ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к гидромашиностроению, в частности к центробежному насосу, который предназначен для перекачки текучих сред, в частности нефти, воды, водонефтяной смеси, водогазонефтяной смеси в нефтяных и газовых скважинах, в нефтепромысловых транспортных системах и установках для подготовки нефти и газа.
Как известно, вследствие выпадения солей из перекачиваемой жидкости на поверхности элементов установок центробежных насосов, в частности, на внутренней поверхности корпуса, ступеней (направляющих аппаратов, рабочих колес) и втулок возникают отказы в работе насосов. Такие отказы могут быть обусловлены следующими конкретными причинами.
Забиваются солями просветы в рабочих колесах и направляющих аппаратах, и при этом возникает дополнительное гидравлическое сопротивление, ограничивающее поток жидкости и снижающее производительность насоса вплоть до его полной остановки.
На поверхности втулки, которая служит подшипником скольжения и выполняется, например, из латуни, выпадают плотные соли, которые приводят к заклиниванию вала и остановке насоса.
Вследствие фрикционно-термохимического процесса на поверхности латуни при взаимодействии с минералами перекачиваемой жидкости образуется наиболее плотный осадок, не снимаемый гидравлическими силами потока в насосе.
Известны насосы, где корпус выполнен из стали, рабочие
колеса и направляющие аппараты выполнены из чугуна, нирезиста, пластмассы, спеченных порошков, а втулки - из латуни или пластмасс (см., например, RU 2220327 С2).
Известные полимерные покрытия и технология их нанесения на внутреннюю поверхность корпуса, рабочие ступени (рабочие колеса и направляющие аппараты) насоса не обеспечивают достаточной равномерности покрытия, адгезии к поверхности металла и гидрофобности, и вследствие этого достаточной устойчивости к солеотложению (см., например, Кащавцев И.Е., Мищенко И.Т., «Прогнозирование и контроль солеотложения при добыче нефти», Нефть и газ, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2001).
Известно выполнение рабочих ступеней из пластмасс, которые не обладают достаточной механической прочностью, термостойкостью и, как следствие, недостаточно высоким сроком службы.
Известны втулки, выполненные из латуни. Этот материал имеет высокую химическую и электрохимическую активность в среде перекачиваемой жидкости, и, как следствие, подвергается интенсивному солеотложению.
Известны втулки, выполненные из пластмасс, которые не обладают необходимой износостойкостью и гидрофобностью (например, RU 2222722 С2).
Задачей полезной модели является создание центробежного насоса, в котором существенно снижается или даже предотвращается солеотложение на поверхности втулки, а также повышается гидрофобность и износостойкость деталей насоса.
Поставленная задача в центробежном насосе для перекачки текучих сред, содержащий корпус, направляющий аппарат и рабочее
колесо, выполненные из металлов или сплавов, и втулку, выполненную из композитного материала, согласно полезной модели решается тем, что внутренняя поверхность корпуса, поверхности направляющего аппарата и рабочего колеса снабжены покрытием из полимерного гидрофобного материала, а втулка выполнена из металлоорганического композитного материала.
Корпус насоса выполнен предпочтительно из стали.
Направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из сплавов, например, из чугуна нирезиста, или изготовлены методами порошковой металлургии.
Покрытие на корпус, направляющий аппарат и рабочее колесо нанесено методом катодного электроосаждения.
В качестве покрытия использован эпоксидный грунт, например, типа GV 35-9575, причем эпоксидный грунт модифицирован фторэтиленом.
Композитный материал втулки содержит фторопласт, кокс и молибден.
Под текучей средой в данной полезной модели понимаются нефть, вода, водонефтяная смесь, водогазонефтяная смесь.
Применение метода катодного электроосаждения для нанесения покрытий на сложно-профильные изделия, которыми являются элементы ступеней насоса, связано со специальными требованиями к свойствам покрытия. Выбор метода нанесения обоснован тем, что позволяет получать тонкое покрытие (толщина 15-25 мкм), равномерное по толщине. Физико-механические и защитные свойства покрытия, связанные со спецификой процесса формирования осадка, имеют высокие показатели, обеспечивающие лучшую адгезию к любой
металлической подложке или подложке, полученной методом порошковой металлургии, хорошую влаго-, солестойкость и масло-, бензостойкость, по сравнению с другими способами нанесения покрытий. А модификация материала покрытия полимерными добавками позволяет повысить гидрофобность и износостойкость покрытия.
