ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ СЕКЦИОННАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ СБОРКИ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2014 года по МПК F04D1/06 F04D13/06 F04D29/62 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к горизонтальным многоступенчатым секционным центробежным насосным установкам, предназначенным для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления нефтяных месторождений при добычи нефти.

В многоступенчатых центробежных насосных установках весь объем перекачиваемой жидкости подается последовательно от одного рабочего колеса насоса к другому, что приводит к повышению общего напора, вырабатываемого насосом. Общий напор многоступенчатого насоса будет равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом. Секционное устройство насоса и установка рабочих колес на едином валу позволяет снизить трудоемкость монтажных и ремонтных работ при изготовлении и эксплуатации насоса. Однако при этом возникают проблемы по устранению вибраций и радиальных и осевых смещений вала, способствующих повышенному износу подшипниковых опор и уплотнений вала, а также нарушению соосности валов насоса и электродвигателя, что в целом приводит к уменьшению срока службы насосной установки, снижению ее надежности и КПД, увеличению затрат на эксплуатационные расходы и повышению уровня шума при работе установке.

Известен горизонтальный центробежный блочно-модульный насос, предназначенный для перекачки холодных жидкостей во взрывоопасных зонах нефтеперерабатывающих производств и содержащий корпус с входным и выходным патрубками и торцевыми крышками, на которых закреплены кронштейны для опорных подшипников, вал с предвключенным и рабочими колесами, торцевые уплотнения и устройство разгрузки осевой силы (патент RU 2373432, приоритет от 03.04.2008). Данная конструкция насоса позволяет использовать один корпус с разным количеством рабочих колес, упростить сборку насоса и улучшить кавитационные параметры насоса, однако не позволяет существенно снизить вибрационные нагрузки и повысить надежность как самого насоса, так и насосной установки в целом.

Известна горизонтальная многосекционная центробежная насосная установка для закачки воды в пласты при добыче нефти, содержащая насосные секции с валами, входной и входной и выходной патрубки, опорные подшипники скольжения, торцевое уплотнение, муфту, электродвигатель и опорную раму (патент RU 2168068, приоритет от 29.10.1999). Смежные торцы валов первой секции насоса и входного узла снабжены сцепками, выполненными в виде винтов с цилиндрическими головками, ввернутых в валы, позволяющими разгрузить вал от осевой силы. Указанная конструкция насосной установки позволяет снизить трудоемкость изготовления, но не решает задачу по снижению вибрационных нагрузок и повышения надежности установки.

Наиболее близким аналогом к заявленной насосной установке, горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки, выбранным в качестве прототипа, является горизонтальная насосная установка, предназначенная для закачки в пласт технологической жидкости, используемой в системе поддержания пластового давления (патент RU 2162163, приоритет от 15.12.1999). Установка содержит размещенные на опорной раме приводной электродвигатель и горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, валы которых соединены посредством муфты. При этом насос содержит цилиндрический корпус, торцевые крышки, входной и выходной патрубки, вал с рабочими колесами, установленный в радиальных опорных подшипниках, и торцевые уплотнения. Первая секция насоса совмещена с входным модулем и расположена с ним на общем валу. Входной модуль включает всасывающий патрубок и снабжен торцевым уплотнением. Вал по всей длине сборки зафиксирован радиальными и осевыми подшипниковыми опорами. Кроме этого, во входном модуле размещены два дополнительных радиальных подшипника. Данная конструкция насосной установки позволяет повысить ее эксплуатационную надежность и долговечность за счет уменьшения количества соединительных элементов и минимизации биений сочленяемых валов. Вместе с тем предложенная компоновка насоса увеличивает габариты насоса, в том числе и длину вала, а также усложняет его конструкцию за счет использования большого количества радиальных и осевых подшипниковых опор, что снижает КПД насосной установки и усложняет ее сборку и эксплуатацию. Также не решается задача по устранению локальных напряжений вала в местах установки опор.

Известен способ сборки горизонтального центробежного блочно-модульного насоса, предназначенного для перекачивания холодных жидкостей во взрывоопасных зонах нефтеперерабатывающих производств, приведенный в описании патента RU 2373432, с приоритетом от 03.04.2008. В процессе сборки насоса устанавливают крышку подвода в приспособление для сборки, затем устанавливают вал, одевают на вал рабочее колесо первой ступени направляющий аппарат и корпус секции, фиксируют их в собранном положении, после чего последовательно в указанном порядке производят сборку остальных секций насоса, затем на вал устанавливают роторную часть устройства разгрузки вала от осевой силы, после чего вставляют собранную часть насоса в наружный корпус, устанавливают крышку нагнетания и прикрепляют ее к корпусу. Затем снаружи крышек корпуса прикрепляют кронштейны для установки опорных подшипников и уплотнений. Предлагаемый способ сборки позволяет унифицировать процесс сборки для насосов с разным количеством ступеней, но не решает задачи по повышению эксплуатационной надежности насоса и снижению уровня вибраций и шума при его работе. При этом указанные задачи не рассматривались по отношению ко всей насосной установке.

