[go: up one dir, main page]

RU119823U1 - MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP - Google Patents

MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP Download PDF

Info

Publication number
RU119823U1
RU119823U1 RU2010139967/06U RU2010139967U RU119823U1 RU 119823 U1 RU119823 U1 RU 119823U1 RU 2010139967/06 U RU2010139967/06 U RU 2010139967/06U RU 2010139967 U RU2010139967 U RU 2010139967U RU 119823 U1 RU119823 U1 RU 119823U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
impeller
cover disk
angle
cylindrical cage
Prior art date
Application number
RU2010139967/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иосифович Наконечный
Валерий Александрович Калан
Василий Михайлович Мисюрко
Владимир Иванович Петров
Владимир Юрьевич Тузов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод"
Priority to RU2010139967/06U priority Critical patent/RU119823U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU119823U1 publication Critical patent/RU119823U1/en

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Многоступенчатый центробежный насос, содержащий ступень, выполненную из рабочего колеса, установленного на валу и выполненного в виде ведущего диска, ведомого покрывного диска и лопастей, которые закреплены между ведущим диском и ведомым покрывным диском, и из направляющего аппарата, выполненного в виде лопаточного покрывного диска, цилиндрической обоймы и лопаток, цилиндрическая обойма направляющего аппарата выполнена с кольцеобразной стенкой, расположенной поперечно, внутри цилиндрической обоймы установлены рабочее колесо и лопаточный покрывной диск, а лопатки закреплены в направляющем аппарате между кольцеобразной стенкой цилиндрической обоймы и лопаточным покрывным диском, при этом отношение количества лопастей к количеству лопаток выбрано в диапазоне 0,88-1,75, отношение диаметра рабочего колеса и/или диаметра лопаточного покрывного диска к внутреннему диаметру цилиндрической обоймы над ними - в диапазоне 0,92-0,99, каждая из лопастей рабочего колеса выполнена с углом охвата 100-150º, каждая из лопаток направляющего аппарата выполнена с углом охвата 90-150º, угол входа лопатки выбран в интервале 4-12º, а ее угол выхода - 55-95°. A multistage centrifugal pump containing a stage made of an impeller mounted on a shaft and made in the form of a driving disk, a driven cover disk and blades that are fixed between the driving disk and a driven cover disk, and from a guide vane made in the form of a paddle cover disk, cylindrical cage and blades, the cylindrical cage of the guide vane is made with an annular wall located transversely, an impeller and a paddle cover disk are installed inside the cylindrical cage, and the blades are fixed in the guide vane between the annular wall of the cylindrical cage and a paddle cover disc, while the ratio of the number of blades to the number of blades is selected in the range 0.88-1.75, the ratio of the diameter of the impeller and / or the diameter of the bladed cover disk to the inner diameter of the cylindrical cage above them is in the range of 0.92-0.99, each of the impeller blades is made with an angle coverage 100-1 50º, each of the blades of the guide vane is made with an angle of coverage of 90-150º, the angle of entry of the blade is selected in the range of 4-12º, and its exit angle is 55-95 °.

Description

Полезная модель относится к гидромашиностроению, преимущественно к конструкции ступени малодебитного погружного центробежного насоса с боковым расположением отвода в виде направляющего аппарата (АН) и может быть использовано при добыче из скважин пластовой жидкости, воды и других жидких сред.The utility model relates to hydraulic engineering, mainly to the design of the stage of a low-flow submersible centrifugal pump with a lateral outlet in the form of a guiding apparatus (AN) and can be used in the production of formation fluid, water and other liquid media from wells.

