 1, блок 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, блок 3 подготовки, смешения и подачи жидкости, блок 4 подготовки газа, блок 5 подготовки рабочей жидкости, блок 6 очистки рабочей жидкости и станцию 7 управления. Станция 7 управления регулирует частоту вращения мотор-редуктора 1 и консолидирует информацию, поступающую с датчиков расхода, температуры, давления, торсиометра и тензодатчика. осевой нагрузки, расположенных в различных блоках стенда. Для обеспечения изменения частоты вращения мотор-редуктор 1 подключен к станции 7 управления. Выходной вал мотор-редуктора 1 закреплен муфтовым соединением с входным валом 8 корпуса блока 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса. Блок 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса содержит винтовой насос 9, содержащий ротор 10 и статор 11. Ротор 10 через шарнирное соединение, совмещенное с датчиком 12 осевых усилий соединен с входным валом 8. На входном валу 8 установлен торсиометр 13 для измерения крутящего момента, необходимого для вращения винтового насоса 9. Входной вал 8 содержит сальниковое уплотнение 14, для исключения утечек между входным валом 8 и корпусом блока 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса. Блок 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, содержит датчики 15 давления и температуры на входе и датчики 16 давления и температуры на выходе, а также блок 17 датчиков давления и температуры и вибрации, устанавливаемых в отверстия статора 11. Блок 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса содержит байпасную линию 18, и выкидную линию 19, снабженные запорно-регулирующей арматурой -задвижками 20, 21 и предохранительным клапаном 22. Блок 4 подготовки газа содержит компрессор 23, рабочим агентом которого может являться атмосферный воздух или газ, находящийся в баллоне 24. Выкидная линия 25 блока 4 подготовки газа, содержащая регулирующую арматуру 26, подключена к блоку 3 подготовки, смешения и подачи жидкости. Блок 5 подготовки рабочей жидкости содержит емкость 27 с рабочей жидкостью, центробежный насос 28 с частотным регулированием, подключенный к станции 7 управления. Выкидная линия 29 блока 5 подготовки рабочей жидкости подключена к блоку 3 подготовки, смешения и подачи жидкости. Блок 3 подготовки, смешения и подачи жидкости представляет из себя буферную металлическую емкость 30, подключенную к выкидной линии 25 блока 4 подготовки газа и выкидной линии 29 блока 5 подготовки рабочей жидкости и имеющую выкидную линию 31 для нагнетания газа и выкидную линию 32 для нагнетания смешанной жидкости на вход блока 2 контроля и регулирования параметров. работы винтового насоса. Металлическая буферная емкость 30 содержит патрубок 33 для засыпания механических примесей, приводной шнек 34 для смешивания жидкости и механических примесей и манометр 35. Выкидная линия 31 содержит массовый расходомер 36. Выкидная линия 32 содержит массовый расходомер 37. Блок 6 очистки рабочей жидкости представляет из себя металлическую емкость в которую подается жидкость из выкидной линии 19 блока 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса. Металлическая емкость блока 6 соединена с выкидной линией 38 и снабжена фильтром 39 механических примесей для очистки жидкости поступающей в выкидную линию 38. Выкидная линия 38 соединена с емкостью 27 блока 5 подготовки рабочей жидкости. При необходимости выдержать эластомер статора под воздействием газа под давлением, стенд содержит камеру 40, подсоединенную к блоку 4 подготовки газа. Для направления газа в камеру 40, от выкидной линии 25 имеется отвод с запорной арматурой 41. Камера 40 для отвода газа соединена с баллоном 24, через отвод с запорной арматурой 42.

Стенд работает следующим образом.

На станции управления 7 выбирается режим работы из следующего, перечня: исследование влияния газа на работу винтового насоса, исследование влияния механических примесей на работу винтового насоса, обычный режим.

На обычном режиме, на станции 7 управления запускается в работу центробежный насос 28 до достижения необходимого давления на приеме винтового насоса 9. Винтовой насос 9, предварительно установленный в блок 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, запускается в работу мотором-редуктором 1. Жидкость из винтового насоса 9 поступает в выкидную линию 19 и через блок 6 очистки поступает обратно в емкость 27 с рабочей жидкостью. Информация о значениях с датчиков давления, температуры и вибрации 15, 16, 17, а также крутящего момента и осевой силы с датчика 12 и торсиометра 13 поступает на станцию управления.

