RU2466367C2 - Устройство и способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса - Google Patents
Устройство и способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2466367C2 RU2466367C2 RU2009148657/28A RU2009148657A RU2466367C2 RU 2466367 C2 RU2466367 C2 RU 2466367C2 RU 2009148657/28 A RU2009148657/28 A RU 2009148657/28A RU 2009148657 A RU2009148657 A RU 2009148657A RU 2466367 C2 RU2466367 C2 RU 2466367C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- support
- pipeline
- valve
- centrifugal wheel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидромашиностроении при разработке оборудования нефтедобывающей промышленности, в частности многоступенчатых погружных центробежных насосов. Устройство содержит «плавающее» по валу насоса центробежное колесо, нижняя шайба которого прижата осевым усилием к опорному бурту направляющего аппарата предыдущей ступени, внешний по отношению к насосу источник высокого давления, регулирующую и редуцирующую арматуру, регистратор давления и индикатор «всплытия» центробежного колеса. В опорном бурте направляющего аппарата выполнено седло для клапана. Седло снабжено уплотняющими выступами, размещенными на его наружном и внутреннем диаметрах. Седло со стороны полости рабочего колеса прикрыто клапаном. Клапан состоит из уплотнительного кольца и металлической пяты. Индикатор «всплытия» центробежного колеса состоит из горизонтального и вертикального участков трубопровода, тройника, соединяющего эти участки. Верхняя часть вертикального участка, соединенная с нижним отводом тройника, выполнена прозрачной и снабжена делениями. Способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса реализуется при помощи устройства. Технический результат - упрощение конструкции устройства, повышение надежности и точности измерений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидромашиностроении при разработке оборудования нефтедобывающей промышленности, в частности многоступенчатых погружных центробежных насосов, а именно для определения усилий на опору направляющего аппарата ступени во время стендовых испытаний.
Известно устройство для определения величины осевого усилия, действующего на упорный подшипник турбомашины. Устройство содержит подвижный в осевом направлении думмис, размещенный в проточке статора с образованием двух полостей, связанных с источником высокого давления, регистратор давления и реле осевого сдвига. Это устройство раскрыто в описании изобретения к авторскому свидетельству 861988, 17.09.81, G01L 5/00.
Известно также устройство для определения осевых усилий на вал центробежного насоса, раскрытое в патенте US 4782696 A, 08.11.1988, G01L 5/12.
Недостатком устройств такой конструкции является отсутствие возможности определения осевых усилий в одной ступени многоступенчатого насоса, сложность устройства, а также большое число промежуточных элементов, передающих осевое усилие от центробежного колеса к измерительному устройству.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является устройство для определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса, раскрытое в описании изобретения к патенту Российской Федерации 2206076, 29.11.2001, G01L 5/00, G01L 1/22. Устройство содержит корпус, выполненный в виде направляющего аппарата ступени насоса, и кольцевую мембрану. Мембрана снабжена опорным буртом, представляющим собой осевую опору для рабочего колеса. На поверхности внутренней части мембраны закреплены две пары тензодатчиков, электрически связанных с устройством определения состояния тензодатчиков. Для визуального определения момента «всплытия» рабочих колес (индикации «всплытия») в сборку ступеней установили направляющий аппарат с прозрачной боковой поверхностью, выполненной из оргстекла.
Основными недостатками прототипа являются высокая сложность конструкции и трудоемкость ее использования. Тензодатчики ненадежно работают в воде, на которой проводятся испытания насосов, поэтому требуют весьма тщательной гидроизоляции. Тензометрия предполагает большой объем подготовительной и тарировочной работы, нуждается в дорогостоящем электроизмерительном и вспомогательном оборудовании, а также в высокопрофессиональном обслуживающем персонале. Индикация «всплытия» рабочих колес при помощи прозрачного направляющего аппарата обладает малой точностью, поскольку наблюдается размытая граница рабочего колеса во вращающейся жидкости.
Таким образом, задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в создании способа и устройства для определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса, которое может быть использовано при проведении испытаний ступеней насоса на гидравлических насосных стендах.
Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, состоит в повышении точности и надежности измерений за счет упрощения конструкции устройства и способа его применения путем использования другого физического принципа измерений - прямого измерения осевых усилий на опору направляющего аппарата. Устройство прототипа основано на тензометрии. Сначала производится преобразование осевых усилий в деформацию тензодатчиков, затем происходит преобразование деформации тензодатчиков в изменение и измерение слабых электрических сигналов, и в заключение производится обратное преобразование электрических сигналов в величину осевых усилий (по предварительной тарировке на специальном оборудовании).
