стенд для испытаний винтовых насосов

Формула изобретения

Стенд для испытания винтовых насосов, содержащий привод с электродвигателем, включающий статор, насос с ротором, соединенный с приводом зубчатой передачей, расположенные на раме, систему измерения и регистрации параметров насоса, гидравлическую систему, отличающийся тем, что статор винтового насоса закреплен на раме с возможностью вращения относительно оси и снабжен моментомером, выполненным в виде рычага, закрепленного на статоре перпендикулярно к оси насоса, и набора уравновешивающих грузов, установленных на другом конце рычага, ротор винтового насоса кинематически связан с электродвигателем привода посредством шарнирной муфты, выход и прием насоса сообщены с гидравлической системой, выполненной в виде емкости, разделенной на напорный и всасывающий сектора, причем напорный сектор размещен над всасывающим.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для испытания винтовых насосов.

Известен стенд для обкатки штанговых насосов, содержащий привод с электродвигателем, скважинный штанговый насос, систему измерения и регистрации параметров работы насоса (авт.св. SU N 1605157, кл. G 01 M 19/00, F 04 B 51/00, 1990 г.).

Недостатком этого стенда является сложность конструкции, необходимость бурения ряда скважин с возрастающим углом наклона.

Наиболее близким техническим решением является стенд для обкатки скважинных насосов, содержащий привод с электродвигателем, включающий статор, насос, расположенные на раме, систему измерения и регистрации параметров насоса, гидравлическую систему (патент RU N 2133378, кл. F 04 B 51/00, 1999 г.).

Недостатком известного стенда является сложность конструкции, недостаточная точность измерения.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, повышение точности и чувствительности измерений.

Поставленная задача решается тем, что в известном стенде для испытания винтовых насосов, содержащем привод с электродвигателем, включающий статор, насос с ротором, соединенный с приводом зубчатой передачей, расположенные на раме систему измерения и регистрации параметров насоса, гидравлическую систему, статор винтового насоса закреплен на раме с возможностью вращения относительно оси и снабжен моментомером, выполненным в виде рычага, закрепленного на статоре перпендикулярно оси насоса и набора уравновешивающих грузов, установленных на другом конце рычага, ротор винтового насоса кинематически связан с электродвигателем привода посредством шарнирной муфты, выход и прием насоса сообщены с гидравлической системой, выполненной в виде емкости, разделенной на напорный и всасывающий сектора, причем напорный сектор размещен над всасывающим.

Размещение и жесткое закрепление винтового насоса в двух подшипниках, расположенных вертикально на раме стенда и воспринимающих осевые усилия, обеспечивает возможность вращения относительно оси и необходимую точность измерения.

Моментомер, выполненный в виде рычага, закрепленного на статоре перпендикулярно оси насоса, и набора уравновешивающих грузов, установленных на другом конце рычага, измеряющий момент сопротивления в паре статор - ротор, также повышает чувствительность и точность измерений.

Шарнирная муфта, соединяющая ротор с электродвигателем, позволяет ротору совершать одновременно два вращения - относительно собственной оси и оси статора, исключая биение при несоосности ротора и статора винтового насоса.

Гидравлическая система стенда в виде емкости из напорного и всасывающего секторов исключает разрежение и гидравлические потери во всасывающей линии и обеспечивает подпор на выходе насоса.

На чертеже схематично представлен стенд для испытаний винтовых насосов.

Стенд содержит раму 1, на которой размещен электродвигатель 2 с редуктором 3. Гидравлическая система стенда выполнена в виде всасывающей 4 и приемной 5 емкостей с мерными трубками 6. Емкости снабжены выходной 7 и входной 8 задвижками с соединительными резиновыми шлангами 9 и соединены между собой патрубком с задвижкой 10. Гидравлическая система стенда исключает потери во всасывающей линии и обеспечивает подпор на выходе насоса. Статор 11 винтового насоса монтируется на подшипниках 12, а его ротор 13 соединяется с редуктором 3 через шарнирную муфту 14. При работе насоса ось ротора совершает планетарное движение и поэтому не совпадает с осью приводного вала. Поэтому между ними устанавливается шарнирная муфта, позволяющая ротору совершать одновременно два вращения - относительно собственной оси и относительно оси статора, устраняя биения при несоосности ротора и приводного вала. Выходная муфта насоса 15 соединена гибким шлангом с выкидной линией, на которой установлен манометр 16. На входе насоса устанавливается муфта 17 с сальниковым уплотнением, соединяемая гибким шлангом с приемной емкостью 5. На статоре 11 винтового насоса крепится моментомер 18 и датчик температуры 19. Управление стендом осуществляется блоком управления 20, в котором размещены тиристорный преобразователь частоты для регулирования частоты вращения электродвигателя, устройство защиты от перегрузок, измеритель температуры статора насоса.

Стенд работает следующим образом.

Производится монтаж насоса на стенд причем статор 11, представляющий собой цилиндр с резиновой винтовой обоймой внутри, горизонтально закрепляется на двух подшипниках 12, установленных вертикально на раме 1 стенда, а ротор 13 с помощью шарнирной муфты 14 соединяется с редуктором 3 и электродвигателем 2. На статоре 11 наоса устанавливается рычаг моментомера 18 и датчик температуры 19, муфты 15 и 17. Из емкости 4 через задвижку 7 и гибкий шланг 9 на вход насоса подается рабочая жидкость, в качестве которой используется пластовая вода или ее модель, нефть, водонефтяная эмульсия, масло. На блоке управления 20 задается требуемая частота вращения электродвигателя и диапазон рабочих температур статора насоса, производится пуск стенда. Задвижкой 8 создается необходимое давление на выкиде насоса. За счет сил трения, возникающих в паре статор - ротор, корпус насоса увлекается ротором 13 и может поворачиваться на подшипниках 12. Момент сопротивления в паре статор - ротор измеряется моментомером 18. В случае сухого трения в паре статор - ротор происходит интенсивный нагрев резиновой обоймы статора, сигнал с датчика температуры 19 подается на блок управления 20 и происходит отключение электродвигателя. При измерении подачи насоса с помощью задвижки 9 в емкость 4 переливается требуемое количество рабочей жидкости, определяемое с помощью мерных трубок 6, которое затем подается на вход насоса.

При проведении испытаний анализируются экспериментальные данные, которые позволяют разработать методику по устранению недостатков в работе насоса до установки его в скважину, тем самым повысить надежность работы винтового насоса и увеличить межремонтный период работы скважин, оборудованных винтовыми установками, что позволяет сократить число дорогостоящих подземных ремонтов.