RU2537205C1 - Crude booster pump and crude booster pump impeller - Google Patents
Crude booster pump and crude booster pump impeller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537205C1 RU2537205C1 RU2013156027/06A RU2013156027A RU2537205C1 RU 2537205 C1 RU2537205 C1 RU 2537205C1 RU 2013156027/06 A RU2013156027/06 A RU 2013156027/06A RU 2013156027 A RU2013156027 A RU 2013156027A RU 2537205 C1 RU2537205 C1 RU 2537205C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- blades
- blade
- plane
- outlet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям нефтяных насосов, в частности к двухпоточному рабочему колесу закрытого типа.The invention relates to pump engineering, and in particular to the designs of oil pumps, in particular to a dual-flow impeller of a closed type.
Известен центробежный насос с двухвитковым спиральным отводом, содержащий внутренний виток, имеющий спиральный и диффузорный каналы, и внешний виток, имеющий спиральный и обводной каналы. Обводной канал состоит из диффузорного участка, участка с постоянной площадью проходного сечения и конфузорного участка (SU 1178958 А, опубл. 15.09.1985).A centrifugal pump with a two-turn spiral outlet is known, comprising an internal coil having a spiral and diffuser channels, and an external coil having a spiral and bypass channels. The bypass channel consists of a diffuser section, a section with a constant passage area and a confuser section (SU 1178958 A, publ. 09/15/1985).
Известен центробежный насос, содержащий рабочее колесо с лопатками и двухвитковый отвод. Внутренний виток состоит из последовательно расположенных спирального, диффузорного и обводного каналов. Площадь входного сечения обводного канала выбрана равной площади выходного сечения спирального канала внутреннего витка. Площади входных сечений общего и внутреннего спиральных каналов равны (SU 1298427 А1, опубл. 23.03.1987).Known centrifugal pump containing an impeller with blades and a two-turn outlet. The inner turn consists of sequentially arranged spiral, diffuser and bypass channels. The area of the input section of the bypass channel is chosen equal to the area of the output section of the spiral channel of the inner loop. The areas of the input sections of the common and internal spiral channels are equal (SU 1298427 A1, publ. 23.03.1987).
Известен центробежный насос с рабочим колесом двустороннего входа, содержащий полуспиральный подвод и спиральный отвод, образованные полостями в крышке и корпусе, подшипники скольжения, торцевое уплотнение вала. За рабочим колесом установлен направляющий аппарат (RU 57353 U1, опубл. 10.10.2006).A centrifugal pump with an impeller of a two-way inlet is known, comprising a semi-spiral inlet and a spiral outlet formed by cavities in the lid and housing, sliding bearings, a mechanical shaft seal. A guiding apparatus is installed behind the impeller (RU 57353 U1, publ. 10.10.2006).
Известен центробежный насос с рабочим колесом и направляющим аппаратом. Корпус насоса выполнен со спиральным отводом, включающим разделенные внутриотводной стенкой внешний и внутренний витки с входным спиральным и выходным диффузорным участками, последовательно соединенные между собой во внутреннем витке и через обводной участок во внешнем (RU 2449173 C1, опубл. 27.04.2012).Known centrifugal pump with an impeller and a guide apparatus. The pump casing is made with a spiral outlet, including external and internal coils separated by an internal outlet wall with inlet spiral and output diffuser sections, connected in series to each other in the internal coil and through the bypass section in the external one (RU 2449173 C1, published on 04.27.2012).
Недостатками известных решений являются относительно невысокая эффективность выравнивания давления потоков перекачиваемой среды при выходе из рабочего колеса, что вызывает повышенную вибрацию, уменьшает КПД насоса и недостаточно снимает неравномерность радиальных сил рабочего колеса и сокращает ресурс магистрального насоса.The disadvantages of the known solutions are the relatively low efficiency of equalizing the pressure of the flows of the pumped medium when leaving the impeller, which causes increased vibration, reduces the efficiency of the pump and insufficiently removes the unevenness of the radial forces of the impeller and reduces the resource of the main pump.
Задача группы изобретений, объединенных единым творческим замыслом, заключается в улучшении гидродинамических и энергетических характеристик насоса, уменьшении вибрационных радиальных нагрузок рабочего колеса, повышении КПД, надежности и долговечности насоса при снижении энергозатрат на работу по перекачиванию жидких сред.The task of the group of inventions, united by a single creative idea, is to improve the hydrodynamic and energy characteristics of the pump, reduce the vibrational radial loads of the impeller, increase the efficiency, reliability and durability of the pump while reducing energy costs for the work on pumping liquid media.
