RU2731782C1 - Stage of submersible multi-stage centrifugal pump - Google Patents
Stage of submersible multi-stage centrifugal pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731782C1 RU2731782C1 RU2020109570A RU2020109570A RU2731782C1 RU 2731782 C1 RU2731782 C1 RU 2731782C1 RU 2020109570 A RU2020109570 A RU 2020109570A RU 2020109570 A RU2020109570 A RU 2020109570A RU 2731782 C1 RU2731782 C1 RU 2731782C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- guide vane
- blades
- outer diameter
- distributor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D1/06—Multi-stage pumps
- F04D1/063—Multi-stage pumps of the vertically split casing type
- F04D1/066—Multi-stage pumps of the vertically split casing type the casing consisting of a plurality of annuli bolted together
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/02—Selection of particular materials
- F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области насосостроения и, прежде всего, к многоступенчатым насосам, используемым для добычи нефти из скважин и для подачи воды в продуктивный нефтеносный пласт для поддержания и повышения в нём пластового давления.The invention relates to the field of pump engineering and, above all, to multistage pumps used for oil production from wells and for supplying water to a productive oil-bearing formation to maintain and increase reservoir pressure in it.
Известна из авторского свидетельства SU 479399 конструкция направляющего аппарата для центробежного питательного насоса, в которой диффузорный канал укорочен, а вместо наклонных переходных каналов имеются вырезы с боковой поверхности нижнего диска, через которые среда может переходить из диффузорного канала в обратные. Known from inventor's certificate SU 479399 is the design of a guide vane for a centrifugal feed pump, in which the diffuser channel is shortened, and instead of inclined transition channels, there are cutouts from the side surface of the lower disc, through which the medium can pass from the diffuser channel to the reverse ones.
Известна также из патента RU 35392 конструкция направляющего аппарата для ступени центробежного скважинного многоступенчатого насоса, в которой переходный боковой канал образует боковые ребра более сложной формы. Also known from patent RU 35392 is the design of a guide vane for a stage of a centrifugal borehole multistage pump, in which a transitional side channel forms lateral ribs of a more complex shape.
Известная также из патента RU 2142069 конструкция направляющего аппарата центробежного насоса, в которой отсутствуют диффузорные каналы, но есть хорошо оформленные наклонные переходные каналы.Also known from patent RU 2142069, the design of the guide vanes of a centrifugal pump, in which there are no diffuser channels, but there are well-designed inclined transition channels.
Однако все перечисленные конструкции направляющих аппаратов имеют сложный процесс производства и высокую стоимость изготовления, так как ступень состоит из нескольких деталей. Наличие нескольких деталей в направляющем аппарате ступени снижает точность линейного габарита каждой секции насоса, что делает затруднительным сделать насос в компрессионном исполнении, наиболее надежном, где вся секция является по сути одним большим пакетом. Длины ступиц рабочих колёс и направляющих аппаратов равны. Это позволяет осевую силу, действующую на каждое рабочее колесо, воспринимать не осевой опорой в ступени, а гидродинамической опорой в гидрозащите, которая работает не в пластовой жидкости с механическими примесями, а в масле, и имеет на порядок меньше коэффициент трения.However, all of the above designs of guide vanes have a complex production process and a high manufacturing cost, since the stage consists of several parts. The presence of several parts in the stage guide vanes reduces the accuracy of the linear dimensions of each pump section, which makes it difficult to make a pump in a compression design, the most reliable, where the entire section is essentially one large package. The lengths of the impeller hubs and guide vanes are equal. This allows the axial force acting on each impeller to be perceived not by the axial support in the stage, but by the hydrodynamic support in the hydraulic protection, which works not in the formation fluid with mechanical impurities, but in oil, and has an order of magnitude less friction coefficient.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является ступень центробежного многоступенчатого насоса, известная из патента RU 2364756, с радиальными направляющими аппаратами, содержащими цилиндрический корпус, выполненный заодно с верхним диском, нижний диск в виде отдельной детали, спиральные выходы, соединенные с обратными каналами посредством переходных каналов. При этом каждый аппарат снабжён вкладышами, установленными напротив спиральных выходов и контактирующими с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, при этом в теле вкладышей выполнены наклонные профилированные выемки, формирующие переходные каналы.The closest analogue to the claimed invention is a stage of a multistage centrifugal pump, known from patent RU 2364756, with radial guide vanes containing a cylindrical body made integral with the upper disc, the lower disc in the form of a separate part, spiral outlets connected to the return channels by means of transition channels ... In this case, each apparatus is equipped with liners installed opposite the spiral outputs and contacting with the inner surface of the cylindrical body, while in the body of the liners, inclined profiled recesses are made to form transition channels.
