RU165042U1

RU165042U1 - Вертикальный шнекоцентробежный насос

Info

Publication number: RU165042U1
Application number: RU2015155687/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Лисин; Павел Иванович Шотер; Анатолий Евгеньевич Сощенко; Александр Михайлович Кашкаров; Андрей Валерьевич Кузнецов; Борис Аркадьевич Васильев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть"); Акционерное общество "Транснефть - Сибирь" (АО "Транснефть - Сибирь")
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2016-09-27

Abstract

1. Вертикальный шнекоцентробежный насос, состоящий из стационарно установленного наружного корпуса и размещенной в нем насосной части, включающей корпусные части, роторную часть и блок подшипниковый уплотнительный (БПУ), при этом корпусные части насосной части шнекоцентробежного насоса включают последовательно установленные посредством фланцевых соединений фонарь для установки электродвигателя, корпус подшипника с крышкой, внутренний корпус насоса, выправляющий аппарат, камеру шнека и подводящий патрубок, ведущий к трубопроводу подвода нефти; роторная часть насосной части шнекоцентробежного насоса состоит из вала с установленными на нем шнеком с лопатками и центробежным рабочим колесом; БПУ состоит из верхнего опорного подшипникового узла, размещенного в корпусе подшипника, установленного на корпусе насоса, и нижнего опорного подшипникового узла, установленного в корпусе выправляющего аппарата; внутренний корпус насоса имеет двухвитковый спиральный отвод, переходящий в напорный патрубок, ведущий к трубопроводу отвода нефти; в напорном патрубке корпуса насоса смонтирован фильтр для очистки части поступающей в напорный патрубок нефти от механических примесей; из фильтра для очистки нефти к верхней части корпуса подшипника подведен трубопровод подачи очищенной нефти для смазки и охлаждения верхнего опорного подшипникового узла БПУ, а из корпуса подшипника в наружный корпус подведен трубопровод отвода очищенной нефти; причем шнекоцентробежный насос оборудован датчиками вибрации для контроля виброскорости насоса, установленными на верхнем фланцевом соединении внутреннего корпуса насоса, и датчиками

Description

Полезная модель относится к области насосостроения и предназначена для использования в насосах для перекачивания жидкостей, например нефти. Заявленный вертикальный шнекоцентробежный насос предназначен для подачи нефти и нефтепродуктов в системах магистральных трубопроводов для обеспечения бескавитационной работы магистральных насосов, а также для технологических перекачек на объектах насосных станций.

Известен подпорный насос [RU 2339849 С1, патентообл. ОАО «Сибнефтепровод», опубл. 27.11.2008, МПК: F04D 29/041, F04D 29/16], содержащий корпус, в котором установлено рабочее колесо, имеющее верхнюю и нижнюю поверхности. Между корпусом насоса и рабочим колесом установлены уплотнительные кольца. Уплотнительное кольцо выполнено с кольцевым буртом. В верхней поверхности рабочего колеса выполнена проточка, которая перекрывается с зазором кольцевым буртом.

Известен шнекоцентробежный насос [патент на изобретение RU 2305798 С1, патентообл. Мельников Н.А., Потуроев А.А., Филатов В.А., опубл. 10.09.2007, МПК: F04D 1/04, F04D 9/04], содержащий корпус со всасывающим патрубком и установленный в нем, закрепленный на валу ротор, включающий центробежное колесо закрытого типа и предвключенный шнек с лопатками, выполненными на втулке. Входной и выходной участки шнека коаксиально размещены соответственно во всасывающем патрубке и внутри горловины центробежного колеса. Шнек выполнен двухзаходным. Его лопатки установлены перпендикулярно втулке и в поперечном сечении ограничены с рабочей и тыльной сторон идентичными ломаными линиями. Каждая из линий плавно сопряжена с контуром втулки, в средней части выполнена вогнутой по радиусу, а на периферии - в виде участка прямой, наклоненной к оси вращения насоса под острым углом. Диаметр лопаток шнека выполнен уменьшающимся по направлению к центробежному колесу.

