Всем привет))Сегодня мы поговорим подробно про ЭЦН,а именно про схемы сборок ЭЦН.Узнаем какие есть и как они устроены.Во-первых,давайте вспомним что же такое ЭЦН?Как я уже говорил в прошлой статье,что ЭЦН это набор большого числа ступеней — рабочих колес и направляющих аппаратов, заключенных в стальной корпус в виде трубы.Ну вроде бы вспомнили))
Теперь давайте рассмотрим его виды схем сборок,а их именно существует 3 вида,кто знаком с прошлой статьей,то уже знает их,а именно:
- с «плавающим» типом рабочих колес;
- «компрессионная» сборка;
- «пакетная» сборка.
И начнем с самой первой схемы,а именно с «плавающим» типом рабочих колес. Ну в таких насосах такой конструкции, рабочие колеса не фиксированы на валу и могут перемещаться вдоль вала между двумя направляющими аппаратами, то есть «плавать». Ну и вал же, который не несет на себе нагрузку от колес, подвешивается на осевой опоре. При работе насоса, каждое рабочее колесо, опирается нижним диском на кольцевой бурт направляющего аппарата.
И для уменьшения силы трения в нижний диск рабочего колеса запрессована опорная шайба из износостойкого материала (текстолит, карбонит и т.п.). Учитывая, что на некоторых режимах работы насоса (например такой как, пусковой режим) рабочее колесо может «всплыть», т.е. переместиться до опорного бурта верхнего направляющего аппарата, в верхний диск колеса также запрессовывается опорная шайба. И таким образом, осевое усилие от каждого рабочего колеса (собственный вес колеса, перепад давления между верхней и нижней частью колеса и т.д.) и передается на соответствующий направляющий аппарат, и далее уже воспринимается корпусом насоса. Осевое усилие от вала насоса (собственный вес вала, давление на верхний торец вала, осевое усилие от прихваченных к валу колес и т.д.) воспринимается осевой опорой вала. Осевая опора состоит из пяты и подпятника, каждая из которых представляет собой, установленную в металлическую обойму, шайбу из бельтинга, силицированного графита или керамики.
Пята которая через шпонку посажена на вал и после удерживается в осевом направлении посредством дистанционного и стопорного кольца. Подпятник же опирается на верхний подшипник, а за счет паза входящего в отверстие верхнего подшипника, удерживается от проворота. А осевая сила от вала передается пятой через стопорное и дистанционное кольцо подпятнику. И при работе насоса, жидкость из верхнего подшипника, по зазору между втулкой и подпятником, поступает к центральной части пяты.А при вращении пяты жидкость по канавкам нагнетается в зазор между плоскими частями подпятника и пяты. Таким образом, подпятник скользит по слою жидкости. Основным же недостатком такой конструкции является подверженность осевой опоры воздействию механических примесей.И поэтому в настоящее время заводы-изготовители погружного оборудования выпускают насосы без осевой опоры вала в секциях. В таких насосах восприятие осевого усилия от вала осуществляется: пятой протектора гидрозащиты, осевой опорой специального входного модуля или осевой опорой газосепаратора. Поперечные (радиальные) усилия, возникающие при работе насоса, воспринимают радиальные подшипники. В каждой секции насоса обычного исполнения вал вращается в двух подшипниках — верхнем и нижнем. Для предотвращения изгиба и сохранения прямолинейности вала в насосах износостойкого исполнения устанавливаются промежуточные радиальные подшипники.