Однако в таком направляющем аппарате проточная часть образована несколькими деталями, между которыми существуют зазоры из-за допусков на форму. Зазоры в проточной части снижают КПД в связи с перетеканием через зазоры. Наличие нескольких деталей в направляющем аппарате также снижает точность линейного габарита каждой секции насоса, что делает затруднительным изготовление насоса в наиболее надёжном компрессионном исполнении, где вся секция является по сути одним большим пакетом. Длины ступиц рабочих колес и направляющих аппаратов в этом исполнении должны быть равны. Это позволяет установить ступицу каждого рабочего колеса на ступицу предыдущего в секции насоса. За счет этого осевая сила, действующая на каждое рабочее колесо, будет восприниматься не осевой опорой в ступени, а гидродинамической опорой в гидрозащите, которая работает не в пластовой жидкости с механическими примесями, а в масле и имеет на порядок меньше коэффициент трения. Компрессионное исполнение насоса приводит к увеличению срока службы установки при работе с высоким содержанием механических примесей. Кроме этого, осевая сила, действующая на рабочее колесо, не уравновешена, это снижает ресурс работы. В пазухах между дисками рабочего колеса и направляющего аппарата будут собираться пузырьки газа, укрупняться в крупный пузырь, который периодически может выходить в проточную часть рабочего колеса, снижая напорную и энергетические характеристики. Также не оптимизированы диаметральные габариты ступени, которые влияют на энергетические параметры: напор и КПД.However, in such a guide vane, the flow path is formed by several parts, between which there are gaps due to dimensional tolerances. Clearances in the flow path reduce efficiency due to overflow through the clearances. The presence of several parts in the guide vanes also reduces the accuracy of the linear dimensions of each pump section, which makes it difficult to manufacture the pump in the most reliable compression design, where the entire section is essentially one large package. The lengths of the impeller hubs and guide vanes in this version must be equal. This allows the hub of each impeller to fit onto the hub of the previous one in the pump section. Due to this, the axial force acting on each impeller will be perceived not by the axial support in the stage, but by the hydrodynamic support in the hydraulic protection, which works not in the formation fluid with mechanical impurities, but in oil and has an order of magnitude less friction coefficient. The compression design of the pump leads to an increase in the service life of the unit when operating with a high content of mechanical impurities. In addition, the axial force acting on the impeller is not balanced, this reduces the service life. In the sinuses between the disks of the impeller and the guide vane, gas bubbles will collect, enlarge into a large bubble, which can periodically exit into the flow path of the impeller, reducing the pressure and energy characteristics. Also, the diametrical dimensions of the stage have not been optimized, which affect the energy parameters: head and efficiency.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является недостаточная надёжность ступени при работе в пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа и механических примесей.The technical problem to be solved by the claimed invention is the insufficient reliability of the stage when operating in a formation fluid with a high content of free gas and mechanical impurities.
Техническим результатом является повышение надёжности при работе в пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа и механических примесей.The technical result is to increase the reliability when working in a reservoir fluid with a high content of free gas and mechanical impurities.
Дополнительным техническим результатом является повышение КПД и коэффициента напора ступени.An additional technical result is an increase in the efficiency and pressure ratio of the stage.
Ещё одним техническим результатом является создания технического решения, альтернативного известному решению.Another technical result is the creation of a technical solution alternative to the known solution.