Поставленная задача в части магистрального нефтяного насоса решается тем, что предлагаемый нефтяной насос, согласно изобретению, выполнен горизонтальным, одноступенчатым, содержит корпус, имеющий проточную часть, корпус выполнен разъемным и включает нижнюю базовую часть с входным и выходным патрубками, съемную крышку, ротор в виде вала с двухпоточным рабочим колесом закрытого типа, и направляющий аппарат, причем рабочее колесо содержит основной и два покрывных диска, присоединенных к основному диску посредством систем пространственно спиральных лопаток с образованием двух потоков, при этом указанные лопатки разнесены по окружности с параметром угловой частоты Gл.р.к.=(08÷1,5) [ед./рад], где Gл.р.к. - параметр угловой частоты лопаток рабочего колеса, и с образованием смежными лопатками в каждой из упомянутых систем спирально закрученных межлопаточных каналов, кроме того, по меньшей мере, напорная поверхность и средняя условная поверхность спиральной лопатки выполнены пространственным перемещением линейчатой образующей от входа к выходу из межлопаточного канала с углом захода лопатки в поток, изменяющимся к выходу с градиентом пространственной кривизны Gп.к.л., заданным в проекциях на две взаимно перпендикулярные условные плоскости - меридиональную, проходящую через ось колеса, и продольную, нормальную к оси колеса, при этом в проекции на меридиональную плоскость градиент пространственной кривизны лопатки Gп.к.л. выражен отношением разности углов между проекцией линейчатой образующей на указанную плоскость и линией, параллельной оси насоса, соответственно на входе и выходе лопатки, к проекции длины средней линии лопатки на меридиональную плоскость, определяемым из выражения G′п.к.л.=(α′вых-α′вх)/L′л.=(2,0÷8,0) [рад/м]; а в проекции на упомянутую продольную плоскость, нормальную к оси колеса, градиент пространственной кривизны лопатки G”п.к.л. выражен отношением разности углов между радиусами, проведенными к концам проекции линейчатой образующей на входе и эквивалентной по длине линейчатой образующей на выходе лопатки, к длине проекции средней линии лопатки на указанную плоскость, определяемым из выражения G”п.к.л.=(α”вых-α”вх)/L”л.=(0,5÷3,5) [рад/м]; кроме того, упомянутые системы лопаток двухпоточного рабочего колеса смещены в плоскости вращения колеса на радиальный угол, составляющий не менее половины проекции скошенного выходного конца лопатки на условную среднюю плоскость основного диска и не более чем на половину шага смежных лопаток любого из указанных потоков рабочего колеса, а направляющий аппарат снабжен системой криволинейных лопаток с общим числом, превышающим количество лопаток любого из потоков рабочего колеса в (1,25÷2,62) раза, при этом лопатки направляющего аппарата в проекции на условную среднюю плоскость, нормальную к оси указанного аппарата, отклонены в сторону вектора потока в отводе на образованный хордой, соединяющей ближний и удаленный от оси концы лопатки, и радиусом, проведенным через ближний к оси конец хорды, угол β1, количественно составляющий β1=(75÷110)°, при этом образованный лопатками межлопаточный канал в проекции на указанную условную среднюю плоскость, нормальную к оси направляющего аппарата, выполнен расширяющимся к выходу с градиентом диффузорности Gк.н.а, равнымThe problem in part of the main oil pump is solved by the fact that the proposed oil pump, according to the invention, is horizontal, single-stage, contains a housing having a flowing part, the housing is detachable and includes a lower base part with inlet and outlet nozzles, a removable cover, a rotor in the form a shaft with a double-threaded impeller of a closed type, and a guiding apparatus, the impeller comprising a main and two cover discs connected to the main disc by means of spatially spiral blades with the formation of two streams, while these blades are spaced around the circumference with the angular frequency parameter G l.r.k. = (08 ÷ 1,5) [units / rad], where G l.p. - the parameter of the angular frequency of the blades of the impeller, and with the formation of adjacent blades in each of the mentioned systems of spirally twisted interscapular channels, in addition, at least the pressure surface and the average conditional surface of the spiral blade are made by spatial movement of the linear generatrix from the entrance to the exit of the interscapular channel a blade angle of approach flow, changing to the output from the spatial gradient of curvature G p.k.l. defined in projections onto two mutually perpendicular conditional planes - a meridional plane passing through the axis of the wheel, and a longitudinal one normal to the axis of the wheel, while in the projection onto the meridional plane the gradient of the spatial curvature of the blade G is a.s. expressed angle difference relationship between the projection of the generatrix of the ruled on said plane and a line parallel to the axis of the pump, respectively upstream and downstream of the blade, to the projection of the blade length of the midline on the meridional plane defined by the expression G 'p.k.l. = (α ′ out -α ′ in ) / L ′ l. = (2.0 ÷ 8.0) [rad / m]; and a projection on said longitudinal plane normal to the wheel axis, the gradient of the spatial curvature of the blade G "p.k.l. expressed angle difference between the ratio of radii drawn to the ends of the projection forming the ruled inlet and an equivalent length of forming the ruled on the exit blade, the length of projection of the middle line of the blade onto said plane is determined from the expression G "p.k.l. = (α ” out -α” in ) / L ” l. = (0.5 ÷ 3.5) [rad / m]; in addition, the aforementioned system of blades of a dual-flow impeller is shifted in the plane of rotation of the wheel by a radial angle of at least half the projection of the tapered output end of the blade on the conditional middle plane of the main disk and not more than half the pitch of adjacent blades of any of these impeller flows, and the guide vane is equipped with a system of curved blades with a total number exceeding the number of vanes of any of the impeller flows by (1.25 ÷ 2.62) times, while the vanes of the guide vane are projections onto the conditional middle plane normal to the axis of the indicated apparatus are deflected towards the flow vector in the branch to the chord formed by connecting the ends of the scapula that are near and distant from the axis and the radius drawn through the end of the chord closest to the axis, angle β 1 , quantitatively β 1 = (75 ÷ 110) °, while the interscapular canal formed by the blades in the projection onto the specified conditional middle plane normal to the axis of the guide apparatus is made expanding towards the exit with a diffusivity gradient G c.a.
Gк.н.а.=(Fвых-Fвх)/Lк.н.а.=(1÷2)×10-3 [м2/м],G Ph.D. = (F out -F in ) / L Ph.D. = (1 ÷ 2) × 10 -3 [m 2 / m],
где Fвх и Fвых - площади входного и выходного сечений межлопаточного канала направляющего аппарата; Lк.н.а. - длина межлопаточного канала направляющего аппарата.where F I and F o are the areas of the input and output sections of the interscapular channel of the guide vane; L Ph.D. - the length of the interscapular channel of the guide vane.