И в усовершенствованние конструкциях насосов радиальные подшипники размещают в направляющих аппаратах, что позволяет отказаться от установки промежуточных подшипников и сэкономить полезное пространство для дополнительных ступеней.Ну с первой схемой закончили,продолжим дальше)) Дальше у нас идет «компрессионная» сборка. Могу сказать, что в таких насосах за счет точной подгонки высоты ступиц рабочих колес, обеспечивается их соприкосновение друг с другом. И такая «гребенка» колес фиксируется на валу. Ну и таким образом получается, что осевое усилие от каждого рабочего колеса передается на вал. И для восприятия такой осевой нагрузки требуется усиленная осевая опора, разместить которую в насосе не представляется возможным. Поэтому вся осевая нагрузка от вала насоса передается на пяту гидрозащиты. Отмечу преимущества «компрессионной» сборки в том что: применение ее в условиях повышенного содержания механических примесей в добываемой продукции; а также разгрузка дисков рабочих колес от осевой нагрузки (в некоторых случаях опорные шайбы рабочих колес могут отсутствовать). Недостатками «компрессионной» сборки является сложность монтажа. Так как для того чтобы рабочие колеса не соприкасались с направляющими аппаратами, при монтаже насоса осуществляется подгонка зазора в рабочих ступенях за счет установки специальных калиброванных пластин между валами в шлицевых муфтах.Так ну со второй схемой разобрались,оставлю илюстрацию при монтаже, чтобы понимали как это выглядит))
Ну что же приступим к нашей самой крайней схеме сборки)) А именно к «пакетной» сборки, могу сказать что в таких насосах несколько рабочих колес и направляющих аппаратов (от 3 до 10 пар), которые собираются в пакеты, при этом высота ступиц рабочих колес была так подобрана таким образом, чтобы между колесами был небольшой зазор.А особенностью такой сборки является способность насоса, точнее, отдельных его элементов, менять свои функции в зависимости от режимов работы, параметров перекачиваемой среды и интенсивности износа.А рабочие колеса, изначально установленные «плавающими», по мере своего износа опорных шайб начинают передавать свою осевую нагрузку на нижние колеса,тем самым образуя «гребенку»,которая характерна для компрессионных ступеней. В результате чего весь пакет начинает передавать суммарную осевую нагрузку на специальную осевую опору, которая установленна в нижней части каждого пакета. В этом же положении нагрузка с опорных шайб колес снимается, и их износ практически прекращается, при этом протечки между ступенями минимальны, поскольку зазоры в уплотнениях близки к нулю. «Пакетная» сборка обладает всеми преимуществами «компрессионной» сборки и также лишена её главного недостатка — не требует подгонки при монтаже, что существенно уменьшает время монтажа и возможность ошибок монтажника при монтаже.
Каждая ступень насоса состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата. Как показано на иллюстрации снизу, то мы видем,что рабочее колесо состоит из двух дисков — нижнего, в виде кольца с отверстием большого диаметра в центре, и верхнего — сплошного диска со ступицей, через которую проходит вал. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса.
Как мы видим из иллюстрации снизу,то что наш направляющий аппарат у нас состоит из: диффузора, в виде стакана с отверстием большого диаметра в центре, и диска с отверстием, диаметр которого чуть больше диаметра втулки рабочего колеса. Между диффузором и диском, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопатки, изогнутые в ту же сторону, что и лопатки рабочего колеса.
И в зависимости от этого,а именно от условий работы,то рабочие колеса и направляющие аппараты изготавливают из различных материалов различными методами,а то есть:
- рабочие органы из модифицированного серого чугуна и чугуна типа «нирезист» изготавливают литьем;
- рабочие органы из специального «порошка» — спеканием;
- рабочие органы из полимерных материалов — штамповкой.
Каждая же ступень развивает напор от 3 до 7 метров водяного столба. И при увеличении количества ступеней напор будет равен сумме напоров развиваемых каждой ступенью в отдельности, подача же насоса при этом останется неизменной, т.е. такой, какую обеспечивает одна ступень. Подача нашего насоса зависит от размера и конфигурации ступеней. Существуют два типа ступеней: ступени с цилиндрическими лопатками (применяются в насосах с низкой подачей — до 250 м!/сут) и ступени с наклонно-цилиндрическими лопатками (применяются в насосах с подачей свыше 250 м3/сут).
Учитывая глубину, с которой приходится поднимать жидкость, а также противодавление, которое необходимо преодолеть насосу при транспортировке жидкости до ДНС, в насосе приходится устанавливать большое количество ступеней (до 650 штук). При размещении такого количества ступеней в одном корпусе его длина достигала бы 20 м, что затрудняло бы его изготовление, транспортировку и монтаж на скважине. Поэтому высоконапорные насосы составляются из нескольких секций (модулей), длиной не более 6 м (примерно 120-200 ступеней). Дня соединения секций насоса используются следующие типы соединений:
- соединение «фланец-фланец»;
- соединение «фланец-корпус»;
- соединение «фланец-корпус» с дополнительным подшипником.
Соединение «фланец-корпус» обеспечивает более высокую прочность межсекционного соединения по сравнению с тем же самым соединением «фланец-фланец» (уменьшение концентраторов напряжения, увеличенная толщина стенки головки, уменьшающая абразивный износ межсекционного соединения). Соединение «фланец-корпус» с дополнительным подшипником (который находится в головке секции встроен подшипник) способствует снижению уровня вибрации насоса.
Ну что же на этом моя статья заканчивается,вроде бы все рассказал более подробно про ЭЦН,из того что узнал для вас,мои дорогие читатели))Надеюсь вам понравилась моя статья и она была полезна для вас, спасибо вам, если дочитали мою статью до конца,до новых встреч))