Одноступенчатый центробежный насосный агрегат. Центробежный насосный агрегат


Центробежный насосный агрегат - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Центробежный насосный агрегат

Cтраница 2

Модернизированное устройство программного автоматического управления насосными станциями предназначено для автоматизации насосных станций, оборудованных центробежными насосными агрегатами с электроприводом.  [17]

Насосная станция внешней перекачки ( НСВП) предназначенная для перекачки нефти в магистральный нефтепровод в состав которой входят центробежные насосные агрегаты - 8 шт.  [18]

В первой главе диссертации анализируются результаты исследований отечественных и зарубежных авторов в области гидродинамической ( технологической) вибрации центробежных насосных агрегатов и в смежных с ней областях, данные промышленных виброиспытаний насосов на действующих нефтепроводах. Анализируются опубликованные работы по изучению параметров потока в рабочих колесах центробежных насосов и работы по пульсациям давления в проточной части рассматриваемых насосов.  [19]

Для закачки воды в нефтяные пласты применяют блочные кустовые насосные станции ( БКНС), которые оборудованы насосными системами на базе центробежных насосных агрегатов ЦНС-180 и ЦНС-500 индустриальным способом. В зависимости от числа установленных насосных блоков подачи БКНС составляет от 180 до 720 м3 / сут.  [20]

В качестве насосных станций для закачки воды в нефтяные пласты для поддержания пластового давления применяют блочные кустовые насосные станции БКНС, которые изготавливают на базе центробежных насосных агрегатов ЦНС-180 и ЦНС-500. Для нагнетания поверхностных, сточных и пластовых вод применяют также установки погружных центробежных электронасосов типа УЭЦП.  [21]

В этой формуле т) г - коэффициент снижения КПД установки, работающей с полезной подачей QUOJl и полезным давлением риол, по сравнению с КПД центробежного насосного агрегата, работающего с подачей Qnac и давлением / оНас - Назовем величину т г КПД гидравлической части схемы или просто гидравлическим КПД установки.  [22]

Основные собственные частоты колебаний фундамента обычно меньше рабочих частот центробежных насосов и их совпадение маловероятно. Центробежные насосные агрегаты принадлежат к классу машин, хорошо уравновешенных статически и динамически, их действительный эксцентриситет составляет не более 0 2 мм. Поэтому возмущающие нагрузки, которые вызывают вибрации фундаментов, относительно невелики; они даже в самых неблагоприятных условиях не могут вызвать вибрации недопустимой амплитуды, так как масса фундамента по отношению к массе вращающихся частей агрегата велика. Для приближенной оценки этого влияния вычислим амплитуду колебания фундамента в наиболее неблагоприятных условиях - [ резонанса.  [23]

Монтаж центробежных насосных агрегатов, поршневых и плунжерных горизонтальных насосов начинают с установки плит или рам на фундамент и выверки их в плане, по высоте и горизонтали. Допускаемые отклонения плиты ( рамы) в плане и по высоте достигают 10 мм, а от горизонтали - 0 1 мм на 1 м длины плиты. Если горизонтальный насосный агрегат поступает на монтаж отдельными узлами, то в агрегатах без редуктора электродвигатель прицентровывают к выверенному и закрепленному на раме насосу. В агрегатах с редуктором насос и электродвигатель процентровы-вают к выверенному и закрепленному редуктору.  [24]

Из кустовой насосной станции с помощью мощных центробежных насосных агрегатов 10 по разветвляющим водоводам 11 вода закачивается в нагнетательные скважины.  [25]

Особое внимание при этом уделяется обеспечению безаварийной работы, насосных агрегатов. Несмотря на относительную простоту конструкции устанавливаемых на НПС электроприводных центробежных насосных агрегатов, большие мощности и частота вращения, напряженный режим работы и взрывоопасность перекачиваемой среды требуют применения максимально надежного оборудования автоматической защиты. При этом должны обеспечиваться: аварийные защита и блокировка, технологическая и предупредительная сигнализация.  [26]

В работе описаны основы вибродиагностики применительно к насосным агрегатам нефтяной промышленности, нефтепроводного транспорта, а также городских сетей водоканала и теплосетей. Приводятся основные результаты исследований, яроведенных в Лаборатории вибродиагностики насосных агрегатов нефтяной промышленности Октябрьского филиала УГНТУ и посвященных актуальным вопросам диагностики состояния центробежных насосных агрегатов, насосно-компрессорных и бурильных труб и штанг. Предложены способы и методики решения проблем диагностики, а также представлена реализующие их аппаратные и программные средства.  [27]

Центробежные насосы для откачки жидкости из скважины принципиально не отличаются от обычных центробежных насосов, используемых для перекачки жидкостей на поверхности земли. Однако малые радиальные размеры, обусловленные диаметром обсадных колонн, в которые спускаются центробежные насосы, практически неограниченные осевые размеры, необходимость преодоления высоких напоров и работа насоса в погруженном состоянии привели к созданию центробежных насосных агрегатов специфического конструктивного исполнения. Внешне они ничем не отличаются от трубы, но внутренняя полость такой трубы содержит большое число сложных деталей, требующих совершенной технологии изготовления.  [28]

В настоящее время на многих насосных станциях используются насосные агрегаты, состоящие из нескольких насосов. Обвязка центробежных насосных агрегатов допускает ( рис. 55) как последовательную, так и параллельную работу. При переключении с последовательного на параллельное соединение или при отключении насоса и меняется подача.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Центробежный насосный консольный агрегат

 

Сущность изобретения: центробежный насосный консольный агрегат состоит из центробежного насоса и электродвигателя. Корпус насоса прикреплен к торцевой расточке опорной подшипниковой стойки, а рабочее колесо расположено консольно на переднем конце вала, установленного в подшипниках указанной опорной стойки. Вал электродвигателя через муфту кинематически связан с задним концом вала насоса. Часть вала насоса в зоне опорной стойки, расположенная в подшипниках, выполнена по диаметру большей, чем диаметр вала электродвигателя с установленной на нем полумуфтой. Полумуфта расположена с гарантированным зазором в торцевой части заднего конца вала насоса. Задний конец вала насоса выполнен в виде ответной части полумуфты, расположенной в зоне опорной поверхности заднего подшипника, причем кинематическая связь полумуфты вала электродвигателя и торцевой проточки вала насоса осуществляется посредством промежуточных элементов, выполненных как тела вращения и расположенных в продольных параллельных общей оси валов пазах полумуфты электродвигателя и торцевой проточки вала насоса. Стойка снабжена опорной поверхностью, общей для всего агрегата. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к центробежным насосным агрегатам консольного типа для перекачивания различных жидкостей.