На режиме исследования влияния газа на работу винтового насоса, на станции управления 7 запускается в работу центробежный насос 28 до достижения необходимого давления на приеме, а также компрессор 23. Компрессор 23 нагнетает воздух из атмосферы или газ из баллона 24 в буферную емкость 30, откуда газ через выкидную линию емкости 32, расположенную в верхней части емкости поступает на вход блока контроля и регулирования параметров работы винтового насоса 2. Жидкость, нагнетаемая под давлением из буферной емкости 30 через выкидную линию 31, расположенную в нижней части емкости, поступает на вход блока 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, смешиваясь с газом, поступающим по выкидной линии 32 буферной емкости 30. Винтовой насос 9, предварительно установленный в блок контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, запускается в.работу мотор-редуктором 1. Жидкость из винтового насоса 9 поступает в выкидную линию 19 и через блок 6 очистки поступает обратно в емкость 27 с рабочей жидкостью. При этом информация о значениях давления, температуры и вибрации с датчиков 15, 16, 17, крутящего момента и осевой силы с датчика 12 и торсиометра 13, а также расхода жидкости и газа с расходомеров 36 и 37, поступает на станцию управления.

На режиме исследования влияния механических примесей на работу винтового насоса на станции 7 управления запускается в работу центробежный насос 28 до заполнения необходимого уровня буферной емкости 30. В емкость 30 через патрубок 33 помещаются механические примеси. Для достижения однородной концентрации механических примесей, запускается в работу приводной шнек 34. Винтовой насос 9, предварительно установленный в блок 2 контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, запускается в работу мотор-редуктором 1. Жидкость из винтового насоса 9 поступает в байпасную линию 18 и обратно на вход насоса (задвижка 21 закрыта, 20 открыта). Информация о значениях давления, температуры и вибрации с датчиков 15, 16, 17, крутящего момента и осевой силы с датчика 12 и торсиометра 13, а также расхода жидкости и газа с расходомеров 36 и 37 поступает на станцию 7 управления. После окончания эксперимента открывается задвижка 21, закрывается задвижка 20. Жидкость сливается в блок 6 очистки рабочей жидкости и далее через фильтр 39 в емкость 27 хранения рабочей жидкости. Механические примеси после отстоя удаляются из отстойника.

Таким образом, данный стенд позволяет исследовать не только влияние осложняющих факторов на состояние эластомера винтового насоса, но и на энергоэффективность винтового насоса. Так наличие механических примесей увеличивает силы трения контактных поверхностей, а повышенное содержание газа может привести к насыщению эластомера газом, его набуханию и увеличению прижимающей силы на ротор, что также сказывается на силе трения ротора о статор. Экспериментальные исследования позволят установить зависимость момента трения ротора о статор в зависимости от осложняющих факторов, что позволит оценить энергоэффективность его работы. Установив зависимость набухания эластомера при различных газосодержаниях, можно более точно подобрать натяг винтового насоса и другие характеристики, что позволит повысить эффективность работы винтовых насосных установок.

Стенд для испытания винтовых насосов, содержащий приводную часть, блок контроля и регулирования параметров работы винтового насоса, станцию управления, датчики расхода, температуры, давления и торсиометр, блок подготовки, смешения и подачи жидкости, блок подготовки газа, блок подготовки рабочей жидкости, блок очистки рабочей жидкости, при этом блок подготовки, смешения и подачи жидкости содержит металлическую емкость, подключенную к выкидным линиям блоков подготовки газа и блока подготовки рабочей жидкости и имеющую выкидную линию для нагнетания газа, причем металлическая емкость содержит патрубок для засыпания механических примесей и приводной шнек для смешивания жидкости и механических примесей; блок подготовки газа содержит компрессор, баллон с газом, выкидную линию с регулирующей арматурой, причем вышеупомянутая выкидная линия подключена к блоку подготовки, смешения и подачи жидкости; блок подготовки рабочей жидкости содержит емкость с рабочей жидкостью, центробежный насос с частотным регулированием, подключенный к станции управления, выкидную линию, подключенную к блоку подготовки, смешения и подачи жидкости; блок очистки рабочей жидкости представляет собой металлическую емкость с выкидной линией, снабженной фильтром механических примесей, причем выкидная линия соединена с емкостью блока подготовки рабочей жидкости.

