RU66444U1

RU66444U1 - SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP

Info

Publication number: RU66444U1
Application number: RU2007115588/22U
Authority: RU
Inventors: Артем Савельевич Говберг; Светлана Валентиновна ПЕТРОВА; Татьяна Алексеевна ЕРМОЛАЕВА
Original assignee: "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)"
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2007-09-10

Abstract

Полезная модель относится к области насосостроения, а именно к погружным центробежным насосным агрегатам, предназначенным для подъема пластовой жидкости из скважин.The utility model relates to the field of pump engineering, namely to submersible centrifugal pumping units designed for lifting formation fluid from wells.

Технический результат заключается в повышении напора и КПД насоса за счет улучшения гидродинамической структуры потока перекачиваемой жидкости погружным многоступенчатым центробежным насосом, работающим с высокооборотным приводом, а также в снижении радиальных вибраций, вызванных дисбалансом рабочего колеса и высокой частотой вращения, в уменьшении длины насоса и обеспечении защиты вала от воздействия механических примесей.The technical result consists in increasing the pressure and efficiency of the pump by improving the hydrodynamic structure of the flow of the pumped liquid by a submersible multistage centrifugal pump operating with a high-speed drive, as well as in reducing radial vibrations caused by imbalance of the impeller and high speed, in reducing the pump length and providing protection shaft from mechanical impurities.

Погружной многоступенчатый центробежный насос состоит из размещенных на валу пакетов ступеней. Каждая ступень содержит рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, выполненные с профилированными каналами. В каждом пакете ступеней установлен радиально-упорный подшипник скольжения, который содержит корпус и, контактирующие между собой, две втулки с верхними торцовыми буртами. Одна из втулок неподвижно закреплена в корпусе, а вторая на валу насоса. Корпус радиально-упорного подшипника скольжения, установленный в пакете ступеней, выполнен с профилированными каналами, благодаря которым при работе насоса обеспечивается диагональное движение рабочей жидкости с выхода последнего рабочего колеса предыдущего пакета ступеней на вход первого рабочего колеса следующего пакета ступеней. При этом часть ступицы последнего рабочего колеса предыдущего пакета ступеней со стороны ведущего диска размещена внутри корпуса радиально-упорного подшипника. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.Submersible multistage centrifugal pump consists of stage packages located on the shaft. Each stage contains an impeller with a hub and a guide apparatus made with profiled channels. In each package of steps, an angular contact sliding bearing is installed, which contains a housing and two bushings with upper end collars in contact with each other. One of the bushings is fixedly mounted in the housing, and the second on the pump shaft. The housing of an angular contact sliding bearing, installed in a package of steps, is made with profiled channels, due to which, when the pump is operating, the diagonal movement of the working fluid from the output of the last impeller of the previous package of steps to the input of the first impeller of the next package of steps is provided. In this case, a part of the hub of the last impeller of the previous package of steps on the side of the drive disk is located inside the housing of the angular contact bearing. 2 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Известен погружной многоступенчатый центробежный насос для добычи нефти, состоящий из пакета ступеней, каждый из которых включает в себя от 4 до 10 ступеней и имеет свою осевую и радиальную опоры (см. международный транслятор «Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти» под научной редакцией акад. РАЕН В.Ю.Алекперова и акад. РИА В.Я.Кершенбаума, М. 1999 г., с.259-260).Known submersible multistage centrifugal pump for oil production, consisting of a package of stages, each of which includes from 4 to 10 stages and has its own axial and radial bearings (see the international translator "Installing submersible centrifugal pumps for oil production" under the scientific edition of Acad. RAEN V.Yu. Alekperova and academician of RIA V.Ya. Kershenbaum, M. 1999, p. 259-260).

Недосток данной конструкции заключается в сложности проведения сборки насоса, связанной с необходимостью размещения и закрепления в насосе отдельных узлов - осевых и радиальных подшипников.The disadvantage of this design is the difficulty in assembling the pump, associated with the need to place and secure in the pump individual components - axial and radial bearings.

