Устройство и применение скважинных насосов

метки: Скважина, Насос, Классификация, Буровая, Поршневой, Трехпоршневой, Скважинный, Колесо

1. Область использования скважинных насосов 3

2. Устройство скважинных насосов различных типов 3

3. Особенности эксплуатации скважинных насосных установок 8

4. Характеристики насосов 9

1.Область использования.

Скважинные насосы предназначены для откачивания воды из буровых, нефтяных скважин, трубчатых колодцев, котлованов, приямников для различных целей. Например, глубинные мелиоративные скважинные насосные установки применяются для орошения подземными водами или для откачки грунтовых вод с целью мелиоративного улучшения земель.

скважинных насосов различных типов.

По принципу перекачивания жид­кости скважинные насосы относятся к группе многоступенчатых верти­кальных насосов.

Установка скважинных насосов в трубчатых колодцах и буровых скважинах предопределяет особен­ности их конструкции. Эти насосы должны иметь минимальные попе­речные размеры, а их внешняя форма должна соответствовать форме круглых обсадных труб, внутри кото­рых их устанавливают. Скважин­ные насосы изготовляют двух ти­пов: насосы с трансмиссионным валом и погружные насосы.

У насосов с трансмиссионным валом приводящий электродвига­тель устанавливается над устьем скважины и соединяется с на­сосом промежуточным трансмисси­онным валом. Первый в мире на­сос с трансмиссионным валом, изоб­ретенный и изготовленный под ру­ководством русского инженера В. А. Пушечникова, был уста­новлен в 1899 г. на Мытищин­ском водопроводе.

В настоящее время насосостроительные заводы изготовляют сква­жинные насосные установки (УЦТВ) для скважин с трансмиссионным валом типов НА, А, АТН и ВП, предназначенные для подъема воды из трубчатых колодцев (глубиной не более 125 м) с подачей 30— 1200 м ³ /ч и напором 30—125 м. На­сосы с трансмиссионным валом со­стоят из трех основных узлов (рис. 5.6): насосного узла, напорного трубопровода с трансмисси­онным валом и приводной головки.

Насосный узел (рис. 5.7, а) пред­ставляет собой группу соединенных шпильками секций корпусов, внутри которых находится вал с насажен­ными на нем центробежными рабо­чими колесами.

Скважинные насосы

... воды 240-280 м3/ч с напором 4-24 м. Долголетняя практика эксплуатации скважинных трансмиссионных насосов показала их надежность, но одновременно были установлены и их недостатки. Насосный ... узла к потребителю и в котором находится трансмиссионный вал, соединяющий насосный узел с электродвигателем. Напорный трубопровод и трансмиссионный вал собирают из отдельных секций. Напорные трубы соединяют ...

Вода поступает в нижний на­правляющий корпус насосного узла через защитную сетку и всасываю­щую трубу. Потери в защитной сетке обычно не превышают 0,25—0,5% потребляемой мощности. Снижение потерь зависит главным образом от правильного выбора размера и кон­струкции защитной сетки. Корпус рабочей секции насоса чугунный; во внутренней полости его отлит за одно целое с корпусом направляю­щий аппарат, имеющий проточку для размещения рабочего колеса. На 10 рабочих секций устанавливается корпус насоса без рабочего колеса, так как во внутренней полости его отлит направляющий аппарат, ко­торый служит промежуточной опо­рой подшипника вала.

Секционная узла позволяет сравнительно просто изменять число ступеней в на­сосе и, следовательно, напор насоса.

В трансмиссионных насосах чаще всего применяют закрытые центро­бежные рабочие колеса с полуосевы­ми лопаточными отводами либо чисто диагональные. В диагональных рабо­чих колесах движение воды направ­лено под углом 45 ° к оси, что позво­ляет уменьшить наружный диаметр насоса и, следовательно, использо­вать насос в скважине малого диа­метра, обеспечивая достаточно высо­кую подачу.

Опорами вала служат подшипни­ки, состоящие из резиновых втулок, укрепленных в гнездах направля­ющих аппаратов корпусов насосного узла. Втулки имеют на внутренней поверхности осевые продольные ка­навки для прохода воды, которая смазывает и охлаждает трущиеся по­верхности втулки и вала. По этим канавкам выносятся водой попавшие в подшипник частицы песка. Шейки вала в местах их соприкасания с ре­зиновыми втулками хромированы, благодаря чему значительно удлиня­ется срок службы втулок и устра­няется опасность коррозии вала.

