RU2468255C1 - Vertical oil electric pump unit (versions), and shaft line of vertical electric pump unit (versions) - Google Patents
Vertical oil electric pump unit (versions), and shaft line of vertical electric pump unit (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468255C1 RU2468255C1 RU2011146981/06A RU2011146981A RU2468255C1 RU 2468255 C1 RU2468255 C1 RU 2468255C1 RU 2011146981/06 A RU2011146981/06 A RU 2011146981/06A RU 2011146981 A RU2011146981 A RU 2011146981A RU 2468255 C1 RU2468255 C1 RU 2468255C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transmission
- booster
- section
- pump
- housing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к насосостроению, а именно к вертикальным нефтяным электронасосным агрегатам, и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to a pump engineering industry, namely to vertical oil electric pump units, and can be used in the oil, gas, chemical and other industries.
Известен вертикальный химический электронасосный агрегат для перекачивания агрессивных сред, содержащий электродвигатель, сопряженный с ним шнекоцентробежный насос, снабженный всасывающим и выходным патрубками. С целью повышения антикавитационных показателей насоса всасывающий патрубок содержит подкачивающий шнек, закрепленный на валу шнекоцентробежного насоса (RU 2006122670 A, опубл. 10.01.2008).Known vertical chemical electric pumping unit for pumping aggressive media, containing an electric motor, coupled to it a screw centrifugal pump, equipped with a suction and outlet pipes. In order to increase the anti-cavitation performance of the pump, the suction pipe contains a booster screw fixed to the shaft of the screw-centrifugal pump (RU 2006122670 A, publ. 10.01.2008).
Известен шнекоцентробежный насос, содержащий корпус, установленный в нем направляющий аппарат и подвижно на передней и задней подшипниковых опорах ротор, включающий шнековый преднасос и центробежные колеса, имеющие втулки и диски, в которых вблизи втулки выполнены сквозные отверстия. В дисках с обеих сторон выполнены каналы, равномерно распределенные по окружности и ограниченные крышками. Передняя опора ротора выполнена в виде подшипника качения, внутренняя обойма которого прочно скреплена с наружными кромками шнека (RU 2252337 C2, опубл. 20.05.2005).A screw centrifugal pump is known, comprising a housing, a guide apparatus mounted therein, and a rotor movably mounted on the front and rear bearings of the bearings, including a screw pre-pump and centrifugal wheels having bushings and disks in which through holes are made near the bush. In the disks on both sides, channels are made uniformly distributed around the circumference and bounded by covers. The front support of the rotor is made in the form of a rolling bearing, the inner race of which is firmly bonded to the outer edges of the screw (RU 2252337 C2, publ. 20.05.2005).
Известен вертикальный шнеково-центробежный насос, содержащий корпус с установленными в нем центробежным рабочим колесом и предвключенным шнеком, размещенным внутри нижней части удлиненной трубы, консольно закрепленной к центральной всасывающей части корпуса. Колесо и шнек соединены между собой удлиненной трансмиссией. На всасывающем участке трубы выполнен один или более обратных клапанов, например, в виде расположенных выше предвключенного шнека окон, снабженных нормально закрытыми лепестковыми упругими элементами, выполненных с возможностью открытия за счет давления разрежения перекачиваемой жидкости при ее полном заполнении вращающегося центробежного рабочего колеса (RU 2305208 C1, опубл. 27.08.2007).A vertical screw-centrifugal pump is known, comprising a housing with a centrifugal impeller installed in it and an upstream screw located inside the lower part of the elongated pipe, cantilevered to the central suction part of the housing. The wheel and auger are interconnected by an extended transmission. On the suction pipe section, one or more check valves are made, for example, in the form of windows located above the upstream screw and provided with normally closed lobe elastic elements made with the possibility of opening due to the rarefaction pressure of the pumped liquid when it is completely filled with a rotating centrifugal impeller (RU 2305208 C1 published on August 27, 2007).
Недостатками известных технических решений являются относительно невысокие надежность и долговечность работы и обусловленные конструктивными решениями невысокие гидродинамические характеристики, что приводит к повышенному износу рабочих узлов и снижению КПД насосов в процессе эксплуатации.The disadvantages of the known technical solutions are the relatively low reliability and durability of the work and low hydrodynamic characteristics due to the design solutions, which leads to increased wear of the working units and lower efficiency of the pumps during operation.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке вертикального нефтяного электронасосного агрегата и валопровода вертикального электронасосного агрегата с повышенной стабильностью и долговечностью работы при увеличении КПД и снижении энергоемкости перекачивания любых видов нефтесодержащих жидкостей от товарной нефти и нефтепродуктов до сырой и обводненной нефти с высоким содержанием воды, а также твердых дискретных частиц, в том числе с перекачиванием указанных сред в безкавитационных режимах.The problem solved by the invention is to develop a vertical oil pumping unit and a shaft of a vertical pumping unit with increased stability and durability while increasing efficiency and reducing the energy intensity of pumping any kind of oil-containing liquids from marketable oil and oil products to crude and irrigated oil with a high water content, and also solid discrete particles, including with the pumping of these media in cavitation-free modes.
