RU2442909C2 - Multi-stage high-speed immersed impeller pump - Google Patents
Multi-stage high-speed immersed impeller pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442909C2 RU2442909C2 RU2010105959/06A RU2010105959A RU2442909C2 RU 2442909 C2 RU2442909 C2 RU 2442909C2 RU 2010105959/06 A RU2010105959/06 A RU 2010105959/06A RU 2010105959 A RU2010105959 A RU 2010105959A RU 2442909 C2 RU2442909 C2 RU 2442909C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- wheel
- stage
- centrifugal
- locking sleeve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к погружному оборудованию для нефтедобычи, в частности к погружным центробежным насосным установкам, в том числе используемым на малодебитном фонде скважин.The invention relates to the oil industry, and in particular to submersible equipment for oil production, in particular to submersible centrifugal pumping units, including those used on a low-yield well stock.
Уровень техникиState of the art
В связи с тем, что в настоящее время значительная часть месторождений находится в заключительной стадии эксплуатации, все большую актуальность приобретает эксплуатация скважин малодебитного осложненного фонда. Характерной особенностью таких скважин является значительное изменение притока в течение короткого промежутка времени. В такой ситуации поддержание эффективного режима работы системы «скважина - центробежный насос» осуществляется за счет реализации необходимого частотного режима работы насоса, что, в свою очередь, обуславливает необходимость широкого диапазона регулирования. Кроме того, высокая частота вращения вала насоса позволяет значительно снизить массогабаритные характеристики погружной части установки, что создает экономически привлекательную ситуацию.Due to the fact that at present a significant part of the fields is in the final stage of operation, the exploitation of wells of a low-yield complicated fund is becoming increasingly important. A characteristic feature of such wells is a significant change in flow over a short period of time. In such a situation, maintaining an effective operating mode of the "well-centrifugal pump" system is carried out by implementing the necessary frequency operating mode of the pump, which, in turn, necessitates a wide range of regulation. In addition, the high frequency of rotation of the pump shaft can significantly reduce the weight and size characteristics of the immersion part of the installation, which creates an economically attractive situation.
Для эффективного использования скважин малодебитного осложненного фонда необходимо создание максимально возможной депрессии на пласт, что обуславливает повышенное содержание твердых частиц в продукте скважины.For the efficient use of wells with a low-yield complicated stock, it is necessary to create the maximum possible depression on the formation, which leads to an increased content of solid particles in the well product.
В настоящее время для повышения эффективности нефтедобычи все более широко используются различные методы воздействия на нефтяной пласт, например гидроразрыв. Повышается проницаемость пласта и, как следствие, возрастает приток добывающих скважин. Вместе с тем такой технологический прием существенно увеличивает концентрацию твердых частиц в продукте скважины.Currently, to increase the efficiency of oil production, various methods of influencing the oil reservoir, such as hydraulic fracturing, are increasingly being used. The permeability of the formation increases and, as a result, the influx of production wells increases. However, this technique significantly increases the concentration of solid particles in the well product.
Повышенная концентрация твердых частиц в зонах трения центробежного насоса крайне негативно сказывается на его ресурсных показателях. Это обстоятельство обуславливает актуальность технических решений, позволяющих снизить вероятность проникновения твердых частиц в зоны трения центробежного насоса. С этой точки зрения, у существующих типов центробежных насосов наиболее уязвимым местом является зазор между ступицей рабочего колеса и направляющим аппаратом предыдущей ступени. Кроме того, наличие указанного зазора влечет за собой значительные перетечки между ступенями насоса, что негативно сказывается на КПД насоса. Устранение таких перетечек особо актуально для высокооборотных насосов, имеющих высокий напор ступени.The increased concentration of solid particles in the friction zones of a centrifugal pump has an extremely negative effect on its resource indicators. This circumstance determines the relevance of technical solutions to reduce the probability of penetration of solid particles into the friction zones of a centrifugal pump. From this point of view, for existing types of centrifugal pumps, the most vulnerable place is the gap between the hub of the impeller and the guide device of the previous stage. In addition, the presence of the specified gap entails significant leakage between the stages of the pump, which negatively affects the efficiency of the pump. The elimination of such overflows is especially important for high-speed pumps with a high stage head.
