RU2018716C1 - Multistage centrifugal pump - Google Patents

Abstract

FIELD: production oil wells. SUBSTANCE: secured in the housing are guide vane assemblies. Besides that, shaft is mounted in the housing on which impellers with protective bushes between them are secured. Protective coating made of wear-resistance material are provided in areas where shaft is bent loads by loads acting on it at engageable zones of protective bushes and guide vanes assemblies. Protective coating are made of superhard material of group of self-fluxing chrome-nickel compositions and/or superhard nickel-aluminium material. Coating are made in form of shells manufacture separately. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано при изготовлении или ремонте погружных электроцентробежных насосов (ЭЦН). The invention relates to equipment for oil production and can be used in the manufacture or repair of submersible electric centrifugal pumps (ESP).

Известен многоступенчатый центробежный насос для нефтяных скважин, содержащий корпус с закрепленными в нем направляющими аппаратами и вал с рабочими колесами, между которыми установлены защитные втулки, внешняя поверхность которых сопряжена с поверхностью направляющих аппаратов. Для компенсации изгибающих усилий между корпусом и валом установлены промежуточные резинометаллические подшипники. A multi-stage centrifugal pump for oil wells is known, comprising a housing with guide vanes fixed therein and a shaft with impellers, between which protective sleeves are installed, the outer surface of which is interfaced with the surface of the guide vanes. To compensate for bending forces between the housing and the shaft, intermediate rubber bearings are installed.

Промежуточные резинометаллические подшипники не обеспечивают надежной защиты рабочих ступеней насоса от износа, кроме того, установка промежуточных подшипников ведет к уменьшению рабочих ступеней насоса и увеличению гидравлического сопротивления потоку жидкости, что снижает его напор и КПД. Intermediate rubber-metal bearings do not provide reliable protection of the working stages of the pump against wear, in addition, the installation of intermediate bearings leads to a decrease in the working stages of the pump and an increase in hydraulic resistance to the fluid flow, which reduces its pressure and efficiency.

Известен центробежный насос, содержащий корпус и размещенный в нем вал. В корпусе закреплены направляющие аппараты, а на валу - рабочие колеса, между которыми установлены защитные втулки валка. На сопряженной с втулкой внутренней поверхности направляющих аппаратов установлено защитное покрытие - стальная обрезиненная втулка. A centrifugal pump is known, comprising a housing and a shaft disposed therein. Guide vanes are fixed in the housing, and on the shaft are impellers, between which protective roll sleeves are installed. A protective coating is installed on the inner surface of the guide vanes coupled to the sleeve — a rubberized steel sleeve.

Однако обрезиненные втулки не обеспечивают надежной защиты рабочих ступеней от интенсивного износа. При увеличении числа ступеней износ увеличивается из-за возникновения синусоидального изгиба вала от воздействующих на него нагрузок. However, rubberized bushings do not provide reliable protection of the working stages from intensive wear. With an increase in the number of steps, wear increases due to the appearance of a sinusoidal bending of the shaft from the loads acting on it.

Целью изобретения является повышение надежности и снижение эксплуатационных затрат путем увеличения износостойкости трущихся деталей и длительности межремонтных периодов. The aim of the invention is to increase reliability and reduce operating costs by increasing the wear resistance of rubbing parts and the length of the overhaul periods.

Для этого в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем корпус с закрепленными в нем направляющими аппаратами, установленный в корпусе вал с закрепленными на нем рабочими колесами и размещенными между ними защитными втулками, защитные покрытия из износостойкого материала, размещенные по меньшей мере в местах изгибов вала от воздействующих на него нагрузок в сопрягаемых зонах защитных втулок и направляющих аппаратов, защитные покрытия на сопряженных поверхностях выполнены из высокотвердого материала группы самофлюсующих хромоникелевых составов и (или) высокотвердого никельалюминиевого материала. To do this, in a multistage centrifugal pump, comprising a housing with guiding devices fixed in it, a shaft installed in the housing with impellers mounted on it and protective bushes placed between them, protective coatings made of wear-resistant material, placed at least in the places of the bends of the shaft acting on loads in the mating zones of the protective sleeves and guide vanes, the protective coatings on the mating surfaces are made of high-hardness material of the self-fluxing chromon group nickel compositions and (or) high-hard nickel-aluminum material.

Наиболее эффективно выполнение одного из пары сопряженных покрытий из хромоникелевого материала следующего состава, %: Ni 60-85; Cr 12-25; Fe 1-5; B 1-5; Si 1-5, а другое из никельалюминиевого материала следующего состава, %: Ni 65-90; Al 10-35. The most effective implementation of one of a pair of conjugated coatings of chromium-nickel material of the following composition,%: Ni 60-85; Cr 12-25; Fe 1-5; B 1-5; Si 1-5, and the other from a nickel-aluminum material of the following composition,%: Ni 65-90; Al 10-35.

Защитное покрытие может быть нанесено непосредственно на защищаемую поверхность или выполнено в виде отдельно изготовленных обечаек, закрепленных на защищаемых поверхностях. The protective coating can be applied directly to the protected surface or made in the form of separately manufactured shells attached to the protected surfaces.

Установка в местах изгибов вала рабочих насосных ступеней, в которых сопряженные поверхности направляющих аппаратов и защитных втулок упрочнены высокотвердым материалом, значительно уменьшает износ и всех остальных рабочих ступеней. Installation in places of bending of the shaft of the working pumping stages, in which the mating surfaces of the guide vanes and protective sleeves are hardened with high-hardness material, significantly reduces the wear of all other working stages.