Поставленная задача решается тем, что по первому варианту вертикальный нефтяной электронасосный агрегат для откачки жидкой среды согласно изобретению включает последовательно сообщенные электродвигатель, основной, предпочтительно, центробежный насос, трансмиссию, бустер и заборную трубу; при этом электродвигатель содержит корпус, ротор с валом, оснащенным присоединительной полумуфтой; основной насос содержит снабженный опорным фланцем корпус, состоящий из имеющих открытые на проток полости не менее чем одной напорной секции с крыльчаткой и направляющим аппаратом, подводящего канала, секции отвода с образованием полостями указанных секций и подводящим каналом проточной полости насоса и заключенный в корпус вал ротора; трансмиссия содержит не менее одной, предпочтительно, не менее двух секций, каждую с двумя концевыми и соединительным корпусами, в которых с опиранием на подшипники установлен вал, заключенный в неподвижную оболочку - разделительную трубу с образованием между последней и упомянутыми корпусами проточной полости для перекачиваемой среды; бустер содержит корпус, размещенное в корпусе рабочее колесо в виде шнека с валом, на котором закреплена втулка с многозаходной крыльчаткой, гидродинамически сопряженной с закрепленным в корпусе спрямляющим аппаратом с образованием совместно с корпусом бустера проточной полости, при этом обтекаемая поверхность втулки и ограниченная ею сторона проточной полости имеют форму тела вращения - ундулоида с вогнуто-выпуклой образующей, а втулка содержит на входе антикавитационный участок, дополненный переходным с радиусом, возрастающим по ходу потока до радиуса выходного участка, и до обеспечения практически бесступенчатого перехода последнего и упомянутой кольцевой полости шнека в кольцевую полость на участке спрямляющего аппарата, а многозаходная крыльчатка выполнена с многоступенчатым возрастанием по ходу потока в геометрической прогрессии количества и числа заходности спиральных лопаток шнека; причем бустер, трансмиссия и основной насос последовательно соосно сообщены валами роторов с валом ротора электродвигателя с образованием валопровода с возможностью синхронного вращения с валом электродвигателя и передачи крутящего момента роторам основного насоса и бустера, а путем соединения упомянутых проточных полостей насоса, трансмиссии, бустера и заборной трубы в электронасосном агрегате образован единый проточный тракт; кроме того, упомянутые напорные секции последовательно соединены в насосе по потоку перекачиваемой среды с возможностью передачи в каждую последующую секцию и/или на выход в напорную линию давления, суммированного с давлением, создаваемым в каждой из предыдущих секций, а общее число напорных секций в насосе принято не менее определяемого отношением заданного напора насоса к напору, создаваемому одной секцией; при этом крыльчатка каждой напорной секции выполнена в виде рабочего колеса, включающего диск, снабженный с заходной стороны спирально изогнутыми в плане лопатками, разделенными межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения которых перекачиваемой средой выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса не менее 1,4·10-5 м3/об.The problem is solved in that in the first embodiment, the vertical oil pumping unit for pumping a liquid medium according to the invention includes sequentially communicated electric motor, the main, preferably a centrifugal pump, transmission, booster and intake pipe; wherein the electric motor comprises a housing, a rotor with a shaft equipped with a connecting coupling half; the main pump comprises a housing provided with a support flange, consisting of at least one pressure section with an impeller and a guide apparatus open to the duct, an inlet channel, an outlet section with the cavities of said sections and an inlet channel of the pump flow cavity and a rotor shaft enclosed in the housing; the transmission contains at least one, preferably at least two sections, each with two end and connecting housings, in which, based on the bearings, a shaft is installed, enclosed in a fixed shell - a separation pipe with the formation of a flow cavity between the last and the said housings for the pumped medium; the booster contains a housing, an impeller placed in the housing in the form of a screw with a shaft on which a sleeve with a multi-start impeller is mounted, hydrodynamically coupled to a straightening device fixed in the housing with the formation of a flow cavity together with the booster body, while the streamlined surface of the sleeve and the flow side bounded by it the cavities have the shape of a body of revolution - an unduloid with a concave-convex generatrix, and the sleeve contains an anti-cavitation section at the inlet, supplemented by a transitional one with a radius increasing along from the flow to the radius of the outlet section, and to ensure a practically stepless transition of the last and the aforementioned annular cavity of the screw into the annular cavity in the section of the straightening apparatus, and the multi-entry impeller is made with multistage increase along the flow in geometric progression of the number and number of entry of spiral auger blades; moreover, the booster, transmission and the main pump are successively coaxially connected by the rotor shafts with the rotor shaft of the electric motor with the formation of a shaft line with the possibility of synchronous rotation with the motor shaft and transmitting torque to the rotors of the main pump and the booster, and by connecting the above flow cavities of the pump, transmission, booster and intake pipe a single flow path is formed in the electric pump unit; in addition, the above pressure sections are connected in series in the pump along the flow of the pumped medium with the possibility of transferring pressure to each subsequent section and / or output to the pressure line, combined with the pressure created in each of the previous sections, and the total number of pressure sections in the pump is accepted not less than determined by the ratio of a given pump head to head created by one section; the impeller of each pressure section is made in the form of an impeller, including a disk equipped with spiral blades curved in plan view separated by interscapular channels, the active volume of which is dynamically filled by the pumped medium and is capable of ejecting at least 1 into the duct during one revolution of the
При этом крыльчатка шнека бустера может быть выполнена на входе трехзаходной, а на выходе двенадцатизаходной, при этом входные лопатки пролонгированы на всю длину шнека, а выходные дополнены тремя лопатками второй ступени и шестью лопатками третьей ступени, осевая длина последних в проекции на радиально-осевую плоскость составляет не более 17%, а лопаток второй ступени не более 35% осевой длины шнека, считая от условной выходной плоскости, нормальной к оси шнека.In this case, the booster screw impeller can be made at the inlet of the three-way, and at the exit of the twelve-way one, while the input vanes are extended over the entire length of the screw, and the output blades are supplemented with three second-stage blades and six third-stage blades, the axial length of the latter in projection onto the radial-axial plane makes up no more than 17%, and second-stage blades no more than 35% of the axial length of the screw, counting from the conditional output plane normal to the axis of the screw.
Примыкающая к бустеру снизу заборная труба может быть снабжена защитной сеткой или, по меньшей мере, защитной сеткой-фильтром.The intake pipe adjacent to the booster from below may be provided with a protective net or at least a protective filter net.
Основной насос может содержать верхнюю и нижнюю подшипниковые опоры и узел уплотнения, расположенный между верхней подшипниковой опорой и секцией отвода.The main pump may comprise an upper and lower bearing support and a seal assembly located between the upper bearing support and the tap section.
Электронасосный агрегат может быть предназначен для откачки товарной нефти из безнапорной емкости и подачи во всасывающую магистраль, например, нефтеперекачивающей станции.An electric pump unit can be designed to pump out marketable oil from a pressureless tank and supply it to a suction line, for example, an oil pumping station.