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является шнекоцентробежный насос [патент на изобретение RU 2062360 С1, патентообл. НПО энергетического машиностроения им. акад. В.П. Глушко, опубл. 20.06.1996, МПК: F04D 1/04], включающий монтированные на общем роторе центробежное колесо с двухсторонним входом и два встречно направленных друг к другу шнека, служащий статором общий корпус с общим выходом и расположенными по разные стороны от выхода входами, а также установленные по разные стороны от входов и выхода подшипниковые узлы и по разные стороны от входов и выхода автомат осевой разгрузки и торцевое уплотнение. Шнекоцентробежный насос имеет места с гарантированным лимитированным зазором между ротором и статором. В качестве подшипников установлены подшипники скольжения с гидростатическими полостями, которые непосредственно подключены гидравлически к выходу из насоса. Места гарантированного лимитированного зазора между центробежным колесом и корпусом, в гидростатических подшипниках скольжения, в автомате осевой разгрузки и места возможного осевого контакта подвижного торцевого уплотнения покрыты твердым материалом на основе карбида вольфрама или карбидом вольфрама. Насос снабжен центробежным сепаратором, установленным со стороны автомата осевой разгрузки и имеющим выход для чистой фракции и выход для загрязненной фракции. При этом вход сепаратора подключен к выходу из насоса, а выход чистой фракции к входам в гидростатические полости подшипников.

Конструкция известного шнекоцентробежного насоса позволяет охлаждать подшипники и места с лимитированными зазорами в насосе посредством перекачиваемой среды. Однако недостатком известного технического решения является недостаточная очистка от механических примесей нефти, используемой для смазки и охлаждения. Кроме того, конструкция указанного насоса не предусматривает электрообогрев очищенной нефти, поступающей в подшипники, при низких температурах окружающего воздуха. Указанные недостатки существенно снижают ресурс работы подшипниковых узлов.

Задачей заявленной полезной модели является повышение надежности работы шнекоцентробежного насоса, используемого для трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной полезной модели, является повышение ресурса работы подшипниковых узлов шнекоцентробежного насоса.

Указанный технический результат достигается тем, что в вертикальном шнекоцентробежном насосе, состоящем из стационарно установленного наружного корпуса и размещенной в нем насосной части, включающей корпусные части, роторную часть и блок подшипниковый уплотнительный (БПУ), корпусные части насосной части шнекоцентробежного насоса включают последовательно установленные посредством фланцевых соединений фонарь для установки электродвигателя, корпус подшипника с крышкой, внутренний корпус насоса, выправляющий аппарат, камеру шнека и подводящий патрубок, ведущий к трубопроводу подвода нефти; роторная часть насосной части шнекоцентробежного насоса состоит из вала с установленными на нем шнеком с лопатками и центробежным рабочим колесом; БПУ состоит из верхнего опорного подшипникового узла, размещенного в корпусе подшипника, установленного на корпусе насоса, и нижнего опорного подшипникового узла, установленного в корпусе выправляющего аппарата; корпус насоса имеет двухвитковый спиральный отвод, переходящий в напорный патрубок, ведущий к трубопроводу отвода нефти; в напорном патрубке корпуса насоса смонтирован фильтр для очистки части поступающей в напорный патрубок нефти от механических примесей; из фильтра для очистки нефти к верхней части корпуса подшипника подведен трубопровод подачи очищенной нефти для смазки и охлаждения верхнего опорного подшипникового узла БПУ, а из корпуса подшипника в наружный корпус подведен трубопровод отвода очищенной нефти; при этом шнекоцентробежный насос оборудован датчиками вибрации для контроля виброскорости насоса, установленными на верхнем фланцевом соединении корпуса насоса, и датчиками температуры, один из которых установлен на корпусе подшипника и служит для контроля температуры корпуса насоса перед запуском, а второй установлен в крышке подшипника и служит для контроля температуры очищенной нефти, прошедшей через подшипник насоса; шнекоцентробежный насос оборудован автоматической системой электрообогрева для обогрева БПУ, трубопроводов подачи и отвода очищенной нефти из верхнего опорного подшипникового узла БПУ при низких температурах окружающего воздуха.

Кроме того, в заявленном шнекоцентробежном насосе автоматическая система электрообогрева, а также датчики вибрации и датчики температуры выполнены взрывозащищенными.

Кроме того, в заявленном шнекоцентробежном насосе датчики вибрации на верхнем фланцевом соединении корпуса насоса установлены посредством кронштейнов.

Кроме того, в заявленном шнекоцентробежном насосе фланцевые соединения корпусной части насоса имеют уплотнения в виде резиновых колец круглого сечения.

Кроме того, в заявленном шнекоцентробежном насосе шнек и центробежное рабочее колесо установлены на валу посредством шпоночных соединений.

Кроме того, в заявленном шнекоцентробежном насосе для исключения искрообразования центробежное рабочее колесо имеет щелевые уплотнения, выполненные в виде бронзовых неподвижных колец.

