RU217688U1 - Semi-submersible pump unit with double mechanical seal leak detection system - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области производства насосов, в частности к насосным агрегатам для перекачивания жидкостей из дренажных емкостей. Техническим результатом является повышение надежности эксплуатации и ремонтопригодности насосного агрегата, а также снижение трудоемкости обслуживания. Указанный технический результат в заявляемой полезной модели достигается за счет осуществления полупогружного насосного агрегата, содержащего электродвигатель, центробежный насос и соединяющий их валопровод, который заключен с помощью подшипников по меньшей мере в одной секции подвески, на конце которого выполнен узел уплотнений, включающий два торцовых уплотнения и разделительную камеру затворной жидкости (разделительную камера), при этом система контроля включает датчик утечки затворной жидкости, расположенный над разделительной камерой, а также устройство контроля уровня затворной жидкости, состоящее из контрольной емкости с приборами контроля уровня жидкости и давления, одновременно контрольная емкость соединена с разделительной камерой системой трубопроводов и имеет функциональную возможность работы под избыточным давлением. Указанная контрольная емкость выполнена заодно (совмещенной) с гидроаккумулятором, создающим избыточное относительно перекачиваемой жидкости давление в разделительной камере. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

The utility model relates to the production of pumps, in particular to pumping units for pumping liquids from drainage tanks. The technical result is to increase the reliability of operation and maintainability of the pumping unit, as well as to reduce the complexity of maintenance. The specified technical result in the claimed utility model is achieved through the implementation of a semi-submersible pump unit containing an electric motor, a centrifugal pump and a shaft line connecting them, which is enclosed by bearings in at least one suspension section, at the end of which a seal assembly is made, including two mechanical seals and barrier liquid separation chamber (separation chamber), while the control system includes a barrier liquid leakage sensor located above the separation chamber, as well as a barrier liquid level control device, consisting of a control tank with liquid level and pressure control devices, at the same time the control tank is connected to the separation chamber by a piping system and has the functionality of working under excessive pressure. The specified control capacity is made integral (combined) with a hydraulic accumulator, which creates an excess pressure relative to the pumped liquid in the separation chamber. 2 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области производства насосов, в частности к насосным агрегатам для перекачивания из дренажных емкостей водонефтяных смесей с присутствием абразивных механических примесей, а также других взрывоопасных жидких сред.The utility model relates to the production of pumps, in particular to pumping units for pumping water-oil mixtures from drainage tanks with the presence of abrasive mechanical impurities, as well as other explosive liquid media.

В настоящее время для перекачивания нефтесодержащих смесей из дренажных емкостей в основном используют полупогружные насосные агрегаты с центробежными насосами роторного типа. Так известен центробежный насос с погруженной в перекачиваемую среду проточной частью, содержащий двигатель, валопровод, образованный одной или несколькими подвесками, узел уплотнения, образованный двумя торцовыми уплотнениями и разделительной камерой, заполненной охлаждающе-смазывающей жидкостью, расположенной в корпусе насоса и отводом, датчик утечки, который расположен ниже уровня подшипников во внутренней полости валопровода (патент РФ на полезную модель №71710, МПК F04D 7/04, 20.03.2008). Недостатком данного центробежного насоса является недостаточная герметизация торцовых уплотнений валопроводов и низкая информативность системы контроля. Данная конструкция снижает срок службы самого насоса и его надежность, т.к. в случае выхода из строя верхнего торцевого уплотнения, перекачиваемая жидкость затопит всю внутреннюю полость валопровода с подшипниками, если вовремя не отреагировать на сигнал датчика утечки.Currently, for pumping oily mixtures from drainage tanks, semi-submersible pumping units with rotary centrifugal pumps are mainly used. So known is a centrifugal pump with a flow part immersed in the pumped medium, containing a motor, a shaft line formed by one or more suspensions, a seal assembly formed by two mechanical seals and a separating chamber filled with a cooling and lubricating liquid located in the pump housing and a drain, a leakage sensor, which is located below the level of bearings in the internal cavity of the shafting (RF patent for utility model No. 71710, IPC F04D 7/04, 03/20/2008). The disadvantage of this centrifugal pump is the insufficient sealing of the mechanical seals of the shaft lines and the low information content of the control system. This design reduces the life of the pump itself and its reliability, because. in the event of failure of the upper mechanical seal, the pumped liquid will flood the entire internal cavity of the shaft line with bearings, if the signal of the leakage sensor is not responded to in time.