Электронасосный агрегат может быть предназначен для откачки обводненной нефти с содержанием воды до 100% и с минерализацией до 200 г/л.The electric pump unit can be designed for pumping out waterlogged oil with a water content of up to 100% and with a salinity of up to 200 g / l.
Электронасосный агрегат может быть предназначен для откачки низковязких жидкостей типа дизельного топлива и газоконденсата.The electric pump unit can be designed for pumping low-viscosity liquids such as diesel fuel and gas condensate.
По второму варианту вертикальный нефтяной электронасосный агрегат для откачки жидкой среды согласно изобретению включает последовательно сообщенные электродвигатель, основной, предпочтительно, центробежный насос, трансмиссию, бустер и заборную трубу; при этом электродвигатель содержит корпус, ротор с валом, оснащенным присоединительной полумуфтой; основной насос содержит снабженный опорным фланцем корпус, состоящий из имеющих открытые на проток полости не менее чем одной напорной секции с крыльчаткой и направляющим аппаратом, подводящего канала, секции отвода с образованием полостями указанных секций и подводящим каналом проточной полости насоса и заключенный в корпус вал ротора; трансмиссия содержит не менее одной, предпочтительно, не менее двух секций, каждую с двумя концевыми и соединительным корпусами, в которых с опиранием на подшипники установлен вал, заключенный в неподвижную оболочку - разделительную трубу с образованием между последней и упомянутыми корпусами проточной полости для перекачиваемой среды; бустер содержит корпус, размещенное в корпусе рабочее колесо в виде шнека с валом, на котором закреплена втулка с многозаходной крыльчаткой, гидродинамически сопряженной с закрепленным в корпусе спрямляющим аппаратом с образованием совместно с корпусом бустера проточной полости, при этом обтекаемая поверхность втулки и ограниченная ею сторона проточной полости имеют форму тела вращения - ундулоида с вогнуто-выпуклой образующей, а втулка содержит на входе антикавитационный участок, дополненный переходным с радиусом, возрастающим по ходу потока до радиуса выходного участка и до обеспечения практически бесступенчатого перехода последнего и упомянутой кольцевой полости шнека в кольцевую полость на участке спрямляющего аппарата, а многозаходная крыльчатка выполнена с многоступенчатым возрастанием по ходу потока в геометрической прогрессии количества и числа заходности спиральных лопаток шнека, причем бустер, трансмиссия и основной насос последовательно соосно сообщены валами роторов с валом ротора электродвигателя с образованием валопровода с возможностью синхронного вращения с валом электродвигателя и передачи крутящего момента роторам основного насоса и бустера, а путем соединения упомянутых проточных полостей насоса, трансмиссии, бустера и заборной трубы в электронасосном агрегате образован единый проточный тракт, кроме того, упомянутые напорные секции последовательно соединены в насосе по потоку перекачиваемой среды с возможностью передачи в каждую последующую секцию и/или на выход в напорную линию давления, суммированного с давлением, создаваемым в каждой из предыдущих секций, а общее число напорных секций в насосе принято не менее определяемого отношением заданного напора насоса к напору, создаваемому одной секцией.According to a second embodiment, the vertical oil pumping unit for pumping a liquid medium according to the invention includes a series-connected electric motor, a main, preferably a centrifugal pump, a transmission, a booster and an intake pipe; wherein the electric motor comprises a housing, a rotor with a shaft equipped with a connecting coupling half; the main pump comprises a housing provided with a support flange, consisting of at least one pressure section with an impeller and a guide apparatus open to the duct, an inlet channel, an outlet section with the cavities of said sections and an inlet channel of the pump flow cavity and a rotor shaft enclosed in the housing; the transmission contains at least one, preferably at least two sections, each with two end and connecting housings, in which, based on the bearings, a shaft is installed, enclosed in a fixed shell - a separation pipe with the formation of a flow cavity between the last and the said housings for the pumped medium; the booster comprises a housing, an impeller placed in the housing in the form of a screw with a shaft, on which a sleeve with a multi-start impeller is mounted, hydrodynamically coupled to a straightening device fixed to the housing with the formation of a flow cavity together with the booster housing, while the streamlined surface of the sleeve and the flow side bounded by it the cavities have the shape of a body of revolution — an unduloid with a concave-convex generatrix, and the sleeve contains an anti-cavitation section at the inlet, supplemented by a transitional one with a radius increasing along from the flow to the radius of the outlet section and to ensure a practically stepless transition of the last and the aforementioned annular cavity of the screw into the annular cavity in the section of the straightening apparatus, and the multi-starting impeller is made with multistage increase along the flow in geometric progression of the number and number of spiral spiral blades of the screw, and the booster the transmission and the main pump are sequentially coaxially communicated by the rotor shafts with the rotor shaft of the electric motor with the formation of a shaft line with the possibility of synchronization rotation with the motor shaft and transmitting torque to the rotors of the main pump and booster, and by connecting the said flow cavities of the pump, transmission, booster and intake pipe, a single flow path is formed in the electric pump unit, in addition, the pressure sections are connected in series in the pump to the pumped stream media with the possibility of transmission to each subsequent section and / or exit to the pressure line of pressure, summed with the pressure created in each of the previous sections, and the total h The head of the pressure sections in the pump is adopted at least determined by the ratio of the given pump head to the pressure created by one section.
При этом крыльчатка каждой напорной секции может быть выполнена в виде рабочего колеса, включающего диск, снабженный с заходной стороны спирально изогнутыми в плане лопатками, разделенными межлопаточными каналами.In this case, the impeller of each pressure section can be made in the form of an impeller, including a disk equipped with spiral blades curved in plan from the input side and separated by interscapular channels.
Активный объем динамического заполнения перекачиваемой средой каждого из межлопаточных каналов может быть выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса не менее 1,4·10-5 м3/об.The active volume of the dynamic filling of the pumped medium of each of the interscapular channels can be made with the possibility of discharge into the duct for one revolution of the impeller of at least 1.4 · 10 -5 m 3 / rev.