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к глубинным винтовым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Способ определения натяга в одновинтовом насосе включает измерение параметров пары винт 3 и обойма 1 и расчет натяга.

Способ регулирования компрессорного устройства с впрыском масла (варианты) // 2681402

Группа изобретений относится к способу регулирования компрессорного устройства с впрыском масла. В способе регулирования компрессорного устройства (1), содержащего компрессорный элемент (2), охладитель (18), масляный контур (14) с маслом (15) и с перепускной трубой (20) вне охладителя (18), масло (15) впрыскивают в элемент (2) с помощью вентилятора (9) через охладитель (18).

Шестеренчатый насос и насосное устройство // 2680902

Группа изобретений относится к шестеренчатому топливному насосу и насосному устройству и может быть использована для авиационных двигателей, в которых насос (4') является насосом высокого давления.

Шестеренный насос с приводом // 2680476

Изобретение относится к шестеренному насосу с механическим приводом, предназначенному для транспортировки рабочей жидкости. Шестеренный насос (1) содержит корпус (3), ведущую и ведомую шестерни (5, 7), привод (2) с как минимум одним встроенным контуром охлаждения (10), соединенный с шестерней (5) ведущим валом (13), устройство для отвода потока теряемой рабочей жидкости от шестерней (5, 7) в полость всасывания (4) насоса (1), в которой поток теряемой рабочей жидкости отводится во встроенный контур (10) привода (2), а после этого отводится в полость (4) всасывания.

Система насосно-компрессорной добычи углеводородов со смонтированным на основании винтовым двигателем // 2679775

Настоящее изобретение относится к системе насосно-компрессорной добычи углеводородов, содержащей винтовой двигатель. Технический результат – повышение надежности работы устройства.

Усиленный графеном эластомерный статор // 2678265

Изобретение относится к нанотехнологии и горной промышленности и может быть использовано при проведении буровых работ. Винтовая силовая секция для гидравлических забойных двигателей содержит ротор и статор, содержащий металлический наружный трубчатый элемент и усиленную графеном эластомерную внутреннюю обшивку, включающую графеновые частицы, гомогенно диспергированные в резине.

Система откачки для создания вакуума и способ откачки при помощи этой системы откачки // 2674297

Группа изобретений относится к вакуумной технике. Система (SP) откачки для создания вакуума содержит главный вакуумный насос, который является кулачковым насосом (3), содержащим всасывающий вход (2) газов, соединенный с вакуумной камерой (1), и выход (4) для выдува газов, сообщающийся с каналом (5) удаления газов в направлении выхода (8) для выпуска газов из системы откачки.

Устройство разгрузки винтового погружного насоса и его подшипниковый узел, узел торцевых уплотнений, предохранительный узел клапанов и кулачковая муфта // 2672994

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности. Устройство разгрузки винтового погружного насоса содержит последовательно расположенные на приводном валу 14 верхний узел торцевых уплотнений, мембранный узел 11, подшипниковый узел, нижний узел торцевых уплотнений и кулачковую муфту 16, расположенную на валу 34 привода протектора с возможностью обеспечения односторонней связи с приводным валом 14.

Роторная машина (варианты) // 2672199

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, насосам, гидромоторам и двигателям. Роторная машина содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой вращается ротор 3, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью 5, вокруг которой подвижно расположены лопасти 6.

Насосная система для создания вакуума и способ откачивания с использованием данной насосной системы // 2670640

Группа изобретений относится к области вакуумной техники. Насосная система (SP), предназначенная для создания вакуума, включает основной безмасляный винтовой насос (3), в котором имеется заборный впуск (2) для газа, соединенный с вакуумной камерой (1), и выпуск (4) для выдува газа, выходящий в канал (5) отведения газа в направлении выпуска (8) для выхода газа из насосной системы.

Установка для испытания штанговых насосов // 2682231

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти, в частности к исследованию процессов, происходящих в скважинных штанговых насосах, непосредственно в их плунжерной паре.

