Відцентровий багатоступеневий насос

1 Відцентровий багатоступеневий насос, який має нерухому напрямну лопатеву решітку, робоче колесо, у якому між основним і покривним дисками закріплена робоча лопатева решітка, який відрізняється тим, що нерухома напрямна лопатева решітка виконана у вигляді радіальних пластин і встановлена на секції в передній пазусі робочого колеса з зазором відносно покривного диску, а на основному диску закріплені імпелери з зазором відносно внутрішньої стінки напрямного апарата, при цьому на торцевих поверхнях робочого колеса виконані канавки, у яких розміщені упорні кільця, крім того, втулка напрямного апарата має упорне кільце 2 Відцентровий багатоступеневий насос за п 1, який відрізняється тим, що густота нерухомої напрямної лопатевої решітки має наступну залежність >3 ,де cp І - довжина лопаті, t c p - крок на середньому діаметрі лопатевої решітки 3 Відцентровий багатоступеневий насос за пп 1, 2, який відрізняється тим, що зазор між лопатями напрямної решітки і покривним диском дорівнює S = (0,01^-0,0055) D, L Де S - зазор, D - ЗОВНІШНІЙ діаметр робочого колеса 4 Відцентровий багатоступеневий насос за пп 1, 2, 3, який відрізняється тим, що зазор між торцями імпелерів і внутрішньою стінкою напрямного апарата дорівнює S = (0,0017^-0,0055) D, Де 5 - зазор, D - ЗОВНІШНІЙ діаметр робочого колеса О со Винахід відноситься до насособудування, а саме до відцентрових багатоступеневих насосів, і може бути використаний в системах штучної підтримки пластового тиску (ПГГГ) на нафтових родовищах в нафтовій, нафтогазовій, прничовидобувній і інших галузях промисловості, а також в якості джерела гідравлічної енергії приводу пдроприводних турбонасосних агрегатів, зокрема для підйому із свердловин пластових рідин і газорідинних сумішей з підвищеним вмістом газу Відомий відцентровий багатоступеневий насос, що містить корпус, в якому з боку основного диску робочого колеса встановлена нерухома направляюча лопатева решітка Робоче колесо встановлене в корпусі і має між основним і покривачим диском, принаймні, два ряди робочих лопатевих ґрат (асСРСР № 684158, опубл 05 09 79 бюл №33) Цей аналог є найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого винаходу і прийнятий як прототип Недоліком відомої конструкції є низький ККД, зумовлений включенням нерухомої направляючої лопатевої решітки у проточну частину, що призводить до додаткового вихороутворення в каналі робочого колеса В основу винаходу, який пропонується, поставлено задачу створення відцентрового багатоступеневого насоса, в якому шляхом зниження осьового зусилля, діючого на робоче колесо, з одночасним поліпшенням динамічних характеристик передніх ущільнень, забезпечується можливість установки на одному валу насосу великої КІЛЬКОСТІ надійно працюючих ступенів з високим ККД Поставлена задача вирішується в даному ви Ю ю 55930 наході, який, як і відомий відцентровий багатоступеневий насос, має направляючу лопатеву решітку, робоче колесо, у якому між основним і покриваючим дисками закріплена робоча лопатева решітка, згідно з винаходом, нерухома направляюча лопатева решітка виконана у вигляді радіальних пластин і встановлена на секції в передній пазусі робочого колеса з зазором відносно покриваючого диску, а на основному диску закріплені імпелери з зазором відносно внутрішньої стінки направляючого апарату, при цьому на торцевих поверхнях робочого колеса виконані канавки, у яких розміщені упорні кільця, крім того, втулка направляючого апарату також має упорне кільце Густота нерухомої направляючої лопатевої решітки може мати наступну залежність tec де І - довжина лопаті, tcp - крок на середньому діаметрі нерухомої лопатевої решітки Зазор між лопатями нерухомої направляючої решітки і покриваючим диском може дорівнювати S = (0,01 •• 0,0055)D, де * S - зазор, D - ЗОВНІШНІЙ діаметр робочого колеса Зазор між торцями імпелерів і внутрішньою стінкою направляючого апарату може дорівнювати S = (0,0017 •• 0,0055) D, де S - зазор, * D - ЗОВНІШНІЙ діаметр робочого колеса Установка нерухомої направляючої решітки на секції в передній пазусі робочого колеса і виконання її у вигляді радіальних пластин сприяє зменшенню швидкості обертання рідини, що перекачується, у пазусі робочого колеса і збільшенню тиску рідини на покриваючий диск робочого колеса Розміщення ж імпелерів на основному диску робочого колеса дозволить збільшити в задній пазусі швидкість обертання рідини, тим самим зменшити тиск і, таким чином осьове зусилля на основний диск Завдяки цьому вдається досягти нульового значення осьового зусилля, діючого на робоче колесо, і