Вертикальный многоступенчатый центробежный насос для применения в средах с большим содержанием сероводорода
VERTICAL MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP FOR APPLICATIONS WITH A HIGH CONTENT OF HYDROGEN SULFIDE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вертикальным многоступенчатым центробежным насосам, работающим в средах с большим содержанием сероводорода, и может быть использовано для перекачивания химически активных веществ и пожаровзрывоопасных жидкостей, пары которых при смешении с воздухом образуют опасные смеси для жизни и здоровья людей, а также окружающей среды.
Известен насос с магнитным приводом, включающий стационарный вал, содержащий металлическую переднюю опору, интегрированную с корпусом насоса во впуске насоса и покрытую полимерной оболочкой, изготовленной из фторполимера, заднюю опорную поверхность, расположенную на герметизированной нижней стороне защитной оболочки для обеспечения дополнительной опоры для стационарного вала и рабочее колесо, которое содержит канал для уменьшения скорости потока на впуске с целью обеспечения низкого допускаемого кавитационного запаса (RU 2534195, МПК F04D 13/02, F04D 29/047, опубл. 27.11.2014).
Недостатками известного решения являются сложная при производстве и эксплуатации конструкция, отличающаяся низкой ремонтопригодностью, в следствие монолитности устройства, а также низкой взрывопожаростойкостью, обусловленной применением защитной полимерной оболочки из фторполимера, прочность которого снижается по мере увеличения температуры.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является многосекционный электронасосный агрегат, включающий сообщенные между собой не менее двух электронасосных секций, каждая из которых включает корпус всасывания, средний корпус, корпус нагнетания, и магнитную муфту, связывающую приводной вал электродвигателя с рабочим валом, и снабжена двумя трехходовыми кранами – верхним трехходовыми краном и нижним трехходовыми краном, соединенных между собой трубопроводом, при этом верхний трехходовой кран установлен на корпусе нагнетания, а нижний трехходовой кран установлен на корпусе всасывания. Каждая секция снабжена обоймой, причем в обойме параллельно вертикальной оси каждой электронасосной секции по окружности выполнены сквозные отверстия и изогнутое Г-образное отверстие (RU 2773788, МПК F04D 13/02, опубл. 09.06.2022).
Недостатками известного технического решения являются относительно низкая надежность и долговечность, вызванные ускоренным развитием коррозионных процессов в деталях устройства и сварных швах корпусов, состоящих из гильз с приваренными к ним фланцами. А также коррозионные процессы развиваются в сварных швах герметизирующего экрана, что не позволяет должным образом использовать устройство в средах с большим содержанием сероводорода, характерным для жидкостей нефтеперерабатывающей и газовой промышленности.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и долговечности устройства, за счет применения рабочих ступеней насоса из жаропрочной стали ХН35ВТ, корпусных деталей и валов из коррозионностойких сталей 10Х17Н13М2Т, 20ЮЧ, astm a350 lf2, герметизирующего экрана без сварных соединений, а также за счет сокращения сварных швов между гильзой и фланцами путем изменения конструкции корпусов, стягиваемых шпильками, а также за счет замены сварных швов резьбовыми соединениями в патрубках.
Сущность изобретения заключается в том, что вертикальный многоступенчатый центробежный насос для применения в средах с большим содержанием сероводорода, содержит, установленные на плите опорной, электродвигатель переменного тока асинхронный взрывозащищенный, вал которого посредством фланцев соединен с валом насоса через муфту магнитную, расположенную в отдельном корпусе, выполненном с радиальными ребрами жесткости и соосно расположенным ниже него корпусом нагнетания, в верхней части которого расположен радиально-осевой подшипник, внутри которого установлена верхняя радиальная опора подшипника скольжения вала насоса и осевой подшипник скольжения и отвод штуцерно-ниппельного соединения для дренажа воздуха при заполнении насоса, по середине расположен нагнетательный патрубок, а в нижней части соосно установлена герметично соединенная посредством уплотнительных колец гильза, в которой установлены рабочие ступени, выполненные из жаропрочной стали ХН35ВТ, состоящие из рабочих колес и направляющих аппаратов, в нижней части гильзы соосно установлен герметично соединенный посредствам уплотнительных колец корпус всасывания в боковой стенке которого установлен всасывающий патрубок и патрубок со штуцерно-ниппельным соединением для слива жидкости из насоса при ремонте, в нижней части корпуса всасывания расположена нижняя радиальная опора скольжения вала насоса, корпус всасывания соединен с опорной плитой посредством фланцевого соединения, всасывающий патрубок и нагнетательный патрубок установлены в горизонтальном направлении, корпус нагнетания и корпус всасывания через гильзу стягивают шпильками, при этом корпусные детали и валы выполнены из коррозионностойких сталей 10Х17Н13М2Т, 20ЮЧ, astm a350 lf2, герметизирующий экран выполнен без сварных соединений, сокращены сварные швы между гильзой и фланцами, а в патрубках используют резьбовые соединения.
На фиг. 1 представлено продольное сечение вертикального многоступенчатого центробежного насоса для применения в средах с большим содержанием сероводорода, на фиг. 2 – узел верхнего подшипника, на фиг. 3 – узел нижнего подшипника.