Примыкающая к бустеру снизу заборная труба может быть снабжена защитной сеткой или, по меньшей мере, защитной сеткой-фильтром.The intake pipe adjacent to the booster from below may be provided with a protective net or at least a protective filter net.
Каждая секция трансмиссии может иметь протяженную трубчатую форму, выполнена с возможностью встречной передачи крутящего момента от электродвигателя к бустеру и транспортирования перекачиваемой среды от заборной трубы через бустер и трансмиссию в насос.Each section of the transmission can have an extended tubular shape, made with the possibility of the oncoming transmission of torque from the electric motor to the booster and transporting the pumped medium from the intake pipe through the booster and transmission to the pump.
Каждая сборная секция трансмиссии может быть принята одной из двух длин, отличающихся одна от другой не менее чем на длину бустера.Each assembly section of the transmission can be adopted in one of two lengths that differ from one another by no less than the length of the booster.
Поставленная задача в части валопровода решается тем, что по первому варианту валопровод вертикального электронасосного агрегата с протяженным корпусом согласно изобретению образован из последовательно соединенных с возможностью передачи крутящего момента и восприятия гравитационных и реактивных осевых усилий валов роторов электродвигателя, насоса, не менее чем одной, предпочтительно, двух сборных секций трансмиссии и вала ротора бустера, при этом каждый из входящих в валопровод перечисленных валов роторов установлен с возможностью вращения в подшипниках соответственно верхней и нижней концевых опор, которые в свою очередь, начиная с нижних опор насоса, оперты на корпус электронасосного агрегата посредством ребер, образующих на каждой опоре гидропрозрачный сотовый канал, с возможностью пропуска и дополнительной стабилизации движения струй потока перекачиваемой среды в направлении, встречном осевому вектору направления передачи крутящего момента.The problem in part of the shafting is solved by the fact that, according to the first embodiment, the shafting of a vertical electric pump unit with an extended housing according to the invention is formed of not less than one, preferably one or more, preferably two assembled sections of the transmission and the rotor shaft of the booster, while each of the listed rotor shafts included in the shafting is installed with the possibility of rotation in bearings, respectively, of the upper and lower end bearings, which, in turn, starting from the lower pump bearings, are supported on the body of the electric pump unit by means of ribs forming a hydro-transparent honeycomb channel on each support, with the possibility of passing and additional stabilization of the movement of the jets of the pumped medium flow in direction counter to the axial vector of the direction of transmission of torque.
При этом, по меньшей мере, на части длины, включающей сборную секцию трансмиссии, валопровод может быть образован валом ротора трансмиссии, состоящим из полой трубы с массивными концевыми опорными участками, а каждый участок валопровода в составе каждой сборной секции трансмиссии отделен от контактирования с потоком перекачиваемой среды дополнительной неподвижно сообщенной с корпусом электронасосного агрегата трубчатой оболочкой.In this case, at least on a part of the length including the transmission assembly section, the shaft line may be formed by the transmission rotor shaft, consisting of a hollow pipe with massive end support sections, and each shaft section in each transmission assembly section is separated from contact with the pumped flow environment additional motionlessly in communication with the housing of the electric pump unit tubular shell.
Валопровод может содержать две части - верхнюю, ограниченную опорным фланцем насоса, непогружную часть, включающую вал ротора электродвигателя и, по меньшей мере, верхнюю часть вала ротора насоса, а также нижнюю, выполненную полупогружной часть длины, расположенную в корпусе вертикального насосного агрегата, ниже упомянутого опорного фланца насоса.The shaft line may contain two parts - the upper part limited by the pump support flange, the non-submersible part, including the rotor shaft of the electric motor and at least the upper part of the pump rotor shaft, as well as the lower, semi-submersible part of the length, located in the casing of the vertical pump unit below support flange of the pump.
При заданной технологической длине полупогружной части, равной или превышающей две наибольшие из упомянутых длин сборных секций трансмиссии, последняя может быть сформирована из целого числа указанных сборных секций с любым сочетанием их длин, плюс длина бустера и, при необходимости, отрезок заборной трубы, предпочтительно, длиной менее минимальной из двух упомянутых длин сборных секций трансмиссии.For a given technological length of the semi-submersible part equal to or greater than the two largest of the lengths of the transmission assembly sections, the latter can be formed from an integer number of the said assembly sections with any combination of their lengths, plus the length of the booster and, if necessary, the length of the intake pipe, preferably the length less than the minimum of the two mentioned lengths of the assembly sections of the transmission.
По второму варианту валопровод вертикального электронасосного агрегата с протяженным корпусом согласно изобретению образован из последовательно соединенных с возможностью передачи крутящего момента и восприятия гравитационных и реактивных осевых усилий валов роторов электродвигателя, насоса, не менее чем одной, предпочтительно, двух сборных секций трансмиссии и вала ротора бустера, при этом каждый из входящих в валопровод перечисленных валов роторов установлен с возможностью вращения в подшипниках соответственно верхней и нижней концевых опор, закрепленных в корпусе электронасосного агрегата с возможностью пропуска потока перекачиваемой среды в направлении, встречном осевому вектору направления передачи крутящего момента, при этом каждая секция трансмиссии содержит сборный корпус, включающий два связанных соединительным корпусом концевых корпуса - верхний и нижний, в которых с возможностью передачи крутящего момента установлен на снабженных подшипниками опорах вал ротора трансмиссии, заключенный в разделительную трубу с образованием проточной полости между последней и упомянутыми корпусами, предназначенной для транспортирования перекачиваемой среды, причем каждая из упомянутых опор вала ротора вмонтирована в соответствующий концевой корпус секции трансмиссии посредством продольно-ориентированных ребер, образующих в совокупности гидропрозрачный сотовый канал проточной полости в каждом концевом корпусе секции трансмиссии.According to the second embodiment, the shafting of a vertical electric pump unit with an extended housing according to the invention is formed of at least one, preferably two assembled sections of a transmission and a shaft of a booster rotor, which are connected in series with the possibility of transmitting torque and sensing the gravitational and reactive axial forces of the shafts of the rotors of the electric motor, pump wherein each of the listed rotor shafts included in the shafting is rotatably mounted in bearings of the upper and lower end supports mounted in the housing of the electric pump unit with the possibility of passing the flow of the pumped medium in the direction opposite to the axial vector of the direction of transmission of torque, while each section of the transmission contains a collection case, including two end cases connected by a connecting case - the upper and lower, in which torque transmission is mounted on bearings provided with bearings of the transmission rotor shaft, enclosed in a separation pipe with the formation of a flow cavity between in the latter and said housing intended for the transportation of the pumping medium, wherein each of said rotor shaft bearings mounted in respective end transmission housing sections by longitudinally oriented ribs forming a plurality of flow channel gidroprozrachny cell cavity in each end section of the transmission housing.
Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков, состоит в разработке вертикального нефтяного электронасосного агрегата и валопровода вертикального нефтяного электронасосного агрегата с повышенной стабильностью и долговечностью работы при увеличении КПД и снижении энергоемкости перекачивания любых видов нефтесодержащих жидкостей от товарной нефти и нефтепродуктов до сырой и обводненной нефти с высоким содержанием воды, а также твердых дискретных частиц, в том числе с перекачиванием указанных сред в безкавитационных режимах, что достигается за счет разработанных в изобретении технических решений секционированного насоса, позволяющего варьировать в широких пределах достигаемый напор перекачиваемой жидкой среды, а также оригинальных компактных полифункционально исполненных сборных секций трансмиссии и найденной в изобретении антикавитационной композиции вала ротора, втулки со ступенчато многозаходной крыльчаткой и проточной полости бустера, а также полифункционального решения валопровода с совмещением встречно направленных передачи крутящего момента от вала ротора электродвигателя к валу ротора бустера и потока перекачиваемой среды в кольцевой полости, ограниченной стенками корпуса агрегата и элементами валов роторов валопровода.The technical result achieved by the given set of features consists in the development of a vertical oil electric pump unit and a shaft line of a vertical oil electric pump unit with increased stability and durability while increasing efficiency and reducing the energy intensity of pumping any kind of oil-containing liquids from marketable oil and oil products to crude and flooded oil with high water content, as well as solid discrete particles, including pumping these media into a tank tation modes, which is achieved due to the developed in the invention technical solutions of a partitioned pump, which allows to vary widely achieved head of the pumped liquid medium, as well as original compact multifunctionally executed prefabricated transmission sections and the anticavitation composition of the rotor shaft, a sleeve with a step-by-step multi-input impeller and found in the invention flow cavity of the booster, as well as multifunctional shaft shafting solutions with a combination of counter directional gears the amount of torque from the rotor shaft of the electric motor to the rotor shaft of the booster and the fluid flow in the annular cavity bounded by the walls of the unit body and the shaft elements of the rotor shafts.
Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
на фиг.1 изображен вертикальный нефтяной электронасосный агрегат, вид спереди;figure 1 shows a vertical oil pump unit, front view;
на фиг.2 - основной центробежный насос, вертикальный разрез;figure 2 - the main centrifugal pump, a vertical section;
на фиг.3 - трансмиссия, вертикальный разрез;figure 3 - transmission, vertical section;
на фиг.4 - бустер, вертикальный разрез;figure 4 - booster, vertical section;
на фиг.5 - крыльчатка основного насоса, в изометрии.figure 5 - the impeller of the main pump, in isometry.
Вертикальный нефтяной электронасосный агрегат для откачки жидкой среды включает последовательно сообщенные электродвигатель 1, основной, предпочтительно, центробежный насос 2, трансмиссию 3, бустер 4 и заборную трубу 5.The vertical oil electric pumping unit for pumping a liquid medium includes a series-connected electric motor 1, a main, preferably a centrifugal pump 2, a
Электродвигатель 1 содержит корпус 6, ротор с валом 7, оснащенным присоединительной полумуфтой 8.The electric motor 1 contains a housing 6, a rotor with a shaft 7, equipped with a connecting coupling half 8.
Основной насос 2 содержит снабженный опорным фланцем 9 корпус 10, состоящий из имеющих открытые на проток полости не менее чем одной напорной секции 11 с крыльчаткой 12 и направляющим аппаратом 13, подводящего канала 14, секции 15 отвода с образованием полостями указанных секций 11 и подводящим каналом 14 проточной полости 16 насоса 2. Насос 2 снабжен также заключенным в корпус 10 вал 17 ротора.The main pump 2 contains a
Трансмиссия 3 содержит не менее одной, предпочтительно, не менее двух секций 18, каждую с двумя концевыми и соединительным корпусами 19 и 20 соответственно, в которых с опиранием на подшипники 21 установлен вал 22, заключенный в неподвижную оболочку - разделительную трубу 23 с образованием между последней и упомянутыми корпусами проточной полости 24 для перекачиваемой среды.