Широко известны насосные агрегаты этого типа, состоящие из собственно насоса, закрепленного на подшипниковой стойке (корпус насоса присоединяется к корпусу стойки), центробежное колесо которого расположено на консольном участке вала. Задний (противоположный тому, где расположено рабочее колесо) конец вала снабжается муфтой, посредством которой он кинематически связывается с валом стандартного электродвигателя. Стойка насоса и электродвигатель монтируются на общий плите (Информационный сборник насосного оборудования.- М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991, с. 3, 80). Преимущество этой конструкции заключается в возможности использования электродвигателей обычного типа с нормальным коротким концом вала, а также в возможности выполнения стойки с подшипниками, надежно воспринимающими высокие радиальные и осевые усилия, обычно имеющие место в центробежных химических и других насосах. Т.е. в этой конструкции подшипники якоря электродвигателя не нагружаются радиальными и осевыми усилиями со стороны насоса. Недостаток известного технического решения заключается в больших габаритах и массе электронасосного агрегата. Поэтому стремятся по возможности применять моноблочные конструкции электронасосных агрегатов, в которых используют специальные электродвигатели с удлиненным концом вала (там же, с. 8). Однако в этом случае подшипники электродвигателя нагружаются значительными радиальными и осевыми усилиями. Кроме того, часто требуется вал насоса выполнять из химически стойких материалов различного типа (в зависимости от вида перекачиваемой агрессивной среды и поэтому на вал электродвигателя из обычной стали приходится также надевать различные рубашки защитные втулки) или использовать жестко скрепленные с валом удлинители из специальной стали, что усложняет конструкцию агрегата в целом. Наиболее близким к изобретению является центробежный насосный консольный агрегат, содержащий центробежный насос, корпус которого прикреплен к торцевой расточке опорной стойки, а рабочее колесо расположено консольно на переднем конце вала, установленного в подшипниках стойки, и электродвигатель, фланец передней крышки которого жестко соединен со стойкой посредством кольцевой проточки, а вал кинематически связан с задним концом вала насоса, причем в последнем выполнена торцевая проточка, соосная кольцевой проточке стойки, диаметр вала насоса в зоне опорной стойки выполнен превышающим диаметр вала электродвигателя, и вал последнего расположен в проточке вала насоса (заявка Франции N 2485646, кл. F 04 D 13/06, 1981). Недостатками известного агрегата являются его большие массогабаритные характеристики, сложность сборки и технического обслуживания и недостаточный теплоотвод от подшипников. Задача изобретения - снижение массы и габаритов агрегата, упрощение обслуживания и повышение надежности. Указанная задача решается тем, что в центробежном насосном консольном агрегате, содержащем центробежный насос, корпус которого прикреплен к торцевой расточке опорной стойки, а рабочее колесо расположено консольно на переднем конце вала, установленного в подшипниках стойки, и электродвигатель, фланец передней крышки которого жестко соединен со стойкой посредством кольцевой проточки, а вал кинематически связан с задним концом вала насоса, причем в последнем выполнена торцевая проточка, соосная кольцевой проточке стойки, диаметр вала насоса в зоне опорной стойки выполнен превышающим диаметр вала электродвигателя, и вал последнего расположен в проточке вала насоса, на валу электродвигателя установлена полумуфта сцепления, проходящая с гарантированным зазором в проточку заднего конца вала насоса, а последняя выполнена в виде ответной полумуфты, причем кинематическая связь полумуфт осуществлена посредством промежуточных элементов, выполненных в виде тел вращения и расположенных в продольных параллельных общей оси валов пазах, а стойка снабжена опорной поверхностью, общей для всего агрегата. Внутренняя полость стойки может быть заполнена жидкой смазкой и со стороны рабочего колеса загерметизирована уплотнением по валу, а со стороны двигателя ограничена торцевой передней крышкой электродвигателя, причем торец между фланцем электродвигателя и стойкой загерметизирован уплотнением, а полость муфты гидравлически сообщена с полостью стойки. Передней и задний подшипники стойки могут быть выполнены радиально-упорными, наружные обоймы подшипников оперты на внутренние упоры стойки, внутренние обоймы подшипников оперты на упоры вала, передний из которых выполнен в виде бурта, а задний - в виде установочно-подвижной гайки, расположенной со стороны конца вала с торцевой проточкой, при этом передний подшипник со стороны рабочего колеса насоса установлен на вал с натягом. Между подшипниками и соответствующими торцами стойки могут быть установлены отражательные для масла втулки, а полости между этими втулками и подшипниками в их нижней части могут быть гидравлически сообщены с внутренней полостью стойки. Промежуточные элементы муфты могут быть выполнены в виде последовательно установленных в продольных пазах муфты цилиндров с протяженностью 1,0-1,5 их диаметра. Промежуточные элементы муфты могут быть выполнены в виде шариков. Внутренняя полость муфты может быть отделена от внутренней полости стойки дополнительным эластичным уплотнением. Вал насосного агрегата в зоне подшипников может быть выполнен в виде трубчатого элемента, а его консольная часть, связанная с рабочим, - в виде стержня, жестко связанного с трубчатым элементом по его торцу, расположенному со стороны корпуса насоса. На чертеже изображен центробежный насосный консольный агрегат, продольный разрез. Центробежный насосный консольный агрегат состоит из центробежного насоса, корпус 1 которого прикреплен к торцевой расточке 2 опорной стойки 3 через прокладку 4. Рабочее колесо 5 насоса расположено консольно на переднем конце составного вала 6, установленного в подшипниках 7 и 8 стойки 3. Вал 9 электродвигателя 10 кинематически через муфту 11 связан с задним концом вала 6 насоса. Для улучшения массогабаритных характеристик часть вала в зоне опорной стойки 3, расположенная в переднем и заднем подшипниках 7, 8, выполнена по диаметру большей, чем вал 9 электродвигателя с установленной на нем полумуфтой 12, проходящей с гарантированным зазором в торцевую проточку 13 заднего конца вала 6, выполненную как ответная часть полумуфты и расположенную в зоне опорной поверхности заднего подшипника 8. Кинематическая связь полумуфты 12 вала 9 и торцевой проточки 13 осуществлена посредством промежуточных элементов 14, выполненных как тела вращения и расположенных в продольных пазах 15 полумуфты 12, и торцевой проточки 13, параллельных общей оси валов 6 и 9. Кинематическая связь фланца 16 двигателя 10 со стойкой 3 выполнена жесткой и осуществлена посредством кольцевой проточки 17, соосной торцевой проточке 13 валов. Стойка 3 снабжена опорной поверхностью 18, общей для всего насосного агрегата, при этом центр массы агрегата по оси валов 6, 9 предпочтительно располагается в площади опорной поверхности 18 стойки 3. Для минимизации габаритов агрегата, повышения надежности работы муфты сцепления и упрощения конструкции внутренняя полость 19 стойки 3 с жидкой смазкой со стороны рабочего колеса 5 загерметизирована уплотнением 20 по валу 6, а со стороны двигателя 10 гидравлически сообщена с торцевой передней крышкой 21 электродвигателя 10 и муфтой сцепления 11. Торец между фланцем 16 электродвигателя 10 и стойкой 3 загерметизирован уплотнением 22, что образует между стойкой 3 и двигателем 10 дополнительную полость 23 для запасания масла и позволяет уменьшить необходимый объем полости 19, а также выполнять центральную часть 24 стойки 3 из трубы, облегчая выполнение стойки 3 в виде сварной конструкции. Объединение полостей 19 и 23 улучшает теплоотвод от подшипников 7 и 8, что полезно в случае использования насосов с большими осевыми и/или радиальными усилиями, а также обеспечивает непрерывность смазки элементов муфты жидкой смазкой, что уменьшает ее износ. В простых случаях нагружения полость муфты 11 может быть изолирована от полости 23, например, эластичным уплотнением 25 и заполнена консистентной смазкой. При этом возможна и изоляция полости 23 от полости 19, что требует установки дополнительного уплотнения на задний конец вала 6, аналогично уплотнению 20. Это, однако, увеличивает продольные габариты агрегата и снижает надежность агрегата в целом. Консольные центробежные насосные агрегаты имеют самое различное назначение, а, следовательно, и очень разнообразные условия по радиальным и осевым нагрузкам, поэтому для обеспечения максимальной универсальности, упрощения конструкции насоса и агрегата в целом, упрощения сборки и технического обслуживания агрегата передний и задний подшипники 7, 8 стойки 3 выполнены радиально-упорными, наружные обоймы подшипников 7, 8 оперты на упоры вала, передний из которых выполнен в виде бурта 28, а задний - в виде установочно-подвижной гайки 29, расположенной со стороны конца вала 6 с торцевой проточкой 13. При этом передний подшипник 7, расположенный со стороны рабочего колеса 5 насоса, установлен на вал 6 с натягом. Для повышения надежности путем улучшения условий смазки подшипников и уменьшения выброса масла в случае нарушения герметичности уплотнений вала 6 между подшипниками 7, 8 и соответствующими торцами стойки 3 установлены отражательные для масла втулки 30 с коническими периферийными поверхностями, направляющими отбрасываемое ими масло на периферию к наружным обоймам подшипников 7 и 8, причем полости между втулками и подшипниками в их нижней части гидравлически сообщены каналами 31 с внутренней полостью 19 стойки 3. При описанной установке подшипников 7, 8 масло, проходящее через вращающийся подшипник, за счет действия втулок 30 сразу направляется через каналы 31 в полость 19, что обеспечивает хорошие условия смазки и охлаждения подшипников 7, 8. При этом прокладками 32 задается величина конусного зазора 33 между втулкой 30 и корпусной втулкой 34, обеспечивающая стекание масла с кромки втулки 34 на муфту 11 с расходом, достаточным и для смазки элементов этой муфты. Для повышения надежности муфты 11 промежуточные элементы 14 муфты выполнены в виде последовательно установленных в пазах 15 муфты 11 цилиндров, протяженностью 1-1,5 их диаметра, что обеспечивает независимость действия каждого такого элемента, необходимую при реально существующей несоосности валов 6 и 9 и их перекосе за счет погрешностей изготовления элементов конструкции. В результате износ элементов 14 и пазов 15 существенно уменьшается. Пазы 15 в поперечном сечении муфты имеют круглое сечение, например, диаметр которого выполняется на величину гарантированного зазора меньшим, чем диаметр промежуточных элементов 14. В качестве промежуточных элементов рационально использовать и шарики. То, что вал 6 выполняется диаметром большим, чем диаметр вала 9 электродвигателя 10, позволяет при необходимости выполнять этот вал составным с консольной частью, взаимодействующей с перекачиваемой насосом жидкостью, из стойкого в этой среде материала, при выполнении основной массы вала из простых конструкционных материалов. Для этого вал насосного агрегата в зоне подшипников 7 и 8 выполнен в виде трубчатого элемента, а его консольная часть, связанная с рабочим валом 5 в виде стержня, кинематически жестко связанного с трубчатым элементом по его торцу, расположенному со стороны корпуса 1 насоса. Технологически такая жесткая связь осуществляется применением термопрессовых посадок, сварки трением или сварки взрывом. Таким образом, конструкция позволяет использовать стандартный электродвигатель и выполнять стойку с высоконесущими и надежными опорными узлами вала, способного воспринимать со стороны рабочего колеса насоса относительно большие радиальные и осевые усилия, при одновременном обеспечении высоких массогабаритных характеристик, приближающихся к характеристикам моноблочных конструкций центробежных насосных агрегатов.

Формула изобретения

1. Центробежный насосный консольный агрегат, содержащий центробежный насос, корпус которого прикреплен к торцевой расточке опорной стойки, а рабочее колесо расположено консольно на переднем конце вала, установленного в подшипниках стойки, и электродвигатель, фланец передней крышки которого жестко соединен со стойкой посредством кольцевой проточки, а вал кинематически связан с задним концом вала насоса, причем в последнем выполнена торцевая проточка, соосная с кольцевой проточкой стойки, диаметр вала насоса в зоне опорной стойки выполнен превышающим диаметр вала электродвигателя и вал последнего расположен в проточке вала насоса, отличающийся тем, что на валу электродвигателя установлена полумуфта сцепления, проходящая с гарантированным зазором в проточку заднего конца вала насоса, а последняя выполнена в виде ответной полумуфты, причем кинематическая связь полумуфт осуществлена посредством промежуточных элементов, выполненных в виде тел вращения и расположенных в продольных параллельных общей оси валов пазах, а стойка снабжена опорной поверхностью, общей для всего агрегата. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость стойки заполнена жидкой смазкой и со стороны рабочего колеса загерметизирована уплотнением по валу, а со стороны двигателя ограничена торцевой передней крышкой электродвигателя, причем торец между фланцем электродвигателя и стойкой загерметизирован уплотнением, а полость муфты гидравлически сообщена с полостью стойки. 3. Агрегат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что передний и задний подшипники стойки выполнены радиально-упорными, наружные обоймы подшипников оперты на внутренние упоры стойки, внутренние обоймы подшипников оперты на упоры вала, передний из которых выполнен в виде бурта, а задний - в виде установочно-подвижной гайки, расположенной со стороны конца вала с торцевой проточкой, при этом передний подшипник со стороны рабочего колеса насоса установлен на вал с натягом. 4. Агрегат по пп.2 и 3, отличающийся тем, что между подшипниками и соответствующими торцами стойки установлены отражательные для масла втулки, а полости между этими втулками и подшипниками в их нижней части гидравлически сообщены с внутренней полостью стойки. 5. Агрегат по пп.1 - 4, отличающийся тем, что промежуточные элементы муфты выполнены в виде последовательно установленных в продольных пазах муфты цилиндров с протяженностью 1 - 1,5 их диаметра. 6. Агрегат по пп.1 - 4, отличающийся тем, что промежуточные элементы муфты выполнены в виде шариков. 7. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость муфты отделена от внутренней полости стойки дополнительным эластичным уплотнением. 8. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что вал насосного агрегата в зоне подшипника выполнен в виде трубчатого элемента, а его консольная часть, связанная с рабочим колесом, - в виде стержня, жестко связанного с трубчатым элементом по его торцу, расположенному со стороны корпуса насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Одноступенчатый центробежный насосный агрегат

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным насосным установкам, предназначенным для перекачивания жидкостей. Одноступенчатый центробежный насосный агрегат включает центробежный одноступенчатый насос двухстороннего входа, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя, корпус, состоящий из основания и крышки, входной и выходной патрубки, ротор с закрепленным на нем рабочим колесом, установленный в опорных подшипниках, и спиральный отвод. Спиральный отвод выполнен в виде отдельной самостоятельной детали, а части его внешней поверхности, предусмотренные для размещения в выполненных для этого ложементах крышки и корпуса, соответствуют форме поверхностей этих ложементов. Рабочее колесо и спиральный отвод выполнены попарно сменными, причем параметры рабочего колеса и спирального отвода в каждой паре рассчитываются на максимальное значение эффективности при обеспечении требуемой подачи и напора. Изобретение направлено на создание одноступенчатого центробежного насосного агрегата с максимальным КПД на режимах, отличных от номинального, при упрощении его конструкции и придании ей универсальности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к насосным установкам, предназначенным для перекачивания воды, водных растворов, а также нефти, нефтепродуктов и сходных с ними жидкостей по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам.

В каталоге «Центробежные нефтяные насосы для магистральных трубопроводов»» под общей редакцией В.А. Головина, М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1989, с. 5, описаны центробежные горизонтальные одноступенчатые насосы типа НМ, предназначенные для перекачивания нефти по магистральным трубопроводам, включающие корпус со спиральным отводом и размещенное в корпусе рабочее колесо двухстороннего входа. Использование спирального отвода направлено на уменьшение радиальных сил, действующих на ротор, и, соответственно, на снижение вибраций и повышение надежности насоса, однако при работе такого насоса на подачах ниже номинальных увеличиваются пульсации давления, вибрации насоса, что ведет к существенному снижению его КПД и надежности. Эти недостатки указанных известных насосов связаны с тем, что их конструкция предусматривает использование только одного спирального отвода, рассчитанного только на номинальный режим, что влечет за собой потери энергии при его взаимодействии с рабочим колесом, которое вынуждено работать при ином режиме, т.е. при подачах ниже или выше номинальных.

Известно применение в центробежных насосах сменных рабочих колес, рассчитанных на соответствующие уменьшенные или увеличенные подачи, но, несмотря на то, что замена рабочих колес приводит к некоторому изменению картины течения жидкости и небольшому повышению экономичности насоса на соответствующих режимах, отличных от номинальных, и некоторому увеличению надежности его работы по сравнению с работой насоса с колесом для номинального режима, эта мера является недостаточной, поскольку в конструкции насоса также предусмотрено использование только одного спирального отвода, рассчитанного только на номинальный режим, что влечет за собой потери энергии при его взаимодействии с рабочим колесом, рассчитанный на режим, отличный от номинального. Потери энергии в данном случае приводят к дополнительной потери КПД до 8% по отношению к оптимальному сочетанию рабочего колеса и спирального отвода.

