RU2238437C1

RU2238437C1 - Multistage multisection centrifugal pump

Info

Publication number: RU2238437C1
Application number: RU2003105990/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Слесарев (RU); В.А. Слесарев; А.В. Крюков (RU); А.В. Крюков; В.А. Крюков (RU); В.А. Крюков; М.М. Муслимов (RU); М.М. Муслимов
Original assignee: ЗАО НТК "МодульНефтеГазКомплект"
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-10-20

Abstract

FIELD: oil producing industry.

SUBSTANCE: invention relates to pumps designed for delivering water into oil production bed. Sections of multistage centrifugal pump are connected by members including couplings and subs. Pump has section shafts one of which is driving, and the other is driven, both being connected by couplings into pairs. Section connector is made in form of hydrodynamic transmission including pump and turbine wheels with their shafts, particularly, fluid couplings. Sub is made in form of curvilinear channel with angle of turning of delivered liquid flow from 0^o to 180^o. Shaft of pump wheel of hydrodynamic transmission is connected with coaxial driving shaft of one of sections. Shaft of turbine wheel of hydrodynamic transmission is connected with coaxial driven shaft of other section. Invention is aimed at reducing length of pump by arranged sections at any angles between axes of their shafts. Rotors balancing is facilitated as there is no rigid mechanical coupling between shafts of sections. Pumps can be mounted on small-size sites. High starting torque on section shaft and couplings are excluded. Speed of rotation of rotors in different sections can be set independently.

EFFECT: improved reliability in operation.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к насосам для перекачивания различных жидкостей, в том числе воды, предназначенной для закачивания в нефтяной пласт для поддержания пластового давления. Изобретение может быть использовано в различных отраслях, например в нефтяной промышленности.The invention relates to mechanical engineering, and in particular to pumps for pumping various liquids, including water, intended for injection into an oil reservoir to maintain reservoir pressure. The invention can be used in various industries, for example, in the oil industry.

Известно устройство - осевой насос, включающее рабочее колесо со втулкой, жестко посаженной на вал, направляющий аппарат, колено, отвод, подшипники скольжения, обтекатель, сальник. Выход рабочего колеса соединен через направляющий аппарат с коленом, которое соединено с отводом. При этом вал, служащий для привода рабочего колеса, расположен внутри обтекателя. Вал вместе с обтекателем выводится из внутренней полости колена через отверстие в стенке колена. Герметичность проточной части обеспечивается сальником на валу [Ведерников М.И. Компрессорные и насосные установки химической промышленности. М.: Высшая школа, 1974, с. 168-170, рис. 99].A device is known - an axial pump, comprising an impeller with a sleeve rigidly mounted on a shaft, a guide apparatus, an elbow, a tap, sliding bearings, a fairing, an oil seal. The output of the impeller is connected through a guide apparatus to a knee, which is connected to the tap. In this case, the shaft serving to drive the impeller is located inside the fairing. The shaft together with the cowling is discharged from the internal cavity of the knee through an opening in the knee wall. The tightness of the flow part is ensured by the gland on the shaft [Vedernikov M.I. Compressor and pump units of the chemical industry. M .: Higher school, 1974, p. 168-170, fig. 99].

Недостатком насоса (аналога) является низкий развиваемый им напор перекачиваемой жидкости из-за небольшого количества ступеней.The disadvantage of the pump (analogue) is the low pressure it develops of the pumped liquid due to the small number of stages.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство - центробежный многоступенчатый насос с секциями, состоящими из корпуса с установленным в нем пакетом ступеней, собранным по валу и состоящим в зависимости от типоразмера насоса из нескольких или нескольких десятков ступеней, причем каждая ступень состоит из рабочего колеса, обоймы, диска и направляющего аппарата с уплотнительными кольцами, при этом секции соединяются между собой при помощи соединителей секций, состоящих из муфты и переводника, а валы секций, один из которых ведущий, другой ведомый, соединяются между собой роликовыми муфтами [Справочник по нефтепромысловому оборудованию. Под ред. Е.И.Бухаленко. М.: Недра, 1983, с.294-296, рис. 119].The closest technical solution to the proposed one is a device - a centrifugal multistage pump with sections consisting of a housing with a set of stages installed in it, assembled along the shaft and consisting, depending on the size of the pump, of several or several tens of stages, each stage consisting of an impeller, clips, a disk and a guiding apparatus with O-rings, while the sections are interconnected using section connectors consisting of a coupling and an adapter, and the section shafts are n of which the master, the other driven, are interconnected by roller couplings [Oilfield Equipment Handbook. Ed. E.I. Bukhalenko. M .: Nedra, 1983, p. 294-296, Fig. 119].

