RU52128U1 - CENTRIFUGAL PUMP - Google Patents

Abstract

Предложен погружной центробежный насос для добычи нефти или воды из нефтяных и водяных скважин и ее перекачки. Насос содержит стальной корпус, направляющий аппарат и рабочее колесо, выполненные из металла, сплавов, например, чугуна нирезиста, или изготовленные методами порошковой металлургии, и втулку, выполненную из композитного материала. Согласно полезной модели внутренняя поверхность корпуса, поверхности направляющих аппаратов и рабочих колес покрываются полимерным гидрофобным составом, а втулка выполняется из металлоорганического композитного материала.A submersible centrifugal pump for the extraction of oil or water from oil and water wells and its transfer is proposed. The pump comprises a steel casing, a guiding apparatus and an impeller made of metal, alloys, for example, Niresist cast iron, or made by powder metallurgy methods, and a sleeve made of composite material. According to a utility model, the inner surface of the housing, the surfaces of the guide vanes and impellers are coated with a polymer hydrophobic composition, and the sleeve is made of an organometallic composite material.

Достигаемый технический результат состоит в повышении гидрофобности, устойчивости к солеотложению снабженных предлагаемым покрытием частей насоса, что позволяет повысить коррозионную стойкость его элементов, и, следовательно, увеличить срок службы насоса. Выполнение втулки из металлоорганического материала позволяет снизить трение за счет введения молибдена и фторопласта, и повысить износостойкость за счет включения кокса. Наличие фторопласта также повышает гидрофобность и препятствует образованию на поверхности втулки центров солеотложения.Achievable technical result consists in increasing the hydrophobicity, scaling resistance of the pump parts provided with the proposed coating, which allows to increase the corrosion resistance of its elements, and, therefore, increase the pump life. The implementation of the sleeve of organometallic material allows to reduce friction due to the introduction of molybdenum and fluoroplastic, and to increase wear resistance due to the inclusion of coke. The presence of fluoroplastic also increases hydrophobicity and prevents the formation of scaling centers on the surface of the sleeve.

Description

Полезная модель относится к гидромашиностроению, в частности к центробежному насосу, который предназначен для перекачки текучих сред, в частности нефти, воды, водонефтяной смеси, водогазонефтяной смеси в нефтяных и газовых скважинах, в нефтепромысловых транспортных системах и установках для подготовки нефти и газа.The utility model relates to hydraulic engineering, in particular to a centrifugal pump, which is designed to pump fluids, in particular oil, water, oil-water mixture, oil-gas mixture in oil and gas wells, in oilfield transport systems and installations for the preparation of oil and gas.

Как известно, вследствие выпадения солей из перекачиваемой жидкости на поверхности элементов установок центробежных насосов, в частности, на внутренней поверхности корпуса, ступеней (направляющих аппаратов, рабочих колес) и втулок возникают отказы в работе насосов. Такие отказы могут быть обусловлены следующими конкретными причинами.As is known, due to the precipitation of salts from the pumped liquid on the surface of the elements of the centrifugal pump units, in particular, on the inner surface of the housing, steps (guide vanes, impellers) and bushings, pump failures occur. Such failures may be due to the following specific reasons.

Забиваются солями просветы в рабочих колесах и направляющих аппаратах, и при этом возникает дополнительное гидравлическое сопротивление, ограничивающее поток жидкости и снижающее производительность насоса вплоть до его полной остановки.Gaps in the impellers and guide vanes become clogged with salts, and at the same time additional hydraulic resistance arises, limiting the fluid flow and reducing the pump performance until it stops completely.

На поверхности втулки, которая служит подшипником скольжения и выполняется, например, из латуни, выпадают плотные соли, которые приводят к заклиниванию вала и остановке насоса.On the surface of the sleeve, which serves as a plain bearing and is made, for example, of brass, dense salts precipitate, which cause the shaft to jam and stop the pump.