Проточная часть корпуса насоса может быть выполнена со спиральным отводом, включающим два витка - внешний и внутренний, разделенные промежуточной стенкой и сообщенные с выходным патрубком, который выполнен, предпочтительно, диффузорным, причем внутренний виток сообщен с выходным патрубком непосредственно, а внешний виток сообщен с выходным патрубком через обводной участок, при этом начальное поперечное сечение внешнего витка корпуса выполнено первым по ходу закрутки спирали, а внутреннего витка вторым, расположено за первым со смещением по спирали, преимущественно, на π радиан с выходным сечением, совпадающим по радиусу в осевой плоскости ротора с конечным сечением обводного участка внешнего витка, причем внешний и внутренний витки разделены внутриотводной стенкой, которая в зоне разделения участков обводного внешнего и спирального внутреннего из указанных витков выполнена спирально-цилиндрической.The flowing part of the pump housing can be made with a spiral outlet, including two turns - external and internal, separated by an intermediate wall and communicated with the outlet pipe, which is made, preferably, diffuser, and the inner coil is directly connected to the outlet pipe, and the outer coil is connected to the outlet pipe through the bypass section, with the initial cross-section of the outer turn of the body made first along the twist of the spiral, and the second turn of the second, located behind the first with offset we spiral, mainly, on π radians with an output section coinciding in radius in the axial plane of the rotor with a final section of the circumferential section of the outer coil, the outer and inner turns being separated by an inner tap wall, which is in the separation zone of the sections of the circumferential outer and spiral inner of these coils made spiral-cylindrical.
Двухпоточное рабочее колесо может быть установлено на валу ротора, преимущественно, с горизонтальной осью вращения, расположенной в плоскости, нормальной векторам потока у входного и выходного патрубков, а проточная часть насоса разделена рабочим колесом и направляющим аппаратом на входную всасывающую и выходную напорную полости.A dual-flow impeller can be mounted on the rotor shaft, mainly with a horizontal axis of rotation located in a plane normal to the flow vectors at the inlet and outlet nozzles, and the flow part of the pump is divided by the impeller and guide vanes into the inlet and outlet pressure ports.
Крышка корпуса герметично может быть установлена на базовой части насоса через горизонтальный разъем, расположенный, предпочтительно, на высоте геометрической оси вала ротора.The housing cover can be sealed on the base of the pump through a horizontal connector, located preferably at the height of the geometric axis of the rotor shaft.
Выходной конец каждой лопатки рабочего колеса может быть, предпочтительно, доведен до внешнего края соответственно основного и покрывного дисков, а выходная кромка, по меньшей мере, напорной поверхности лопатки наклонена под углом к условной средней плоскости основного диска, нормальной к оси колеса, составляющим (40÷110)° в проекции на условную плоскость, касательную в конечной точке выходной кромки лопатки к условной охватывающей выходные концы лопаток цилиндрической оболочке вращения.The output end of each impeller blade can be preferably brought to the outer edge of the main and cover disks, respectively, and the output edge of at least the pressure surface of the blade is inclined at an angle to the conditional middle plane of the main disk normal to the axis of the wheel, constituting (40 ÷ 110) ° in the projection onto a conditional plane tangent at the end point of the outlet edge of the blade to the conditional covering the cylindrical shell of revolution covering the outlet ends of the blades.
Угловые разности между входным и выходным радиусами проточной части и перепадов высот лопаток рабочего колеса в диапазоне допустимых вариантов исполнения и эксплуатации ротора могут создать динамический объем заполнения совокупности межлопаточных каналов, образующих проточную часть рабочего колеса, составляющий V=(2,8÷7,3)×10-2 [м3/об.].Angular differences between the inlet and outlet radii of the flowing part and the height differences of the impeller blades in the range of acceptable versions of the rotor design and operation can create a dynamic filling volume of the set of interscapular channels forming the flowing part of the impeller, which is V = (2.8 ÷ 7.3) × 10 -2 [m 3 / vol.].
Неподвижно закрепленный в корпусе насоса направляющий аппарат может быть расположен соосно с валом ротора с охватом, по меньшей мере, выходных концов лопаток рабочего колеса, при этом система криволинейных лопаток размещена на кольцевой платформе, причем кольцевая платформа направляющего аппарата выполнена с внутренним диаметром, превышающим диаметр рабочего колеса на величину не менее достаточной для образования минимального технологического зазора, необходимого для выравнивания давления подпора перекачиваемой жидкости и обеспечения возможности вариабельной технологической заменяемости рабочих колес разных диаметров при универсальном сохранении размеров корпуса и отвода насоса.The guide apparatus fixedly mounted in the pump casing can be located coaxially with the rotor shaft to cover at least the output ends of the impeller blades, while the curved blade system is placed on an annular platform, and the annular platform of the guide apparatus is made with an inner diameter exceeding the diameter of the working wheels by an amount no less than sufficient for the formation of a minimum technological gap necessary to equalize the pressure of the pump fluid back-up and ensure the possibility of variable technological interchangeability of impellers of different diameters while universally maintaining the dimensions of the casing and pump outlet.
В направляющем аппарате угловой створ радиусов, проведенных через ось ротора и соответственно начальную и конечную точки лопатки, в проекции на условную плоскость направляющего аппарата может составлять β2=(15÷50)°.In the guide vane, the angular target of radii drawn through the axis of the rotor and, accordingly, the start and end points of the blade, in the projection onto the conditional plane of the guide vane, can be β 2 = (15 ÷ 50) °.
Вал ротора с одной стороны может быть удлинен консольным концевиком для соединения с электроприводом.The rotor shaft on one side can be extended by a cantilever end for connecting to an electric drive.
Магистральный нефтяной насос может быть предназначен для магистральной перекачки нефти и нефтепродуктов с возможной производительностью от 5000 до 12500 м3/ч с напором от 160 до 280 м.The main oil pump can be designed for the main pumping of oil and oil products with a possible capacity of 5000 to 12500 m 3 / h with a pressure of 160 to 280 m.