Заявляемые технические результаты достигаются за счёт того, что в ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащей рабочее колесо со ступицей и ведущим и ведомым дисками, между которыми расположены лопасти, и направляющий аппарат, который содержит цилиндрическую часть в виде стакана, ступицу, верхний и нижний диски, между которыми расположены лопатки, направляющий аппарат выполнен в виде цельнолитой конструкции из чугуна, на выходе из рабочего колеса выполнена кольцевая проточка, в которой установлены дополнительные лопатки на дополнительном диске, установленном в нижнем диске направляющего аппарата, при этом внешний диаметр рабочего колеса относится к внешнему диаметру стакана направляющего аппарата в соответствии с соотношением:The claimed technical results are achieved due to the fact that in the stage of a submersible multistage centrifugal pump containing an impeller with a hub and a driving and driven discs, between which the blades are located, and a guide vane, which contains a cylindrical part in the form of a cup, a hub, upper and lower discs , between which the blades are located, the guide vane is made in the form of a one-piece cast iron structure, an annular groove is made at the outlet of the impeller, in which additional blades are installed on an additional disk installed in the lower disc of the guide vane, while the outer diameter of the impeller refers to the outer the diameter of the guide vane cup in accordance with the ratio:
dк ≤ 0,85dст,dk ≤ 0.85dst,
где dк - внешний диаметр рабочего колеса;where d to is the outer diameter of the impeller;
dст - внешний диаметр стакана направляющего аппарата;d st - outer diameter of the guide vane glass;
диаметр лопаток на входе в направляющий аппарат относится к внешнему диаметру рабочего колеса в соответствии с соотношением:the diameter of the blades at the entrance to the guide vane refers to the outer diameter of the impeller in accordance with the ratio:
dл ≥ 1,005dк,d l ≥ 1.005d k ,
где dл - диаметр лопаток на входе в направляющий аппарат;where d l is the diameter of the blades at the entrance to the guide vane;
внутренний диаметр верхнего диска направляющего аппарата составляет не более тридцати семи процентов от внешнего диаметра стакана направляющего аппарата:the inner diameter of the upper disc of the guide vane is not more than thirty-seven percent of the outer diameter of the glass of the guide vane:
dоп ≤ 0,37 dст,d op ≤ 0.37 d st ,
где dоп – внутренний диаметр верхнего диска направляющего аппарата;where d op is the inner diameter of the upper disc of the guide vane;
внутренний диаметр ступицы направляющего аппарата составляет не более двадцати двух процентов от внешнего диаметра стакана направляющего аппарата:the inner diameter of the guide vane hub is not more than twenty two percent of the outer diameter of the guide vane cup:
db ≤ 0,22 dст,d b ≤ 0.22 d st ,
где db – внутренний диаметр ступицы рабочего колеса.where d b is the inner diameter of the impeller hub.
Кроме того чугун может содержать, в частности, кремний, марганец, хром, церий, фосфор и серу, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:In addition, cast iron may contain, in particular, silicon, manganese, chromium, cerium, phosphorus and sulfur, with the following content of these elements, wt%:
углерод 3,5-3,9carbon 3.5-3.9
кремний 2,1-2,7silicon 2.1-2.7
марганец 0,4-0,6manganese 0.4-0.6
хром <0,12chromium <0.12
сера 0,05-0,07sulfur 0.05-0.07
фосфор <0,3.phosphorus <0.3.
Кроме того чугун может содержать, в частности, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор и серу, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:In addition, cast iron may contain, in particular, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, phosphorus and sulfur, with the following content of these elements, wt%:
углерод 2,7-3,1carbon 2.7-3.1
кремний 1,2-1,9silicon 1.2-1.9
марганец 0,85-1,5manganese 0.85-1.5
хром 0,7-1,5chrome 0.7-1.5
никель 15-17nickel 15-17
медь 6,1-8copper 6.1-8
сера <0,03sulfur <0.03
фосфор <0,25phosphorus <0.25
алюминий 0,01-0,3aluminum 0.01-0.3
магний 0,01-0,07.magnesium 0.01-0.07.
Кроме того чугун может содержать, в частности, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор и серу, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:In addition, cast iron may contain, in particular, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, phosphorus and sulfur, with the following content of these elements, wt%:
углерод 3,25-3,6carbon 3.25-3.6
кремний 1,8-2,4silicon 1.8-2.4
марганец 0,5-0,85manganese 0.5-0.85
хром 0,1-0,2chrome 0.1-0.2
никель 0,1-0,3nickel 0.1-0.3
медь 0,2-0,5copper 0.2-0.5
сера 0,09-0,15sulfur 0.09-0.15
фосфор <0,1phosphorus <0.1
олово 0,06-0,1.tin 0.06-0.1.
