header
ecnblog
ecncentr

Осевые опоры центробежного насоса ЭЦН

ecnsite
 Схема центробежного насоса с колесами плавающего типа в разрезе

Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса

   При работе насоса осевые усилия от рабочих колес передаются на направляющие аппараты и на корпус насоса. При этом на вал насоса действует осевая сила от перепада давления на торец вала и осевая сила, действующая на рабочие колеса, прихваченные к валу из-за наличия в пластовой жидкости коррозионно-активных элементов и механических примесей. Для восприятия осевых сил, действующих на вал, в конструкции насоса предусматриваются осевые опоры ЭЦН. Осевые усилия в таком насосе воспринимаются  осевой опорой вала самого насоса (в отечественных конструкциях ЭЦН - рис.8) или осевой опорой  гидрозащиты ( в части  насосов импортного производства).
Рис. 8. Схема центробежного насоса с колесами плавающего типа.
   При вращении пяты жидкость идет от центра к периферии по канавкам, попадает под скос и нагнетается в зазор между плоскими частями подпятника и пяты. Таким образом, подпятник скользит по слою жидкости. Такое жидкостное трение (не в пусковом, а в рабочем режиме пяты) обеспечивает низкий коэффициент трения, незначительные потери энергии на трение в пяте, малый износ деталей пяты при достаточном осевом усилии, которое она воспринимает. Радиальный подшипник ЭЦН воспринимает радиальные нагрузки, возникающие при работе насоса. Радиальный подшипник  (рис.10) состоит из опорной втулки с вкладышем, которые является неподвижными деталями и втулки, вращающейся вместе с валом. В каждой модуль-секции насоса обычного исполнения вал имеет два радиальных подшипника - верхний и нижний, а в модуль-секциях насосов износостойкого исполнения кроме перечисленных радиальных подшипников используются промежуточные радиальные опоры, места установки которых должны соответствовать половине длины полуволны изгиба вала насоса.
схема упорного подшипника ЭЦН
Рис.9. Упорный подшипник ЭЦН
схема промежуточного радиального подшипника ЭЦН
Рис.10.Промежуточный радиальный подшипник ЭЦН
   При отборе насосом жидкости с небольшим содержанием механических примесей и достаточной смазкой (наличие в жидкости нефти) насосы обычного исполнения обеспечивают длительную эксплуатацию скважины без их ремонта. В насосе имеются пары трения: текстолит по чугуну в осевых опорах рабочего колеса в ступени; латунная втулка, надетая на вал между рабочими колесами, или удлиненная чугунная ступица рабочего колеса по чугуну направляющего аппарата; прорезиненный и графитизированный бельтинг по закаленному и шлифованному стальному подпятнику в пяте насоса. Все эти пары трения достаточно долговечны при соответствующих условиях эксплуатации. При большой обводненности они работоспособны в течение 100-200 сут, а при достаточно большом количестве нефти в отбираемой жидкости насос может работать без ремонта от года до нескольких лет (есть примеры работы агрегатов ЭЦН без подъема из скважин в течение 3-5 лет).
схема центробежного насоса с передачей осевой нагрузки с рабочих колес на вал
                                     Рис.11. Центробежный насос с передачей осевой нагрузки с рабочих колес на вал.
1
-головка, 2-верхний подшипник, 3-верхнее полукольцо, 4-стяжная гайка, 5-вал, 6-распертое рабочее колесо, 7-нижнее полукольцо, 8-корпус, 9-плавающее рабочее колесо, 10-направляющий аппарат, 11-нижний подшипник, 12-основание, 13-шлицевая муфта.
   Скважинные центробежные насосы могут быть выполнены и для осложненных условий эксплуатации, например - для отбора жидкости с большим содержанием песка, отбора сильно обводненной жидкости с повышенной коррозионной агрессивностью. Для отбора жидкости с большим содержанием механических примесей (в основном песка) предназначаются износостойкие насосы. Они рассчитаны на отбор жидкости с содержанием 0,05 % (0,5 г/л) механических примесей. При отборе жидкости с песком свободно движущийся абразив разрушает диски и лопатки рабочего колеса и части направляющего аппарата, особенно в местах изменения направления движения струи жидкости. В местах трения деталей, у текстолитовой опоры, у ступицы колеса попадающий в зазор песок также изнашивает эти детали, причем ступицы стираются до вала. Длинный гибкий вал при вращении получает несколько полуволн изгиба, и на его поверхности места износа четко показывают форму, которую он принимает при работе насоса (рис. 12).
график искривления вала насоса ЭЦН
Рис.12. Схема искривления вала насоса
1- место установки радиальных опор вала износостойкого насоса