Известно техническое решение, позволяющее устранить зазор между ступицей рабочего колеса и направляющим аппаратом предыдущей ступени, - двухопорная схема компоновки центробежного насоса. Например, многоступенчатый центробежный насос марки 225 ЭЦНАК 5-80-900 крупнейшего отечественного производителя погружных насосов - завода «АЛНАС» (аналог предлагаемого изобретения), состоящий из размещенных в одном цилиндрическом корпусе вала и нескольких ступеней, каждая из которых включает неподвижные относительно корпуса элементы и соединенное при помощи шпонки с валом насоса центробежное колесо со ступицей.A technical solution is known that allows you to eliminate the gap between the hub of the impeller and the guide apparatus of the previous stage, a two-support arrangement of the centrifugal pump. For example, a multi-stage centrifugal pump of mark 225 ETSNAK 5-80-900 of the largest domestic manufacturer of submersible pumps - the ALNAS plant (an analogue of the invention), consisting of several stages located in one cylindrical shaft housing, each of which includes elements that are stationary relative to the housing and a centrifugal wheel with a hub connected by a key to the pump shaft.
Суть известного технического решения состоит в том, что центробежное колесо опирается не только на неподвижные элементы ступени, но и торцевой поверхностью ступицы на неподвижные элементы предыдущей ступени.The essence of the known technical solution is that the centrifugal wheel rests not only on the fixed elements of the stage, but also on the end surface of the hub on the stationary elements of the previous stage.
Недостатком такой конструкции является крайне низкая технологичность, обусловленная необходимостью «подгонки» двух опорных поверхностей центробежного колеса.The disadvantage of this design is the extremely low adaptability, due to the need to "fit" the two supporting surfaces of the centrifugal wheel.
Кроме того, при неравномерном износе опор возникают перетечки либо между зонами высокого и низкого давления ступени, либо между ступицей рабочего колеса и направляющим аппаратом предыдущей.In addition, with uneven wear of the supports, overflow occurs either between the high and low pressure zones of the stage, or between the impeller hub and the previous guide device.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является погружной многоступенчатый центробежный насос, конструкция которого представлена в патенте России RU 2294458 С1 от 06.10.2005 (прототип), состоящий из размещенных в одном цилиндрическом корпусе вала и нескольких ступеней, каждая из которых включает неподвижные относительно корпуса опорный диск, цилиндрический корпусной элемент, направляющий аппарат и соединенное при помощи шпонки с валом насоса центробежное колесо со ступицей, которое, в свою очередь, содержит скрепленные лопатками ведомый и ведущий диски, причем центробежное колесо сопрягается с направляющим аппаратом с помощью кольцевого подшипника скольжения, подвижная часть которого установлена на внешней поверхности ведомого диска, а ответная неподвижная часть - на опорном диске.Closest to the proposed technical solution is a submersible multistage centrifugal pump, the design of which is presented in Russian patent RU 2294458 C1 dated 10/06/2005 (prototype), consisting of several stages located in one cylindrical shaft housing, each of which includes a support disk fixed relative to the housing , a cylindrical housing element, a guide apparatus and a centrifugal wheel with a hub connected with a key to the pump shaft, which, in turn, contains fastened blades and the driven and driving disks, the centrifugal wheel being mated to the guide apparatus using an annular sliding bearing, the movable part of which is mounted on the outer surface of the driven disk, and the reciprocal fixed part is on the supporting disk.
Конструкция прототипа представлена фиг.1. Цифрами обозначены:The design of the prototype is presented in figure 1. The numbers indicate:
1 - вал;1 - shaft;
2 - направляющий аппарат;2 - a directing apparatus;
3 - ведущий диск;3 - master drive;
4 - центробежное колесо;4 - centrifugal wheel;
5 - ведомый диск;5 - a conducted disk;
6 - подвижная часть подшипника скольжения;6 - movable part of the sliding bearing;
7 - неподвижная часть подшипника скольжения;7 - the stationary part of the sliding bearing;
8 - опорный диск;8 - reference disk;
9 - цилиндрический корпусной элемент;9 - a cylindrical housing element;
10 - центробежное колесо со ступицей.10 - centrifugal wheel with a hub.