Благодаря тому, что направляющий аппарат выполнен в виде цельнолитой конструкции из чугуна, проточная часть не содержит зазоров, отсутствуют перетечки, вследствие этого повышается объёмный и общий КПД ступени, повышается надежность при работе в пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа и механических примесей. Due to the fact that the guide vane is made in the form of a one-piece cast iron structure, the flow path does not contain gaps, there are no overflows, as a result of this, the volumetric and overall efficiency of the stage increases, and reliability increases when operating in a reservoir fluid with a high content of free gas and mechanical impurities.
За счёт того, что на выходе из рабочего колеса выполнена кольцевая проточка, в которой установлены дополнительные лопатки, которые установлены на дополнительном диске, установленном в нижнем диске направляющего аппарата, внешний диаметр рабочего колеса относится к внешнему диаметру стакана направляющего аппарата в соответствии с соотношением:Due to the fact that an annular groove is made at the outlet of the impeller, in which additional blades are installed, which are installed on an additional disk installed in the lower disk of the guide vane, the outer diameter of the impeller refers to the outer diameter of the guide vane cup in accordance with the ratio:
dк ≤ 0,85dст,d k ≤ 0.85d st ,
где dк - внешний диаметр рабочего колеса;where d to is the outer diameter of the impeller;
dст - внешний диаметр стакана направляющего аппарата,d st - outer diameter of the guide vane glass,
а диаметр лопаток на входе в направляющий аппарат относится к внешнему диаметру рабочего колеса в соответствии с соотношением:and the diameter of the blades at the entrance to the guide vane refers to the outer diameter of the impeller in accordance with the ratio:
dл ≥ 1,005dк,d l ≥ 1.005d k ,
где dл - диаметр лопаток на входе в направляющий аппарат;where d l is the diameter of the blades at the entrance to the guide vane;
dк - внешний диаметр рабочего колеса,d to - the outer diameter of the impeller,
обеспечивается плавный выход потока из рабочего колеса, выравнивание скоростей, снижение скорости потока с увеличением давления в кольцевом канале, плавный входу потока перекачиваемой жидкости в установленный за рабочим колесом направляющий аппарат. Как результат это приводит к увеличению гидравлического и общего КПД, напора и коэффициента напора, повышению надежности при работе в пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа и механических примесей.provides a smooth exit of the flow from the impeller, equalization of speeds, a decrease in the flow rate with an increase in pressure in the annular channel, smooth entry of the pumped liquid flow into the guide vane installed behind the impeller. As a result, this leads to an increase in the hydraulic and overall efficiency, head and head coefficient, and an increase in reliability when operating in a reservoir fluid with a high content of free gas and mechanical impurities.
Если внутренний диаметр верхнего диска направляющего аппарата составляет не более тридцати семи процентов от внешнего диаметра стакана направляющего аппарата:If the inner diameter of the top disc of the guide vane is not more than thirty-seven percent of the outer diameter of the bowl of the guide vane:
dоп ≤ 0,37 dст, где dоп – внутренний диаметр верхнего диска направляющего аппарата (основной осевой опоры);d op ≤ 0.37 d st , where d op is the inner diameter of the upper disk of the guide vane (main axial support);
внутренний диаметр ступицы рабочего колеса составляет не более двадцати двух процентов от внешнего диаметра направляющего аппарата:the inner diameter of the impeller hub is not more than twenty two percent of the outer diameter of the guide vane:
db ≤ 0,22 dст, где db – внутренний диаметр ступицы рабочего колеса, определяющий положение пары трения, ступицы рабочего колеса и направляющего аппарата, которые образуют радиальную опору ступени.d b ≤ 0.22 d st , where d b is the internal diameter of the impeller hub, which determines the position of the friction pair, impeller hub and guide vane, which form the radial support of the stage.
В этом случае относительно малые радиусы, на которых изготовлены осевая и радиальная опоры ступени, позволяют минимизировать затраты мощности на трение в опорах.In this case, the relatively small radii on which the axial and radial supports of the stage are made allow minimizing the power consumption for friction in the supports.