Фланец верхнего корпуса насос­ного узла прикрепляется к нижнему концу колонны напорных труб. На­порный трубопровод служит кана­лом, по которому вода подается от насосного узла к потребителю и в ко­тором находится трансмиссионный вал, соединяющий насосный узел с электродвигателем. Напорный трубопровод и трансмиссионный вал со­бирают из отдельных секций.

Напорные трубы соединяют меж­ду собой с помощью фланцев и бол­тов. Между фланцами труб находят­ся промежуточные подшипники тран­смиссионного вала (рис. 5.7, б).

Для смазки подшипников в насос пе­ред его пуском заливают воду через трубку в колене станины. В процессе работы подшипники смазываются пе­рекачиваемой жидкостью. Насосы типа НА не требуют заливки воды перед пуском, так как их трансмис­сионный вал заключен в трубу, наполненную маслом.

Приводная головка насоса состо­ит из станины (рис. 5.7, в) и электро­двигателя. Чугунная отливка стани­ны служит опорой для водоподъемно­го трубопровода, который подвеши­вается в нижней части колена; к верхней его части присоединяется на­порный трубопровод. В верхней обра­зующей колена имеется прилив, где установлен сальник. В нижнюю часть сальникового втулка, над которой находится направляющая бронзовая трубка с уложенной в нее в несколько витков сальниковой набивкой. Между витка­ми набивки помещена смазочная втулка.

Электродвигатели, применяемые для трансмиссионных насосов, име­ют

• для восприятия гидравлического усилия и веса вращающихся дета­лей насосной установки в электро­двигателе установлен радиально-упорный подшипник;

  9 стр., 4377 слов

  Конструкции технологического оборудования насосного цеха нефтеперекачи-вающей ...

  ... насосных агрегатов в общем укрытии или на открытых площадках. По способу монтажа оборудования нефтеперекачивающие станции ... узлом подключении к магистральному трубопроводу, узел предохранительных устройств, емкость сбора утечек с погруженным насосом. ... воды и мехпримесей, а также осуществляется коммерческий учет. Для закачки нефти в трубопровод используются подпорная (1) и магистральная (3) насосные. ...

• вал электродвигателя выполнен полым, в его полости проходит трансмиссионный вал, закрепляемый регулировочной гайкой; с помощью гайки, опирающейся на муфту сто­порного устройства, регулируются зазоры между рабочими колесами и направляющими аппаратами в на­сосном узле;

• в верхнюю часть электродвига­теля вмонтировано стопорное устрой­ство (храпового типа), не допуска­ющее вращения ротора двигателя в направлении, противоположном заданному.

Насосы типа ВП (скважинные пропеллерного типа) применяют для подачи воды с большим содержанием песка (до 1000 мг/л.).

Эти насосы ши­роко распространены в ирригацион­ных сооружениях и предназначены для подачи воды 240—280 м ³ /ч с напором 4—24 м.

Долголетняя практика эксплу­атации скважинных трансмиссион­ных насосов показала их надеж­ность, но одновременно были уста­новлены и их недостатки. Насосный узел обладает высоким КПД (80%), однако длинная трансмиссионная пе­редача, отклонения в центрировании вала и другие недостатки приводят к снижению КПД насосного агрегата на 20—25%. Монтаж трансмиссион­ного вала и установка промежуточ­ных опорных подшипников значи­тельно усложняют монтаж насосного агрегата. Расположение насосного узла в скважине не позволяет точно отрегулировать зазоры между рабо­чими колесами и направляющими аппаратами, что приводит к большим объемным потерям, снижению пода­чи, напора и КПД насоса. Наблюде­ния за работой насоса АТН-12-1-10 показали, что при изменении зазора от 0,4 до 2,33 мм КПД насосного узла уменьшается на 18%.

Погружной насос представляет собой агрегат, состоящий из центро­ежного многоступенчатого насоса (рис. 5.8) и погружного электро­двигателя с жестким соединением их валов. Таким образом, отпадает не­обходимость в длинном трансмисси­онном вале.

Насосный агрегат подвешивают в скважине на колонне водоподъем­ных труб и опускают в воду на та­кую глубину, чтобы верхний фланец клапанной коробки находился ниже динамического уровня в скважине не менее чем на 1,5 м. Днище элек­тродвигателя должно находиться вы­ше фильтра скважины не менее чем на 1 м.