К технологическим недостаткам прототипа относятся сложность изготовления и сборки насоса, вызванные тем, что центробежное колесо каждой ступени связано с валом насоса индивидуальной шпонкой, а для исключения перетоков каждая шпонка ступени развернута относительно соседней на некоторый угол.The technological disadvantages of the prototype include the difficulty in manufacturing and assembling the pump, due to the fact that the centrifugal wheel of each stage is connected to the pump shaft by an individual key, and to exclude overflows, each key of the stage is rotated relative to the neighboring one by a certain angle.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Основной технический результат изобретения состоит в разработке многоступенчатого высокооборотного погружного центробежного насоса, обладающего повышенными ресурсными показателями, технологичностью изготовления и высоким КПД.The main technical result of the invention consists in the development of a multi-stage high-speed submersible centrifugal pump with improved service life, manufacturability and high efficiency.
Для достижения указанного технического результата в насосе, состоящем из размещенных в одном цилиндрическом корпусе вала и нескольких ступеней, каждая из которых включает неподвижные относительно корпуса опорный диск, цилиндрический корпусной элемент, направляющий аппарат и соединенное при помощи шпонки с валом насоса центробежное колесо со ступицей, которое, в свою очередь, содержит скрепленные лопатками ведомый и ведущий диски, причем центробежное колесо сопрягается с направляющим аппаратом с помощью кольцевого подшипника скольжения, подвижная часть которого установлена на внешней поверхности ведомого диска, а ответная неподвижная часть на опорном диске, согласно изобретению между центробежным колесом и направляющим аппаратом предыдущей ступени, на оси насоса, по шпонке, устанавливается запирающая втулка, "телескопически" сопряженная со ступицей центробежного колеса и соприкасающаяся с поверхностью направляющего аппарата предыдущей ступени, причем геометрические характеристики направляющего аппарата удовлетворяют условиюTo achieve the specified technical result in the pump, consisting of a shaft located in one cylindrical housing and several stages, each of which includes a support disk fixed to the housing, a cylindrical housing element, a guiding device and a centrifugal wheel with a hub connected by a key to the pump shaft, which in turn, it contains the driven and driving disks fastened by the blades, the centrifugal wheel being mated to the guide apparatus by means of an annular sliding bearing a cylinder, the movable part of which is mounted on the outer surface of the driven disk, and the reciprocal stationary part on the support disk, according to the invention, between the centrifugal wheel and the guide apparatus of the previous stage, a locking sleeve is mounted on the pump axis along the key, telescopically coupled to the centrifugal wheel hub and in contact with the surface of the guide apparatus of the previous stage, and the geometric characteristics of the guide apparatus satisfy the condition
Н>1,5×Q/(ω×R2),H> 1.5 × Q / (ω × R 2 ),
где Н - высота проточной части направляющего аппарата;where H is the height of the flowing part of the guide apparatus;
ω - угловая скорость центробежного колеса;ω is the angular velocity of the centrifugal wheel;
R - радиус центробежного колеса;R is the radius of the centrifugal wheel;
Q - объемная подача насоса,Q - volumetric flow of the pump,
при этом сечение запирающей втулки плоскостью по ее оси может иметь параболический или конический профиль, а в пространстве, ограниченном поверхностями вала, ступицы центробежного колеса, запирающей втулки и направляющего аппарата предыдущей ступени, может быть установлена цилиндрическая защитная втулка, соединенная шпонкой с валом насоса. На все соприкасающиеся поверхности запирающей втулки и направляющего аппарата предыдущей ступени может быть произведено напыление высокопрочного покрытия. Запирающая втулка и направляющий аппарат предыдущей ступени могут быть выполнены составными. Соприкасающиеся части запирающей втулки и направляющего аппарата предыдущей ступени могут быть выполнены из высокопрочного сплава на основе карбида вольфрама. Вращающиеся детали всех ступеней насоса: центробежные колеса и запирающие втулки, могут быть связаны с валом насоса единой шпонкой.at the same time, the section of the locking sleeve with a plane along its axis can have a parabolic or conical profile, and in the space limited by the surfaces of the shaft, the hub of the centrifugal wheel, the locking sleeve and the guide apparatus of the previous stage, a cylindrical protective sleeve connected by a key to the pump shaft can be installed. All contact surfaces of the locking sleeve and the guiding apparatus of the previous stage can be sprayed with a high-strength coating. The locking sleeve and the guide apparatus of the previous stage can be made integral. The contacting parts of the locking sleeve and the guide apparatus of the previous stage can be made of high-strength alloy based on tungsten carbide. Rotating parts of all stages of the pump: centrifugal wheels and locking sleeves, can be connected to the pump shaft with a single key.