Если направляющий аппарат выполнен с наружным диаметром 100±2 мм, внешний диаметр рабочего колеса и другие размеры ступени соответствуют, указанным рекомендациям, это позволяет использовать уже готовые серийные рабочие колеса. Диаметр рабочих колес и соответственно развиваемый ими напор достаточно высокие, поэтому можно использовать серийный двигатель без частотного преобразователя для увеличения числа оборотов. Как результат это может привести к снижению себестоимости.If the guide vane is made with an outer diameter of 100 ± 2 mm, the outer diameter of the impeller and other dimensions of the stage correspond to the indicated recommendations, this allows the use of ready-made serial impellers. The diameter of the impellers and, accordingly, the head developed by them are sufficiently high, therefore, it is possible to use a serial motor without a frequency converter to increase the speed. As a result, this can lead to lower costs.
Дополнительные лопатки, выполненные на дополнительном диске, который установлен в нижнем диске направляющего аппарата, позволяют упростить литье, но потребуют последующую технологическую операцию по запрессовке диска к направляющему аппарату.Additional blades, made on an additional disk, which is installed in the lower disk of the guide vane, make it possible to simplify casting, but they will require a subsequent technological operation to press the disk to the guide vane.
Если чугун содержит, в частности, кремний, марганец, хром, церий, фосфор и серу, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:If the cast iron contains, in particular, silicon, manganese, chromium, cerium, phosphorus and sulfur, with the following content of these elements, wt%:
углерод 3,5-3,9carbon 3.5-3.9
кремний 2,1-2,7silicon 2.1-2.7
марганец 0,4-0,6manganese 0.4-0.6
хром <0,12chromium <0.12
сера 0,05-0,07sulfur 0.05-0.07
фосфор <0,3, то установки со ступенями, изготовленными из этого материала, могут использоваться в обычных скважинах, где не требуется высокая коррозионная стойкость и износостойкость. Небольшое количество агрессивных компонентов, концентрация сероводорода до 0,01 г/л.phosphorus <0.3, then units with stages made of this material can be used in conventional wells where high corrosion resistance and wear resistance are not required. A small amount of aggressive components, hydrogen sulfide concentration up to 0.01 g / l.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения чугун содержит, в частности, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор и серу, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:In addition, in the particular case of the implementation of the invention, cast iron contains, in particular, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, phosphorus and sulfur, with the following content of these elements, wt%:
углерод 2,7-3,1carbon 2.7-3.1
кремний 1,2-1,9silicon 1.2-1.9
марганец 0,85-1,5manganese 0.85-1.5
хром 0,7-1,5chrome 0.7-1.5
никель 15-17nickel 15-17
медь 6,1-8copper 6.1-8
сера <0,03sulfur <0.03
фосфор <0,25phosphorus <0.25
алюминий 0,01-0,3aluminum 0.01-0.3
магний 0,01-0,07, то установки со ступенями, изготовленными из этого материала, могут использоваться в скважинах, с высоким содержанием механических примесей, где требуется высокая коррозионная стойкость. Максимальное количество агрессивных компонентов: Н2S 1.25 г/л, CO2 -0.15 г/л.magnesium 0.01-0.07, then installations with stages made of this material can be used in wells with a high content of mechanical impurities, where high corrosion resistance is required. The maximum amount of aggressive components: Н 2 S 1.25 g / l, CO 2 -0.15 g / l.
При использовании чугуна, который содержит кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор и серу, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:When using cast iron, which contains silicon, manganese, chromium, nickel, copper, phosphorus and sulfur, with the following content of these elements, wt%:
углерод 3,25-3,6carbon 3.25-3.6
кремний 1,8-2,4silicon 1.8-2.4
марганец 0,5-0,85manganese 0.5-0.85
хром 0,1-0,2chrome 0.1-0.2
никель 0,1-0,3nickel 0.1-0.3
медь 0,2-0,5copper 0.2-0.5
сера 0,09-0,15sulfur 0.09-0.15
фосфор <0,1phosphorus <0.1
олово 0,06-0,1, то установки со ступенями, изготовленными из этого материала, могут использоваться в скважинах, с высоким содержанием механических примесей, где не требуется высокая коррозионная стойкость.tin 0.06-0.1, then installations with steps made of this material can be used in wells with a high content of mechanical impurities, where high corrosion resistance is not required.
