RU2096665C1 - Multistage centrifugal pump - Google Patents

Abstract

FIELD: hydromechanical engineering; pumping multiphase liquids including oil with high gas factor. SUBSTANCE: flow path of centrifugal impellers and radial branches has short blades whose length is smaller than theoretical current line formed by them. Blades are installed on each symmetrical sector one after other in radial directions so that end of preceding blade and beginning of next one are spaced at certain distance apart in longitudinal and transverse directions relative to these blades; running side of preceding blade protrudes behind rear side of next blade. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению, а более конкретно к конструкциям многоступенчатых центробежных насосов для перекачивания многофазных смесей, и может быть применено при добыче нефти с большим газовым фактором. The invention relates to hydraulic engineering, and more specifically to the designs of multistage centrifugal pumps for pumping multiphase mixtures, and can be used in oil production with a large gas factor.

Известен погружной центробежный насос, содержащий корпус, вал с установленными на нем рабочими колесами и радиальные отводы, установленные на корпусе, на входе в который установлен роторный диспергатор (см. авторское свидетельство СССР N 494536, кл. F 04 D 1/08, 1975). Known submersible centrifugal pump containing a housing, a shaft with impellers mounted on it and radial bends mounted on the housing, at the entrance to which a rotary disperser is installed (see USSR author's certificate N 494536, class F 04 D 1/08, 1975) .

Недостатком этого устройства является то, что при большом содержании газа в добываемой продукции скважины на его выходе невозможно получить требуемые величины давления и расхода. The disadvantage of this device is that with a high gas content in the produced well products, it is impossible to obtain the required pressure and flow rates at its output.

Наиболее близким к предлагаемому является многоступенчатый центробежный насос, содержащий корпус, вал, на котором расположены рабочие колеса, радиальные отводы, установленные в корпусе насоса, в котором радиальная часть последующего колеса соединена с радиально-осевой частью предыдущего колеса посредством каналов (см. авторское свидетельство СССР N 1523731, кл. F 04 D 1/06, 1989). Closest to the proposed is a multistage centrifugal pump containing a housing, a shaft on which the impellers are located, radial bends installed in the pump housing, in which the radial part of the next wheel is connected to the radial-axial part of the previous wheel through channels (see USSR copyright certificate N 1523731, CL F 04 D 1/06, 1989).

Недостатком этого насоса является то, что при большом содержании газа в добываемой продукции скважины на его выходе не всегда возможно получить требуемые параметры давления и расхода. The disadvantage of this pump is that with a high gas content in the produced well products, it is not always possible to obtain the required pressure and flow parameters at its outlet.

Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности работы многоступенчатого центробежного насоса. The present invention is to increase the reliability of a multistage centrifugal pump.

Для достижения этой задачи в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем корпус, вал, на котором установлены центробежные колеса, за каждым из которых располагается радиальный отвод, установленный на корпусе насоса, проточная часть центробежных колес и радиальных отводов снабжена короткими лопастями, длина каждой из которых меньше, чем образуемая ими теоретическая линия тока, установленными на каждом из симметричных секторов друг за другом в радиальном направлении так, что окончание предыдущей лопасти и начало последующей находятся на некотором расстоянии в продольном и поперечном направлениях относительно этих лопастей, причем продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти располагается за тыльной стороной последующей лопасти. To achieve this, in a multistage centrifugal pump containing a housing, a shaft on which centrifugal wheels are mounted, behind each of which there is a radial bend installed on the pump casing, the flow part of the centrifugal wheels and radial bends is equipped with short blades, each of which is shorter, than the theoretical streamline formed by them, installed on each of the symmetrical sectors one after the other in the radial direction so that the end of the previous blade and the beginning of the next one are found extend at a certain distance in the longitudinal and transverse directions relative to these blades, and the continuation of the working side of the previous blade is located behind the back side of the subsequent blade.

В центробежных высоконапорных колесах, исходя из рассмотрения системы дифференциальных уравнений Hовье-Стокса, существует значительный градиент давления в направлении, нормальном линии лопасти, что приводит к значительной неравномерности скоростей и давлений в этом направлении в случае применения традиционных "непрозрачных" лопастей. Это является причиной кавитации и сепарации более легкой фазы с образованием на нерабочей стороне лопастей застойных каверн, заполненных фракцией с меньшей плотностью. Это приводит к значительному ухудшению и срыву работы. Для выравнивания давлений и скоростей лопасти рабочих колес и радиальных отводов выполнены короткими, установленными друг за другом в радиальном направлении так, что продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти располагается за тыльной стороной последующей лопасти. Лопасти получаются "частично прозрачными". Рабочая среда, протекая, сбивает образующиеся на тыльной стороне лопастей застойные зоны, выравнивает параметры потока по обе стороны лопастей и препятствует сепарации в направлении, нормальном поверхности лопастей. In centrifugal high-pressure wheels, based on the consideration of the Novier-Stokes system of differential equations, there is a significant pressure gradient in the direction normal to the line of the blade, which leads to a significant non-uniformity of velocities and pressures in this direction in the case of traditional "opaque" blades. This is the reason for cavitation and separation of the lighter phase with the formation on the non-working side of the blades of stagnant caverns filled with a fraction with a lower density. This leads to significant deterioration and disruption of work. To equalize the pressures and speeds, the blades of the impellers and the radial bends are made short, installed one after the other in the radial direction so that the continuation of the working side of the previous blade is located behind the back side of the subsequent blade. The blades are "partially transparent." The flowing medium knocks down the stagnant zones formed on the back of the blades, evens out the flow parameters on both sides of the blades and prevents separation in the direction normal to the surface of the blades.