Известен способ сборки газоперекачивающего агрегата, включающий поочередную установку на раму компрессора (функционального аналога насоса) и газотурбинного двигателя (функционального аналога электродвигателя), поочередную установку на фланцах валов компрессора и двигателя лазерного излучателя, определение смещения центра фланца компрессора и центра фланца двигателя относительно друг друга по смещению светового пятна, совмещение оси двигателя и компрессора посредством разворота двигателя в вертикальной и горизонтальной плоскостях (патент RU 2347112, приоритет от 05.07.2007). Предлагаемый способ сборки в принципе позволяет обеспечить центрирование валов компрессора и насоса, когда они находятся на расстоянии друг от друга и не соединены друг с другом, например, посредством муфты, но не обеспечивает решения задач по снижению уровня вибраций при работе установки с многосекционным насосом, а также при сборке сложных установок, требующих сложной юстировки отдельных узлов.

Более близким аналогом к заявленному способу сборки горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установке является способ монтажа горизонтально расположенного турбокомпрессорного агрегата, состоящего из турбокомпрессорной группы (функционального аналога насоса) и нагнетателя (функционального аналога электродвигателя), при котором турбокомпрессорную группу устанавливают на установочную раму с опорными поверхностями, фиксируют ротор турбокомпрессорной группы относительно статора и соединяют ее вал с валом нагнетателя (патент RU 2263247, приоритет от 10.04.2005). При этом предварительно монтируют турбокомпрессорную группу на транспортно-технологической раме, выставляют соосность компрессора и турбины, выставляют зазоры между ротором турбокомпрессорной группы и корпусом, осуществляют полную сборку турбокомпрессорной группы, а затем измеряют реакцию на опорных поверхностях транспортно-технологической рамы под лапами корпуса турбокомпрессорного агрегата с помощью измерительных упругих элементов, а затем переустанавливают турбокомпрессорную группу на установочную раму, после чего выставляют реакции опорных поверхностей установочной рамы под лапами корпуса турбокомпрессорного агрегата с помощью измерительных упругих элементов равными реакции опорных поверхностей транспортно-технологической рамы под лапами корпуса турбокомпрессорного агрегата с обеспечением соосности ротора турбокомпрессорной группы валу нагнетателя, и последовательно заменяют измерительные упругие элементы на пригоночные прокладки, обеспечивающие пространственное расположение лап турбокомпрессорного агрегата при выставленных реакциях опорных поверхностей.

Предлагаемый способ сборки может быть использован при сборке сложных установок, требующих сложной юстировки отдельных узлов, однако он обладает повышенной трудоемкостью за счет использования сложных и трудоемких приемов сборки и установки агрегата на рамы и применения пригоночных прокладок и не обеспечивает снижения уровня вибраций при работе установки.

Технической задачей настоящих изобретений является создание горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки, обеспечивающей за счет своей конструкции и способа сборки высокую эксплуатационную надежность, снижение уровня вибраций и шума при работе установки, снижение издержек на ее установку, обслуживание и ремонт.

Поставленная задача решается тем, что в известной горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установке, включающей горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую валы насоса и электродвигателя, и опорную раму для крепления насоса и электродвигателя, при этом насос содержит цилиндрический корпус, входную и напорную торцевые крышки, входной и напорный патрубки, вал с рабочими колесами, установленный в опорных подшипниках, и торцевые уплотнения, новым является то, что вал установлен в тороидальных роликовых подшипниках, закрепленных в консольных опорах, установленных с наружной стороны торцевых крышек, а насос снабжен устройством фиксации секций насоса, включающим стяжные шпильки, установленные снаружи корпуса насоса и пропущенные сквозь каналы, выполненные в торцевых крышках, оси которых параллельны оси вала и равномерно расположены вокруг нее, устройством разгрузки вала от осевой силы и устройством центровки вала, при этом муфта, опорные подшипники вала, торцевые уплотнения и ротор гидропяты устройства разгрузки вала от осевой силы установлены на валу с помощью бесшпоночных соединений, а отверстия под щелевые уплотнения рабочих колес расточены за один установ борштанги, при этом электродвигатель и насос установлены на общей или раздельной опорной раме с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор.

Использование в подшипниковых опорах вала тороидальных роликовых подшипниками, закрепленных в консольных опорах, установленных с наружной стороны торцевых крышек, позволяет обеспечить фиксацию вала в радиальном направлении, устранить его биение, изолировать подшипники от воздействия рабочей среды, упростить их замену и увеличить срок службы.

