RU2702452C2

RU2702452C2 - Опора для двигателя в горизонтальной насосной системе, состоящая из сдвоенных плит

Info

Publication number: RU2702452C2
Application number: RU2017111238A
Authority: RU
Inventors: Эндрю Майкл НЕЛЬСОН; Джонатан Эдвард ПИТЕРСОН
Original assignee: ДжиИ ОЙЛ ЭНД ГЭС ЭСП, ИНК.
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2019-10-08
Also published as: RU2017111238A; CO2017004345A2; US11603862B2; WO2016053335A1; US20170248158A1; CA2963495C; CA2963495A1; RU2017111238A3

Abstract

Группа изобретений относится к опорной системе для горизонтальной насосной системы с мощным двигателем. Опорная рама для горизонтальной насосной системы содержит основание и опорный узел для двигателя, соединенный с основанием. Опорный узел для двигателя содержит верхнюю опорную плиту, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, первую нижнюю опорную плиту и вторую нижнюю опорную плиту, соединенные с верхней опорной плитой. Верхняя опорная плита содержит верхние соединительные втулки, которые ввернуты в нижнюю поверхность верхней опорной плиты и не проходят сквозь указанную плиту. Каждая из нижних опорных плит имеет нижние соединительные каналы, совмещенные с верхними соединительными втулками верхней опорной плиты. Изобретения направлены на усовершенствование опорной рамы, характеризующейся рентабельностью и простым изготовлением. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСЯТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[001] Данное изобретение в целом относится к насосным системам и, в частности, к усовершенствованной системе, обеспечивающей опору для мощного двигателя в горизонтальной насосной системе.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[002] Горизонтальные насосные системы применяют в разных отраслях промышленности с разными целями. Например, в нефтегазовой промышленности горизонтальные насосные системы применяют с целью перекачивания текучих сред, таких как отделенная от нефти вода, в удаленное место назначения, например, резервуар или скважину для сброса сточных вод. Как правило, указанные горизонтальные насосные системы включают насос, двигатель и всасывающую камеру, расположенную между насосом и двигателем. Кроме того, между двигателем и всасывающей камерой расположена подшипниковая камера.

[003] Каждый из указанных компонентов обычно опирается на поверхность посредством одной или нескольких больших рам. Для соединения компонентов горизонтальной насосной системы с опорной рамой применяют специальные переходники. Указанные переходники обеспечивают согласование рамы с плитой для двигателя и приподнимают двигатель до положения соответствующего совмещения с насосом. При увеличении размера и мощности горизонтальной насосной системы также увеличивается нагрузка, осевое усилие и вибрация, воздействующие на раму. Руководствуясь принципами конструирования известного уровня техники, опорные плиты для поддержки очень больших двигателей будут отличаться сложностью изготовления и высокой стоимостью. Следовательно, существует необходимость создания усовершенствованной опорной рамы, применяемой в горизонтальной насосной системе для больших двигателей и отличающейся рентабельностью и простым изготовлением. Данное изобретение нацелено на решение указанных и других недостатков известного уровня техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[004] Согласно предпочтительному варианту выполнения, данное изобретение содержит опорную раму для горизонтальной насосной системы. Рама содержит основание и опорный узел для двигателя, соединенный с основанием. Опорный узел для двигателя содержит верхнюю опорную плиту, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, а также соединенные с указанной плитой первую нижнюю опорную плиту и вторую нижнюю опорную плиту.

[005] Согласно другому аспекту, предпочтительные варианты выполнения включают способ изготовления опорного узла для двигателя внутри горизонтальной насосной системы. Способ включает этапы выравнивания верхней опорной плиты на верхней поверхности нижней опорной плиты, прикручивание болтами нижней опорной плиты к верхней опорной плите и приваривание нижней опорной плиты к верхней опорной плите через одно или несколько окон, обеспечивающих доступ для выполнения сварочных работ и проходящих через нижнюю опорную плиту.