Также известен насосный агрегат, состоящий из электродвигателя, центробежного насоса, соединяющего их валопровода, который заключен по меньшей мере в одной подвеске, содержащей 2 подшипника, на конце валопровода выполнен узел уплотнений, включающий 2 торцовых уплотнения, а также разделительной камеры затворной жидкости, которую образуют корпус уплотнений и стенка, выполненная по верхней части корпуса насоса, выше разделительной камеры, между корпусом уплотнения и подшипником размешен датчик контрольного устройства уровня жидкости верхнего торцового уплотнения, (Насосы центробежные полупогружные типа НВД-1М и агрегаты электронасосные на их базе. Руководство по эксплуатации./ [Электронный ресурс] - URL:https://it0l.su/dir_images/userfiles/files/NVDM-0000-0001%20РЭ%20(35)%20Руководство%20по%20эксплуатации.pdf/ (дата обращения 03.10.2022). Недостатком этого устройства является недостаточный контроль нарушения герметичности торцовых уплотнений, т.к. регистрируется нарушение только верхнего торцового уплотнения.Also known is a pumping unit consisting of an electric motor, a centrifugal pump, a shafting connecting them, which is enclosed in at least one suspension containing 2 bearings, at the end of the shafting a seal assembly is made, including 2 mechanical seals, as well as a separation chamber of the sealing liquid, which is formed the seal housing and the wall made along the upper part of the pump housing, above the separating chamber, between the seal housing and the bearing there is a sensor for controlling the liquid level of the upper mechanical seal, (Centrifugal semi-submersible pumps of the NVD-1M type and electric pump units based on them. Operation manual. / [Electronic resource] - URL: https://it0l.su/dir_images/userfiles/files/NVDM-0000-0001%20RE%20(35)%20Operation manual%20%20.pdf/ (accessed 03.10.2022) The disadvantage of this device is the insufficient control of the leakage of mechanical seals, because only the violation of the upper mechanical seal is recorded.

Известны также технические решения, препятствующие протечкам перекачиваемой жидкости, заключающиеся в создании повышенного давления в разделительной камере затворной жидкости. В этом случае в разделительной камере поддерживается давление выше давления перекачиваемой жидкости, что достигается за счет подсоединения внешних источников повышенного давления циркулирующей затворной жидкости (ГОСТ 32600. Схемы 53А, 53В, 53С промывки стандартного уплотнения. Приложение Ж стр. 157-159). Недостатком этих решений является необходимость иметь внешний источник подачи затворной жидкости и систему поддержания давления, а также циркуляционное устройство для циркуляции затворной жидкости между торцовым уплотнением и внешним резервуаром, что снижает технологичность использования таких решений.Also known are technical solutions that prevent leakage of the pumped liquid, which consists in creating an increased pressure in the separation chamber of the sealing liquid. In this case, the pressure in the separation chamber is maintained above the pressure of the pumped liquid, which is achieved by connecting external sources of increased pressure of the circulating sealing liquid (GOST 32600. Schemes 53A, 53B, 53C for flushing the standard seal. Appendix G pp. 157-159). The disadvantage of these solutions is the need to have an external source of barrier fluid supply and a pressure maintenance system, as well as a circulation device for circulating the barrier fluid between the mechanical seal and the external reservoir, which reduces the manufacturability of using such solutions.

Наиболее близким (прототипом) по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является центробежный насосный агрегат с устройством контроля герметичности двойного торцового уплотнения, состоящий из двигателя, опорной плиты, валопровода, камеры с затворной жидкостью, расположенной между двумя торцовыми уплотнениями, и датчика утечки. Согласно изобретению, агрегат оснащен устройством контроля уровня затворной жидкости, установленным над опорной плитой агрегата и соединенным посредством системы трубопроводов с камерой затворной жидкости, которое состоит из емкости, в крышке которой установлен индикатор поплавкового типа со шкалой и датчик уровня жидкости или датчик давления. Указанная емкость выполнена специально для размещения рабочих органов контрольных приборов и поэтому ее следует называть контрольной емкостью. Камера затворной жидкости может находится под избыточным давлением воздуха или инертного газа из внешних источников, а датчик давления монтируется в зависимости от условий эксплуатации (патент РФ на изобретение №2 435 987, МПК F04D 7/00 12.07.2010). Недостатком данного насосного агрегата является внешнее расположение средств создания избыточного давления в камере затворной жидкости и постоянное соединение с ними, а также направленность изобретения на обнаружение разуплотнения преимущественно нижнего торцового уплотнения. Первое приводит к повышению трудоемкости обслуживания агрегата, снижению его ремонтопригодности, снижению скорости и гибкости реагирования на аварийные ситуации, а также к увеличению материалоемкости агрегата, что связано с повышением длины подводящих трубных коммуникаций, а также увеличением количества арматуры и контрольных приборов на подводящей линии. Второе к снижению работоспособности и надежности его работы, что связано с понижением значимости данных о верхнем торцовом уплотнении.The closest (prototype) in terms of essential features to the claimed utility model is a centrifugal pump unit with a double mechanical seal tightness control device, consisting of an engine, a base plate, a shaft line, a barrier fluid chamber located between two mechanical seals, and a leakage sensor. According to the invention, the unit is equipped with a barrier liquid level control device installed above the base plate of the unit and connected by a piping system to the barrier liquid chamber, which consists of a container, in the lid of which there is a float-type indicator with a scale and a liquid level sensor or a pressure sensor. The specified capacity is made specifically to accommodate the working bodies of control devices and therefore it should be called a control capacity. The barrier liquid chamber can be under excess pressure of air or inert gas from external sources, and the pressure sensor is mounted depending on the operating conditions (RF patent for invention No. 2 435 987, IPC F04D 7/00 07/12/2010). The disadvantage of this pumping unit is the external location of the means of creating excess pressure in the barrier fluid chamber and permanent connection with them, as well as the focus of the invention on the detection of decompression predominantly of the lower mechanical seal. The first leads to an increase in the complexity of servicing the unit, a decrease in its maintainability, a decrease in the speed and flexibility of responding to emergency situations, as well as an increase in the material consumption of the unit, which is associated with an increase in the length of the supply pipe communications, as well as an increase in the number of fittings and control devices on the supply line. The second is to reduce the efficiency and reliability of its operation, which is associated with a decrease in the significance of data on the upper mechanical seal.

