ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к области насосостроения и предназначена для перекачивания жидкостей, например, загрязненной воды, нефтепродуктов, нефтяных эмульсий и нагнетания в нефтяные пласты нефтепромысловых сточных вод.
Известен агрегат насосный, (Патент RU №48227, МПК G01R 27/08, Бюл. 27), содержащий установленные на раме электродвигатель с трехплунжерным насосом, снабженным системой смазки и состоящим из механической и связанной с ней гидравлической частей, при этом механическая часть насоса включает редуктор с корпусом сварной конструкции и кривошипно-шатунный механизм, коленчатый вал которого, установлен в расточках корпуса насоса с возможностью вращения и связан посредством шатунов и ползунов со штоками, а гидравлическая часть включает гидравлическую коробку, на которой закреплены пневмокомпенсатор и клапан предохранительный, соединенную снизу через всасывающие клапаны с приемным коллектором, а сверху через нагнетательные клапаны - с нагнетательным коллектором, в трех полостях которой размещены плунжеры соединенные со штоками, причем, корпус насоса выполнен в виде сварной конструкции, коленчатый вал кривошипно-шатунного механизма установлен на четырех опорах, а ползуны выполнены в форме цилиндра с усеченными боковыми поверхностями. Электродвигатель привода имеет мощность, по меньшей мере, равную 315 кВт, три опоры коленчатого вала снабжены однорядными радиальными подшипниками, а ближайшая к редуктору опора - двухрядным радиально сферическим роликовым подшипником. Насосный агрегат может содержать установленный на раме консольно-поворотный кран.
Недостатками известного устройства являются большая металлоемкость и масса агрегата, значительные габаритные размеры, большое энергопотребление, дополнительные подшипники на опорах кривошипно-шатунного механизма, отсутствие совмещенного с приводом от коленчатого вала редуктора насоса для подачи смазки, отсутствие системы охлаждения узлов агрегата, вследствие чего, невозможность эксплуатации в круглогодичном режиме закачки воды в системе поддержания пластового давления (ППД).
Наиболее близким к заявляемому устройству является насос трехплунжерный кривошипный Т-60-3Д1-М1 (http://baikal-uvd.ru/pump.html), предназначенный для процессов промывки технологического оборудования под высоким давлением и состоящий из приводной и гидравлической частей. Гидравлический блок состоит из корпуса, клапанных узлов, уплотнительных элементов, присоединительных патрубков и приборов контроля давления, предохранительного клапана и регулировочного клапана давления.
Приводная часть предназначена для преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение плунжеров, смонтирована в станине, представляет собой одноступенчатое косозубое зацепление, выполненное по шевронной схеме. Пара ведущих шестерен выполнены за одно целое с приводным валом, установленным в корпусе станины на двух роликовых подшипниках. Ведомые шестерни напрессованы на шейке коленчатого вала, устанавливаемого в боковых гнездах станины на двух роликовых подшипниках. Внутренняя полость станицы закрывается крышкой. Шатуны имеют в большой головке, закрепляемой на шейке коленчатого вала, вкладыши, а в малой головке, соединенной с ползуном, пальцем - втулки из антифрикционного материала. Направляющие ползунов, гильзы, фиксируются от смещения с помощью шайб, закрепленных болтами. Выходные отверстия ползунов закрываются со стороны гидравлической части крышками с манжетами, герметизирующими внутреннюю полость станины. Смазка трущихся поверхностей привода осуществляется индустриальным маслом TAT-17 ГОСТ 20799, заливаемым в количестве 15 л через отверстие, закрываемое сапуном. Шейки коленчатого вала, шатунные пальцы и ползуны смазываются под давлением, нагнетаемым масляным насосом по трубопроводу и каналам, выполненным в коленчатом валу, шатуне и корпусе привода. Забор масла насосом производится из картера станины через фильтр и радиатор масляный. Насос масляный шестеренного типа совмещен в одно целое с редуктором насоса и состоит из следующих основных частей: крышки, корпуса, ведущей шестерни, вращаемой коленчатым валом и ведомой шестерни. В корпусе размещены: редукционный клапан, состоящий из пробки, пружины и шарика, а также всасывающая и нагнетательная камеры.