Бустер 4 содержит корпус 25, размещенное в корпусе рабочее колесо в виде шнека 26 с валом 27, на котором закреплена втулка 28 с многозаходной крыльчаткой 29, гидродинамически сопряженной с закрепленным в корпусе спрямляющим аппаратом 30 с образованием совместно с корпусом 25 бустера 4 проточной полости 31. Обтекаемая поверхность втулки 28 и ограниченная ею сторона проточной полости 31 имеют форму тела вращения - ундулоида с вогнуто-выпуклой образующей. Втулка 28 содержит на входе антикавитационный участок 32, дополненный переходным участком 33 с радиусом, возрастающим по ходу потока до радиуса выходного участка 34 и до обеспечения практически бесступенчатого перехода последнего и упомянутой кольцевой полости шнека 26 в кольцевую полость на участке спрямляющего аппарата 30. Крыльчатка 29 шнека 26 выполнена с многоступенчатым возрастанием по ходу потока в геометрической прогрессии количества и числа заходности спиральных лопаток 35 шнека 26.The
Бустер 4, трансмиссия 3 и основной насос 2 последовательно соосно сообщены валами 27, 22, 17 роторов с валом 7 ротора электродвигателя 1 с образованием валопровода с возможностью синхронного вращения с валом 7 электродвигателя и передачи крутящего момента роторам основного насоса 2 и бустера 4. Путем соединения проточных полостей 16, 24, 31 соответственно насоса 2, трансмиссии 3, бустера 4 и заборной трубы 5 в электронасосном агрегате образован единый проточный тракт.The
Напорные секции 11 последовательно соединены в насосе 2 по потоку перекачиваемой среды с возможностью передачи в каждую последующую секцию и/или на выход в напорную линию давления, суммированного с давлением, создаваемым в каждой из предыдущих секций. Общее число напорных секций 11 в насосе 2 принято не менее определяемого отношением заданного напора насоса 2 к напору, создаваемому одной секцией 11. Крыльчатка 12 каждой напорной секции 11 выполнена в виде рабочего колеса, включающего диск 36, снабженный с заходной стороны спирально изогнутыми в плане лопатками 37, разделенными межлопаточными каналами 38, активный объем динамического заполнения которых перекачиваемой средой выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса не менее 1,4·10-5 м3/об.The
Крыльчатка 29 шнека 26 бустера 4 выполнена на входе трехзаходной, а на выходе двенадцатизаходной. Входные лопатки 35 пролонгированы на всю длину шнека 26, а выходные дополнены тремя лопатками второй ступени и шестью. Осевая длина лопаток третьей ступени в проекции на радиально-осевую плоскость составляет не более 17%, а лопаток второй ступени не более 35% осевой длины шнека 26, считая от условной выходной плоскости, нормальной к оси шнека.The
Примыкающая к бустеру 4 снизу заборная труба 5 снабжена защитной сеткой или, по меньшей мере, защитной сеткой-фильтром (не показано).Adjacent to the
Основной насос 2 содержит верхнюю и нижнюю подшипниковые опоры 39 и 40 соответственно и узел 41 уплотнения, расположенный между верхней подшипниковой опорой и секцией 15 отвода.The main pump 2 comprises upper and
Электронасосный агрегат предназначен для откачки товарной нефти из безнапорной емкости и подачи во всасывающую магистраль, например, нефтеперекачивающей станции.The electric pump unit is designed for pumping commercial oil from a pressureless tank and supplying it to a suction line, for example, an oil pumping station.
Электронасосный агрегат предназначен для откачки обводненной нефти с содержанием воды до 100% и с минерализацией до 200 г/л.The electric pump unit is designed for pumping out waterlogged oil with a water content of up to 100% and with a salinity of up to 200 g / l.
Электронасосный агрегат предназначен для откачки низковязких жидкостей типа дизельного топлива и газоконденсата.The electric pump unit is designed for pumping low-viscosity liquids such as diesel fuel and gas condensate.
По второму варианту вертикальный нефтяной электронасосный агрегат для откачки жидкой среды включает последовательно сообщенные электродвигатель 1, основной, предпочтительно, центробежный насос 2, трансмиссию 3, бустер 4 и заборную трубу 5.According to the second embodiment, the vertical oil pumping unit for pumping a liquid medium includes a serially connected electric motor 1, a main, preferably a centrifugal pump 2, a
Электродвигатель 1 содержит корпус 6, ротор с валом 7, оснащенным присоединительной полумуфтой 8.The electric motor 1 contains a housing 6, a rotor with a shaft 7, equipped with a connecting coupling half 8.
Основной насос 2 содержит снабженный опорным фланцем 9 корпус 10, состоящий из имеющих открытые на проток полости не менее чем одной напорной секции 11 с крыльчаткой 12 и направляющим аппаратом 13, подводящего канала 14, секции 15 отвода с образованием полостями указанных секций 11 и подводящим каналом 14 проточной полости 16 насоса 2. Насос 2 снабжен также заключенным в корпус 10 вал 17 ротора.The main pump 2 contains a
Трансмиссия 3 содержит не менее одной, предпочтительно, не менее двух секций 18, каждую с двумя концевыми и соединительным корпусами 19 и 20 соответственно, в которых с опиранием на подшипники 21 установлен вал 22, заключенный в неподвижную оболочку - разделительную трубу 23 с образованием между последней и упомянутыми корпусами проточной полости 24 для перекачиваемой среды.
Бустер 4 содержит корпус 25, размещенное в корпусе рабочее колесо в виде шнека 26 с валом 27, на котором закреплена втулка 28 с многозаходной крыльчаткой 29, гидродинамически сопряженной с закрепленным в корпусе спрямляющим аппаратом 30 с образованием совместно с корпусом 25 бустера проточной полости 31. Обтекаемая поверхность втулки 28 и ограниченная ею сторона проточной полости 31 имеют форму тела вращения - ундулоида с вогнуто-выпуклой образующей. Втулка 28 содержит на входе антикавитационный участок 32, дополненный переходным участком 33 с радиусом, возрастающим по ходу потока до радиуса выходного участка 34 и до обеспечения практически бесступенчатого перехода последнего и упомянутой кольцевой полости шнека 26 в кольцевую полость на участке спрямляющего аппарата 30. Многозаходная крыльчатка 29 выполнена с многоступенчатым возрастанием по ходу потока в геометрической прогрессии количества и числа заходности спиральных лопаток 35 шнека 26.The