Защитная втулка снижает вероятность проникновения твердых частиц в зону трения «ступица - вал - направляющий аппарат», что значительно увеличивает ресурсные показатели. Кроме того, снижение вероятности проникновения твердых частиц в зону трения «ступица - вал - направляющий аппарат» позволяет существенно повысить частоту вращения вала насоса без снижение ресурсных показателей, что делает его высокооборотным.The protective sleeve reduces the probability of penetration of solid particles into the friction zone "hub - shaft - guide apparatus", which significantly increases the resource indicators. In addition, reducing the probability of penetration of solid particles into the friction zone "hub - shaft - guiding apparatus" can significantly increase the frequency of rotation of the pump shaft without reducing the resource indicators, which makes it high-speed.
Защитная втулка снижает перетоки перекачиваемой жидкости между ступенями, что увеличивает КПД насоса.The protective sleeve reduces the flow of pumped fluid between the stages, which increases the efficiency of the pump.
Достижение технического результата в виде технологичности изготовления многоступенчатого высокооборотного погружного центробежного насоса состоит в том, что применение запирающей втулки устраняет необходимость «подгонки» опор в двухопорной конструкции насоса.Achieving the technical result in the form of manufacturability of manufacturing a multi-stage high-speed submersible centrifugal pump consists in the fact that the use of a locking sleeve eliminates the need to "fit" the supports in the double support pump design.
Параболический или конический профиль запирающей втулки повышает технологичность ее изготовления и улучшает гидравлические свойства проточной части насоса, что увеличивает КПД насоса.The parabolic or conical profile of the locking sleeve increases the manufacturability of its manufacture and improves the hydraulic properties of the flow part of the pump, which increases the efficiency of the pump.
К повышению технологичности также следует отнести напыление высокопрочного покрытия на соприкасающиеся поверхности запирающей втулки и направляющего аппарата предыдущей ступени (позиция 2 фиг.2).The increase in manufacturability should also include the spraying of a high-strength coating on the contacting surfaces of the locking sleeve and the guide apparatus of the previous stage (
Выполнение запирающей втулки и направляющего аппарата предыдущей ступени составными повышает технологичность их изготовления, а когда соприкасающиеся части запирающей втулки и направляющего аппарата предыдущей ступени выполняются из высокопрочного сплава на основе карбида вольфрама, имеет место рост ресурсных показателей насоса.The execution of the locking sleeve and the guide device of the previous stage with the components increases the manufacturability of their manufacture, and when the contacting parts of the locking sleeve and the guide device of the previous step are made of high-strength alloy based on tungsten carbide, there is an increase in the service life of the pump.
Запирающие и защитные втулки одной ступени и центробежное колесо насоса связываются с валом насоса единой шпонкой, в том числе для повышения технологичности изготовления вала насоса и сборки насоса.The locking and protective sleeves of one stage and the centrifugal pump wheel are connected with the pump shaft by a single key, including to increase the manufacturability of the pump shaft and the pump assembly.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1 иллюстрирует особенности конструкции прототипа предлагаемого технического решения.Figure 1 illustrates the design features of the prototype of the proposed technical solution.
