Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса

При работе насоса осевые усилия от рабочих ко­лес передаются на направ­ляю­щие аппараты и на корпус насоса.

При всем 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 Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса жидко­сти коррозионно-активных частей и меха­ни­ческих приме­сей. Для восприятия осевых сил, действующих на вал, в конст­рук­ции насоса предусмотрены осевые опоры.

Осевые усилия в таком насосе воспринимаются осевой опо­рой вала самого насоса (в российских конструкциях ЭЦН — рис. 1.5) либо осевой опорой гид­ро­защиты Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса (большая часть насо­сов ввезенного производства).

Рис. 1.5. Схема скважинного центробежного насоса с колесами плавающего типа

В секции либо модуль-секции насоса (рис. 1.5, а) обыденного выполнения при­ме­няется упрямый подшипник либо гидродинамическая пята (рис. 1.6), сос­тоя­щий из кольца 1 с секторами на обеих плоскостях, устанавливаемого меж дву­мя гладкими шай­бами 2, 3.

Рис Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса. 1.5, а. Модуль-секция насоса:

1 — головка; 2 — вал; 3 — опора; 4 — верхний подшипник; 5 — кольцо; 6 — направляющий аппа­рат; 7 — рабочее колесо; 8 — корпус; 9 — нижний подшипник; 10 — ребро, 11 — осно­ва­ние.

Сегменты на шайбе пяты 1 выполнены с наклонной по­верхностью с углом α = 5 — 7° и плоской площадкой длиной (0,5 — 0,7) L (где L — полная длина сег­мента). Ширина сектора В Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса равна (1...1,4)·L. Для компенсации некорректностей производства 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 упрямому подшипнику.

Рис. 1.6. Упрямый подшипник ЭЦН

Гидродинамическая пята выполнена с круговыми канавка Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­ми, скосом и плос­кой частью на поверхности трения о подпят­ник. Она обычно изготав­ли­вает­ся из бельтинга (технической ткани с большими ячейками), пропитанного гра­фитом с рези­ной и завулканизированного («запеченного») в пресс-форме. При вращении пяты жидкость идет от центра к периферии по канав Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­кам, попа­дает под скос и нагнетается в зазор меж плоскими частями подпятника и пя­ты. Таким макаром, подпятник сколь­зит по слою воды. Такое жидкостное трение (не в пуско­вом, а в рабочем режиме пяты) обеспечивает маленький коэф­фи­ци­ент трения, малозначительные энергопотери на трение в пяте Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса, малый износ де­талей пяты при достаточном осевом усилии, ко­торое она принимает.

Круговой подшипник ЭЦН принимает круговые на­грузки, воз­ни­каю­щие при работе насоса. Круговой подшип­ник (рис. 1.7) состоит из опор­ной втулки с вкладышем 1, кото­рые является недвижными деталями и втулки 2, вращающейся вкупе с валом. В Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса каждой модуль-секции насоса обыденного ис­пол­нения вал имеет два круговых подшипника — верхний и нижний, а в мо­дуль-секциях насосов износоустойчивого выполнения, не считая перечисленных ра­диаль­ных подшипников, исполь­зуются промежные круговые опоры.

Рис. 1.7. Круговой подшипник ЭЦН

Довольно обширно употребляется конструкция насоса с «пла­вающим ни Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­зом», при которой осевая нагрузка, 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 [3].

За счет таковой конструкции в модуль-секции насоса образует­ся гребенчатая пята.

Фиксирование колес Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса на валу осуществляется меж нижни­ми 7 и верхни­ми 3 полукольцами, помещенными в соответствую­щие кольцевые проточки (рис. 1.8). Два полукольца 7 закрываются ступицей первого из закрепленных на валу рабочего колеса.

Распор ступиц рабочих колес достигается вращением специ­альной гайки отно­сительно втулки, имеющей внешную резьбу. Упором для специальной гай­ки служат два полукольца, поме Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­щенные в верхнюю расточку вала.

Рис. 1.8. 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

Еще одним вариантом является конструкция Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса насоса с зак­репленными на ва­лу, распертыми рабочими колесами, при ко­торой все рабочие колеса модуль-сек­ции фиксируются на валу. Обычно такое выполнение производится на ко­рот­ких модуль-сек­циях длиной до 2,4 м, которые могут помещаться над модуль-сек­цией насоса, выполненным с плавающим низом, гребенча Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­тая пята которой принимает осевую силу этой модуль-сек­ции. При ином конструктивном испол­нении осевая сила, дей­ствующая на ротор секции насоса с «плавающим ни­зом», пере­дается на осевую опору протектора (рис. 1.8) [3].