Решаемой задачей заявляемой полезной модели является, снижение трудоемкости обслуживания, повышение его ремонтопригодности, повышение скорости и гибкости реагирования на аварийные ситуации, что в конечном итоге обеспечивает повышение работоспособности и надежности работы насосного агрегата. Дополнительным преимуществом является снижение материалоемкости агрегата. Одновременно заявляемая полезная модель расширяет арсенал технических средств осуществления насосных агрегатов с системой контроля герметичности двойного торцового уплотнения.The objective of the proposed utility model to be solved is to reduce the labor intensity of maintenance, increase its maintainability, increase the speed and flexibility of responding to emergencies, which ultimately ensures an increase in the efficiency and reliability of the pump unit. An additional advantage is the reduction of material consumption of the unit. At the same time, the claimed utility model expands the arsenal of technical means for the implementation of pumping units with a double mechanical seal tightness control system.

Указанный технический результат в заявляемой полезной модели достигают за счет осуществления полупогружного насосного агрегата с системой контроля герметичности двойного торцового уплотнения (системой контроля), содержащего электродвигатель, центробежный насос и соединяющий их валопровод, который заключен с помощью подшипников по меньшей мере в одной секции подвески, на конце которого выполнен узел уплотнений, включающий 2 торцовых уплотнения и разделительную камеру затворной жидкости (разделительную камера), при этом система контроля включает датчик утечки затворной жидкости, расположенный над разделительной камерой, а также устройство контроля уровня затворной жидкости, состоящее из контрольной емкости с приборами контроля уровня жидкости и давления, одновременно контрольная емкость соединена с разделительной камерой системой трубопроводов и имеет функциональную возможность работы под избыточным давлением.The specified technical result in the claimed utility model is achieved through the implementation of a semi-submersible pump unit with a double mechanical seal tightness control system (control system), containing an electric motor, a centrifugal pump and a shaft line connecting them, which is enclosed by means of bearings in at least one suspension section, on at the end of which a seal assembly is made, including 2 mechanical seals and a barrier liquid separation chamber (separation chamber), while the monitoring system includes a barrier liquid leakage sensor located above the separation chamber, as well as a barrier liquid level control device, consisting of a control container with control devices liquid level and pressure, at the same time the control tank is connected to the separation chamber by a pipeline system and has the functionality of working under excess pressure.

Указанная контрольная емкость выполнена заодно (совмещенной) с гидроаккумулятором, создающим избыточное относительно перекачиваемой жидкости давление в разделительной камере.The specified control capacity is made integral (combined) with a hydraulic accumulator, which creates an excess pressure relative to the pumped liquid in the separation chamber.

Заявляемая полезная модель имеет следующие, общие с ближайшим аналогом существенные признаки:The claimed utility model has the following essential features common with the closest analogue:

электродвигатель, центробежный насос и соединяющий их валопровод, который заключен с помощью подшипников по меньшей мере в одной секции подвески, на конце которого выполнен узел уплотнений, включающий 2 торцевых уплотнения и разделительную камеру затворной жидкости (разделительную камера),an electric motor, a centrifugal pump and a shaft line connecting them, which is enclosed by means of bearings in at least one suspension section, at the end of which a seal assembly is made, including 2 mechanical seals and a barrier fluid separation chamber (separation chamber),

при этом система контроля включает датчик утечки затворной жидкости, расположенный над разделительной камерой,in this case, the control system includes a barrier fluid leakage sensor located above the separation chamber,

а также устройство контроля уровня затворной жидкости, состоящее из контрольной емкости с приборами контроля уровня жидкости и давления, одновременно контрольная емкость соединена с разделительной камерой системой трубопроводов и имеет функциональную возможность работы под избыточным давлением.as well as a barrier liquid level control device, consisting of a control tank with liquid level and pressure control devices, at the same time the control tank is connected to the separation chamber by a pipeline system and has the functionality of working under excess pressure.

Отличают заявляемую полезную модель от прототипа следующие существенные признаки:The claimed utility model is distinguished from the prototype by the following essential features:

контрольная емкость выполнена заодно (совмещенной) с гидроаккумулятором,the control tank is made at the same time (combined) with the hydraulic accumulator,

гидроаккумулятор создает в разделительной камере давление, избыточное относительно перекачиваемой жидкости.the hydraulic accumulator creates a pressure in the separation chamber that is excessive relative to the pumped liquid.

Приведенные существенные признаки являются отличительными от прототипа, т.к. каждый из них не содержится в совокупности существенных признаков прототипа, т.е. не присутствуют в перечне признаков, осуществляемых в прототипе, и не являются их характеристикой.These essential features are distinctive from the prototype, because each of them is not contained in the totality of the essential features of the prototype, i.e. are not present in the list of features implemented in the prototype, and are not their characteristic.