   Для увеличения срока службы насоса при отборе жидкости с большим содержанием песка в конструкцию насоса могут быть внесены следующие основные изменения:

1.Чугунные рабочие колеса заменены пластмассовыми из полиамидной смолы или углепластика, стойких против износа свободным абразивом и не набухающей в воде. В скважинах с большим содержанием нефти, как показал опыт, она менее работоспособна.
2.Вместо одноопорной применяется двухопорная конструкция рабочего колеса.
3. Текстолитовая опора колеса заменена резиновой, а в направляющем аппарате опорой для этой резиновой шайбы служит стальная термообработанная втулка.
4. Для уменьшения износа ступиц рабочих колес и вала ставятся дополнительные (промежуточное) радиальные опоры, которые препятствуют изгибу вала при его вращении (см. рис.12.).

   Таким образом, снижаются усилия у радиальной опоры колеса в направляющем аппарате. С помощью этих и некоторых других изменений обычной конструкции насоса срок службы износостойкого насоса увеличивается в 2,5-7 раз. Для удержания вала в прямолинейном состоянии необходимо промежуточные ( например - резинометаллические) радиальные опоры ставить друг от друга на расстоянии, равном половине полуволны изгиба вала. На рис. 12. показаны длина полуволны I и расстояние между подшипниками 1/2 I.
   В секции или модуль-секции насоса обычного исполнения применяется упорный подшипник или гидродинамическая пята (рис. 9), состоящий из кольца 1 с сегментами на обеих плоскостях, устанавливаемого между двумя гладкими шайбами 2, 3. Сегменты на шайбе пяты 1 выполнены с наклонной поверхностью с углом а=5-7° и плоской площадкой длиной (0,5-0,7) L (где L - полная длина сегмента). Ширина сегмента В равна (1...1,4)L. Для компенсации неточностей изготовления и восприятия ударных нагрузок под гладкие кольца помещены эластичные резиновые шайбы-амортизаторы 4, 5, запрессованные в верхнюю 6 и нижнюю 7 опоры. Осевая сила от вала передается через пружинное кольцо 8 опоры вала и дистанционную втулку 9 упорному подшипнику. Гидродинамическая пята выполнена с радиальными канавками, скосом и плоской частью на поверхности трения о подпятник. Она обычно изготавливается из бельтинга (технической ткани с крупными ячейками), пропитанного графитом с резиной и завулканизированного ("запеченного") в прессформе.
   Достаточно широко используется конструкция насоса ЭЦН с плавающим низом, при которой осевая нагрузка центробежного насоса ЭЦН, действующая на ротор секции насоса, воспринимается частью (около 40%) верхних ступеней, рабочие колеса которых жестко закреплены на валу, рабочие же колеса нижних ступеней выполнены плавающими. За счет такой конструкции в модуль-секции насоса образуется гребенчатая пята. Фиксирование колес на валу осуществляется между нижними 7 и верхними 3 полукольцами, помещенными в соответствующие кольцевые проточки (рис. 11). Два полукольца 7 запираются ступицей первого из закрепленных на валу рабочего колеса. Распор ступиц рабочих колес достигается вращением специальной гайки относительно втулки, имеющей наружную резьбу. Упором для специальной гайки служат два полукольца, помещенные в верхнюю расточку вала.
