расчет и проектирование многоступенчатого лопастного насоса. КП лопастного насоса. Расчет и конструирование многоступенчатого лопастного насоса внн525 с учетом условий перекачки газожидкостных смесей

• Название: Расчет и конструирование многоступенчатого лопастного насоса внн525 с учетом условий перекачки газожидкостных смесей
• Анкор: расчет и проектирование многоступенчатого лопастного насоса
• Дата: 20.01.2023
• Размер: 1.92 Mb.
• Имя файла: КП лопастного насоса.docx
• Тип: Документы; #896482
• страница: 2 из 5

Оглавление

Введение 7

1Обзор научно-технической и патентной литературы по теме проекта, актуальность темы. 8

1.1Патент RU 119044 U1, 16.04.2012. Погружной многоступенчатый центробежный насос. 8

1.2Патент RU 180854 U1, 19.10.2017 РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА. 11

1.3Патент RU 205 739 U1 центробежный секционный насос с двумя параллельными потоками перекачиваемой среды 13

2.Разработка принципиальной схемы изделия 16

3.Описание конструкции изделия и принципа работы 17

4.Расчетная схема 18

5.Расчеты, подтверждающие работоспособность разрабатываемого изделия 20

5.1Расчет системы «Насос – скважина» 20

5.2 Влияние газа на приеме насоса 29

5.3Частотная регулировка 38

6.Разработка рабочих чертежей 45

6.1 Расчет рабочего колеса и направляющего аппарата. 45

6.1Определение параметров допуска и посадки 53

6.2Выбор материала изделия 56

6.3Обоснование качества литья 56

6.4Шпоночное соединение 57

7Основные результаты и выводы по проекту, в рамках выполнения всех пунктов задания на курсовое проектирование 58

Список использованной литературы 60

Приложение 62

Введение

Проблема повышения нефтеотдачи пластов органически связана с решением целого ряда вопросов. Одним из этих вопросов является выбор возможного в данных условиях способа эксплуатации скважин.

Из всех видов скважинных насосов наибольшее распространение в добычи нефти получили электроприводные центробежные насосы, так как нефтедобывающая промышленность нуждается в насосах для отбора из скважины большого количества жидкости. Лопастные насосы с рабочими колесами центробежного типа наиболее распространены, из-за того, что они обладают высоким напором при необходимых подачах и габаритах насоса и приемлемым КПД.

Электроприводной лопастной (центробежный) насос (ЭЛН) предназначен для добычи из скважины жидкости с содержанием свободного газа (в виде пузырьков) в количестве не более 25% по объему. Из-за требования больших значений напоров для ЭЛН насос выполнен многоступенчатым, многосекционным или многомодульным [1].

1. Обзор научно-технической и патентной литературы по теме проекта, актуальность темы.

   1. 
      Патент RU 119044 U1, 16.04.2012. Погружной многоступенчатый центробежный насос.
      

Известен патент на погружной многоступенчатый центробежный насос Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в установках погружных электронасосов для добычи нефти. Погружной многоступенчатый центробежный насос, содержащий основание с радиальным подшипником, отбойник, вал, корпус, ступени, включающие в себя направляющие аппараты и рабочие колеса, головку с радиальным подшипником и промежуточные радиально-упорные подшипники, при этом промежуточные радиально-упорные подшипники расположены на определенном расчетном расстоянии в одном или нескольких направляющих аппаратах ступеней и состоят из коаксиально расположенных цилиндрических втулок, установленных неподвижно в направляющих аппаратах, имеющих ограничительный выступ на своей ступице, и защитных втулок, закрепленных на валу с возможностью вращения, причем защитная втулка вала опирается буртом на торец цилиндрической втулки и в ступицу рабочего колеса, нижний торец цилиндрической втулки опирается в ограничительный выступ направляющего аппарата, а наружная цилиндрическая поверхность защитной втулки взаимодействует с внутренней цилиндрической поверхностью цилиндрической втулки [2].



Рисунок 1.1.1 – погружной многоступенчатый насос [2]

8 – направляющий аппарат, 10 – защитная втулка вала, 11 – бурт втулки, 12 – верхний торец цилиндрической втулки, 13 – верхняя поверхность бурта, 14 – ступица, 15 – рабочее колесо, 16 – нижний торец цилиндрической втулки, 17 – верхний торец ограничительного выступа, 18 – ограничительный выступ, 19 – нижний торец ограничительного выступа, 20 – шайба, 21 – ниша РК, 22 – наружняя цилиндрическая поверхность защитной втулки, 23 – внутренняя поверхность цилиндрической втулки, 24 – индивидуальная осевая опора.

