НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ПОГРУЖНОГО ТИПА
SUBMERSIBLE PUMP UNIT

Изобретение относится насосным установкам с электрическим приводом на базе погружных насосов объемного типа роторно-поршневого исполнения и может быть использовано для откачки (удаления) нефтепродуктов и других вязких и особо вязких сред из стационарных и подвижных емкостей.
Из уровня техники известна полезная модель №156203 (приоритет 22.10.2014, Патентообладатель ОАО "Совместное предприятие "Донпрессмаш") «Насосный комплекс», который включает в себя насосы объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами, предназначенным для перекачивания вязких тяжелых неочищенных жидкостей с твердыми механическими включениями, и может быть использована в строительной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в области жилищно-коммунального хозяйства и природоохраны. Насосный комплекс, содержит корпус, в котором расположен винтовой насос, включающий статор и размещенный в нем ротор, и гидромотор, вал которого кинематически связан с ротором карданным валом с помощью шарниров. Гидромотор соединен шлангами с гидроприводом.
Недостатком данного комплекса является то, что винтовой насос не может обеспечить достижение высокого КПД, из-за наличия "мертвых зон", а также наличие в комплексе гидромотора утяжеляет и усложняет конструкцию.
Наиболее близким, взятым в качестве прототипа, является решение по патенту US 5857841 «Full-circumferential flow pump», 1995 г. патентообладатель EBARA CORP [JP] F04D 1/00; F04D 1/06; F04D 13/06 «Погружная насосная установка», содержащая электродвигатель, со сквозным валом, на котором установлены два насоса, приемные и выходные патрубки.
Известное решение представляет собой насосную установку погружного типа, содержащую расположенный в герметичном корпусе двигатель, на валу которого симметрично установлены рабочие органы - крыльчатки, выполняющие функцию центробежных насосов. Как следует из описания, жидкость, всасываемая через всасывающее отверстие, вводится в насосный агрегат.
К недостаткам данного технического решения можно отнести следующее. В качестве рабочих органов прототипа применены центробежные колеса, что не обеспечивает высокого КПД работы и не допускает возможность работы с вязкими и особо вязкими средами, с которыми и сопряжено погружное исполнение насосов. Кроме того, в данной конструкции прототипа нет возможности снижения пульсации.
Вся установка расположена в герметичном корпусе и если герметичность корпуса будет нарушена, то установка выходит из строя. Кроме того, в прототипе использован дополнительный, герметизирующий электродвигатель кожух, что усложняет конструкцию и несет риски при потере его герметичности.
Технической проблемой является устранение выше указанных недостатков и создание насосной установки погружного типа для откачки (удаления) нефтепродуктов и других вязких и особо вязких сред из стационарных и подвижных емкостей с большей эффективностью и производительностью.
Поставленная проблема решается, тем что в насосной установке погружного типа, содержащей электродвигатель со сквозным валом, на котором установлены два насоса, приемные и выходные патрубки, в качестве насосов использованы насосы объемного типа роторно-поршневого исполнения, соединенные с электродвигателем посредством регулируемых по углу поворота муфт с подвижными кольцами, каждый насос снабжен с одной стороны приемным патрубком, а с другой стороны - выходным патрубком, который через переходной фитинг, соединительную трубу и тройник соединен с общим выходным трубопроводом, при этом установка снабжена системой управления, автоматически регулирующей работу электродвигателя в зависимости от параметров перекачиваемой среды, а все элементы конструкции установлены на общей раме. А также за счет того, что электродвигатель выполнен с жидкостным охлаждением, а муфты содержат подвижные кольца, позволяющие варьировать угол рассогласования между роторными валами насосов. Для перекачки абразивосодержащих сред шарнирные соединения рабочих органов выполнены в виде цилиндрического подшипника из абразивостойкого материала.
Технический результат заключается в повышении эффективности откачки жидкости из емкости, за счет одновременной работы двух насосов. Заявленная насосная установка обеспечивает высокую эффективность (КПД), низкое энергопотребление.
Наличие регулируемой соединительной муфты, позволяет посредством поворота подвижных колец муфт, варьировать углом рассогласования между роторными валами насосов для обеспечения наиболее эффективной работы и снижения пульсации давления в зависимости от параметров среды (вязкость и температура) и условий размещения.