Фиг.2 иллюстрирует суть предлагаемого технического решения и параметры, определяющие диапазон применимости предлагаемого решения.Figure 2 illustrates the essence of the proposed technical solution and the parameters that determine the range of applicability of the proposed solution.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Насос состоит из размещенных в одном цилиндрическом корпусе вала 1 и нескольких ступеней, каждая из которых включает неподвижные относительно корпуса опорный диск 8, цилиндрический корпусной элемент 9, направляющий аппарат 2 и соединенное при помощи шпонки с валом насоса 1 центробежное колесо 4 со ступицей 10, которое, в свою очередь, содержит скрепленные лопатками ведомый 5 и ведущий 3 диски, причем центробежное колесо 4 сопрягается с направляющим аппаратом с помощью кольцевого подшипника скольжения 6 и 7, подвижная часть которого 6 установлена на внешней поверхности ведомого диска 5, а ответная неподвижная часть 7 - на опорном диске 8. Между центробежным колесом 4 и направляющим аппаратом предыдущей ступени, на оси насоса, по шпонке, установлена запирающая втулка 11, "телескопически" сопряженная со ступицей центробежного колеса 10 и соприкасающаяся с поверхностью направляющего аппарата предыдущей ступени. Геометрические характеристики направляющего аппарата удовлетворяют условиюThe pump consists of a shaft located in one cylindrical shaft housing 1 and several stages, each of which includes a
Н>1,5×Q/(ω×R2),H> 1.5 × Q / (ω × R 2 ),
где Н - высота проточной части направляющего аппарата;where H is the height of the flowing part of the guide apparatus;
ω - угловая скорость центробежного колеса;ω is the angular velocity of the centrifugal wheel;
R - радиус центробежного колеса;R is the radius of the centrifugal wheel;
Q - объемная подача насоса.Q - volumetric flow of the pump.
Указанное выше условие базируется на том, что для плотного прилегания запирающей втулки 11 к поверхности направляющего аппарата предыдущей ступени необходимо, чтобы давление на поверхностях запирающей втулки, обозначенной на фиг.2 цифрой 13, было больше давления на поверхности запирающей втулки, обозначенной на фиг.2 цифрой 14. С практической точностью это условие может быть сформулировано следующим образом:The above condition is based on the fact that for a tight fit of the locking sleeve 11 to the surface of the guide apparatus of the previous stage, it is necessary that the pressure on the surfaces of the locking sleeve, indicated in figure 2 by 13, be greater than the pressure on the surface of the locking sleeve, indicated in figure 2 14. With practical accuracy, this condition can be formulated as follows:
где PA - давление на выходе из направляющего аппарата, а PB - давление в зазоре между поверхностями направляющего аппарата и рабочим колесом в зоне вала.where P A is the pressure at the outlet of the guide vane, and P B is the pressure in the gap between the surfaces of the guide vane and the impeller in the shaft area.
Соотношение (1) можно записать в видеRelation (1) can be written as
где PAC - перепад давления между точками A и C, аwhere P AC is the pressure drop between points A and C, and
PBC - перепад давления между точками B и C.P BC is the pressure drop between points B and C.
Перепад давления между точками B и C определяется напором центробежного насоса, образованного поверхностями направляющего аппарата и рабочего колеса. Напор такого насоса можно определить по окружной скорости, равной половине скорости в зазоре «поверхность направляющего аппарата - рабочее колесо»The pressure difference between points B and C is determined by the pressure of the centrifugal pump formed by the surfaces of the guide vane and impeller. The pressure of such a pump can be determined by the peripheral speed equal to half the speed in the gap "surface of the guide vane - impeller"
где ρ - плотность перекачиваемой среды;where ρ is the density of the pumped medium;
ω - угловая скорость центробежного колеса;ω is the angular velocity of the centrifugal wheel;
R - радиус центробежного колеса.R is the radius of the centrifugal wheel.
Перепад давления между точками B и C определяется какThe pressure drop between points B and C is defined as
где ΔPг - гидравлические потери в каналах направляющего аппарата;where ΔP g - hydraulic losses in the channels of the guide apparatus;
ΔPд - прирост давления в диффузорных каналах направляющего аппарата.ΔP d - pressure increase in the diffuser channels of the guide apparatus.
Сделаем самую «жесткую» оценку требований, накладываемых на геометрию направляющего аппарата, т.е. положим ΔPд=0.We will make the most “rigorous” assessment of the requirements imposed on the geometry of the guide vane, i.e. put ΔP d = 0.
