погружной центробежный насосный агрегат

Формула изобретения

Погружной центробежный насосный агрегат, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, насосные секции и входной модуль, отличающийся тем, что вал входного модуля выполнен пустотелым с втулками, стопорными кольцами и проточками на наружной поверхности, фиксирующими вал в корпусе входного модуля, и имеет шлицы, выполненные на внутренней поверхности сверху и снизу, при этом внутри вала расположен упругий стержень, предотвращающий осевые перемещения вала входного модуля при работе насосного агрегата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к погружным центробежным электронасосным агрегатам, предназначенным для добычи нефти из скважин.

Известен насосный агрегат, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, насосные секции, модуль-головку и входной модуль, жестко соединенные между собой с помощью шлицевых муфт (Нефтепромысловое оборудование: Справочник. Под ред. Е.И.Бухаленко. Москва, Недра, 1990, с.124-127).

Модули насоса представляют собой сборочные единицы, обеспечивающие повышение монтажеспособности и взаимозаменяемости секций насосного агрегата.

Недостатком известного насосного агрегата является низкая надежность из-за повышенной вибрации, приводящей к усталостному разрушению фланцевых соединений, расчленению секций и падению агрегата и его частей на дно скважины (полет).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является погружной центробежный насосный агрегат в модульном исполнении, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, насосные секции, модуль-головку и входной модуль (Махмудов С.А., Абузерли М.С. Монтаж, обслуживание и ремонт скважинных электронасосов. Справочник. Москва, Недра, 1995, с.48-49).

Конструкция входного модуля имеет корпус с радиальными отверстиями, с защитной сеткой для прохода жидкости. Верхняя часть корпуса входного модуля посредством фланцевого болтового соединения крепится к нижней части нижней насосной секции, а нижняя часть корпуса с фланцем - к протектору гидрозащиты электродвигателя. Внутри корпуса входного модуля на радиальных втулках (подшипниках скольжения) размещается вал, имеющий на концах шлицевые соединения. На верхней части вала, ниже шлицевого соединения, посредством стопорного кольца и шпонки закреплено седло, опирающееся нижним торцом на торец подшипниковой втулки, размещенной внутри корпуса модуля. Ниже седла на валу размещены защитные втулки вала, разделенные распорной втулкой и зафиксированные в нижней части вала опорной шайбой со стопорным кольцом.

Указанная конструкция входного модуля является основным источником повышенной вибрации, приводящей к усталостному разрушению узлов насосного агрегата.

Причиной возникновения осевой вибрации во входном модуле является следующее: во-первых, верхняя шлицевая муфта имеет свободу осевого перемещения вдоль вала модуля, а вал имеет свободный осевой ход относительно корпуса модуля. При движении потока жидкости из скважины через приемную сетку и радиальные каналы на прием рабочих колес насосной секции создается пульсация потока, приводящая к возвратно-поступательному движению муфты и вала модуля относительно корпуса, вызывающему осевую вибрацию; во-вторых, при вращении вала модуля нижний торец седла, имеющий низкое качество поверхности, опираясь на верхний торец верхней подшипниковой втулки, имеющей также низкое качество поверхности, создает дополнительные составляющие осевой вибрации. Возникающая таким образом осевая вибрация в модуле передается всем узлам насосного агрегата и колонне подъемных труб.

Задачей изобретения является повышение надежности погружных насосных агрегатов модульного исполнения.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении вибрации.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном центробежном насосном агрегате, содержащем погружной электродвигатель с гидрозащитой, насосные секции и входной модуль, согласно изобретению вал входного модуля выполнен пустотелым с втулками, стопорными кольцами и проточками на наружной поверхности, фиксирующими вал в корпусе входного модуля, и имеет шлицы, выполненные на внутренней поверхности сверху и снизу, при этом внутри вала расположен упругий стержень, предотвращающий осевые перемещения вала входного модуля при работе насосного агрегата.

Изобретение позволяет упростить конструкцию за счет исключения двух шлицевых муфт и исключить свободное осевое перемещение вала входного модуля.

На чертеже изображен общий вид виброгасящего входного модуля погружного центробежного насосного агрегата.

Устройство состоит из корпуса входного модуля 1, имеющего в верхней части фланцевое соединение, посредством шпилек 2 и гаек 3, соединяемого с корпусом насоса 4, а в нижней части - фланцевое соединение с корпусом протектора 5. Снаружи корпуса 1 выполнена цилиндрическая проточка, имеющая радиальные каналы А, закрытые защитной сеткой 6.

В верхней части корпуса 1 выполнены две цилиндрические проточки, в которых запрессованы втулки 7 и 8.

Внутри втулок 7 и 8, образующих радиальный подшипник модуля, размещен вал 9, выполненный в виде цилиндрической пустотелой детали. На внутренней цилиндрической поверхности вала 9 имеются шлицы для соединения соответственно сверху с валом 10 насоса 4 и снизу с валом 11 протектора. На наружной поверхности вала 9 выполнены две проточки для стопорных колец 12 и 13, между которыми установлены две втулки: верхняя 14 и нижняя 15, ограничивающие осевое перемещение вала относительно корпуса модуля, две втулки 16, 17 радиального подшипника и дистанционная втулка 18 между ними. Нижний торец втулки 14 опирается на верхний торец втулки 7, образуя осевой подшипник модуля. Средством для ограничения осевого перемещения служит упругий резиновый стержень 19, помещенный во внутреннюю полость вала.

Работает устройство следующим образом. Насосная установка спускается в скважину и выводится на рабочий режим. Крутящий момент от вала 11 протектора, посредством вала входного модуля со шлицами на внутренней поверхности, передает крутящий момент от погружного электродвигателя валу 10 насоса.

Вал насоса 10 воздействует на упругий стержень внутри вала модуля, прижимает его к торцу вала протектора 11, чем предотвращает осевое перемещение вала модуля 9. Радиальные усилия вала модуля воспринимаются через защитные втулки 16, 17 на втулки 7, 8 корпуса модуля 1. Втулка 14, удерживающая вал модуля при монтаже, при этом поднимается над торцем втулки 16, не воспринимая осевых усилий сверху вниз. Таким образом, вал входного модуля 9 посредством упругого стержня 19 фиксируется между валами насоса 10 и протектора 11.