[006] Согласно следующему аспекту, предпочтительные варианты выполнения включают горизонтальную насосную систему, которая содержит раму, двигатель и насос, приводимый в действие двигателем. Рама содержит основание и опорный узел для двигателя, соединенный с основанием. Опорный узел для двигателя содержит верхнюю опорную плиту, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, первую нижнюю опорную плиту, соединенную с верхней опорной плитой, и вторую нижнюю опорную плиту, соединенную с верхней опорной плитой. Поддержку двигателя обеспечивает опорный узел для двигателя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[007] Фиг. 1 изображает вид сбоку горизонтальной насосной системы, выполненной согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения.

[008] Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии разобранной опорной рамы горизонтальной насосной системы, показанной на Фиг. 1.

[009] Фиг. 3 изображает вид сверху верхней опорной плиты рамы, показанной на Фиг. 2.

[010] Фиг. 4 изображает вид снизу верхней опорной плиты рамы, показанной на Фиг. 2.

[011] Фиг. 5 изображает вид сверху нижних опорных плит рамы, показанной на Фиг. 2.

[012] Фиг. 6 изображает вид снизу нижних опорных плит рамы, показанной на Фиг. 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

[013] На Фиг. 1 представлен вид сбоку горизонтальной насосной системы 100 согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения. Горизонтальная насосная система 100 содержит двигатель 102, всасывающую камеру 104, насос 106 и подшипниковую камеру 108. Всасывающая камера 104 присоединена между насосом 106 и подшипниковой камерой 108. Подшипниковая камера 108 присоединена между всасывающей камерой 104 и двигателем 102. Как правило, двигатель 102 приводит в действие насос 106 с помощью последовательных валов (не показаны на Фиг. 1), которые проходят через камеру 108 и всасывающую камеру 104. Перекачиваемые текучие среды подают во всасывающую камеру 104 и нагнетают насосом 106. В предпочтительном варианте выполнения насос 106 представляет собой центробежный насос. В особенно предпочтительном варианте выполнения насос 106 представляет собой многоступенчатый центробежный насос. Каждый из компонентов горизонтальной насосной системы 100 опирается на опорную раму 110, которая в свою очередь опирается на фундамент 112.

[014] Обратимся к Фиг. 2, на которой изображен вид в аксонометрии рамы 110. Рама 110 содержит основание 114, опорную плиту 116 подшипниковой камеры, элементы 118 для опоры насоса и опорный узел 120 для двигателя. Основание 114 содержит центральную несущую балку 122, плиту 124, расположенную на дистальном конце, плиту 126, расположенную на проксимальном конце, пару боковых направляющих 128 и ребра 130, проходящие по существу перпендикулярно центральной несущей балке 122 между парой боковых направляющих 128. В предпочтительных вариантах выполнения изобретения центральная несущая балка представляет собой стальную двутавровую балку и, если не указано иное, все компоненты рамы 110 изготовлены из стали или другого металлического сплава.

[015] В предпочтительном варианте выполнения изобретения, показанном на Фиг. 2, опорный узел 120 для двигателя содержит верхнюю опорную плиту 132 и пару нижних опорных плит 134а, 134b. Хотя в данном варианте предпочтительно используют одну верхнюю опорную плиту 132 и пару нижних опорных плит 134а, 134b, следует понимать, что альтернативные варианты выполнения включают использование только одной нижней опорной плиты 134, а также использование несколько верхних опорных плит 132 в сочетании с одной или несколькими нижними опорными плитами 134.