Для однозначного и более полного понимания описания полупогружного насосного агрегата с системой контроля герметичности двойного торцового уплотнения далее приведены пояснения и уточнения, использованных выше понятий и терминов, а также раскрытие признаков полезной модели с указанием причинно-следственных связей их осуществления.For an unambiguous and more complete understanding of the description of a semi-submersible pump unit with a double mechanical seal tightness control system, the following are explanations and clarifications of the concepts and terms used above, as well as disclosure of the features of the utility model, indicating the cause-and-effect relationships of their implementation.

Заявляемое устройство представляет собой совокупность конструкционных элементов, объединенных единым творческим замыслом и выполненных как единое техническое решение. Устройство предназначено для перекачивания из дренажных емкостей водонефтяных смесей с присутствием абразивных механических примесей, а также других взрывоопасных жидких сред. При этом для обеспечения нормального функционирования насосного агрегата использована система контроля герметичности двойного торцового уплотнения. В рабочем состоянии насосный агрегат предполагает вертикальную ориентацию, для чего его обычно закрепляют на горизонтально расположенной опорной плите. На последней также возможно закрепление отвода перекачиваемой жидкости, размещение контрольных и вспомогательных устройств, а также закрепление элементов системы контроля.The claimed device is a set of structural elements united by a single creative concept and made as a single technical solution. The device is designed for pumping oil-water mixtures with the presence of abrasive mechanical impurities, as well as other explosive liquid media from drainage tanks. At the same time, to ensure the normal functioning of the pumping unit, a system for monitoring the tightness of a double mechanical seal was used. In working condition, the pump unit assumes a vertical orientation, for which it is usually fixed on a horizontally located base plate. On the latter, it is also possible to fix the outlet of the pumped liquid, to place control and auxiliary devices, as well as to fix the elements of the control system.

На нижней части валопровода выполнен узел уплотнений. Последний изолирует рабочее пространство валопровода (полость валопровода) и нижний подшипник от перекачиваемой жидкости. Узел уплотнений состоит из 2 торцевых уплотнений и разделительной камеры. Разделительная камера содержит затворную жидкость, которая также выполняет функцию охлаждения и смазки нижней части валопровода в местах торцевых уплотнений. Пространство разделительной камеры образовано корпусом уплотнений и стенкой камеры, выполненной по верхней части корпуса насоса. Указанные торцевые уплотнения подвержены агрессивным внешним влияниям и поэтому в них часто происходит нарушение герметизации. При этом на нижнее торцевое уплотнение воздействует перекачиваемая жидкость, которая находится под давлением, что способствует протечкам перекачиваемой жидкости в разделительную камеру и дальше через верхнее торцевое уплотнение в нижнюю часть полости валопровода. Для компенсации этого воздействия в разделительной камере можно создавать давление превосходящее давление перекачиваемой жидкости. Как правило, это избыточное давление создают за счет внешних источников, что создает трудности обслуживания. В настоящей полезной модели в разделительной камере также создают давление затворной жидкости, которое имеет избыточное значение, относительно давления перекачиваемой жидкости и обычно превышает его на 0,10-0,15 МПа, что достаточно для организации подпора жидкости давлением, предохраняющего разгерметизацию нижнего торцевого уплотнения. Значения избыточного давления обусловлены технологическими причинами использования агрегата. Это избыточное давление реализуют за счет конструктивного совмещения контрольной емкости и гидроаккумулятора. Другими словами, контрольную емкость и гидроаккумулятор выполняют заодно, т.е. совмещают и объединяют в одно изделие, представляющее собой емкость, например, цилиндрическую, разделенную на 2 секции. Таким образом, одна секция - напорная секция содержит источник создания избыточного давления в разделительной камере, а другая - контрольная секция содержит приборы контроля уровня жидкости и давления. Как правило, этих приборов два - один для контроля уровня, а другой для контроля давления. В качестве источника создания давления может быть использована, например, надувная камера. В качестве приборов контроля уровня жидкости и давления могут быть использованы датчики различного типа и средства визуального контроля. В качестве датчиков можно использовать, например, тензометрические, пьезорезистивные, емкостные, и другие датчики В качестве визуального прибора контроля можно использовать, например, манометр. Датчики давления и уровня жидкости служат для подачи сигнала диспетчеру, а также автоматического отключения насоса. Контрольная емкость, совмещенная с гидроаккумулятором (совмещенная емкость) соединена с разделительной камерой системой трубопроводов, что позволяет создать в ней избыточное давление. Система трубопроводов может иметь несколько ниток (ветвей), что определяется технологическими условиями функционирования насосного агрегата, например системой подвода и отвода затворной жидкости. Помимо описанной выше конструкции аккумуляторной части совмещенной емкости, а именно с надувной камерой, возможны также и другие варианты ее выполнения. Также возможны различные варианты исполнения контрольной секции, она может быть выполнена в уменьшенных размерах по сравнению с напорной секцией. Размеры контрольной секции определяют на основании размеров регистрирующих элементов датчиков. В ряде случаев функцию контрольной секции может выполнять верхняя часть трубопровода, если в ней размещают рабочие органы контрольных приборов.A seal assembly is made on the lower part of the shafting. The latter isolates the working space of the shafting (shafting cavity) and the lower bearing from the pumped liquid. The seal assembly consists of 2 mechanical seals and a separation chamber. The separating chamber contains a barrier liquid, which also performs the function of cooling and lubricating the lower part of the shafting in the places of mechanical seals. The space of the separation chamber is formed by the seal housing and the chamber wall, made along the upper part of the pump housing. These mechanical seals are subject to aggressive external influences and therefore they often fail to seal. In this case, the pumped liquid, which is under pressure, acts on the lower mechanical seal, which contributes to the leakage of the pumped liquid into the separation chamber and further through the upper mechanical seal into the lower part of the shafting cavity. To compensate for this effect in the separation chamber, it is possible to create a pressure that exceeds the pressure of the pumped liquid. As a rule, this excess pressure is created by external sources, which creates difficulties in maintenance. In the present utility model, a barrier liquid pressure is also created in the separation chamber, which has an excess value relative to the pressure of the pumped liquid and usually exceeds it by 0.10-0.15 MPa, which is sufficient to organize liquid pressure back-up to prevent depressurization of the lower mechanical seal. The overpressure values are due to technological reasons for using the unit. This overpressure is implemented due to the constructive combination of the control tank and the hydraulic accumulator. In other words, the control tank and the accumulator are performed at the same time, i.e. combined and combined into one product, which is a container, for example, cylindrical, divided into 2 sections. Thus, one section - the pressure section contains a source of excess pressure in the separation chamber, and the other - the control section contains liquid level and pressure control devices. As a rule, there are two of these devices - one for level control and the other for pressure control. As a pressure source, for example, an inflatable bladder can be used. Sensors of various types and means of visual control can be used as liquid level and pressure control devices. As sensors, you can use, for example, strain gauge, piezoresistive, capacitive, and other sensors. As a visual control device, you can use, for example, a pressure gauge. Pressure and liquid level sensors are used to send a signal to the dispatcher, as well as automatically turn off the pump. The control tank, combined with the hydraulic accumulator (combined tank) is connected to the separation chamber by a pipeline system, which allows you to create excess pressure in it. The piping system may have several threads (branches), which is determined by the technological conditions for the functioning of the pumping unit, for example, the barrier fluid supply and discharge system. In addition to the above-described design of the battery part of the combined capacity, namely with an inflatable chamber, other variants of its implementation are also possible. There are also various versions of the control section, it can be made in reduced dimensions compared to the pressure section. The dimensions of the control section are determined based on the dimensions of the recording elements of the sensors. In some cases, the function of the control section can be performed by the upper part of the pipeline, if the working bodies of control devices are placed in it.

