Многоступенчатый центробежный многосекционный насос
Изобретение относится к насосам, в том числе для закачивания воды в нефтяной пласт. Секции (С) многоступенчатого центробежного насоса (Н) соединены между собой соединителями С, включающими муфты и переводники. Н содержит валы С, один из которых ведущий, другой ведомый, которые соединены между собой попарно муфтами. Соединитель С выполнен в виде гидродинамической передачи (ГП), включающей насосное и турбинное колеса с их валами, в частности гидромуфты. Переводник выполнен в виде криволинейного канала с углом поворота потока нагнетаемой жидкости от 0 до 180°. Вал насосного колеса ГП соединен с соосным ему ведущим валом одной С. Вал турбинного колеса ГП соединен с соосным ему ведомым валом другой С. Изобретение направлено на уменьшение длины Н за счет возможности расположения С под любым углом между осями их валов; упрощение балансировки роторов за счет отсутствия жесткой механической связи между валами С; обеспечение возможности производить монтаж Н на малогабаритных площадках; исключение повышенных пусковых моментов на валах С и муфтах; позволяет независимо устанавливать частоту вращения роторов разных С. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к насосам для перекачивания различных жидкостей, в том числе воды, предназначенной для закачивания в нефтяной пласт для поддержания пластового давления. Изобретение может быть использовано в различных отраслях, например в нефтяной промышленности.
Известно устройство - осевой насос, включающее рабочее колесо со втулкой, жестко посаженной на вал, направляющий аппарат, колено, отвод, подшипники скольжения, обтекатель, сальник. Выход рабочего колеса соединен через направляющий аппарат с коленом, которое соединено с отводом. При этом вал, служащий для привода рабочего колеса, расположен внутри обтекателя. Вал вместе с обтекателем выводится из внутренней полости колена через отверстие в стенке колена. Герметичность проточной части обеспечивается сальником на валу [Ведерников М.И. Компрессорные и насосные установки химической промышленности. М.: Высшая школа, 1974, с. 168-170, рис. 99].
Недостатком насоса (аналога) является низкий развиваемый им напор перекачиваемой жидкости из-за небольшого количества ступеней.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство - центробежный многоступенчатый насос с секциями, состоящими из корпуса с установленным в нем пакетом ступеней, собранным по валу и состоящим в зависимости от типоразмера насоса из нескольких или нескольких десятков ступеней, причем каждая ступень состоит из рабочего колеса, обоймы, диска и направляющего аппарата с уплотнительными кольцами, при этом секции соединяются между собой при помощи соединителей секций, состоящих из муфты и переводника, а валы секций, один из которых ведущий, другой ведомый, соединяются между собой роликовыми муфтами [Справочник по нефтепромысловому оборудованию. Под ред. Е.И.Бухаленко. М.: Недра, 1983, с.294-296, рис. 119].
Недостатками насоса является его большая длина, необходимость соблюдать строгую соосность валов при соединении секций между собой, необходимость тщательной балансировки ротора. При наземном монтаже такой насос требует специальную площадку или платформу большой длины, соответствующую габаритам насоса, что значительно удорожает сооружение, например, дожимных насосных станций в системах предварительной переработки и транспорта нефти, где такие насосы применяются в установках поддержания пластового давления для закачивания воды в нефтяной пласт.
Другими недостатками насоса являются повышенные пусковые крутящие моменты на валах и соединительных муфтах секций вследствие применения жестких соединительных муфт, невозможность плавного включения в работу отдельных секций и независимого регулирования числа оборотов вала в разных секциях.
Задача изобретения - уменьшение габаритов насосной установки. Технический результат - возможность несоосного расположения валов секций под любым углом между их осями - от 0 до 180°, исключение повышенных пусковых крутящих моментов на валах секций и соединительных муфтах, возможность раздельного регулирования числа оборотов на каждой секции в отдельности.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном многоступенчатом центробежном многосекционном насосе, содержащем секции, соединенные между собой соединителями секций, включающими муфты и переводники, и валы секций, один из которых ведущий, другой ведомый, соединенные между собой попарно муфтами, согласно изобретению соединитель секций снабжен гидродинамической передачей, включающей насосное и турбинное колеса с их валами, в частности гидромуфтой, а переводник выполнен в виде криволинейного канала с углом поворота потока нагнетаемой жидкости от 0 до 180
, вал насосного колеса гидродинамической передачи соединен с соосным ему ведущим валом одной секции, а вал турбинного колеса гидродинамической передачи соединен с соосным ему ведомым валом другой секции.