Технической задачей полезной модели является повышение напорных характеристик, КПД, повышение надежности насосной установки и снижение ее себестоимости [2].

Данная техническая задача решается тем, что в погружном многоступенчатом центробежном насосе, содержащем основание с радиальным подшипником, отбойник, вал, корпус, ступени, включающие в себя направляющие аппараты и рабочие колеса, головку с радиальным подшипником и промежуточные радиально-упорные подшипники, промежуточные радиально-упорные подшипники расположены на определенном расчетном расстоянии в одном или нескольких направляющих аппаратах ступеней и состоят из коаксиально расположенных цилиндрических втулок, установленных неподвижно в направляющих аппаратах, имеющих ограничительный выступ на своей ступице, и защитных втулок, закрепленных на валу с возможностью вращения, причем, защитная втулка вала опирается буртом на торец с цилиндрической втулки и в ступицу рабочего колеса, нижний торец цилиндрической втулки опирается в ограничительный выступ направляющего аппарата, а наружная цилиндрическая поверхность защитной втулки взаимодействует с внутренней цилиндрической поверхностью цилиндрической втулки [2].

В процессе работы насоса вследствие вращения расположенных на валу 4 рабочих колес 15 ступеней относительно неподвижных направляющих аппаратов 8 перекачиваемая жидкость поступает в основание 7 секции насоса, проходит через каналы подшипника 2 основания 7, отбойник 6 направляет поток в ступени насосы. Проходя через ступени насосов, радиальный подшипник 2 головки, головку 1 секции насоса перекачиваемая жидкость продолжает движение вверх. При работе насоса рабочие колеса 15 создают усилия, которые воспринимаются индивидуальными осевыми опорами 24 направляющих аппаратов 8 ступеней. При определенной выработке индивидуальных осевых опор 24 ступеней, возникающие при работе насоса нагрузки, действующие на рабочие колеса 15, воспринимаются радиально-упорным подшипником 5, расположенном в направляющем аппарате 8 ступени. При этом усилие от рабочего колеса 15 через ступицу колеса 14 посредством нижнего торца ступицы передается на бурт 11 защитной втулки 10, который в свою очередь передает эту нагрузку через неподвижную цилиндрическую втулку 9 радиально-упорного подшипника 5 на ограничительный выступ 18 направляющего аппарата 8, путем контакта верхнего торца 12 цилиндрической втулки 9 с буртом 11 защитной втулки 10, и вследствие того, что нижний торец 16 цилиндрической втулки 9 опирается в ограничительный выступ 18 направляющего аппарата 8 [2].

Таким образом, при выработке в процессе работы насоса индивидуальных осевых опор рабочих колес осевые усилия, создаваемые рабочими колесами ступеней, расположенными между промежуточными подшипниками, воспринимаются радиально-упорным промежуточным подшипником, расположенном в нижнем направляющем аппарате данной группы ступеней. Далее через направляющие аппараты 8 ступеней осевые усилия передаются на основание 7, далее на корпус 3. Радиальные нагрузки при работе насоса воспринимаются от вала 4 радиальными подшипниками 2 основания 7 и головки 1, промежуточными радиально-упорными подшипниками 5 посредством взаимодействия наружной цилиндрической поверхности 22 защитной втулки 10 с внутренней цилиндрической поверхностью 23 неподвижно установленной в направляющий аппарат ступени полой цилиндрической втулки 9. Далее через направляющие аппараты 8 ступеней радиальные усилия передаются на корпус 3 насоса. При работе насоса в режиме "всплытия" рабочих колес осевые силы направлены снизу вверх. При этом осевое усилие от рабочего колеса 25, расположенного ниже промежуточного подшипника 5, передается ограничительному выступу 18 направляющего аппарата 8. Далее через направляющие аппараты ступеней осевые усилия передаются на головку 1, а затем на корпус насоса [2].

Выполнение таким образом насоса позволяет повысить напорные характеристики насосной установки за счет возможности размещения дополнительных ступеней с радиально-упорными подшипниками с цилиндрическими втулками, позволяющими воспринимать и передавать радиальные и осевые нагрузки от ступеней на корпус насоса, что приводит также к повышению коэффициента полезного действия, повышению надежности и снижению себестоимости [2].