Недостатками известного устройства являются неполноценное обеспечение смазки ползунов насоса, что приводит при непрерывном режиме эксплуатации к перегреванию насоса, также отсутствие системы охлаждения корпусов, деталей, узлов агрегата, что не позволяет использовать насос круглогодично в целях нагнетания нефтепромысловых сточных вод в нефтяные пласты в круглогодичном режиме.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является обеспечение круглогодичного режима работы плунжерного насосного агрегата с минимизацией времени на обслуживание и охлаждение за счет обеспечения полноценной смазки ползунов насоса и обеспечения охлажденной смазкой всех корпусов, деталей и узлов агрегатов.
Техническая задача решается плунжерным насосным агрегатом, включающим корпус станины с крышкой, приводную часть, установленные на едином основании электродвигатель с трехплунжерным насосом, снабженным системой смазки и состоящим из приводной и связанной с ней гидравлической частей, гидравлическую часть, содержащую корпус с картером и гидравлическую коробку, на которой закреплен клапан предохранительный, соединенную через всасывающие клапаны с приемным коллектором, причем в корпусе гидравлической части выполнены каналы, образующие, проточные полости высокого и низкого давления, а так же гнезда для размещения всасывающих и нагнетательных поджатых пружинами к седлам клапанов, установленных в проставке и коробке запорной соответственно, при этом приводная часть, предназначенная для преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение плунжеров при помощи кривошипно-шатунного механизма, шестерен и ползунов и изготовленная в виде одноступенчатого косозубого зацепления шестерен, выполненного по шевронной схеме, причем пара ведущих шестерен выполнены за одно целое с приводным валом, установленном в корпусе станины на двух роликовых подшипниках, а ведомые шестерни напрессованы на шейке коленчатого вала, устанавливаемого в боковых гнездах станины.
Новым является то, что редуктор снабжен каналами, сообщенными через привод насоса с масляным картером редуктора и через радиатор для разбрызгивания на трущиеся детали кривошипно-шатунного механизма, шестерни и ползуны в которых сделаны канавки для большей задержки масла, причем радиатор изготовлен соединенным трубопроводами с замкнутой системой охлаждения, оснащенной емкостью с охлаждающей жидкостью и циркуляционным насосом для прокачки этой жидкости через систему охлаждения.
На фиг. 1 изображен общий вид плунжерного насосного агрегата, смонтированного на едином основании; на фиг. 2 - плунжерный насосный агрегат в разрезе с системой охлаждения; на фиг. 3 - насос масляный в разрезе; на фиг. 4 - клапанный узел.
3
Плунжерный насосный агрегат состоит из приводной и гидравлической частей. Гидравлическая часть - насос состоит из корпуса 1 (фиг. 2), клапанных узлов 2, уплотнительных элементов 3, присоединительных патрубков 4 (фиг. 1) и приборов контроля давления 5, предохранительного клапана 6 (фиг. 2) и регулировочного клапана давления 7 (фиг. 1). Приводная часть - редуктор предназначена для преобразования вращательного движения коленчатого вала 8 (фиг. 2) в возвратно-поступательное движение плунжеров 9, смонтирована в станине 10 (фиг. 1), представляет собой одноступенчатое косозубое зацепление, выполненное по шевронной схеме (на фиг. 2 показано условно). Выполненная за одно целое с приводным валом 11 (фиг. 2) пара ведущих шестерен 12. Причем вал 11 установлен в станине 10 (фиг. 1) на двух роликовых подшипниках (на фиг. 2 не показаны). Для большей задержки масла и разбрызгивания на трущиеся детали кривошипно-шатунного механизма, в шестернях 12 и ползунах 13 сделаны канавки 14. Ведомые шестерни напрессованы на шейке коленчатого вала 8 (фиг. 2), устанавливаемого в боковых гнездах (на фиг. 1 и 2 не показаны) станины 10 (фиг. 1) на двух роликовых подшипниках (на фиг. 1 и 2 не показаны). Внутренняя полость станины 10 (фиг. 1) закрывается крышкой 15 (фиг. 2). Плунжерный насосный агрегат смонтирован на едином основании - станине 10 (фиг. 1) с электродвигателем 16, редуктором 17 (фиг. 2), гидроблоком 18, системой смазки 19 (фиг. 1), системой охлаждения масла 20 (фиг. 2), приборами контроля давления 5 (фиг. 1). Система охлаждения масла 20 состоит из емкости 21 (фиг. 2) с охлаждающей жидкостью, циркуляционного насоса 22, трубопроводов 23. Принцип работы системы охлаждения - принудительно циркуляционный. Источник охлаждающей жидкости емкость 21 объемом 1-3 м с охлаждающей жидкостью (например: пресная вода, соленая вода, антифриз, тосол и т.п.). Клапанный узел представляет собой корпус 24 (фиг. 4), в котором под действием пружин 25 движутся впускной клапан 26 и нагнетательный клапан 27, которые при работе перекрывают входные отверстия седел 28. В корпусе 29 (фиг. 3) масляного насоса размещены: редукционный клапан 30, состоящий из пробки 31, пружины 32 и шарика 33. Циркуляционный насос 22 прокачивает охлаждающую жидкость из емкости 21 по трубопроводам 23 через масляный радиатор 34, в котором по встроенной внутри трубке (на фиг. 2 не показано) прокачивается охлаждающая жидкость из емкости 21.