[016] Обратимся к Фиг. 3 и 4, на которых, соответственно, изображены вид сверху и вид снизу верхней опорной плиты 132. Верхняя опорная плита 132 имеет верхние отверстия 136 для установки двигателя, в которые входят болты или шпильки, выходящие вниз из монтажных опор двигателя (не показаны на чертеже). Как обозначено на виде снизу верхней опорной плиты 132, изображенной на Фиг. 4, верхние отверстия 136 для установки двигателя проходят сквозь верхнюю опорную плиту 132. Кроме того, на Фиг. 4 показано, что верхняя опорная плита 132 дополнительно содержит верхние соединительные втулки 138, которые ввернуты в нижнюю поверхность верхней опорной плиты 132. Верхние соединительные втулки 138 не проходят сквозь верхнюю опорную плиту 132. В особенно предпочтительном варианте выполнения, представленном на Фиг. 4, верхняя опорная плита 132 содержит три верхних соединительных втулки 138 вокруг каждого из верхних отверстий 136 для установки двигателя и несколько рядов верхних соединительных втулок 138, расположенных линейно по верхней опорной плите 132. Верхняя опорная плита имеет верхнюю поверхность «Т» и нижнюю поверхность «В».

[017] Обратимся к Фиг. 5 и 6, на которых представлены, соответственно, вид сверху и вид снизу нижних опорных плит 134а, 134b. Нижние опорные плиты 134а, 134b поддерживаются с противоположных сторон центральной несущей балки 122. Хотя в данном предпочтительном варианте выполнения представлены две нижние опорные плиты 134а, 134b, в других предпочтительных вариантах выполнения предполагается использование только одной нижней опорной плиты 134 увеличенного размера. Каждая из нижних опорных плит 134а, 134b имеет верхнюю поверхность «Т» и нижнюю поверхность «В».

[018] Каждая из нижних опорных плит 134а, 134b имеет нижние отверстия 140 для установки двигателя, нижние соединительные каналы 142 и окна 144, обеспечивающие доступ для выполнения сварки. Нижние соединительные каналы 142 проходят сквозь нижние опорные плиты 134а, 134b и расположены по одной оси с верхними соединительными втулками 138. В процессе сборки соединительные болты (не показаны на чертеже) могут быть вставлены через нижние соединительные каналы 142 сквозь нижние опорные плиты 134а, 134b в верхние соединительные втулки 138, обеспечивая болтовое присоединение указанных плит к верхней опорной плите 132.

[019] Подобным образом, при расположении верхней опорной плиты 132 поверх нижних опорных плит 134а, 134b нижние отверстия 140 для установки двигателя должны быть расположены по одной оси с верхними отверстиями 136 для установки двигателя. Болты, применяемые для монтажа двигателя (не показаны на чертеже), могут проходить через верхние отверстия 136 для установки двигателя, выполненные в верхней опорной плите 132, и через нижние отверстия 140 для установки двигателя, выполненные в нижних опорных плитах 134а, 134b. В данных предпочтительных вариантах выполнения длина окружности нижних отверстий 140 больше длины окружности верхних отверстий 136. Увеличенная длина окружности нижних отверстий 140 позволяет выполнять угловой сварной шов между верхней поверхностью нижних плит 134а, 134b и нижней поверхностью верхней опорной плиты 132. В особенно предпочтительном варианте выполнения размер нижних отверстий 140 для установки двигателя превышает размер соответствующих верхних отверстий 136 для установки двигателя на величину, составляющую примерно от 5/8 дюйма (15,9 мм) до 3/4 дюйма (19 мм).

[020] С целью дополнительного соединения верхней опорной плиты 132 с нижними опорными плитами 134а, 134b, между верхней поверхностью нижних плит 134а, 134b и смежной прилегающей нижней поверхностью верхней опорной плиты 132 выполнены окна 144, обеспечивающие доступ для выполнения сварочных работ. Хотя на Фиг. 5 и 6 показаны только четыре окна 144, понятно, что также можно использовать большее или меньшее количество указанных окон.

[021] В процессе сборки опорного узла 120 для двигателя верхнюю опорную плиту располагают поверх нижних опорных плит 134а, 134b и выравнивают указанные верхнюю и нижние плиты. После совмещения нижние опорные плиты 134а, 134b прикручивают болтами к нижней поверхности верхней опорной плиты 132 посредством ввинчивания монтажных болтов (не показаны на чертеже) через нижние соединительные каналы 142 в верхние соединительные втулки 138, для предварительного соединения нижних плит 134a, 134b с верхней плитой 132. В особенно предпочтительном варианте выполнения, представленном на Фиг. 3-Фиг.6, для предварительного соединения нижних опорных плит 134а, 134b с верхней опорной плитой 132 используют двадцать четыре монтажных болта.

