Вертикальный центробежный электронасосный агрегат со сменным проточными частями

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к насосным установкам, предназначенным для перекачивания воды, водных растворов, а также нефти, нефтепродуктов и сходных с ними жидкостей по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам.
Известен насос центробежный вертикальный, включающий корпус с входным и выходным патрубками, в котором размещена выемная часть, содержащая вал с последовательно установленными предвключенным колесом, рабочими колесами, разгрузочный барабан, сдвоенный радиально-упорный подшипник и муфту, при этом рабочие колеса чередуются с направляющими аппаратами, барабан находится внутри втулки напорной крышки, а радиально-упорный подшипник наружными кольцами установлен в корпусе подшипника (патент RU 49587, опубл. 27.11.2005 г.).
Известен насос вертикальный, двухкорпусной с рабочим колесом двустороннего входа с возможной установкой последующих одного (двухступенчатый) или двух (трехступенчатый) рабочих колес одностороннего входа с направляющими аппаратами. Насос содержит наружный корпус (стакан) с приваренным к нему входным патрубком. Выемная часть насоса включает напорный корпус со сварным выходным патрубком, спиральный отвод от рабочего колеса двустороннего входа, направляющие аппараты горшкового типа для двухступенчатого и трехступенчатого насосов, рабочие колеса, размещенные на валу. Остаточные осевые силы воспринимаются верхним опорно-упорным подшипником качения на жидкой масляной смазке. Нижний подшипник скольжения смазывается перекачиваемой средой. Концевое уплотнение вала - торцового типа. [Worthington vertical centrifugal, double suction pumps. Каталог фирмы Worthington, - Италия, 1984, - с. 4, 5].
Известен вертикальный центробежный насос, содержащий наружный корпус (стакан) с входным патрубком, выемную часть, включающую напорный корпус с выходным патрубком, напорную крышку, отводящее устройство, одно рабочее колесо двустороннего входа (одноступенчатый) или одно рабочее колесо двустороннего входа с последующими одним (двухступенчатый) или двумя (трехступенчатый) рабочими колесами одностороннего входа с направляющими аппаратами, переводные каналы, вал, опорами которого являются верхний опорно-упорный подшипник качения и нижний подшипник скольжения, торцовое уплотнение, при этом перед рабочим колесом двустороннего входа размещены предвключенные осевые колеса, отвод рабочего колеса двустороннего входа выполнен в виде направляющего аппарата и переводных каналов, отводящее устройство расположено в напорном корпусе в виде последовательно расположенных направляющего аппарата и кольцевого отвода цилиндрической или сферической формы (патент RU 106682, опубл. 20.07.2011).
Общими недостатками указанных насосов является то, что из-за их конструктивных решений уменьшается время и надежность эксплуатации насосов на различных режимах.
Задача, решаемая заявленным техническим решением, состоит в создании вертикального центробежного насосного агрегата с максимально возможным КПД на режимах, отличных от номинального, и увеличенным ресурсом работы.
Технический результат - повышение эксплуатационной эффективности.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, в вертикальном центробежном электронасосном агрегате со сменными проточными частями, характеризующимся приводным электродвигателем, проводной частью, проточной частью, соединяющими их валами, опорным корпусом для крепления проводной части, проточная часть выполнена сменной, а части ее верхней поверхности соответствуют сопряженным нижним поверхностям проводной части, причем рабочее колесо и спиральные отводы проточной части выполнены попарно сменными, и параметры рабочего колеса и спирального отвода в каждой паре рассчитываются на максимальное значение эффективности при обеспечении требуемой подачи и напора, кроме того, сменные спиральные отводы выполнены литыми и с разделительной перегородкой, разделяющей поток жидкости по ходу движения.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид агрегата в разрезе по оси трубопровода в вертикальной плоскости; на фиг. 2 показана схематическая компоновка электродвигателя, приводной части, сменной проточной части и опорного корпуса в разрезе по оси трубопровода в вертикальной плоскости; на фиг. 3 показаны возможные варианты выполнения сменной проточной части с постоянным верхним присоединительным профилем и различными внутренними гидродинамическими профилями.