Протечка через любое торцевое уплотнение как нижнее, так и верхнее приводит к понижению давления в разделительной камере и соответственно снижению уровня жидкости в совмещенной емкости или трубопроводной системе. Об этих изменениях можно судить по показаниям манометра и данным датчиков изменения давления и уровня.Leakage through any mechanical seal, both lower and upper, leads to a decrease in pressure in the separation chamber and, accordingly, a decrease in the liquid level in the combined vessel or pipeline system. These changes can be judged by the readings of the pressure gauge and data from pressure and level change sensors.

Различие формы соединения совмещенной емкости и разделительной камеры с помощью трубопроводной системы - через стенку камеры или корпус уплотнений - не влияет на технический результат и не является существенным различием. Трубопроводная система, корпус совмещенной емкости могут быть выполнены из нержавеющей стали, других коррозионностойких металлов и из пластмасс.The difference in the shape of the connection of the combined container and the separation chamber using a pipeline system - through the chamber wall or the seal housing - does not affect the technical result and is not a significant difference. The pipeline system, the body of the combined tank can be made of stainless steel, other corrosion-resistant metals and plastics.

Заявляемая полезная модель является техническим решением, т.к. представляет собой решение задачи достижения заявленного технического результата путем создания устройства, состоящего из конструктивных элементов - электродвигатель, центробежный насос, валопровод, который заключен в подвески, содержащие подшипники, узел уплотнений с торцевыми уплотнениями и разделительной камерой затворной жидкости, устройства контроля уровня и давления, гидроаккумулятор, совмещенный с контрольной емкостью. При этом вся совокупность существенных признаков данной полезной модели - системы конструктивных элементов объединена единым творческим замыслом, а именно повышением надежности эксплуатации всего насосного агрегата за счет снижения трудоемкости обслуживания, повышения его ремонтопригодности, повышения скорости и гибкости реагирования на аварийные ситуации, а также обеспечения надежного контроля состояния затворной жидкости. Части (элементы) устройства находятся в конструктивном единстве и единой функциональной взаимосвязи, а их совместное использование приводит к созданию нового устройства, позволяющего достичь технического результата при реализации заявленного назначения.The claimed utility model is a technical solution, because is a solution to the problem of achieving the claimed technical result by creating a device consisting of structural elements - an electric motor, a centrifugal pump, a shaft line, which is enclosed in suspensions containing bearings, a seal assembly with mechanical seals and a barrier fluid separation chamber, a level and pressure control device, a hydraulic accumulator , combined with the control tank. At the same time, the entire set of essential features of this utility model - a system of structural elements - is united by a single creative concept, namely, increasing the reliability of operation of the entire pumping unit by reducing the complexity of maintenance, increasing its maintainability, increasing the speed and flexibility of responding to emergencies, as well as ensuring reliable control barrier fluid state. Parts (elements) of the device are in a constructive unity and a single functional relationship, and their joint use leads to the creation of a new device that allows to achieve a technical result in the implementation of the stated purpose.