Известна конструкция многоступенчатого центробежного насоса, выполненного по "классической" схеме и применяемого в различных отраслях техники (питательные насосы, насосы авиационных и ракетных двигателей, насосы для атомной и химической промышленности и др.), которая предусматривает расположение отвода в виде направляющего аппарата над центробежным колесом (Степанов А.И. "Центробежные и осевые насосы" - М., ГНТИ Машиностроительной литературы, стр.131, фиг.7.17). Такая конструкция насоса обеспечивает меньшие гидравлические потери (большие значения КПД насоса), но малую виброактивность насоса.A known design of a multistage centrifugal pump, made according to the "classical" scheme and used in various fields of technology (feed pumps, pumps for aircraft and rocket engines, pumps for the nuclear and chemical industries, etc.), which provides for the location of the outlet in the form of a guide apparatus above the centrifugal wheel (Stepanov A.I. "Centrifugal and axial pumps" - M., GNTI Engineering literature, p. 131, Fig. 7.17). This design of the pump provides lower hydraulic losses (large values of the efficiency of the pump), but low vibrational activity of the pump.

Известен также многоступенчатый центробежный насос, содержащий ступень, выполненную из рабочего колеса, установленного на валу и выполненного в виде ведущего диска, ведомого покрывного диска и лопастей, которые закреплены между передней поверхностью ведущего диска и ведомым покрывным диском, и из направляющего аппарата, выполненного в виде лопаточного покрывного диска, цилиндрической обоймы и лопаток, причем лопаточный покрывной диск направляющего аппарата установлен со стороны задней поверхности ведущего диска рабочего колеса, цилиндрическая обойма направляющего аппарата выполнена с кольцеобразной стенкой, расположенной поперечно, внутри цилиндрической обоймы установлены рабочее колесо и лопаточный покрывной диск, лопатки закреплены в направляющем аппарате между кольцеобразной стенкой цилиндрической обоймы и лопаточным покрывным диском, выбраны определенные соотношения параметров и геометрических размеров лопастей и лопаток (см. Патент РФ №2161737 МПК 7 F04D 1/06, F04D 13/10, опубл. 10.01.2001 г.).Also known is a multistage centrifugal pump containing a stage made of an impeller mounted on a shaft and made in the form of a drive disk, a driven cover disk and vanes that are fixed between the front surface of the drive disk and the driven cover disk, and from a guide apparatus made in the form blade cover disk, a cylindrical cage and blades, moreover, the blade cover disk of the guide apparatus is mounted on the side of the rear surface of the driving disk of the impeller, cyl The casing of the guide vane is made with an annular wall located transversely; inside the cylindrical cage, the impeller and the blade cover disk are installed, the blades are fixed in the guide device between the ring-shaped wall of the cylindrical clip and the blade cover disk, certain ratios of parameters and geometric dimensions of the blades and blades are selected (see Patent of the Russian Federation No. 2161737 IPC 7 F04D 1/06, F04D 13/10, publ. 10.01.2001).

В известной конструкции многоступенчатого центробежного насоса решается задача оптимизации формы лопастей и их углов входы и выхода для повышения напора и КПД. Это позволяет повысить КПД, но незначительно, но не позволяет получить достаточно высокое значение напора.In the known design of a multistage centrifugal pump, the problem of optimizing the shape of the blades and their inlet and outlet angles is solved to increase the pressure and efficiency. This allows you to increase the efficiency, but slightly, but does not allow to obtain a sufficiently high pressure value.