Для забора воды из артези­анских скважин в Советском Сою­зе применяют погружные насосы восьми типов: ЭЦВ, АПТ, АП, АПВ, АПВМ, АЭНП, ЭНП, ГНОМ. В настоящее время насосы АТП, АП, АПВ, АПВМ, ЭНП снимаются с производ­ства и заменяются

На рис. 5.8 показан многоколес­ный насос ЭЦВ 8-25-300. Каждая ступень насоса состоит из рабочего колеса, лопаточного отвода и обой­мы. Вода поступает в насос через корпус основания, защищенный пер­форированным листом из нержавею­щей стали. Рабочее колесо (радиаль­ное, закрытого типа, с гидравли­ческой разгрузкой) фиксируют на валу относительно лопаточных отво­дов с помощью распорных втулок и закрепляют шпонкой. Материал ра­бочих колес — ударопрочный полисти­рол. Лопаточные отводы имеют ради­альные лопатки на всасывающей и нагнетательной стороне, которые об­разуют межлопастные каналы для отвода воды от рабочего колеса пре­дыдущей ступени и подвода воды к колесу последующей ступени. Их вы­полняют из полипропилена и армиру­ют чугунными кольцами в местах уплотнительных узлов. Стальные обой­мы, составляющие корпус насоса, ус­танавливают между корпусами ос­нования и шарового клапана и стяги­вают четырьмя стяжками.

Установки погружных центробежных насосов (УЭЦН)

... насосов и интенсивный износ рабочих агрегатов. В результате вибрации усиливаются, вода через торцевые уплотнения попадает в погружной двигатель, двигатель перегревается, что приводит к сбою работы УЭЦН. Условное обозначение установок: УЭЦН ... погружного насосного модуля. Погружной насос, электродвигатель и гидравлическая защита соединены фланцами и шпильками. Валы насоса, ... характеристики насосов типа ...

Опорами вала служат два резинометаллических подшипника (нижний и верхний).

При числе ступеней боль­ше 10 устанавливают дополнитель­ный средний корпус, в котором раз­мещают дополнительный промежу­точный подшипник. Подшипники на­соса смазываются откачиваемой во­дой, а электродвигатель—водой, за­литой в полость статора перед его установкой в скважину. Электрона­сос никогда не должен работать “всухую” — даже кратковременное включение насоса в работу без воды приводит к повреждению подшипни­ков и обмотки двигателя.

В верхней части насоса располо­жен шаровой клапан, состоящий из пластмассового обрезиненного шара и корпуса с расточкой под шар. Кла­пан служит для разгрузки агрегата от давления столба воды в напорном трубопроводе и для предохранения от обратного вращения колес насоса и ротора двигателя при внезапном от­ключении электродвигателя

-Для привода насоса применяется электродвигатель типа ПЭДВ (П — погружной, ЭД—электродвигатель, В — заполненный водой).

Электро­двигатель относится к типу мокрых двигателей, т. е. перед опусканием в скважину он должен быть заполнен чистой профильтрованной водой. Ка­бель для питания электродвигателя опускают в скважину одновременно с монтажом колонны водоподъем­ных труб и крепят к ним с помощью поясов. Длина токопроводящего ка­беля, входящего в комплект агрегата, должна быть численно равна номи­нальному напору. Кроме того, к это­му значению добавляют 3,5 м (рас­стояние от скважины до станции ав­томатического управления) и 1 м на каждые 50 м спуска для компенсации возможного скручивания и прогиба кабеля во время монтажа.

Насосы ЭЦВ других типоразме­ров по своей конструкции значитель­но отличаются от описанного насоса. Так, например, секция насоса ЭЦВ 8-40-65 имеет корпус, отлитый за одно целое с направляющим аппара­том, т. е. она подобна секции арте­зианского насоса с трансмиссионным валом типов А и АТН.

Поскольку содержание механических примесей более 0,01% приводит к повреждению резинометалличес-ких подшипников, насосы типа ЭЦВ запрещается применять для промыв­ки скважин. Для этой цели рекомен­дуется применять насосы

типа ЭНП, так как ими можно перекачивать воду с содержанием механических примесей до 0,05% по массе. В этих насосах для смазки резинометалли-ческих подшипников и полости элек­тродвигателя используется перекачи­ваемая жидкость, часть которой очи­щается центробежным очистителем, расположенным над верхней ступе­нью насоса. Очищенная вода по по­лым валам насоса и электродвигате­ля поступает в к-амеру подпятника и оттуда через лабиринтный замок направляется в полость электродви­гателя.