Указанные меры позволяют повысить надежность работы многоступенчатого центробежного насоса. These measures can improve the reliability of a multistage centrifugal pump.

На фиг. 1 изображен общий вид многоступенчатого центробежного насоса в разрезе; на фиг. 2 вид проточной части центробежных колес и радиальных отводов. In FIG. 1 shows a sectional general view of a multistage centrifugal pump; in FIG. 2 view of the flowing part of centrifugal wheels and radial bends.

Многоступенчатый центробежный насос содержит корпус 1, вал 2, на котором установлены центробежные колеса 3, за каждым из которых располагается радиальный отвод 4, установленный на корпусе насоса 1. Проточная часть центробежных колес 3 и радиальных отводов 4 снабжена лопастями 5. A multistage centrifugal pump contains a housing 1, a shaft 2, on which centrifugal wheels 3 are mounted, behind each of which there is a radial outlet 4 mounted on the pump housing 1. The flowing part of the centrifugal wheels 3 and radial branches 4 is equipped with blades 5.

Многоступенчатый центробежный насос работает следующим образом. A multistage centrifugal pump operates as follows.

Рабочая среда проходит через центробежные колеса 3, установленные на валу 2, и через радиальные отводы 4, установленные в корпусе 1, что приводит к увеличению ее давления согласно основного уравнения гидромашин. В проточной части центробежных высоконапорных колес 3 и радиальных отводов 4, исходя из рассмотрения системы дифференциальных уравнений Hовье-Стока, существует значительный градиент давления в направлении нормальном линии лопасти, что приводит к значительной неравномерности скоростей и давлений в этом направлении в случае применения традиционных "непрозрачных" лопастей. Это является причиной кавитации и сепарации более легкой фазы с образованием на нерабочей стороне лопастей застойных каверн, заполненных фракцией с меньшей плотностью. Это приводит к значительному ухудшению и срыву работы. Применение коротких лопастей 5, установленных в проточной части центробежных рабочих колес 3 и радиальных отводов 4 друг за другом в радиальном направлении так, что продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти 5 располагается за тыльной стороной последующей лопасти 5, приводит к выравниванию давлений и скоростей. Лопасти получаются "частично прозрачными". Рабочая среда, протекая, сбивает образующиеся на тыльной стороне лопастей 5 застойные зоны, выравнивая параметры потока по обе стороны лопастей 5 и препятствуя сепарации в направлении, нормальном поверхности лопастей 5. The working medium passes through centrifugal wheels 3 mounted on the shaft 2, and through radial bends 4 installed in the housing 1, which leads to an increase in its pressure according to the basic equation of hydraulic machines. In the flow part of centrifugal high-pressure wheels 3 and radial bends 4, based on the consideration of the system of differential equations of Novier-Stoke, there is a significant pressure gradient in the direction of the normal line of the blade, which leads to a significant non-uniformity of velocities and pressures in this direction in the case of traditional "opaque" blades. This is the reason for cavitation and separation of the lighter phase with the formation on the non-working side of the blades of stagnant caverns filled with a fraction with a lower density. This leads to significant deterioration and disruption of work. The use of short blades 5 installed in the flowing part of centrifugal impellers 3 and radial branches 4 one after another in the radial direction so that the continuation of the working side of the previous blade 5 is located behind the back side of the subsequent blade 5, leads to equalization of pressures and speeds. The blades are "partially transparent." The flowing medium knocks down the stagnant zones formed on the back side of the blades 5, aligning the flow parameters on both sides of the blades 5 and preventing separation in the direction normal to the surface of the blades 5.

Claims (1)

Многоступенчатый центробежный насос, содержащий корпус, вал, на котором установлены центробежные колеса, за каждым из которых располагается радиальный отвод, установленный на корпусе насоса, отличающийся тем, что проточная часть центробежных колес и радиальных отводов снабжена короткими лопастями, длина каждой из которых меньше, чем образуемая ими теоретическая линия тока, установленными на каждом из симметричных секторов друг за другом в радиальном направлении так, что окончание предыдущей лопасти и начало последующей находятся на некотором расстоянии в продольном и поперечном направлениях относительно этих лопастей, причем продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти располагается за тыльной стороной последующей лопасти. A multistage centrifugal pump comprising a housing, a shaft on which centrifugal wheels are mounted, behind each of which there is a radial bend installed on the pump casing, characterized in that the flow part of the centrifugal wheels and radial bends is equipped with short blades, each of which is shorter than the theoretical streamline formed by them, installed on each of the symmetrical sectors one after the other in the radial direction so that the end of the previous blade and the beginning of the next are at wherein the distance in the longitudinal and transverse directions relative to these blades, and continuation of the previous working side of the blade located behind the back of a subsequent blade.

Images