Вертикальный центробежный электронасосный агрегат состоит из сменной проточной части 1, приводного электродвигателя 2, проводной части агрегата 3, соединяющую их валы, опорный корпус 4 для крепления приводной части агрегата. При этом согласно предлагаемой полезной модели, проточная часть 1 выполнена в виде сменного узла, а части ее верхней поверхности 5, соответствуют форме нижней поверхностей 6 проводной части 3, причем рабочее колесо 7 и спиральные отводы 8 проточной части 1 выполнены попарно сменными, а параметры рабочего колеса и спиральных отводов в каждой паре рассчитываются на максимальное значение эффективности, максимум КПД (коэффициент полезного действия), при обеспечении требуемой подачи и напора. Авторами установлено, что предпочтительно выполнять сменные спиральные отводы литыми и с разделительной перегородкой 9, разделяющей поток жидкости по ходу движения.
Работает вертикальный центробежный электронасосный агрегат со сменными проточными частями следующим образом.
При вращении вала агрегата 11 перекачиваемая среда через входной патрубок 12 поступает к рабочему колесу 7, в результате взаимодействия лопастей которого с потоком перекачиваемой среды происходит преобразование энергии привода в энергию потока. Из рабочего колеса 7 перекачиваемая среда поступает в спиральные отводы 8, где происходит выравнивание потока, и через выходной патрубок 13 - поток выходит в напорный трубопровод.
Проводная часть 3 обеспечивает передачу крутящего момента от приводного электродвигателя 2 к сменной проточной части 1.
Реализованная в конструкции агрегата возможность использования проточной части 1 - пары: рабочее колесо 7 - спиральный отвод 8, которая рассчитана для работы в оптимальном режиме и это способствует минимизированию радиальных сил, действующих на ротор, что соответственно, способствует работе агрегата с низкими вибрациями и повышает его надежность.
При этом передача крутящего момента от проводной части 3 к сменной проточной части 1 осуществляется по средствам жесткого зацепления 14 между валами, допускающего так же передачу осевых и радиальных сил возникающих при работе насоса.
Для повышения эффективности использования технического решения проводная часть 3 рассчитана на диапазон передачи крутящего момента, соответствующего всем типоразмерам электродвигателей возможных к применению в данном типоразмере наружного корпуса.
Преимущество заявленного технического решения заключается в возможности использования одного и того же электродвигателя, проводной части и опорного корпуса для получения агрегатов с разными номинальными характеристиками, обеспечивающими максимальный КПД. Поэтому в случае изменения условий эксплуатации (уменьшения напора на уже действующей магистрали, или изменения расхода через уже действующую магистраль) нет необходимости или неэнергоэффективно использовать ранее смонтированный насосный агрегат, или демонтировать его и устанавливать новый, рассчитанный на новые условия эксплуатации (напор, подача). Достаточно установить другую сменную проточную часть 1, рассчитанную на новые условия эксплуатации, в уже имеющийся опорный корпус, с подсоединением уже имеющейся проводной части 2 и электродвигателем, и получить агрегат с новыми номинальными расчетными характеристиками обеспечивающие максимальный КПД.
Особенно актуально решение проблемы получения агрегата с новыми характеристиками на базе старого в связи с отсутствием необходимости демонтажа трубопровода, на котором установлен и действует старый агрегат.
Кроме того, реализованная в разработанном решении - насосном агрегате, возможность замены рабочих колес для использования их в оптимальном режиме позволяет продлевать срок службы всего агрегата, т.к. рабочие колеса являются быстро изнашиваемыми деталями, а их можно изготавливать из дорогостоящих высокопрочных износостойких материалов, например, из стали 20X13, 12Х18Н12М3ТЛ, или аналогичных сталей и материалов.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает создание вертикального центробежного насосного агрегата с максимальным КПД, имеющим несколько номинальных режимов работы с максимальным КПД, при этом его конструкция универсальна, долговечна, что приводит к повышению эксплуатационной эффективности.