В патенте RU 57393 U1 описан центробежный насос с рабочим колесом двухстороннего входа, спиральной отвод, образованный полостями в крышке и в корпусе, а также сменный направляющий аппарат с 4-мя предлагаемыми вариантами конструктивного выполнения. Отмечено, что применение направляющего аппарата в сменном блоке с рабочим колесом двустороннего входа позволяет получить максимальный КПД в диапазоне подач от 0,3 Qном до 1,25 Qном с обеспечением требуемых напоров, минимальных радиальных сил и вибраций, т.к. при расчете этого блока на заданные параметры получается оптимальная проточная часть. Однако подвод и отвод в каждом описанном конструктивном выполнении рассчитаны на максимальную подачу, входные условия каждого рабочего колеса согласованы с выходными условиями подвода, а выходные условия каждого направляющего аппарата - с одним и тем же спиральным отводом, который выполнен в виде полостей в крышке и в корпусе, что определяет такие же недостатки, как и описанные выше, связанные с использованием одного и того же спирального отвода, т.к. преобразование энергии жидкости происходит по всей длине отвода, рассчитанного в свою очередь не на оптимальную, а на максимальную подачу. Даже при условии оптимального взаимодействия рабочего колеса и направляющего аппарата в таком насосе неизбежны потери энергии, поскольку после прохождения жидкости через рабочее колесо и направляющий аппарат она поступает в отвод, рассчитанный только на один режим. Кроме того, в случае необходимости замены такого уже действующего насоса, установленного на магистрали, на насос с другими расчетными характеристиками необходимо произвести также демонтаж трубопровода, что является трудоемкой операцией, требующей вложения дополнительных денежных средств к стоимости нового насоса, а необходимость использования направляющих аппаратов усложняет конструкцию насоса, повышает стоимость его изготовления и увеличивает неблагоприятное шумовое воздействие на окружающую среду.

Заявляемое изобретение направлено на создание одноступенчатого центробежного насосного агрегата с максимально возможным КПД на режимах, отличных от номинальных, при упрощении его конструкции и придании ей универсальности.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что одноступенчатый центробежный насосный агрегат включает центробежный одноступенчатый насос двухстороннего входа, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя, корпус, состоящий из основания и крышки, входной и выходной патрубки, ротор с рабочим колесом, установленный в опорных подшипниках, и спиральный отвод, При этом, согласно изобретению, спиральный отвод выполнен в виде отдельной самостоятельной детали, а части его внешней поверхности, предусмотренные для размещения в выполненных для этого ложементах крышки и корпуса, соответствуют форме поверхностей этих ложементов, причем рабочее колесо и спиральный отвод выполнены попарно сменными, а параметры рабочего колеса и спирального отвода в каждой паре рассчитываются на максимальное значение эффективности (максимум КПД) при обеспечении требуемой подачи и напора. Предпочтительно выполнять сменные спиральные отводы литыми в виде единой литой детали с разделительной перегородкой, разделяющей поток жидкости по ходу движения.

Изобретение поясняется с помощью графических материалов, где на фиг. 1 показан общий вид одноступенчатого центробежного насосного агрегата; на фиг. 2 показан разрез насоса по оси трубопровода в вертикальной плоскости; на фиг. 3 показана схематическая компоновка крышки, сменной проточной части и корпуса насоса в разрезе по оси трубопровода в вертикальной плоскости; на фиг. 4 показаны возможные варианты выполнения сменных спиральных отводов с постоянным внешним присоединительным профилем и различным внутренним гидродинамическим профилем, рассчитанным на оптимальный режим работы и максимальную эффективность.

Как показано на графических материалах, одноступенчатый центробежный насосный агрегат включает центробежный одноступенчатый насос 1 двухстороннего входа (в дальнейшем насос), приводной электродвигатель 2, муфту 3, соединяющую их валы 4, опорную раму 5 для крепления насоса 1 и электродвигателя 2, корпус насоса 1, состоящий из основания 6 и крышки 7, входной 8 и выходной 9 патрубки, ротор 10 с рабочим колесом 11, установленный в опорных подшипниках 12, спиральный отвод 13. Как показано на графических материалах, спиральный отвод 13 выполнен в виде отдельной самостоятельной детали, а части его внешней поверхности, предусмотренные для размещения в выполненных для этого ложементах 14 и 15 основания 6 и крышки 7, соответствуют форме поверхностей этих ложементов 14 и 15. Рабочее колесо 11 и спиральный отвод 13 выполняются попарно сменными, причем параметры рабочего колеса 11 и спирального отвода 13 в каждой паре рассчитываются на максимальное значение эффективности при обеспечении требуемой подачи и напора. Предпочтительно выполнять сменные спиральные отводы 13 литыми, они могут содержать разделительную перегородку 16 для разделения потока жидкости по ходу движения.

Работает насос таким же образом, как и другие известные центробежные одноступенчатые насосы двухстороннего входа. При вращении вала 4 насоса перекачиваемая среда через входной патрубок 8 поступает к рабочему колесу 11, в результате взаимодействия лопастей которого с потоком перекачиваемой среды происходит преобразование энергии привода в энергию потока. Из рабочего колеса 11 перекачиваемая среда поступает в спиральный отвод, где происходит выравнивание потока, и через выходной патрубок - в трубопровод.

Реализованная в конструкции насоса возможность использования пары «рабочее колесо - спиральный отвод», которая рассчитана, изготовлена для работы в оптимальном режиме, способствует минимизированию радиальных сил, действующих на ротор, что, соответственно, способствует работе насоса с низкими вибрациями и повышает его надежность.

Преимущество заявленного изобретения, касающееся возможности использования одного и того же корпуса для получения насосов с разными характеристиками, определяется тем, что он является базовой деталью и представляет собой сложную отливку из углеродистой, или нержавеющей стали, состоящую из собственного корпуса и крышки. Поэтому в случае изменения условий эксплуатации (уменьшения напора на уже действующей магистрали, или изменения расхода через уже действующую магистраль) нет необходимости или неэффективно использовать уже действующий насос, или демонтировать его и устанавливать новый, рассчитанный на новые условия. Достаточно установить новую пару «рабочее колесо-отвод», рассчитанную на новые условия эксплуатации, в уже имеющийся корпус и получить насос с новыми соответствующими расчетными характеристиками. Тем самым происходит значительная экономия денежных средств в связи с отсутствием необходимости демонтировать старый насос и изготавливать новый насос в новом корпусе. Особенно актуально решение проблемы получения насоса с новыми характеристиками на базе старого в связи с отсутствием необходимости демонтажа трубопровода, но котором установлен и действует старый насос.

Кроме того, реализованная в насосе возможность замены рабочих колес для использования их в оптимальном режиме позволяет продлевать срок службы всего насоса, т.к. рабочие колеса являются быстроизнашиваемыми деталями, а их можно изготавливать из дорогостоящих высокопрочных износостойких материалов, например из стали 20X13, 12Х18Н12М3ТЛ, или аналогичных сталей и материалов.

Поскольку разъем корпуса насоса горизонтальный, обеспечивается возможность вскрытия, осмотра, ремонта, замены отдельных деталей и всего ротора без демонтажа трубопроводов, т.к. напорный и всасывающий патрубки подсоединены к нижней части корпуса.

Таким образом, заявленное изобретение в представленной совокупности признаков, каждый из которых выполняет свою функцию, обеспечивает создание одноступенчатого центробежного насосного агрегата с максимальным КПД на режимах, отличных от номинального, при упрощении его конструкции, придании ей универсальности, долговечности, удобства эксплуатации.

1. Одноступенчатый центробежный насосный агрегат, включающий центробежный одноступенчатый насос двухстороннего входа, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя, при этом насос содержит корпус, состоящий из основания и крышки, входной и выходной патрубки, ротор с закрепленным на нем рабочим колесом, установленный в опорных подшипниках, и спиральный отвод, отличающийся тем, что спиральный отвод выполнен в виде отдельной самостоятельной детали, а части его внешней поверхности, предусмотренные для размещения в выполненных для этого ложементах крышки и корпуса, соответствуют форме поверхностей этих ложементов, при этом рабочее колесо и спиральный отвод выполнены попарно сменными, причем параметры рабочего колеса и спирального отвода в каждой паре рассчитываются на максимальное значение эффективности при обеспечении требуемой подачи и напора.

2. Одноступенчатый центробежный насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что сменные спиральные отводы выполнены в виде единой литой детали и содержат разделительную перегородку, разделяющую поток жидкости по ходу движения.

www.findpatent.ru

Центробежный насосный агрегат - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Центробежный насосный агрегат

Cтраница 1

Центробежный насосный агрегат на базе насоса ЦНС 500 - 1900 применяется, когда для поддержания пластового давления необходима закачка большого количества воды в нагнетательные скважины.  [1]

Центробежные насосные агрегаты для транспортировки жидкостей есть одними из основных общепромышленных механизмов, которые имеют значительные потенциальные возможности для реализации энергосбережения, в частности, для ощутимого снижения потребления электроэнергии приводными электродвигателями.  [2]

Центробежный насосный агрегат на базе насоса ЦНС-500-1900 применяется, когда для поддержания пластового давления необходима закачка большого количества воды в нагнетательные скважины.  [3]

Центробежные насосные агрегаты для транспортировки жидкостей есть одними из основных общепромышленных механизмов, которые имеют значительные потенциальные возможности для реализации энергосбережения, в частности, для ощутимого снижения потребления электроэнергии приводными электродвигателями.  [4]

При центровке центробежных насосных агрегатов, не имеющих своих опорных подшипников, необходимо соблюдать следующие основные положения: если насос монтируется в сборе, его ротор прицентровывают к ротору электродвигателя; если насос собирается на фундаменте, вал ротора электродвигателя лрицентровывается к ротору насоса. Проверку вертикальности ротора электродвигателя и общей линии сопряженных валов агрегата производят по четырем струнам или индикаторами; перпендикулярность диска пяты к оси вала ротора электродвигателя проверяют, измеряя индикаторами биения вала. Индикаторы устанавливаются над верхним направляющим подшипником и у фланца вала ротора. Отклонение от вертикали сопряженных валов роторов насоса и электродвигателя не должно превышать 0 02 мм на 1 пог.  [5]

При центровке вертикальных центробежных насосных агрегатов, не имеющих опорных подшипников, необходимо ротор электродвигателя прицентровывать к ротору насоса.  [7]

В практике эксплуатации центробежных насосных агрегатов возникают сравнительно небольшие вибрации массивных фундаментов, на которых устанавливают эти агрегаты. Это объясняется относительно высокой степенью уравновешенности таких агрегатов и значительной разницей между низшими частотами собственных колебаний фундаментов и частотами возмущающихся сил.  [8]

Рассмотрим для примера систему автоматизации центробежного насосного агрегата с подачей 2200 м3 / ч, установленного на нефтеперекачивающей станции магистрального трубопровода. Описание насоса и станции дано на стр.  [9]

Иногда уровни вибрации и шума центробежных насосных агрегатов высокие из-за того, что их узлы недостаточно хорошо отцентрированы и динамически отбалансированы.  [11]

Целью работы является выявление дефектов подшипников качения центробежных насосных агрегатов на ранних стадиях развития с использованием метода реконструированных фазовых портретов, основанного на теории детерминированного хаоса.  [12]

В системах теплоснабжения, водоснабжения, откачки конденсата применяются центробежные насосные агрегаты серии АЦМК ( табл. 5.10), изготовляемые НПП ЛИНАС по ГОСТ 22247 - 85 взамен насосов типа КМ. Эти насосные агрегаты имеют более высокий КПД, их рабочие колеса изготовлены из хромированной стали, насосы перекачивают жидкость с температурой до 140 С.  [14]