Кроме того, заявленный шнекоцентробежный насос имеет одинарное торцовое уплотнение с дополнительным уплотнением патронного типа.

Заявленная полезная модель поясняется чертежами:

Фиг. 1. Общий вид шнекоцентробежного насоса.

Фиг. 2. Насосная часть шнекоцентробежного насоса. Продольный разрез.

Фиг. 3. Насосная часть шнекоцентробежного насоса. Вид сверху.

На указанных чертежах позициями обозначены следующие конструктивные элементы:

1 - наружный корпус насоса;

2 - внутренний корпус насоса;

3 - фонарь;

4 - вал;

5 - крышка подшипника;

6 - корпус подшипника;

7 - центробежное рабочее колесо;

8 - фильтр для очистки нефти;

9 - трубопровод подачи очищенной нефти;

10 - трубопровод отвода очищенной нефти;

11 - выправляющий аппарат;

12 - камера шнека;

13 - шнек;

14 - подводящий патрубок;

15 - напорный патрубок;

16 - датчики температуры;

17 - кронштейны датчик вибрации;

18 - автоматическая система электрообогрева.

Заявленное устройство конструктивно представляет собой вертикальный полупогружной двухкорпусный шнекоцентробежный насос с рабочим колесом одностороннего входа (закрытого типа).

Шнекоцентробежный насос состоит из стационарно установленного на нефтеперекачивающей станции наружного корпуса 1 и размещенной в нем насосной части, включающей корпусные части, роторную часть и блок подшипниковый уплотнительный (БПУ). Корпусные части включают фонарь 3 для установки электродвигателя, корпус подшипника 6 с крышкой 5, внутренний корпус 2 насоса, выправляющий аппарат 11, камеру шнека 12 и подводящий патрубок 14, ведущий к трубопроводу подвода нефти. Указанные корпусные части установлены последовательно и скреплены посредством фланцевых соединений, имеющих уплотнения в виде резиновых колец круглого сечения.

Подводящий патрубок 14 служит для организации оптимального поступления потока перекачиваемой среды из наружного корпуса 1 насоса на входные кромки лопаток шнека 13. Для уменьшения гидравлических потерь между выходом из трубопровода подвода нефти в наружный корпус 1 и входом в шнек 13, подводящий патрубок 14 насоса выполнен боковым.

Выправляющий аппарат 11 осевого типа служит для выпрямления потока нефти после прохождения шнека 13 и увеличения статического давления на входе в центробежное рабочее колесо 7 насоса. В корпусе выправляющего аппарата выполнена расточка для базирования нижнего опорного подшипникового узла БПУ.

Внутренний корпус 2 насоса со спиральным отводом является базовой деталью насоса и опорой конструкции при креплении насосной части в наружном корпусе 1 насоса. Спиральный отвод переходит в напорный патрубок 15, ведущий к трубопроводу отвода нефти. Для снижения радиальных сил, действующих на центробежное рабочее колесо 7 в процессе работы насоса на нерасчетных режимах, спиральный отвод выполнен двухвитковым. На основном и покрывном дисках центробежного рабочего колеса 7 выполнены два уплотнительных бурта, расположенные на одном диаметре, а в основном диске колеса 7 выполнены семь разгрузочных отверстий, что позволяет снизить осевые силы, действующие на вал насоса. Внутренний корпус 2 имеет отверстие для подсоединения штуцера трубопровода отвода 10 очищенной нефти из БПУ и патрубок для откачки нефти из наружного корпуса. На крышке патрубка расположено отверстие для подсоединения через штуцер крана выпуска воздуха из наружного корпуса 1 при заполнении насоса нефтью.

В напорном патрубке 15 корпуса насоса смонтирован фильтр 8 для очистки части поступающей в напорный патрубок 15 нефти от механических примесей. Из фильтра 8 для очистки нефти к верхней части корпуса подшипника 6 подведен трубопровод подачи 9 очищенной нефти для смазки и охлаждения верхнего опорного подшипникового узла БПУ. Из корпуса подшипника в наружный корпус 1 подведен трубопровод отвода 10 очищенной нефти.