Вследствие фрикционно-термохимического процесса на поверхности латуни при взаимодействии с минералами перекачиваемой жидкости образуется наиболее плотный осадок, не снимаемый гидравлическими силами потока в насосе.Due to the friction-thermochemical process on the surface of the brass during interaction with the minerals of the pumped liquid, the most dense precipitate is formed, which is not removed by the hydraulic forces of the flow in the pump.

Известны насосы, где корпус выполнен из стали, рабочие Known pumps, where the housing is made of steel, workers

колеса и направляющие аппараты выполнены из чугуна, нирезиста, пластмассы, спеченных порошков, а втулки - из латуни или пластмасс (см., например, RU 2220327 С2).the wheels and guides are made of cast iron, nresist, plastic, sintered powders, and the bushings are made of brass or plastic (see, for example, RU 2220327 C2).

Известные полимерные покрытия и технология их нанесения на внутреннюю поверхность корпуса, рабочие ступени (рабочие колеса и направляющие аппараты) насоса не обеспечивают достаточной равномерности покрытия, адгезии к поверхности металла и гидрофобности, и вследствие этого достаточной устойчивости к солеотложению (см., например, Кащавцев И.Е., Мищенко И.Т., «Прогнозирование и контроль солеотложения при добыче нефти», Нефть и газ, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2001).Known polymer coatings and the technology of applying them to the inner surface of the housing, the working stages (impellers and guiding devices) of the pump do not provide sufficient uniformity of coating, adhesion to the metal surface and hydrophobicity, and therefore sufficient resistance to scaling (see, for example, Kashchavtsev I .E., Mishchenko IT, “Prediction and control of scaling during oil production”, Oil and Gas, Russian State University of Oil and Gas named after IM Gubkin, 2001).

Известно выполнение рабочих ступеней из пластмасс, которые не обладают достаточной механической прочностью, термостойкостью и, как следствие, недостаточно высоким сроком службы.It is known that work steps are made of plastics, which do not have sufficient mechanical strength, heat resistance, and, as a result, a short service life.

Известны втулки, выполненные из латуни. Этот материал имеет высокую химическую и электрохимическую активность в среде перекачиваемой жидкости, и, как следствие, подвергается интенсивному солеотложению.Known bushings made of brass. This material has a high chemical and electrochemical activity in the medium of the pumped liquid, and, as a result, is subjected to intense salt deposition.

Известны втулки, выполненные из пластмасс, которые не обладают необходимой износостойкостью и гидрофобностью (например, RU 2222722 С2).Known bushings made of plastics, which do not have the necessary wear resistance and hydrophobicity (for example, RU 2222722 C2).

Задачей полезной модели является создание центробежного насоса, в котором существенно снижается или даже предотвращается солеотложение на поверхности втулки, а также повышается гидрофобность и износостойкость деталей насоса.The objective of the utility model is to create a centrifugal pump, in which salt deposition on the surface of the sleeve is significantly reduced or even prevented, and the hydrophobicity and wear resistance of the pump parts are also increased.

Поставленная задача в центробежном насосе для перекачки текучих сред, содержащий корпус, направляющий аппарат и рабочее The task in a centrifugal pump for pumping fluids containing a housing, a guide apparatus and a working

колесо, выполненные из металлов или сплавов, и втулку, выполненную из композитного материала, согласно полезной модели решается тем, что внутренняя поверхность корпуса, поверхности направляющего аппарата и рабочего колеса снабжены покрытием из полимерного гидрофобного материала, а втулка выполнена из металлоорганического композитного материала.a wheel made of metals or alloys, and a sleeve made of composite material, according to a utility model, is solved by the fact that the inner surface of the housing, the surfaces of the guide apparatus and the impeller are coated with a polymer hydrophobic material, and the sleeve is made of organometallic composite material.

Корпус насоса выполнен предпочтительно из стали.The pump housing is preferably made of steel.

Направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из сплавов, например, из чугуна нирезиста, или изготовлены методами порошковой металлургии.The guide apparatus and the impeller are made of alloys, for example, of Niresist cast iron, or are made by powder metallurgy methods.