В настоящее время в нефтегазовой отрасли одной из самых распространенных разновидностей машин являются центробежные насосные агрегаты ( ЦНА), оценка технического состояния которых производится на основе периодического контроля вибропараметров. Известно, что службы вибродиагностики в большинстве случаев применяют спектральный метод анализа вибросигналов, основанный на первичном Фурье-преобразовании. Наряду с неоспоримыми достоинствами, это преобразование обладает и определенными недостатками: исходный сигнал заменяется на периодический, для всего исследуемого сигнала нестационарного процесса получаются усредненные коэффициенты. Все это затрудняет постановку диагноза, требует дополнительного применения вспомогательных методов или устройств. Особую сложность вызывает идентификация дефектов подшипниковых узлов на ранних стадиях и в процессе развития. Разрушение подшипников приводит к износу деталей ротора и, в некоторых случаях, посадочных мест под подшипник. Очевидно, что в ходе технологического процесса выход из строя насосного агрегата по вине дефектного подшипника может привести к аварийной ситуации, а также дополнительным затратам при ремонте. Поэтому своевременному выявлению возникновения и развития дефектов подшипников и, как следствие, предупреждению разрушения на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии придается особое значение.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Центробежный насосный агрегат

Домовая станция (1) водоснабжения имеет электродвигатель (8) и приводимый им в движение центробежный насос (7), который имеет по меньшей мере одно центробежное рабочее колесо (10), создающее основной нагнетаемый поток (29) через кольцевое пространство (12), а также поток (30) охлаждающей жидкости через пространство (28), окружающее двигатель (8). Это кольцевое пространство (12) разделяется двумя направляющими лопатками (22) на отдельные кольцевые пространства (23, 24), которые при эксплуатации имеют различные уровни давления. Каждое отдельное кольцевое пространство (23, 24) соединено с пространством (28), окружающим двигатель (8), через которое движется поток охлаждающей жидкости. Изобретение направлено на обеспечение достаточного охлаждения двигателя без направления основного нагнетаемого потока вдоль двигателя. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение касается центробежного насосного агрегата, в частности, как части домовой станции водоснабжения, имеющего одно- или многоступенчатый центробежный насос, привод которого осуществляется электродвигателем.

Для отвода тепла, создаваемого приводным двигателем, у центробежных насосных агрегатов в уровне техники принято направлять нагнетаемый поток насоса вдоль двигателя, чтобы он не перегревался. Такие системы известны, в частности, у центробежных насосных агрегатов для нагнетания холодной воды.

Применение таких центробежных насосов в домовых станциях водоснабжения или системах для повышения давления относится к уровню техники. У домовой станции водоснабжения, предлагаемой компанией-заявителем на рынке под наименованием «GRUNDFOS MQ», многоступенчатый центробежный насос расположен лежа, т.е. с горизонтальной осью, выполнен многоступенчатым и имеет каналопровод внутри домовой станции водоснабжения, нагнетаемая насосом вода из последней ступени насоса нагнетается у него в кольцевое пространство, окружающее электродвигатель, к которому, в свою очередь, присоединяется канал, ведущий к выходному или, соответственно, напорному патрубку домовой станции водоснабжения. Предпринятые там конструктивные меры для охлаждения двигателя зарекомендовали себя наилучшим образом, так как основной нагнетаемый поток течет по наружной стороне электродвигателя вдоль и при этом всегда обеспечивает достаточное охлаждение. Конструкция этой известной домовой станции водоснабжения является сравнительно трудоемкой, из-за чего стремятся упростить ее, так чтобы домовая станция водоснабжения могла изготавливаться более экономично, а также выполняться более предпочтительным образом в отношении технологии применения. Однако если хотят коренным образом отступить от известного конструктивного принципа, то это приводит также к изменению концепции охлаждения для электродвигателя.

Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача, выполнить центробежный насосный агрегат, в частности, как часть домовой станции водоснабжения так, чтобы электродвигатель достаточно охлаждался без необходимости направления основного нагнетаемого потока вдоль электродвигателя.

Задача изобретения решается с помощью центробежного насосного агрегата с признаками, указанными в п.1 формулы изобретения, и поскольку речь идет о применении в домовой станции водоснабжения, с помощью домовой станции водоснабжения с признаками, указанными в п.12 формулы изобретения. Домовая станция водоснабжения в смысле настоящего изобретения представляет собой также установку для повышения давления. Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения, последующем описании, а также чертежах. При этом признаки, указанные в зависимых пунктах формулы изобретения и описании, каждый в отдельности или же в надлежащей комбинации могут совершенствовать предлагаемое изобретением решение по п.1 или, соответственно, по п.12 формулы изобретения.

Предлагаемый изобретением центробежный насосный агрегат, который, в частности, является частью домовой станции водоснабжения (домовая насосная станция), имеет электродвигатель и приводимый им в движение одно- или многоступенчатый центробежный насос, который имеет по меньшей мере одно центробежное рабочее колесо, создающее основной нагнетаемый поток через кольцевое пространство, окружающее указанную по меньшей мере одну ступень насоса, а также нагнетаемый поток охлаждающей жидкости через пространство, окружающее двигатель. При этом указанное кольцевое пространство разделено по меньшей мере двумя направляющими лопатками на отдельные кольцевые пространства, которые при эксплуатации имеют различный уровень давления, и каждое из этих отдельных кольцевых пространств соединено проточным соединением с пространством, окружающим двигатель.

Основной идеей предлагаемого изобретением решения является, сначала использовать для охлаждения двигателя только лишь один отдельный поток жидкости, нагнетаемой центробежным насосом, чтобы таким образом получить больше свободы в конструировании и исполнении каналопровода. То есть основной нагнетаемый поток создается через кольцевое пространство, окружающее указанную по меньшей мере одну ступень насоса, т.е. основной нагнетаемый поток на конце насоса направляется через это кольцевое пространство в направлении стороны всасывания насоса, так что основной каналопровод выполняется по существу в области насоса, а не со стороны двигателя. Однако, чтобы надежно и уверенно охлаждать электродвигатель, от основного нагнетаемого потока ответвляется нагнетаемый поток охлаждающей жидкости и направляется через пространство, окружающее двигатель.

Для создания этого нагнетаемого потока охлаждающей жидкости в кольцевом пространстве, окружающем указанную по меньшей мере одну ступень насоса, создается разность уровня давления, при этом предусмотрены по меньшей мере две направляющие лопатки, которые разделяют по меньшей мере части этого кольцевого пространства на два отдельных кольцевых пространства, имеющих при эксплуатации различный уровень давления. При этом в соответствии с изобретением эти отдельные кольцевые пространства соединены каждое с пространством, окружающим двигатель, проточным соединением (непосредственно). Благодаря устанавливающейся при этом при эксплуатации, пусть даже только небольшой разности давлений между отдельными кольцевыми пространствами создается целенаправленное течение в пространстве, окружающем двигатель, и таким образом обеспечивается требуемый нагнетаемый поток охлаждающей жидкости.

Эта конструктивная мера обеспечивает, с одной стороны, гарантированное охлаждение электродвигателя, а с другой стороны, позволяет выполнить каналопровод так, чтобы вход насоса и выход насоса находились на одной и той же стороне, чтобы по меньшей мере основной нагнетаемый поток через кольцевое пространство, окружающее указанную по меньшей мере одну ступень насоса, снова возвращался в направлении входа насоса. Благодаря этому возможна очень компактная конструкция, в частности, когда предлагаемый изобретением центробежный насосный агрегат образует часть домовой станции водоснабжения. Эффект различного уровня давления в этих двух отдельных пространствах возникает, в частности, тогда, когда центробежный насосный агрегат эксплуатируется лежа, т.е. с горизонтальной осью насоса и двигателя. Тогда в нижней части кольцевого пространства может иметь место более высокий уровень давления, чем в верхнем отдельном кольцевом пространстве, благодаря чему создается этот нагнетаемый поток охлаждающей жидкости через пространство, окружающее двигатель. Однако этот эффект может также достигаться при не горизонтальном расположении, необходимо только, чтобы гидравлические сопротивления соединений между одним отдельным пространством и напорным патрубком и между другим отдельным пространством и напорным патрубком имели различную величину.

Предпочтительно по одному из усовершенствований изобретения направляющие лопатки являются частью последней ступени насоса или расположены после нее. Предпочтительно они расположены в кольцевом пространстве диаметрально, причем предпочтительно таким образом, что они образуют воображаемую делительную плоскость, которая по меньшей мере частично по существу горизонтально разделяет кольцевое пространство насоса.

Предпочтительно кольцевое пространство, которое окружает указанную по меньшей мере одну ступень насоса, по меньшей мере частично ограничено корпусом насоса. Тогда предлагаемая изобретением конструкция может реализовываться в значительной степени с использованием уже имеющихся конструктивных элементов.

При этом особенно предпочтительно, когда при многоступенчатом исполнении центробежного насоса последняя ступень насоса образована центробежным рабочим колесом, имеющим окружающие нормальные и разделяющие кольцевое пространство направляющие лопатки в корпусе насоса, и первая и при необходимости другие ступени насоса расположены между ними внутри цилиндрической оболочки, которая ограничивает кольцевое пространство насоса изнутри, и которая по меньшей мере на отдельных участках разделена направляющими лопатками в осевом направлении. Под разделением в осевом направлении следует понимать, что образованная направляющими лопатками делительная плоскость проходит через ось насоса или параллельно ей и предпочтительно расположена горизонтально.

Предпочтительно эти разделяющие кольцевое пространство направляющие лопатки выполнены и расположены так, что они распространяются в направлении оси вращения центробежного рабочего колеса или в направлении, параллельном ему, и при этом вдаются в кольцевое пространство, то есть одновременно образуют часть направляющего аппарата для последней ступени насоса и разделительное средство для создания разности давлений для нагнетаемого потока охлаждающей жидкости. Например, направляющие лопатки распространяются в область между центробежным рабочим колесом и торцевой стенкой, предпочтительно ограничивающей корпус насоса торцевой стенкой, и причем к той торцевой стенке, коротая находится вблизи электродвигателя. Благодаря этому достигается сравнительно высокая разность давлений отдельных кольцевых пространств, так как в этой области не может возникать гидравлическое короткое замыкание. Предпочтительно при этом проточные соединения с пространством, окружающим двигатель, образованы выемками в этой торцевой стенке корпуса насоса.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения направляющие лопатки, образующие отдельные кольцевые пространства, распространяются радиально вдоль торцевой стенки корпуса насоса, обращенной к электродвигателю, а также в осевом направлении вдоль наружной стенки, предпочтительно корпуса насоса, ограничивающей кольцевое пространство снаружи. При этом они образуют, с одной стороны, часть направляющего аппарата последней ступени насоса, а с другой стороны, стенки, которые отграничивают друг от друга отдельные кольцевые пространства. При этом предпочтительно эти направляющие лопатки выполнены цельно с корпусом насоса, который имеет как торцевую стенку для электродвигателя, так и окружающую наружную стенку.

В частности, при описанном выше каналопроводе, в котором нагнетаемая жидкость нагнетается от всасывающего отверстия первой ступени насоса до направляющего колеса последней ступени насоса по существу в осевом направлении насоса, и затем через кольцевой канал в противоположном направлении, предпочтительно выполнить насос в виде радиального или радиально-осевого центробежного насоса.

Предпочтительно насос предназначен и выполнен для эксплуатации с горизонтально расположенной осью вращения, при этом направляющие лопатки, разделяющие кольцевое пространство насоса, распространяются по существу в горизонтальной плоскости, в которой также лежит эта ось вращения, или проходит параллельно и/или слегка наклонно к ней (максимум под 30° к ней).

При этом предпочтительно, когда двигатель и насос имеют один общий вал, и кольцевое пространство насоса расположено соосно пространству, окружающему двигатель, которое предпочтительно тоже выполнено в виде кольцевого пространства.