Изобретение поясняется фигурой, на которой изображен продольный разрез ступени с кольцевой проточкой, в которой установлены дополнительные лопатки на дополнительном диске, установленные в нижнем диске направляющего аппарата.The invention is illustrated by the figure, which shows a longitudinal section of a step with an annular groove, in which additional blades are installed on an additional disk, installed in the lower disk of the guide vane.
На фиг. позициями 1-14 обозначены:FIG. positions 1-14 denote:
1 – рабочее колесо;1 - impeller;
2 – направляющий аппарат;2 - guiding device;
3 – ведущий диск рабочего колеса;3 - driving disk of the impeller;
4 – ступица рабочего колеса;4 - impeller hub;
5 – ведомый диск рабочего колеса;5 - driven disc of the impeller;
6 – лопасти рабочего колеса;6 - impeller blades;
7 – цилиндрический стакан направляющего аппарата;7 - cylindrical glass of the guide vane;
8 – верхний диск направляющего аппарата;8 - upper disc of the guide vanes;
9 – нижний диск направляющего аппарата;9 - the lower disc of the guide vane;
10 – ступица направляющего аппарата;10 - guide vane hub;
11 – лопатки направляющего аппарата;11 - guide vanes;
12 – кольцевая проточка;12 - annular groove;
13 – дополнительные лопатки направляющего аппарата;13 - additional blades of the guide vane;
14 – дополнительный диск.14 - additional disk.
Насос состоит из сборки ступеней, каждая ступень состоит из рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 2. Рабочие колеса 1 установлены на валу (не показан), направляющие аппараты 2 – внутри корпуса (не показан). Рабочее колесо 1 состоит из ведущего диска 3, выполненного заодно со ступицей 4, ведомого диска 5. Между ведущим 3 и ведомым 5 дисками выполнены лопасти 6. Направляющий аппарат 2 состоит из цилиндрического стакана 7, выполненного заодно с верхним диском 8, нижнего диска 9, выполненного заодно со ступицей 10. Между дисками выполнены лопатки 11. The pump consists of an assembly of stages, each stage consists of an
На выходе из рабочего колеса 1 выполнена кольцевая проточка 12, в которой установлены дополнительные лопатки 13, причем дополнительные лопатки 13 выполнены на дополнительном диске 14, который установлен в нижнем диске 9 направляющего аппарата 2.An
Внешний диаметр рабочего колеса выполнен размером по отношению к внешнему диаметру стакана направляющего аппарата в соответствии с соотношением: dк ≤ 0,85dст,The outer diameter of the impeller is sized in relation to the outer diameter of the guide vane cup in accordance with the ratio: d to ≤ 0.85d st ,
где dк - внешний диаметр рабочего колеса;where d to is the outer diameter of the impeller;
dст - внешний диаметр стакана направляющего аппарата.d st is the outer diameter of the guide vane glass.
Диаметр лопаток на входе в направляющий аппарат выполнен с размером по отношению к внешнему диаметру рабочего колеса в соответствии с соотношением:The diameter of the blades at the inlet to the guide vane is sized in relation to the outer diameter of the impeller in accordance with the ratio:
dл ≥ 1,005dк,d l ≥ 1.005d k ,
где dл - диаметр лопаток на входе в направляющий аппарат;where d l is the diameter of the blades at the entrance to the guide vane;
Внутренний диаметр верхнего диска направляющего аппарата составляет не более тридцати семи процентов от внешнего диаметра направляющего аппарата:The inner diameter of the top disc of the guide vane is not more than thirty-seven percent of the outer diameter of the guide vane:
dоп ≤ 0,37 dст,d op ≤ 0.37 d st ,
где dоп – внутренний диаметр верхнего диска направляющего аппарата, здесь изготовлена основная осевая опора направляющего аппарата.where d op is the inner diameter of the upper disk of the guide vane, here the main axial support of the guide vane is made.
Внутренний диаметр ступицы направляющего аппарата составляет не более двадцати двух процентов от внешнего диаметра направляющего аппарата:The inner diameter of the guide vane hub is not more than twenty two percent of the outer diameter of the guide vane:
db ≤ 0,22 dст,d b ≤ 0.22 d st ,
где db – внутренний диаметр ступицы рабочего колеса.where d b is the inner diameter of the impeller hub.