Покрытие на корпус, направляющий аппарат и рабочее колесо нанесено методом катодного электроосаждения.The coating on the housing, the guiding apparatus and the impeller is applied by cathodic electrodeposition.

В качестве покрытия использован эпоксидный грунт, например, типа GV 35-9575, причем эпоксидный грунт модифицирован фторэтиленом.As the coating used epoxy primer, for example, type GV 35-9575, and the epoxy primer is modified with fluoroethylene.

Композитный материал втулки содержит фторопласт, кокс и молибден.The composite material of the sleeve contains fluoroplastic, coke and molybdenum.

Под текучей средой в данной полезной модели понимаются нефть, вода, водонефтяная смесь, водогазонефтяная смесь.The fluid in this utility model is understood to mean oil, water, a water-oil mixture, a gas-oil mixture.

Применение метода катодного электроосаждения для нанесения покрытий на сложно-профильные изделия, которыми являются элементы ступеней насоса, связано со специальными требованиями к свойствам покрытия. Выбор метода нанесения обоснован тем, что позволяет получать тонкое покрытие (толщина 15-25 мкм), равномерное по толщине. Физико-механические и защитные свойства покрытия, связанные со спецификой процесса формирования осадка, имеют высокие показатели, обеспечивающие лучшую адгезию к любой The application of the cathodic electrodeposition method for coating complex-shaped products, which are the elements of the pump stages, is associated with special requirements for the coating properties. The choice of application method is justified by the fact that it allows you to get a thin coating (thickness 15-25 microns), uniform in thickness. The physicomechanical and protective properties of the coating, associated with the specifics of the process of sediment formation, have high rates, providing better adhesion to any

металлической подложке или подложке, полученной методом порошковой металлургии, хорошую влаго-, солестойкость и масло-, бензостойкость, по сравнению с другими способами нанесения покрытий. А модификация материала покрытия полимерными добавками позволяет повысить гидрофобность и износостойкость покрытия.a metal substrate or a substrate obtained by powder metallurgy, good moisture, salt and oil, petrol resistance, compared with other coating methods. A modification of the coating material with polymer additives can increase the hydrophobicity and wear resistance of the coating.

Процесс образования покрытия при окраске электроосаждением заключается в осаждении частиц материала покрытия из водной системы под воздействием электрического тока.The process of coating formation during electroplating is the deposition of particles of the coating material from the aqueous system under the influence of electric current.

Для покрытия данных изделий используют грунт для катодного электроосаждения типа GV 35-9575 или аналогичный, модифицированный полимерной добавкой. Лакокрасочной материал поставляется в двухкомпонентной упаковке в виде:To cover these products, cathodic electrodeposition primers of type GV 35-9575 or a similar modified polymer additive are used. Paint and varnish material is delivered in two-component packaging in the form of:

- водной эмульсии связующего с концентрацией 36-38 масс.% -модифицированной пигментной пасты с концентрацией 60-65 масс.%.- an aqueous emulsion of a binder with a concentration of 36-38 wt.% -modified pigment paste with a concentration of 60-65 wt.%.

Приготовление рабочего раствора производится с использованием специального смесителя или непосредственно в рабочей ванне путем разбавления компонентов обессоленной водой. Для приготовления рабочего раствора используется обессоленная вода с удельной электропроводностью не более 20 мкОм/см. В емкость загружается расчетное количество воды, в которую при перемешивании подается эмульсия связующего.Preparation of the working solution is carried out using a special mixer or directly in the working bath by diluting the components with demineralized water. To prepare the working solution, demineralized water with a conductivity of not more than 20 μOhm / cm is used. The calculated amount of water is loaded into the container, into which a binder emulsion is supplied with stirring.

Приготовленный раствор перемешивают не менее 48 час., фильтруют и определяют технологические параметры раствора.The prepared solution is stirred for at least 48 hours, filtered and the technological parameters of the solution are determined.

Технологические параметры рабочего раствора катафорезного грунта.Technological parameters of the working solution of cataphoresis soil.