На чертеже приведена схема предлагаемого многоступенчатого центробежного насоса. The drawing shows a diagram of the proposed multistage centrifugal pump.

Насос содержит корпус 1, в котором размещен вал 2. В корпусе установлены направляющие аппараты 3, а на валу - рабочие колеса 4. Вал 2 установлен на подшипниковых опорах 5, а между рабочими колесами на нем расположены защитные втулки 6. The pump comprises a housing 1, in which the shaft 2 is located. Guide vanes 3 are installed in the housing, and the impellers 4 are mounted on the shaft. The shaft 2 is mounted on bearing bearings 5, and protective sleeves 6 are located between the impellers.

В местах изгибов вала от воздействия на него нагрузок сопряженные поверхности 7 и 8 соответственно защитных втулок и направляющих аппаратов выполнены из высокотвердого материала. In places of bending of the shaft from the impact of loads on it, the mating surfaces 7 and 8 of the protective sleeves and guide vanes, respectively, are made of highly hard material.

Приводом для погружного центробежного насоса используется погружной электродвигатель (не показан), ротор которого стыкуется с валом насоса. The drive for the submersible centrifugal pump uses a submersible motor (not shown), the rotor of which is mated to the pump shaft.

Известно, что при работе погружного многоступенчатого электроцентробежного насоса вал его стремится к изгибу по синусоидальной кривой, что приводит в местах изгиба к контакту сопрягающихся поверхностей 7 и 8 направляющих аппаратов 3 и защитных втулок 6. Упрочнение этих сопрягающихся поверхностей снижает отрицательное влияние изгиба вала, уменьшает износ рабочих ступеней и увеличивает межремонтный период работы насоса. It is known that during the operation of a submersible multistage electric centrifugal pump, its shaft tends to bend along a sinusoidal curve, which leads to contact of the mating surfaces 7 and 8 of the guiding devices 3 and protective sleeves 6. The hardening of these mating surfaces reduces the negative effect of the bending of the shaft, reduces wear working stages and increases the overhaul period of the pump.

Предлагаемые защитные покрытия прошли промысловые испытания. Наилучшие результаты получены при упрочнении поверхности направляющих аппаратов хромоникелевым материалом, а защитных втулок - никельалюминиевым материалом. Для нанесения покрытия на сопрягаемые поверхности применялись самофлюсующиеся хромоникелевые порошковые сплавы и никельалюминиевые по ТУ 14-1-3795-84. The proposed protective coatings have been field tested. The best results were obtained by hardening the surface of the guide vanes with chromium-nickel material, and the protective sleeves with nickel-aluminum material. Self-fluxing chromium-nickel powder alloys and nickel-aluminum alloys according to TU 14-1-3795-84 were used to coat mating surfaces.

Износостойкость упрочненных поверхностей увеличивается в 3-4 раза по сравнению с серийными образцами, а установка рабочих ступеней с упрочненными поверхностями в местах изгиба вала приводит к значительному увеличению срока службы всех остальных неупрочненных ступеней. The wear resistance of hardened surfaces is increased by 3-4 times compared with serial samples, and the installation of working steps with hardened surfaces in places of bending of the shaft leads to a significant increase in the service life of all other unstrengthened steps.

Claims (3)

1. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус с закрепленными в нем направляющими аппаратами, установленный в корпусе вал с закрепленными в нем рабочими колесами и размещенными между ними защитными втулками, и защитные покрытия из износостойкого материала, размещенные по меньшей мере в местах изгибов вала от воздействующих на него нагрузок в сопрягаемых зонах защитных втулок и направляющих аппаратов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения эксплуатационных затрат, защитные покрытия на сопряженных поверхностях направляющих аппаратов и защитных втулок выполнены из высокотвердого материала группы самофлюсующихся хромоникелевых составов и (или) высокотвердого никельалюминиевого материала. 1. MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP, comprising a housing with guiding devices fixed in it, a shaft installed in the housing with impellers fixed therein and protective bushes placed between them, and protective coatings made of wear-resistant material, located at least in the places of the shaft bends from acting on loads in the mating zones of the protective sleeves and guide vanes, characterized in that, in order to increase reliability and reduce operating costs, protective coatings on the mating surfaces The surfaces of the guide vanes and protective sleeves are made of high-hardness material of a group of self-fluxing chromium-nickel compounds and (or) high-hardness nickel-aluminum material. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что защитные покрытия выполнены в виде отдельно изготовленных обечаек. 2. The pump according to claim 1, characterized in that the protective coating is made in the form of separately manufactured shells. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что одно из пары сопряженных защитных покрытий выполнено из хромоникелевого материала следующего состава, мас. %:
Ni 60 - 85
Cr 12 - 25
Fe 1 - 5
B 1 - 5
Si 1 - 5
а другое покрытие - из никельалюминиевого материала слудующего состава, мас.%:
Ni 65 - 90
Al 10 - 353. The pump according to claim 1, characterized in that one of the pair of paired protective coatings is made of chromium-nickel material of the following composition, wt. %:
Ni 60 - 85
Cr 12 - 25
Fe 1 - 5
B 1 - 5
Si 1 - 5
and another coating - from nickel-aluminum material of the following composition, wt.%:
Ni 65 - 90
Al 10 - 35

Images