Трехсекционный электронасосный агрегат

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к насосам для перекачивания различных жидкостей, в том числе для перекачивания нейтральных, агрессивных, токсичных, а также взрыво- и пожароопасных жидкостей, пары, которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси, в том числе для перекачивания товарной нефти, нефтепродуктов, метанола и газового конденсата.
Известен центробежный секционный многоступенчатый центробежный насос, каждая секция которого состоит из отдельного корпуса с установленными на валу 8-18 ступенями, каждая из которых состоит из рабочего колеса, обоймы, диска и направляющего аппарата с уплотнительными кольцами, при этом секции соединяются между собой при помощи переводников, а валы секций соединены между собой роликовыми муфтами, а вал крайней секции соединен с электродвигателем, причем все секции расположены вертикально и последовательно друг за другом, а осевые нагрузки от веса вала воспринимаются пятой и подпятником (см. книгу Справочник по нефтепромысловому оборудованию, под редакцией Е.И. Бухаленко, М, Недра, 1983, с. 291-298, рис. 118-119).
Однако данный центробежный секционный многоступенчатый центробежный насос имеет значительные осевые габариты, что затрудняет его наземную эксплуатацию и кроме того предъявляются требования к соосности установки валов при соединении секций между собой и с валом электродвигателя, что в конечном итоге требует использования сложной конструкции наземных сооружений для монтажа и эксплуатации описанной выше конструкции насоса. Кроме того, запуск в работу насоса одним электродвигателем приводит к повышенным пусковым крутящим моментам на валах и соединительных муфтах секций и при этом отсутствует возможность включения в работу отдельных секций независимо относительно друг друга, что усложняет процесс регулирования режима работы такого насоса.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является секционный электронасосный агрегат, содержащий установленные на опорной плите насосные секции электронасосного агрегата, последовательно сообщенные между собой посредством перепускного патрубка (см. патентный документ CN №2138203 Y, кл. F04D 1/10, опубл. 14.07.1993).
Данный секционный электронасосный агрегат позволяет собрать на опорной плите наземный электронасосный агрегат. Однако горизонтальное расположение насосной секции требует усложнения конструкции для обеспечения соосной работы валов секций и предотвращения их изгиба и кроме того, как и в вышеописанном насосе отсутствует возможность включения в работу отдельных насосных секций независимо относительно друг друга, что усложняет процесс регулирования режима работы такого насоса.
Технической проблемой, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение выявленных в известных технических решениях проблем.
Технический результат заключается в снижении пусковых крутящих моментов на валах секций и соединительных муфтах с одновременным независимым электроприводом каждой секции агрегата с обеспечением раздельного и независимого регулирования числа оборотов на каждой секции в отдельности в сочетании с вертикальным расположением валов секций и электродвигателей.
У казанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что трехсекционный электронасосный агрегат содержит установленные на опорной плите насосные секции электронасосного агрегата, причем смежные насосные секции последовательно сообщены между собой посредством перепускного патрубка, на выполненной плоской и квадратной опорной плите установлены вертикально три насосные секции с образованием в поперечном сечении насосных секций прямого угла между прямыми проходящими через продольные оси двух смежных насосных секций, при этом каждая насосная секция снабжена своим приводным электродвигателем, вал которого соединен с валом насосной секции через магнитную муфту, расположенную в отдельном корпусе, выполненном с радиальными ребрами жесткости и соосно соединенным посредством фланцевых соединений с расположенным на нем электродвигателем и расположенным ниже него корпусом насосной секции, в верхней части которой расположен нагнетательный патрубок, а в нижней части соосно установлен герметично соединенный с последним посредством фланцевого соединения опорный стакан, в котором установлена опора подшипника скольжения вала насосной секции, в боковой стенке опорного стакана установлен всасывающий патрубок насосной секции, опорный стакан соединен с опорной плитой посредством фланцевого соединения, посредством фланцевого соединения между опорным стаканом и корпусом насосной секции всасывающий патрубок первой по ходу перекачиваемой жидкой среды насосной секции и нагнетательный патрубок последней по ходу перекачиваемой жидкой среды насосной секции установлены в горизонтальном направлении, электронасосный агрегат снабжен двумя перепускными патрубками, первый перепускной патрубок посредством фланцевого соединения герметично присоединен со стороны одного конца к нагнетательному патрубку первой насосной секции и со стороны другого конца к всасывающему патрубку второй секции насосной секции по ходу перекачиваемой жидкой среды, а второй перепускной патрубок посредством фланцевого соединения герметично присоединен со стороны одного конца к нагнетательному патрубку второй насосной секции и со стороны другого конца к всасывающему патрубку третьей насосной секции по ходу перекачиваемой жидкой среды, боковая стенка корпуса магнитной муфты каждой насосной секции выполнена со штуцером для установки на нем датчика температуры внутри корпуса магнитной муфты, а боковая стенка корпуса каждой насосной секции в верхней его части выполнена со штуцером для установки на нем датчика давления внутри корпуса насосной секции.