Описанные выше конструктивные варианты осуществления предпочтительны, в частности, при применении предлагаемого изобретением центробежного насосного агрегата в домовой станции водоснабжения. Благодаря этим конструктивным признакам домовая станция водоснабжения может выполняться существенно более выгодным образом, как в отношении изготовления и монтажа, так и в отношении манипулирования ею. Так, предлагаемая изобретением домовая станция водоснабжения имеет такой центробежный насосный агрегат и имеет свой всасывающий патрубок и свой напорный патрубок, расположенные на одной и той же стороне, предпочтительно друг над другом на торцевой стороне окружающего корпуса. Это расположение возможно, так как нагнетаемый поток через кольцевое пространство насоса возвращается в направлении стороны всасывания, так что напорный патрубок домовой станции водоснабжения может находиться на той же самой стороне, что и всасывающий патрубок, без трудоемких внутренних каналопроводов.

По одному из предпочтительных усовершенствований изобретения домовая станция водоснабжения имеет окружающий корпус, в котором насос и двигатель расположены внизу, мембранная напорная емкость и электроника двигателя над ними и вверху. При этом предпочтительно электроника двигателя расположена над двигателем, а мембранная напорная емкость - над насосом. Таким образом, также внутри корпуса домовой станции водоснабжения электрические и гидравлические конструктивные узлы отделены друг от друга по месту, что является преимуществом. При этом в предпочтительном усовершенствовании каналопровод может прокладываться на той стороне корпуса насоса, на которой находятся всасывающий и напорный патрубок.

Ниже изобретение поясняется подробнее на одном из примеров осуществления, изображенном на чертежах. Показано:

фиг.1: домовая станция водоснабжения, имеющая центробежный насос, в сильно упрощенном изображении в продольном сечении;

фиг.2: вид в перспективе части корпуса насоса внутри домовой станции водоснабжения;

фиг.3: часть корпуса насоса в соответствии с фиг.2 в продольном сечении;

фиг.4: на изображении в перспективе часть корпуса насоса в соответствии с фиг.3 с расположенными в ней ступенями насоса, и

фиг.5: ход нагнетаемых потоков внутри домовой станции водоснабжения при эксплуатации на изображении соответственно фиг.1.

Домовая станция 1 водоснабжения (домовая насосная станция) имеет корпус 2, в который интегрированы все конструктивные элементы домовой станции водоснабжения, и который имеет основание 3, которым домовая станция 1 водоснабжения стоит, например, на поверхности пола и при необходимости закреплена в ней, например, винтами.

Домовая станция 1 водоснабжения на левой на фиг.1 стороне своего корпуса имеет всасывающий патрубок 4, а также на расстоянии над ним напорный патрубок 5. Под всасывающим патрубком 4 предусмотрено закрываемое сливное отверстие 6.

Нижняя часть корпуса 2 заполняется многоступенчатым центробежным насосом 7 и приводящим его в движение электродвигателем 8, которые расположены лежа, то есть имеют при эксплуатации горизонтальный вал 9, в котором с одной стороны помещен ротор электродвигателя 8, а с другой стороны - центробежные рабочие колеса 10 центробежного насоса 7.

Четырехступенчатый в данном случае центробежный насос выполнен в первых трех ступенях замкнутым, то есть присоединяющийся к данному рабочему колесу направляющий аппарат окружен цилиндрической стенкой 11, образующей внутреннюю стенку кольцевого пространства 12, наружная стенка которого образуется корпусом насоса. Корпус насоса состоит по существу из двух половин корпуса, а именно горшкообразной части 13 корпуса, а также части 14 корпуса, образующей всасывающее отверстие насоса. Часть 14 корпуса выполнена в виде пластмассовой детали, полученной литьем под давлением, образует сторону домовой станции 1 водоснабжения, включающую в себя всасывающий патрубок 4 и напорный патрубок 5, и имеет канал 15, ведущий от кольцевого пространства 12 к напорному патрубку 5, в котором помещается обратный клапан 16, и который своим свободным концом оканчивается в верхней стороне корпуса 2, где он закрыт закрывающей заглушкой 17. Напорный патрубок 5 присоединяется к этому каналу 15 поперек в направлении течения за обратным клапаном 16. Со сдвигом на 180° к нему поперек предусмотрен патрубок 18, к которому присоединяется мембранная напорная емкость 19, образующая гидроаккумулятор домовой станции 1 водоснабжения. Мембранная напорная емкость 19 расположена над насосом 7, с задней стороны к ней присоединяется корпус 30 электроники, который расположен над электродвигателем 8, и в котором помещается вся электроника управления и регулирования домовой станции 1 водоснабжения.

При эксплуатации вода через всасывающий патрубок 4 попадает в часть 14 корпуса, то есть к всасывающему отверстию насоса 7, затем оттуда через отдельные ступени насоса до последнего рабочего колеса, откуда она с помощью описываемого ниже направляющего аппарата в основном нагнетаемом потоке 29 перенаправляется на 180° в кольцевое пространство 12, чтобы оттуда по вертикальному каналу 15 через обратный клапан 16 попадать к напорному патрубку 5, где она выходит из домовой станции 1 водоснабжения.

Для создания отдельного потока, который образует поток 30 охлаждающей жидкости для двигателя 8, последнее центробежное рабочее колесо 10 окружено направляющими лопатками 21 и 22. Направляющие лопатки 21 представляют собой обычные направляющие лопатки, которые расположены, радиально окружая центробежное рабочее колесо, и по исполнению и функции соответствуют обычным направляющим лопаткам. Однако направляющие лопатки 22, которые расположены со сдвигом на 180° (относительно оси вращения насоса), в осевом направлении продолжены до кольцевого пространства 12 внутрь него, они разделяют кольцевое пространство 12 на две части кольцевого пространства, а именно, нижнее отдельное кольцевое пространство 23 и верхнее отдельное кольцевое пространство 24. Эти направляющие лопатки 22, разделяющие кольцевое пространство 12, распространяются в осевом направлении от торцевой стенки 25 горшкообразной части 13 корпуса по наружной стенке вдоль приблизительно до конца части 13 корпуса, то есть туда, где она прифланцована к части 14 корпуса. Внутри направляющие лопатки 22 доходят до цилиндрической стенки 11, так что по меньшей мере в области цилиндрической стенки 11 кольцевое пространство 12 примерно горизонтально разделено направляющими лопатками 22. В области последнего рабочего колеса направляющие лопатки 22 выполнены во внутреннем направлении, как направляющие лопатки 21.

Благодаря этому разделению кольцевого пространства 12, по меньшей мере в области горшкообразной части 13 корпуса, при эксплуатации возникает различный уровень давления в отдельных кольцевых пространствах 23 и 24, при этом в нижнем отдельном кольцевом пространстве 23 действует более высокой давление, чем в верхнем отдельном кольцевом пространстве 24. Эти различия сравнительно малы, так как к расположенному на стороне всасывания концу кольцевого пространства 12 гидравлически присоединены отдельные кольцевые пространства 23 и 24.

Горшкообразная часть 13 корпуса имеет центральную выемку 26 для продевания и опирания вала 9. Окружая эту выемку 26, до по существу цилиндрической наружной стороны части 13 корпуса распространяется торцевая стенка 25. В этой торцевой стенке 25 в области, соосной с кольцевым пространством 12, в нижнем отдельном кольцевом пространстве 23, а также в верхнем отдельном кольцевом пространстве 24, находятся выемки 27, которые ведут к присоединяющемуся к ним кольцевому пространству 28, окружающему статор электродвигателя 8. Эти выемки 27 служат для того, чтобы заставить поток 30 охлаждающей жидкости, который создается за счет различных уровней давления в отдельных кольцевых пространствах 23 и 24, течь из нижнего отдельного кольцевого пространства в нижнюю часть кольцевого пространства 28, окружающего электродвигатель 8, оттуда вверх и через верхние выемки 27 в торцевой стенке 25 в верхнее отдельное кольцевое пространство 24, чтобы затем оттуда попадать в основной нагнетаемый поток. Этой разности давлений между нижним и верхним отдельным кольцевым пространством 23, 24, создаваемой направляющими лопатками 22, достаточно, чтобы создавать достаточный поток 30 охлаждающей жидкости через кольцевое пространство 28 и вместе с тем достаточное охлаждение электродвигателя 8.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Домовая станция водоснабжения

2 Корпус у 1

3 Основание

4 Всасывающий патрубок

5 Напорный патрубок

6 Сливное отверстие

7 Центробежный насос

8 Электродвигатель

9 Вал

10 Центробежные рабочие колеса

11 Цилиндрическая стенка

12 Кольцевое пространство

13 Горшкообразная часть корпуса насоса

14 Часть корпуса насоса

15 Канал

16 Обратный клапан

17 Закрывающая заглушка

18 Патрубок для мембранной напорной емкости

19 Мембранная напорная емкость

20 Корпус электроники

21 Нормальные направляющие лопатки

22 Разделяющие направляющие лопатки

23 Нижнее отдельное кольцевое пространство

24 Верхнее отдельное кольцевое пространство

25 Торцевая стенка

26 Центральная выемка

27 Выемки в торцевой стенке

28 Кольцевое пространство

29 Основной нагнетаемый поток

30 Поток охлаждающей жидкости

1. Центробежный насосный агрегат, в частности, в виде части домовой станции (1) водоснабжения, имеющий электродвигатель (8) и приводимый им в движение одно- или многоступенчатый центробежный насос (7), который имеет по меньшей мере одно центробежное рабочее колесо (10), создающее основной нагнетаемый поток (29) через окружающее указанную по меньшей мере одну ступень насоса кольцевое пространство (12), а также нагнетаемый поток (30) охлаждающей жидкости через окружающее двигатель (8) пространство (28), причем это кольцевое пространство (12) разделено по меньшей мере двумя направляющими лопатками (22) на отдельные кольцевые пространства (23, 24), которые при эксплуатации имеют различный уровень давления, и каждое отдельное кольцевое пространство (23, 24) соединено с окружающим двигатель (8) пространством (28) проточным соединением.

2. Центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что предпочтительно диаметрально расположенные в кольцевом пространстве (12) направляющие лопатки (22) образуют часть последней ступени насоса или расположены после нее.

3. Центробежный насосный агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцевое пространство (12) по меньшей мере частично ограничено корпусом (13) насоса.

4. Центробежный насосный агрегат по п.3, отличающийся тем, что центробежный насос (7) выполнен многоступенчатым, последняя ступень насоса образована центробежным рабочим колесом (19) с окружающими направляющими лопатками (21, 22) в корпусе (13, 14) насоса, и первая, и при необходимости другие ступени насоса расположены внутри цилиндрической оболочки (11), которая ограничивает кольцевое пространство (12) насоса (7) изнутри и которая по меньшей мере на отдельных участках разделена направляющими лопатками (22) в осевом направлении.

5. Центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что направляющие лопатки (22) распространяются в направлении оси вращения центробежного рабочего колеса (10) или в направлении, параллельном ему.

6. Центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что направляющие лопатки (22) распространяются в область между центробежным рабочим колесом (10) и торцевой стенкой (25), предпочтительно ограничивающей корпус (13, 14) насоса.

7. Центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что проточные соединения с окружающим двигатель (8) пространством (28) образованы выемками (27) в торцевой стенке (25) корпуса (13, 14) насоса.

8. Центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что направляющие лопатки (22) распространяются радиально вдоль торцевой стенки (25) корпуса (13, 14) насоса, а также в осевом направлении вдоль ограничивающей кольцевое пространство (12) снаружи наружной стенки, в частности, корпуса (13, 14) насоса.

9. Центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что насос (7) представляет собой радиальный или радиально-осевой центробежный насос.

10. Центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что насос (7) предназначен для эксплуатации с горизонтально расположений осью вращения, и что направляющие лопатки (22), разделяющие кольцевое пространство (12) насоса (7), распространяются по существу в горизонтальной плоскости, в которой также лежит эта ось вращения.

11. Центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что двигатель (8) и насос (7) имеют один общий вал (9), и кольцевое пространство (12) насоса расположено соосно окружающему двигатель (8) пространству (28), предпочтительно кольцевому пространству (12).