Применение для фиксации секций насоса стяжных шпилек, установленных снаружи корпуса насоса и пропущенных сквозь каналы, выполненные в торцевых крышках, оси которых параллельны оси вала и равномерно расположены вокруг нее, позволяет обеспечить надежную стяжку секций и корпуса насоса в жесткую конструкцию, а также упростить его монтаж и демонтаж.

Наличие устройства разгрузки вала от осевой силы позволяет разгрузить вал в осевом направлении.

Наличие устройства центровки вала позволяет обеспечить центровку вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений, что способствует устранению биения вала, повышает КПД насоса и увеличивает срок его службы.

Установка муфты, опорных подшипников вала, торцевых уплотнений и ротора гидропяты на валу с помощью бесшпоночных соединений позволяет устранить источники концентрации напряжений вал в наиболее проблемных местах, прежде всего в зоне опор вала, что позволяет уменьшить вибрацию вала и повысить срок службы насоса и установки в целом.

Расточка отверстий под щелевые уплотнения рабочих колес за один установ борштанги на расточном станке позволяет улучшить центровку вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений, что способствует устранению биения вала, повышает КПД насоса и увеличивает срок его службы.

Установка электродвигателя и насоса на общей или раздельной опорной раме с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор позволяет обеспечить соосность валов насоса и электродвигателя, способствует устранению биения вала, увеличивает надежность работы установки и облегчает ее монтаж и демонтаж.

Установка муфты, опорных подшипников вала и торцевых уплотнений на валу посредством односторонних цанговых зажимных устройств, выполненных в виде двух соосных втулок с контактирующими коническими рабочими поверхностями и зажимных винтов, обеспечивающих возможность смещения втулок относительно друг друга вдоль оси вала, позволяет осуществить надежную фиксацию муфты, опорных подшипников вала и торцевых уплотнений на валу без создания источника концентрации напряжений, а также упрощает их установку и разборку.

Выполнение втулки зажимных устройств опорных подшипников вала с осевым разрезом облегчает процесс установки подшипников за счет увеличения изгибной податливости тела втулки.

Выполнение устройства разгрузки от осевой силы в виде гидропяты, содержащей две соосные втулки, установленные с радиальным зазором в зоне прохождения вала через напорную торцевую крышку, одна из которых жестко закреплена на валу, а другая - на напорной торцевой крышке, статорного и роторного кольца, закрепленных с помощью штифтов соответственно на наружной поверхности напорной торцевой крышки и роторе гидропяты, установленного на валу посредством двухстороннего цангового зажимного устройства, выполненного в виде трех соосных втулок с контактирующими коническими рабочими поверхностями и зажимных винтов, обеспечивающих возможность втягивания торцевых втулок в центральную втулку при их перемещении вдоль оси вала, при этом зазоры между втулками гидропяты, напорной торцевой крышкой и ротором гидропяты и между статорным и роторным кольцами гидропяты образуют канал для поступления закачиваемой воды из последней секции насоса в разгрузочную полость, образованную напорной торцевой крышкой, кронштейном для крепления опорного подшипника, статорным и роторным кольцами, ротором гидропяты и торцевым уплотнением, сообщающуюся посредством трубопровода, расположенного с наружной стороны корпуса насоса, с первой секцией насоса, обеспечивает эффективную разгрузку вала от воздействия осевой силы при работе установки, способствует повышению КПД установки, обеспечивает надежную фиксацию элементов гидропяты на валу насоса, упрощает их установку и разборку и увеличивает надежность и срок службы установки.

Использование в качестве муфты, соединяющей валы насоса и электродвигателя, компенсирующей сдвоенной дисковой муфты, позволяет облегчить центровку валов насоса и электродвигателя, повысить надежность работы установки и упростить ее монтаж и демонтаж.

Закрепление стяжных шпилек устройства фиксации секций насоса со стороны напорной торцевой крышки с помощью резьбовых втулок при том, что в каждой втулке, выполнены сквозные каналы, оси которых параллельны оси вала и равномерно расположены относительно оси втулки, а в каналах установлены винты, контактирующие через металлическую шайбу с напорной торцевой крышкой, обеспечивает надежную фиксацию шпилек при работе установки.

Выполнение устройства центровки вала в виде установочных винтов, размещенных в резьбовых каналах, выполненных в консольных опорах в местах установки опорных подшипников, при том, что оси каналов перпендикулярны оси вала и равномерно расположены в поперечной плоскости относительно оси вала, облегчает центровку вала.

Выполнение каждой из самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор в виде трех последовательно установленных шайб при том, что две нижние шайбы соединены резьбой, позволяющей менять высоту подводимой опоры, а средняя и верхняя шайбы имеют сопрягаемые сферические поверхности с одинаковым радиусом кривизны, причем все шайбы имеют общее осевое отверстие под монтажную шпильку, на головке которой посредством резьбового соединения установлена втулка, в которой выполнены сквозные каналы, оси которых параллельны оси монтажной шпильки и равномерно расположены относительно данной оси, а в каналах установлены винты, контактирующие через металлическую шайбу с соответствующей лапой насоса или электродвигателя для их окончательного прижима к раме, причем у двух нижних шайб имеются несквозные радиальные отверстия для обеспечения возможности использования рычагов при регулировке высоты опоры, обеспечивает надежную фиксацию насоса и электродвигателя на опорной раме и способствует устранению несоосности их валов.

