МОНОБЛОЧНЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в системах сбора и промыслового транспорта нефти и воды на нефтяном месторождении.
Известны серийные насосные агрегаты на основе центробежных насосов типа ЦНС. Эти насосы хорошо работают на месторождениях, продукция которых стабильна по реологическим параметрам и объемам добычи. В то же время они являются наиболее энергоемким звеном, влияющим на технологические показатели системы сбора и промыслового транспорта.
Недостатком упомянутых насосов является высокая металлоемкость, сложность конструкции, необходимость строительства массивных фундаментов для насоса и электродвигателя.
Наиболее компактными и удобными в эксплуатации являются погружные винтовые насосы. В авт. св. СССР №268178 описан такой насос, представляющий собой моноблочную конструкцию, состоящую из статора, электродвигателя и винтового насоса, встроенного во внутреннюю полость ротора. В рубашке винтового насоса помещены нагнетательные элементы - винты, концевые участки которых упираются в подпятники. Передача вращения от ротора к нагнетательным элементам осуществляется с помощью промежуточного элемента - трехлопастной крыльчатки, т.е. конструкция сохранила все традиционные части насосного агрегата: двигатель - передачу - насос. Линейные размеры насоса определяются суммой длин насоса и двигателя. Агрегат попрежнему остается громоздким и характеризуется высокими удельными энергозатратами. Кроме этого агрегат содержит большое количество узлов трения, которые в условиях перекачки промысловых сред, содержащих мехпримеси, быстро изнашиваются и выходят из строя.
Наиболее близким по конструкции к предлагаемой полезной модели является осевой моноблочный насосный агрегат с электродвигателем полумокрого типа (Полиновский А.Ю., Лещинер Л.Б. Авиационные центробежные насосные агрегаты. - М.: Машиностроение, 1978. - 216 с. См. стр.97-99) В этом насосе нагнетательные элементы - рабочие колеса заключены в обойму (бандаж) на которой в свою очередь закреплен ротор. Рабочие колеса насажены на вал, который вращается в подшипниках, установленных во втулках пилонов, выполненных на торцевых крышках. Статор электродвигателя установлен в корпусе насоса и отделен от его проточной части и ротора экраном.
Известный агрегат нормально работает на чистых маловязких жидкостях, например, при перекачке авиационного керосина. При перекачке вязких жидкостей резко возрастают гидравлические потери, поскольку такие элементы насоса, как вал и пилоны с подшипниками значимо уменьшают сечение проточной части насоса. Обойма конструктивно так соединена с ротором, что ее замену в отдельности от ротора в случае необходимости осуществить практически невозможно.
Ставится задача создания насосного агрегата более простого по конструкции и эффективного при перекачке любых жидкостей путем увеличения сечения проточной части и легкой замены при необходимости одного нагнетательного элемента на другой.
Для этого в известном насосном агрегате, содержащем статор, ротор, закрепленный на обойме, внутри которой расположены нагнетательные элементы и узлы опорных подшипников, ротор установлен в подшипниках вне проточной части насоса, а нагнетательные элементы выполнены в виде свободной от вала винтовой поверхности (геликоида).
Соприкасаемые поверхности обоймы и ротора снабжены съемно-разъемными замками, например, в виде выступов и канавок. Нагнетательный элемент жестко связан с внутренней поверхностью обоймы, например сваркой. Установка обоймы с ротором в подшипниках вне проточной части насоса
позволяет увеличить сечение проточной части как за счет объема самих подшипников и пилонов, так и за счет объема вала, необходимость в котором в данном случае отпадает. Положение нагнетательных элементов при этом фиксируется только их креплением к внутренней поверхности обоймы, например, сваркой. При этом форма выполнения самих нагнетательных элементов, которые становятся свободными от вала, может быть упрощена до обычной винтовой поверхности (геликоида), соединенных только с обоймой и создать при этом максимально возможную рабочую поверхность, что также способствует снижению гидравлических потерь, а также упрощает конструкцию насоса в целом и снижает его металлоемкость. Закрепление ротора на обойме съемно-разъемным способом позволяет легко заменять обойму не только в случае ее неисправности, но и приспосабливать форму нагнетательных элементов к параметрам перекачиваемой жидкости, для чего насос может поставляться в комплекте с обоймами, оснащенными разными по форме нагнетательными элементами.
На чертеже показан предлагаемый моноблочный насосный агрегат. Он содержит статор 1, ротор 2, закрепленный на обойме 3, внутри которой расположен нагнетательный элемент 4, а также подшипники 5.
Моноблочный насосный агрегат работает следующим образом. Вначале осуществляют сборку насоса. Для этого в зависимости от параметров перекачиваемой жидкости (вязкость, наличие мехпримесей, температура и т.д.) подбирают обойму с нужным нагнетательным элементом, замыкают ее с ротором. Затем насос соединяют с входным и выходным трубопроводами. При необходимости откачки жидкости из емкости (или скважины), его опускают в емкость (скважину). После включения насоса в электросеть ротор набирает обороты, увлекая за собой посредством обоймы, нагнетательные элементы и подает перекачиваемую жидкость в выходной трубопровод. При этом расположение подшипников позволяет увеличить сечение проточной части как за счет объема самих подшипников и пилонов, так и за счет объема вала. В результате этого напор насоса, по сравнению с аналогом, возрастает, а удельные
затраты энергии на перекачку снижаются. Нагнетательные элементы, выполненные свободными от вала, в нормальной проекции при данном диаметре имеют максимально возможную рабочую поверхность и обеспечивают, по сравнению с аналогом, более высокую производительность насоса.
Таким образом, предлагаемый моноблочный насосный агрегат обладает повышенной производительностью и напором, пониженным гидравлическим сопротивлением проточной части, является более простым и компактным по конструкции, способен перекачивать различные жидкости, в том числе сырую нефть, содержащую воду и мехпримеси, а также товарную нефть и нефтепродукты.