Характерной особенностью многоступенчатых погружных центробежных насосов является большое количество ступеней, составляющих 300-400 шт., что связано с большой глубиной залегания пластовой жидкости (1500-2500 м). В результате этого насосная установка имеет большую длину (до 25 м), что приводит к ее удорожанию и усложнению ее эксплуатации. Поэтому в погружных многоступенчатых центробежных насосах, часто в ущерб КПД, стремятся повысить напор ступени путем использования максимального диаметра центробежного колеса D2 за счет бокового расположения отвода. Кроме того, для погружных насосов отсутствует требование высоких кавита-ционных качеств ступени, что приводит к заужению площади входа в центробежное колесо за счет уменьшения размеров D0 (диаметр входа в рабочее колесо) и D1 (диаметр лопатки на входе по средней линии), b1 (ширина лопасти на входе). Все это, наряду с другими особенностями, выделяет погружные малодебитные насосы в специальный класс, для которого неприемлемы нормативные данные, разработанные для центробежных насосов "классической" формы.A characteristic feature of multistage submersible centrifugal pumps is a large number of stages, amounting to 300-400 units, which is associated with a large depth of formation fluid (1500-2500 m). As a result of this, the pumping unit has a large length (up to 25 m), which leads to its cost increase and the complexity of its operation. Therefore, in submersible multistage centrifugal pumps, often to the detriment of efficiency, they tend to increase the head of the stage by using the maximum diameter of the centrifugal wheel D 2 due to the lateral location of the outlet. In addition, for submersible pumps there is no requirement for high cavitation qualities of the stage, which leads to a narrowing of the inlet area of the centrifugal wheel by reducing the sizes D 0 (diameter of the entrance to the impeller) and D 1 (diameter of the blade at the inlet along the midline), b 1 (blade width at the inlet). All this, along with other features, distinguishes submersible low-flow pumps in a special class, for which normative data developed for centrifugal pumps of the "classical" form are unacceptable.

Задачей полезной модели является улучшение энергетических характеристик путем увеличения напора без ухудшения КПД.The objective of the utility model is to improve energy performance by increasing pressure without compromising efficiency.

Указанный технический результат достигается тем, что в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем ступень, выполненную из рабочего колеса, установленного на валу и выполненного в виде ведущего диска, ведомого покрывного диска и лопастей, которые закреплены между ведущим диском и ведомым покрывным диском, и из направляющего аппарата, выполненного в виде лопаточного покрывного диска, цилиндрической обоймы и лопаток, лопаточный покрывной диск направляющего аппарата установлен со стороны задней поверхности ведущего диска рабочего колеса, цилиндрическая обойма направляющего аппарата выполнена с кольцеобразной стенкой, расположенной поперечно, внутри цилиндрической обоймы установлены рабочее колесо и лопаточный покрывной диск, а лопатки закреплены в направляющем аппарате между кольцеобразной стенкой цилиндрической обоймы и лопаточным покрывным диском, при этом отношение количества лопастей к количеству лопаток выбрано в диапазоне 0,88-1,75, отношение диаметра рабочего колеса и/или диаметра лопаточного покрывного диска к внутреннему диаметру цилиндрической обоймы над ними - в диапазоне 0,92-0,99, каждая из лопастей рабочего колеса выполнена с углом охвата 100-150°, каждая из лопаток направляющего аппарата выполнена с углом охвата 90-150°, угол входа лопатки выбрана интервале 4-12°, а ее угол выхода - 55-95°.The specified technical result is achieved by the fact that in a multistage centrifugal pump containing a stage made of an impeller mounted on a shaft and made in the form of a drive disk, a driven cover disk and vanes that are secured between the drive disk and the driven cover disk, and from the guide vane made in the form of a blade cover disk, a cylindrical cage and blades, the blade cover disk of the guide apparatus is installed on the side of the rear surface of the working drive disk wheels, a cylindrical cage of the guide apparatus is made with an annular wall arranged transversely, an impeller and a blade cover disk are installed inside the cylindrical cage, and the blades are fixed in the guide device between the ring-shaped wall of the cylindrical cage and the blade cover disk, while the ratio of the number of blades to the number of blades is selected in the range of 0.88-1.75, the ratio of the diameter of the impeller and / or the diameter of the blade cover disc to the inner diameter of the cylindrical wallpaper s above them - in the range of 0.92-0.99, each of the blades of the impeller is made with a coverage angle of 100-150 °, each of the blades of the guide apparatus is made with a coverage angle of 90-150 °, the angle of entry of the blade is selected in the range of 4-12 °, and its exit angle is 55-95 °.

Сущность полезной модели поясняется прилагаемыми фигурами.The essence of the utility model is illustrated by the attached figures.