[022] После того, как все монтажные болты затянуты соответствующим образом, нижние опорные плиты 134а, 134b приваривают к верхней опорной плите 132. Прикручивание болтами верхней плиты 132 к нижним плитам 134а, 134b перед началом сварочных работ снижает риск выделения пузырьков газа между прилегающими друг к другу указанными плитами.

[023] В предпочтительном варианте выполнения данного изобретения первые сварные швы выполняют через окна 144 для соединения верхней поверхности нижних опорных плит 134а, 134b со смежной и прилегающей нижней поверхностью верхней опорной плиты 132. Затем выполняют сварные швы, образуемые между нижними плитами 134а, 134b и верхней плитой 132 по окружности нижних отверстий 140 для установки двигателя. Поскольку нижние отверстия 140 для установки двигателя больше верхних отверстий 136 и болтов, применяемых для монтажа двигателя (не показаны на чертеже), этап выполнения сварочных работ через нижние отверстия 140 не создает препятствий для установки монтажных опор или монтажных стоек двигателя через верхние отверстия 136 и нижние отверстия 140 для установки двигателя.

[024] Снова обратимся к Фиг. 1. После того, как верхняя поверхность нижних плит 134а, 134b соответствующим образом приварена к нижней поверхности верхней плиты 132, по внешней границе раздела, проходящей по наружным краям плиты 132 и плит 134а, 134b накладывают шовное уплотнение 146. В предпочтительных вариантах выполнения изобретения шовное уплотнение 146 накладывают путем сварки верхней опорной плиты 132 с нижними опорными плитами 134а, 134b вдоль наружных краев указанной верхней и нижних плит. Шовное уплотнение 146 предотвращает попадание влаги и загрязнений в пространство, образованное между верхней плитой 132 и нижними плитами 134а, 134b. Хотя в данном варианте предпочтительным считается сварное шовное уплотнение 146, в качестве альтернативы сварке можно применять манжеты, изготовленные из резины, полимеров, силикона или синтетического материала.

[025] Таким образом, в предпочтительных вариантах выполнения представлен опорный узел 120 для двигателя, выполняемый более простым и экономичным способом по сравнению с большой одинарной плитой для двигателя. Опорный узел 120 содержит верхнюю опорную плиту 132 и нижние опорные плиты 134а, 134b, включающие болтовые и сварные соединения. Опорный узел 120 обеспечивает жесткую опору, устойчивую к изгибанию в поперечном или продольном направлении при нагрузке. Изготовление узла 120 из компонентов меньшего размера является значительным усовершенствованием по сравнению с опорой для двигателя, изготовленной из цельного, более крупного куска материала.

[026] Следует понимать, что хотя в приведенном выше описании были изложены многочисленные характеристики и преимущества, а также детали конструкции и функции разных вариантов выполнения данного изобретения, данное описание является исключительно иллюстративным, и могут быть выполнены частные изменения, особенно, что касается конструкции и расположения компонентов, не выходя за рамки принципов данного изобретения, в полной мере обозначенных общепринятыми значениями формулировок формулы изобретения. Специалисты поймут, что идеи данного изобретения могут быть применимы к другим системам, не выходя за рамки его объема и сущности.

Claims

1. Опорная рама для горизонтальной насосной системы, содержащая

основание и опорный узел для двигателя, соединенный с основанием, причем опорный узел для двигателя содержит

верхнюю опорную плиту, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, и

первую нижнюю опорную плиту и вторую нижнюю опорную плиту, соединенные с верхней опорной плитой,

причем верхняя опорная плита содержит верхние соединительные втулки, которые ввернуты в нижнюю поверхность верхней опорной плиты и не проходят сквозь указанную плиту,

при этом каждая из первой и второй нижних опорных плит имеет нижние соединительные каналы, совмещенные с верхними соединительными втулками верхней опорной плиты.