Известен погружной многоступенчатый центробежный насос, содержащий корпус, вал и ступени, каждая из которых состоит из Known submersible multistage centrifugal pump containing a housing, shaft and stages, each of which consists of

установленного на валу с помощью ступицы рабочего колеса, имеющего профилированные каналы и, закрепленного в корпусе направляющего аппарата, также имеющего профилированные каналы и ступицу, причем часть ступицы в рабочих колесах выполнена удлиненной в виде отдельной втулки с кольцевым буртиком с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью направляющего аппарата, образуя подшипник, воспринимающий осевые и радиальные нагрузки (см., например, свидетельство №16528, МПК⁷ F04B 47/06, от 2000.03.06).mounted on the shaft with the help of a hub of the impeller having profiled channels and fixed in the housing of the guide apparatus, also having profiled channels and a hub, the part of the hub in the impellers being elongated as a separate sleeve with an annular collar with the possibility of interaction with the inner surface of the guide apparatus , forming a bearing that accepts axial and radial loads (see, for example, certificate No. 16528, IPC ⁷ F04B 47/06, dated 2000.03.06).

Недостаток известного технического решения заключается в том, что при работе насоса с высоким оборотом вращения вала, например, в случае использования вентильного привода, за счет увеличения осевых и радиальных сил, воздействующих на контактирующие поверхности рабочих органов насоса и при наличии механических примесей в перекачиваемой жидкости, происходит интенсивный износ рабочих органов насоса и осевых опор, что снижает надежность работы насоса и уменьшает срок его службы.A disadvantage of the known technical solution is that when the pump is operating with a high rotation speed of the shaft, for example, in the case of using a valve actuator, due to an increase in axial and radial forces acting on the contacting surfaces of the pump bodies and in the presence of mechanical impurities in the pumped liquid, there is intense wear of the working parts of the pump and axial bearings, which reduces the reliability of the pump and reduces its service life.

Известен погружной многоступенчатый центробежный насос, принятый за прототип, состоящий из набора ступеней, содержащих рабочие колеса и радиальные направляющие аппараты с профилированными каналами, ступени объединены в пакеты, в каждом пакете ступеней установлен радиально-упорный подшипник скольжения, содержащий корпус, в котором размещены неподвижная и подвижная втулки с буртами (см. патент RU 48375, MПK⁷F04D 1/06, 13/10 от 15.04.2005).Known submersible multistage centrifugal pump, adopted for the prototype, consisting of a set of stages containing impellers and radial guiding devices with profiled channels, the steps are combined into packages, in each package of stages an angular contact sliding bearing is installed, containing a housing in which a fixed and movable bushings with collars (see patent RU 48375, MPK ⁷ F04D 1/06, 13/10 of 04/15/2005).

Недостаток указанного технического решения заключается в том, что при работе насоса с повышенной частотой вращения вала, напор увеличивается пропорционально квадрату отношения скорости к номинальному значению, одновременно с этим в той же пропорции увеличивается и осевое усилие. Это приводит к увеличению количества пакетов, поскольку их приходиться группировать с меньшим количеством ступеней, чтобы обеспечить установку необходимого количества радиально-упорных подшипников для восприятия увеличенного усилия. Это, в свою очередь, приводит к увеличению длины погружного насоса, что является крайне нежелательным для работы в скважинных условиях. Кроме того, хотя радиально-упорные подшипники и обеспечивают восприятие значительных усилий, повышая надежность насоса, вместе с тем, размещенные в отдельном корпусе, они ухудшают гидродинамическую структуру потока рабочей жидкости, что приводит к снижению напора, подачи и КПД насоса.The disadvantage of this technical solution is that when the pump is operating with an increased shaft speed, the pressure increases in proportion to the square of the ratio of speed to the nominal value, while at the same time the axial force also increases in the same proportion. This leads to an increase in the number of packages, since they have to be grouped with fewer steps to ensure that the required number of angular contact bearings are installed to absorb the increased force. This, in turn, leads to an increase in the length of the submersible pump, which is extremely undesirable for working in downhole conditions. In addition, although angular contact bearings provide the perception of significant efforts, increasing the reliability of the pump, at the same time, placed in a separate housing, they worsen the hydrodynamic structure of the flow of the working fluid, which leads to a decrease in pressure, flow and pump efficiency.