Погружные насосы по сравнению с артезианскими с трансмиссионны­ми валами имеют ряд преимуществ:

• исключается необходимость при­менения длинного вертикального ва­ла с промежуточными подшипника­ми, уменьшается металлоемкость на­соса;

• отсутствие трансмиссионного ва­ла позволяет применять погруж­ные насосы в искривленных сква­жинах;

• упрощается конструкция водо­подъемного трубопровода, монтаж и демонтаж насосной установки;

• уменьшается площадь павильона над скважиной.

  11 стр., 5040 слов

  Насосы, применяемые в нефтедобыче

  ... более. Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении типов УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для откачки продукции нефтяных скважин, содержащих нефть, воду, газ и механические примеси. ... управления скважиной типа СУС - 01 (и их модификации), имеющий ручной, автоматический, дистанционный и программный режим управления. Виды защитных отключений ШСН: перегрузка электродвигателя (>70% ...

Вследствие этих преимуществ по­гружные насосы находят широкое применение для подъема воды из трубчатых колодцев и постепенно вытесняют трансмиссионные насосы.

На рисунке 5.9 изобра­жен насос марки ЦТВ с ос­новными его частями и дета­лями. Насос подвешивается на трубопроводе, который со­бирается секциями длиной 8…10 м вместе с валом, про­ходящим внутри секции, и под­шипниками, находящимися в опорных крестовинах.

Подшипники устраивают с резиновыми вкладышами и водяной смазкой от перекачиваемой воды или с лигнофелевыми вкладышами, для которых чистая вода для смазки подается но специальному трубопроводу малого диаметра, проходящему вдоль напорного трубопровода.

Насосная установка с насосом марки ЦТВ имеет вер­тикальный электродвигатель особой конструкции с опор­ным подшипником (пята) над электродвигателем. Под­шипник вращается в масляной ванне и воспринимает вес вала и роторов двигателя и насоса, а также осе­вое усилие рабочих колес насоса.

В электродвигателях имеется приспособление для предотвращения обратного вращения вала, чтобы не бы­ло раскручивания соединительных муфт при внезапной остановке или неправильном вращении.

Насосы УЦТВ имеют ту же конструкцию, что и ЦТВ только вместо вертикального электродвигателя устанав­ливают универсальную приводную головку. Она позволя­ет использовать не только вертикальные, но и горизон­тальные электродвигатели, а также двигатели внутренне­го сгорания. Это расширяет область применения насосов, так как их можно использовать даже там, где нет элект­роэнергии (например, отгонные пастбища).

Достоинство скважинных насосов с двигателем над скважиной — возможность ремонта и осмотра двигателя без демонтажа всей насосной установки.

К недостаткам относятся: большая металлоемкость и невозможность применения на искривленных скважи­нах, так как длинный составной вал должен быть строго прямолинеен; трудность и длительность демонтажа секций вала и труб с подшипниками; наличие дополнитель­ных гидравлических потерь напора в трубе с опорными крестовинами и вращающимся валом.

Маркировка насоса такова: например, ЦТВ 10-100-80 означает: Ю – минимальный внутренний диаметр обсад­ной трубы скважины в мм, уменьшенный в 25 раз, то есть диаметр скважины 250 мм; 100—подача в м ³ /ч 80 — напор в м.

Скважинные насосы с погружным электродвигателем марки ЭЦВ (буквы обозначают: электронасос, центро­бежный, водяной) являются также многосекционными насосами, но секции обыкновенно заключены в общий трубчатый кожух. Рабочие колеса могут быть радиаль­ные и диагональные (полуосевые).

Вес ротора электродвигателя, рабочих колес насоса и осевое усилие воспринимаются специальными подшипниками, расположенными в нижней части электродвигателя. В этом случае рабочие колеса насоса должны быть зафиксированы на валу. Однако существует кон­структивная разновидность со свободной посадкой колес на валу. Тогда осевое усилие воспринимается специаль­ными обоймами лопаточных отводов каждой секции.

Подшипники вала насоса имеют водяную смазку и выполняются из текстолита, лигнофоля или резины. Ра­бочие колеса выполняют не только из стали и бронзы, но и из упрочненного полистирола.

В приводе насосов применяют так называемые мокростаторные двигатели, у которых обмотка статора нахо­дится в прочной полиэтиленовой водонепроницаемой изо­ляции. Ротор электродвигателя — короткозамкнутый, на­бран из листов электротехнической стали и залит алю­минием. Между ротором и статором заливается чистая вода.