Пример конкретных размеров разработанной ступени. Внешний диаметр стакана dст = 100 мм, внешний диаметр рабочего колеса dк = 80 мм, диаметр лопаток на входе в направляющий аппарат dл = 80,5 мм, внутренний диаметр основной осевой опоры рабочего колеса dоп =35 мм, внутренний диаметр ступицы рабочего колеса db = 20 мм.An example of the specific dimensions of the developed step. The outer diameter of the nozzle d st = 100 mm, the outer diameter of the impeller d k = 80 mm, the diameter of the blades at the entrance to the guide vane d l = 80.5 mm, the inner diameter of the main axial support of the impeller d op = 35 mm, the inner diameter of the hub impeller d b = 20 mm.
Расчетные энергетические параметры ступени на подачу 125 м3/сутки составляют: напор – 8 метров, КПД – 70%, превосходят известные аналоги для данного типоразмера.The calculated energy parameters of the stage for the supply of 125 m 3 / day are: head - 8 meters, efficiency - 70%, surpass the known analogues for this standard size.
Направляющий аппарат 2 выполнен в виде цельнолитой конструкции из чугуна. Используемый чугун может содержать кремний, марганец, хром, серу, фосфор, церий и бор при следующем содержании указанных элементов, мас.%:The guide vane 2 is made in the form of a one-piece cast iron structure. The cast iron used may contain silicon, manganese, chromium, sulfur, phosphorus, cerium and boron with the following content of these elements, wt%:
углерод 3,5-3,9carbon 3.5-3.9
кремний 2,1-2,7silicon 2.1-2.7
марганец 0,4-0,6manganese 0.4-0.6
хром <0,12chromium <0.12
сера 0,05-0,07sulfur 0.05-0.07
фосфор <0,3phosphorus <0.3
церий <0,03cerium <0.03
бор <0,01boron <0.01
Может быть использован другой состав чугуна, содержащий кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор магний и алюминий, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:Another cast iron composition can be used, containing silicon, manganese, chromium, nickel, copper, sulfur, phosphorus, magnesium and aluminum, with the following content of these elements, wt%:
углерод 2,7-3,1carbon 2.7-3.1
кремний 1,2-1,9silicon 1.2-1.9
марганец 0,85-1,5manganese 0.85-1.5
хром 0,7-1,5chrome 0.7-1.5
никель 15-17nickel 15-17
медь 6,1-8copper 6.1-8
сера <0,03sulfur <0.03
фосфор <0,25phosphorus <0.25
алюминий 0,01-0,3aluminum 0.01-0.3
магний 0,01-0,07magnesium 0.01-0.07
Может быть также использован другой состав чугуна, содержащий кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор и олово, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:A different cast iron composition containing silicon, manganese, chromium, nickel, copper, sulfur, phosphorus and tin can also be used, with the following content of these elements, wt%:
углерод 3,25-3,6carbon 3.25-3.6
кремний 1,8-2,4silicon 1.8-2.4
марганец 0,5-0,85manganese 0.5-0.85
хром 0,1-0,2chrome 0.1-0.2
никель 0,1-0,3nickel 0.1-0.3
медь 0,2-0,5copper 0.2-0.5
сера 0,09-0,15sulfur 0.09-0.15
фосфор <0,1phosphorus <0.1
олово 0,06-0,1tin 0.06-0.1
Погружной многоступенчатый центробежный насос работает следующим образом. Submersible multistage centrifugal pump works as follows.
При вращении ротора поток перекачиваемой жидкости, выходя из рабочего колеса 1, попадает в дополнительный радиальный аппарат в виде кольцевой проточки 12, в которой установлены дополнительные лопатки 13 на нижнем диске 9 направляющего аппарата 2. Пройдя через кольцевую проточку 12, поток заходит в проточную часть направляющего аппарата 2, образованную лопатками 11. В направляющем аппарате 2 динамический напор, полученный в рабочем колесе 1, преобразуется в давление.When the rotor rotates, the flow of the pumped liquid, leaving the
Оптимальная конфигурация переходных каналов снижает гидравлические потери и обеспечивает эффективную перекачку жидкости с высоким содержанием газа.Optimized cross-over configurations reduce hydraulic losses and efficiently handle high gas content liquids.
