Насосная установка

Полезная модель относится к устройствам для перекачки жидкостей, в частности, к насосным установкам для горизонтальных, наклонных и вертикальных трубопроводов, и предназначена для поднятия давления в трубопроводах, для закачки жидкостей в скважины, для перекачки жидкостей по трубопроводу. Может быть применима в нефтедобывающей промышленности. Может использоваться в удаленных местах расположения трубопровода, на скважинах.
Известна кустовая дожимная насосная установка для системы поддержания пластового давления по патенту РФ на полезную модель №121319, F04D 13/06, 2012. Установка состоит из корпуса в виде толстостенной трубы. Корпус смонтирован на раме или свайном основании, расположен под углом к горизонту, подключен к системе водовода фланцевым соединением и устьевой арматурой. Размещение корпуса под углом необходимо для нормальной работы гидрозащиты погружного электродвигателя. Внутри корпуса на центраторах размещен электроцентробежный насос с погружным электродвигателем, осуществляющей перекачку подготовленной воды, поступающей от входного к выходному водоводам. Недостатком является трудоемкость монтажа, сложность ремонта и обслуживания из-за наклонной установки корпуса, сложности извлечения насоса и двигателя из длинномерного корпуса, из-за необходимости снятия устьевой арматуры.
Известна кустовая дожимная мультифазная насосная установка по патенту РФ на полезную модель №176789, F04D 13/06, 2012. Насосная установка включает в себя корпус в виде толстостенной трубы, смонтированный на свайном основании под углом и подключенный к системе нефтепроводов фланцевым соединением и устьевой арматурой. Внутри трубы размещен погружной электродвигатель с гидрозащитой и напорный электроцентробежный насос, установленный на центраторах и снабженный мультифазной насосной секцией. Недостатком является низкая ремонтопригодность, связанная с размещением всех внутренних узлов в едином корпусе, что не позволяет извлечь и заменить один узел без отсоединения установки от трубопровода и без полного демонтажа всей установки.
В качестве ближайшего аналога выбрана насосная установка по РФ на полезную модель №196510 F04D 13/08, 29/62, 2019. Насосная установка содержит погружной электродвигатель с размещенным за ним устройством гидрозащиты (протектором), которые установлены в корпусе. Корпус выполнен в виде трубы, соединяющийся с секцией центробежного насоса фланцевым соединением. Одна или несколько секций центробежного насоса установлены между корпусом насосной установки и выходным переходным патрубком, к которым присоединены с помощью фланцев. На боковой поверхности корпуса электродвигателя располагается герметичный кабельный ввод, для подвода питания к двигателю. Соединение с трубопроводом осуществляется с помощью фланцев через переходные входной и выходной патрубки. Недостатком насосной установки является невысокая ремонтопригодность, сложность замены узлов при ремонте. Это объясняется необходимостью замены электродвигателя вместе с гидрозащитой в случае выхода из строя одного из узлов, трудоёмкостью монтажа и стыковки корпуса электродвигателя с секциями центробежного насоса. Высокая трудоемкость монтажа связана с большими габаритами корпуса электродвигателя. Кроме того, при стыковке корпусов электродвигателя с секциями центробежного насоса необходимо проведение операции прокачки маслосистемы, что также вызывает технологические сложности при подключении системы к установке, при необходимости прочистки отверстий для установки маслосистемы, при прокачке маслосистемы в горизонтальном положении. При прокачке маслом узлов насосной установки требуется ее демонтаж. Конструкция и расположение кабельного ввода создают сложности при стыковке модуля электродвигателя с секциями центробежного насоса.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение технологичности монтажа и ремонтопригодности насосной установки.
Технический результат достигается за счет того, что в насосной установке, содержащей электродвигатель, помещенный в отдельный корпус выполненный в виде трубы с фланцами и герметичным кабельным вводом, центробежный насос, секция которого помещена в свой корпус, выполненный в виде трубы с фланцами, входной и выходной переходные патрубки, соединенные соответственно с помощью фланцев с корпусом электродвигателя и корпусом секции центробежного насоса, и снабженные фланцами для соединения с трубопроводом, согласно полезной модели, между корпусом электродвигателя и корпусом секции центробежного насоса установлены корпус устройства гидрозащиты, выполненный в виде трубы с фланцами, и дополнительный фланец, в дополнительном фланце выполнены отверстия для маслосистемы, дополнительный фланец и ответные ему фланцы корпуса электродвигателя и корпуса секции центробежного насоса снабжены центровочными элементами, вал гидрозащиты соединен с валами электродвигателя и центробежного насоса с помощью соединительных муфт, кабельный ввод выполнен в виде муфты, установленной в отверстии фланца корпуса электродвигателя со стороны присоединения его к трубопроводу.