Данное техническое решение является промышленно применимым в области производства насосов, в частности, применимо к насосным агрегатам для перекачивания из дренажных емкостей водонефтяных смесей с присутствием абразивных механических примесей. Применение и использование заявляемого устройства может быть осуществлено специалистами. При осуществлении заявляемого технического решения используют устройства, приборы и материалы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже. Методами осуществления полезной модели являются методы механической обработки конструкционных материалов и монтажа. Средствами осуществления являются механические средства, станочное оборудование и ручной инструмент механической обработки. Указанная выше совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели и их раскрытие позволяет сделать вывод о достижении заявленного технического результата при реализации заявленного назначения.This technical solution is industrially applicable in the production of pumps, in particular, applicable to pumping units for pumping oil-water mixtures from drainage tanks with the presence of abrasive mechanical impurities. Application and use of the proposed device can be carried out by specialists. In the implementation of the proposed technical solution, devices, devices and materials produced by the industry and are on the open market are used. Methods for the implementation of the utility model are methods of mechanical processing of structural materials and installation. The means of implementation are mechanical means, machine tools and manual tools for machining. The above set of essential features of the claimed utility model and their disclosure allows us to conclude that the claimed technical result has been achieved in the implementation of the claimed purpose.

Приведенное выше описание показывает, что осуществление отличительных от прототипа существенных признаков, в том числе их характеристик, обеспечивает достижение заявленного технического результата за счет выполнения контрольной емкости заодно с гидроаккумулятором и создания в разделительной камере давления, избыточного относительно перекачиваемой насосным агрегатом жидкости. При этом показано, что совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели, позволяющая достичь заявленного технического результата, отличается от совокупности существенных признаков аналогов, прототипа, а также и других известных источников данных, т.е. не известно применение данной совокупности существенных признаков с реализацией заявленного назначения и с получением заявленного технического результата. Другими словами, заявляемая полезная модель не известна из уровня техники.The above description shows that the implementation of essential features that are distinctive from the prototype, including their characteristics, ensures the achievement of the claimed technical result by making the control tank integral with the hydraulic accumulator and creating pressure in the separation chamber that is excessive relative to the liquid pumped by the pumping unit. It is shown that the set of essential features of the claimed utility model, which allows to achieve the claimed technical result, differs from the set of essential features of analogues, a prototype, as well as other known data sources, i.e. the application of this set of essential features with the implementation of the declared purpose and with the receipt of the claimed technical result is not known. In other words, the claimed utility model is not known from the prior art.

Описание заявленной полезной модели проиллюстрировано на фигуре, представляющей полупогружной насосный агрегат с системой контроля герметичности двойного торцового уплотнения. На фигуре приведены следующие обозначения:The description of the claimed utility model is illustrated in the figure representing a semi-submersible pump unit with a double mechanical seal tightness control system. The figure shows the following symbols:

1. Электродвигатель.1. Electric motor.

2. Центробежный насос.2. Centrifugal pump.

3. Валопровод.3. Shafting.

4. Опорная плита.4. Base plate.

5. Верхняя секция подвески.5. Upper suspension section.

6. Нижняя секция подвески.6. Lower suspension section.

7. Узел уплотнений.7. Seal assembly.

8. Нижний подшипник.8. Lower bearing.

9. Верхнее торцевое уплотнение.9. Top mechanical seal.

10. Нижнее торцевое уплотнение.10. Bottom mechanical seal.

11. Разделительная камера.11. Separation chamber.

12. Затворная жидкость.12. Barrier fluid.

13. Корпус уплотнений.13. Seal housing.

14. Стенка камеры.14. Chamber wall.

15. Корпус насоса.15. Pump housing.

16. Совмещенная емкость.16. Combined capacity.

17. Контрольная секция совмещенной емкости.17. Control section of the combined container.

18. Напорная секция совмещенной емкости.18. Pressure section of the combined tank.

19. Трубопроводная система.19. Pipeline system.

20. Датчик давления.20. Pressure sensor.

21. Манометр21. Pressure gauge

22. Датчик изменения уровня жидкости.22. Liquid level change sensor.

23. Крыльчатка.23. Impeller.

24. Фильтр.24. Filter.

25. Отвод.25. Retraction.

