МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС Российский патент 1994 года по МПК F04D1/06 F04D29/04 

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано при изготовлении или ремонте погружных электроцентробежных насосов (ЭЦН).

Известен многоступенчатый центробежный насос для нефтяных скважин, содержащий корпус с закрепленными в нем направляющими аппаратами и вал с рабочими колесами, между которыми установлены защитные втулки, внешняя поверхность которых сопряжена с поверхностью направляющих аппаратов. Для компенсации изгибающих усилий между корпусом и валом установлены промежуточные резинометаллические подшипники.

Промежуточные резинометаллические подшипники не обеспечивают надежной защиты рабочих ступеней насоса от износа, кроме того, установка промежуточных подшипников ведет к уменьшению рабочих ступеней насоса и увеличению гидравлического сопротивления потоку жидкости, что снижает его напор и КПД.

Известен центробежный насос, содержащий корпус и размещенный в нем вал. В корпусе закреплены направляющие аппараты, а на валу - рабочие колеса, между которыми установлены защитные втулки валка. На сопряженной с втулкой внутренней поверхности направляющих аппаратов установлено защитное покрытие - стальная обрезиненная втулка.

Однако обрезиненные втулки не обеспечивают надежной защиты рабочих ступеней от интенсивного износа. При увеличении числа ступеней износ увеличивается из-за возникновения синусоидального изгиба вала от воздействующих на него нагрузок.

Целью изобретения является повышение надежности и снижение эксплуатационных затрат путем увеличения износостойкости трущихся деталей и длительности межремонтных периодов.

Для этого в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем корпус с закрепленными в нем направляющими аппаратами, установленный в корпусе вал с закрепленными на нем рабочими колесами и размещенными между ними защитными втулками, защитные покрытия из износостойкого материала, размещенные по меньшей мере в местах изгибов вала от воздействующих на него нагрузок в сопрягаемых зонах защитных втулок и направляющих аппаратов, защитные покрытия на сопряженных поверхностях выполнены из высокотвердого материала группы самофлюсующих хромоникелевых составов и (или) высокотвердого никельалюминиевого материала.

Наиболее эффективно выполнение одного из пары сопряженных покрытий из хромоникелевого материала следующего состава, %: Ni 60-85; Cr 12-25; Fe 1-5; B 1-5; Si 1-5, а другое из никельалюминиевого материала следующего состава, %: Ni 65-90; Al 10-35.

Защитное покрытие может быть нанесено непосредственно на защищаемую поверхность или выполнено в виде отдельно изготовленных обечаек, закрепленных на защищаемых поверхностях.

Установка в местах изгибов вала рабочих насосных ступеней, в которых сопряженные поверхности направляющих аппаратов и защитных втулок упрочнены высокотвердым материалом, значительно уменьшает износ и всех остальных рабочих ступеней.

На чертеже приведена схема предлагаемого многоступенчатого центробежного насоса.

Насос содержит корпус 1, в котором размещен вал 2. В корпусе установлены направляющие аппараты 3, а на валу - рабочие колеса 4. Вал 2 установлен на подшипниковых опорах 5, а между рабочими колесами на нем расположены защитные втулки 6.

В местах изгибов вала от воздействия на него нагрузок сопряженные поверхности 7 и 8 соответственно защитных втулок и направляющих аппаратов выполнены из высокотвердого материала.

Приводом для погружного центробежного насоса используется погружной электродвигатель (не показан), ротор которого стыкуется с валом насоса.

Известно, что при работе погружного многоступенчатого электроцентробежного насоса вал его стремится к изгибу по синусоидальной кривой, что приводит в местах изгиба к контакту сопрягающихся поверхностей 7 и 8 направляющих аппаратов 3 и защитных втулок 6. Упрочнение этих сопрягающихся поверхностей снижает отрицательное влияние изгиба вала, уменьшает износ рабочих ступеней и увеличивает межремонтный период работы насоса.

Предлагаемые защитные покрытия прошли промысловые испытания. Наилучшие результаты получены при упрочнении поверхности направляющих аппаратов хромоникелевым материалом, а защитных втулок - никельалюминиевым материалом. Для нанесения покрытия на сопрягаемые поверхности применялись самофлюсующиеся хромоникелевые порошковые сплавы и никельалюминиевые по ТУ 14-1-3795-84.

Износостойкость упрочненных поверхностей увеличивается в 3-4 раза по сравнению с серийными образцами, а установка рабочих ступеней с упрочненными поверхностями в местах изгиба вала приводит к значительному увеличению срока службы всех остальных неупрочненных ступеней.

Использование: в скважинах для добычи нефти. Сущность изобретения: в корпусе закреплены направляющие аппараты и установлен вал с закрепленными на нем рабочими колесами и размещенными между ними защитными втулками. Защитные покрытия из износостойкого материала размещены в местах изгибов вала от воздействующих на него нагрузок в сопрягаемых зонах защитных втулок и направляющих аппаратов. Указанные защитные покрытия выполнены из высокотвердого материала группы самофлюсующихся хромоникелевых составов и/или высокотвердого никельалюминиевого материала. Покрытия выполнены в виде отдельно изготовленных обечаек. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус с закрепленными в нем направляющими аппаратами, установленный в корпусе вал с закрепленными в нем рабочими колесами и размещенными между ними защитными втулками, и защитные покрытия из износостойкого материала, размещенные по меньшей мере в местах изгибов вала от воздействующих на него нагрузок в сопрягаемых зонах защитных втулок и направляющих аппаратов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения эксплуатационных затрат, защитные покрытия на сопряженных поверхностях направляющих аппаратов и защитных втулок выполнены из высокотвердого материала группы самофлюсующихся хромоникелевых составов и (или) высокотвердого никельалюминиевого материала. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что защитные покрытия выполнены в виде отдельно изготовленных обечаек. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что одно из пары сопряженных защитных покрытий выполнено из хромоникелевого материала следующего состава, мас. %:
Ni 60 - 85
Cr 12 - 25
Fe 1 - 5
B 1 - 5
Si 1 - 5
а другое покрытие - из никельалюминиевого материала слудующего состава, мас.%:
Ni 65 - 90
Al 10 - 35