Мотор-насос трансформаторно-асинхронної системи для транспортування та нагрівання рідини

Реферат: Мотор-насос трансформаторно-асинхронної системи для транспортування та нагрівання рідини складається з індуктора і масивного феромагнітного нагрівача, який виконано з можливістю обертання і обладнано лопатками. Індуктор жорстко закріплено на валу, який жорстко приєднано до станини у вигляді маточини, яку закріплено спицями всередині корпусу. Нагрівач виконано у вигляді зовнішнього масивного ротора асинхронного двигуна, обладнано зовнішніми лопатками і закріплено у підшипникових опорах на валу. UA 77357 U (54) МОТОР-НАСОС ТРАНСФОРМАТОРНО-АСИНХРОННОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ТРАНСПОРТУВАННЯ ТА НАГРІВАННЯ РІДИНИ UA 77357 U UA 77357 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технічних засобів напірного електропривідного переміщення і нагрівання рідин при їх транспортуванні трубопроводом і може бути використана в різних галузях промисловості, зокрема у нафтогазовій промисловості для перекачування нафти і нафтопродуктів. Відомий віседіагональний шнековий консольний насос (патент Російської федерації № 2075653, МПК F 04 D 3/02, 29/52, 2007 p.), який конструктивно являє собою корпус з осьовим підводом і підшипниковими опорами із ущільненням з боку вихідного кінця вала із закріпленим на ньому робочим колесом із гвинтовими лопатками. Недоліком конструкції є наявність ущільнень у корпусі для виводу вала назовні для з'єднання із приводним двигуном і неможливість корисного використання втрат у двигуні для нагріву рідини. Також відома конструкція електромеханічної системи у складі спеціального асинхронного двигуна підвищеної надійності із стрижневою багатофазною обмоткою статора, у якої кожен стрижень обмотки двигуна на вході в статор розділено на частини для розташування в окремих пазах статора і яка складається із паралельних гілок за кількістю пар полюсів, що зменшує кількість гермовводів при з'єднанні із вторинною стрижневою обмоткою трансформатора перетворення числа фаз із обертовим магнітним полем із первинною багатовитковою обмоткою (патент України на корисну модель № 33138, МПК Н02K 17/00, 2006 p.). Недоліком конструкції є великі габарити і складність влаштування осердя магнітопроводу трансформатора системи, можливість існування врівноважуючих струмів паралельних гілок обмотки статора в межах однієї полюсної поділки, а також виконання асинхронного двигуна із внутрішнім ротором із шихтованим магнітопроводом, що ускладнює його суміщення із робочим колесом насоса, зменшує ефективність нагрівання рідини із використанням втрат ковзання у роторі. Як прототип вибраний індукційний пристрій для нагрівання і перекачування текучого середовища (патент України на корисну модель № 16793, МПК Н05В 6/10, 2006 p.), що містить індуктор - статор асинхронного двигуна і нагрівач - внутрішній масивний феромагнітний ротор, який являє собою порожнистий циліндр з розташованими всередині лопатками для перекачування рідини крізь об'єм машини. Недоліком конструкції є: низька надійність багатовиткової обмотки статора, яка залита рідиною; зниження ефективності нагріву рідини внаслідок тепловідводу назовні крізь магнітопровід статора, який встановлено у корпусі; низька ефективність використання площі перерізу пристрою для перекачування рідини внаслідок знаходження проточної частини біля вала машини; вплив моментів обертання на корпус у статичних і динамічних режимах роботи, що викликає потребу у з'єднанні із масивним фундаментом. Задачею корисної моделі є створення мотор-насоса трансформаторно-асинхронної системи, у якому завдяки суміщенню функцій джерел механічної, гідравлічної і теплової енергій, досягається новий технічний результат: підвищення надійності роботи установки, покращення енерго- та ресурсоефективності засобів напірного електропривідного переміщення і нагрівання рідин при їх транспортуванні трубопроводом, зокрема у нафтогазовій