Процесс образования покрытия при окраске электроосаждением заключается в осаждении частиц материала покрытия из водной системы под воздействием электрического тока.
Для покрытия данных изделий используют грунт для катодного электроосаждения типа GV 35-9575 или аналогичный, модифицированный полимерной добавкой. Лакокрасочной материал поставляется в двухкомпонентной упаковке в виде:
- водной эмульсии связующего с концентрацией 36-38 масс.% -модифицированной пигментной пасты с концентрацией 60-65 масс.%.
Приготовление рабочего раствора производится с использованием специального смесителя или непосредственно в рабочей ванне путем разбавления компонентов обессоленной водой. Для приготовления рабочего раствора используется обессоленная вода с удельной электропроводностью не более 20 мкОм/см. В емкость загружается расчетное количество воды, в которую при перемешивании подается эмульсия связующего.
Приготовленный раствор перемешивают не менее 48 час., фильтруют и определяют технологические параметры раствора.
Технологические параметры рабочего раствора катафорезного грунта.
- Содержание нелетучих веществ 18-21% (по весу) (сухой остаток, включая грунт и фторэтилен)
- рН среды 5,5-6,0
- Удельная электропроводность 1400-1800 мкОм/см
- Зольность сухого остатка 14-17%
Рабочий раствор переливается в ванну электроосаждения и выбираться оптимальное напряжение нанесения. Рабочим считается напряжение, при котором отвержденное покрытие имеет удовлетворительный внешний вид и толщину пленки 18-20 мкм. Рекомендуемые условия нанесения покрытия на данные изделия должны соответствовать следующим параметрам.
- Рабочее напряжение нанесения 250-300 В
- Время нанесения раствора 60-120 сек.
- Температура рабочего раствора 28-32°С
Металлоорганический композитный материал втулки содержит фторопласт, кокс и молибден.
Центробежный насос имеет корпус и рабочую ступень, включающую рабочее колесо и направляющий аппарат, снабженные нанесенным методом электроосаждения покрытием из органического композитного материал, содержащего эпоксидный грунт GV 35-9575 или аналогичный, фторэтилен, и металлоорганическую втулку, изготавливаемую из композита, содержащего фторопласт, кокс, и молибден.
Нанесение на внутреннюю поверхность корпуса центробежного насоса и на поверхности рабочих колес и направляющих аппаратов органического покрытия, в частности, эпоксидной смолы, модифицированный фторэтиленом, методом электроосаждения (катафореза), обеспечивающим равномерное покрытие поверхностей, обеспечивает повышенную гидрофобность, а так же устойчивость к
солеотложению, что позволяет повысить коррозионную стойкость элементов, и, следовательно, увеличить срок службы насоса согласно полезной модели.
Выполнение втулки из металлоорганического материала, позволяет снизить трение за счет наличия в нем молибдена и фторопласта, и повысить износостойкость за счет включения кокса. Наличие фторопласта повышает гидрофобность и препятствует образованию на поверхности втулки центров солеотложения.
Далее центробежный насос согласно полезной модели поясняется более подробно на примере выполнения с привлечением чертежей, на которых:
Фиг.1 - принципиальная конструкция центробежного насоса согласно полезной модели, вид спереди продольного сечения с частичным вырезом, в аксонометрии;
Фиг.2 - поперечное сечение участка стенки рабочего колеса насоса согласно полезной модели по стрелке на фиг.1.
На фиг.1 показан центробежный насос, содержащий корпус 1, выполненный в виде цилиндра, например, из стали, в котором располагаются направляющий аппарат 2 и рабочее колесо 3, а также втулка 4 из композитного материала. Согласно полезной модели направляющий аппарат 2 и рабочее колесо 3 могут быть выполнены, в частности, из чугуна нирезиста или других сплавов. Композитный материал втулки 4 представляет собой металлоорганический композитный материал. Корпус 1 центробежного насоса, направляющий аппарат 2 и рабочее колесо 3 снабжены покрытием 5. Материал покрытия 5 представляет собой предпочтительно эпоксидную смолу, модифицированную фторопластом.
Выполнение втулки из металлоорганического материала позволяет снизить трение за счет введения молибдена и фторопласта, и повысить износостойкость за счет включения кокса. Наличие фторопласта также повышает гидрофобность и препятствует образованию на поверхности втулки центров солеотложения.