Предлагаемый многоступенчатый центробежный многосекционный насос представлен на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 конструкция многосекционного насоса рассматривается на примере двух последовательно расположенных секций.
На фиг.2 приведена конструкция многоступенчатого центробежного многосекционного насоса с углом поворота секций от 0 до 90.
Насос включает секцию 1 и секцию 2, соединенные между собой соединителем секций. Соединитель секций снабжен гидродинамической передачей 3, в частности гидромуфтой, и переводником, выполненным в виде криволинейного канала 4 с углом поворота нагнетаемой жидкости от 0 до 180 для перепуска нагнетаемой жидкости. Гидродинамическая передача 3 включает насосное и турбинное колеса 5 и 6 с их валами 7 и 8 соответственно. Вал 7 насосного колеса 5 гидродинамической передачи 3 соединен с соосным ему ведущим валом 9 секции 1, а вал 8 турбинного колеса 6 гидродинамической передачи 3 соединен с соосным ему ведомым валом 10 секции 2.
Выполнение многосекционного насоса с соединителем секций, состоящим из гидродинамической передачи, в частности гидромуфты, и криволинейного канала, позволяет уменьшить длину насоса, обеспечивает возможность несоосного расположения валов секций насоса под любым углом между осями валов (от 0 до 180), упрощает монтаж насоса и балансировку ротора.
Наличие гидродинамической передачи исключает возникновение повышенных пусковых моментов на валах секций, позволяет работать с различной угловой скоростью роторов разных секций.
Многосекционный насос работает следующим образом.
Ведущий вал 9 секции 1 приводится во вращение от электродвигателя непосредственно или через валы установленных перед ней секций насоса (электродвигатель, роторы с валами и секции насоса, расположенные между электродвигателем и рассматриваемой секцией насоса, не показаны). Вращение от ведущего вала 9 передается соосному ему валу 7 насосного колеса 5 гидродинамической передачи 3. Нагнетаемая жидкость из секции 1 насоса через внутреннюю полость криволинейного канала 4 поступает в последующую секцию 2 насоса для дальнейшего повышения давления нагнетания. Ведомый вал 10 секции 2 насоса получает вращение от соосного ему вала 8 турбинного колеса 6 гидродинамической передачи 3. Турбинное колесо 6 гидродинамической передачи 3 получает вращение от насосного колеса 5 гидродинамической передачи 3.
Использование предлагаемой конструкции позволит:
- уменьшить габаритную длину многоступенчатого центробежного многосекционного насоса за счет возможности расположения секций под любым углом между осями их валов;
- упростить балансировку роторов за счет отсутствия жесткой механической связи между валами секций;
- производить монтаж насоса на малогабаритных площадках за счет сокращения длины насоса;
- исключить повышенные пусковые моменты на валах секций и муфтах за счет применения гидродинамической передачи для передачи вращения.
Формула изобретения
Многоступенчатый центробежный многосекционный насос, содержащий секции, соединенные между собой соединителями секций, включающими муфты и переводники, и валы секций, один из которых ведущий, другой ведомый, соединенные между собой попарно муфтами, отличающийся тем, что соединитель секций снабжен гидродинамической передачей, в частности гидромуфтой, включающей насосное и турбинное колеса с их валами, а переводник выполнен в виде криволинейного канала с углом поворота потока нагнетаемой жидкости от 0 до 180°, вал насосного колеса гидродинамической передачи соединен с соосным с ним ведущим валом одной секции, а вал турбинного колеса гидродинамической передачи - с соосным с ним ведомым валом другой секции.