Технический результат полезной модели заключается в повышении напора и КПД насоса за счет улучшения гидродинамической структуры потока перекачиваемой жидкости погружным многоступенчатым центробежным насосом, работающим с высокооборотным приводом, а также в снижении радиальных вибраций, вызванных дисбалансом рабочего колеса и высокой частотой вращения, в уменьшении длины насоса и обеспечении защиты вала от воздействия механических примесей.The technical result of the utility model consists in increasing the pressure and efficiency of the pump by improving the hydrodynamic structure of the pumped fluid flow by a submersible multistage centrifugal pump operating with a high-speed drive, as well as reducing radial vibrations caused by imbalance of the impeller and high speed, reducing the length of the pump and providing protection of a shaft against influence of mechanical impurities.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в погружном многоступенчатом центробежном насосе, состоящем из пакета The specified technical result is achieved due to the fact that in a submersible multistage centrifugal pump, consisting of a package

ступеней, каждая ступень содержит рабочее колесо со ступицей, в котором выполнены профилированные каналы и направляющие аппараты также выполненные с профилированными каналами, в каждом пакете ступеней установлен радиально-упорный подшипник скольжения, содержащий корпус, в котором установлены, контактирующие между собой, две втулки с верхними торцовыми буртами, согласно полезной модели, корпус радиально-упорного подшипника скольжения выполнен с профилированными каналами, организующими диагональное движение рабочей жидкости с выхода последнего рабочего колеса предыдущего пакета ступеней на вход первого рабочего колеса следующего пакета ступеней.steps, each step contains an impeller with a hub, in which profiled channels and guide devices are also made with profiled channels, in each package of steps an angular contact sliding bearing is installed, comprising a housing in which two bushings are installed in contact with each other, with the upper according to the utility model, the housing of an angular contact plain bearing is made with profiled channels organizing the diagonal movement of the working fluid from the outlet the last impeller of the previous package of steps to the input of the first impeller of the next package of steps.

При этом ступица последнего рабочего колеса предыдущего пакета ступеней со стороны ведущего диска расположена внутри корпуса радиально-упорного подшипника.In this case, the hub of the last impeller of the previous package of steps on the side of the drive disk is located inside the housing of the angular contact bearing.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение погружного многоступенчатого центробежного насоса.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a longitudinal section of a submersible multistage centrifugal pump.

Насос состоит из размещенных на валу 1 пакетов ступеней, например, А и В, которые состоят из набора рабочих колес 2 и направляющих аппаратов 3. Рабочие колеса 2 имеют лопасти 4, образующие профилированные каналы для движения рабочей жидкости, и направляющие аппараты 3, выполненные с лопатками 5, которые также образуют профилированные каналы для движения рабочей жидкости. В каждом пакете ступеней установлен радиально-упорный подшипник 6, состоящий из корпуса 7, внутри которого The pump consists of packages of stages located on the shaft 1, for example, A and B, which consist of a set of impellers 2 and guide vanes 3. The impellers 2 have blades 4 forming shaped channels for the movement of the working fluid, and guide vanes 3 made with blades 5, which also form profiled channels for the movement of the working fluid. In each package of steps installed angular contact bearing 6, consisting of a housing 7, inside of which

установлены две втулки 8 и 9. Втулка 8 закреплена на валу 1 насоса, а втулка 9 закреплена в корпусе 7 радиально-упорного подшипника 6. Обе втулки выполнены с верхними торцовыми буртами (грибкового типа). Втулка 8 верхним торцом взаимодействует через дополнительную втулку 10 со ступицей 11 последнего (верхнего) рабочего колеса 2 пакета ступеней В. В корпусе 7 радиально-упорного подшипника скольжения выполнены профилированные каналы 12, организующие диагональное движение рабочей жидкости. При этом часть ступицы 11 последнего рабочего колеса 2 предыдущего пакета ступеней А расположена внутри корпуса 7 радиально-упорного подшипника с образованием поверхности скольжения 13 между наружной цилиндрической поверхностью части ступицы 11 и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 7 подшипника 6.two bushings 8 and 9 are installed. Sleeve 8 is fixed on the pump shaft 1, and sleeve 9 is fixed in the housing 7 of the angular contact bearing 6. Both bushings are made with upper end collars (fungal type). The sleeve 8 with the upper end interacts through an additional sleeve 10 with the hub 11 of the last (upper) impeller 2 of the package of steps B. In the housing 7 of the angular contact sliding bearing, profiled channels 12 are arranged that organize the diagonal movement of the working fluid. Moreover, part of the hub 11 of the last impeller 2 of the previous package of steps A is located inside the housing 7 of the angular contact bearing with the formation of the sliding surface 13 between the outer cylindrical surface of the hub 11 and the inner cylindrical surface of the housing 7 of the bearing 6.

Работает погружной многоступенчатый центробежный насос следующим образом.Works submersible multistage centrifugal pump as follows.