На фиг.1 представлены две последовательные ступени многоступенчатого центробежного насоса.Figure 1 shows two successive stages of a multistage centrifugal pump.

На фиг.2 представлено рабочее колесо многоступенчатого центробежного насоса.Figure 2 presents the impeller of a multistage centrifugal pump.

На фиг.3 - направляющий аппарат многоступенчатого центробежного насоса.Figure 3 - the guide apparatus of a multistage centrifugal pump.

На фиг.4 представлены напорные характеристики (зависимость напора и КПД от расхода) для заявленного устройства и аналога по патенту РФ №2161737.Figure 4 presents the pressure characteristics (pressure and efficiency versus flow) for the claimed device and analogue according to the patent of the Russian Federation No. 2161737.

На фиг.5 показаны результаты испытаний малодебитных центробежных насосов с различным значением лопастей и углом охвата рабочего колеса.Figure 5 shows the test results of low-speed centrifugal pumps with different values of the blades and the angle of the impeller.

Многоступенчатый центробежный насос содержит, по меньшей мере две ступени 1. Ступени 1 расположены вдоль вала (на чертеже не показан) последовательно. Ступень 1 выполнена из рабочего колеса 2 и направляющего аппарата 3. Рабочее колесо 2 установлено на валу и выполнено в виде ведущего диска 4, покрывного диска 5 и лопастей 6. Лопасти 6 закреплены между ведущим диском 4 и покрывным диском 5. Направляющий аппарат 3 выполнен в виде лопаточного покрывного диска 7, цилиндрической обоймы 8 и лопаток 9. Лопаточный покрывной диск 7 установлен со стороны задней поверхности 10 ведущего диска 4 рабочего колеса 2. Цилиндрическая обойма 8 выполнена с кольцеобразной стенкой 11, расположенной поперечно. Внутри цилиндрической обоймы 8 установлены рабочее колесо 2 и лопаточный покрывной диск 7. Лопатки 9 закреплены в направляющем аппарате 3 между кольцеобразной стенкой 11 цилиндрической обоймы 8 и лопаточным покрывным диском 7.A multistage centrifugal pump contains at least two stages 1. Steps 1 are located along the shaft (not shown in the drawing) in series. The stage 1 is made of the impeller 2 and the guide apparatus 3. The impeller 2 is mounted on the shaft and is made in the form of a drive disk 4, a cover disk 5 and blades 6. The blades 6 are fixed between the drive disk 4 and the cover disk 5. The guide device 3 is made in in the form of a blade cover disk 7, a cylindrical sleeve 8 and blades 9. The shoulder cover disk 7 is installed on the side of the rear surface 10 of the driving disk 4 of the impeller 2. The cylindrical sleeve 8 is made with an annular wall 11 located transversely. Inside the cylindrical cage 8, the impeller 2 and the blade cover disk 7 are installed. The blades 9 are fixed in the guide apparatus 3 between the annular wall 11 of the cylindrical ring 8 and the blade cover disk 7.

Для уменьшения сил трения, возникающих при вращении рабочего колеса 2, в конструкции применяются шайбы 12, 13, 14 из антифрикционного материала, выполняющие роль индивидуальных опор.To reduce the frictional forces arising from the rotation of the impeller 2, washers 12, 13, 14 of antifriction material are used in the design, acting as individual bearings.

Отношение количества ZK лопастей 6 к количеству Z лопаток 9 выбрано в диапазоне ZK/Zан=0,88-1,75, отношение диаметра D2 рабочего колеса 2 и/или диаметра лопаточного покрывного диска 5 к внутреннему диаметру DK цилиндрической обоймы 8 над ними выбрано в диапазоне D2/DK=0,92÷0,99. Каждая из лопастей 6 рабочего колеса 2 выполнена с углом охвата θк=100-150°.The ratio of the number of Z K blades 6 to the number of Z an blades 9 is selected in the range Z K / Z an = 0.88-1.75, the ratio of the diameter D 2 of the impeller 2 and / or the diameter of the blade cover disk 5 to the inner diameter D K of the cylindrical the clips 8 above them are selected in the range D 2 / D K = 0.92 ÷ 0.99. Each of the blades 6 of the impeller 2 is made with a coverage angle θ k = 100-150 °.