Стенд для моделирования засорения ступеней погружных электроцентробежных насосов // 2681054

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к конструкции стендов для моделирования процесса отложения солей и механических частиц на деталях погружных электроцентробежных насосов (ЭЦН) и может быть использовано для проведения сравнительных испытаний ЭЦН, предназначенных для работы в скважинах, осложненных высоким содержанием неорганических солей в пластовой жидкости Устройство содержит узел подвода углекислого газа, емкость для приготовления смеси, имитирующей скважинную жидкость, содержащую механические примеси, электродвигатель и многоступенчатый электроцентробежный насос.

Способ количественного оценивания степени развития дефектов при эксплуатации насосных агрегатов заправочного оборудования ракетно-космических комплексов // 2673629

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, в частности к области диагностики роторного оборудования по вибрации и оцениванию степени развития дефектов насосных агрегатов заправочного оборудования ракетно-космических комплексов.

Экспериментальная установка для исследования характеристик насосов // 2651924

Изобретение относится к области учебного лабораторного оборудования. Экспериментальная установка для исследования характеристик центробежных насосов содержит станину, на которую установлен тестируемый насос с шлангом высокого давления на выходе.

Способ испытания газосепараторов на газожидкостных смесях и стенд для его осуществления // 2647175

Группа изобретений относится к испытаниям гидравлических машин и предназначена для измерения рабочих характеристик погружных газосепараторов, используемых при добыче нефти.

Стенд для испытания газосепараторов погружных нефтяных насосов в условиях повышенного газосодержания // 2647023

Изобретение относится к испытаниям газосепараторов погружных электронасосных агрегатов для добычи из скважин нефти с высоким газосодержанием. Стенд содержит накопительную емкость с гидравлически сопряженным с ней стендовым гравитационным газожидкостным сепаратором, подпорный насос, систему приготовления газожидкостной смеси с источником газа, блок моделирования внутрискважинных условий для размещения испытуемых гидравлических машин и электродвигателей к ним.

Устройство для определения технического состояния гидромашины // 2642992

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при оценке технического состояния гидромашин. Устройство содержит датчик давления 1, установленный в напорной магистрали, датчик числа оборотов 3 вращения вала гидромашины, датчик регистрации отключения гидромашины 4, блок управления 5, включающий последовательно соединенные элемент задержки и формирователь разрешающего сигнала, элемент запрета 6, дифференцирующий блок 7, блок сравнения 8 и блок индикации 9.

Способ испытаний погружных центробежных насосов // 2629313

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при стендовых испытаниях погружных центробежных насосов для добычи нефти. Способ испытаний насосов включает осуществление цикла циркуляции модельной вязкой жидкости через исследуемый насос и регулирование режимов работы насоса с одновременным контролем параметров насоса.

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки // 2621435

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной мощности, определенное из произведения действующих значений тока и напряжения, вычисленных с учетом условия минимального или максимального смещения штока от точки подвеса и условия не равенства нулю производной значения давления, вычисленных по значениям перемещения штока и давления.

Устройство и способ определения силы для скважинного нефтяного насоса // 2615548

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных месторождений. Техническим результатом является увеличение эффективности перекачивания нефти из пласта.

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением, объединенный с двумя независимо приводимыми в действие первичными приводами // 2683005

Группа изобретений относится к насосам и способам перекачивания, использующим два приводных устройства для текучей среды, каждое из которых объединено с независимо приводимым в действие первичным приводом. Насос 10 содержит корпус 20, образующий внутренний объем 11. Корпус 20 содержит по меньшей мере одну балансировочную пластину 80, 82, которая может быть частью стенки корпуса 20. Каждая пластина 80, 82 содержит выступающую часть, имеющую два углубления 53. Каждое углубление 53 выполнено с возможностью размещения одного конца приводного устройства 40, 60 для текучей среды. Пластина 80, 82 выравнивает элементы вытеснения текучей среды относительно друг друга, так что элементы вытеснения текучей среды могут перекачивать текучую среду при вращении. Пластины 80, 82 могут содержать охлаждающие канавки, соединяющие соответствующие углубления 53. Охлаждающие канавки предназначены для того, чтобы некоторая часть жидкости, переносимая во внутренний объем 11, направлялась к подшипникам, расположенным в углублениях 53, при вращении приводных устройств 40, 60 для текучей среды. Группа изобретений направлена на устранение проблем загрязнений в насосе. 6 н. и 69 з.п. ф-лы, 18 ил.