Привод насоса (на чертеже не показан) вращает вал 1, который приводит во вращение закрепленные на нем рабочие колеса 2 ступеней, собранные в пакеты А и В. В каждой ступени насоса жидкость, захватываемая лопастями 4 рабочего колеса 2, приобретает кинетическую энергию, которая преобразуется в энергию напора при ее прохождении через профилированные каналы, образованные лопатками 5 направляющего аппарата 3, закрепленного в корпусе насоса. При выходе из каждого пакета ступеней рабочая жидкость проходит через корпус 7 радиально-упорного подшипника 6. При этом из последнего рабочего колеса 2 предыдущего The pump drive (not shown in the drawing) rotates the shaft 1, which rotates the impellers of 2 stages mounted on it, collected in packages A and B. In each stage of the pump, the liquid captured by the blades 4 of the impeller 2 acquires kinetic energy, which is converted pressure energy during its passage through the profiled channels formed by the blades 5 of the guide apparatus 3, mounted in the pump casing. When exiting each package of stages, the working fluid passes through the housing 7 of the angular contact bearing 6. Moreover, from the last impeller 2 of the previous

пакета ступеней А рабочая жидкость поступает в профилированные каналы 12, выполненные в корпусе 7 подшипника, организующими диагональное движение потока рабочей жидкости. Далее жидкость, не изменяя структуры потока, поступает на первое рабочее колесо 2 следующего пакета ступеней В.package steps And the working fluid enters the profiled channels 12, made in the bearing housing 7, organizing the diagonal movement of the working fluid flow. Further, the liquid, without changing the structure of the flow, enters the first impeller 2 of the next package of stages B.

При работе насоса суммарные осевые усилия, возникающие на рабочих колесах в каждом пакете ступеней, от ступицы 11 через дополнительную втулку 10 и втулку 8 подшипника 6 передаются на торец втулки 9, которая неподвижно закреплена в корпусе 7 подшипника 6. Радиальные усилия от вала 1 через втулку 8, также передаются на втулку 9. За счет размещения части ступицы 11 последнего рабочего колеса 2 предыдущего пакета ступеней внутри корпуса 7 радиально-упорного подшипника 6, образуется поверхность 13 скольжения (зацепления) части ступицы 11 рабочего колеса 2 в корпусе 7 подшипника 6. Это позволяет при работе насоса с высокооборотным приводом снизить радиальные вибрации, вызванные дисбалансом рабочих колес в пакете ступеней и высокой частотой вращения вала, а также защитить вал от воздействия механических примесей, присутствующих в рабочей жидкости.During operation of the pump, the total axial forces arising on the impellers in each package of steps from the hub 11 through the additional sleeve 10 and the sleeve 8 of the bearing 6 are transmitted to the end of the sleeve 9, which is fixedly mounted in the housing 7 of the bearing 6. Radial forces from the shaft 1 through the sleeve 8 are also transmitted to the sleeve 9. By placing part of the hub 11 of the last impeller 2 of the previous package of steps inside the housing 7 of the angular contact bearing 6, a sliding surface 13 of the sliding (meshing) part of the hub 11 of the impeller 2 is formed in the housing 7 of the bearing 6. This allows, when the pump is operated with a high-speed drive, to reduce radial vibrations caused by imbalance of the impellers in the stage package and high shaft speed, as well as to protect the shaft from mechanical impurities present in the working fluid.

Таким образом, в предложенной конструкции погружного многоступенчатого насоса обеспечивается восприятие значительных радиально-осевых усилий, возникающих при работе с высокооборотным приводом, при сохранении структуры потока перекачиваемой жидкости, что приводит к повышению напора, подачи и КПД насоса.Thus, in the proposed design of a submersible multi-stage pump, the perception of significant radial-axial forces arising when working with a high-speed drive is ensured, while maintaining the structure of the flow of the pumped liquid, which leads to an increase in the head, supply and efficiency of the pump.

Claims

1. Submersible multistage centrifugal pump, consisting of packages of stages located on the shaft, each stage contains an impeller with a hub, which is made with profiled channels, and a guiding apparatus, also made with profiled channels, with an angular contact bearing in each stage package sliding, comprising a housing and two bushings in contact with each other with upper end collars, one of which is fixedly mounted in the housing, and the second on the pump shaft, characterized in that the housing of an angular contact sliding bearing installed in the package of steps is made with profiled channels providing diagonal movement of the working fluid during pump operation from the output of the last impeller of the previous package of steps to the input of the first impeller of the next package of steps.

2. The pump according to claim 1, characterized in that a part of the hub of the last impeller of the previous package of steps from the side of the drive disk is located inside the housing of the angular contact bearing.