Технический результат обеспечивается тем, что устройство гидрозащиты помещено в отдельный корпус, выполненный в виде трубы с фланцами. Данный корпус соединен с помощью фланца с корпусом электродвигателя. Это позволяет при необходимости рассоединить фланцы соседних корпусов и беспрепятственно демонтировать, и смонтировать тот или иной модуль для ремонта или замены находящегося внутри оборудования. При этом операции демонтажа облегчаются за счет значительного снижения веса и габаритов отсоединяемой части насосной установки. Установка между корпусом гидрозащиты и корпусом секции центробежного насоса дополнительного фланца с отверстиями для установки элементов маслосистемы позволяет без демонтажа установки оперативно произвести прокачку маслосистемы при сборке установки после демонтажа, и позволяет без труда отсоединить и извлечь дополнительный фланец для прочистки выполненных в нем отверстий маслосистемы. Дополнительный фланец и ответные ему фланцы корпуса электродвигателя и корпуса секции центробежного насоса снабжены центровочными элементами, которые могут быть выполнены в виде посадочных отверстий. Совмещение при сборке пространственного положения посадочных отверстий соседних фланцев и их стопорение путем стягивания шпилек с гайками значительно упрощает процесс сборки за счет исключения смещения крупногабаритных корпусов узлов установки. Применение механических соединительных муфт для соединения вала устройства гидрозащиты с валами электродвигателя и центробежного насоса обеспечивает легкую разборку соединений, позволяет производить крепление и демонтаж без перемещения оборудования, облегчает процесс сборки за счет обеспечения соосности. Выполнение кабельного ввода в виде муфты, установленной в отверстии, позволяет ускорить и упростить процесс установки и герметизации самого кабельного ввода и обеспечить герметизацию кабеля не нарушая герметичность кабельного ввода. Установка кабельного ввода во фланец корпуса электродвигателя со стороны присоединения его к трубопроводу в непосредственной близости к входному патрубку позволяет обеспечивает удобство монтажа и стыковки модуля электродвигателя с модулем гидрозащиты.
На фигуре 1 представлен общий вид насосной установки.
На фигуре 2 представлена установка кабельного ввода с торца фланца.
На фигуре 3 представлена установка кабельного ввода в плоской кольцевой части фланца.
Насосная установка содержит корпус 1 электродвигателя 2, корпус 3 устройства гидрозащиты 4, корпус 5 секции 6 центробежного насоса 7. Корпуса 1, 3, 5 выполнены в виде труб с присоединительными фланцами на концах. Корпус 1 электродвигателя 2 снабжен фланцем 8 со стороны присоединения его к трубопроводу. Со стороны присоединения к корпусу 3 корпус 1 снабжен фланцем 9. Корпус 3 устройства гидрозащиты 4 снабжен фланцем 10 со стороны присоединения к корпусу 1 и фланцем 11 со стороны присоединения к секции 6 центробежного насоса 7. Насосная установка может содержать одну ступень центробежного насоса 7 и может содержать несколько его ступеней. Секция каждой ступени помещена в корпус 5, снабженный присоединительными фланцами 12. При наличии нескольких ступеней центробежного насоса корпуса 5 его секций соединены с помощью фланцев 12. Насосная установка снабжена входным переходным патрубком 13 и выходным переходным патрубком 14. Патрубки 13 и 14 снабжены фланцами 15 для присоединения к фланцу 8 корпуса 1 или к фланцу 12 секции центробежного насоса и снабжены фланцами 16 для присоединения к ответным фланцам трубопровода. Во фланце 8 корпуса 1, являющемся ответным фланцу 15 входного переходного патрубка 13, выполнено сквозное радиальное отверстие, в которое установлена муфта 17 кабельного ввода 18 с кабелем 19. Отверстие для кабельного ввода 18 может быть выполнено как в торцевой части фланца 8, так и в его плоской кольцевой части. Между корпусом 1 электродвигателя 2 и корпусом 3 устройства гидрозащиты 4 установлен промежуточный дополнительный фланец 20. Фланец 20 соединен с фланцем 9 корпуса 1 и фланцем 10 корпуса 3. В цилиндрической части дополнительного фланца 20 выполнены отверстия для установки элементов маслосистемы (на чертеже не показаны). Отверстия во фланце 20 могут быть закрыты пробками. Во фланце 20, фланце 9 и фланце 10 выполнены посадочные отверстия под шпильки. Могут быть использованы иные посадочные элементы, например, содержащие ответные выемки и выступы. Вал устройства гидрозащиты 4 соединен с валом электродвигателя 2 и валом центробежного насоса 7 механическими соединительными муфтами (на чертеже не показаны), в качестве которых могут использовать муфты стандартные, зубчатые с прямобочными или эвольвентными шлицами. Если используют несколько ступеней центробежного насоса 7, то их валы между собой также соединяются данными муфтами.