Поставленная задача в части рабочего колеса магистрального нефтяного насоса решается тем, что рабочее колесо, согласно изобретению, выполнено двухпоточным, закрытого типа, содержит три соосно расположенных диска - основной, выполненный центральным, два покрывных и две системы пространственно спиральных лопаток, жестко связывающих указанные диски с образованием двух систем спирально закрученных межлопаточных каналов, объединенных в два потока проточной части колеса, при этом лопатки каждого потока рабочего колеса приняты количественно меньше числа лопаток направляющего аппарата насоса в (0,33÷0,95) раза и разнесены по окружности с параметром угловой частоты Gл.р.к.=(0,8÷1,5) [ед./рад], где Gл.p.к. - параметр угловой частоты лопаток рабочего колеса, кроме того, спиральные лопатки выполнены с переменным углом захода в поток, возрастающим к выходу с градиентом пространственной кривизны Gп.к.л., определяемым из выражения Gп.к.л.=(γвых-γвх)/Lл.=(0,2÷6,0) [рад/м], где γвых и γвх - выходной и входной углы наклона образующей поверхности лопатки к условной средней плоскости основного диска, нормальной к оси колеса; Lл. - длина лопатки, а ответные системы лопаток рабочего колеса смещены в плоскости вращения колеса на радиальный угол, створ которого составляет не менее половины проекции скошенного выходного конца лопатки на условную среднюю плоскость основного диска и не более половины шага смежных лопаток любого из указанных потоков рабочего колеса, при этом выходной конец каждой лопатки рабочего колеса доведен, предпочтительно, до внешнего края соответственно основного и покрывного дисков, а выходные кромки лопаток наклонены к условной средней плоскости основного диска, нормальной к оси колеса в проекции на другую условную плоскость, параллельную оси колеса и нормальную к радиусу конечной точки выходной кромки лопатки, под углом (40÷110)°.The problem in terms of the impeller of the main oil pump is solved by the fact that the impeller, according to the invention, is made of two-flow, closed type, contains three coaxially arranged discs - the main, made central, two cover and two systems of spatially spiral vanes, rigidly connecting these disks with the formation of two systems of helically twisted interscapular channels, combined into two flows of the flowing part of the wheel, while the blades of each flow of the impeller are taken quantitatively less than the number of guide vanes in the pump unit (0,33 ÷ 0,95) times and circumferentially spaced with angular frequency parameter G l.r.k. = (0.8 ÷ 1.5) [units / rad], where G L.p. - the parameter of the angular frequency of the blades of the impeller, in addition, the spiral blades are made with a variable angle of entry into the stream, increasing towards the exit with a gradient of spatial curvature G SCL Determined from the expression G p.k.l. = (γ O -γ Rin) / L L. = (0.2 ÷ 6.0) [rad / m], where γ o and γ in are the output and input angles of inclination of the generatrix of the blade surface to the conditional middle plane of the main disk normal to the wheel axis; L l - the length of the blade, and the response systems of the blades of the impeller are shifted in the plane of rotation of the wheel by a radial angle, the target of which is at least half the projection of the beveled output end of the blade on the conditional middle plane of the main disk and not more than half the pitch of adjacent blades of any of these flows of the impeller, while the output end of each impeller blade is preferably brought to the outer edge of the main and cover disks, respectively, and the output edges of the blades are inclined to the conditional middle plane the main disk, normal to the axis of the wheel in the projection onto another conventional plane parallel to the axis of the wheel and normal to the radius of the end point of the outlet edge of the blade, at an angle of (40 ÷ 110) °.
Рабочее колесо может быть установлено на валу ротора насоса, преимущественно, в горизонтальном положении оси вращения, расположенной в плоскости, нормальной к векторам потока у входного и выходного патрубков, при этом рабочее колесо в радиальном отношении согласовано с внутренним диаметром направляющего аппарата и с возможностью вращения вписано в кольцевой проем последнего с разделением проточной части насоса на две полости, входную всасывающую и выходную напорную.The impeller can be mounted on the pump rotor shaft, mainly in the horizontal position of the axis of rotation, located in a plane normal to the flow vectors at the inlet and outlet nozzles, while the impeller is radially aligned with the inner diameter of the guide apparatus and rotatably inscribed in the annular opening of the latter with the separation of the flow part of the pump into two cavities, the inlet suction and outlet pressure.
Угловые разности между входным и выходным радиусами проточной части и перепадами высот лопаток рабочего колеса в диапазоне допустимых вариантов исполнения и эксплуатации ротора могут создать динамический объем заполнения совокупности межлопаточных каналов, образующих проточную часть рабочего колеса, составляющий V=(2,8÷7,3)×10-2 [м3/об.].Angular differences between the inlet and outlet radii of the flowing part and the height differences of the impeller blades in the range of acceptable versions of the rotor design and operation can create a dynamic volume of filling the set of interscapular channels forming the flowing part of the impeller, which is V = (2.8 ÷ 7.3) × 10 -2 [m 3 / vol.].
Диаметр рабочего колеса может быть принят менее внутреннего диаметра направляющего аппарата на величину, достаточную для образования минимального технологического зазора, необходимого для выравнивания давления подпора перекачиваемой жидкости и обеспечения возможности вариабельной технологической заменяемости рабочих колес разных диаметров при универсальном сохранении размеров корпуса насоса.The diameter of the impeller can be taken less than the inner diameter of the guide vane by an amount sufficient to form the minimum technological gap necessary to equalize the back pressure of the pumped liquid and to provide the possibility of variable technological replaceability of the impellers of different diameters while maintaining the universal dimensions of the pump casing.
Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков группы изобретений, заключается в снижении вибрационных радиальных нагрузок рабочего колеса и насоса в целом, в повышении КПД насоса при снижении энергозатрат на перекачивание нефти и нефтепродуктов при одновременном повышении надежности и ресурса работы предлагаемого насоса и рабочего колеса, что достигается за счет разработанных в изобретении формы проточной части корпуса насоса с двухвитковой закруткой напорного потока перекачиваемой жидкости и двухпоточного рабочего колеса, выполненного с взаимным смещением систем криволинейных лопаток в двух потоках по плоскости вращения колеса, и найденным в изобретении углом наклона выходных концов лопаток рабочего колеса относительно заходного угла входных кромок лопаток направляющего аппарата, а также выполнения направляющего аппарата с числом лопаток, выполненным с разработанным в изобретении превышением относительно количества лопаток любого из потоков рабочего колеса, что позволяет существенно снизить вибрационные радиальные нагрузки на ось ротора, уменьшив амплитуду волновых импульсных усилий гидродинамического воздействия потока перекачиваемой среды на лопатки рабочего колеса и направляющего аппарата, а также позволяет повысить КПД с одновременным увеличением надежности и ресурса насоса в целом.The technical result achieved by the above set of features of the group of inventions is to reduce the vibrational radial loads of the impeller and the pump as a whole, to increase the efficiency of the pump while reducing the energy consumption for pumping oil and oil products while improving the reliability and service life of the proposed pump and impeller, which is achieved due to the developed in the invention forms of the flowing part of the pump casing with a two-turn swirl of the pressure flow of the pumped liquid and two-line th impeller made with the mutual displacement of the systems of curved blades in two streams along the plane of rotation of the wheel, and the angle of inclination of the output ends of the blades of the impeller relative to the starting angle of the input edges of the blades of the guide apparatus, as well as the design of the guide apparatus with the number of blades made with developed in the invention by an excess relative to the number of blades of any of the flows of the impeller, which can significantly reduce vibrational radial loads on s rotor, reducing the amplitude of the pulse wave impact forces hydrodynamic flow of the pumping medium on the impeller blades and the guide apparatus, and also improves the efficiency with simultaneous increase in the reliability and life of the pump as a whole.
Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
на фиг.1 показан магистральный нефтяной насос, вид спереди;figure 1 shows the main oil pump, front view;
на фиг.2 - корпус магистрального нефтяного насоса с двухвитковым отводом, продольный разрез;figure 2 - the body of the main oil pump with a two-turn branch, a longitudinal section;
на фиг.3 - межлопаточный канал направляющего аппарата, сечение, параллельное кольцевой платформе направляющего аппарата;figure 3 - the interscapular channel of the guide apparatus, a section parallel to the annular platform of the guide apparatus;
на фиг.4 - двухпоточное рабочее колесо, меридиональное сечение;figure 4 - dual-flow impeller, meridional section;
на фиг.5 - двухпоточное рабочее колесо, вид сбоку;figure 5 - dual-flow impeller, side view;
на фиг.6 - система криволинейных лопаток одного из потоков двухпоточного рабочего колеса в проекции на ось, нормальную к оси рабочего колеса;Fig.6 is a system of curved blades of one of the flows of a dual-flow impeller in projection onto an axis normal to the axis of the impeller;
на фиг.7 - лопатка одного из потоков рабочего колеса в меридиональной проекции на плоскость, проведенную через ось колеса;Fig.7 - the blade of one of the flows of the impeller in the meridional projection onto a plane drawn through the axis of the wheel;
на фиг.8 - узел А на фиг.6;in Fig.8 - node a in Fig.6;
на фиг.9 - цилиндрический разрез рабочего колеса по радиусу входного сечения лопатки.figure 9 is a cylindrical section of the impeller along the radius of the inlet section of the scapula.
Магистральный нефтяной насос выполнен горизонтальным, одноступенчатым. Насос содержит корпус 1, имеющий проточную часть, корпус 1 выполнен разъемным и включает нижнюю базовую часть с входным и выходным патрубками 2 и 3 соответственно, съемную крышку 4, ротор в виде вала 5 с двухпоточным рабочим колесом 6 закрытого типа, и направляющий аппарат 7.The main oil pump is horizontal, single-stage. The pump comprises a
Рабочее колесо 6 содержит основной диск 8 и два покрывных диска 9. Покрывные диски 9 присоединены к основному диску 8 посредством двух систем 10 и 11 пространственно спиральных лопаток 12 с образованием потоков 13 и 14 соответственно. Лопатки 12 рабочего колеса 6 разнесены по окружности с параметром угловой частоты Gл.p.к.=(0,8÷1,5) [ед./рад], где Gл.p.к. - параметр угловой частоты лопаток 12 рабочего колеса 6, и с образованием смежными лопатками 12 в каждой из упомянутых систем 10, 11 спирально закрученных межлопаточных каналов 15.The
По меньшей мере, напорная поверхность 16 и средняя условная поверхность 17 спиральной лопатки 12 выполнены пространственным перемещением линейчатой образующей от входа к выходу из межлопаточного канала 15 с углом захода лопатки 12 в любой поток 13, 14, изменяющимся к выходу с градиентом пространственной кривизны Gп.к.л., заданным в проекциях на две взаимно перпендикулярные условные плоскости - меридиональную, проходящую через ось 18 колеса, и продольную, нормальную к оси 18 колеса. При этом в проекции на меридиональную плоскость (фиг.7) градиент пространственной кривизны лопатки 12 Gп.к.л. выражен отношением разности углов между проекцией линейчатой образующей 19 на указанную плоскость и линией 20, параллельной оси 18 насоса, соответственно на входе и выходе лопатки 12, к проекции длины средней линии лопатки 12 на меридиональную плоскость, определяемым из выраженияAt least the
В проекции на продольную плоскость (фиг.8), нормальную к оси 18 рабочего колеса 6, градиент пространственной кривизны лопатки 12 G”п.к.л. выражен отношением разности углов между радиусами, проведенными к концам проекции линейчатой образующей 21 на входе и эквивалентной по длине линейчатой образующей 22 на выходе лопатки 12, к длине проекции средней условной поверхности 17 лопатки 12 на указанную плоскость, определяемым из выраженияIn a projection on a longitudinal plane (8) normal to the
Кроме того, системы 10, 11 лопаток 12 двухпоточного рабочего колеса 6 смещены в плоскости вращения колеса 6 на радиальный угол, составляющий не менее половины проекции скошенного выходного конца 23 лопатки 12 на условную среднюю плоскость основного диска 8 и не более чем на половину шага смежных лопаток 12 любого из потоков 13, 14 рабочего колеса 6.In addition, the
Направляющий аппарат 7 снабжен системой криволинейных лопаток 24 с общим числом, превышающим количество лопаток 12 любого из потоков 13, 14 рабочего колеса 6 в (1,25÷2,62) раза. Лопатки 24 направляющего аппарата 7 в проекции на условную среднюю плоскость, нормальную к оси указанного аппарата, отклонены в сторону вектора потока в отводе на образованный хордой, соединяющей ближний и удаленный от оси концы лопатки 24, и радиусом, проведенным через ближний к оси конец хорды, угол β1, количественно составляющий β1=(75÷110)°.The guide apparatus 7 is equipped with a system of
Образованный лопатками 24 межлопаточный канал 25 в проекции на указанную условную среднюю плоскость, нормальную к оси направляющего аппарата 7, выполнен расширяющимся к выходу с градиентом диффузорности Gк.н.а, равнымThe
где Fвх и Fвых - площади входного и выходного сечений межлопаточного канала 25 направляющего аппарата 7; Lк.н.а. - длина межлопаточного канала 25 направляющего аппарата 7.where F in and F out - the area of the input and output sections of the