Каждая из лопаток 9 направляющего аппарата 3 выполнена с углом охвата θан=90-150°, угол входа β лопатки 9 выбран в интервале β=4-12°, а ее угол выхода β выбран в интервале β=55-95°.Each of the blades 9 of the guide apparatus 3 is made with a coverage angle θ en = 90-150 °, the entry angle β 3l of the blade 9 is selected in the range β 3l = 4-12 °, and its exit angle β 4l is selected in the range β 4l = 55- 95 °.

Как показали исследования, при перечисленных параметрах рабочего колеса 2 и направляющего аппарата 3 достигаются минимальные гидравлические потери и повышение напора и КПД.As studies have shown, with the listed parameters of the impeller 2 and the guiding apparatus 3, minimal hydraulic losses and an increase in pressure and efficiency are achieved.

Работает многоступенчатый центробежный насос (фиг.1-3) следующим образом.Works multistage centrifugal pump (Fig.1-3) as follows.

Рабочее колесо 2 приводится во вращение валом насоса. Перекачиваемая жидкость поступает в тракты между лопастями 6 вращающегося рабочего колеса 2 и движется от его центра к периферии. При этом рабочее колесо 2 создает напор перекачиваемой жидкости, как за счет циркуляционных сил, так и за счет кориолисовых сил. За счет установки наружного диаметра лопастей 6 D2 максимально возможным, при котором D2/Dк=0,99, удается увеличить напор ступени. За счет выбора количества лопастей 6 и лопаток 9, удовлетворяющих отношению ZK/Zан=0,88÷1,75 удается установить необходимое значение площади на входе в направляющий аппарат и, как следствие, обеспечить работу насоса на максимуме КПД. Выполнение лопастей 6 с углом охвата θк=100÷150° позволило расширить проточный канал и уменьшить гидравлические потери.The impeller 2 is driven by a pump shaft. The pumped liquid enters the paths between the blades 6 of the rotating impeller 2 and moves from its center to the periphery. In this case, the impeller 2 creates a pressure head of the pumped liquid, both due to the circulation forces and due to the Coriolis forces. By setting the outer diameter of the blades 6 D 2 as high as possible, at which D 2 / D k = 0.99, it is possible to increase the pressure of the stage. By choosing the number of blades 6 and blades 9, satisfying the ratio Z K / Z an = 0.88 ÷ 1.75, it is possible to establish the necessary value of the area at the entrance to the guiding apparatus and, as a result, ensure that the pump operates at maximum efficiency. The implementation of the blades 6 with a coverage angle θ k = 100 ÷ 150 ° allowed to expand the flow channel and reduce hydraulic losses.

Далее жидкость поступает в каналы направляющего аппарата 3, в которых осуществляется торможение потока (увеличение статической составляющей давления) с целью уменьшить потери, разворот и направление потока на рабочее колесо следующей ступени. За счет установки углов на входе β и выходе β лопаток 9, удовлетворяющих условиям при β=4÷12° и β=55÷95°, а также выполнения лопаток 9 с углом охвата θан=90÷150° удалось обеспечить отсутствие отрыва потока и отсутствие вихревых зон, что в свою очередь повысило напор и КПД ступени.Next, the fluid enters the channels of the guide apparatus 3, in which the flow is decelerated (increasing the static component of pressure) in order to reduce losses, a turn and the direction of flow to the impeller of the next stage. By setting the angles at the inlet of β 3l and outlet β 4l of the blades 9, satisfying the conditions at β 3l = 4 ÷ 12 ° and β 4l = 55 ÷ 95 °, as well as the implementation of the blades 9 with a coverage angle θ an = 90 ÷ 150 ° ensure the absence of flow separation and the absence of vortex zones, which in turn increased the pressure and efficiency of the stage.