крім того, забезпечити рідинний режим тертя в опорах ковзання, що утворені упорними кільцями на торцевих поверхнях робочого колеса і на втулці направляючого апарату У пропонованій конструкції осьове зусилля, що діє на робоче колесо, сприймається торцевими упорними кільцями, що у цьому випадку працюють як опори ковзання, змазуванням для яких є середовище, що перекачується Така конструкція передньої пазухи, поряд з розвантаженням осьового зусилля, збільшує несучу здатність передніх ущільнень, що дає можливість встановити на одному валу насосу велику КІЛЬКІСТЬ ступенів Використання сукупності всіх істотних ознак, включаючи ВІДМІННІ, дозволяє підвищити ККД насосу, збільшити надійність і ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи насосного устаткування і тим самим забезпечити широке використання відцентрових багатоступеневих насосів у нафтовій і нафтогазовій промисловості На фіг 1 схематично зображена насосна установка На фіг 2 показаний розріз проточної частини насосу по А-А Насосна установка має блокову конструкцію і містить електродвигун 1, зв'язаний із вхідним блоком 2 насосу за допомогою з'єднувальної муфти З і кронштейна 4 Проміжний блок 5 зв'язаний із вхідним блоком 2 і вихідним блоком 6 роз'ємними з'єднаннями До вихідного блоку 6 прикріплений також роз'ємним з'єднанням ВІДВІД 7 Між блоками 2, 5 і 6 встановлені опори 8, зв'язані з рамою 9 Кожен блок насосу містить розміщене між секціями 10 (фіг 2) і направляючими апаратами 11 (фіг 2) робочі колеса 12 (фіг 2), у передніх пазухах яких на секціях 10 із зазорами 13 відносно покриваючих дисків робочих колес 12 встановлені радіальні лопаті 14 На основному диску робочого колеса 12 встановлені з зазором 15 відносно внутрішньої поверхні направляючого апарату 11 імпелери 16 У кільцевих канавках на передній і задній торцевих поверхнях робочого колеса 12 розміщені упорні кільця 17 і 18 Направляючий апарат 11 має втулку 19, у кільцевій канавці якої також встановлене упорне кільце 20 Насос працює таким чином Робочі колеса 12 насосу приводяться в рух від електродвигуна 1, що передає обертаючий момент, через з'єднувальну муфту 3 Середовище, що перекачується, надходить у ПІДВІДНИЙ патрубок вхідного блоку 2, і направляється в робоче колесо 12 першої ступені Після придбання напору в робочому колесі 12 рідина надходить у направляючий апарат 11 і далі в робоче колесо 12 наступної ступені Після придбання необхідного напору в ступенях блоків вхідного 2, проміжного 5, вихідного 6 рідина з останньої ступені виходить через ВІДВІД 7 насосу Під дією системи нерухомих лопаток 14 у процесі роботи відбувається гальмування потоку в передній пазусі і збільшення в ній тиску рідини, що зумовлює збільшення осьового зусилля, діючого на покриваючий диск Розвантаження робочого колеса 12 від залишкової осьової сили відбувається за рахунок установки на основному диску системи радіальних імпелерів 16 із зазором 15, що розкручують потік і зменшують тиск у задній пазусі, що призводить до зменшення осьового зусилля, що діє на основний диск На режимах роботи насосу, що відрізняються від оптимального, неврівноважене осьове зусилля сприймається опорами ковзання 17, 18, 20, втулкою 19 Необхідні показники надійності роботи опор ковзання досягаються за рахунок зменшення осьового зусилля за допомогою системи лопатей 14 і імпелерів 16, встановлених із зазорами 13 і 15 ВІДПОВІДНО Робота колеса 12 на упорних кільцях 17 і 18 забезпечується за рахунок плаваючого (не закріпленого на валу в осьовому напрямку) виконання За рахунок плаваючого в осьовому напрямку робочого колеса, в насосі не передбачене встановлення розвантажувальних пристроїв, які застосовуються в традиційних багатоступеневих відцентрових насосах Поліпшення динамічних характеристик передніх ущільнень робочих колес 12 відбувається за рахунок зменшення закручення потоку на вході в ущільнення і збільшення перепа 55930 ду тиску на ньому, у результаті чого несуча здатність передніх ущільнень підвищується Таким чином, на кожній ступені насосу встановлений індивідуальний опорний підшипник, тому в насосі не передбачена установка проміжних підшипникових опор Використання запропонованої конструкції насосу забезпечує в порівнянні з існуючими наступні переваги підвищується напірність і економічність насосу, збільшується надійність і ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи насосного обладнання, забезпечується можливість широкого використання в нафтовій, нафтогазовій і прничовидобувній промисловості з високими ТЕП 6 ФІГ.1 Розріз А - А а Фіг.2 Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 7