промисловості для перекачування нафти і нафтопродуктів. Поставлена задача вирішується тим, що в мотор-насосі трансформаторно-асинхронної системи для транспортування та нагрівання рідини, який складається з індуктора і масивного феромагнітного нагрівача, який виконано з можливістю обертання і обладнано лопатками, індуктор жорстко закріплено на валу, який жорстко приєднано до станини у вигляді маточини, яку закріплено спицями всередині корпусу, а нагрівач виконано у вигляді зовнішнього масивного ротора асинхронного двигуна, обладнано зовнішніми лопатками і закріплено у підшипникових опорах на валу, обмотку індуктора виконано з паралельних гілок за кількістю пар полюсів із стрижнів, які з одного боку приєднано до короткозамикаючого кільця, а з іншого до гермовводів для приєднання до маловиткової вторинної обмотки трифазного трансформатора із багатовитковою первинною обмоткою підвищеної частоти живлення. Мотор-насос виконано подвоєним симетрично станини із забезпеченням заміни послідовності чергування фаз і кутів установки лопаток нагрівачів на взаємно зворотні для розвантаження корпусу від дії моментів обертання у статичних і динамічних режимах роботи. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що запропонована конструкція мотор-насоса трансформаторно-асинхронної системи забезпечує більшу надійність завдяки виконанню обмотки індуктора із стрижнів, що забезпечується приєднанням її до вторинної маловиткової обмотки трансформатора, більшу ефективність нагріву рідини із використанням втрат у електромеханічному перетворювачі завдяки розміщенню всіх його частин всередині потоку, більшу ефективність використання площі перерізу пристрою для перекачування рідини завдяки збільшенню площі проточної частини при розміщенні її зовні індуктора і нагрівача, більші ресурсоефективність і технологічність конструкції осердя трансформатора завдяки можливості 1 UA 77357 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 застосування стрижневої чи тороїдальної конструкцій при забезпеченні потрібної частоти обертання ротора асинхронного двигуна відповідним збільшенням частоти живлення первинної обмотки трансформатора трансформаторно-асинхронної системи. Крім того, конструкція моторнасоса системи не потребує з'єднання із масивним фундаментом завдяки розвантаження від дії моментів обертання на корпус у статичних і динамічних режимах роботи при взаємно зворотному напрямку обертання двох роторів асинхронних двигунів, які виконують функції нагрівачів і робочих коліс насоса. На підставі наведеного можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак, що наведені в формулі корисної моделі, є необхідною і достатньою для досягнення нового технічного результату підвищення надійності роботи установки, покращення енергота ресурсоефективності засобів напірного електропривідного переміщення і нагрівання рідин при їх транспортуванні трубопроводом, зокрема у нафтогазовій промисловості для перекачування нафти і нафтопродуктів. На фіг. 1 зображено конструкцію мотор-насосної частини трансформаторно-асинхронної системи, що складається з маточини станіни 1, яку закріплено спицями 2 всередині центральної частини корпуса 3, до якої приєднано дві крайні частини корпусу 4. У центральному отворі маточини жорстко закріплено вал 5 на обох кінцях якого закріплено шихтовані пакети магнітопроводі в індукторів 6, в пазах яких розміщено стрижні обмотки 7, які з одного боку приєднано до короткозамикаючих кілець 8, а з іншого - у лобових частинах 9 об'єднано у групи за кількістю пар полюсів обмотки і приєднано до шести гермовводів 10 за допомогою вивідних кінців обмотки 11, які розміщено у каналах 12 втулки та спиць. Гермовводи закріплені і ущільнені у вивідних отворах корпусу гайками 13. До крайніх частин вала за допомогою підшипникових вузлів 14 приєднано феромагнітні масивні ротори 15 із лопатками. На фіг. 2 зображено розріз А-А мотор-насосної частини системи, де показано