Электроцентробежный полупогружной насосный агрегат

Полезная модель относится к нефтегазопромысловой промышленности и может использоваться для откачивания жидкостей из дренажных емкостей в нефтесборный коллектор или другой приемник жидкости.
Из существующих технических решений для откачки жидкости из дренажной емкости известны насосные агрегаты поверхностного, полупогружного и погружного типа.
К полупогружным относятся агрегаты одноступенчатой (односекционной) и многоступенчатой (многосекционной) конструкции типа ВНД, ВНЦС производства ОАО «Димитровградхиммаш» или MTR производства компании GRUNDFOS.
Агрегат ВНЦС производства ОАО «Димитровградхиммаш» включает в себя полупогружной вертикальный центробежный многоступенчатый насос и электродвигатель переменного тока. Агрегат смонтирован на опорной плите, которая устанавливается на горловине дренажной емкости. Насосная часть состоит из корпуса и рабочих колес, установленных на валу насоса. Насосная часть получает вращательное движение посредством валов находящихся в ходовой части. С помощью масляной камеры с двойным торцевым уплотнением ходовая часть отделена от насосной, верхнее торцевое уплотнение охлаждается маслом. Ходовая часть состоит из валов соединенных между собой полумуфтами, опорами валов служат подшипники качения, валы расположены в герметичных подвесках. Ходовая часть получает вращательное движение посредством муфты, соединенной с валом электродвигателя. Недостатками технического решения и конструкции являются:
- металлоемкость (большой вес, большое количество деталей);
- низкая энерговооруженность (отношение массы насоса к его мощности);
- высокие нагрузки на подшипники подвески из-за большой массы конструкции;
- отсутствие принудительной смазки подшипника сепаратора (используются подшипники закрытого типа);
- повышенный кавитационный фактор агрегата в целом из-за длинной ходовой части (несколько валов соединенных между собой полумуфтами);
- повышенные требования к центровке из-за длинной ходовой части;
- изменение глубины погружения насоса достигается изменением длины и количества верхних подвесок и валов, что увеличивает кавитационный фактор;
- высокая цена на приобретение насоса;
3
- высокие финансовые затраты на обслуживание и эксплуатацию (высокая удельная норма энергопотребления на перекачку 1 м жидкости);
- обязательное наличие электроприводной задвижки при использовании агрегата в автоматическом режиме (конструкция насоса подразумевает запуск на закрытую задвижку);
- низкий КПД (КПД ВНЦС-Е-25/250-3,7-УХЛ1 составляет не более 45%)
Наиболее близким к заявленному техническому решению является вертикальный центробежный полупогружной насос MTR производства компании GRUNDFOS, который состоит из рабочих камер внутри которых находятся рабочие колеса установленные на валу насоса и имеющие щелевые зазоры между собой, трубных присоединительных частей которые в сборе образуют одну общую камеру нагнетания, шнеком, сетчатым фильтром приемной части насоса, торцевым уплотнением вала насоса, и электродвигателем сопряженным с насосом посредством пластинчатой муфты. Недостатками данного технического решения является резкое снижение напорных характеристик и КПД при перекачке вязких жидкостей, конструктивные ограничения по напору при определенных подачах насоса связанные с формой рабочего колеса, а так же его высокая цена на приобретение и обслуживание.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является:
- перекачка жидкостей с дренажных емкостей в коллектор трубопровода с противодавлением насосного агрегата и изменением при необходимости энерговооруженности насоса путем изменения количества рабочих колес в секции;
- использование разных типоразмеров насосной части агрегата для работы в дренажных емкостях с разными габаритами;
- использование более широкого спектра расходо-напорных характеристик без ухудшения показателя надежности в сравнении с аналогами.
Данная задача решается за счет того, что заявленный агрегат имеет полупогружную конструкцию, включающую в себя электродвигатель и насосную часть, внутри которой находятся секции, которые в свою очередь состоят из направляющих аппаратов, где располагаются рабочие колеса, собранные на валу, отличающийся наличием выкидной камеры с сальниковым узлом, плиты-основания с установленными на ней муфтовой и основной корзинами.
Техническим результатом, достигаемым в совокупности приведенных признаков, а также в сравнении с различными аналогами является технический и экономический эффект.
К техническому эффекту относится:
- возможность изменения расходо-напорных показателей агрегата за счет применения различных типоразмеров насосной части, а также изменения количества секций в насосе;
- снижение коэффициента вибронагруженности и кавитационного фактора за счет отсутствия длинной ходовой части;
- возможность отвода откачиваемой жидкости в заданном направлении благодаря наличию выкидной камеры.
К экономическому эффекту относится:
- низкая стоимость изготовления насосного агрегата за счет повторного использования базовой части аналогов (электродвигатель, отводы, плита-основание, крепеж, датчики КИПиА, блок управления, контроллеры, часть секций насоса от бывших в эксплуатации УЭЦН эксплуатируемых в скважинах);
- более высокий КПД в сравнении с агрегатами типа ВНЦС (таблица 1);
3
- низкие показатели удельной нормы потребления электроэнергии на перекачку 1 м жидкости в сравнении с агрегатами типа ВНЦС;
- высокий показатель надежности, формирующийся на основе длительной наработки на отказ.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой показан сборочный чертеж агрегата. Агрегат состоит из электродвигателя 1, смонтированного на муфтовой корзине 2, внутри которой расположены муфтовые соединения вала электродвигателя и насоса 3, муфтовая корзина 2 соединена с основной корзиной 4 болтовым соединением 5. Для упрощения центровки посадочных отверстий между муфтовой и основной корзиной предусмотрена система «шип-паз» 6. С целью предотвращения осевого биения вала 7 в верхней части основной корзины 4 расположен подшипниковый узел 8. Вал 7 проходит через подшипниковый узел 8, сальниковый узел 9, расположенные в основной корзине 4, и выкидную напорную камеру 10 и соединяется с насосной частью 11 с помощью соединительной полумуфты. Основная корзина 4 служит для обеспечения безопасного и комфортного обслуживания персоналом сальникового узла 9, установленного на опорной плите 12. Для направленного отвода возможных утечек из сальникового узла 9 обратно в дренажную емкость 13, в опорной плите 12, на которую крепится основная корзина 4, просверлено сквозное отверстие 14, подвод к которому осуществляется «ручейковым» типом. К опорной плите 12, являющейся одновременно «рамой» и крышкой дренажной емкости, крепится выкидная напорная камера 10, предназначенная для отвода жидкости потребителю. К выкидной напорной камере 10 подсоединен насос 11, состоящий из корпуса, внутри которого находятся секции, которые в свою очередь состоят из направляющих аппаратов, где располагаются рабочие колеса, собранные на валу, вращение валу передается от электродвигателя посредством полумуфт.
Насосный агрегат работает следующим образом.
При срабатывании датчика уровня дренажной емкости по сигналу «верхний уровень жидкости», происходит включение электродвигателя 1, который посредством муфтового соединения 3, передает крутящий момент посредством вала 7 на насосную часть 11, которая в свою очередь приводит в движение рабочие колеса секций насоса, за счет чего происходит всасывание жидкости, находящейся в емкости, и ее нагнетание в выкидную напорную камеру 10, после чего жидкость проходит через обратный клапан и поступает в трубопровод с противодавлением, ограниченным выбором типоразмера насосной части. При срабатывании сигнала датчика дренажной емкости «нижний уровень» электродвигатель останавливается, а обратный клапан «запирается».