Заявляемая полезная модель осуществлена следующим образом. Согласно заявляемому техническому решению, полупогружной насосный агрегат с системой контроля герметичности двойного торцового уплотнения в качестве основных частей содержит электродвигатель 1, центробежный насос 2 и соединяющий их валопровод 3. Рабочее положение агрегата фиксируется с помощью его закрепления на горизонтально расположенной опорной плите 4. Валопровод заключен в подвеску, которая как минимум содержит одну секцию, но в большинстве случаев несколько секций. В последнем случае следует отметить наличие верхней 5 и нижней секции 6 подвески, другими словами, верхнюю 5 и нижнюю 6 подвески. В свою очередь сам валопровод соответственно тоже состоит из секций. Валопровод центрирован в подвеске с помощью подшипников. На нижней части валопровода выполнен узел уплотнений 7, который изолирует полость валопровода и нижний подшипник 8 от перекачиваемой жидкости. Узел уплотнений состоит из верхнего 9 и нижнего 10 торцевых уплотнений, а также разделительной камеры 11. Разделительная камера содержит затворную жидкость 12, которая также выполняет функцию охлаждения и смазки нижней части валопровода в местах торцевых уплотнений. Пространство разделительной камеры образовано корпусом уплотнений 13 и стенкой камеры 14, выполненной по верхней части корпуса насоса 15. На нижнее торцевое уплотнение воздействует перекачиваемая жидкость, которая находится под давлением, что способствует протечкам перекачиваемой жидкости в разделительную камеру и дальше через верхнее торцевое уплотнение в нижнюю часть полости валопровода. Для компенсации этого воздействия в разделительной камере создают давление, превосходящее давление перекачиваемой жидкости. В настоящей полезной модели это давление создают с помощью совмещенной емкости 16, представляющей собой объединенную конструкцию контрольной емкости (контрольная секция) 17 и гидроаккумулятора (напорная секция) 18. Таким образом, совмещенная емкость представляет собой двухсекционную емкость, в одной секции которой расположен источник создания давления в разделительной камере, а в другой приборы контроля. При этом удобно использовать в качестве гидроаккумулятора надувную камеру для создания необходимого давления в разделительной камере. Разделительная камера соединена с совмещенной емкостью с помощью трубопроводной системы 19, которая может быть выполнена из нескольких ниток, что определяют по технологическим условиям эксплуатации. Совмещенная емкость преимущественно содержит два прибора контроля уровня жидкости и давления. Один из этих приборов может представлять собой датчик давления или уровня жидкости 20, а другой быть средством визуального контроля, например, манометром 21. По изменению показаний этих датчиков судят о состоянии затворной жидкости и торцевых уплотнений. В качестве приборов контроля уровня жидкости и давления могут быть использованы датчики различного типа, например, тензометрический, пьезорезистивный, емкостный, и другие. Падение давления свидетельствует о разгерметизации какого-либо торцевого уплотнения. Совмещенная емкость имеет также штуцер для заправки разделительной камеры и системы контроля затворной жидкостью. Этот штуцер может быть выполнен в корпусе совмещенной емкости, на трубопроводной системе или на линии присоединения датчика.The claimed utility model is implemented as follows. According to the claimed technical solution, a semi-submersible pump unit with a double mechanical seal tightness control system as the main parts contains an electric motor 1, a centrifugal pump 2 and a shaft line 3 connecting them. The operating position of the unit is fixed by fixing it on a horizontally located base plate 4. The shaft line is enclosed in a suspension that contains at least one section, but in most cases several sections. In the latter case, the presence of an upper 5 and a lower suspension section 6, in other words, an upper 5 and a lower 6 suspension, should be noted. In turn, the shafting itself, respectively, also consists of sections. The shaft line is centered in the suspension with the help of bearings. On the lower part of the shafting, a seal assembly 7 is made, which isolates the cavity of the shafting and the lower bearing 8 from the pumped liquid. The seal assembly consists of top 9 and bottom 10 mechanical seals, as well as a separating chamber 11. The separating chamber contains sealing liquid 12, which also performs the function of cooling and lubricating the lower part of the shafting in the places of mechanical seals. The space of the separation chamber is formed by the seal housing 13 and the wall of the chamber 14, made along the upper part of the pump housing 15. The pumped liquid, which is under pressure, acts on the lower mechanical seal, which contributes to the leakage of the pumped liquid into the separation chamber and further through the upper mechanical seal to the lower part. shafting cavity. To compensate for this effect, a pressure is created in the separation chamber that exceeds the pressure of the pumped liquid. In the present utility model, this pressure is created using a combined tank 16, which is a combined design of the control tank (control section) 17 and the hydraulic accumulator (pressure section) 18. Thus, the combined tank is a two-section tank, in one section of which there is a pressure source in the separation chamber, and in the other control devices. In this case, it is convenient to use an inflatable chamber as a hydraulic accumulator to create the necessary pressure in the separation chamber. The separating chamber is connected to the combined container using a pipeline system 19, which can be made of several threads, which is determined by the technological operating conditions. The combined container advantageously contains two liquid level and pressure control devices. One of these devices can be a pressure or liquid level sensor 20, and the other can be a means of visual control, for example, a pressure gauge 21. By changing the readings of these sensors, the condition of the barrier fluid and mechanical seals is judged. Various types of sensors can be used as liquid level and pressure control devices, for example, strain gauge, piezoresistive, capacitive, and others. The drop in pressure indicates the depressurization of any mechanical seal. The combined container also has a fitting for filling the separation chamber and the sealing liquid control system. This nipple can be made in the body of the combined tank, on the pipeline system or on the sensor connection line.