2. Опорная рама по п. 1, в которой верхняя опорная плита имеет верхние отверстия для установки двигателя, каждое из которых имеет окружной размер.

3. Опорная рама по п. 2, в которой каждая из первой и второй нижних опорных плит имеет нижние отверстия для установки двигателя, причем окружной размер каждого из указанных отверстий превышает указанный окружной размер верхних отверстий для установки двигателя.

4. Опорная рама по п. 3, в которой каждая из первой и второй нижних опорных плит имеет одно или более окон, обеспечивающих доступ для выполнения сварочных работ и проходящих сквозь первую и вторую нижние опорные плиты к нижней поверхности верхней опорной плиты.

5. Опорная рама по п. 4, в которой опорный узел для двигателя содержит сварные соединения между первой и второй нижними опорными плитами и верхней опорной плитой.

6. Опорная рама по п. 5, в которой опорный узел для двигателя содержит сварные соединения, проходящие вдоль окружности нижних отверстий для установки двигателя.

7. Опорная рама по п. 5, в которой опорный узел для двигателя содержит сварные соединения внутри указанных окон, обеспечивающих доступ для выполнения сварочных работ, между верхней опорной плитой и первой и второй нижними опорными плитами.

8. Опорная рама по п. 5, в которой опорный узел для двигателя содержит поверхность раздела, проходящую вдоль наружных краев верхней опорной плиты и первой и второй нижних опорных плит, и шовное уплотнение, закрывающее указанную поверхность раздела.

9. Опорная рама по п. 8, в которой шовное уплотнение представляет собой сварное соединение, выполненное вдоль указанной поверхности раздела.

10. Способ изготовления опорного узла для двигателя, применяемого для поддержания двигателя в горизонтальной насосной системе, включающий этапы:

создания в первой нижней опорной плите и второй нижней опорной плите одного или более окон, обеспечивающих доступ для выполнения сварочных работ,

выравнивания верхней опорной плиты на верхней поверхности нижних опорных плит и

приваривания нижних опорных плит к верхней опорной плите через указанные одно или более окон доступа,

11. Способ по п. 10, в котором перед выполнением этапа приваривания нижних опорных плит к верхней опорной плите временно прикрепляют нижние опорные плиты к верхней опорной плите.

12. Способ по п. 11, в котором при временном прикреплении нижней опорной плиты указанную плиту прикручивают болтами к верхней опорной плите.

13. Способ по п. 11, в котором в нижних опорных плитах выполняют нижние отверстия для установки двигателя и приваривают нижние опорные плиты к верхней опорной плите через указанные нижние отверстия.

14. Способ по п. 13, в котором в верхней опорной плите выполняют верхние отверстия для установки двигателя и заводят крепежные болты для двигателя через верхние и нижние отверстия для установки двигателя после приваривания нижних опорных плит к верхней опорной плите через нижние отверстия для установки двигателя.

15. Способ по п. 14, в котором накладывают шовное уплотнение на поверхность раздела, проходящую вдоль прилегающих наружных краев верхней опорной плиты и нижних опорных плит.

16. Горизонтальная насосная система, содержащая

опорную раму, которая содержит основание и опорный узел для двигателя, соединенный с основанием, причем опорный узел для двигателя содержит:

верхнюю опорную плиту, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности,

первую нижнюю опорную плиту, соединенную с верхней опорной плитой, и

вторую нижнюю опорную плиту, соединенную с верхней опорной плитой,

двигатель, опирающийся на опорный узел для двигателя, и

насос, приводимый в действие указанным двигателем,

17. Горизонтальная насосная система по п. 16, в которой верхняя опорная плита имеет верхние отверстия для установки двигателя, каждое из которых имеет окружной размер, при этом каждая из первой и второй нижних опорных плит имеет нижние отверстия для установки двигателя, окружной размер каждого из которых превышает указанный окружной размер верхних отверстий для установки двигателя.