RU36468U1

RU36468U1 - Многоступенчатый центробежный насос с магнитной осевой разгрузкой вала

Info

Publication number: RU36468U1
Application number: RU2003133562/20U
Authority: RU
Inventors: Е.М. Черемисинов; С.В. Вавилов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок ЮКОС"
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2004-03-10

Description

2003133562

III

aostsj-stj

МПК-7 F16C 32/04, F16C 39/06

Многоступенчатый центробежный насос с магннтной осевой разгрузкой вала.

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к центробежным скважинным насосам. Рост скоростей вращения и мощностей центробежных ногружных насосов при одновременном увеличении их надежности требует разработки более эффективных систем осевой разгрузки валов насоса. Перспективным направлением в этой области представляется разработка систем разгрузки вала с использованием магнитных полей.

Известна магнитная разгрузка вала (SU 339687, опубликовано 24.05.1972), в которой ротор магнитной опоры содержит проводниковое кольцо из диамагнитного материала, размещенное в соосных с валом кольцевых воздушных зазорах с неравномерным магнитным полем магнитопроводов с обмотками, подключенпыми в сеть переменного тока. В указанной конструкции: неэффективно используется магнитное поле для осевой разгрузки вала, необходимы электропитание и схема управления разгрузкой, что усложняет управление скважинным погружным насосом. Несущая способность опоры может быть увеличена, например, при глубоком охлаждении ротора, что практически недостижимо в погружном насосе, работающем в условиях высоких температур.

Наиболее близким аналогом является многоступенчатый центробежный насос с магнитной осевой разгрузкой вала (US 5 445 494, опубликовано 29.08.1995). Магнитная опора размещена в корпусе, защищенном от протекания перекачиваемой жидкости (фиг. 1). Магнитная осевая опора выполнена в виде статоров (11), закрепленных на внутренней стенке корпуса и установленного между ними ротора (10), представляющего обод кольцевой формы па валу (9). Указанная конструкция не может обеспечить эффективную разгрузку в случае ее работы в многоступепчатом высокооборотном насосе (при числе оборотов вала 000 об/мин), а в случае использования активных магнитных подшипников для опоры необходимы электропитание и схема зшравления разгрузкой, что усложняет управление скважинным погружным насосом.

Цель изобретения - повышепие грузоподъемности системы магнитной разгрузки с использованием постоянных магнитов для высокооборотных центробежных насосов.

Для достижения указанного технического результата в многоступенчатом центробежном насосе с магнитной осевой разгрузкой вала, содержащем магнитную онору с ротором на валу и статором, закрепленном в корпусе, обеспечивающем защиту указанной опоры от попадания перекачиваемой жидкости, и двигателем, ротор выполнен в виде ряда магнитопроводных элементов, расположенных последовательно вдоль оси вала, а статор представляет собой ряд из постоянных магнитов, между которыми размещены магнитопроводные элементы, причем нижний и верхний элементы ряда являются магнитопроводными элементами, причем каждому магнитопроводному элементу ротора соответствует расположенный напротив него магнитопроводный элемент статора, кроме того, геометрическая форма, размеры и взаимное расположение всех вышеуказанных магнитопроводных элементов и постоянных магнитов, а также ориентация полюсов постоянных магнитов выбраны таким образом, что в магнитной опоре формируются замкнутые магнитные потоки, каждый из которых проходит через постоянный магнит, примыкающие к нему магнитопроводные элементы статора и магнитопроводные элементы ротора, расположенные напротив указанных выше магнитопроводных элементов статора, насос может выполняться скважинным и многосекционным, корпус может располагаться между двигателем насоса и газосепараторным либо входным модулем насоса, магнитопроводные элементы статора и ротора, а также постоянные магниты могут выполняться кольцевыми, причем постоянные магниты могут быть выполнены с осевым намагничиванием, а соседние постоянные магниты могут быть обращены друг к другу одноименными полюсами, указанный корпус с указанной магнитной опорой может выполняться в виде отдельного модуля насос может содержать двигатель с гидрозащитой, а корпус с указанной магнитной опорой может являться частью протектора гидрозащиты двигателя насоса, корпус может содержать каналы для заполнения диэлектрической жидкостью его внутренней полости с магнитной опорой, толщина магнитопроводного элемента и/или постоянного магнита по величине может не превышать допустимого рабочего осевого смещения вала, в качестве материала для постоянных магнитов может выбираться один из следующих материалов Sm2Coi7, FeNdB, в качестве материала магнитопроводного элемента может выбираться сталь Армко.