Роторная часть насосной части шнекоцентробежного насоса состоит из вала 4 с установленными на нем посредством шпоночных соединений шнеком 13 с лопатками и центробежным рабочим колесом 7. Шнек 13, предназначенный для обеспечения бескавитационной работы насоса, выполнен 3-х заходным с переменным диаметром втулки и увеличивающимся по длине в сторону выправляющего аппарата 11 шагом лопаток. Общий напор насоса создается как шнеком 13, так и центробежным рабочим колесом 7. Для исключения искрообразования и обеспечения взрывобезопасности центробежное рабочее колесо 7 имеет щелевые уплотнения, выполненные в виде бронзовых неподвижных колец. Кроме того, заявленный шнекоцентробежный насос имеет одинарное торцовое уплотнение с дополнительным уплотнением патронного типа.

Вал 4 состоит из двух частей: вала насоса и вала двигателя, соединенных упругой пластинчатой муфтой. Передача крутящего момента от приводного электродвигателя к валу насоса также производится через пластинчатую упругую муфту. Муфта расположена внутри фонаря 3, установленного на фланец спирального отвода и служащего опорой приводного электродвигателя. Ограждением муфты служат специальные щитки, закрывающие окна фонаря 3. Плавность вращения вала 4 насоса обеспечивается выставлением соосности внутреннего корпуса 2 насоса и корпуса подшипника 6 при сборке.

Корпус подшипника 6 устанавливается на внутренний корпус 2 насоса и служит для размещения в нем верхнего опорного подшипникового узла БПУ. БПУ воспринимает радиальные и осевые нагрузки, действующие на вал 4, а также предотвращает утечки перекачиваемой среды в атмосферу. БПУ состоит из верхнего опорного подшипникового узла, размещенного в корпусе подшипника 6, установленного на внутреннем корпусе 2 насоса, и нижнего опорного подшипникового узла, установленного в корпусе выправляющего аппарата 11. Подшипниковые узлы представляют собой радиальные гидродинамические подшипниковые узлы, выполненные из керамики. Осевая сила, действующая на вал 4 насоса, воспринимается керамическим гидродинамическим упорным подшипником. Верхний радиальный подшипник, упорный подшипник и торцовое уплотнение объединены в единый блок и расположены на верхнем конце вала 4 в корпусе 6 и крышке 5 подшипника, закрепленных на верхнем фланце спирального отвода над центробежным рабочим колесом 7 насоса. Охлаждение этого блока производится очищенной перекачиваемой нефтью. Очистка нефти осуществляется специальным очистным фильтром 8, расположенным в диффузоре спирального отвода. Нижний радиальный подшипник расположен в расточке внутри корпуса выправляющего аппарата 11 насоса. Охлаждение этого подшипника происходит расходом отсепарированной нефти, образующимся за счет разности статических давлений на выходе из выправляющего аппарата 11 и втулке шнека 13.

Шнекоцентробежный насос оборудован датчиками вибрации для контроля виброскорости насоса, установленными посредством кронштейнов 17 на верхнем фланцевом соединении внутреннего корпуса 2 насоса, и датчиками температуры 16, один из которых установлен на корпусе подшипника 6 и служит для контроля температуры внутреннего корпуса 2 насоса перед запуском, а второй установлен в крышке подшипника 5 и служит для контроля температуры очищенной нефти, прошедшей через подшипник насоса. Кроме того, шнекоцентробежный насос оборудован автоматической системой электрообогрева 18 для обогрева БПУ, трубопроводов подачи 9 и отвода 10 очищенной нефти из верхнего опорного подшипникового узла БПУ при низких температурах окружающего воздуха (ниже минус 10°С). В заявленном шнекоцентробежном насосе автоматическая система электрообогрева 18, а также датчики вибрации и датчики температуры 16 выполнены во взрывозащищенном исполнении.

На верхней части корпуса подшипника 6 выполнено отверстие для штуцера трубопровода подачи 9 очищенной нефти к верхнему опорному подшипниковому узлу БПУ, отверстие под штуцер для крана выпуска воздуха из пазухи корпуса при заполнении насоса нефтью. В ребре корпуса выполнена расточка для установки датчика температуры 16 типа ТСПУ для контроля температуры внутреннего корпуса 2 насоса перед запуском. Со стороны насоса на корпусе подшипника 6 закреплен входящий в состав БПУ дроссель для предотвращения попадания перекачиваемой нефти в верхние подшипники насоса и торцовое уплотнение.