Насосная установка работает следующим образом.
Для поднятия давления в трубопроводе с целью перекачки жидкости или для закачки жидкости в скважину производят монтаж насосной установки на трубопроводе. Диаметр корпуса 1 электродвигателя 2, корпуса 3 устройства гидрозащиты 4 и корпусов 5 секций центробежного насоса 7, а также количество ступеней 6 выбирают в зависимости от требуемой мощности установки. К корпусу 1 с установленным в нем погружным электродвигателем 2 присоединяют промежуточный дополнительный фланец 20 и корпус 3 с установленным в нем устройством гидрозащиты 4. При этом фланец 10 корпуса 3 опирают на сухари, совмещают посадочные отверстия во фланцах 10, 20 и 9, устанавливают в них шпильки и стягивают их с помощью гаек. Таким образом производят стопорение фланцев соединяемых корпусов и предотвращают смещение корпусов друг относительно друга. Выходной фланец 11 корпуса 3 устройства гидрозащиты 4 соединяют с фланцем 12 первой секции корпуса 6 центробежного насоса 7, при необходимости, производят дальнейшее соединение корпусов 6 секций насоса. Далее через переходные патрубки 13, 14 насосную установку присоединяют к трубопроводу, соединяя между собой фланец 8 корпуса 1 с фланцем 15 переходного входного патрубка 13 и фланец 12 корпуса последней секции центробежного насоса 7 с фланцем 15 переходного входного патрубка 14. При соединении валов электродвигателя 2, гидрозащиты 4, центробежного насоса 7 используют механические соединительные муфты. Производят прокачку маслосистемы в соединяемых устройствах. Для этого на отверстия в цилиндрической части дополнительного фланца устанавливают входной и выходной штуцеры с манометрами и подают под давлением масло. Заполняют внутренние полости сборочной единицы двигатель-гидрозащита диэлектрическим маслом без присутствия воздуха. При отсутствии отверстий в дополнительном фланце 20 проведение прокачки без полного разбора насосной установки невозможно. Через кабельный ввод 18 в виде муфты 17, расположенной во фланце 8 к питающему кабелю 19 подводится напряжение на погружной электродвигатель 2. Через входной патрубок 13, на вход насосной установки подают перекачиваемую жидкость, которая, огибая погружной электродвигатель 2, по внутреннему пространству корпуса 1 через устройство гидрозащиты 4 попадает на вход первой ступени центробежного насоса 7. Поток перекачиваемой жидкости попадает на рабочие колеса одной или нескольких ступеней центробежного насоса 7, где разгоняется, повышая давление жидкости на выходе из насосной установки. Мощность погружного электродвигателя 2, количество ступеней и секций центробежного насоса 7 зависит от требуемых характеристик насосной установки. При необходимости ремонта или полной замены электродвигателя 2, устройства гидрозащиты 4 или элементов какой-либо ступени центробежного насоса, производят отсоединение фланца нужного корпуса, от фланца смежного с ним корпуса, извлекают нуждающееся в ремонте устройство, выполняют необходимые работы, после чего корпус с отремонтированным устройством присоединяют к насосной установке. Валы соединяют с помощью механических соединительных муфт. Удаляют воздух из маслосистемы через отверстия в промежуточном фланце 20, после чего оборудование готово к дальнейшей эксплуатации. Данная конструкция насосной установки позволяет монтировать ее в действующий трубопровод без необходимости строительства отдельного здания, а ремонт и обслуживание оборудования могут быть проведены в полевых условиях.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить технологичность монтажа и ремонтопригодность насосной установки.