12. Домовая станция водоснабжения, имеющая центробежный насосный агрегат по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предусмотрены всасывающий патрубок (4) и напорный патрубок (5), расположенные предпочтительно друг над другом на одной торцевой стороне окружающего корпуса (2).

13. Домовая станция водоснабжения по п.12, отличающаяся тем, что в окружающем корпусе (2) насос (7) и двигатель (8) расположены внизу, мембранная напорная емкость (19) и электроника двигателя - над ними и вверху.

www.findpatent.ru

Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат

Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат с по меньшей мере двумя следующими друг за другом в главном направлении (32) движения потока насосными ступенями (4) и расположенным параллельно по меньшей мере одной насосной ступени (4) каналом (13) обратного потока. Канал (13) обратного потока в главном направлении (32) движения потока оканчивается позади направляющего аппарата (10а) первой или следующей насосной ступени (4). Изобретение направлено на усовершенствование процесса самовсасывания насоса путем сокращения времени его осуществления и исключения завихрения возвращаемой жидкости. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Устройство касается многоступенчатого самовсасывающего центробежного насосного агрегата с указанными в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения признаками.

Из ЕР 2 505 842 А1 известен подобного рода многоступенчатый центробежный насосный агрегат, который выполнен так, что при заполнении лишь незначительным количеством перекачиваемой жидкости достигается самовсасывающий режим. Описанный там центробежный насосный агрегат зарекомендовал себя лучше всего, но для процесса самовсасывания требует некоторого время разгона.

DE 44 15 157 А1 относится к уровню техники, в котором у многоступенчатого центробежного насоса перекачиваемая жидкость во время фазы всасывания возвращается в результате открытия обратного клапана. Кроме того, предусмотрен воздухоотделитель, так что находящийся в агрегате воздух во время фазы всасывания может замещаться жидкостью, которая накоплена в камере насоса, вследствие чего может обеспечиваться самовсасывание насоса.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствовать далее подобного рода центробежный насосный агрегат относительно его самовсасывающего режима.

Эта задача решается согласно изобретению посредством многоступенчатого самовсасывающего центробежного насосного агрегата с указанными в пункте 1 формулы изобретения отличительными признаками. Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения и последующем описании, а также на чертежах. При этом согласно изобретению указанные в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании признаки соответственно сами по себе, а также в подходящей комбинации могут далее усовершенствовать соответствующее изобретению решение согласно пункту 1 формулы изобретения.

Соответствующий изобретению многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат имеет по меньшей мере две следующие друг за другом в направлении движения потока насосные ступени, а также расположенный параллельно к по меньшей мере одной насосной ступени канал обратного потока. Согласно изобретению канал обратного потока выполнен и расположен так, что он, если смотреть в главном направлении потока насоса, оканчивается позади первой или следующей насосной ступени, а именно, если смотреть в главном направлении потока, позади направляющего аппарата насосной ступени.

Основной идеей соответствующего изобретению решения является расположить канал обратного потока не как в уровне техники параллельно первой насосной ступени, а расположить его параллельно второй или одной или нескольким следующим насосным ступеням. При этом в случае соответствующего изобретению центробежного насосного агрегата речь идет о таком агрегате, у которого насосные ступени расположены вертикально друг над другом. Неожиданным образом обнаружилось, что тогда, когда согласно изобретению канал обратного потока, если смотреть в главном направлении потока насоса, оканчивается позади первой или следующей насосной ступени, а именно позади направляющего аппарата насосной ступени, то процесс самовсасывания происходит значительно интенсивнее и, в частности, с более коротким по времени запуском (разгоном), что является предпочтительным, поскольку время самовсасывания насоса сокращается и таким образом насос предоставляется в распоряжение значительно раньше для своего соответствующего назначению применения, например для перекачки огнетушительной жидкости. Правда, в случае соответствующего изобретению центробежного насосного агрегата, становится необходимым определенное базовое количество жидкости для запуска процесса самовсасывания, однако последующее всасывание, т.е. генерация низкого давления/вакуума, происходит значительно быстрее, чем у насосов согласно уровню техники. Вследствие того, что обратное направление нагнетаемой жидкости происходит не как известно из уровня техники между рабочим колесом и направляющим аппаратом, а в направлении потока позади направляющего аппарата, предотвращается ненужное завихрение направляемой обратно (возвращаемой) жидкости в области направляющего аппарата. Часть жидкости, которая через насосную ступень/насосные ступени нагнетается перед окончанием канала обратного потока, направляется без мешающих влияний направляемой обратно жидкости через направляющий аппарат, т.е. кинетическая энергия на выходе рабочего колеса может преобразовываться посредством последующего направляющего аппарата в энергию давления, только когда происходит смешение с направляемой обратно жидкостью. Вследствие этого достигается значительное усовершенствование процесса самовсасывания при запуске насоса.

Является предпочтительным, если канал обратного потока, если смотреть в главном направлении потока, оканчивается позади первой насосной ступени, т.е. позади направляющего аппарата первой насосной ступени, на ее расположенном со стороны потока выходе. При этом согласно изобретению канал обратного потока может перекрывать одну или несколько насосных ступеней, предпочтительно он должен перекрывать по меньшей мере две насосные ступени. Особенно быстрая и хорошая характеристика всасывания получается, если всасывающий канал перекрывает четыре насосные ступени, т.е. например, проходит параллельно от второй до пятой насосной ступени. Является предпочтительным, если канал обратного потока, если смотреть в главном направлении потока, оканчивается позади первой насосной ступени, т.е. позади направляющего аппарата первой насосной ступени, на ее расположенной со стороны потока выходе.

Чтобы осуществить процесс всасывания максимально эффективно, предпочтительно внутри центробежного насосного агрегата предусмотреть газоотделитель, который согласно одному усовершенствованию изобретения расположен предпочтительно со стороны выхода упомянутой по меньшей мере второй насосной ступени. Целесообразно располагать газоотделитель в направлении главного потока позади насосных ступеней, которые предусмотрены для процесса всасывания, то есть вслед за насосными ступенями, параллельно которым расположен канал обратного потока.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения газоотделитель образован неподвижным относительно корпуса, трубообразным телом, которое примыкает к направляющему аппарату насосной ступени и имеет по меньшей мере одну выемку в своей стенке, которая с возможностью направления текучей среды (гидравлически) соединена с каналом обратного потока. Такое выполнение является экономичным в изготовлении и высокоэффективным, поскольку выходящая из направляющего аппарата завихренной смесь газ–перекачиваемая текучая среда спирально поднимается по трубообразному телу и за счет центробежной силы попадает через упомянутую по меньшей мере одну выемку в стенке и тем самым в канал обратного потока, в то время как газ направляется вверх и таким образом удаляется из всасывающего контура.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения между двумя следующими в главном направлении потока за первой насосной ступенью насосными ступенями расположен буферный накопитель. Такой буферный накопитель расположен предпочтительно в главном направлении потока позади газоотделителя. Буферный накопитель служит для того, чтобы внутри насоса запасать некоторое количество воды, и, в частности, предусмотрен для того, чтобы при всасывании очень больших воздушных пузырьков, как например, это может осуществляться при всасывании из опорожненного бака к концу, эти воздушные пузырьки не приводили бы к тому, что необходимая для процесса всасывания вода не перекачивалась из насоса. Поэтому буферный накопитель может быть выполнен так, что он, с одной стороны, автоматически заполняется при протекании среды через насос, но, с другой стороны, накопленная там перекачиваемая текучая среда, по меньшей мере, с задержкой во времени опять освобождается, т.е. через канал обратного потока опять возвращается в предусмотренные для процесса всасывания насосные ступени.

Согласно изобретению, такой буферный накопитель предпочтительно может образовываться неподвижным относительно корпуса, трубообразным телом, которое окружает с промежутком общий привод центробежного насосного агрегата и который расположен на расстоянии от наружной стенки корпуса. Это трубообразное тело соединяется посредством кольцевого основания, которое, с одной стороны, соединено с трубообразным телом, а с другой стороны, со стенкой насоса и которое имеет по меньшей мере одну выемку, которая с возможностью направления текучей среды соединена с каналом обратного потока. Таким образом, речь идет о кольцеобразной накопительной емкости между трубообразным телом и стенкой насоса, в которой (емкости) предусмотрены расположенные со стороны основания выемки, которые выполнены таким образом, что обратный поток через эти выемки временно проходит так, что совместно перекачиваемые большие газовые пузырьки не приводят к тому, что нарушается характеристика самовсасывания.

Чтобы, с одной стороны, обеспечить хорошую характеристику всасывания, а с другой стороны, гарантировать, что при нормальной эксплуатации из-за канала обратного потока не произойдет ухудшения коэффициента полезного действия насоса, согласно одному усовершенствованию изобретения предусмотрено, что канал обратного потока выполнен с возможностью перекрытия регулируемым в зависимости от давления клапаном. Предпочтительно такой клапан предусмотрен со стороны входа канала обратного потока, поскольку там на выходе второй или вышележащей насосной ступени прикладывается уже относительно высокое давление при перекачки жидкости, которое может использоваться для регулирования клапана, в частности для его запирания. Клапан предпочтительно регулируется разницей давления, а именно в зависимости от разницы давления в канале обратного потока, таким образом, при превышении определенной заранее разницы давления канал обратного потока перекрывается. Таким образом, обеспечивается то, что канал обратного потока является действующим только при непосредственном процессе всасывания, а при нормальной эксплуатации насоса не оказывает никакого снижающего коэффициент полезного действия влияния.

Предпочтительно канал обратного потока выполнен как кольцевой канал, который окружает по меньшей мере одну, однако предпочтительно от двух до четырех, насосную ступень.

Согласно одному усовершенствованию изобретения предусмотрены средства для предотвращения холостого хода насоса. Эти средства могут выбираться в зависимости от использования насоса. Так, согласно изобретению тогда, когда агрегат предусмотрен и выполнен исключительно для эксплуатации с расположенными вертикально друг над другом насосными ступенями и имеет всасывающий патрубок на опоре насоса, причем этому всасывающему патрубку может предшествовать (т.е. включен перед ним) трубчатый участок, который проходит сбоку агрегата, предпочтительно до высоты последней насосной ступени. Этим (предвключенным) трубчатым участком обеспечивается то, что центробежный насосный агрегат посредством обратного потока перекачиваемой текучей среды не может работать вхолостую. Таким образом, в значительной степени обеспечивается также характеристика самовсасывания. При этом принципиальным является необходимость провести предшествующий трубчатый участок настолько высоко, чтобы была достигнута по меньшей мере одна из насосных ступеней, которые лежат в области канала обратного потока, то есть являются необходимыми для характеристики самовсасывания.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения предшествующий трубчатый участок выполнен U-образным и в своей соединяющей полки этой «U» (т.е. этого U-образного профиля) области, то есть на своем верхнем конце, снабжен вентиляционным отверстием, которое посредством вентиляционного клапана может выборочно открываться или закрываться. Вентиляционное отверстие гарантирует, в частности, при проходящем далее вниз всасывающем трубопроводе, что предотвращается то, что в результате пониженного давления во всасывающем трубопроводе предшествующий трубчатый участок и тем самым также примыкающий к нему насос всасывает вхолостую. Тогда, посредством открытия клапана, т.е. активированием вентиляционного отверстия, проводящая пониженное давление часть всасывающего трубопровода может наполняться воздухом, так что при более позднем вводе в эксплуатацию насоса другая полка трубчатого участка и тем самым также сам насос остается наполненным жидкостью и насос вновь приводиться с самовсасыванием. При этом предпочтительно проводящим образом соединять вентиляционное отверстие при промежуточном расположении вентиляционного клапана с камерой нагнетания последней насосной ступени, так что при открытом вентиляционном клапане постоянно обеспечивать то, что близкий к насосу трубчатый участок, а также сам насос остаются наполненными жидкостью, несмотря на условия давления в другом трубчатом участке, т.е. на всасывающем трубопроводе.