Конструкция устройства для определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса, обеспечивающая достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, характеризуется следующей совокупностью существенных признаков: устройство содержит «плавающее» по валу насоса центробежное колесо, нижняя шайба которого прижата осевым усилием к опорному бурту направляющего аппарата предыдущей ступени, внешний по отношению к испытываемому насосу источник высокого давления, регулирующую и редуцирующую арматуру, регистратор давления и индикатор «всплытия» центробежного колеса. В опорном бурте направляющего аппарата выполнено седло для клапана. Седло имеет вид кольцевой камеры, соединенной через цилиндрический канал, просверленный в направляющем аппарате, и регулирующую и редуцирующую арматуру с внешним источником давления. Седло снабжено уплотнительными выступами, размещенными на его наружном и внутреннем диаметрах. Седло со стороны полости рабочего колеса прикрыто клапаном. Клапан состоит из уплотнительного кольца, например резинового, и металлической пяты, выполненной в виде кольцевого таврового замка, охватывающего и обжимающего уплотнительное кольцо. Индикатор «всплытия» центробежного колеса состоит из горизонтального и вертикального участков трубопровода и тройника, соединяющего эти участки. Верхняя часть вертикального участка трубопровода, соединенная с нижним отводом тройника, выполнена прозрачной и снабжена делениями.
Способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса включает предварительную калибровку устройства. В качестве рабочего тела для источника высокого давления используют газ, например сжатый воздух. Давление газа в горизонтальном участке трубопровода регулируют с помощью регулирующей арматуры - вентиля, установленного на конце горизонтального участка перед выпуском газа в атмосферу. Вертикальный участок трубопровода заполняют той же жидкостью, на которой испытывают насос. Путем плавного закрытия регулирующего вентиля повышают давление в горизонтальном и вертикальном участках трубопровода до тех пор, пока линия раздела между газом и жидкостью, видимая на прозрачном участке трубопровода, не начнет перемещаться вниз. В этот момент времени с помощью регистратора фиксируют давление. Начало перемещения вниз линии раздела между газом и жидкостью сигнализирует (индицирует) о моменте начала «всплытия» центробежного колеса.
На фиг.1 изображено заявляемое устройство в сборе с рабочим колесом.
На фиг.2 изображен клапан с седлом в увеличенном масштабе.
На фиг.3 показана схема калибровки заявляемого устройства.
На фиг.4 изображен график калибровочной зависимости, полученный с помощью схемы калибровки ступени погружного центробежного насоса ЭЦНА 5-320.
На фиг.5 изображен график зависимости измеренных величин осевых усилий, действующих на опору направляющего аппарата, от измерения расхода перекачиваемой жикости при испытании ступеней погружного центробежного насоса ЭЦНА 5-320.
Устройство для определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса содержит «плавающее» на валу 1 насоса центробежное колесо 2, нижняя шайба 3 которого прижата осевым усилием к опорному бурту 4 направляющего аппарата 5 предыдущей ступени. Устройство содержит внешний по отношению к насосу источник 6 высокого давления, регулирующую 7 и редуцирующую арматуру 8, регистратор 9 давления и индикатор 10 «всплытия» центробежного колеса 2. В опорном бурте 4 направляющего аппарата 5 выполнено путем токарной обработки седло 11 для клапана 12. Седло 11 имеет вид кольцевой камеры, соединенной через цилиндрический канал 13, просверленный в направляющем аппарате 5, регулирующую 7 и редуцирующую арматуру 8 с внешним источником давления 6. Седло 11 снабжено уплотнительными выступами 14, 15, размещенными на его наружном и внутреннем диаметрах. Седло 11 со стороны полости центробежного колеса 2 прикрыто клапаном 12. Клапан 12 состоит из уплотнительного кольца 16, например в нашем случае резинового, и металлической пяты 17, выполненной в виде кольцевого таврового замка, охватывающего и обжимающего уплотнительное кольцо 16. Индикатор 10 всплытия центробежного колеса 2 состоит из горизонтального 18 и вертикального 19 участков трубопровода и тройника 20, соединяющего эти участки. Верхняя часть 21 вертикального участка 19, соединенная с нижним отводом тройника 20, выполнена прозрачной и снабжена делениями.
