Центробежный вертикальный насос
CENTRIFUGAL VERTICAL PUMP

Изобретение относится к насосной технике и может быть использовано при создании установок для откачки из емкостей, например, водонефтяной смеси с присутствием абразивных механических примесей.
Проблемой создания насосов, особенно полупогружных, работающих в тяжелых условиях, является повышение их надежности, ремонтоспособности и облегчение проведения регламентных работ, которые в силу специфики условий работы производятся довольно часто и стоят достаточно дорого. Это, отчасти, связано с недостаточным контролем состояния, как элементов конструкции, так и параметров барьерной\запорной жидкости, особенно в случае расположения торцовых уплотнений непосредственно за рабочим колесом. Одним из основных условий обеспечения безопасной работы полупогружных центробежных насосных агрегатов при перекачивании взрыво-пожароопасных жидкостей является надежный достоверный контроль герметичности уплотнений вала.
Известен центробежный вертикальный насос с погруженной в перекачиваемую среду проточной частью, содержащий двигатель, валопровод, образованный одной или несколькими подвесками, узел уплотнения, образованный двумя торцовыми уплотнениями и разделительной камерой, заполненной охлаждающе-смазывающей жидкостью, проточную часть, с расположенной в ней крыльчаткой, ограниченную корпусом уплотнения и корпусом насоса с отводом, датчик утечки, расположенный ниже уровня подшипников во внутренней полости валопровода (RU 71710 U1, МПК F04D 7/04, 20.03.2008).
Известен центробежный насос, содержащий проточную часть, образованную крыльчаткой, расположенной в корпусе насоса, основной узел уплотнения, вспомогательное уплотнение, подшипниковую опору, двигатель, причем, в качестве вспомогательного уплотнения используется магнитная муфта с защитным экраном (RU 71711 U1, МПК F04D 7/04, 20.03.2008).
Известен центробежный насос с погруженной в перекачиваемую среду проточной частью, содержащий двигатель, валопровод, образованный одной или несколькими подвесками, проточную часть, образованную крыльчаткой, расположенной в корпусе насоса и отводом, датчик утечки, отличающийся тем, что между рабочим колесом и валопроводом имеется разделительная полость с расположенным в ней двойным торцовым уплотнением, валы валопровода установлены в цодшипниках качения, при этом охлаждение нижнего торцевого уплотнения осуществляется за счет протекания перекачиваемой жидкости через канал в корпусе насосного агрегата, а охлаждение верхнего торцевого уплотнения осуществляется смазочно-охлаждающей жидкостью, залитой в разделительную полость, датчик утечки расположен ниже уровня подшипников во внутренней полости валопровода, ниже уровня подшипников организована полость для сбора утечек с отверстием, закрытым заглушкой, и верхняя часть верхней подвески расположена выше уровня плиты (RU 74975, U1, МПК F04D 7/04, 20.07.2008).
Общим недостатком известных конструкций является отсутствие устройства контроля за наличием и состоянием затворной жидкости в камере между торцовыми уплотнениями и невозможностью своевременного обнаружения выхода из строя нижнего уплотнения, что может привести к выходу из строя насоса, а при перекачивании взрыво-пожароопасных сред может привести к взрыву или возгоранию.
Известен насосный агрегат состоящий из двигателя, опорной плиты, валопровода, камеры с затворной жидкостью, расположенной между двумя торцовыми уплотнениями, датчика утечки, причем, агрегат оснащен устройством контроля уровня затворной жидкости, установленным над опорной плитой агрегата и соединенным посредством системы трубопроводов с камерой затворной жидкости, которое состоит из емкости, в крышке которой установлен индикатор поплавкового типа со шкалой, и датчика уровня жидкости или датчика давления (пат. RU №2435987 МПК F04D 7/00, 10.12.2011 - прототип).
Недостатком известного технического решения является отсутствие системного текущего контроля за состоянием затворной жидкости в камере между торцовыми уплотнениями и невозможность, вследствие этого, своевременного предотвращения повреждения элементов конструкции. Гак наличие длинной системы трубопроводов отделяющих жидкость, непосредственно омывающую уплотнения и жидкость, с которой снимаются параметры устройством контроля уровня затворной жидкости, приводит к недостоверности результатов измерения. Особенно это актуально при использовании насосов в большом интервале температур (от - 60 град.С в районах крайнего Севера, до + 45 град.С в южных регионах) т.к. в данном случае масло в указанных трубопроводах либо загустевает, либо замерзает, (что приведет к неверным показаниям системы контроля или ее полному отказу), а в случае замены масла антифризной жидкостью, точность измерений будет не удовлетворительной (вследствие ее большого собственного объемного расширения в указанном интервале температур).