Отношение количества ZK лопастей 6 к количеству Z лопаток 9 выбрано в диапазоне ZK/Zан=0,88÷1,75. Это обосновывается следующими соображениями. Для малодебитных насосов ZK≤8 из-за малых размеров. Обеспечение работы на максимуме КПД (требование многих нефтяных компаний) зависит от площади входа в направляющий аппарат, на величину которой, в свою очередь, влияет число Zан=3÷8, где меньшее значение Zан=3 соответствует Q=10÷18 м3/сут, а большее значение Zан=8 соответствует Q=55÷70 м3/сут (n=2910 об/мин=const). При этом число лопастей колеса составляет ZK=5÷8 (меньшие величины ZK соответствуют меньшим подачам). Тогда: ZK/Zан=0,88÷1,75. В патенте №2161737 дано отношение ZK/Zан=1,75, это говорит о том, что в этом патенте рассматривается геометрия одной конкретной ступени с ZK=7 и Zан=4. Расширение диапазона ZK/Z позволяет подобрать оптимальное количество лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата в зависимости от расхода.The ratio of the number of Z K blades 6 to the number of Z an blades 9 is selected in the range Z K / Z en = 0.88 ÷ 1.75. This is justified by the following considerations. For low-flow pumps Z K ≤8 due to their small size. Ensuring operation at maximum efficiency (the requirement of many oil companies) depends on the area of entry into the guiding apparatus, the value of which, in turn, is affected by the number Z en = 3 ÷ 8, where a lower value of Z en = 3 corresponds to Q = 10 ÷ 18 m 3 / day, and a larger value of Z en = 8 corresponds to Q = 55 ÷ 70 m 3 / day (n = 2910 rpm = const). The number of wheel blades is Z K = 5 ÷ 8 (lower values of Z K correspond to lower feeds). Then: Z K / Z en = 0.88 ÷ 1.75. In the patent No. 2161737 the ratio Z K / Z en = 1.75 is given, this suggests that the geometry of one particular stage with Z K = 7 and Z en = 4 is considered in this patent. Expanding the range Z K / Z an allows you to choose the optimal number of impeller blades and vanes of the guide vane depending on the flow rate.

Опыт проектирования малодебитных многоступенчатых центробежных насосов БЭНЗ показал, что с целью повышения напора и уменьшения количества ступеней можно расширить диапазон D2/Dк в сторону увеличения (D2/Dк)mах=0,99, что было доказано экспериментально и с положительным результатом реализовано на практике (фиг.1). В патенте №2161737 дано отношение D2/Dк=0,92÷0,97. Увеличение диапазона D2/Dк до 0,99 при фиксированном значении DK позволяет увеличить наружный диаметр рабочего колеса и тем самым увеличить напор ступени. Увеличение напора составляло ~4,6%, что при наличии числа ступеней ~400 уменьшит их количество на 18 ступеней, что скажется на уменьшении длины насоса, а также его себестоимости.The design experience of low-speed multi-stage centrifugal pumps BENZ showed that in order to increase the pressure and reduce the number of stages, it is possible to expand the range of D 2 / D to upward (D 2 / D to ) max = 0.99, which was proved experimentally and with a positive result implemented in practice (figure 1). In the patent No. 2171737 given the ratio of D 2 / D to = 0.92 ÷ 0.97. Increasing the range of D 2 / D k to 0.99 with a fixed value of D K allows you to increase the outer diameter of the impeller and thereby increase the head of the stage. The increase in pressure was ~ 4.6%, which in the presence of the number of stages ~ 400 will reduce their number by 18 stages, which will affect the decrease in the length of the pump, as well as its cost.

Угол охвата θк=100÷150° (В патенте №2161737 угол охвата θк=98÷104°).The angle of coverage θ k = 100 ÷ 150 ° (In patent No. 2161737 the angle of coverage θ k = 98 ÷ 104 °).