Предлагаемое изобретение приводит к техническим результатам: расширение линейки существующих насосов, повышение надежности при работе в пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа и механических примесей, КПД и напора.The proposed invention leads to technical results: expanding the range of existing pumps, increasing reliability when operating in a reservoir fluid with a high content of free gas and solids, efficiency and pressure.
Claims (43)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109570A RU2731782C1 (en) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | Stage of submersible multi-stage centrifugal pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109570A RU2731782C1 (en) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | Stage of submersible multi-stage centrifugal pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731782C1 true RU2731782C1 (en) | 2020-09-08 |
Family
ID=72421685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020109570A RU2731782C1 (en) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | Stage of submersible multi-stage centrifugal pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731782C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU479399A1 (en) * | 1971-04-13 | 1976-08-05 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Имени М.И.Калинина | Centrifugal Feed Pump Guide Machine |
| RU2142069C1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-11-27 | Общество "Финэкс" | Centrifugal pump guiding device |
| RU2364756C1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-08-20 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Radial guide vane of multi-stage submersible pump |
| RU2622680C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-06-19 | Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" | Installation of the submersible dipper pump of the packet compression type and the method of its assembly |
| WO2018148423A1 (en) * | 2017-02-13 | 2018-08-16 | Summit Esp, Llc | Diffuser anti-rotation system and apparatus |
| US10465695B2 (en) * | 2014-08-26 | 2019-11-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Thrust washer and diffuser for use in a downhole electrical submersible pump |
-
2020
- 2020-03-04 RU RU2020109570A patent/RU2731782C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU479399A1 (en) * | 1971-04-13 | 1976-08-05 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Имени М.И.Калинина | Centrifugal Feed Pump Guide Machine |
| RU2142069C1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-11-27 | Общество "Финэкс" | Centrifugal pump guiding device |
| RU2364756C1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-08-20 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Radial guide vane of multi-stage submersible pump |
| US10465695B2 (en) * | 2014-08-26 | 2019-11-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Thrust washer and diffuser for use in a downhole electrical submersible pump |
| RU2622680C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-06-19 | Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" | Installation of the submersible dipper pump of the packet compression type and the method of its assembly |
| WO2018148423A1 (en) * | 2017-02-13 | 2018-08-16 | Summit Esp, Llc | Diffuser anti-rotation system and apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2309297C2 (en) | Wheel for submersible pump | |
| US8801360B2 (en) | Centrifugal pump with thrust balance holes in diffuser | |
| CA2557098C (en) | Two phase flow conditioner for pumping gassy well fluid | |
| US6854517B2 (en) | Electric submersible pump with specialized geometry for pumping viscous crude oil | |
| CN101846085A (en) | Frequency conversion high-speed wet type submersible pump | |
| RU57393U1 (en) | CENTRIFUGAL PUMP WITH TWO-SIDED INPUT WHEEL | |
| RU2472973C1 (en) | Optimisation method of geometrical parameters of flow passages of stages of submersible centrifugal pump with low flow rate | |
| RU2731782C1 (en) | Stage of submersible multi-stage centrifugal pump | |
| RU57389U1 (en) | PUMP | |
| RU198387U1 (en) | STEP OF A SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP WITH A BLADED WRENCH | |
| RU2232301C1 (en) | Submersible pumping unit | |
| RU59752U1 (en) | STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP | |
| RU2303167C1 (en) | Stage of submersible centrifugal pump for production of oil | |
| RU62670U1 (en) | CENTRIFUGAL PUMP | |
| CN101403387A (en) | Helical axial flow type multiphase pump supercharging unit | |
| RU205750U1 (en) | Impeller of submersible multistage vane pump | |
| RU66789U1 (en) | PUMP DISPERSANT | |
| RU2241858C1 (en) | Submersible pumping system | |
| RU212053U1 (en) | Installation with a submersible centrifugal pump to maintain reservoir pressure | |
| RU2249728C2 (en) | Centrifugal multistage pump | |
| CN212376980U (en) | Anti-cavitation structure of vertical centrifugal pump | |
| RU213580U1 (en) | STAGE OF SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP | |
| RU73042U1 (en) | OPERATING WHEEL OF DISPERSING STEP OF SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION | |
| RU2209345C2 (en) | Stage of multistage submersible centrifugal pump | |
| RU2823419C1 (en) | Multistage multiphase pump (versions) and method of pumping gas-liquid mixture using it |