На Фиг. 2. показана схема магнитной осевой разгрузки вала и его расположения в погружном насосной установке.

модулем насоса (3). Он содержит каналы (8) для заполнения диэлектрической жидкостью полости с магнитной опорой, внутренняя боковая поверхность корпуса выполнена магнитопроводной. Магнитопроводные кольца статора (5), имеют одинаковую толщину и расположены своими торцевыми поверхностями напротив торцевых поверхностей магнитопроводных колец ротора (6). Между магнитопроводными кольцами статора (5) расположены постоянные самарий-кобальтовые кольцевые магниты (7), выполненные с осевым намагничиванием. Соседние постоянные магниты обращены друг к другу одноименными полюсами. Толщина любого магнитопроводного элемента 2 мм (допустимое рабочее осевое смещение вала (4) также 2 мм и определяется, в частности, технологическими ограничениями).

Устройство работает следующим образом. В рабочем положении (равновесном состоянии с минимумом энергии) в магнитной опоре между магнитопроводными элементами статоров (5), роторов (6), а также постоянными магнитами статора (7) образуются замкнутые магнитные потоки. Элемент структуры таких потоков формируется, в частности, замкнутым магнитным потоком, проходящим через постоянный магнит (7), заключенный между двумя магнитопроводными элементами статора (5), через указанные выще магнитопроводные элементы статора и Магнитопроводные элементы ротора (6), расположенные напротив указанных выще магнитопроводных элементов статора. При осевом смещении ротора (отклонении от равновесного положения) магнитные силы притяжения действуют на ротор в направлении противоположном смещению. Таким образом, стабилизируется осевое положение вала (4).

Указанная магнитная опора способна обеспечить разгрузку от осевого усилий, по меньшей мере, в сотни килограмм для стандартных типоразмеров насосов (например при диаметре насоса около 10 см) и количестве оборотов 10000 об/сек при подаче 3 куб. метра в час.

Claims

1. Многоступенчатый центробежный насос с магнитной осевой разгрузкой вала, содержащий магнитную опору с ротором на валу и статором, закрепленным в корпусе, обеспечивающем защиту указанной опоры от попадания перекачиваемой жидкости, и двигатель, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде ряда магнитопроводных элементов, расположенных последовательно вдоль оси вала, а статор представляет собой ряд из постоянных магнитов, между которыми размещены магнитопроводные элементы, причем нижний и верхний элементы ряда являются магнитопроводными элементами, причем каждому магнитопроводному элементу ротора соответствует расположенный напротив него магнитопроводный элемент статора, кроме того, геометрическая форма, размеры и взаимное расположение всех вышеуказанных магнитопроводных элементов и постоянных магнитов, а также ориентация полюсов постоянных магнитов выбраны таким образом, что в магнитной опоре формируются замкнутые магнитные потоки, каждый из которых проходит через постоянный магнит, примыкающие к нему магнитопроводные элементы статора и магнитопроводные элементы ротора, расположенные напротив указанных выше магнитопроводных элементов статора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насос выполнен скважинным и многосекционным.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что корпус расположен между двигателем насоса и газосепараторным либо входным модулем насоса.

4. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что магнитопроводные элементы статора и ротора, а также постоянные магниты выполнены кольцевыми, причем постоянные магниты выполнены с осевым намагничиванием, а соседние постоянные магниты обращены друг к другу одноименными полюсами.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что насос содержит двигатель с гидрозащитой, а корпус с указанной магнитной опорой является частью протектора гидрозащиты двигателя насоса.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что указанный корпус с указанной магнитной опорой выполнен в виде отдельного модуля.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что корпус содержит каналы для заполнения диэлектрической жидкостью его внутренней полости с магнитной опорой.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что толщина магнитопроводного элемента и/или постоянного магнита по величине не превышает допустимого рабочего осевого смещения вала.

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что в качестве материала для постоянных магнитов выбран один из следующих материалов Sm₂Co₁₇, FeNdB.

10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что в качестве материала магнитопроводного элемента выбрана сталь Армко.

11. Устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что статор выполнен с возможностью регулировки его осевого положения.

12. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что внутренняя поверхность корпуса с магнитной опорой выполнена из магнитопроводного материала.