Кроме того, поставленная задача решается тем, что при сборке заявленной насосной установки, содержащей горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, и общую или раздельные опорные рамы для крепления насоса и электродвигателя, вначале на технологической раме осуществляют предварительную сборку пакета секций насоса, а затем производят расточку за один установ отверстий под щелевые уплотнения рабочих колес, после чего производят демонтаж пакета секций насоса, устанавливают на опорной раме входную торцевую крышку, пропускают через ее центральное отверстие вал насоса, одевают на вал рабочее колесо первой ступени, щелевые уплотнения, направляющий аппарат, фиксируя его посредством штифтов, и корпус секции, а затем последовательно в указанном порядке производят сборку остальных секций насоса, после чего закрепляют на валу втулку гидропяты, пропускают вал через центральное отверстие напорной торцевой крышки с предварительной установкой в нем второй втулки гидропяты, закрепляют на опорной раме напорную торцевую крышку, устанавливают стяжные шпильки в отверстиях торцевых крышек и производят стяжку секций насоса, торцевых крышек и корпуса в жесткую конструкцию, после чего устанавливают с помощью штифтов статорное кольцо на наружной поверхности напорной торцевой крышки и роторное кольцо на роторе гидропяты, затем с помощью двухстороннего цангового зажимного устройства устанавливают на вал ротор гидропяты, после чего производят выставку вала в осевом направлении, устанавливают на вал со стороны входной торцевой крышки торцевое уплотнение с помощью одностороннего цангового зажимного устройства, закрепляют с наружной стороны торцевых крышек консольные опоры для опорных подшипников вала, устанавливают на вал со стороны напорной торцевой крышки торцевое уплотнение с помощью одностороннего цангового зажимного устройства, осуществляют с помощью конических штифтов сборку опорных подшипников, устанавливают на валах насоса и электродвигателя муфты, входящие в состав сдвоенной дисковой муфты, соединяющей валы насоса и электродвигателя, затем подсоединяют трубопроводы к патрубкам насоса и осуществляют центровку вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений посредством установочных винтов, воздействующих на опорные подшипники, определяют смещение валов насоса и электродвигателя относительно друг друга по сигналам лазерных устройств, установленных на муфтах насоса и электродвигателя, и устраняют указанное смещение с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор, после чего соединяют установленные на валах насоса и электродвигателя муфты в сдвоенную дисковую муфту.

Предлагаемые операции и порядок сборки заявленной установки позволяют обеспечить высокую эксплуатационную надежность установки, снизить уровень вибраций и шума при работе установки, а также уменьшить издержки на ее монтаж, обслуживание и ремонт.

Использование в процессе выставки вала в осевом направлении способа, при котором выставляют вал в крайние допустимые положения, измеряют с помощью индикаторов величину линейного перемещения вала, определяют среднее положение вала при его смещении и фиксируют вал в этом положении посредством устранения припуска со стороны торцевой поверхности гидропяты, контактирующей с втулкой гидропяты, установленной на вале, позволяет упростить указанный процесс и обеспечить необходимую точность при выставке вала.

Использование в процессе центровки вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений способа, при котором поочередно закручивают установочные винты, воздействующие на опорные подшипники, в крайнее положение, определяет величину смещения вала под воздействием установочных винтов, а затем с помощью винтов устанавливают вал в среднее положение позволяет упростить указанный процесс и обеспечить необходимую точности при центровке вала.

Применение при установке и монтаже горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установке способа, при котором перед закреплением общей или раздельных опорных рам на фундаменте предварительно осуществляют выверку горизонтальности их опорных поверхностей, после чего производят окончательное закрепление рам на фундаменте, а насос и электродвигатель устанавливают на общей раме или отдельных рамах посредством регулируемых по высоте сферических опор, при этом в процессе их установки вводят монтажные шпильки в крепежные отверстия в лапах и центральные отверстия сферических опор, закрепляют шпильки на раме с помощью резьбового соединения и регулируют высоту опоры с помощью двух нижних шайб сферических опор, связанных друг с другом посредством резьбового соединения, а после устранения смещения валов насоса и электродвигателя относительно друг друга с помощью регулирования высоты сферических опор осуществляют их окончательное закрепление посредством винтов, размещенных на втулке, установленной на головке монтажной шпильки с возможностью контактирования через металлическую шайбу с соответствующей лапой насоса или электродвигателя для их окончательного прижима к раме, обеспечивает надежное крепление насоса и электродвигателя к опорной раме, облегчает процесс обеспечения соосности валов, упрощает процесс монтажа и демонтажа установки.