В качестве вентиляционного клапана предпочтительно используется электрически управляемый магнитный клапан. Такие клапаны являются экономичными, надежными и просто управляемыми.

Альтернативно, для предотвращения холостого хода насоса также со стороны всасывания, т.е. перед первой насосной ступенью, может быть расположен обратный клапан. Такой обратный клапан может быть частью насосного агрегата или же может быть расположен в предшествующем со стороны всасывания трубчатом участке.

Предпочтительно в опоре насоса расположен напорный патрубок, который через кольцевое пространство проводящим образом соединен с последней ступенью насоса. Вследствие этого образован насос с линейным типом конструкции.

Для привода центробежного насосного агрегата согласно изобретению предпочтительно предусмотрен электромотор, который приводит в движение центральный, несущий рабочие колеса вал. Мотор предпочтительно расположен на верхней стороне агрегата.

Изобретение далее пояснено посредством примеров осуществления изобретения, изображенных на чертежах, которые показывают:

Фиг.1 – сильно упрощенное схематичное изображение продольного сечения соответствующего изобретению центробежного насосного агрегата,

Фиг.2 – увеличенное изображение области первой из четырех насосных ступеней по фиг.1,

Фиг.3 – увеличенное изображение области между четвертой и последней насосной ступенью по фиг.1,

Фиг.4 – увеличенное изображение расположенной с напорной стороны области корпуса за четвертой насосной ступенью в продольном сечении,

Фиг.5 – область корпуса согласно фиг.4 в поперечном сечении,

Фиг.6 – центробежный насосный агрегат согласно фиг.1 с установленным клапаном, и

Фиг.7 – вариант осуществления с предвключенным обратным клапаном в изображении, соответствующем фиг.1.

В случае изображенного при помощи фиг.1–5 центробежного насосного агрегата речь идет о многоступенчатом самовсасывающем центробежном насосном агрегате с линейным типом конструкции, который предусмотрен для вертикальной эксплуатации, т.е. в вертикальном положении. При этом на фиг.1 изображена только расположенная со стороны насоса часть центробежного насосного агрегата, которая предусмотрена на опорной части 1 для установки на горизонтально ориентированной поверхности и которая имеет всасывающий патрубок 2, а также соосный ему напорный патрубок 3, как это принято у насосов линейного типа. К этой опорной части 1, которая выполнена как литая деталь, примыкает имеющая насосные ступени 4 средняя часть 5 насоса, которая на своем верхнем конце заканчивается выполненной также литьем головной части 6, которая одновременно образует опору 7 мотора для размещения там электромотора. Этот (не показан) электромотор соединен посредством (не показан) сцепления с центральным валом 8, который пронизывает насос от головной части 6 до опорной части 1, установлен с возможностью вращения и несет рабочие колеса 9 насосных ступеней 4.

Изображенный посредством фиг.1–5 насос имеет в общей сложности пять насосных ступеней 4, которые последовательно гидравлически соединены, так что перекачиваемая текучая среда от всасывающего патрубка 2 сначала направляется к нижнему, первому рабочему колесу 9а, оттуда попадает в согласованный с этим рабочим колесом 9а направляющий аппарат 10а, который направляет перекачиваемую текучую среду к расположенной после нее насосной ступени, а именно к всасывающему отверстию (всасывающее устье) рабочего колеса 9b второй насосной ступени, с которым согласован направляющий аппарат 10b, который направляет текучую среду к всасывающему отверстию (всасывающее устье) рабочего колеса 9с третьей насосной ступени. К третьей насосной ступени, которая заканчивается направляющим аппаратом 10с, примыкает четвертая насосная ступень, состоящая из рабочего колеса 9d и направляющего аппарата 10d. Наконец, насос близко к своему концу имеет пятую насосную ступень, состоящую из рабочего колеса 9е и направляющего аппарата 10е.

Насосные ступени 4 расположены в цилиндрическом внутреннем корпусе 11, который окружен с радиальным промежутком также цилиндрическим наружным корпусом 12. Посредством сформированного между внутренним корпусом 11 и внешним корпусом 12 кольцевого пространства перекачиваемая текучая среда из выхода направляющего аппарата 10е самой верхней пятой насосной ступени направляется обратно вниз к опорной части 1 и там к напорному патрубку 3.

Принципиальная конструкция насоса, а также каждой насосной ступени, состоящая из рабочего колеса 9 и направляющего аппарата 10, соответствует обычному типу, относящемуся к уровню техники, и поэтому здесь в подробностях не описана.

Чтобы выполнить насос самовсасывающим, то есть конструктивно обеспечить, что по меньшей мере тогда, когда внутри насоса имеется небольшое количество жидкости, осуществляется самовсасывающий эффект, у представленного центробежного насоса предусмотрено несколько конструктивных мероприятий.

Так, предусмотрен канал 13 обратного потока, который образован цилиндрической промежуточной стенкой, которая расположена с небольшим промежутком от внутреннего корпуса 11 между выходом первой насосной ступени и выходом четвертой насосной ступени и, кроме того, на концах жестко и герметично соединена с внутренним корпусом 11. Канал 13 обратного потока образуется посредством радиальных выемок 14 выше четвертой насосной ступени, то есть выше направляющего аппарата 10d четвертой насосной ступени, во внутреннем корпусе 11. От выемок 14 канал 13 обратного потока в виде кольцевого канала проходит вниз, где он заканчивается выемками 15 между направляющим аппаратом 10а со стороны выхода первой насосной ступени и рабочим колесом 9b со стороны входа второй насосной ступени. Таким образом, этот канал 13 обратного потока накоротко замыкает четвертую насосную ступень с выходом первой насосной ступени, так что перекачиваемая текучая среда во время фазы всасывания насоса после включения циркулирует сначала между второй и четвертой насосной ступенью, так как это обозначено прерывистыми линиями 16 на фиг.2, которые показывают контур циркуляции всасывающей жидкости. Вследствие того, что канал 13 обратного потока направляется обратно не как в уровне техники ко входу первой насосной ступени, а ко входу второй насосной ступени, то процесс самовсасывания происходит относительно плавно.

Со стороны выхода четвертой насосной ступени внутри внутреннего корпуса 11 в примыкании к направляющему аппарату 10d этой ступени выполнен газоотделитель 17 в форме цилиндрического трубчатого участка, который расположен неподвижно относительно корпуса и коаксиально валу 8 и в области верхней трети своей длины снабжен округлыми выемками 18. Образующая газоотделитель 17 труба соответствует по высоте примерно двум насосным ступеням. Газоотделитель 17 способствует тому, что при прерывании потока жидкости из-за относительно большого газового пузырька, этот пузырек может подниматься по центру, в то время как выходящая из направляющего аппарата 10d жидкость ввиду еще имеющегося завихрения и имеющейся из-за этого центробежной силы через отверстия 18 выходит наружу и затем на наружном периметре внутри внутреннего корпуса 11 течет обратно или поднимается дальше вверх без того, чтобы за счет этого происходил разрыв перекачиваемого потока.

К газоотделителю 17 сверху с промежутком примыкает буферный накопитель 19, который ограничивается внутри посредством цилиндрического трубчатого участка 20, коаксиального валу 8, ограничивается снаружи посредством внутреннего корпуса 11 и ограничивается снизу посредством кольцеобразного основания 21. Основание 21 снабжено выемками 22, которые выполнены с такими размерами, что буферный накопитель 19 через эти выемки 22 в основании 21 опорожняется лишь медленно, но не спонтанно, то есть даже в случае прохождения очень большого количества газа в этой области насоса в первую очередь остается перекачиваемая жидкость. К цилиндрическому трубчатому участку 20 сверху с промежутком примыкает всасывающее отверстие рабочего колеса 9е пятой насосной ступени. Перекачиваемая жидкость, которая проходит через трубчатый участок 20, течет таким образом по меньшей мере частично в расположенный сбоку рядом с ним буферный накопитель 19 и оттуда, при условии что эти пространства не как при нормальном функционировании насосов наполнены перекачиваемой жидкостью, течет обратно к четвертой насосной ступени и оттуда через канал 13 обратного потока ко входу второй насосной ступени. Таким образом, даже при возникновении очень больших газовых пузырьков постоянно гарантируется, что внутри насоса остается достаточное количество перекачиваемой жидкости, чтобы обеспечить непрерывный режим перекачивания.

Чтобы предотвратить то, что после фазы всасывания в собственно режиме перекачивания посредством обратно направляющейся перекачиваемой жидкости через канал обратного потока 13 возникают потери, предусмотрен управляемый давлением клапан 23, который тогда, когда давление на выходе четвертой насосной ступени поднимается выше определенного значения, а именно когда закончен собственно процесс всасывания, перекрывает выемки 14 во внутреннем корпусе 11. Для этого клапан 23 имеет расположенную ограниченно подвижно внутри цилиндрического внутреннего контура металлическую пластину (полосу) 24, которая на своих обоих концах выполнена вилкообразной и посредством винтов 25 ограниченно подвижно внутри внутреннего корпуса 11 соединена с этим корпусом. Посредством расположенного по центру между винтами 25 и между обоими выемками 14 винта 26 во внутреннем корпусе 11 металлическая пластина 24 в области винта 26 удерживается на расстоянии от внутреннего корпуса 11. С возрастающим внутренним давлением металлическая пластина 24, которая выполнена из пружинной стали, упруго деформируется и выдавливается радиально наружу, перекрывая выемки 14. Как только внутреннее давление опустится ниже определенного значения, металлическая пластина 24 опять примет свою показанную на фиг.5 исходную форму и таким образом откроет выемки 14.

Чтобы предотвратить, например, холостую работу центробежного насоса после выключения, перед всасывающим патрубком 2 включен U-образный трубчатый участок 27, который проходит по высоте до пятой насосной ступени, так что сам насос и показанная на фиг.1 слева полка U-образного трубчатого участка 27 постоянно остаются наполненными перекачиваемой жидкостью.

При этом в усовершенствовании U-образного трубчатого участка 27 на его самом высоком месте, то есть в области перемычки упомянутого U-образного профиля, имеется вентиляционное подсоединение 28, которое закрыто посредством магнитного клапана 29. Это вентиляционное подсоединение 28 соединено с камерой нагнетания последней насосной ступени посредством шланга 30. Магнитный клапан 29 в неприведенном в действие состоянии закрыт и в результате соответствующего (не показан) управления открывается при падении давления в камере нагнетания последней насосной ступени, чтобы обеспечить то, что внутри насоса постоянно остается достаточное количество перекачиваемой жидкости и сохраняется способность самовсасывания.

У варианта осуществления по фиг.7 вместо U-образного трубчатого участка 27 и вентиляционного отверстия 28 со стороны всасывания предусмотрен обратный клапан 31, который обеспечивает то, что перекачиваемая жидкость может течь только в насос, а не из него со стороны всасывания, а также этим обеспечивается способность самовсасывания.

Список ссылочных позиций

1 опорная часть

2 всасывающий патрубок

3 напорный патрубок

4 насосные ступени

5 средняя часть насоса

6 головная часть

7 опора мотора

8 вал

9а-9е рабочие колеса

10а-10е направляющие аппараты

11 внутренний корпус

12 наружный корпус

13 канал обратного потока

14 выемка вверху

15 выемка внизу

16 прерывистые линии, которые показывают перекачиваемый поток в фазе всасывания

17 газоотделитель

18 выемки

19 буферный накопитель

20 трубчатый участок

21 основание буферного накопителя

22 выемки в основании

23 клапан

24 металлическая пластина

25 винты

26 винт

27 U-образный трубчатый участок

28 вентиляционное подключение

29 магнитный клапан

30 шланг

31 обратный клапан

32 перекачиваемый поток при нормальном функционировании насоса, главное направление движения потока

1. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат с по меньшей мере двумя следующими друг за другом в главном направлении (32) движения потока насосными ступенями (4) и расположенным параллельно по меньшей мере одной насосной ступени (4) каналом (13) обратного потока, который в главном направлении (32) движения потока оканчивается позади первой или следующей насосной ступени (4), отличающийся тем, что канал (13) обратного потока оканчивается позади направляющего аппарата (10а) насосной ступени (4).

2. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что канал (13) обратного потока в главном направлении (32) движения потока оканчивается позади направляющего аппарата (10а) первой насосной ступени (4).

3. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что газоотделитель (17) расположен со стороны выхода по меньшей мере второй насосной ступени (4).

4. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.3, отличающийся тем, что газоотделитель (17) образован посредством неподвижного относительно корпуса, трубчатого тела (17), которое примыкает к направляющему аппарату (10) насосной степени (4) и имеет по меньшей мере одну выемку (18) в своей стенке, которая соединена с возможностью направления текучей среды с каналом (13) обратного потока.

5. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.3, отличающийся тем, что между двумя следующими в главном направлении (32) движения потока за первой насосной ступенью (4) насосными ступенями (4) предпочтительно в главном направлении (32) движения потока позади газоотделителя (17) расположен буферный накопитель (19).

6. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.5, отличающийся тем, что буферный накопитель (19) образован посредством неподвижного относительно корпуса, трубчатого тела (20), окружающей его с промежутком стенкой (11) корпуса и соединяющего их кольцеобразного основания (21), которое имеет по меньшей мере одну выемку (22), которая соединена с возможностью направления текучей среды с каналом (13) обратного потока.

7. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что предпочтительно со стороны входа канала (13) обратного потока предусмотрен клапан (23), который управляется в зависимости от давления и который при превышении заранее определенной разницы давления закрывает канал (13) обратного потока.

8. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что канал (13) обратного потока представляет собой окружающий по меньшей мере одну насосную ступень (4) кольцевой канал.

9. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что предусмотрены средства для предотвращения холостого хода насоса.

10. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что агрегат выполнен для эксплуатации с расположенными вертикально друг над другом насосными ступенями (4) и имеет всасывающий патрубок (2) в опоре (1) насоса, причем перед всасывающим патрубком (2) включен трубчатый участок (27), который проходит сбоку от агрегата, предпочтительно до высоты последней насосной ступени (4).

11. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.10, отличающийся тем, что предвключенный трубчатый участок (27) выполнен U-образно и в своей соединяющей полки этого U-образного профиля области снабжен вентиляционным отверстием (28), которое посредством вентиляционного клапана (29) может по выбору открываться или закрываться.

12. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.11, отличающийся тем, что вентиляционное отверстие (28) при промежуточном расположении вентиляционного клапана (19) соединено проводящим образом с камерой нагнетания последней насосной ступени (4).

13. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.11, отличающийся тем, что вентиляционный клапан (28) представляет собой электрически управляемый магнитный клапан.

14. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что перед первой насосной ступенью (4) расположен обратный клапан (31).

15. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.10, отличающийся тем, что в опоре (1) насоса расположен напорный патрубок (3), который через кольцевое пространство соединен проводящим образом с последней насосной ступенью (4).

16. Многоступенчатый самовсасывающий центробежный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен электромотор для привода центрального, несущего рабочие колеса (9а-9е) вала (8), который расположен на верхнем конце агрегата.

www.findpatent.ru

Погружной центробежный насосный агрегат

 

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных насосных агрегатах в модульном исполнении для добычи нефти из скважины. Для предотвращения аварийных падений модулей насосного агрегата в скважину на их фланцевые соединения установлены страховочные муфты с опорными поверхностями, состоящие из двух полумуфт, шарнирно соединенных и скрепленных между собой винтом с усиками с последующим их отгибом. Расстояние между опорными поверхностями в страховочной муфте выполнено таким образом, что при расчленении модулей обеспечивается выход вала из шлицевой муфты. Для обеспечения невыпадания винта из полумуфты при монтаже, демонтаже в одной из них вместо сквозного отверстия выполнены резьба и отверстие на глубину, достаточную для размещения в нем винта с резьбовой частью. В опорных поверхностях полумуфт выполнены пазы для размещения в них гаек или болтов, крепящих фланцевые соединения модулей. Изобретение направлено на сокращение материальных затрат на ремонт агрегата. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных насосных агрегатах в модульном исполнении для добычи нефти из наклонно направленных и искривленных скважин.

Известен погружной центробежный насосный агрегат в модульном исполнении, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, входной модуль, насосные секции и модуль-головку, скрепленные между собой посредством фланцевых соединений, валы модулей соединены посредством шлицевых соединений (Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении. Каталог. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1990, с. 3-8). Недостатком известного насосного агрегата серийного производства является низкая его надежность при эксплуатации в наклонно направленных и искривленных скважинах, когда в модулях насосного агрегата, размещенного в скважине с изгибом, в месте его подвески из-за дисбаланса вращающихся масс возникают поперечные вибрации, переходящие в резонанс, под действием которого многократно возрастает динамическая составляющая эксплуатационных напряжений и приводит к неизбежному разрушению соединений модулей, иногда к разрушению корпусных деталей и падению оторванных модулей и частей насосного агрегата на дно скважины. В предлагаемом насосном агрегате предотвращается аварийное падение его модулей в скважину за счет повышения жесткости соединений модулей, препятствующих вхождению их в резонансное состояние и расчленению путем установки на фланцевые соединения модулей страховочных муфт с опорными поверхностями, состоящих из двух полумуфт, шарнирно соединенных и скрепленных между собой винтом с усиками, при этом расстояние между опорными поверхностями в страховочной муфте выполнено таким образом, что при расчленении модулей обеспечивается выход вала из шлицевой муфты, для обеспечения невыпадания винта из полумуфты при монтаже, демонтаже в одной из них вместо сквозного отверстия выполнены резьба и отверстие на глубину, достаточную для размещения в нем винта с резьбовой частью, в опорных поверхностях полумуфт выполнены пазы для размещения в них гаек, шпилек или болтов, крепящих фланцевые соединения модулей. Предлагаемый насосный агрегат поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена страховочная муфта, установленная на фланцевое соединение насосных секций 1 и 2 агрегата, общий вид; на фиг.2 - страховочная муфта, вид сверху; на фиг.3 - разрез страховочной муфты А-А на фиг.1. Насосный агрегат в модульном исполнении состоит из погружного электродвигателя, гидрозащиты, входного модуля (на чертеже не показано), насосных секций 1 и 2 и модуль-головки (на чертеже не показано), соединенных между собой посредством фланцевых соединений, а валы модулей соединены посредством шлицевых соединений (на чертеже не показано), на фланцевые соединения модулей установлены страховочные муфты 3. Фланцевое соединение насосных секций 1 и 2 состоит из головки 4 насосной секции 1, основания 5 насосной секции 2, скрепленных между собой шпильками 6, шайбами 8 и гайками 7. Страховочная муфта состоит из полумуфт 9 и 10, шарнирно соединенных между собой осью 11 и скрепленных винтом 12 с усиками. Насосный агрегат со страховочными муфтами работает следующим образом. При сборке на скважине на фланцевые соединения сочлененных модулей агрегата надеваются страховочные муфты в развернутом виде с предварительно утопленным в полумуфту 9 винтом 12, полумуфты 9 и 10 охватывают фланцевые соединения и стягиваются винтом 12 с последующим отгибанием его усиков, которые при работе агрегата препятствуют самоотвинчиванию винта под действием вибрации. Насосный агрегат в сборе опускают в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) до места его подвески и запускают в работу. При достаточной жесткости фланцевых соединений модулей с установленными страховочными муфтами последние при работе агрегата препятствуют вхождению соединений в резонанс, в результате чего расчленение модулей не происходит. При значительном изгибе агрегата в месте подвески жесткости соединений модулей со страховочными муфтами иногда бывает недостаточно и соединения при длительной работе агрегата под действием вибрации расчленяются. В этом случае фланец головки 4 насосной секции 1 под действием веса оторванных модулей опускается и садится на опорную поверхность страховочной муфты 3, предотвращая тем самым падение их на дно скважины. Вал насосной секции 2 выходит из шлицевой муфты, внутренняя полость насосных секций 1 и 2 оказывается сообщенной с затрубным пространством. При работающих погружном электродвигателе и насосной секции 1 перекачиваемая пластовая жидкость поступает в затрубное пространство, а пластовая жидкость, находящаяся в НКТ и насосной секции 2, сливается в затрубное пространство, из-за отсутствия подачи жидкости насосный агрегат отключается от электросети штатной автоматикой. Использование предлагаемого насосного агрегата повышает его наработку до отказа, предотвращает аварийное падение оторванных модулей на дно скважины и многократно сокращает материальные затраты на его ремонт.

Формула изобретения

1. Погружной центробежный насосный агрегат в модульном исполнении, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, входной модуль, насосные секции и модуль-головку, соединенные между собой посредством фланцевых соединений, а валы модулей соединены посредством шлицевых соединений, отличающийся тем, что на фланцевые соединения модулей агрегата установлены страховочные муфты с опорными поверхностями, состоящие из двух полумуфт, шарнирно соединенных и скрепленных между собой, при этом расстояние между опорными поверхностями в страховочной муфте выполнено таким образом, что при расчленении модулей обеспечивается выход вала из шлицевой муфты. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что полумуфты скреплены между собой посредством винта с усиками. 3. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что для скрепления полумуфт в одной из них вместо сквозного отверстия выполнены резьба и отверстие на глубину, достаточную для размещения в нем винта с резьбовой частью. 4. Агрегат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в опорных поверхностях полумуфт выполнены пазы для размещения в них гаек или болтов, крепящих фланцевые соединения модулей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосостроению, в частности к многоступенчатым скважинным насосам для откачки пластовой жидкости

Изобретение относится к устройствам для откачки пластовой среды из скважин и может быть использовано в погружных центробежных насосных установках, предназначенных для добычи нефти

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в конструкциях погружных насосов для откачивания из скважин пластовой жидкости с повышенным содержанием механических примесей и газа

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям центробежных насосов для откачки пластовой жидкости из скважин, и может быть применено при добыче нефти

Изобретение относится к устройствам для откачки пластовой среды из скважин, а именно к погружным центробежным насосным установкам, и может быть использовано при добыче нефти

Изобретение относится к области эксплуатации скважин и может быть использовано для обеспечения откачки жидкости, нагнетаемой погружным электронасосом по обсадной колонне скважины

Изобретение относится к добыче нефти и используется для вывода скважин, оборудованных установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН), на стационарный режим работы после проведения подземного ремонта

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к погружным центробежным электронасосным агрегатам, предназначенным для добычи нефти из скважин

Изобретение относится к гидромашиностроению и касается погружных насосов для перекачивания жидкостей, в частности для добычи нефти из скважины

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в газо- и нефтедобывающей промышленности при добыче нефти с большим газовым фактором

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к многоступенчатым скважинным насосам для откачки пластовой жидкости

Изобретение относится к оборудованию для добычи жидкости и может быть использовано в приводах погружных электроцентробежных насосов при эксплуатации нефтедобывающих скважин

Изобретение относится к оборудованию для подъема жидкости из добывающих скважин и может быть использовано для автоматического регулирования параметров работы погружного электроцентробежного насоса

Изобретение относится к оборудованию для добычи жидкости и может быть использовано в приводах погружных электроцентробежных насосов при эксплуатации нефтедобывающих скважин

Изобретение относится к насосостроению, в частности к погружным центробежным электронасосам для добычи пластовой жидкости из скважин

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к многоступенчатым скважинным насосам для откачки пластовой жидкости

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в многоступенчатых центробежных скважинных насосах для откачки пластовой жидкости

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в насосах, предназначенных для откачки из скважин пластовой жидкости, в частности, при добыче нефти

Изобретение относится к насосостроению, а более конкретно к конструкциям центробежных насосов для откачки пластовой жидкости из скважин, например нефти

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных насосных агрегатах в модульном исполнении для добычи нефти из скважины

www.findpatent.ru


.