Кроме того, при наличии избыточного давления в емкости (и\или перекачивании жидкости с высоким давлением насыщенных паров) в случае разгерметизации нижнего торцового уплотнения жидкость (в месте ее измерения) не опустится и показания ее уровня будут находится в допустимом интервале (т.е. не будут соответствовать опасно сложившейся ситуации), т.е. устройство контроля уровня затворной жидкости не полностью выполняет свои функции, так как возможны ситуации, когда будет отсутствовать индикация о нарушении целостности нижнего торцового уплотнения, при его реальном выходе из строя.
Так же следует отметить, что само наличие таких крупноразмерных трубопроводов (1-3м длинной) ведет к росту массогабаритных характеристик изделия, увеличению его себестоимости и снижению надежности работы.
Задачей изобретения и его техническим результатом является повышение надежности работы центробежного насоса и снижение вероятности его непредсказуемых отказов.
Технический результат достигается тем, что в известном центробежном насосе с погружаемой в перекачиваемую среду проточной частью, содержащем двигатель, опорную плиту, валопровод, образованный одной или несколькими подвесками, узел уплотнения, образованный двумя торцевыми уплотнениями и камерой с барьерной или затворной жидкостью между ними, в котором, согласно изобретения, он снабжен системой контроля состояния барьерной или затворной жидкости, включающей, как минимум, устройство измерения уровня жидкости и устройство измерения давления, каждое из которых имеет индикаторную часть и часть, реагирующую на изменение параметра жидкости, причем части, реагирующие на изменение параметра жидкости, расположены между двумя торцевыми уплотнениями, непосредственно в камере с барьерной или затворной жидкостью. Кроме того, система контроля состояния барьерной или затворной жидкости содержит устройство измерения температуры, причем все устройства измерения параметров жидкости выполнены электронными или электромеханическими.
Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что в случае их использования осуществляется повышение надежности работы центробежного насоса и снижение вероятности непредсказуемых отказов работы насоса.
Принципиальная схема центробежного вертикального насоса представлена на чертеже, где:
1. Проточная часть,
2. Электродвигатель,
3. Плита,
4. Валопровод,
5. Подвеска,
6. Торцовые уплотнения,
7. Камера с барьерной жидкостью,
8. Устройство измерения уровня жидкости (часть, реагирующая на изменение параметра жидкости),
9. Устройство измерения давления (часть, реагирующая на изменение параметра жидкости),
10. Устройство измерения температуры (часть, реагирующая на изменение параметра жидкости),
11. Крыльчатка,
12. Выходной патрубок.
Центробежный насос с погружаемой в перекачиваемую среду проточной частью 1, содержит двигатель 2, опорную плиту 3, валопровод 4, образованный одной или несколькими подвесками 5, узел уплотнения, образованный двумя торцевыми уплотнениями 6 и камерой 7 с барьерной или затворной жидкостью между ними, причем в камере 7 расположены устройство измерения уровня жидкости 8, устройство измерения давления 9, и устройство измерения температуры 10, каждое из которых имеет индикаторную часть (на фиг 1 не показаны) и часть, реагирующую на изменение параметра жидкости, причем части, реагирующие на изменение параметра жидкости расположены между двумя торцевыми уплотнениями, непосредственно в камере с барьерной или затворной жидкостью 7. Валопровод 4 соединен с крыльчаткой 11. В корпусе насоса выполнен выходной патрубок 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Перед началом работы насос погружают в емкость с жидкостью и закрепляют плиту 3. Жидкость при этом заполняет корпус насоса.
При запуске двигателя 2 крутящий момент передается валопроводом 4 к крыльчатке И, которая создает напор жидкости и поднимает ее к выходному патрубку 12.
Состояние запорной или барьерной жидкости во все время работы насоса постоянно контролируется устройствами 8, 9, 10, причем, поскольку все части устройств, реагирующие на изменение параметра жидкости, расположены непосредственно в камере 7, то информация, поступающая по проводам на индикаторную часть устройств, отражает реальное состояние барьерной или затворной жидкости, а, следовательно, и уплотнений 6. В случае нештатного состояния барьерной или затворной жидкости, подается сигнал о наличии этой нештатной ситуации, что снижает вероятность выхода из строя элементов конструкции и повышает надежность работы и ресурс насоса в целом, (за счет своевременного поведения регламентных работ и устранения нештатных ситуаций).
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность работы насоса, снизить вероятность непредсказуемых отказов, упростить и удешевить конструкцию насоса.