Поперечные (круговые) усилия в секции насоса, предназ­наченного для откачки неабразивной воды, воспринимают­ся 2-мя Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса концевыми радиаль­ны­ми подшипниками, корпуса ко­торых размешены в головке и корпусе вход­но­го модуля либо в нижней части секции.

В круговых подшипниках применена пара трения сколь­жения, мате­риал которой находится в зависимости от критерий эксплуатации.

Не считая того, поперечные усилия в секции воспринимаются круговыми под­шипниками Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса, функции которых делают пары трения, образованные сту­пи­цами рабочих колес и расточками направляющих аппаратов.

На рис. 1.5 показан скважинный центробежный насос в сбо­ре. Осевое уси­лие, действующее на вал, воспринимается гидро­динамической пятой 1. Вал 3 рас­положен в круговых под­шипниках скольжения 2 и 8. Круговыми под­шип Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­никами вала являются и опоры скольжения у втулок вала и внутреннего диа­­метра направляющих аппаратов 5 у каждой ступени. Вращающий момент пе­ре­дается от вала к рабочим колесам 7 через шпонку 6. Вся сборка ротора насоса раз­мешена в корпусе 4 и сжата сверху корпусом подшипника 2, а понизу — осно­ванием 10, на котором Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса размешена приемная сетка 9. В высшей части на­со­са на корпус подшипника 2 навернута ловильная головка насоса, в какой имеет­ся резьба для соединения с НКТ. Вал насоса соединяется с валом гид­ро­за­щи­ты шлицевой муфтой 11.

Для сотворения высоконапорных скважинных центробежных насосов в насо­се приходится устанавливать огромное количество ступеней Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса (до 550 штук). При всем этом они не могут поместиться в одном корпусе, так как длина такового насоса (15 — 20 м) затрудняет транспортировку, установка на скважине и изготовка кор­пу­са. Высоконапорные насосы составляются из нескольких модуль-секций. Длина кор­пуса в каждой секции менее 6 м. Корпус­ные детали отдельных модуль Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса-сек­ций соединяются фланцами с болтами либо шпильками, а валы — шли­це­вы­ми муфтами. Каж­дая секция насоса имеет верхнюю осевую опору вала, вал, ра­ди­аль­ные опоры вала, ступени. Приемную сетку имеет только вход­ной модуль на­соса (рис. 1.9), расположенный в нижней секции либо в модуле насосном-га Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­зо­се­параторе. Ловильную модуль-го­ловку имеет только верхняя секция насоса (рис. 1.10). Модуль-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 нужно в их расположить.

Рис. 1.9. Модуль входной Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса насос

1 — основание, 2 — нал, 3 — втулка подшипник, 4 — сетка, 5 — защитная втулка, 6 — шли­це­вая муфта, 7 — шпилька.

Рис. 1.10. Модуль-головка насоса

1 — кольцо уплотнительное, 2 — ребро, 3 — корпус.

При отборе насосом воды с маленьким содержанием механических при­месей и достаточной смазкой (наличие в жид­кости нефти) насосы обыденного выполнения обеспечивают дли­тельную эксплуатацию скважины без их ремонта.

В насосе имеются Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса пары трения: текстолит по чугуну в осевых опорах рабо­че­го колеса в ступени; латунная втулка, насаженая на вал меж рабочими коле­са­ми, либо удлиненная металлическая ступица рабочего колеса по чугуну нап­равляю­ще­го аппарат, прорезиненный и графитизированный бельтинг по закаленному и шли­фованному железному подпятнику в пяте Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса насоса. Все эти пары трения дос­та­точно долговечны при соответственных усло­виях эксплуатации. При боль­шой обводненности они работоспособны в течение 100 — 200 сут, а при доста­точ­но большенном ко­личестве нефти в отбираемой воды насос может работать без ремонта от года до пары лет (есть примеры работы агрегатов Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса ЭЦН без подъема из скважин в течение 3 — 5 лет).

Скважинные центробежные насосы могут быть выполнены и для ослож­нен­ных критерий эксплуатации, к примеру — для отбора воды с огромным со­дер­жанием песка, отбора очень обвод­ненной воды с завышенной кор­ро­зионной злостью.

Для отбора воды с Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса огромным содержанием механических примесей (в осно­вном песка) предназначаются износоустойчивые на­сосы. Они рассчитаны на от­бор воды с содержанием 0,05% (0,5 г/л) механических примесей.