Бустер 4, трансмиссия 3 и основной насос 2 последовательно соосно сообщены валами роторов 27, 22, 17 с валом 7 ротора электродвигателя 1 с образованием валопровода с возможностью синхронного вращения с валом 7 электродвигателя 1 и передачи крутящего момента роторам основного насоса 2 и бустера 4. Путем соединения проточных полостей 16, 24, 31 соответственно насоса 2, трансмиссии 3, бустера 4 и заборной трубы 5 в электронасосном агрегате образован единый проточный тракт.The
Напорные секции 11 последовательно соединены в насосе 2 по потоку перекачиваемой среды с возможностью передачи в каждую последующую секцию и/или на выход в напорную линию давления, суммированного с давлением, создаваемым в каждой из предыдущих секций. Общее число напорных секций 11 в насосе 2 принято не менее определяемого отношением заданного напора насоса к напору, создаваемому одной секцией 11.The
Крыльчатка 12 каждой напорной секции 11 выполнена в виде рабочего колеса, включающего диск 36, снабженный с заходной стороны спирально изогнутыми в плане лопатками 37, разделенными межлопаточными каналами 38. Активный объем динамического заполнения перекачиваемой средой каждого из межлопаточных каналов выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса не менее 1,4·10-5 м3/об.The
Примыкающая к бустеру 4 снизу заборная труба 5 снабжена защитной сеткой или, по меньшей мере, защитной сеткой-фильтром (не показано).Adjacent to the
Каждая секция 18 трансмиссии имеет протяженную трубчатую форму, выполнена с возможностью встречной передачи крутящего момента от электродвигателя 1 к бустеру 4 и транспортирования перекачиваемой среды от заборной трубы 5 через бустер 4 и трансмиссию 3 в насос 2.Each
Каждая сборная секция 18 трансмиссиии 3 принята одной из двух длин, отличающихся одна от другой не менее чем на длину бустера 4.Each
По первому варианту валопровод вертикального электронасосного агрегата с протяженным корпусом образован из последовательно соединенных с возможностью передачи крутящего момента и восприятия гравитационных и реактивных осевых усилий валов роторов 7, 17, 27 соответственно электродвигателя 1, основного насоса 2, не менее чем одной, предпочтительно, двух сборных секций 18 трансмиссии 3 и вала 27 ротора бустера 4. Каждый из входящих в валопровод перечисленных валов роторов установлен с возможностью вращения в подшипниках соответственно верхней и нижней концевых опор, которые в свою очередь, начиная с нижних опор насоса, оперты на корпус электронасосного агрегата посредством ребер, образующих на каждой опоре гидропрозрачный сотовый канал, с возможностью пропуска и дополнительной стабилизации движения струй потока перекачиваемой среды в направлении, встречном осевому вектору направления передачи крутящего момента.According to the first embodiment, the shafting of a vertical electric pump unit with an extended casing is formed of
По меньшей мере, на части длины, включающей сборную секцию 18 трансмиссии 3, валопровод образован валом 22 ротора трансмиссии 3, состоящим из полой трубы 42 с массивными концевыми опорными участками 43. Каждый участок валопровода в составе каждой сборной секции 18 трансмиссии 3 отделен от контактирования с потоком перекачиваемой среды дополнительной неподвижно сообщенной с корпусом электронасосного агрегата трубчатой оболочкой - разделительной трубой 23.At least in part of the length, including the
Валопровод содержит две части - верхнюю, ограниченную опорным фланцем 9 насоса 2, непогружную часть, включающую вал 7 ротора электродвигателя 1 и, по меньшей мере, верхнюю часть вала 17 ротора насоса 2, а также нижнюю выполненную полупогружной часть длины, расположенную в корпусе вертикального насосного агрегата, ниже упомянутого опорного фланца 9 насоса 2.The shaft line contains two parts - the upper, limited by the supporting flange 9 of the pump 2, the non-immersed part, including the shaft 7 of the rotor of the electric motor 1 and at least the upper part of the
При заданной технологической длине полупогружной части, равной или превышающей две наибольшие из упомянутых длин сборных секций 18 трансмиссии 3, последняя сформирована из целого числа указанных сборных секций 18 с любым сочетанием их длин, плюс длина бустера 4 и, при необходимости, отрезок заборной трубы 5, предпочтительно, длиной менее минимальной из двух упомянутых длин сборных секций 18 трансмиссии 3.For a given technological length of the semi-submersible part equal to or greater than the two largest of the lengths of the assembled
По второму варианту валопровод вертикального электронасосного агрегата с протяженным корпусом образован из последовательно соединенных с возможностью передачи крутящего момента и восприятия гравитационных и реактивных осевых усилий валов роторов 7, 17, 22 соответственно электродвигателя 1, основного насоса 2, не менее чем одной, предпочтительно, двух сборных секций 18 трансмиссии 3 и вала 27 ротора бустера 4. Каждый из входящих в валопровод перечисленных валов роторов установлен с возможностью вращения в подшипниках соответственно верхней и нижней концевых опор, закрепленных в корпусе электронасосного агрегата с возможностью пропуска потока перекачиваемой среды в направлении, встречном осевому вектору направления передачи крутящего момента. Каждая секция 18 трансмиссии 3 содержит сборный корпус, включающий два связанных соединительным корпусом 20 концевых корпуса 19 - верхний и нижний, в которых с возможностью передачи крутящего момента установлен на снабженных подшипниками 21 опорах вал 22 ротора трансмиссии 3, заключенный в разделительную трубу 23 с образованием проточной полости 24 между последней и упомянутыми корпусами предназначенной для транспортирования перекачиваемой среды. Каждая из упомянутых опор вала 22 ротора вмонтирована в соответствующий концевой корпус 19 секции 18 трансмиссии 4 посредством продольно-ориентированных ребер 44, образующих в совокупности гидропрозрачный сотовый канал 45 проточной полости 24 в каждом концевом корпусе 19 секции 18 трансмиссии 3.According to the second variant, the shafting of a vertical electric pump unit with an extended casing is formed of serially connected with the possibility of transmitting torque and sensing gravitational and reactive axial forces of the shafts of the
Работа осуществляется следующим образом.The work is as follows.