В ходе работы по созданию трехсекционного электронасосного агрегата было выявлено, что представляется возможность повысить надежность работы и, как результат, увеличение времени безотказной работы и межремонтного ресурса работы за счет вышеописанной совокупности признаков, каждый из которых необходим для достижения заявленного технического результата, причем автономный привод каждой из насосных секций агрегата позволил при пуске в работу снизить пусковой крутящий момент, что снизило пиковые нагрузки на электроприводе, предотвращая таким образом его выход из строя. В тоже время это позволило за счет вертикального расположения валов насосных секций и соединенного с каждым из них электродвигателем в сочетании с использованием магнитной муфты в период пуска и при повышенных нагрузках снизить требования к биению валов во время их раскрутки и тем самым предотвратить выход из строя насосных секций и одновременно вертикальное расположение валов уменьшило радиальные нагрузки на подшипники, установленные вдоль валов в электродвигателе и в насосной секции, за счет их фактически механически независимой раскрутки, а указанное выше расположение патрубков на корпусе, в том числе перепускного патрубка минимизирует возможность создания радиальных нагрузок в насосной секции. В тоже время автономный привод каждой секции позволяет независимо регулировать производительность каждой секции и таким образом плавно регулировать производительность всего агрегата и, как результат, снизить пиковые нагрузки на электродвигателях, а в случае выхода из строя одного из двигателей за счет повышения нагрузки на работоспособной секции и продолжения выполнения агрегатом его функции предотвратить развитие аварийной ситуации на обслуживаемом агрегатом технологическом оборудовании, например химико-технологическом оборудовании с непрерывным технологическим циклом производства.
На фиг. 1 показана фотография общего вида трехсекционного электронасосного агрегата.
На фиг. 2 показан вид сверху на трехсекционный электронасосный агрегат
На фиг. 3 показан продольный разрез секции трехсекционного электронасосного агрегата.
Трехсекционный электронасосный агрегат содержит установленные на опорной плите 1 насосные секции 2 электронасосного агрегата. Смежные насосные секции 2последовательно сообщены между собой посредством перепускного патрубка, соответственно 3 и 4.
На выполненной плоской и квадратной опорной плите 1 установлены вертикально три насосные секции 2 с образованием в поперечном сечении насосных секций 2 прямого угла между прямыми проходящими через продольные оси двух смежных насосных секций 2.
Каждая насосная секция снабжена своим приводным электродвигателем 5, вал 6 которого соединен с валом 7 насосной секции 2 через магнитную муфту 8, расположенную в отдельном корпусе 9, выполненном с радиальными ребрами жесткости 10 и соосно соединенным посредством фланцевых соединений, соответственно 11 и 12, с расположенным на нем электродвигателем 5 и расположенным ниже него корпусом 13 насосной секции 2.
В верхней части корпуса 13 насосной секции 2 расположен нагнетательный патрубок 14, а в нижней части соосно установлен герметично соединенный с последним посредством фланцевого соединения 15 опорный стакан 16, в котором установлена опора 17 подшипника скольжения вала 7 насосной секции 2.
В боковой стенке опорного стакана 16 установлен всасывающий патрубок 18 насосной секции 2. Опорный стакан 16 соединен с опорной плитой 1 посредством фланцевого соединения 19, а посредством фланцевого соединения 15 между опорным стаканом 16 и корпусом 13 насосной секции 2 всасывающий патрубок 18 первой по ходу перекачиваемой жидкой среды насосной секции 2 и нагнетательный патрубок 14 последней по ходу перекачиваемой жидкой среды насосной секции 2 установлены в горизонтальном направлении.
Электронасосный агрегат снабжен двумя перепускными патрубками 3 и 4.
Первый перепускной патрубок 3 посредством фланцевого соединения герметично присоединен со стороны одного конца к нагнетательному патрубку 14 первой насосной секции 2 и со стороны другого конца к всасывающему патрубку 18 второй секции насосной секции 2 по ходу перекачиваемой жидкой среды, а второй перепускной патрубок 4 посредством фланцевого соединения герметично присоединен со стороны одного конца к нагнетательному патрубку 14 второй насосной секции 2 и со стороны другого конца к всасывающему патрубку 18 третьей насосной секции 2 по ходу перекачиваемой жидкой среды.
Боковая стенка корпуса 9 магнитной муфты 8 каждой насосной секции 2 выполнена со штуцером для установки на нем датчика температуры внутри корпуса магнитной муфты, а боковая стенка корпуса 13 каждой насосной секции 2 в верхней его части выполнена со штуцером для установки на нем датчика давления внутри корпуса 13 насосной секции 2.
Трехсекционный электронасосный агрегат работает следующим образом.
Вал 7 каждой насосной секции 2 приводится во вращение от своего электродвигателя 5 через магнитные муфты 8. Вращение от вала 7 передается насосным колесам. Нагнетаемая жидкость из первой насосной секции 2 через первый перепускной патрубок 3 поступает во вторую секцию 2 для дальнейшего повышения давления нагнетания и далее из второй насосной секции 2 через второй перепускной патрубок 4 в третью насосную секцию и из последней нагнетаемая жидкость по заданным давлением через нагнетательный патрубок 14 третьей насосной секции 2 подается потребителю.
Использование предлагаемой конструкции позволит,
- обеспечить работу на более низких скоростях вращения вала насосных секций для обеспечения заданного напора;
- снизить пиковые нагрузки на электродвигатели;
- обеспечить более широкий диапазон напоров и подач, обусловленный применением трех насосных секций, установленных в одном агрегате.
- возможность менять напор, развиваемый агрегатом в широком диапазоне;
- повысить надежность предотвращения утечек за счет использования магнитной муфты;
- повысить надежность агрегата, поскольку в случае выхода из строя одной из насосных секций работоспособность агрегата в целом не теряется и его эксплуатация может быть продолжена после подключения оставшихся в работе насосных секций;
- повысить надежность работы за счет разгрузки вертикальных роторов насосных секции от осевых усилий, что позволяет гибко подстраивать многосекционные агрегаты под нужды любого технологического процесса и значительно повышает их ресурсы.