Плунжерный насосный агрегат работает следующим образом.
В системе управления включают электродвигатель 16 (фиг. 1). Вращение вала электродвигателя 16 передается через упругую втулочную - пальцевую муфту 35 (фиг. 4) к насосу высокого давления Т-60-3Д-М1, которое приводит во вращение пару ведущих шестерен 12 (фиг. 2) с приводным валом 11 редуктора. Ведущие шестерни 12 преобразуют вращательное движение коленчатого вала 8 в возвратно-поступательное движение ползунов 13, которые в свою очередь приводят в поступательное движение три плунжера 9. Далее плунжера 9, которые двигаются в корпусе 1 гидравлической части, всасывают жидкость из проемного трубопровода - одного из присоединительных патрубков 4 (фиг. 1) путем открытия впускных клапанов 26 (фиг. 4) клапанного узла, при этом плунжер 9 (фиг. 2) находится в крайнем левом положении (близким к корпусу 1 насоса). Клапанный узел представляет собой корпус 24 (фиг. 4), в котором под действием пружин 25 движутся впускной клапан 26 и нагнетательный клапан 27, которые при работе перекрывают входные отверстия седел 28. После наполнения жидкости полости гидравлического блока под давлением через клапанные узлы 2 (фиг. 1) с уплотнительными элементами 3 и приборами контроля давления 5 из присоединительного патрубка 4 плунжер 9 (фиг. 2) двигается в обратную сторону, т.е. к в крайнее правое положение, впускной клапан 26 закрывается. Под действием силы плунжера 9 открывается нагнетательный клапан 27 и нагнетаемая жидкость перетекает в нагнетаемый трубопровод - другой присоединительный патрубок 4 (фиг. 1). Причем в корпусе 29 (фиг. 3) масляного насоса размещены: редукционный клапан 30, состоящий из пробки 31, пружины 32 и шарика 33. Поддержание и регулировка давления в гидравлическом блоке 18 (фиг. 1) осуществляют предохранительным клапаном 6 (фиг. 2) и регулировочным клапаном давления 7 (фиг. 1) соответственно. Каждый из трех плунжеров 9 (фиг. 2) совершает аналогичные выше описанные операции в станине 10. При включении электродвигателя 16 (фиг. 1) вращательный момент от коленчатого вала 8 (фиг. 2) передается на привод масляного насоса. Масло из системы смазки 19 всасывается вращением двух шестерен 12 из картера редуктора 17 и перекачиванием через радиатор масляный 34 нагнетается под давлением в каналы редуктора 17, где разбрызгивается на трущиеся детали кривошипно-шатунного механизма, шестерни 12 и ползуны 13 в которых сделаны канавки 14 для большей задержки масла. Регулирование давления масла в системе осуществляется с помощью шарика 33 в редукционном клапане 30. Шарик прижимается пружиной 32 и закрывается пробкой 31. Одновременно с электродвигателем 16 (фиг. 1) запускается циркуляционный насос 22 (фиг. 2) системы охлаждения 20. Охлаждающая жидкость из емкости 21 нагнетается насосом 22 через внешнюю полость масляного радиатора 34. Масло охлаждается и поступает в картер редуктора 17 уже охлажденным. Далее охлаждающая жидкость, проходя через трубопроводы 23, поступает на охлаждение корпусов плунжеров 9 и далее возвращается обратно в емкость 21.
Заявляемый плунжерный насосный агрегат может быть изготовлен на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий. Применяется в сфере нефтедобычи при процессах нагнетания нефтепромысловых сточных вод в системе поддержания пластового давления.
Предлагаемый плунжерный насосный агрегат позволяет обеспечить круглогодичный режим работы с минимальными затратами времени на обслуживание и охлаждение за счет обеспечения охлажденной смазкой всех корпусов, деталей узлов и агрегатов и обеспечения полноценной смазки ползунов насоса.