ΔPг складываются из потерь на трение и местного сопротивления при выходе потока из цилиндрической части направляющего аппарата. Тогда, используя соотношение Дарси-Вейсбаха, имеемΔP g consist of friction losses and local resistance when the flow exits the cylindrical part of the guide vane. Then, using the Darcy-Weisbach relation, we have
ΔPг=ξ×(ρ×V2/2)×(L/Dэ)+ξм×(ρ×V2/2),ΔP r = ξ × (ρ × V 2/2) × (L / D e) + ξ m × (ρ × V 2/2),
где ξ - коэффициент гидравлического сопротивления на трение;where ξ is the coefficient of hydraulic resistance to friction;
ξм - коэффициент гидравлического сопротивления местных потерь;ξ m is the coefficient of hydraulic resistance of local losses;
L - длина проточной части каналов направляющего аппарата;L is the length of the flowing part of the channels of the guide apparatus;
Dэ - эквивалентный гидравлический диаметр каналов направляющегоD e - equivalent hydraulic diameter of the guide channels
аппарата;apparatus;
V - средняя скорость в каналах направляющего аппарата.V is the average speed in the channels of the guide vane.
Принимая ξм=1, как при повороте потока на 90 градусов, из (2)-(4) имеемTaking ξ m = 1, as when the flow rotates 90 degrees, from (2) - (4) we have
Эквивалентный гидравлический диаметр канала, образованного двумя параллельными плоскостями, равен двойному зазору между этими плоскостями, поэтому без учета площади лопаток направляющего аппаратаThe equivalent hydraulic diameter of the channel formed by two parallel planes is equal to the double gap between these planes, therefore, without taking into account the area of the vanes of the guide vane
где H - высота проточной части направляющего аппарата.where H is the height of the flowing part of the guide apparatus.
Определяя среднюю скорость в каналах направляющего аппарата по среднему радиусу рабочего колеса, имеемDetermining the average speed in the channels of the guiding apparatus according to the average radius of the impeller, we have
где Q - объемная подача насоса.where Q is the volumetric flow of the pump.
Теперь, с учетом соотношений (6) и (7) соотношение (5) принимает видNow, taking into account relations (6) and (7), relation (5) takes the form
где A=2×[1+ξ×L/(2×H)]0,5/3,14.where A = 2 × [1 + ξ × L / (2 × H)] 0.5 / 3.14.
Сделаем оценку максимально возможной величины значения величины A.Let us estimate the maximum possible value of the value of A.
Для реальных погружных нефтяных насосов L не превышает 100 мм.For real submersible oil pumps, L does not exceed 100 mm.
При наличии в продукте скважины механических примесей эксплуатация погружных нефтяных насосов практически невозможна при H, меньшем 1 мм.In the presence of mechanical impurities in the well product, the operation of submersible oil pumps is practically impossible at H less than 1 mm.
Тогда для ξ=0,04Then for ξ = 0.04
A=2×[1+0,04×100/(2×1)]0,5/3,14=1,42.A = 2 × [1 + 0.04 × 100 / (2 × 1)] 0.5 / 3.14 = 1.42.
Итак, округляя величину A до 1,5, имеемSo, rounding the value of A to 1.5, we have
Н>1,5×Q/(ω×R2),H> 1.5 × Q / (ω × R 2 ),
где H - высота проточной части направляющего аппарата;where H is the height of the flowing part of the guide apparatus;
ω - угловая скорость центробежного колеса;ω is the angular velocity of the centrifugal wheel;
R - радиус центробежного колеса.R is the radius of the centrifugal wheel.
Сечение запирающей втулки 11 плоскостью по ее оси может иметь параболический или конический профиль.The section of the locking sleeve 11 by a plane along its axis may have a parabolic or conical profile.
В пространстве, ограниченном поверхностями вала 1, ступицы центробежного колеса 10, запирающей втулки 11 и направляющего аппарата предыдущей ступени 2, может быть установлена цилиндрическая защитная втулка, соединенная шпонкой с валом насоса.In the space limited by the surfaces of the shaft 1, the hub of the
На все соприкасающиеся поверхности запирающей втулки 11 и направляющего аппарата предыдущей ступени может быть произведено напыление высокопрочного покрытия 12.All contacting surfaces of the locking sleeve 11 and the guiding apparatus of the previous stage can be sprayed with a high-strength coating 12.