Для контроля наличия и уровня жидкости выше разделительной камеры, между корпусом уплотнения и нижним подшипником размешен датчик изменения уровня жидкости 22. Указанный датчик срабатывает при протечке верхнего торцевого уплотнения. Здесь могут быть использованы датчики поплавкового типа, кондуктометрические, индукционные и другие датчики определения уровня жидкости. На конце вала в корпусе насоса находится крыльчатка 23. Перекачиваемая жидкая среда поступает в насос через фильтр 24. Из насоса перекачиваемую среду отводят через отвод 25.To control the presence and level of liquid above the separating chamber, a liquid level change sensor 22 is placed between the seal housing and the lower bearing. The specified sensor is triggered when the upper mechanical seal leaks. Here, float-type sensors, conductometric, induction and other sensors for determining the liquid level can be used. At the end of the shaft in the pump housing there is an impeller 23. The pumped liquid medium enters the pump through the filter 24. The pumped medium is removed from the pump through the outlet 25.

Полупогружной насосный агрегат с системой контроля герметичности двойного торцового уплотнения функционирует следующим образом.A semi-submersible pump unit with a double mechanical seal tightness control system operates as follows.

Насосный агрегат помещают в дренажную емкость, содержащую водонефтяную смесь и закрепляют на горловине фланцевой части емкости. Также заполняют газом источник создания давления (надувную камеру), при этом давление в нем превосходит рабочее давление в разделительной камере. После этого создают рабочее давление в разделительной камере и включают насос. В случае срабатывания датчика утечки, установленного над верхним торцевом уплотнением, останавливают насос и ремонтируют верхнее торцевое уплотнение. В случае падения давления в разделительной камере ниже допустимого останавливают насос и определяют источник разгерметизации.The pump unit is placed in a drainage tank containing an oil-water mixture and fixed on the neck of the flange part of the tank. The pressure source (inflatable chamber) is also filled with gas, while the pressure in it exceeds the working pressure in the separation chamber. After that, a working pressure is created in the separation chamber and the pump is turned on. In the event of a leak sensor installed above the upper mechanical seal, the pump is stopped and the upper mechanical seal is repaired. In the event of a pressure drop in the separation chamber below the allowable one, the pump is stopped and the source of depressurization is determined.

Приведенное выше описание существенных признаков не следует рассматривать как ограничивающее объем полезной модели. Напротив, возможны также варианты и модификации описанных признаков в пределах объема прав, изложенных в формуле полезной модели.The above description of essential features should not be construed as limiting the scope of the utility model. On the contrary, variants and modifications of the described features are also possible within the scope of the rights set forth in the claims of the utility model.

Claims (3)

1. Полупогружной насосный агрегат с системой контроля герметичности двойного торцового уплотнения (системой контроля), содержащий электродвигатель, центробежный насос и соединяющий их валопровод, который заключен с помощью подшипников по меньшей мере в одной секции подвески, на конце которого выполнен узел уплотнений, включающий два торцовых уплотнения и разделительную камеру затворной жидкости (разделительную камера), при этом система контроля включает датчик утечки затворной жидкости, расположенный над разделительной камерой, а также устройство контроля уровня затворной жидкости, состоящее из контрольной емкости с приборами контроля уровня жидкости и давления, одновременно контрольная емкость соединена с разделительной камерой системой трубопроводов и имеет функциональную возможность работы под избыточным давлением, отличающийся тем, что контрольная емкость выполнена совмещенной с гидроаккумулятором, создающим избыточное относительно перекачиваемой жидкости давление в разделительной камере.1. A semi-submersible pump unit with a double mechanical seal tightness control system (control system), containing an electric motor, a centrifugal pump and a shaft line connecting them, which is enclosed by bearings in at least one suspension section, at the end of which a seal assembly is made, including two mechanical seals and a barrier liquid separation chamber (separation chamber), while the control system includes a barrier liquid leakage sensor located above the separation chamber, as well as a barrier liquid level control device, consisting of a control tank with liquid level and pressure control devices, at the same time the control tank is connected with a separating chamber by a pipeline system and has the functionality of operating under excess pressure, characterized in that the control tank is made combined with a hydraulic accumulator, which creates an excess pressure in the separation chamber relative to the pumped liquid. 2. Полупогружной насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что контрольная емкость, выполненная совмещенной с гидроаккумулятором, представляет собой двухсекционную емкость, в одной секции которой расположен источник создания давления в разделительной камере, а в другой расположены датчики контроля уровня жидкости и давления.2. The semi-submersible pumping unit according to claim 1, characterized in that the control tank, made combined with a hydraulic accumulator, is a two-section tank, in one section of which there is a pressure source in the separation chamber, and in the other there are sensors for monitoring the liquid level and pressure. 3. Полупогружной насосный агрегат по п. 2, отличающийся тем, что в качестве источника давления используют надувную камеру.3. Semi-submersible pump unit according to claim 2, characterized in that an inflatable chamber is used as a pressure source.

Images