РАБОЧАЯ СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области горного и нефтепромыслового машиностроения, а именно к насосным установкам, расположенным на большой глубине, для подъема жидкостей из скважин, и может быть использована для добычи полезных ископаемых.
Известна рабочая ступень погружного центробежного электронасоса, содержащая центробежное рабочее колесо, размещенное в направляющем аппарате. Лопатки центробежного рабочего колеса, составляющие ротор насоса, изготавливаются из бронзы, чугуна, пластических материалов, а направляющие аппараты, составляющие статор, делаются из чугуна (В.И.Кудинов. Основы нефтегазопромыслового дела. - Москва - Ижевск:
Институт компьютерных исследований; Удмуртский госуниверситет, 2005 г., стр.353-357,рис.103).
При работе электронасоса на большой глубине, элементы, составляющие его рабочие ступени, в частности направляющие аппараты, находятся в жестких условиях абразивного износа, так как в рабочем растворе часто присутствуют песчаные и глинистые фракции. Твердые частицы рабочего раствора изнашивают внутреннюю поверхность направляющего аппарата со стороны размещения в нем рабочего колеса. Особенно это касается перефирийных зон поверхности направляющего аппарата, на которую от рабочего колеса под действием центробежных сил рабочий раствор отбрасываеся с наибольшей скоростью. Кроме того, водное окружение и химически активные вещества, содержащиеся в рабочем растворе, способствуют коррозионному износу этой поверхности. Все это приводит к снижению гарантированного ресурса эксплуатации
направляющих аппаратов рабочих ступеней и как следствие, всего насоса в целом.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение защиты поверхности направляющего аппарата рабочей ступени погружного центробежного электронасоса от абразивного и коррозионного изнашивания.
Технический результат достигается тем, что в рабочей ступени погружного центробежного электронасоса, содержащем центробежное рабочее колесо, размещенное в направляющем аппарате, выполненном из чугуна, по меньшей мере, часть поверхности направляющего аппарата со стороны размещения центробежного рабочего колеса в местах, наиболее подверженных абразивному и коррозионному износу, выполнена с покрытием в виде слоя на основе порошка, включающего частицы карбида вольфрама, диспергированные в сплаве кобальта с хромом, нанесенного на поверхность высокоскоростным газопламенным, плазменным или детонационным напылением.
Использование частиц карбида вольфрама, обладающих высокой твердостью, превышающей твердость абразивных частиц, для образования металлической матрицы покрытия позволяет создать слой из износостойкого материала, обеспечивающего желательную стойкость к абразивному износу. Для образования матрицы связки покрытия используется сплав кобальта с хромом, обеспечивающий покрытию коррозионную стойкость.
Таким образом, благодаря выбранному типу твердого материала на поверхности ротора эффективным, недорогим и надежным способом обеспечивается защитный слой с требуемым уровнем прочностных и коррозионных свойств.
Нанесение защитного слоя методом высокосокростного газопламенного напыления или методом плазменного напыления или методом детонационного напыления обеспечивает высокие адгезионные
характеристики с основным материалом направляющего аппарата, высокую плотность покрытия - 99,5% и, благодаря используемой (в методе высокоскоростного газопламенного напыления) низкой температуре газовой струи и отсутствию (во всех методах) свободного кислорода способствует низкому содержанию оксидов в покрытии, что повышает его коррозионную стойкость. Кроме того, такие методы позволяют нанести покрытие как на всю поверхность, так и на его часть, как на новую деталь, так и на уже эксплуатированную ранее для восстановления поврежденных мест ее поверхности и продления срока эксплуатации.
На чертеже представлена схема рабочей ступени погружного центробежного электронасоса.
Погружной центробежный насос представляет собой набор большого числа рабочих колес и направляющих аппаратов, предварительно собранных на валу и заключенных в стальной корпус из трубной заготовки. Число рабочих колес и направляющих аппаратов (ступеней насоса) колеблется от 84 до 332.
Рабочая ступень погружного насоса содержит центробежное рабочее колесо 1, лопатки которого составляют ротора насоса, размещенное в направляющем аппарате 2, составляющем статор насоса и представляющем собой систему фигурных лопаток, охватывающих рабочее колесо 1. Рабочее колесо связано с валом 3 насоса призматической шпонкой (не показана) и может смещаться вдоль вала, а направляющие аппараты 2 закреплены в корпусе насоса затяжной гайкой (не показаны). Во время работы рабочее колесо опирается на торцевой выступ, расположенного под ним направляющего аппарата через текстолитовое кольцо 4. Внутренняя поверхность направляющего аппарата, по меньшей мере, ее часть, выполнена с покрытием 5, представляющим собой нанесенный методом высокоскоростного газопламенного напыления или методом плазменного напыления или методом детонационного напыления слой порошка,
включающего частицы карбида вольфрама, диспергированные в материале связки - сплаве кобальта с хромом. Частицы напыляемого порошка имеют размер от 5 до 40 микрон и образуются путем интенсивного перемешивания карбида вольфрама и материала связки с их дальнейшим спеканием, дроблением и сфероидизированием.
Принцип работы электроцентробежного погружного насоса заключается в том, что увеличение напора жидкости, протекающей через него, происходит при вращении рабочих колес, которые являются основным органом насоса.
Во время работы центробежного электронасоса жидкость, поступающая через всасывающие отверстия к центральной открытой части рабочего колеса, увлекается ими в полость насоса, где приобретает вращательное движение. Выбрасываемая из колеса жидкость обладает большой скоростью и, следовательно, значительной кинетической энергией - энергией движения. Для преобразования этой энергии в энергию давления служат направляющие аппараты 2. Покрытие 5, нанесенное на поверхность направляющего аппарата 2 со стороны размещения рабочего колеса 1, защищает эту поверхность от абразивного и коррозионного износа при взаимодействии с выбрасываемой жидкостью. Жидкость, проходя между лопатками направляющего аппарата изменяет направление движения, постепенно теряет скорость и отводится в следующую ступень.
Полезная модель, обеспечивая защиту поверхности направляющего аппарата рабочей ступени погружного центробежного электронасоса от абразивного и коррозионного изнашивания, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики насоса, продлевая срок его службы.