RU2726977C1

RU2726977C1 - Погружной многоступенчатый центробежный насос

Info

Publication number: RU2726977C1
Application number: RU2019131234A
Authority: RU
Inventors: Вадим Юрьевич Баталов; Николай Алексеевич Воронин; Геронтий Жорович Сахвадзе
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2020-07-17

Abstract

Устройство относится к нефтяному машиностроению, а именно к многоступенчатым центробежным насосам с компрессионной схемой сборки. Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит вертикальный цилиндрический корпус, на торцах которого установлены ловильная головка и входной модуль с отверстиями для забора пластовой жидкости, набор ступеней, состоящих из рабочих колес и направляющих аппаратов, собранных на валу, установленном по оси корпуса. В стенках ловильной головки и входного модуля выполнены сквозные каналы. Насос снабжен расположенным внутри входного модуля между отверстиями для забора пластовой жидкости и сквозным каналом в его стенке узлом гидростатической опоры в виде упорного диска, жестко закрепленного на корпусе, расположенного под ним диска осевой опоры, жестко закрепленного на валу, и лабиринтно-винтового уплотнения вала, установленного под диском осевой опоры, образуя под ним нагнетательную камеру. Сквозные каналы в стенке ловильной головки и в стенке камеры входного модуля соединены трубопроводом, с возможностью подачи части пластовой жидкости высокого давления в нагнетательную камеру. Повышается рабочий ресурс насоса.

1 ил.

Description

Устройство относится к нефтяному машиностроению, а именно к многоступенчатым центробежным насосам с компрессионной схемой сборки.

Известен погружной многоступенчатый центробежный насос, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, на торцах которого установлены ловильная головка и входной модуль с отверстиями в корпусе для забора пластовой жидкости, набор ступеней, состоящих из рабочих колес и направляющих аппаратов, собранных на валу, установленном по оси корпуса.

(Патент РФ №2249129, МПК F04D13/10, 2002 г.).

При работе насоса вал ротора, вращаясь, удерживается от радиальных сил опорами скольжения, которые образованы защитными втулками и расточками направляющих аппаратов. Эти же опоры выполняют одновременно роль уплотнений, отделяющих полость высокого давления от полости более низкого давления в предыдущей рабочей ступени.

При высоких оборотах (больше 3000 об/мин) рабочие опорные элементы, подвержены сильному перегреву. Это одна из основных причин их быстрого изнашивания и разрушения. Таким образом, снижается рабочий ресурс насосной установки.

Техническим результатом настоящей разработки является повышение рабочего ресурса насоса.

Указанный технический результат достигается тем, что погружной многоступенчатый центробежный насос содержит вертикальный цилиндрический корпус, на торцах которого установлены ловильная головка и входной модуль с отверстиями для забора пластовой жидкости, набор ступеней, состоящих из рабочих колес и направляющих аппаратов, собранных на валу, установленном по оси корпуса, в стенках ловильной головки и входного модуля выполнены сквозные каналы, насос снабжен, расположенным внутри входного модуля между отверстиями для забора пластовой жидкости и сквозным каналом в его стенке, узлом гидростатической опоры в виде, упорного диска, жестко закрепленного на корпусе, расположенного под ним диска осевой опоры, жестко закрепленного на валу, и лабиринтно-винтового уплотнения вала, установленного под диском осевой опоры, образуя под ним нагнетательную камеру, при этом сквозные каналы в стенке ловильной головки и в стенке камеры входного модуля соединены трубопроводом, с возможностью подачи части пластовой жидкости высокого давления в нагнетательную камеру.

Повышение рабочего ресурса насоса происходит за счет снижения контактного давления в трибосопряжении осевых опорных элементов скольжения погружного высокооборотного многоступенчатого центробежного насоса, путем разгрузки вращающегося вала от осевых нагрузок при перепадах давления на входе в насос и выходе пластовой жидкости из него. При этом все виды осевых нагрузок концентрируются на валу насоса. Компенсация или уменьшение суммарного вектора осевой нагрузки в насосе осуществляться только посредством приложения противоположного вектора силы непосредственно к валу.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг 1. представлен общий вид насоса.

Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, на торцах которого установлены ловильная головка 2, сопрягаемая с колонной насосно-компрессорных труб (на чертеже не показана), и входной модуль 3 с отверстиями 4 для забора пластовой жидкости, набор ступеней 5 рабочих колес и направляющих аппаратов, собранных на валу 6, соединенным с приводом вращения (на чертеже не показан), и установленном по оси корпуса, в стенках ловильной головки и входного модуля выполнены сквозные каналы 7, и 8, соответственно, насос снабжен расположенным внутри входного модуля между отверстиями для забора пластовой жидкости и сквозным каналом в его стенке, узлом гидростатической опоры в виде, жестко закрепленного на корпусе, упорного диска 9, диска осевой опоры 10, жестко закрепленного на валу, и лабиринтно-винтового уплотнения 11 вала, установленного под диском осевой опоры, образуя под ним нагнетательную камеру 12, при этом отверстия в стенке ловильной головки и в стенке камеры входного модуля соединены трубопроводом 13, с возможностью подачи части пластовой жидкости высокого давления в нагнетательную камеру. На сопрягаемых торцах упорного диска и диска осевой опоры установлены горизонтальные металлокерамические из железографита ЖГ-7-25 кольца 14 и 15, а на цилиндрической поверхности диска и контактирующей с ней стенке входного модуля -металлокерамические втулка 16 и обойма 17. Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 6 поток пластовой жидкости всасывается через отверстия 4 в стенке входного модуля 3 в корпус 1 многоступенчатого насоса и поступает на вход первого рабочего колеса в наборе ступеней 5. Далее происходит компримирование потока от ступени к ступени достигая максимальной величины в ловильной головке 2 в соответствии с режимом работы насоса и со статическим давлением столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб. При этом на валу насоса возникает направленная против течения жидкости осевая сила, величина которой определяется перепадом давления на торцах вала и суммарной силой осевых сил в рабочих ступенях насоса. Противодействие суммарной осевой силе на вал насоса обеспечивается за счет передачи высокого давления из ловильной головки через сквозной канал 7, по трубопроводу 13, и сквозной канал 8 в нагнетательную камеру 12, герметичность и противодавление в которой обеспечивается лабиринтно-винтовым уплотнением 11. Возникающее, от подведенного в нагнетательную камеру высокого давления, гидростатическое осевое усилие на нижний торец диска осевой опоры 10, направленное по вектору течения пластовой жидкости компенсирует суммарную осевую силу на вал и ступени насоса, направленную против течения жидкости. Сопрягаемые металлокерамические втулка 16 на вращающемся диске и обойма 17 на стенке входной модуля препятствуют преждевременному износу диска и потере давления в нагнетательной камере через образующийся зазор. При возможном «всплытии» вала, взаимодействие диска осевой опоры с упорным диском проходит по торцевым поверхностям металлокерамических колец 14 и 15, что, также, предотвращает износ диска и выход из строя узла гидростатической осевой опоры вала. При этом обеспечивается постоянное автоматическое равновесие указанных сил, так как они обе зависят от режима работы насоса, характеризующегося частотой вращения вала и расходом потока пластовой жидкости.

Данная конструкция устройства повышает надежность и долговечность погружного многоступенчатого центробежного насоса.

Claims

Погружной многоступенчатый центробежный насос, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, на торцах которого установлены ловильная головка и входной модуль с отверстиями для забора пластовой жидкости, набор ступеней, состоящих из рабочих колес и направляющих аппаратов, собранных на валу, установленном по оси корпуса, отличающийся тем, что в стенках ловильной головки и входного модуля выполнены сквозные каналы, насос снабжен расположенным внутри входного модуля между отверстиями для забора пластовой жидкости и сквозным каналом в его стенке узлом гидростатической опоры в виде упорного диска, жестко закрепленного на корпусе, расположенного под ним диска осевой опоры, жестко закрепленного на валу и установленного с возможностью при вертикальном перемещении сопряжения его верхнего торца с упорным диском, и лабиринтно-винтового уплотнения вала, установленного под диском осевой опоры, образуя под ним нагнетательную камеру, при этом каналы в стенке ловильной головки и в стенке нагнетательной камеры входного модуля соединены трубопроводом, с возможностью подачи части пластовой жидкости высокого давления в нагнетательную камеру.