   Еще одним вариантом является конструкция насоса с закрепленными на валу, распертыми рабочими колесами, при которой все рабочие колеса модуль-секции фиксируются на валу. Обычно такое исполнение выполняется на коротких модуль-секциях длиной до 2,4 м, которые могут помещаться над модуль-секцией насоса, выполненным с плавающим низом, гребенчатая пята которой воспринимает осевую силу этой модуль-секции. При ином конструктивном исполнении осевая сила, действующая на ротор секции насоса с "плавающим низом", передается на осевую опору протектора. Поперечные (радиальные) усилия в секции насоса, предназначенного для откачки неабразивной жидкости, воспринимаются двумя концевыми радиальными подшипниками, корпуса которых размещены в головке и корпусе входного модуля или в нижней части секции. В радиальных подшипниках использована пара трения скольжения, материал которой зависит от условий эксплуатации. Кроме того, поперечные усилия в секции воспринимаются радиальными подшипниками, функции которых выполняют пары трения,  образованные ступицами рабочих колес и расточками направляющих аппаратов.
   На рис. 8 показано устройство центробежного насоса ЭЦН для добычи нефти в сборе. Осевая нагрузка распределяется на осевые опоры центробежного насоса ЭЦН. Осевое усилие, действующее на вал, воспринимается гидродинамической пятой 1. Вал 3 расположен в радиальных подшипниках скольжения 2 и 8. Радиальными подшипниками вала являются и опоры скольжения у втулок вала и внутреннего диаметра направляющих аппаратов 5 у каждой ступени. Крутящий момент передается от вала к рабочим колесам 7 через шпонку 6. Вся сборка ротора насоса размещена в корпусе 4 и сжата сверху корпусом подшипника 2, а внизу - основанием 10, на котором размещена приемная сетка 9. В верхней части насоса на корпус подшипника 2 навернута ловильная головка насоса, в которой имеется резьба для соединения с НКТ. Вал насоса соединяется с валом гидрозащиты шлицевой муфтой 11. Для создания высоконапорных скважинных центробежных насосов в насосе приходится устанавливать множество ступеней (до 450). При этом они не могут разместиться в одном корпусе, поскольку длина такого насоса (15-20 м) затрудняет транспортировку, монтаж на скважине и изготовление корпуса. Высоконапорные насосы составляются из нескольких секций. Длина корпуса в каждой секции не более 6 м. Корпусные детали отдельных секций соединяются фланцами с болтами или шпильками, а валы - шлицевыми муфтами. Каждая секция насоса имеет верхнюю осевую опору вала, вал, радиальные опоры вала, ступени. Приемную сетку имеет только нижняя секция. Ловильную головку имеет только верхняя секция насоса. Секции высоконапорных насосов могут иметь длину меньшую, чем 6 м (обычно длина корпуса насоса составляет 3, 4 и 5 м), в зависимости от числа ступеней, которые надо в них разместить.
Добыча нефти УЭЦН OIL-ECN.RU  © 2013-2020 | Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса ЭЦН |
играть браузерные игры
сайт знакомств фотострана
Состав узлов УЭЦН  >  Центробежные насосы ЭЦН  > Осевые опоры ЭЦН  >  Параметры ЭЦН  >

Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН  > Погружной элетродвигатель ПЭД  > Параметры ПЭД  > Гидрозащита ПЭД
буровая на море
спецтехника для ремонта и освоения скважин
куст нефтяных скважин с уэцн
ecnbloger1
ecnbloger2
ecnbloger3
                             Содержание

01. Состав узлов и параметры УЭЦН схема сборки
02. Конструкции скважинных центробежнх насосов ЭЦН
03. Осевые опоры центробежного насоса ЭЦН
04. Параметры центробежных насосов ЭЦН таблицы
05. Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН
06. Устройство погружного электродвигателя ПЭД
07. Технические параметры ПЭД таблицы
08. Гидрозащиты погружных электродвигателей ПЭД
модуль нассоса