- Содержание нелетучих веществ 18-21% (по весу) (сухой остаток, включая грунт и фторэтилен)- The content of non-volatile substances 18-21% (by weight) (dry residue, including soil and fluoroethylene)

- рН среды 5,5-6,0- pH 5.5-6.0

- Удельная электропроводность 1400-1800 мкОм/см- Specific conductivity 1400-1800 μOhm / cm

- Зольность сухого остатка 14-17%- Ash content of solids 14-17%

Рабочий раствор переливается в ванну электроосаждения и выбираться оптимальное напряжение нанесения. Рабочим считается напряжение, при котором отвержденное покрытие имеет удовлетворительный внешний вид и толщину пленки 18-20 мкм. Рекомендуемые условия нанесения покрытия на данные изделия должны соответствовать следующим параметрам.The working solution is poured into the electrodeposition bath and the optimum application voltage is selected. Work is considered the voltage at which the cured coating has a satisfactory appearance and a film thickness of 18-20 microns. Recommended conditions for coating these products must meet the following parameters.

- Рабочее напряжение нанесения 250-300 В- Operating voltage of application 250-300 V

- Время нанесения раствора 60-120 сек.- The time of application of the solution is 60-120 seconds.

- Температура рабочего раствора 28-32°С- The temperature of the working solution 28-32 ° C

Металлоорганический композитный материал втулки содержит фторопласт, кокс и молибден.The organometallic composite material of the sleeve contains fluoroplastic, coke and molybdenum.

Центробежный насос имеет корпус и рабочую ступень, включающую рабочее колесо и направляющий аппарат, снабженные нанесенным методом электроосаждения покрытием из органического композитного материал, содержащего эпоксидный грунт GV 35-9575 или аналогичный, фторэтилен, и металлоорганическую втулку, изготавливаемую из композита, содержащего фторопласт, кокс, и молибден.A centrifugal pump has a housing and a working stage, including an impeller and a guide apparatus, equipped with an electrodeposition coating made of an organic composite material containing epoxy primer GV 35-9575 or similar, fluoroethylene, and an organometallic sleeve made of a composite containing fluoroplastic, coke, and molybdenum.

Нанесение на внутреннюю поверхность корпуса центробежного насоса и на поверхности рабочих колес и направляющих аппаратов органического покрытия, в частности, эпоксидной смолы, модифицированный фторэтиленом, методом электроосаждения (катафореза), обеспечивающим равномерное покрытие поверхностей, обеспечивает повышенную гидрофобность, а так же устойчивость к The application of an organic coating on the inner surface of the centrifugal pump housing and on the surfaces of impellers and guide vanes, in particular, epoxy resin modified with fluoroethylene, by electrodeposition (cataphoresis), which provides uniform coating of surfaces, provides increased hydrophobicity, as well as resistance to

солеотложению, что позволяет повысить коррозионную стойкость элементов, и, следовательно, увеличить срок службы насоса согласно полезной модели.scaling, which allows to increase the corrosion resistance of the elements, and, therefore, to increase the service life of the pump according to the utility model.

Выполнение втулки из металлоорганического материала, позволяет снизить трение за счет наличия в нем молибдена и фторопласта, и повысить износостойкость за счет включения кокса. Наличие фторопласта повышает гидрофобность и препятствует образованию на поверхности втулки центров солеотложения.The execution of the sleeve of organometallic material, allows to reduce friction due to the presence of molybdenum and fluoropolymer in it, and to increase wear resistance due to the inclusion of coke. The presence of fluoroplastic increases hydrophobicity and prevents the formation of scaling centers on the surface of the sleeve.

Далее центробежный насос согласно полезной модели поясняется более подробно на примере выполнения с привлечением чертежей, на которых:Next, the centrifugal pump according to the utility model is explained in more detail using an example involving drawings, in which:

Фиг.1 - принципиальная конструкция центробежного насоса согласно полезной модели, вид спереди продольного сечения с частичным вырезом, в аксонометрии;Figure 1 - the principal design of a centrifugal pump according to a utility model, a front view of a longitudinal section with a partial cutaway, in perspective view;

Фиг.2 - поперечное сечение участка стенки рабочего колеса насоса согласно полезной модели по стрелке на фиг.1.Figure 2 is a cross section of a portion of the wall of the impeller of the pump according to the utility model in the arrow in figure 1.