В качестве рабочего тела для источника 6 высокого давления используют газ, например сжатый воздух. Давление газа в горизонтальном участке 18 трубопровода регулируют с помощью вентиля 7, установленного на конце горизонтального участка 18 перед выпуском газа в атмосферу. Вертикальный участок 19 трубопровода заполняют той же жидкостью, на которой испытывают насос. Путем плавного закрытия регулирующего вентиля 7 повышают давление в горизонтальном 18 и вертикальном 19 участках трубопровода. Повышение давления продолжают до тех пор, пока линия раздела между газом и жидкостью, видимая на прозрачном участке 21 трубопровода, не начнет перемещаться вниз. В этот момент времени с помощью регистрирующего прибора 9 фиксируют давление. Начало перемещения вниз линии раздела между газом и жидкостью сигнализирует (индуцирует) о моменте начала «всплытия» центробежного колеса 2.
Собранное устройство в виде ступени погружного насоса (см. фиг.3) помещают в емкость 22, заполненную перекачиваемой жидкостью, и проводят калибровку устройства путем приложения статической нагрузки к опорному бурту 4 через центробежное колесо 2. При этом к опорному бурту 4 последовательно прикладывают статическую нагрузку разной величины с помощью гирь. Нагрузку прикладывают в вертикальном направлении по линии действия соответствующей реакции в ступени насоса. Калибровочная прямая (см. фиг.4) представляет собой зависимость статической осевой нагрузки (ось ординат) кгс от давления «всплытия» центробежного колеса 2 кгс/см (ось абсцисс).
Экспериментальное определение осевых усилий на опору направляющего аппарата проводят следующим образом.
После обкатки ступеней проводят испытание сборки ступеней, включающей заявляемое устройство, в следующей последовательности:
- вертикальный участок 19 трубопровода заполняют той же жидкостью, на которой испытывают насос. Для этого отделяют верхнюю часть 21 вертикального участка 19 трубопровода от нижнего отвода тройника 20. Заполняют вертикальный участок 19 стендовой жидкостью через воронку;
- поддерживают постоянной некоторую подачу через насос с помощью стендовой системы регулирования;
- путем плавного закрытия регулирующего вентиля 7 повышают давление в горизонтальном 18 и вертикальном 19 участках трубопровода;
- повышение давления продолжают до тех пор, пока линия раздела между газом и жидкостью, видимая на прозрачном участке 21 трубопровода, не начнет перемещаться вниз;
- в этот момент времени с помощью регистрирующего прибора 9 фиксируют давление «всплытия» центробежного колеса 2;
- по калибровочной зависимости определяют величину осевого усилия, соответствующего измеренному давлению «всплытия» центробежного колеса 2 и измеренной подаче насоса;
- затем с помощью стендовой системы регулирования изменяют подачу насоса и повторяют вновь все вышеперечисленные операции способа при другой подаче.
Кривая, представленная на фиг.5, соответствует изменению искомого усилия, воздействующего на опору направляющего аппарата, в зависимости от подачи перекачиваемой жидкости для ступени насоса типа ЭЦНА 5-320.
Claims (3)
1. Устройство для определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса, содержащее «плавающее» по валу насоса центробежное колесо, нижняя шайба которого прижата осевым усилием к опорному бурту направляющего аппарата предыдущей ступени, внешний по отношению к испытываемому насосу источник высокого давления, регулирующую и редуцирующую арматуру, регистратор давления и индикатор «всплытия» центробежного колеса, характеризующееся тем, что в опорном бурте направляющего аппарата выполнено седло для клапана, имеющее вид кольцевой камеры, соединенной через цилиндрический канал, просверленный в направляющем аппарате, и регулирующую и редуцирующую арматуру с внешним источником давления, причем седло снабжено уплотнительными выступами, размещенными на его наружном и внутреннем диаметрах, и со стороны полости центробежного колеса прикрыто клапаном, состоящим из уплотнительного кольца, например резинового, и металлической пяты, выполненной в виде кольцевого таврового замка, охватывающего и обжимающего уплотнительное кольцо.
2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что индикатор «всплытия» центробежного колеса состоит из горизонтального и вертикального участков трубопровода и тройника, соединяющего эти участки, причем верхняя часть вертикального участка, соединенная с нижним отводом тройника, выполнена прозрачной и снабжена делениями.
3. Способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса при помощи устройства по п.2, включающий предварительную калибровку устройства, характеризующийся тем, что в качестве рабочего тела для источника высокого давления используют газ, например сжатый воздух, давление газа в горизонтальном участке трубопровода регулируют с помощью вентиля, установленного на конце горизонтального участка трубопровода перед выпуском газа в атмосферу, вертикальный участок трубопровода заполняют той же жидкостью, на которой испытывают насос, путем плавного закрытия регулирующего вентиля повышают давление в горизонтальном и вертикальном участках трубопровода до тех пор, пока линия раздела между газом и жидкостью, видимая на прозрачном участке трубопровода, не начнет перемещаться вниз, в этот момент времени с помощью регистрирующего прибора фиксируют давление начала «всплытия» центробежного колеса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148657/28A RU2466367C2 (ru) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Устройство и способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148657/28A RU2466367C2 (ru) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Устройство и способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009148657A RU2009148657A (ru) | 2011-07-20 |
| RU2466367C2 true RU2466367C2 (ru) | 2012-11-10 |
Family
ID=44752007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009148657/28A RU2466367C2 (ru) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Устройство и способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2466367C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU279126A1 (ru) * | Э. И. Премет , И. М. Коршин | Способ измерения осевого усилия | ||
| US4432246A (en) * | 1980-12-12 | 1984-02-21 | Aci Australia Limited | Displacement and/or force measuring device and method |
| SU1434283A1 (ru) * | 1985-08-28 | 1988-10-30 | Предприятие П/Я А-1469 | Способ измерени осевого усили ,действующего на радиально-упорный подшипник ротора турбомашины,и устройство дл его осуществлени |
| US4782696A (en) * | 1987-03-06 | 1988-11-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Measuring axial pump thrust |
| RU2206076C1 (ru) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Борец" | Устройство для определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса |
-
2009
- 2009-12-29 RU RU2009148657/28A patent/RU2466367C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU279126A1 (ru) * | Э. И. Премет , И. М. Коршин | Способ измерения осевого усилия | ||
| US4432246A (en) * | 1980-12-12 | 1984-02-21 | Aci Australia Limited | Displacement and/or force measuring device and method |
| SU1434283A1 (ru) * | 1985-08-28 | 1988-10-30 | Предприятие П/Я А-1469 | Способ измерени осевого усили ,действующего на радиально-упорный подшипник ротора турбомашины,и устройство дл его осуществлени |
| US4782696A (en) * | 1987-03-06 | 1988-11-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Measuring axial pump thrust |
| RU2206076C1 (ru) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Борец" | Устройство для определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009148657A (ru) | 2011-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5123327B2 (ja) | 管試験方法および装置 | |
| CA1226750A (en) | Method and apparatus for testing the compressibility of subterranean samples | |
| CN111272635A (zh) | 一种三轴条件下岩石孔隙度渗透率联合测试装置及测试方法 | |
| CN110346261B (zh) | 一种自平衡式煤岩三轴加载渗流与驱替试验仪器及方法 | |
| CN217332081U (zh) | 岩石化学腐蚀环境下co2三轴渗流测试系统 | |
| CN113188978A (zh) | 一种非金属复合管材全尺寸气体渗透检测装置 | |
| KR850000833B1 (ko) | 안전밸브의 설정압력 점검장치 | |
| CN110031376A (zh) | 多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法 | |
| CN102735551A (zh) | 一种杠杆式软岩/硬土单轴压缩变形试验装置 | |
| CN111912760A (zh) | 一种模拟接触面渗流耦合特性的试验装置及试验方法 | |
| RU2466367C2 (ru) | Устройство и способ определения осевых усилий на опору направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса | |
| CN215894320U (zh) | 一种非金属复合管材全尺寸气体渗透检测装置 | |
| CN113092723B (zh) | 一种泥岩膨胀试验装置 | |
| CN112304534B (zh) | 一种油套管模拟密封试验装置及试验方法 | |
| CN108645582B (zh) | 一种浅海钻井高产气井生产管柱振动变形实验装置和方法 | |
| RU2480722C2 (ru) | Устройство для определения осевой силы, действующей на рабочее колесо ступени погружного лопастного насоса | |
| WO2015072966A1 (en) | Displacement measurement cement testing | |
| CN110514353A (zh) | 压力舱活塞压力计 | |
| CN113607633B (zh) | 轴对称应力条件下顶管泥浆套减阻性能测定装置及方法 | |
| CN105223084B (zh) | 一种可压缩泡沫材料性能测试评价装置 | |
| CN113504119A (zh) | 一种拉伸作用下的岩石渗流装置及试验方法 | |
| CN112834407B (zh) | 一种测量岩心渗流力的装置及方法 | |
| CN114705355A (zh) | 一种用于土压力盒的流体标定装置以及土压力盒标定方法 | |
| CN110361258B (zh) | 一种可饱和的滑动高压固结仪器 | |
| Indraratna et al. | Triaxial equipment for measuring the permeability and strength of intact and fractured rocks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121230 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140320 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181230 |