ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, в частности к центробежным насосам, предназначенным для перекачивания нефти, нефтепродуктов, воды и других жидкостей, и может быть использована преимущественно в нефтяном трубопроводном транспорте.
Известен центробежный горизонтальный одноступенчатый насос типа НМ для перекачивания нефти по магистральным трубопроводам, содержащий корпус со спиральным отводом и размещенное в корпусе рабочее колесо. Спиральный отвод корпуса данного насоса выполнен в виде двухзавитковой спирали для уменьшения радиальных сил, действующих на ротор, рабочее колесо - двустороннего входа, закреплено на валу, установленном на выносных подшипниках скольжения, а концевые уплотнения ротора выполнены торцового типа. Остаточное осевое усилие ротора воспринимается радиально-упорными подшипниками. [Центробежные нефтяные насосы для магистральных трубопроводов: Каталог / Под общей редакцией В.А.Головина. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1989. - с.5].
ном
ном
ном
ном
Регламенты ввода в действие и эксплуатации нефтепроводов на различных этапах его вывода на проектную мощность требуют обеспечения соответствующей подачи насосов. Так, на первой стадии эксплуатации, перекачивание нефти проводится при подаче (0,2..0,5)Q (где Q - подача насоса для проектной мощности трубопровода), на второй стадии - на (0,6..0,8)Q, а на последующих стадиях подача достигает Q,. Напор насоса для уменьшенных подач остается таким же, как и для номинальной подачи или может быть несколько меньше. Как известно, при работе центробежных насосов на подачах ниже номинальной существенно снижается КПД насоса, увеличиваются пульсации давления, вибрация насоса, и снижается надежность его работы.
В практике применения центробежных насосов для их эксплуатации при уменьшенной подаче предусматриваются сменные ротора с рабочими колесами на соответствующие подачи. Однако, несмотря на то, что замена рабочих колес приводит к некоторому повышению экономичности насоса на этих режимах и несколько увеличивает надежность его работы по сравнению с работой насоса с ротором для номинального режима, эта мера является недостаточной, поскольку спиральный отвод корпуса насоса рассчитан на номинальный режим, а расстояние между выходными кромками рабочего колеса и языками спирального отвода (определяющими его входной размер) значительно больше оптимального. Под языками спирального отвода понимаются участок корпуса, сформированный в зоне перехода спирального корпуса в выходной патрубок насоса, а также перегородка, расположенная на стенке корпуса спирального отвода для разделения потока, формирующая двухзавитковую спираль отвода.
ном
ном
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение работы насоса с максимальным КПД на режимах, отличных от номинального, (в диапазоне подач от 0,2 Q до 0,8 Q) при сохранении оптимальных размеров корпусных деталей насоса для номинальной подачи, путем обеспечения возможности изменения входных характеристик спирального отвода насоса в зависимости от выходных характеристик рабочего колеса.
Технический результат достигается тем, что центробежный насос, содержащий корпус с двухзавитковым спиральным отводом и размещенное в корпусе рабочее колесо, дополнительно содержит профилированную вставку, установленную в спиральном отводе за рабочим колесом и выполненную в виде двух спиральных каналов, образованных боковыми и периферийными стенками и лопатками, внутренняя поверхность каждой из которых образует входной участок одного из спиральных каналов, а внешняя поверхность образует выходной участок другого спирального канала, причем профилированная вставка установлена в отводе с возможностью состыковки ее лопаток с языками отвода.
Кроме того, профиль внутренней поверхности лопаток вставки выполнен с возможностью обеспечения безударного натекания потока из рабочего колеса в спиральные каналы, а профиль внешней поверхности лопаток выполнен с возможностью обеспечения плавного натекания потока из спиральных каналов на языки отвода, при этом периферийная стенка каждого спирального канала профилированной вставки может быть выполнена на часть длины или на всю длину канала.