втулку з отворами каналів 12 та шість спиць 2 із гермовводами 10, які промарковані відповідно до вивідних кінців вторинної обмотки трифазного трансформатора. На фіг. 3 зображено переріз В-В спиці 2 із каналом 12 для вивідних кінців обмотки 11. При роботі мотор-насоса трансформаторно-асинхронної системи електрична енергія від мережі високої напруги подається до первинної багатовиткової обмотки трифазного трансформатора системи. Від вторинної маловиткової обмотки трансформатора енергія крізь гермовводи і вивідні кінці подається до обмоток індукторів із різним порядком чергуванням фаз для взаємно зустрічного напрямків обертання магнітного поля у повітряних проміжках електричних двигунів. Магнітні поля, що обертаються, наводять у зовнішніх масивних феромагнітних роторах вихорові струми, внаслідок взаємодії яких з магнітним полем виникають електромагнітні моменти. Масивні ротори назовні обладнано лопатками і виконують функції робочих коліс насосів, якими механічна енергія електродвигунів перетворюється у гідравлічну енергію потоку рідини. Завдяки взаємно зустрічним напрямкам обертання робочих коліс і кутам установки їх лопаток забезпечується однонаправлений напрямок переміщення рідини. Проходження вихорових струмів масивами роторів супроводжується перетворенням електричної енергії до теплової, яка через контакт поверхні робочих коліс із лопатками передається до рідини, нагріває її, зменшує в'язкість, гідравлічний опір трубопроводу і втрати енергії на переміщення ним рідини. М'якість механічної характеристики асинхронних двигунів із масивними феромагнітними роторами забезпечує великі робочі ковзання і достатні величини теплової енергії для нагріву рідини. Наявність на одному валу двох однакових пар з індуктора і нагрівача при взаємно зворотних напрямках обертання індукторів розвантажує корпус від дії моментів обертання у статичних і динамічних режимах роботи. Таким чином, на відміну від прототипу, простота конструкцій статорів та роторів двигунів системи забезпечує її високу надійність та малу вартість та матеріалоємність, виконання роторів масивними забезпечує потрібний баланс між тепловою те механічною енергіями для переміщення і нагрівання рідини, розміщення електромеханічного перетворювача всередині потоку забезпечує ефективність конструкції як джерела гідравлічної та теплової енергії. Всі ці ознаки дозволяють досягти нового технічного результату, що полягає у підвищенні надійності роботи установки, покращенні енерго- та ресурсоефективності засобів напірного електропривідного переміщення і нагрівання рідин при їх транспортуванні трубопроводом, зокрема у нафтогазовій промисловості для перекачування нафти і нафтопродуктів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Мотор-насос трансформаторно-асинхронної системи для транспортування та нагрівання рідини, який складається з індуктора і масивного феромагнітного нагрівача, який виконано з 2 UA 77357 U 5 10 можливістю обертання і обладнано лопатками, який відрізняється тим, що індуктор жорстко закріплено на валу, який жорстко приєднано до станини у вигляді маточини, яку закріплено спицями всередині корпусу, а нагрівач виконано у вигляді зовнішнього масивного ротора асинхронного двигуна, обладнано зовнішніми лопатками і закріплено у підшипникових опорах на валу. 2. Мотор-насос за п. 1, який відрізняється тим, що обмотка індуктора виконана з паралельних гілок відповідно до кількості пар полюсів із стрижнів, які з одного боку приєднано до короткозамикаючого кільця, а з іншого до гермовводів для приєднання до маловиткової вторинної обмотки трифазного трансформатора із багатовитковою первинною обмоткою підвищеної частоти живлення. 3. Мотор-насос за п. 1, який відрізняється тим, що його виконано подвоєним симетрично станині із забезпеченням заміни послідовності чергування фаз і кутів установки лопаток нагрівачів на взаємно зворотні. 3 UA 77357 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4