На фиг.1 показан центробежный насос, содержащий корпус 1, выполненный в виде цилиндра, например, из стали, в котором располагаются направляющий аппарат 2 и рабочее колесо 3, а также втулка 4 из композитного материала. Согласно полезной модели направляющий аппарат 2 и рабочее колесо 3 могут быть выполнены, в частности, из чугуна нирезиста или других сплавов. Композитный материал втулки 4 представляет собой металлоорганический композитный материал. Корпус 1 центробежного насоса, направляющий аппарат 2 и рабочее колесо 3 снабжены покрытием 5. Материал покрытия 5 представляет собой предпочтительно эпоксидную смолу, модифицированную фторопластом.Figure 1 shows a centrifugal pump containing a housing 1 made in the form of a cylinder, for example, of steel, in which a guide apparatus 2 and an impeller 3 are located, as well as a sleeve 4 made of composite material. According to a utility model, the guiding apparatus 2 and the impeller 3 can be made, in particular, of cast iron niresist or other alloys. The composite material of sleeve 4 is an organometallic composite material. The housing 1 of the centrifugal pump, the guide apparatus 2 and the impeller 3 are provided with a coating 5. The coating material 5 is preferably a fluoroplastic modified epoxy.

Выполнение втулки из металлоорганического материала позволяет снизить трение за счет введения молибдена и фторопласта, и повысить износостойкость за счет включения кокса. Наличие фторопласта также повышает гидрофобность и препятствует образованию на поверхности втулки центров солеотложения.The execution of the sleeve of organometallic material allows to reduce friction due to the introduction of molybdenum and fluoroplastic, and to increase wear resistance due to the inclusion of coke. The presence of fluoroplastic also increases hydrophobicity and prevents the formation of scaling centers on the surface of the sleeve.

Claims (6)

1. Центробежный насос для перекачки текучих сред, содержащий корпус, направляющий аппарат и рабочее колесо, выполненные из металлов или сплавов, и втулку, выполненную из композитного материала, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса, поверхности направляющего аппарата и рабочего колеса снабжены покрытием из полимерного гидрофобного материала, а втулка выполнена из металлоорганического композитного материала.1. Centrifugal pump for pumping fluids containing a housing, a guide apparatus and an impeller made of metals or alloys, and a sleeve made of composite material, characterized in that the inner surface of the housing, the surface of the guide apparatus and the impeller are provided with a polymer coating hydrophobic material, and the sleeve is made of organometallic composite material. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из стали.2. The pump according to claim 1, characterized in that the housing is made of steel. 3. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из сплавов, например, из чугуна нирезиста, или изготовлены методами порошковой металлургии.3. The pump according to claim 1 or 2, characterized in that the guide apparatus and the impeller are made of alloys, for example, of Niresist cast iron, or are made by powder metallurgy methods. 4. Насос по п.1, отличающийся тем, что покрытие на корпус, направляющий аппарат и рабочее колесо нанесено методом катодного электроосаждения.4. The pump according to claim 1, characterized in that the coating on the housing, the guide apparatus and the impeller is applied by cathodic electrodeposition. 5. Насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве покрытия использован эпоксидный грунт, например, типа GV 35-9575, причем эпоксидный грунт модифицирован фторэтиленом.5. The pump according to claim 1, characterized in that the coating used epoxy primer, for example, type GV 35-9575, and the epoxy primer is modified with fluoroethylene. 6. Насос по п.1, отличающийся тем, что композитный материал втулки содержит фторопласт, кокс и молибден.

6. The pump according to claim 1, characterized in that the composite material of the sleeve contains fluoroplastic, coke and molybdenum.