Проточная часть корпуса 1 насоса выполнена со спиральным отводом, включающим два витка - внешний виток 26 и внутренний виток 27, разделенные промежуточной стенкой 28. Витки 26 и 27 сообщены с выходным патрубком 3, который выполнен, предпочтительно, диффузорным. Внутренний виток 27 сообщен с выходным патрубком 3 непосредственно, а внешний виток 26 сообщен с выходным патрубком 3 через обводной участок 29. Начальное поперечное сечение внешнего витка 26 корпуса 1 насоса выполнено первым по ходу закрутки спирали, а внутреннего витка 27 - вторым и расположено за первым со смещением по спирали, преимущественно, на π радиан с выходным сечением, совпадающим по радиусу в осевой плоскости ротора с конечным сечением обводного участка 29 внешнего витка 26. Внешний и внутренний витки 26 и 27 разделены промежуточной внутриотводной стенкой 28, которая в зоне разделения обводного участка 29 внешнего витка 26 и спирального участка внутреннего витка 27 выполнена спирально-цилиндрической.The flow part of the
Двухпоточное рабочее колесо 6 установлено на валу 5 ротора, преимущественно, с горизонтальной осью вращения, расположенной в плоскости, нормальной векторам потока у входного и выходного патрубков 2 и 3 соответственно. Проточная часть насоса разделена рабочим колесом 6 и направляющим аппаратом 7 на входную всасывающую полость 30 и выходную напорную полость 31.A dual-
Крышка 4 корпуса 1 насоса герметично установлена на базовой части насоса через горизонтальный разъем 32, расположенный, предпочтительно, на высоте геометрической оси вала 5 ротора.The
Выходной конец 23 каждой лопатки 12 рабочего колеса 6 предпочтительно доведен до внешнего края соответственно основного и покрывного дисков 8 и 9. Выходная кромка 33, по меньшей мере, напорной поверхности 16 лопатки 12 наклонена под углом к условной средней плоскости основного диска, нормальной к оси 18 колеса 6, составляющим (40÷110)° в проекции на условную плоскость, касательную в конечной точке выходной кромки лопатки 12 к условной охватывающей выходные концы 23 лопаток 12 цилиндрической оболочке вращения.The
Разности входного и выходного радиусов проточной части и перепадов высот лопаток 12 рабочего колеса 6 в диапазоне допустимых вариантов исполнения и эксплуатации ротора создают динамический объем заполнения совокупности межлопаточных каналов 15, образующих проточную часть рабочего колеса 6, составляющий V=(2,8÷7,3)×10-2 [м3/об.].Differences in the input and output radii of the flowing part and the height differences of the
Неподвижно закрепленный в корпусе 1 насоса направляющий аппарат 7 расположен соосно с валом 5 ротора с охватом, по меньшей мере, выходных концов 23 лопаток 12 рабочего колеса 6. Система криволинейных лопаток 24 направляющего аппарата 7 размещена на кольцевой платформе 34. Кольцевая платформа 34 выполнена с внутренним диаметром, превышающим диаметр рабочего колеса 6 на величину не менее достаточной для образования минимального технологического зазора, необходимого для выравнивания давления подпора перекачиваемой жидкости и обеспечения возможности вариабельной технологической заменяемости рабочих колес разных диаметров при универсальном сохранении размеров корпуса и отвода насоса.The guide apparatus 7, fixed in the
В направляющем аппарате 7 угловой створ радиусов, проведенных через ось ротора и соответственно начальную и конечную точки лопатки 24 в проекции на условную плоскость направляющего аппарата 7, составляет β2=(15÷50)°.In the guiding apparatus 7, the angular target of radii drawn through the axis of the rotor and, accordingly, the starting and ending points of the
Вал 5 ротора с одной стороны удлинен консольным концевиком 35 для соединения с электроприводом.The rotor shaft 5 is on one side extended by a
Магистральный нефтяной насос предназначен для магистральной перекачки нефти и нефтепродуктов с возможной производительностью от 5000 до 12500 м3/ч с напором от 160 до 280 м.The main oil pump is designed for the main pumping of oil and oil products with a possible capacity of 5000 to 12500 m 3 / h with a pressure of 160 to 280 m.
По второму объекту настоящего изобретения рабочее колесо 6 магистрального нефтяного насоса, имеющего корпус 1 с проточной частью, входным и выходным патрубками 2 и 3 соответственно, ротор с валом 5 и направляющий аппарат 7 с системой криволинейных лопаток 24, выполнено двухпоточным, закрытого типа.According to the second object of the present invention, the
Рабочее колесо 6 содержит три соосно расположенных диска - основной диск 8, выполненный центральным, и два покрывных диска 9. Также рабочее колесо содержит две системы 10, 11 пространственно спиральных лопаток 12, жестко связывающих указанные диски 8, 9 с образованием двух систем спирально закрученных межлопаточных каналов 15, объединенных в два потока 13, 14 проточной части колеса 6.The
При этом лопатки 12 каждого потока 13, 14 рабочего колеса 6 приняты количественно меньше числа лопаток 24 направляющего аппарата 7 насоса в (0,33÷0,95) раза и разнесены по окружности с параметром угловой частоты Gл.p.к.=(0,8÷1,5) [ед./рад], где Gл.р.к. - параметр угловой частоты лопаток 12 рабочего колеса 6.Moreover, the
Спиральные лопатки 12 выполнены с переменным углом захода в поток 13, 14, возрастающим к выходу с градиентом пространственной кривизны Gп.к.л, определяемым из выражения
где γвых и γвх - выходной и входной углы наклона образующей поверхности лопатки 12 к условной средней плоскости основного диска 8, нормальной к оси рабочего колеса 6; Lл. - длина лопатки 12.where γ o and γ in - output and input angles of inclination of the generatrix of the surface of the
Системы 10, 11 лопаток 12 рабочего колеса 6 смещены в плоскости вращения колеса на радиальный угол, створ которого составляет не менее половины проекции скошенного выходного конца 23 лопатки на условную среднюю плоскость основного диска 8 и не более половины шага смежных лопаток 12 любого из указанных потоков 13, 14 рабочего колеса 6.