2. 
   Патент RU 180854 U1, 19.10.2017 РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.
   

Известен действующий патент RU 180854 U1, 19.10.2017 на полимерное рабочее колесо для эксплуатации в скважинах с высоким содержанием механических примесей (рисунок 1.2.1) [3].



Рисунок 1.2.1 – Полимерное колесо ЦБ насоса для скважин с высоким содержанием механических примесей [3]
Заявляемая полезная модель относится к центробежным насосам и может быть использована в нефтяном машиностроении в составе многоступенчатых центробежных насосов для перекачки жидкости, в том числе с повышенным содержанием механических примесей. Задачей полезной модели является повышение стойкости лопастей рабочего колеса из полимерных материалов к отложению механических примесей, в том числе солей, при эксплуатации. Указанная задача достигается тем, что рабочее колесо центробежного насоса содержит диск без лопастей, диск с лопастями, по меньшей мере, лопасти и сопрягаемая с ними поверхность диска без лопастей выполнены из полимерного материала, на дисках выполнены выступы и пазы, паз одного диска сопрягается с выступами другого диска, угол при вершине выступов не превышает 180° и отношение площади поперечного сечения пазов к площади поперечного сечения сопрягаемых выступов не более 1,5. При этом пазы располагаются в дополнительных пазах глубиной не менее 0,2 мм и шириной, большей толщины лопасти, а выступы располагаются в дополнительных пазах глубиной не менее 0,2 мм и шириной, большей толщины лопасти [3].

Формула полезной модели:

1. Рабочее колесо центробежного насоса, содержащее диск без лопастей, диск с лопастями, по меньшей мере, лопасти и сопрягаемая с ними поверхность диска без лопастей выполнены из полимерного материала, на дисках выполнены выступы и пазы, паз одного диска сопрягается с выступами другого диска, отличающееся тем, что угол при вершине выступов не превышает 180° и отношение площади поперечного сечения пазов к площади поперечного сечения сопрягаемых выступов не более 1,5 [3].

2. Рабочее колесо центробежного насоса по п. 1, отличающееся тем, что пазы располагаются в дополнительных пазах глубиной не менее 0,2 мм и шириной, большей толщины лопасти [3].

3. Рабочее колесо центробежного насоса по п. 1, отличающееся тем, что выступы располагаются в дополнительных пазах глубиной не менее 0,2 мм и шириной, большей толщины лопасти [3].

3. 
   Патент RU 205 739 U1 центробежный секционный насос с двумя параллельными потоками перекачиваемой среды
   

Предлагается центробежный секционный насос с двумя параллельными потоками перекачиваемой среды (рисунок 1.3.1), выполненный в виде корпуса насоса, состоящего из двух отдельных частей, в каждой из которых размещены оппозитно рабочие колеса и соответствующие направляющие аппараты, и напорной крышки, установленной между ними, с вертикальным центрально ориентированным нагнетательным патрубком. Также в насос дополнительно введена переводная торцевая крышка для перевода жидкости из первой части корпуса во вторую через переводные каналы, выполненные в напорной и переводной крышках заодно с ними. Рабочие колеса, установленные на валу и размещенные в первой и второй частях корпуса, расположены оппозитно друг другу относительно напорной крышки. При этом первая часть корпуса насоса содержит горизонтальный всасывающий патрубок, а нагнетательный патрубок выполнен горизонтальным с полевой стороны насоса. Технический результат - упрощение установки и монтажа, унификация подключения насоса к существующим трубопроводам, уменьшение эксплуатационных затрат на ремонт, повышение надежности насоса, за счет уменьшения количество опорных крышек, с одновременным отказом от использования устройства разгрузки осевых сил в насосе – гидропяты [4].



Рисунок – 1.3.1 – центробежный секционный насос с двумя параллельными потоками перекачиваемой среды вид спереди и сбоку [4].

1 - всасывающий патрубок, 2 - рабочие колеса первой ступени, 3 - кольцевая камера центральной крышки, 4 - переводные трубы, 5 - рабочие колеса второй ступени, 6 - напорная крышка, 7 - переводная труба кольцевой камеры центральной крышки, 8 - нагнетательный патрубок.