При включении электродвигателя 1 крутящий момент по валопроводу поступает на вал 17 ротора основного насоса 2, на вал 22 ротора трансмиссии 3 и на вал 27 ротора бустера 4, приводя в движение крыльчатку 29 шнека 26. В последнюю через заборную трубу 5 поступает перекачиваемая среда - товарная нефть, нефтепродукты, газоконденсат или обводненная нефть и, последовательно обтекая антикавитационный, переходный и выходной участки 32, 33 и 34 втулки 28 шнека 26 и каналы спрямляющего аппарата 30 поток, приобретает упорядочный характер и поступает в проточную полость 24 трансмиссии 3 с давлением, созданным в бустере 4. Затем перекачиваемая среда проходит через последовательные участки проточной полости 24 трансмиссии 3 и поступает в напорные секции 11 основного центробежного насоса 2, приобретая в каждой ступенчатое повышение давления, суммарно возрастающее при входе в секцию 15 отвода пропорционально числу напорных секций 11.When the electric motor 1 is turned on, the torque is supplied to the
Таким образом, разработанные в изобретении технические решения секционированного насоса, компактных полифункционально исполненных сборных секций трансмиссии, найденной в изобретении антикавитационной композиции вала ротора, втулки со ступенчато многозаходной крыльчаткой и проточной полости бустера, а также полифункционального решения валопровода с совмещением встречно направленных передачи крутящего момента от вала ротора электродвигателя к валу ротора бустера и потока перекачиваемой среды в кольцевой полости, ограниченной стенками корпуса агрегата и элементами валов роторов валопровода, позволяют повысить стабильность и долговечность работы агрегата при увеличении КПД и снижении энергоемкости перекачивания любых видов нефтесодержащих жидкостей от товарной нефти и нефтепродуктов до сырой и обводненной нефти с высоким содержанием воды, а также твердых дискретных частиц, в том числе с перекачиванием указанных сред в безкавитационных режимах.Thus, the technical solutions of a partitioned pump, compact multifunctionally-made prefabricated transmission sections, found in the invention of an anti-cavitation composition of a rotor shaft, a sleeve with a step-by-step multiple-entry impeller and a flow cavity of the booster, as well as a multifunctional shaft-drive solution with matching counter directional transmission of torque from the shaft, developed in the invention the rotor of the electric motor to the shaft of the rotor of the booster and the flow of the pumped medium in an annular cavity, limited by by the assembly housing and shaft components of the shaft rotor shafts, they can increase the stability and durability of the operation of the unit with an increase in efficiency and a decrease in the energy consumption of pumping any kind of oil-containing liquids from marketable oil and oil products to crude and flooded oil with a high water content, as well as solid discrete particles, including including pumping these media in cavitation-free modes.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146981/06A RU2468255C1 (en) | 2011-11-21 | 2011-11-21 | Vertical oil electric pump unit (versions), and shaft line of vertical electric pump unit (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146981/06A RU2468255C1 (en) | 2011-11-21 | 2011-11-21 | Vertical oil electric pump unit (versions), and shaft line of vertical electric pump unit (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2468255C1 true RU2468255C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011146981/06A RU2468255C1 (en) | 2011-11-21 | 2011-11-21 | Vertical oil electric pump unit (versions), and shaft line of vertical electric pump unit (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468255C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB782533A (en) * | 1954-05-06 | 1957-09-11 | Bungartz Paul | Improvements relating to rotary pumps |
| US3661474A (en) * | 1970-02-10 | 1972-05-09 | Roth Co Roy E | Liquid booster device |
| RU2002122004A (en) * | 2002-08-12 | 2004-02-20 | Дочернее унитарное предпри тие "Турбонасос" Федерального государственного унитарного предпри ти "Конструкторского бюро Химавтоматики" | VERTICAL SCREW-CENTRIFUGAL PUMP |
| RU2305208C1 (en) * | 2006-02-14 | 2007-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vertical centrifugal screw pump |
| RU2327902C1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Новотехника" | Centrifugal screw pump |
-
2011
- 2011-11-21 RU RU2011146981/06A patent/RU2468255C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB782533A (en) * | 1954-05-06 | 1957-09-11 | Bungartz Paul | Improvements relating to rotary pumps |
| US3661474A (en) * | 1970-02-10 | 1972-05-09 | Roth Co Roy E | Liquid booster device |
| RU2002122004A (en) * | 2002-08-12 | 2004-02-20 | Дочернее унитарное предпри тие "Турбонасос" Федерального государственного унитарного предпри ти "Конструкторского бюро Химавтоматики" | VERTICAL SCREW-CENTRIFUGAL PUMP |
| RU2305208C1 (en) * | 2006-02-14 | 2007-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vertical centrifugal screw pump |
| RU2327902C1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Новотехника" | Centrifugal screw pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2472039C1 (en) | Structural row of vertical electrically driven oil pumps | |
| RU57393U1 (en) | CENTRIFUGAL PUMP WITH TWO-SIDED INPUT WHEEL | |
| CN101846085A (en) | Frequency conversion high-speed wet type submersible pump | |
| CN108331760B (en) | Multistage deep sea mixed transportation pump | |
| RU2244164C1 (en) | Multistage submerged axial pump | |
| RU103149U1 (en) | CENTRIFUGAL PUMP WITH TWO-TURN SPIRAL DRAIN | |
| CN210623090U (en) | Compact axial flow pipeline pump | |
| RU2468255C1 (en) | Vertical oil electric pump unit (versions), and shaft line of vertical electric pump unit (versions) | |
| CN205243860U (en) | Double suction helico centrifugal pump | |
| US6783331B2 (en) | System and method of multiple-phase pumping | |
| RU2468256C1 (en) | General-purpose transport system of vertical oil electric pump unit | |
| CN206221284U (en) | Double feed inlet guide-vane horizontal space multi-stage centrifugal pump | |
| CN201794794U (en) | Double-shell multistage centrifugal pump capable of reducing pressure pulsation | |
| RU2472044C1 (en) | Complex hydraulic channel of vertical electrically driven oil pump | |
| RU2352820C1 (en) | Auger-centrifugal pump | |
| CN210371223U (en) | Cantilever type unsupported submerged pump | |
| RU2745095C1 (en) | Horizontal multistage sectional centrifugal pump | |
| RU2449173C1 (en) | Centrifugal pump | |
| CN204739000U (en) | Axial -flow pump impeller structure that leaked on no leaf top | |
| RU2384740C1 (en) | Auger centrifugal pump | |
| CN108412776B (en) | Multistage deep sea mixed transportation pump adopting shaft sleeve structure | |
| RU2384742C1 (en) | Auger centrifugal pumps | |
| RU161013U1 (en) | CENTRIFUGAL SECTIONAL TWO FLOW PUMP | |
| CN110332125B (en) | Compact axial flow pipeline pump | |
| RU2448280C1 (en) | Radial-flow pump casing |