Выходной конец 23 каждой лопатки 12 рабочего колеса 6 доведен, предпочтительно, до внешнего края соответственно основного и покрывного дисков 8 и 9. Выходные кромки 33 лопаток 12 наклонены к условной средней плоскости основного диска 8, нормальной к оси колеса, в проекции на другую условную плоскость, параллельную оси колеса и нормальную к радиусу конечной точки выходной кромки 33 лопатки 12, под углом (40÷110)°.The
Рабочее колесо 6 установлено на валу 5 ротора насоса, преимущественно, в горизонтальном положении оси вращения, расположенной в плоскости, нормальной к векторам потока у входного и выходного патрубков 2 и 3. Рабочее колесо 6 в радиальном отношении согласовано с внутренним диаметром направляющего аппарата 7 и с возможностью вращения вписано в кольцевой проем последнего с разделением проточной части насоса на две полости - входную всасывающую полость 30 и выходную напорную полость 31.The
Угловые разности между входным и выходным радиусами проточной части и перепадами высот лопаток 12 рабочего колеса 6 в диапазоне допустимых вариантов исполнения и эксплуатации ротора создают динамический объем заполнения совокупности межлопаточных каналов 15, образующих проточную часть рабочего колеса, составляющий V=(2,8÷7,3)×10-2 [м3/об.].The angular differences between the inlet and outlet radii of the flowing part and the height differences of the
Диаметр рабочего колеса 6 принят менее внутреннего диаметра направляющего аппарата 7 на величину, достаточную для образования минимального технологического зазора, необходимого для выравнивания давления подпора перекачиваемой жидкости и обеспечения возможности вариабельной технологической заменяемости рабочих колес разных диаметров при универсальном сохранении размеров корпуса насоса.The diameter of the
Работа насоса осуществляется следующим образом.The pump is as follows.
При включении насоса обеспечивают вращение ротора, рабочее колесо 6 которого нагнетает перекачиваемую жидкость, например нефть, из всасывающей полости 30 в напорную полость 31.When the pump is turned on, the rotor is rotated, the
Двухпоточное рабочее колесо 6 при вращении подает перекачиваемую жидкость в неподвижный направляющий аппарат 7. При этом перекачиваемая жидкость при взаимодействии потоков 13 и 14, вышедших из рабочего колеса 6, с лопатками 24 направляющего аппарата 7 испытывает волнообразно изменяющиеся перепады давления, которые вызывают вибрационную радиальную нагрузку на вал 5 ротора и корпус 1 насоса.When rotating, the dual-
При этом за счет превышения количества лопаток 24 направляющего аппарата 7 относительно количества лопаток 12 рабочего колеса 6, взаимного смещения последних в двух потоках в плоскости вращения рабочего колеса 6 и различного угла наклона встречных кромок рабочего колеса 6 и направляющего аппарата 7 гидравлический процесс взаимодействия потока жидкости выходящего из рабочего колеса 6 и входных кромок направляющего аппарата 7 растянут во времени, что позволяет снизить гидравлические удары.Moreover, due to the excess of the number of
Далее перекачиваемая жидкость из направляющего аппарата 7 поступает в спиральный двухвитковый отвод, где поток проходит через внутренний и внешний виток 26 и 27 и затем в выходной патрубок 3, обеспечивая выравнивание скоростей на выходе из отвода.Next, the pumped liquid from the guiding apparatus 7 enters a two-turn spiral outlet, where the flow passes through the internal and external turns 26 and 27 and then into the outlet pipe 3, providing speed equalization at the outlet of the outlet.
Таким образом, за счет оптимизации проточной части насоса, найденного нового конструктивного решения сочетания двухпоточного рабочего колеса и направляющего аппарата обеспечивается максимальное снижение вибрационных радиальных нагрузок, что позволяет повысить качество работы, надежность и ресурс насоса.Thus, by optimizing the flow part of the pump, a new constructive solution for combining a dual-flow impeller and a guiding apparatus has been found, a maximum reduction in vibrational radial loads is provided, which improves the quality of work, reliability and resource of the pump.