Недостатками насоса является его большая длина, необходимость соблюдать строгую соосность валов при соединении секций между собой, необходимость тщательной балансировки ротора. При наземном монтаже такой насос требует специальную площадку или платформу большой длины, соответствующую габаритам насоса, что значительно удорожает сооружение, например, дожимных насосных станций в системах предварительной переработки и транспорта нефти, где такие насосы применяются в установках поддержания пластового давления для закачивания воды в нефтяной пласт.The disadvantages of the pump are its large length, the need to observe strict alignment of the shafts when connecting the sections to each other, the need for careful balancing of the rotor. For surface mounting, such a pump requires a special platform or platform of large length corresponding to the dimensions of the pump, which significantly increases the cost of building, for example, booster pump stations in pre-processing and oil transportation systems, where such pumps are used in reservoir pressure maintenance installations to pump water into the oil reservoir .

Другими недостатками насоса являются повышенные пусковые крутящие моменты на валах и соединительных муфтах секций вследствие применения жестких соединительных муфт, невозможность плавного включения в работу отдельных секций и независимого регулирования числа оборотов вала в разных секциях.Other drawbacks of the pump are increased starting torques on the shafts and couplings of the sections due to the use of rigid couplings, the inability to smoothly switch on individual sections and independently control the number of shaft revolutions in different sections.

Задача изобретения - уменьшение габаритов насосной установки. Технический результат - возможность несоосного расположения валов секций под любым углом между их осями - от 0 до 180°, исключение повышенных пусковых крутящих моментов на валах секций и соединительных муфтах, возможность раздельного регулирования числа оборотов на каждой секции в отдельности.The objective of the invention is to reduce the size of the pumping unit. EFFECT: possibility of misaligned arrangement of section shafts at any angle between their axes - from 0 to 180 °, elimination of increased starting torques on section shafts and couplings, the possibility of separately controlling the speed of each section individually.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном многоступенчатом центробежном многосекционном насосе, содержащем секции, соединенные между собой соединителями секций, включающими муфты и переводники, и валы секций, один из которых ведущий, другой ведомый, соединенные между собой попарно муфтами, согласно изобретению соединитель секций снабжен гидродинамической передачей, включающей насосное и турбинное колеса с их валами, в частности гидромуфтой, а переводник выполнен в виде криволинейного канала с углом поворота потока нагнетаемой жидкости от 0 до 180°, вал насосного колеса гидродинамической передачи соединен с соосным ему ведущим валом одной секции, а вал турбинного колеса гидродинамической передачи соединен с соосным ему ведомым валом другой секции.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known multistage centrifugal multisection pump containing sections interconnected by section connectors, including couplings and sub, and section shafts, one of which is leading, the other driven, interconnected in pairs by couplings, according to According to the invention, the section connector is equipped with a hydrodynamic transmission, including pump and turbine wheels with their shafts, in particular a fluid coupling, and the sub is made in the form of curvilines th channel stream of fluid pumping rotation angle from 0 to 180 °, the shaft of the impeller of the hydrodynamic transmission connected to a drive shaft coaxial to it one section, and the shaft of the turbine wheel of the hydrodynamic transmission coupled to the driven shaft coaxial with it the other section.

Предлагаемый многоступенчатый центробежный многосекционный насос представлен на фиг.1 и фиг.2.The proposed multistage centrifugal multisection pump is presented in figure 1 and figure 2.

На фиг.1 конструкция многосекционного насоса рассматривается на примере двух последовательно расположенных секций.In Fig.1, the design of a multi-sectional pump is considered using two successive sections as an example.

На фиг.2 приведена конструкция многоступенчатого центробежного многосекционного насоса с углом поворота секций от 0 до 90°.Figure 2 shows the design of a multistage centrifugal multisection pump with an angle of rotation of sections from 0 to 90 °.

Насос включает секцию 1 и секцию 2, соединенные между собой соединителем секций. Соединитель секций снабжен гидродинамической передачей 3, в частности гидромуфтой, и переводником, выполненным в виде криволинейного канала 4 с углом поворота нагнетаемой жидкости от 0 до 180° для перепуска нагнетаемой жидкости. Гидродинамическая передача 3 включает насосное и турбинное колеса 5 и 6 с их валами 7 и 8 соответственно. Вал 7 насосного колеса 5 гидродинамической передачи 3 соединен с соосным ему ведущим валом 9 секции 1, а вал 8 турбинного колеса 6 гидродинамической передачи 3 соединен с соосным ему ведомым валом 10 секции 2.The pump includes a section 1 and a section 2, interconnected by a section connector. The section connector is equipped with a hydrodynamic transmission 3, in particular a fluid coupling, and an adapter made in the form of a curved channel 4 with an angle of rotation of the injected fluid from 0 to 180 ° for bypassing the injected fluid. Hydrodynamic gear 3 includes pump and turbine wheels 5 and 6 with their shafts 7 and 8, respectively. The shaft 7 of the pump wheel 5 of the hydrodynamic transmission 3 is connected to the drive shaft 9 coaxial with it 9 of the section 1, and the shaft 8 of the turbine wheel 6 of the hydrodynamic transmission 3 is connected to the coaxial driven shaft 10 of the section 2.