Вертикальный многоступенчатый центробежный насос для применения в средах с большим содержанием сероводорода (фиг. 1) включает корпус всасывания 1 с патрубком 2 и корпус нагнетания 3 с патрубком 4 с герметизацией кольцами уплотнительными резиновыми 5. Между корпусами всасывания 1 нагнетания 3 в гильзе 6 размещены и стянуты шпильками 7 ступени, уплотненные кольцами аппаратными 8 и включающие в себя рабочие колеса 9, 10, 11 и аппараты направляющие 12, 13, 14. Рабочие колеса посажены последовательно на вал основной 15 на шпонке 16. Их перемещение ограничено конструкцией аппаратов направляющих 12, 13, 14. Корпус шнека 17 и шнек 18, предназначенный для увеличения кавитационного запаса, размещены в гильзе 6 и закреплены на валу основном 15 при помощи шпонки 16. Узел верхнего подшипника 19 (фиг. 2) закреплен в корпусе нагнетания 3 от проворота при помощи штифта 20 и состоит из пяты нижней 21, пяты верхней 22 и подпятника 23, закрепленных при помощи шпонки 24 и воспринимающих осевые нагрузки, действующие на вал основной 15. Также в узел верхнего подшипника входят шайба 25, втулка 26, опора неподвижная 27 и втулка защитная 28, закрепленные шпонкой 29 и воспринимающие радиальные нагрузки, действующие на вал основной 15. Узел нижнего подшипника (фиг. 3) опирается на корпус 30 и притягивается к корпусу всасывания 1 при помощи шпилек 31. Он состоит из шайбы стопорной 32, кольца уплотнительного 33, опоры неподвижной 27, зафиксированной штифтом 34, кольцом пружинным 35 и шпонкой 36, а также втулки защитной 28, закрепленной на валу основном 15 гайкой 37. Ведомая магнитная полумуфта 38 закреплена на валу основном 15 гайкой 39 с шайбой стопорной 32. Ведущая магнитная полумуфта 40 закреплена на валу электродвигателя переменного тока асинхронного взрывозащищенного 41 с помощью фланца 42, проволоки 43 и винта 44, шайбы 45, болтов 46 и 47. Экран тонкостенный герметизирующий 48 из немагнитного материала, уплотненный кольцом резиновым 49, устанавливают между ведомой 38 и ведущей 40 полумуфтами магнитными. Он обеспечивает герметичность насоса по валу. Насос крепится к плите опорной 50 болтами 51. Через плиту насос крепят к фундаменту. Стойка 52 электродвигателя переменного тока асинхронного взрывозащищенного 41 закреплена на корпусе нагнетания 3 болтами 53. Окно, закрытое щитком съемным 54, дает возможность проворачивания вала основного 15 вручную. Соединение штуцерно-ниппельное 55 (вид Г фиг. 1) корпуса всасывания 1, включает прокладку 56, заглушку 57, гайку 58 и ниппель 59. К нему подключают трубопровод, через который осуществляется слив перекачиваемой жидкости из насоса перед проведением ремонтных работ. Соединение штуцерно-ниппельное 60 (вид Г фиг. 1) корпуса нагнетания 3, включает прокладку 56, заглушку 57, гайку 58 и ниппель 59. Его используют для удаления воздуха при заполнении насоса перекачиваемой жидкостью. Гнездо 61 предусмотрено для контроля температуры герметизирующего экрана 48.
2
2
Вертикальный многоступенчатый центробежный насос для применения в средах с большим содержанием сероводорода перекачивает в стационарных условиях, химически активные вещества и пожаровзрывоопасные жидкости, пары которых при смешении с воздухом образуют опасные смеси для жизни и здоровья людей, а также окружающей среды. Содержание сероводорода до 6 %, наличие примесей (не абразивного характера) не более 0,2 %, размером не более 0,2 мм. Температура перекачиваемой жидкости до +150 °С. Интервал перепада давления жидкостей между входом и выходом из насоса составляет от 2 кг/см до 25 кг/см.
Устройство работает следующим образом. При запуске вертикального многоступенчатого центробежного насоса для применения в средах с большим содержанием сероводорода крутящий момент от электродвигателя переменного тока асинхронного взрывозащищенного 41 с помощью магнитных сил полумуфты ведущей магнитной 40 бесконтактно через экран герметизирующий 48 передается на полумуфту ведомую магнитную 38, которая, в свою очередь, с помощью шпоночного соединения 29 передает крутящий момент на вал основной 15, приводя во вращение колеса рабочие 9, 10, 11 ступеней насоса.
Жидкость поступает через патрубок 2 корпуса всасывания 1 на рабочие ступени, состоящие из колес рабочих 22, 47, 53 и аппаратов направляющих 12, 13, 14, расположенных в гильзе 6. С помощью центробежных сил в рабочих ступенях повышается давление жидкости, далее жидкость уже с повышенным давлением поступает в корпус нагнетания 3 и затем в патрубок 4.
Для охлаждения полумуфт магнитных 38, 40, нагревающихся в процессе работы от возникающих токов Фуко, жидкость из корпуса нагнетания 3 через отверстия 62, расположенные по окружности в корпусе верхнего подшипника 12 поступает в полость между полумуфтой ведомой магнитной 38 и экраном герметизирующим 48, затем через отверстие центральное 63 в валу основном 15 отводится в полость рабочих секций. Данная технология охлаждения полумуфт магнитных 38, 40 обеспечивает надежную работу насоса при любых возможных ситуациях, возникающих во время длительной беспрерывной эксплуатации.
После окончания эксплуатации устройства жидкость необходимо слить через соединение штуцерно-ниппельное 55 (вид Г фиг. 1) корпуса всасывания 1.
По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет повысить надежность и долговечность устройства, за счет применения рабочих ступеней насоса из жаропрочной стали ХН35ВТ, корпусных деталей и валов из коррозионностойких сталей 10Х17Н13М2Т, 20ЮЧ, astm a350 lf2, герметизирующего экрана без сварных соединений, а также за счет сокращения сварных швов между гильзой и фланцами путем изменения конструкции корпусов, стягиваемых шпильками, а также за счет замены сварных швов резьбовыми соединениями в патрубках.