Расчет винтового насоса

... путем реверсирования приводного вала, высокая всасывающая способность, относительно высокий КПД. Указанные особенности предопределили место ОВН в парке нефтепромысловой насосной техники. Винтовые насосы с погружным электроприводом ... влиянием водоносных горизонтов, содержащих питьевые воды и т.п. В этих условиях притоки вязкого битума в скважины на естественном режиме работы пласта весьма малы и ...

3.Особенности эксплуатации скважинных насосных установок.

Перед началом монтажа насоса, а также во время эксплуатации измеряется положение статического и динамического уровня воды в скважине. Измерение производят с помощью электробатометра или хлопушки (шнура с привязанным к нему на конце “колоколом” или диском).

Проверяется прямолинейность скважины.

Работа по наладке установки заключается в основном в регулировке систем смазки и охлаждения подшипников.

Перед каждым пуском необходима предварительная смазка подшипников трансмиссии. При водяной смазке под давлением, на 3-5 минут, пустить воду в подшипники, при смазке подшипников откачиваемой водой — предварительно смочить водой верхние подшипники трансмиссии, заливая ее сверху через специальную трубку из бака или водопровода.

Не следует допускать работы насоса, когда уровень воды в скважине снижается до предела всасывания. В этом случае уменьшается подача и насос начинает работать с перерывами; перерывы в работе сопровождаются гидравлическими ударами, вызывающими вибрацию и повреждение установки.

Наиболее благоприятные условия работы насоса – когда одно или два нижних рабочих колеса погружены в воду. Для этого следует периодически по приборам контролировать динамический уровень воды в скважине.

При кратковременных остановках следует выждать до окончания обратного тока воды в скважину и лишь после этого производить повторный пуск насоса.

Нельзя приостанавливать работу насоса, откачивающего из скважин воду с большим содержанием ила и песка. При подобных остановках может произойти занос скважины и насоса песком, заедание и стирание частей насоса. Осаждение большого количества песка на дне скважины частично убавит приток воды в скважину, что уменьшит ее дебит. Чтобы прекратить работу насоса, нужно, по возможности, снизить число оборотов и выждать момент, когда насос начнет подавать чистую воду.

Как правило, насос устанавливают в скважину после строительных откачек эрлифтом или специальным насосом с производительностью, превышающей на 10-15% нормальную производительность эксплутационного насоса.

4.Характеристики насосов.

Для подъема воды из скважин и глубоких колод­цев применяют скважинные лопастные насосы при напо­ре от 30 до 110 м марок ЦТВ и УЦТВ с электродви­гателем над скважиной и при напоре более 110 м мар­ки ЭЦВ с погружным элек­тродвигателем.

Скважинные насосы с электродвигателем над сква­жиной выпускают с подача­ми от 30 до 700 м ³ /ч для скважин диаметром от 200 до 600 мм, а электронасосы с погружным электродвигате­лем — с подачами от 1 до 1 000 м³ /ч для скважин диа­метром от 100 до 500 мм.

Сводный график напорных характеристик насосов ЭЦВ, выпускаемых промышленностью, изображен на ри­сунке 5.10.

Первые конструкции погружных электродвигателей были очень чувствительны к агрессивности воды и абра­зивным примесям и часто выходили из строя. В настоящее время агрегаты выпускают для подъема химически активной воды (исполнение Х — эта буква пишется в марке насоса после напора), и с повышенной темпера­турой (исполнение Тр), и с повышенным содержанием твердых примесей (исполнение Г), и для работы в усло­виях повышенных требований к ударостойкости сейсмо­стойкости (исполнение А).

Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение) , ремонт ...

... дипломного проекта является энергообеспечение буровой установки ООО «Буровая компания «Евразия» в связи с заменой механического привода на электрический с целью снижения затрат на ... воды в течение всего времени работы долота на забое для его охлаждения и выноса разбуренной породы (шлама). Для этого два (реже один или три) буровых насоса ... Нарьян-Марской экспедиции строительство скважин на нефть и газ. 1 ...

Таким образом, расширилась область применения скважинных насосов с погружным электродвигателем для различных условий водоподъема. Этому способствуют также их достоинства: простота монтажа и демонтажа установки; возможность установки в искривленных скважинах; отсутствие длинного транс­миссионного вала и меньшие гидравлические потери напора в трубах по сравнению с насосом марки ЦТВ.