Выполнение многосекционного насоса с соединителем секций, состоящим из гидродинамической передачи, в частности гидромуфты, и криволинейного канала, позволяет уменьшить длину насоса, обеспечивает возможность несоосного расположения валов секций насоса под любым углом между осями валов (от 0 до 180°), упрощает монтаж насоса и балансировку ротора.The implementation of a multi-section pump with a section connector, consisting of a hydrodynamic transmission, in particular a fluid coupling, and a curved channel, reduces the length of the pump, makes it possible to misalign the shafts of the pump sections at any angle between the shaft axes (from 0 to 180 °), simplifies installation of the pump and rotor balancing.

Наличие гидродинамической передачи исключает возникновение повышенных пусковых моментов на валах секций, позволяет работать с различной угловой скоростью роторов разных секций.The presence of hydrodynamic transmission eliminates the occurrence of increased starting torques on the shafts of the sections, allows you to work with different angular speeds of the rotors of different sections.

Многосекционный насос работает следующим образом.A multi-section pump operates as follows.

Ведущий вал 9 секции 1 приводится во вращение от электродвигателя непосредственно или через валы установленных перед ней секций насоса (электродвигатель, роторы с валами и секции насоса, расположенные между электродвигателем и рассматриваемой секцией насоса, не показаны). Вращение от ведущего вала 9 передается соосному ему валу 7 насосного колеса 5 гидродинамической передачи 3. Нагнетаемая жидкость из секции 1 насоса через внутреннюю полость криволинейного канала 4 поступает в последующую секцию 2 насоса для дальнейшего повышения давления нагнетания. Ведомый вал 10 секции 2 насоса получает вращение от соосного ему вала 8 турбинного колеса 6 гидродинамической передачи 3. Турбинное колесо 6 гидродинамической передачи 3 получает вращение от насосного колеса 5 гидродинамической передачи 3.The drive shaft 9 of section 1 is driven from the electric motor directly or through the shafts of the pump sections installed in front of it (the electric motor, rotors with shafts and pump sections located between the electric motor and the pump section in question are not shown). The rotation from the drive shaft 9 is transmitted coaxially with the shaft 7 of the pump wheel 5 of the hydrodynamic transmission 3. The pumped fluid from the pump section 1 through the internal cavity of the curved channel 4 enters the subsequent pump section 2 to further increase the discharge pressure. The driven shaft 10 of the pump section 2 receives rotation from the shaft 8 of the turbine wheel 6 of the hydrodynamic gear 3 coaxial with it. The turbine wheel 6 of the hydrodynamic gear 3 receives rotation from the pump wheel 5 of the hydrodynamic gear 3.

Использование предлагаемой конструкции позволит:Using the proposed design will allow:

- уменьшить габаритную длину многоступенчатого центробежного многосекционного насоса за счет возможности расположения секций под любым углом между осями их валов;- reduce the overall length of a multistage centrifugal multisection pump due to the possibility of arranging sections at any angle between the axes of their shafts;

- упростить балансировку роторов за счет отсутствия жесткой механической связи между валами секций;- to simplify the balancing of the rotors due to the lack of a rigid mechanical connection between the shafts of the sections;

- производить монтаж насоса на малогабаритных площадках за счет сокращения длины насоса;- to carry out installation of the pump on small-sized platforms by reducing the length of the pump;

- исключить повышенные пусковые моменты на валах секций и муфтах за счет применения гидродинамической передачи для передачи вращения.- eliminate increased starting torques on the shafts of the sections and couplings due to the use of hydrodynamic transmission for transmitting rotation.

Claims

A multi-stage centrifugal multi-section pump containing sections interconnected by section connectors, including couplings and sub, and section shafts, one of which is a leading, another driven, interconnected in pairs by couplings, characterized in that the section connector is equipped with a hydrodynamic transmission, in particular a hydraulic coupling including the pump and turbine wheels with their shafts, and the sub is made in the form of a curved channel with an angle of rotation of the flow of injected fluid from 0 to 180 °, the shaft of the pump wheel of the hydrodynamics nomic transmission connected coaxially with the input shaft of one section, and the shaft of the turbine wheel of the hydrodynamic transmission - with coaxially to the driven shaft of another section.