МУЛЬТИФАЗНЫЙ ВИНТОВОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к объемным насосам и может быть использована для создания насосов для перекачки жидкостей в различный отраслях, в том числе нефтегазовой отрасли.
Широко известны конструкции винтовых насосов, (например, Пыж О.А., Харитонов Е.С, Егорова П.Б. Судовые винтовые насосы - Л.: Судостроение, 1969. - 1944 с, стр. 121, 127; серийно выпускаемые насосы типа «2ВВ»). Конструктивной особенностью указанных насосов является наличие объемной камеры вокруг гильзы с винтами, необходимой для подвода перекачиваемой среды к винтам насоса, выполняющей функцию сепаратора, однако запаса жидкости в камере может быть недостаточно при продолжительном прохождении газовой фазы - так называемый «сухой ход», что является недостатком.
Известна мультифазная установка (патент RU 18088 U1), содержащая мультифазный насос, имеющий напорную и всасывающую магистрали с вентилями, последняя из которых соединена с магистралью подачи газоводонефтяной смеси, связанный с сепаратором, имеющим входные и выходные газовые и водонефтяные магистрали, отличающаяся тем, что сепаратор установлен на выходе мультифазной установки, одна из выходных магистралей которого через вентиль соединена с коллектором сбора нефти, а входная магистраль соединена через вентиль с напорной магистралью мультифазного насоса, установка снабжена смесителем с основным и дополнительным входами и выходом, основной вход которого соединен с магистралью подачи газо-водонефтяной смеси, а выход соединен со всасывающей магистралью мультифазного насоса, регулируемым дросселем, установленным на выходной газовой магистрали сепаратора, соединенной с дополнительным входом смесителя, подкачивающим насосом с электродвигателем, установленным на выходной магистрали подачи смазывающей и запирающей жидкости сепаратора, соединенной с дополнительным входом, выполненным на мультифазном насосе, и обратными клапанами, установленными на магистрали подачи газоводонефтяной смеси, и на выходной магистрали сепаратора, соединенной с коллектором сбора нефти. Недостатком указанной мультифазной установки является способ подачи жидкости, который требует наличия дополнительного подкачивающего насоса, что усложняет систему и снижает ее надежность и износостойкость.
Известна конструкция, описанная в патенте RU 2433306 C1. Сходством с аналогом является технология перекачивания жидкости. Однако более сложная у аналога система подвода жидкости к рабочим органам также является недостатком, влияющим на износостойкость и надежность.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является конструкция, описанная в патенте RU 2366833 C1. Сходством аналога с заявляемой полезной моделью является наличие сепаратора, не входящего в состав корпуса насоса. Первым отличием заявляемой полезной модели является указание о подаче жидкой фазы из сепаратора в область всасывания винтов и в пары трения торцовых уплотнений, что является следствием более полной конструкторской проработки насосного агрегата. Вторым отличием является то, что в заявляемой полезной модели предусмотрена подача в сепаратор любой жидкости, совместимой с перекачиваемой, при длительном отсутствии жидкой фазы в перекачиваемой среде. Третьим отличием заявляемой полезной модели является то, что патент RU 2366833 С1 относится к двухвинтовым насосам, однако заявляемая полезная модель не регламентирует количество винтов в насосном агрегате.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является недостаточная надежность и износостойкость мультифазных винтовых насосов.
Техническим результатом, получаемым при решении поставленной технической проблемы и реализации полезной модели, является обеспечение возможности работы насоса длительное время при отсутствии жидкой фазы в перекачиваемой среде.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается тем, что в мультифазном винтовом насосным агрегате, содержащем мультифазный винтовой насос, сепаратор, трубопроводы для подачи жидкости от сепаратора к торцовым уплотнениям и областям всасывания винтового насоса, согласно полезной модели, сепаратор не входит в состав корпуса насоса, а подача отсепарированной жидкости происходит за счет разности давлений между свободной поверхностью в сепараторе, на которой давление соответствует давлению нагнетания мультифазного насоса, и точкой подачи жидкости в мультифазный насос, которая находится вблизи камеры всасывания.
В заявленной полезной модели отсутствует камера вокруг статора насоса для сбора и подвода перекачиваемой среды, а подвод среды осуществляется непосредственно из сепаратора, имеющего запас жидкой фазы. Камера вокруг статора насоса присутствует в упомянутых в описании полезной модели серийно выпускаемых насосов типа «2ВВ» и является совмещенным с корпусом насоса сепаратором.
В места вблизи камеры всасывания жидкая фаза подается для обеспечения смазывания, охлаждения и герметизации зазора между вращающимся винтом и неподвижным корпусом насоса. В область торцовых уплотнений жидкая фаза подается для смазки и охлаждения пар трения торцовых уплотнений. И то, и другое мероприятие направлены на повышение надежности и износостойкости агрегата.
Подача отсепарированной жидкости происходит за счет разности давлений между свободной поверхностью в сепараторе, на которой давление соответствует высокому давлению нагнетания мультифазного насоса, и точкой подачи жидкости в мультифазный насос, которая находится вблизи камеры всасывания и имеет низкое давление. Давление на свободной поверхности сепаратора соответствует давлению на выходе насоса, а давление в местах подачи жидкой фазы из сепаратора соответствует давлению всасывания насоса. В результате разности давлений, которая равна напору насоса, происходит циркуляция жидкой фазы из сепаратора в указанные области.
Также происходит обеспечение возможности доступа к узлам насоса для их обслуживания на месте эксплуатации без демонтажа насоса. В мультифазном винтовом насосе сепаратор не входит в состав корпуса насоса, что для уменьшения габаритных размеров корпуса, унификации сепараторов, возможности комплектации агрегатов серийно выпускаемыми сепараторами, возможности подачи жидкости в сепаратор от постороннего источника для продления работы насоса при отсутствии жидкой фазы в перекачиваемой среде.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На чертеже показана схема подачи жидкости для смазки насоса в мультифазном режиме.
Часть перекачиваемой жидкости с выхода насоса 1 подводится к сепаратору 2, где происходит разделение на фракции - жидкую и газообразную. Жидкая фракция подается по трубопроводам через штуцеры 3 подачи жидкости в область торцовых уплотнений и через штуцеры 4 подачи жидкости в область всасывания винтового насоса, а газообразная поступает во всасывающий трубопровод. Дренаж насоса выполняется через штуцеры 5 для слива жидкости.