При отборе воды с песком свободно передвигающийся абра­зив разрушает дис­ки и лопатки рабочего колеса и части направ­ляющего аппарата, в особенности в мес Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­тах конфигурации направления движения струи воды. В местах трения де­та­лей, у текстоли­товой опоры, у ступицы колеса попадающий в зазор песок так­же изнашивает эти детали, при этом ступицы изнашиваются до вала. Длиннющий гиб­кий вал при вращении получает несколько полу­волн извива, и на его по­верх­ности Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса места износа верно показыва­ют форму, которую он воспринимает при работе насоса (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Схема искривления вала насоса

1 — место установки круговых опор вала износоустойчивого насоса

Для роста срока службы насоса при отборе воды с огромным со­дер­жанием песка в конструкцию насоса могут быть внесены последующие основ­ные конфигурации:

1. Чугунные рабочие Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса колеса изменены пластмассовыми из по­лиамидной смо­лы либо углепластика, стойких против из­носа свободным абразивом и не набухающих в воде. В сква­жинах с огромным содержанием нефти, как показал опыт, они наименее работоспособны.

2. Заместо одноопорной применяется двухопорная конструк­ция рабочего ко­леса.

3. Текстолитовая опора колеса Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса заменена резиновой, а в на­правляющем аппа­рате опорой для этой резиновой шайбы служит железная термооб­ра­бо­танная втулка.

4. Для уменьшения износа ступиц рабочих колес и вала ставятся допол­ни­тель­ные (промежуточное) круговые опо­ры, которые препятствуют изги­бу вала при его вращении (см. рис. 1.11).

Таким макаром, понижаются усилия Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса у круговой опоры коле­са в направ­ляю­щем аппарате.

При помощи этих и неких других конфигураций обыкновенной конструкции на­со­са срок службы износоустойчивого насоса увели­чивается в 2,5 — 7 раз.

Для удержания вала в прямолинейном состоянии необходи­мо промежуточ­ные (к примеру, — резинометаллические) ради­альные опоры ставить друг от Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса дру­­га на расстоянии, равном по­ловине полуволны извива вала. На рис. 1.11. по­ка­заны длина полуволны l и расстояние меж подшипниками 1/2 l.

Длину полуволны извива вала можно отыскать, беря во внимание, что при вращении и извиве вала возможная энергия извива вала (V) должна быть равна сумме ра Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­боты центробежных сил ротора насоса (А1), осевых сил, действующих на вал (А2), и гидродина­мических сил (А3), возникающих в круговой опоре рабочего колеса в каждой ступени. Последние силы обоснованы давле­нием воды в зазоре меж ступицей рабочего колеса и опо­рой в направляющем аппарате.

Анализ всех этих сил применительно к современной Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса конст­рукции изно­соус­тойчивого насоса указывает, что:

1) невзирая на применение пластмассовых колес и умень­шение, таким обра­зом, массы ротора центробежного насоса, центробежные силы остают­ся основными факторами, изгиба­ющими вал;

2) осевые силы, действующие на вал в предложенной конструкции и при опоре рабочих колес на направляющие аппараты Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса, невелики, потому что они воспринимаются в главном верхней осевой опорой, на которой подве­шен вал; вес самого вала некординально наращивает (на 2 — 6%) полу­волн) извива вала;

3) потому что износоустойчивые насосы используются в главном при большой обвод­ненности, когда вязкость откачиваемой воды некординально отли­чается от вязкости воды, то гидродинамические Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса силы незна­чи­тель­ны.

Таким макаром, для инженерных расчетов в случае, когда условия эксплуа­та­ции известны недостаточно точно, можно учи­тывать только действие центро­беж­ных сил и возможной энергии изгибаемого вала (последнее обуслов­ле­но размерами вала и чертой его материала) В данном случае длина по­лу­вол Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса­ны извива будет

.

где Е — модуль упругости материала вала; I — момент инер­ции сечения вала; q — вес единицы длины ротора насоса (вала, втулок, насаженых на вал, рабочих ко­лес); ω — частота вращения вала.

В более четких расчетах, в главном при исследовательских работах, не­обходимо учи­ты­вать все обозначенные силы Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса.

Тогда выражение, из которого нужно отыскать l, воспринимает сле­дующий вид:

,

где В, D, Е, С и А — величины, зависящие от характеристик ротора насоса, его час­тоты вращения и вязкости перекачивае­мой воды.


oshibki-po-otnosheniyu-k-demonstracii.html
oshibki-pri-obrazovanii-form-glagola-i-oshibki-svyazannie-s-prichastiyami.html
oshibki-pri-podklyuchenii-k-internetu.html