Использование в качестве электропривода безредукторного синхронного управляемого электродвигателя со сквозным валом, на концах которого симметрично установлены два насоса объемного типа роторно-поршневого исполнения, обеспечивает следующие преимущества:
- точное управление вращением и силовыми характеристиками электропривода в рабочем диапазоне оборотов;
- постоянный крутящий момент во всем рабочем диапазоне оборотов (в отличие от асинхронных двигателей, у которых номинальный момент развивается только в узком диапазоне оборотов);
- высокий номинальный крутящий момент при малых масса-габаритах: в 5-7 раз выше, чем у аналогичных по мощности асинхронных приводов;
- в отличие от асинхронных приводов, пусковые токи iEM не превышают номинальный ток, позволяя тем самым снизить требования к электроснабжению;
- высокий КПД (до 95%) обеспечивает экономию электроэнергии;
- неограниченное количество циклов "пуск-остановка";
- самодиагностика электропривода по множеству параметров: температура обмоток, состояние механической нагрузки (насоса), параметры вращения и т.п.;
- возможность использования в качестве систем управления iEM универсальных общепромышленных частотных преобразователей, предназначенных для многополюсных синхронных электродвигателей;
- высокая устойчивость к перегрузкам.
Заявленная насосная установка имеет минимальная массу и габариты, и обеспечивает гарантированную безопасность применения.
На фиг. 1 представлена предлагаемая насосная установка погружного типа, устанавливаемая на дне стационарной или передвижной емкости. На фиг. 2 представлен вид с другой стороны.
Насосная установка погружного типа содержит безредукторный синхронный управляемый электродвигатель 2 со сквозным валом 3, на концах которого симметрично установлены два насоса объемного типа роторно-поршневого исполнения 4, соединенных с электродвигателем посредством регулируемых по углу поворота относительно общей оси муфт 5, каждый насос 4 снабжен с одной стороны приемным патрубком 6, а с другой стороны - выходным патрубком 7, который через переходной фитинг 8, соединительную трубу 9 и тройник 10 соединен с общим выходным трубопроводом 11, при этом все элементы конструкции установлены в общей раме 1, позволяющей удобную транспортировку насосной установки и помещение ее на дно откачиваемой емкости. Крепление насосов осуществляется при помощи кронштейнов 12, являющихся частью рамы 1, крепление электродвигателя осуществляется при помощи кронштейна 13. Сверху на торцевых сторонах рамы 1 установлены рым-болты 15 для транспортировки установки. Выходной трубопровод 11 соединен с рамой 1 при помощи хомута 14. Подвижный механизм насосов представляет собой два полувала, вращающийся каждый вокруг своей оси, при этом оси закреплены под фиксируемым углом относительно к друг другу, а полувалы связаны посредством крестовины, совершающей вращение вокруг точки, лежащей на пересечении взаимно перпендикулярных осей, одна из которых перпендикулярна оси ведущего вала и жестко связана с ним, другая аналогично связана с ведомым валом.
Предлагаемая насосная установка погружного типа работает следующим образом: С помощью грузоподъемного средства раму насосной установки погружного типа за рым-болты опускают на дно стационарной или передвижной емкости с нефтепродуктами. Насосная установка погружного типа подключается герметичным кабелем к сети электрического питания конкретного объекта или автономному источнику транспортируемого на место эксплуатации вместе с насосной установкой. Сквозной вал безредукторного синхронного электродвигателя с жидкостным охлажением приводит в действие насосы. Перекачиваемая среда под воздействием статического давления жидкости и разрежения, создаваемого насосами, поступает в приемные патрубки, далее попадает в выходные патрубки и, двигаясь через переходный фитинг и соединительную трубу, попадает в тройник, откуда поступает в общий выходной трубопровод, двигаясь к месту назначения, и удаляется из емкости. При этом выходной трубопровод может быть выполнен в виде гибкого, например, сильфонного шланга, позволяющего оперативно проложить магистраль для дальнейшей транспортировки среды. При этом в зависимости от параметров среды (вязкость и температура) и условий размещения для обеспечения наиболее эффективной работы и снижения пульсации давления, посредством поворота подвижных колец муфт, варьируется угол рассогласования между роторными валами насосов. Дополнительно, в зависимости от величины вязкости перекачиваемой среды регулируется скорость вращения электродвигателя. При этом изменение скорости вращения производится как в ручном, так и автоматическом режиме с помощью системы управления. Для перекачки абразивосодержащих сред предусмотрено использование специального износостойкого подшипника. Эффективность работы предполагаемой насосной установки погружного типа, в первую очередь, проявляется при откачке (удалению) нефтепродуктов и других вязких и особо вязких сред.
Таким образом, предлагаемая насосная установка погружного типа обладает повышенной долговечностью и стабильной подачей при перекачивании из стационарных и передвижных емкостей нефтепродуктов и других вязких и особо вязких сред, в том числе с повышенным содержанием абразивных частиц в течение длительного периода эксплуатации.