Запирающая втулка 11 и направляющий аппарат предыдущей ступени могут быть выполнены составными. Соприкасающиеся части запирающей втулки 11 и направляющего аппарата предыдущей ступени могут быть выполнены из высокопрочного сплава на основе карбида вольфрама.The locking sleeve 11 and the guide apparatus of the previous stage can be made integral. The contacting parts of the locking sleeve 11 and the guide apparatus of the previous stage can be made of high-strength alloy based on tungsten carbide.
Вращающиеся детали всех ступеней насоса: центробежные колеса 4 и запирающие втулки 11, могут быть связаны с валом насоса 1 единой шпонкой.Rotating parts of all stages of the pump:
Пластовая жидкость, проходя горловину центробежного колеса, образованную внешней цилиндрической поверхностью ступицы 10 и цилиндрической поверхностью ведомого диска 5, поступает в каналы центробежного колеса. За счет центробежных сил в каналах центробежного колеса 4 энергия жидкости возрастает, что приводит к росту ее давления на выходе их центробежного колеса. По каналам направляющего аппарата 2 перекачиваемая жидкость поступает в точку A (фиг.2). Вследствие потерь на трение и местного сопротивления при выходе потока из цилиндрической части направляющего аппарата давление перекачиваемой среды в точке A (фиг.2) меньше давления перекачиваемой среды в точке C (фиг.2).The reservoir fluid, passing the neck of the centrifugal wheel formed by the outer cylindrical surface of the
Давление жидкости в точке B (фиг.2) меньше давления в точке C (фиг.2) на величину напора центробежного насоса, образованного поверхностями направляющего аппарата и рабочего колеса. Если этот напор больше потерь на трение и местного сопротивления при выходе потока из цилиндрической части направляющего аппарата, то давление в точке A (фиг.2) больше давления в точке B (фиг.2). Под действием разности давлений в точках A и B (фиг.2) запирающая втулка 11 прижимается к поверхности направляющего аппарата предыдущей ступени, что минимизирует проникновение твердых частиц в зоны трения центробежного насоса и перетоки жидкости между ступенями насоса.The fluid pressure at point B (FIG. 2) is less than the pressure at point C (FIG. 2) by the pressure of the centrifugal pump formed by the surfaces of the guide vane and impeller. If this pressure is greater than the friction loss and local resistance when the flow exits the cylindrical part of the guide apparatus, then the pressure at point A (FIG. 2) is greater than the pressure at point B (FIG. 2). Under the influence of the pressure difference at points A and B (Fig. 2), the locking sleeve 11 is pressed against the surface of the guide apparatus of the previous stage, which minimizes the penetration of solid particles into the friction zones of the centrifugal pump and the flow of fluid between the stages of the pump.
Условие, при котором будет иметь место прижатие запирающей втулки к поверхности направляющего аппарата предыдущей ступени, определяется соотношением, приведенным в формуле изобретения.The condition under which the locking sleeve will be pressed against the surface of the guide apparatus of the previous stage is determined by the ratio given in the claims.