Claims (14)
Gк.н.а.=(Fвых-Fвх)/Lк.н.а.=(1÷12)×10-3 [м2/м],
где Fвх и Fвых - площади входного и выходного сечений межлопаточного канала направляющего аппарата; Lк.н.а. - длина межлопаточного канала направляющего аппарата.1. The main oil pump, characterized in that it is horizontal, single-stage, contains a housing having a flowing part, the housing is detachable and includes a lower base part with inlet and outlet nozzles, a removable cover, a rotor in the form of a shaft with a closed-type double-flow impeller, and a guiding apparatus, the impeller comprising a main and two cover discs attached to the main disc by means of spatially spiral blades with the formation of two streams, wherein said blades Attacks are spaced around with a parameter of angular frequency G l.r.k. = (0.8 ÷ 1.5) [units / rad], where G l.p. - the parameter of the angular frequency of the blades of the impeller, and with the formation of adjacent blades in each of the mentioned systems of spirally twisted interscapular channels, in addition, at least the pressure surface and the average conditional surface of the spiral blade are made by spatial movement of the line generatrix from the entrance to the exit of the interscapular channel with approach angle of the blade into the flow, changing to the output from the spatial gradient of curvature G p.k.l. defined in projections onto two mutually perpendicular conditional planes - a meridional plane passing through the axis of the wheel, and a longitudinal one normal to the axis of the wheel, while in the projection onto the meridional plane the gradient of the spatial curvature of the blade G is a.s. expressed angle difference relationship between the projection of the generatrix of the ruled on said plane and a line parallel to the axis of the pump, respectively upstream and downstream of the blade, to the projection of the blade length of the midline on the meridional plane defined by the expression G 'p.k.l. = (α ′ out -α ′ in ) / L ′ l. = (2.0 ÷ 8.0) [rad / m]; and a projection on said longitudinal plane normal to the wheel axis, the gradient of the spatial curvature of the blade G "p.k.l. expressed angle difference between the ratio of radii drawn to the ends of the projection forming the ruled inlet and an equivalent length of forming the ruled on the exit blade, the length of projection of the middle line of the blade onto said plane is determined from the expression G "p.k.l. = (α ” out -α” in ) / L ” l. = (0.5 ÷ 3.5) [rad / m]; in addition, the aforementioned system of blades of a dual-flow impeller is shifted in the plane of rotation of the wheel by a radial angle of at least half the projection of the tapered output end of the blade on the conditional middle plane of the main disk and not more than half the pitch of adjacent blades of any of these impeller flows, and the guide vane is equipped with a system of curved blades with a total number exceeding the number of vanes of any of the impeller flows by (1.25 ÷ 2.62) times, while the vanes of the guide vane are projections onto the conditional middle plane normal to the axis of the indicated apparatus are deflected towards the flow vector in the branch to the chord formed by connecting the ends of the scapula that are near and distant from the axis and the radius drawn through the end of the chord closest to the axis, angle β 1 , quantitatively β 1 = (75 ÷ 110) °, while the interscapular canal formed by the blades in the projection onto the specified conditional middle plane normal to the axis of the guide apparatus is made expanding towards the exit with a diffusivity gradient G c.a.
G Ph.D. = (F out -F in ) / L Ph.D. = (1 ÷ 12) × 10 -3 [m 2 / m],
where F I and F o are the areas of the input and output sections of the interscapular channel of the guide vane; L Ph.D. - the length of the interscapular channel of the guide vane.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156027/06A RU2537205C1 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Crude booster pump and crude booster pump impeller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156027/06A RU2537205C1 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Crude booster pump and crude booster pump impeller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2537205C1 true RU2537205C1 (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013156027/06A RU2537205C1 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Crude booster pump and crude booster pump impeller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537205C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU172717U1 (en) * | 2016-11-09 | 2017-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтекамский машиностроительный завод" (ООО "НКМЗ") | HIGHWAY HORIZONTAL CENTRIFUGAL PUMP |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005057017A1 (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-23 | Ebara Corporation | Fluid transportation machine |
| RU103149U1 (en) * | 2010-09-28 | 2011-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения" ОАО "ВНИИАЭН" | CENTRIFUGAL PUMP WITH TWO-TURN SPIRAL DRAIN |
| JP2011140917A (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Torishima Pump Mfg Co Ltd | Double suction pump |
| RU2449173C1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-04-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Centrifugal pump |
| RU117533U1 (en) * | 2012-02-09 | 2012-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения" (ОАО ВНИИАЭН") | DOUBLE INPUT PUMP PUMP |
-
2013
- 2013-12-18 RU RU2013156027/06A patent/RU2537205C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005057017A1 (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-23 | Ebara Corporation | Fluid transportation machine |
| JP2011140917A (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Torishima Pump Mfg Co Ltd | Double suction pump |
| RU103149U1 (en) * | 2010-09-28 | 2011-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения" ОАО "ВНИИАЭН" | CENTRIFUGAL PUMP WITH TWO-TURN SPIRAL DRAIN |
| RU2449173C1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-04-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Centrifugal pump |
| RU117533U1 (en) * | 2012-02-09 | 2012-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения" (ОАО ВНИИАЭН") | DOUBLE INPUT PUMP PUMP |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU172717U1 (en) * | 2016-11-09 | 2017-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтекамский машиностроительный завод" (ООО "НКМЗ") | HIGHWAY HORIZONTAL CENTRIFUGAL PUMP |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8101840A (en) | SIDE CHANNEL PUMP. | |
| CN102465915B (en) | supersonic compressor system and assembling method thereof | |
| CN102472293A (en) | Impeller of centrifugal compressor | |
| RU2019106858A (en) | REFRIGERATION SYSTEM WITH DIAGONAL COMPRESSOR | |
| US11802717B2 (en) | Segmented cavitation boiler | |
| CN101769165A (en) | Positive displacement gas turbine engine with parallel screw rotors | |
| US20190257311A1 (en) | High efficiency double suction impeller | |
| WO2017170083A1 (en) | Centrifugal compressor | |
| RU2537205C1 (en) | Crude booster pump and crude booster pump impeller | |
| JP2016522357A (en) | Centrifugal rotor | |
| GB1561454A (en) | Devices for pumping a fluid comprising at least a liquid | |
| CN107965473B (en) | Diffuser for a fluid compression device comprising at least one blade with an opening | |
| KR101261102B1 (en) | Method of setting performance characteristic of pump and method of manufacturing diffuser vane | |
| RU2449173C1 (en) | Centrifugal pump | |
| JP5889622B2 (en) | Multistage pump | |
| RU2448279C1 (en) | Radial-flow pump diffuser | |
| RU2448280C1 (en) | Radial-flow pump casing | |
| CA3075159A1 (en) | Diffuser pipe with asymmetry | |
| US10082154B2 (en) | Intake channel arrangement for a volute casing of a centrifugal pump, a flange member, a volute casing for a centrifugal pump and a centrifugal pump | |
| RU2615566C1 (en) | Centrifugal compressor impeller | |
| US20130129524A1 (en) | Centrifugal impeller | |
| RU2640901C2 (en) | Centrifugal screw pump (versions) | |
| CN103629157B (en) | A kind of pump guider | |
| RU2448275C1 (en) | Radial-flow pump | |
| RU2011016C1 (en) | Partial centrifugal pump for pumping fluids with suspension |