Сущность настоящего изобретения иллюстрируется следующими чертежами:

Фиг.1 - общий вид горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки;

Фиг.2 - вид насоса в продольном сечении;

Фиг.3 - вид насоса слева;

Фиг.4 - устройство разгрузки вала от осевой силы;

Фиг.5 - торцевое уплотнение;

Фиг.6 - подшипниковая опора;

Фиг.7 - сферическая опора;

Фиг.8 - стяжное устройство;

Фиг.9 - муфта.

Горизонтальная многоступенчатая секционная центробежная насосная установка включает горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос 1, приводной электродвигатель 2, муфту 3, соединяющую валы 4, 5 насоса и электродвигателя. Насос и электродвигатель установлены на общей или раздельной опорной раме 6 с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор 7. Насос содержит цилиндрический корпус 8, входную 9 и напорную 10 торцевые крышки, входной 11 и напорный 12 патрубки, вал 4 с рабочими колесами 13, установленный в опорных подшипниках 14, и торцевые уплотнения 15. Торцевое уплотнение, расположенное со стороны напорной крышки, образует камеру торцевого уплотнения, в которой установлено щелевое уплотнение 16 камеры торцевого уплотнения. Вал установлен в подшипниковых опорах 17, выполненных в виде тороидальных роликовых подшипников «плавающего типа», закрепленных в консольных опорах 18, установленных с наружной стороны торцевых крышек. Секции насоса фиксируются посредством стяжных шпилек 19, установленных снаружи корпуса насоса и пропущенных сквозь каналы 20, выполненные в торцевых крышках, оси которых параллельны оси вала 4 и равномерно расположены вокруг нее. Насос снабжен устройством разгрузки вала от осевой силы и устройством центровки вала. Муфта 3, опорные подшипники вала 14, торцевые уплотнения 15 и ротор 21 гидропяты устройства разгрузки вала от осевой силы установлены на валу с помощью бесшпоночных соединений. При этом муфта, опорные подшипники вала и торцевые уплотнения установлены на валу посредством односторонних цанговых зажимных устройств 22, выполненных в виде двух соосных втулок 23, 24 с контактирующими коническими рабочими поверхностями и зажимных винтов 25, обеспечивающих возможность смещения втулок относительно друг друга вдоль оси вала. Втулки зажимных устройств опорных подшипников вала выполнены с осевым разрезом. Отверстия под щелевые уплотнения рабочих колес расточены с одного установа борштанги на расточном станке. Устройство разгрузки от осевой силы выполнено в виде гидропяты, содержащей две соосные втулки 26, 27, установленные с радиальным зазором в зоне прохождения вала через напорную торцевую крышку 10, одна из которых жестко закреплена на валу, а другая - на напорной торцевой крышке 10 статорного 28 и роторного 29 колец, закрепленных с помощью штифтов 30 соответственно на наружной поверхности напорной торцевой крышки и роторе 21 гидропяты. При этом ротор 21 гидропяты установлен на валу посредством двухстороннего цангового зажимного устройства 31, выполненного в виде трех соосных втулок с контактирующими коническими рабочими поверхностями 32 и зажимных винтов 33, обеспечивающих возможность втягивания торцевых втулок в центральную втулку при их перемещении вдоль оси вала. Зазоры между втулками гидропяты 26, 27, напорной торцевой крышкой 10 и ротором 21 гидропяты и между статорным 28 и роторным 29 кольцами гидропяты образуют канал для поступления закачиваемой воды из последней секции насоса в разгрузочную полость, образованную напорной торцевой крышкой 10, консольной опорой 18 для крепления опорного подшипника 14, статорным 28 и роторным 29 кольцами, ротором 21 гидропяты и щелевым уплотнением 16 камеры торцевого уплотнения 15. Разгрузочная полость посредством трубопровода (не показан), расположенного с наружной стороны корпуса насоса, сообщается с первой секцией насоса. Муфта 3, соединяющая валы насоса и электродвигателя, представляет собой компенсирующую сдвоенную дисковую муфту и состоит из комбинации двух одинаковых муфт 34, 35, соединенных промежуточным полым валом 36. В каждой муфте между ее двумя полумуфтами установлен гибкий упрочненный стальной диск или комплект дисков. Стяжные шпильки 19 устройства фиксации секций насоса закреплены со стороны напорной торцевой крышки 10 с помощью резьбовых втулок 37, при этом в каждой втулке выполнены сквозные каналы 38, оси которых параллельны оси вала и равномерно расположены относительно оси втулки, а в каналах установлены винты 39, контактирующие через металлическую шайбу 40 с напорной торцевой крышкой 10. Устройство центровки вала выполнено в виде установочных винтов 41, размещенных в резьбовых каналах, выполненных в консольных опорах 18 в местах установки опорных подшипников 14, при этом оси каналов перпендикулярны оси вала и равномерно расположены в поперечной плоскости относительно оси вала. Каждая из самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор 7 выполнена в виде трех последовательно установленных шайб, при этом две нижние шайбы соединены резьбой, позволяющей менять высоту подводимой опоры. Средняя и верхняя шайбы имеют сопрягаемые сферические поверхности с одинаковым радиусом кривизны. Все шайбы имеют общее осевое отверстие под монтажную шпильку 42, на головке которой посредством резьбового соединения установлена втулка 43, в которой выполнены сквозные каналы 44, оси которых параллельны оси монтажной шпильки и равномерно расположены относительно данной оси. В каналах установлены винты 45, контактирующие через металлическую шайбу 46 с соответствующей лапой 47 насоса или электродвигателя для их окончательного прижима к раме 6, причем у двух нижних шайб имеются несквозные радиальные отверстия 48 для обеспечения возможности использования рычагов при регулировке высоты опоры.