Крышка подшипника 5, установленная на корпус подшипника 6, служит базой для установки торцового уплотнения БПУ. В крышке подшипника 5 выполнена расточка для установки датчика температуры 26 типа ТСПУ для контроля температуры очищенной нефти, прошедшей через подшипник насоса.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Перекачиваемая нефть из трубопровода подвода нефти поступает в наружный корпус 1 насоса и затем через подводящий патрубок 14, шнек 13 и выправляющий аппарат 11 в центробежное рабочее колесо 7 насоса. Из центробежного рабочего колеса 7 нефть поступает в спиральный отвод, организованный во внутреннем корпусе 2 насоса, а затем через напорный патрубок 15 в трубопровод отвода нефти. Часть нефти проходит через фильтр 8, расположенный в напорном патрубке 15, и очищенная нефть поступает по трубопроводу подачи 9 очищенной нефти в верхний подшипниковый узел БПУ. Из верхнего подшипникового узла БПУ нефть через трубопровод отвода 10 очищенной нефти поступает обратно на центробежное рабочее колесо 7 насоса.

В заявленном вертикальном шнекоцентробежном насосе достигнуто повышение ресурса работы подшипниковых узлов за счет:

1. Применение БПУ модульной конструкции с парами трения из износостойких материалов.

2. Отсутствие необходимости в подводе жидкой смазки и охлаждающей среды к БПУ за счет смазки и охлаждения БПУ перекачиваемой средой.

3. Применение фильтра для очистки перекачиваемой среды, поступающей на смазку и охлаждение БПУ.

4. Применение автоматической системы электрообогрева БПУ, трубопроводов подачи и отвода очищенной нефти

Claims

1. Вертикальный шнекоцентробежный насос, состоящий из стационарно установленного наружного корпуса и размещенной в нем насосной части, включающей корпусные части, роторную часть и блок подшипниковый уплотнительный (БПУ), при этом корпусные части насосной части шнекоцентробежного насоса включают последовательно установленные посредством фланцевых соединений фонарь для установки электродвигателя, корпус подшипника с крышкой, внутренний корпус насоса, выправляющий аппарат, камеру шнека и подводящий патрубок, ведущий к трубопроводу подвода нефти; роторная часть насосной части шнекоцентробежного насоса состоит из вала с установленными на нем шнеком с лопатками и центробежным рабочим колесом; БПУ состоит из верхнего опорного подшипникового узла, размещенного в корпусе подшипника, установленного на корпусе насоса, и нижнего опорного подшипникового узла, установленного в корпусе выправляющего аппарата; внутренний корпус насоса имеет двухвитковый спиральный отвод, переходящий в напорный патрубок, ведущий к трубопроводу отвода нефти; в напорном патрубке корпуса насоса смонтирован фильтр для очистки части поступающей в напорный патрубок нефти от механических примесей; из фильтра для очистки нефти к верхней части корпуса подшипника подведен трубопровод подачи очищенной нефти для смазки и охлаждения верхнего опорного подшипникового узла БПУ, а из корпуса подшипника в наружный корпус подведен трубопровод отвода очищенной нефти; причем шнекоцентробежный насос оборудован датчиками вибрации для контроля виброскорости насоса, установленными на верхнем фланцевом соединении внутреннего корпуса насоса, и датчиками температуры, один из которых установлен на корпусе подшипника и служит для контроля температуры внутреннего корпуса насоса перед запуском, а второй установлен в крышке подшипника и служит для контроля температуры очищенной нефти, прошедшей через подшипник насоса; шнекоцентробежный насос оборудован автоматической системой электрообогрева для обогрева БПУ, трубопроводов подачи и отвода очищенной нефти из верхнего опорного подшипникового узла БПУ при низких температурах окружающего воздуха.

2. Шнекоцентробежный насос по п. 1, характеризующийся тем, что автоматическая система электрообогрева, а также датчики вибрации и датчики температуры выполнены взрывозащищенными.

3. Шнекоцентробежный насос по п. 1, характеризующийся тем, что датчики вибрации на верхнем фланцевом соединении внутреннего корпуса насоса установлены посредством кронштейнов.

4. Шнекоцентробежный насос по п. 1, характеризующийся тем, что фланцевые соединения корпусной части насоса имеют уплотнения в виде резиновых колец круглого сечения.

5. Шнекоцентробежный насос по п. 1, характеризующийся тем, что шнек и центробежное рабочее колесо установлены на валу посредством шпоночных соединений.

6. Шнекоцентробежный насос по п. 1, характеризующийся тем, что для исключения искрообразования центробежное рабочее колесо имеет щелевые уплотнения, выполненные в виде бронзовых неподвижных колец.

7. Шнекоцентробежный насос по п. 1, характеризующийся тем, что он имеет одинарное торцовое уплотнение с дополнительным уплотнением патронного типа.