Наличие профилированной вставки, выполненной в виде двух спиральных каналов, образованных боковыми и периферийными стенками и лопатками, и установленной в спиральном отводе за рабочим колесом с возможностью состыковки ее лопаток с языками отвода, позволяет оптимизировать входные размеры спирального отвода относительно выходных размеров рабочего колеса.
Выполнение профиля внутренней поверхности лопаток с возможностью обеспечения безударного натекания потока из рабочего колеса в спиральные каналы, а профиля внешней поверхности лопаток с возможностью обеспечения плавного натекания потока из спиральных каналов на языки отвода позволяет минимизировать гидравлические потери при работе насоса, что способствует увеличению его КПД.
ном
ном
Выполнение в профилированной вставке периферийной стенки канала на всю его длину позволяет при подаче насоса (0,2...0,5 Q) организовать отвод насоса в виде двух закрытых спиральных каналов с оптимальными проходными сечениями для минимизации гидравлических потерь. Для уровня подач (0,6..0,8)Q достаточно выполнение периферийной стенки на часть длины канала.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены:
на фиг.1 - проточная часть насоса с двухзавитковым отводом в исполнении для номинальной подачи (поперечный разрез);
на фиг.2 - проточная часть насоса с двухзавитковым отводом в исполнении для номинальной подачи (продольный разрез);
ном
на фиг.3 - проточная часть насоса с двухзавитковым отводом и профилированной вставкой для подач (0,2..0,5)Q. (поперечный разрез);
ном.
на фиг.4 - проточная часть насоса с двухзавитковым отводом и профилированной вставкой для подач (0,2..0,5)Q (продольный разрез);
ном.
на фиг.5 - проточная часть насоса с двухзавитковым отводом и профилированной вставкой с уменьшенной протяженностью периферийной стенки для подач (0,6..0,8)Q (поперечный разрез);
ном
на фиг.6 - проточная часть насоса с двухзавитковым отводом и профилированной вставкой с уменьшенной протяженностью периферийной стенки для подач (0,6..0,8)Q (продольный разрез).
Центробежный насос содержит корпус 1 с крышкой 2, внутренняя полость которых образует спиральный отвод 3. Корпус 1 выполнен с языками 4 и 5, один из которых (язык 4) образован на месте перехода корпуса в выходной патрубок 6, а другой (язык 5) размещен на внутренней стенке корпуса 1 и является перегородкой (разделителем выходного потока), образующей двухзавитковую спираль отвода 3.
Внутри отвода размещено рабочее колесо 7 с односторонним или двухсторонним входом. Для исполнений насоса на подачи меньше номинальных в корпусе располагается профилированная вставка 8 с двумя спиральными каналами, образованными боковыми и периферийными стенками 9 и 10, и лопатками 11. Внутренняя поверхность каждой из лопаток 11 образует входной участок одного из спиральных каналов, а внешняя поверхность каждой из лопаток 11 образует выходной участок другого спирального канала. Вставка 8 установлена в спиральном отводе 3 так, что лопатки 11 состыковываются с языками 4 и 5, как бы удлиняя их. Профиль внутренней поверхности лопаток 11 выполнен с возможностью обеспечения безударного натекания потока из рабочего колеса 7 в спиральные каналы вставки 8, а профиль внешней поверхности лопаток 11 выполнен с возможностью обеспечения плавного натекания потока из спиральных каналов на языки 4 и 5 отвода.
Насос работает следующим образом. При вращении вала от привода перекачиваемая среда через входной патрубок и подводы поступает к рабочему колесу 7. В результате взаимодействия лопастей рабочего колеса 7 с потоком жидкости происходит преобразование механической энергии привода в энергию потока. Из рабочего колеса 7 перекачиваемая среда поступает в спиральные каналы профилированной вставки 8, а затем через спиральный отвод 3 и напорный патрубок 6 - в трубопровод.
Полезная модель позволяет повысить экономичность и надежность работы насоса на подачах меньших номинальной при сохранении оптимальных размеров корпусных деталей насоса, рассчитанных на номинальную подачу.