Claims (7)
Н>1,5·Q/(ω·R2),
где Н - высота проточной части направляющего аппарата;
ω - угловая скорость центробежного колеса;
R - радиус центробежного колеса;
Q - объемная подача насоса.1. A multi-stage high-speed submersible centrifugal pump, consisting of several stages located in one cylindrical shaft housing, each of which includes a support disk fixed to the housing, a cylindrical housing element, a guiding device and a centrifugal wheel with a hub connected by a key to the pump shaft, which in turn, contains driven and driving disks fastened by the blades, and the centrifugal wheel is mated to the guide apparatus using an annular bearing with an openings, the movable part of which is mounted on the outer surface of the driven disk, and the reciprocal fixed part on the supporting disk, characterized in that a locking sleeve is installed “on the pump axis” telescopically coupled to the centrifugal wheel hub between the centrifugal wheel and the previous stage guide apparatus in contact with the surface of the guide apparatus of the previous stage, and the geometric characteristics of the guide apparatus satisfy the condition
H> 1.5 · Q / (ω · R 2 ),
where H is the height of the flowing part of the guide apparatus;
ω is the angular velocity of the centrifugal wheel;
R is the radius of the centrifugal wheel;
Q - volumetric flow of the pump.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010105959/06A RU2442909C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Multi-stage high-speed immersed impeller pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010105959/06A RU2442909C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Multi-stage high-speed immersed impeller pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010105959A RU2010105959A (en) | 2011-08-27 |
| RU2442909C2 true RU2442909C2 (en) | 2012-02-20 |
Family
ID=44756280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010105959/06A RU2442909C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Multi-stage high-speed immersed impeller pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2442909C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114790989A (en) * | 2022-03-23 | 2022-07-26 | 江苏大学流体机械温岭研究院 | Anti-blocking wear-resistant multistage pump |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4278399A (en) * | 1979-06-21 | 1981-07-14 | Kobe, Inc. | Pumping stage for multi-stage centrifugal pump |
| US5160240A (en) * | 1987-06-22 | 1992-11-03 | Oil Dynamics, Inc. | Centrifugal pump with modular bearing support for pumping fluids containing abrasive particles |
| RU2208709C2 (en) * | 2001-07-02 | 2003-07-20 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Submersible multistage centrifugal pump |
| RU2294458C1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-02-27 | Александр Александрович Иванов | Multistage submersible centrifugal pump (versions) |
| RU2328624C1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Submerged multi-stage centrifugal pump |
-
2010
- 2010-02-24 RU RU2010105959/06A patent/RU2442909C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4278399A (en) * | 1979-06-21 | 1981-07-14 | Kobe, Inc. | Pumping stage for multi-stage centrifugal pump |
| US5160240A (en) * | 1987-06-22 | 1992-11-03 | Oil Dynamics, Inc. | Centrifugal pump with modular bearing support for pumping fluids containing abrasive particles |
| RU2208709C2 (en) * | 2001-07-02 | 2003-07-20 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Submersible multistage centrifugal pump |
| RU2294458C1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-02-27 | Александр Александрович Иванов | Multistage submersible centrifugal pump (versions) |
| RU2328624C1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Submerged multi-stage centrifugal pump |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010105959A (en) | 2011-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8070426B2 (en) | System, method and apparatus for open impeller and diffuser assembly for multi-stage submersible pump | |
| US9638207B2 (en) | Centrifugal pump for handling abrasive-laden fluid | |
| US9046090B2 (en) | High efficiency impeller | |
| US20200325901A1 (en) | High viscosity pumping system and method of using same | |
| RU2735978C1 (en) | Stage of multistage vane pump | |
| US10260518B2 (en) | Downhole electrical submersible pump with upthrust balance | |
| RU2422679C1 (en) | Stage of submersible pump | |
| RU2442909C2 (en) | Multi-stage high-speed immersed impeller pump | |
| RU2376500C2 (en) | Impeller of submerged centrifugal pump stage | |
| EA009266B1 (en) | Submersible centrifugal electric pump | |
| RU57395U1 (en) | GUIDING DEVICE FOR STEP OF SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP | |
| RU2196253C1 (en) | Centrifugal oil-well pump stage | |
| RU74174U1 (en) | STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP | |
| RU2303167C1 (en) | Stage of submersible centrifugal pump for production of oil | |
| RU61812U1 (en) | SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP DISPERSANT | |
| RU179622U1 (en) | SUBMERSIBLE MULTI-STAGE PUMP | |
| RU2209345C2 (en) | Stage of multistage submersible centrifugal pump | |
| RU179380U1 (en) | SUBMERSIBLE MULTI-STAGE PUMP | |
| RU2402695C1 (en) | Distributor of radial-flow multistage pump | |
| RU2209347C2 (en) | Dispersing stage of submersible multistage centrifugal pump | |
| CN205478555U (en) | Centrifugal pump side direction formula spiral delivery chamber | |
| RU2249728C2 (en) | Centrifugal multistage pump | |
| RU101113U1 (en) | MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP GUIDELINES | |
| RU2311561C1 (en) | Design of multistage pump | |
| RU194907U1 (en) | PUMP |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140225 |