При сборке насоса вначале на технологической раме осуществляют предварительную сборку пакета секций насоса, а затем с одного установа борштанги производят расточку на расточном станке отверстий под щелевые уплотнения рабочих колес. После этого демонтируют пакет секций насоса и устанавливают на опорной раме 6 входную торцевую крышку 9, пропускают через ее центральное отверстие вал насоса, одевают на вал рабочее колесо 13 первой ступени, щелевые уплотнения 49, направляющий аппарат 50, фиксируя его посредством штифтов, и корпус секции 51, а затем последовательно в указанном порядке производят сборку остальных секций насоса. Затем закрепляют на вале втулку гидропяты 26, пропускают вал через центральное отверстие напорной торцевой крышки 10, в котором предварительно устанавливают вторую втулку гидропяты 27. После этого закрепляют на опорной раме 6 напорную торцевую крышку 10, устанавливают стяжные шпильки 19 в отверстиях торцевых крышек и производят стяжку секций насоса, торцевых крышек и корпуса в жесткую конструкцию. Затем устанавливают с помощью штифтов статорное кольцо 28 на наружной поверхности напорной торцевой крышки 10 и роторное кольцо 29 на роторе 21 гидропяты, после чего с помощью двухстороннего цангового зажимного устройства 31 устанавливают на вал ротор 21 гидропяты. Осуществляют выставку вала в осевом направлении и устанавливают на вал со стороны входной торцевой крышки 9 торцевое уплотнение 15 с помощью одностороннего цангового зажимного устройства 22. Закрепляют с наружной стороны торцевых крышек консольные опоры 18 для опорных подшипников вала и устанавливают на вал со стороны напорной торцевой крышки 10 торцевое уплотнение 15 с помощью одностороннего цангового зажимного устройства. Затем с помощью конических штифтов собирают опорные подшипники 14, устанавливают на валах насоса и электродвигателя муфты 34, 35, входящие в состав сдвоенной дисковой муфты 3, соединяющей валы насоса и электродвигателя, и подсоединяют трубопроводы к патрубкам насоса. После этого осуществляют центровку вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений 49 посредством установочных винтов 41, воздействующих на опорные подшипники 14, определяют смещение валов насоса и электродвигателя относительно друг друга по сигналам лазерных устройств, установленных на муфтах 34, 35 насоса и электродвигателя, и устраняют указанное смещение с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор 7, после чего соединяют установленные на валах насоса и электродвигателя муфты в сдвоенную дисковую муфту 3. При этом в процессе выставки вала в осевом направлении выставляют вал в крайние допустимые положения, измеряют с помощью индикаторов величину линейного перемещения вала, определяют среднее положение вала при его смещении и фиксируют вал в этом положении посредством устранения припуска со стороны торцевой поверхности ротора 21 гидропяты, контактирующего с втулкой 26 гидропяты, установленной на валу. При центровке вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений 49 поочередно закручивают установочные винты 41, воздействующие на опорные подшипники 14, в крайнее положение, определяют величину смещения вала под воздействием установочных винтов, а затем с помощью винтов устанавливают вал в среднее положение. При установке общей или раздельных опорных рам 6, закрепленных на фундаменте, предварительно осуществляют выверку горизонтальности их опорных поверхностей, после чего производят окончательное закрепление рам на фундаменте. Насос и электродвигатель устанавливают на общей раме 6 или отдельных рамах посредством регулируемых по высоте сферических опор 7. В процессе их установки вводят монтажные шпильки 42 в крепежные отверстия в лапах 47 и центральные отверстия сферических опор, закрепляют шпильки на раме с помощью резьбового соединения и регулируют высоту опоры с помощью двух нижних шайб сферических опор 7, связанных друг с другом посредством резьбового соединения. После устранения смещения валов насоса и электродвигателя относительно друг друга с помощью регулирования высоты сферических опор осуществляют их окончательное закрепления посредством винтов 45, размещенных на втулке 43, установленной на головке монтажной шпильки 42 с возможностью контактирования через металлическую шайбу 46 с соответствующей лапой насоса или электродвигателя для их окончательного прижима к раме.

Применение предлагаемой горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки и способа ее сборки позволяет обеспечить высокую эксплуатационную надежность установки, снизить уровень вибраций и шума при работе установки, повысить КПД, а также уменьшить издержки на ее монтаж, обслуживание и ремонт.

Группа изобретений относится к насосным установкам для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления. Вал установки установлен в тороидальных роликовых подшипниках, закрепленных в консольных опорах с наружной стороны торцевых крышек. Устройство фиксации секций насоса выполнено в виде наружных стяжных шпилек, пропущенных сквозь каналы в торцевых крышках и расположенных равномерно и параллельно оси вала. Две соосные втулки гидропяты закреплены соответственно на напорной торцевой крышке и роторе гидропяты. Последний установлен на валу посредством двухстороннего цангового зажимного устройства в виде трех соосных втулок с контактирующими коническими рабочими поверхностями и зажимных винтов. Установка снабжена устройством центровки вала, муфта, опорные подшипники вала и торцевые уплотнения установлены на валу с помощью бесшпоночных соединений. Электродвигатель и насос установлены на раме с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор. Группа изобретений направлена на обеспечение высокой эксплуатационной надежности установки, снижение уровня вибраций и шума при работе и издержек на монтаж, обслуживание и ремонт. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Горизонтальная многоступенчатая секционная центробежная насосная установка, включающая горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую валы насоса и электродвигателя, и опорную раму для крепления насоса и электродвигателя, при этом насос содержит цилиндрический корпус, входную и напорную торцевые крышки, входной и напорный патрубки, вал с рабочими колесами, установленный в опорных подшипниках, и торцевые уплотнения, отличающаяся тем, что вал установлен в тороидальных роликовых подшипниках, закрепленных в консольных опорах, установленных с наружной стороны торцевых крышек, а насос снабжен устройством фиксации секций насоса, включающим стяжные шпильки, установленные снаружи корпуса насоса и пропущенные сквозь каналы, выполненные в торцевых крышках, оси которых параллельны оси вала и равномерно расположены вокруг нее, устройством разгрузки вала от осевой силы, выполненным в виде гидропяты, содержащей две соосные втулки, установленные с радиальным зазором в зоне прохождения вала через напорную торцевую крышку, одна из которых жестко закреплена на валу, а другая - на напорной торцевой крышке, статорного и роторного кольца, закрепленных с помощью штифтов соответственно на наружной поверхности напорной торцевой крышки и роторе гидропяты, установленного на валу посредством двухстороннего цангового зажимного устройства, выполненного в виде трех соосных втулок с контактирующими коническими рабочими поверхностями и зажимных винтов, обеспечивающих возможность втягивания торцевых втулок в центральную втулку при их перемещении вдоль оси вала, при этом зазоры между втулками гидропяты, напорной торцевой крышкой и ротором гидропяты и между статорным и роторным кольцами гидропяты образуют канал для поступления закачиваемой воды из последней секции насоса в разгрузочную полость, образованную напорной торцевой крышкой, кронштейном для крепления опорного подшипника, статорным и роторным кольцами, ротором гидропяты и торцевым уплотнением, сообщающуюся посредством трубопровода, расположенного с наружной стороны корпуса насоса, с первой секцией насоса, и устройством центровки вала, при этом муфта, опорные подшипники вала и торцевые уплотнения установлены на валу с помощью бесшпоночных соединений, а электродвигатель и насос установлены на общей или раздельной опорной раме с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор.

2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что муфта, опорные подшипники вала и торцевые уплотнения установлены на валу посредством односторонних цанговых зажимных устройств, выполненных в виде двух соосных втулок с контактирующими коническими рабочими поверхностями и зажимных винтов, обеспечивающих возможность смещения втулок относительно друг друга вдоль оси вала.

3. Насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что втулки зажимных устройств опорных подшипников вала выполнены с осевым разрезом.

4. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что муфта, соединяющая валы насоса и электродвигателя, представляет собой компенсирующую сдвоенную дисковую муфту.

5. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, стяжные шпильки устройства фиксации секций насоса закреплены со стороны напорной торцевой крышки с помощью резьбовых втулок, при этом в каждой втулке выполнены сквозные каналы, оси которых параллельны оси вала и равномерно расположены относительно оси втулки, а в каналах установлены винты, контактирующие через металлическую шайбу с напорной торцевой крышкой.

6. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство центровки вала выполнено в виде установочных винтов, размещенных в резьбовых каналах, выполненных в консольных опорах в местах установки опорных подшипников, при этом оси каналов перпендикулярны оси вала и равномерно расположены в поперечной плоскости относительно оси вала.

7. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая из самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор выполнена в виде трех последовательно установленных шайб, при этом две нижние шайбы соединены резьбой, позволяющей менять высоту подводимой опоры, а средняя и верхняя шайбы имеют сопрягаемые сферические поверхности с одинаковым радиусом кривизны, причем все шайбы имеют общее осевое отверстие под монтажную шпильку, на головке которой посредством резьбового соединения установлена втулка, в которой выполнены сквозные каналы, оси которых параллельны оси монтажной шпильки и равномерно расположены относительно данной оси, а в каналах установлены винты, контактирующие через металлическую шайбу с соответствующей лапой насоса или электродвигателя для их окончательного прижима к раме, причем у двух нижних шайб имеются несквозные радиальные отверстия для обеспечения возможности использования рычагов при регулировке высоты опоры.

8. Способ сборки насосной установки по п.1, содержащей горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, и общую или раздельные опорные рамы для крепления насоса и электродвигателя, при котором вначале на технологической раме осуществляют предварительную сборку пакета секций насоса, а затем производят расточку за один установ отверстий под щелевые уплотнения рабочих колес, после чего производят демонтаж пакета секций насоса, устанавливают на опорной раме входную торцевую крышку, пропускают через ее центральное отверстие вал насоса, надевают на вал рабочее колесо первой ступени, щелевые уплотнения, направляющий аппарат, фиксируя его посредством штифтов, и корпус секции, а затем последовательно в указанном порядке производят сборку остальных секций насоса, после чего закрепляют на вале втулку гидропяты, пропускают вал через центральное отверстие напорной торцевой крышки с предварительной установкой в нем второй втулки гидропяты, закрепляют на опорной раме напорную торцевую крышку, устанавливают стяжные шпильки в отверстиях торцевых крышек и производят стяжку секций насоса, торцевых крышек и корпуса в жесткую конструкцию, после чего устанавливают с помощью штифтов статорное кольцо на наружной поверхности напорной торцевой крышки и роторное кольцо на роторе гидропяты, затем с помощью двухстороннего цангового зажимного устройства устанавливают на вал ротор гидропяты, после чего производят выставку вала в осевом направлении, устанавливают на вал со стороны входной торцевой крышки торцевое уплотнение с помощью одностороннего цангового зажимного устройства, закрепляют с наружной стороны торцевых крышек консольные опоры для опорных подшипников вала, устанавливают на вал со стороны напорной торцевой крышки торцевое уплотнение с помощью одностороннего цангового зажимного устройства, осуществляют с помощью конических штифтов сборку опорных подшипников, устанавливают на валах насоса и электродвигателя муфты, входящие в состав сдвоенной дисковой муфты, соединяющей валы насоса и электродвигателя, затем подсоединяют трубопроводы к патрубкам насоса и осуществляют центровку вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений посредством установочных винтов, воздействующих на опорные подшипники, определяют смещение валов насоса и электродвигателя относительно друг друга по сигналам лазерных устройств, установленных на муфтах насоса и электродвигателя, и устраняют указанное смещение с помощью самоустанавливающихся регулируемых по высоте сферических опор, после чего соединяют установленные на валах насоса и электродвигателя муфты в сдвоенную дисковую муфту.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в процессе выставки вала в осевом направлении выставляют вал в крайние допустимые положения, измеряют с помощью индикаторов величину линейного перемещения вала, определяют среднее положение вала при его смещении и фиксируют вал в этом положении посредством устранения припуска со стороны торцевой поверхности гидропяты, контактирующей с втулкой гидропяты, установленной на вале.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в процессе центровки вала насоса относительно рабочего зазора щелевых уплотнений поочередно закручивают установочные винты, воздействующие на опорные подшипники, в крайнее положение, определяют величину смещения вала под воздействием установочных винтов, а затем с помощью винтов устанавливают вал в среднее положение.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что при установке общей или раздельных опорных рам, закрепленных на фундаменте, предварительно осуществляют выверку горизонтальности их опорных поверхностей, после чего производят окончательное закрепление рам на фундаменте, а насос и электродвигатель устанавливают на общей раме или отдельных рамах посредством регулируемых по высоте сферических опор, при этом в процессе их установки вводят монтажные шпильки в крепежные отверстия в лапах и центральные отверстия сферических опор, закрепляют шпильки на раме с помощью резьбового соединения и регулируют высоту опоры с помощью двух нижних шайб сферических опор, связанных друг с другом посредством резьбового соединения, а после устранения смещения валов насоса и электродвигателя относительно друг друга с помощью регулирования высоты сферических опор осуществляют их окончательное закрепление посредством винтов, размещенных на втулке, установленной на головке монтажной шпильки с возможностью контактирования через металлическую шайбу с соответствующей лапой насоса или электродвигателя для их окончательного прижима к раме.