Напор и КПД насоса зависит от густоты τк решетки лопастей центробежного колеса τк~Lк/aк, увеличиваясь с возрастанием τк до определенного предела, где Lк - длина канала, aк - ширина канала. Обеспечить необходимую густоту решетки можно как за счет увеличения числа лопастей (снижение aк), так и за счет увеличения длины канала (Lк). Последнее достигается возрастанием угла охвата лопастей (фиг.2). Второй способ для малодебитных насосов является в большинстве случаев более предпочтительным, т.к. не приводит сужению проточных каналов (как это происходит при увеличении числа лопастей), что уменьшает гидравлические потери потока и существенно уменьшает вероятность засорения межлопастных каналов. Опыт проектирования малодебитных центробежных насосов показал, что увеличение угла охвата лопастей при соответствующем уменьшении числа лопастей колеса приводит к существенному повышению напора и КПД колеса. Это также доказано экспериментально (фиг.5).The head and efficiency of the pump depends on the density τ k of the lattice of the centrifugal wheel blades τ k ~ L k / a k , increasing with increasing τ k to a certain limit, where L k is the length of the channel and a to is the width of the channel. To ensure the necessary density of the lattice can be both by increasing the number of blades (reduced to a) and by increasing the channel length (L k). The latter is achieved by increasing the angle of coverage of the blades (figure 2). The second method for low-flow pumps is in most cases more preferable, because does not lead to narrowing of the flow channels (as this occurs with an increase in the number of blades), which reduces hydraulic flow losses and significantly reduces the likelihood of clogging of the inter-blade channels. Experience in designing low-speed centrifugal pumps has shown that an increase in the angle of coverage of the blades with a corresponding decrease in the number of blades of the wheel leads to a significant increase in pressure and efficiency of the wheel. This is also proved experimentally (figure 5).

Проведенные испытания позволяют рекомендовать угол охвата лопастей выбирать в диапазоне θк=100÷150°, причем, для больших подач малодебитных центробежных насосов (Q=60 м3/сут) он соответствует 100°, а для малых подач (Q=15 м3/сут) он соответствует 150°. Число лопастей колеса ZK должно соответствовать обеспечению густоты решетки колеса τк=1,8÷2,1, гдеThe tests carried out make it possible to recommend the angle of coverage of the blades to be selected in the range θ k = 100 ÷ 150 °; moreover, for large flows of low-speed centrifugal pumps (Q = 60 m 3 / day), it corresponds to 100 °, and for small flows (Q = 15 m 3 / day) it corresponds to 150 °. The number of wheel blades Z K must correspond to ensuring the density of the wheel grill τ k = 1.8 ÷ 2.1, where

Здесь: D2, D1 - наружный диаметр колеса и диаметр входных кромок лопастей, соответственно (фиг.1);Here: D 2 , D 1 - the outer diameter of the wheel and the diameter of the input edges of the blades, respectively (figure 1);

β, β - угол установки лопастей на выходе и входе, соответственно (фиг.2).β 2l , β 1l - the angle of installation of the blades at the outlet and inlet, respectively (figure 2).

Угол охвата θан выбирается из условия обеспечения безотрывного течения в решетке АН. Для больших подач малодебитных центробежных насосов (Q=60 м3/сут) он соответствует 90°, а для малых подач (Q=15 м3/сут) он соответствует 150°, т.е. θан=90÷150° (фиг.3). Данное утверждение успешно проверено на практике. В патенте №2161737 угол охвата лопатки направляющего аппарата θан=130÷134°, что говорит о единичной ступени на конкретную подачу. Расширение диапазона θан позволяет подобрать оптимальный угол охвата в зависимости от расхода.The angle of coverage θ en is selected from the condition for ensuring an uninterrupted flow in the lattice AN. For large flows of low-flow centrifugal pumps (Q = 60 m 3 / day), it corresponds to 90 °, and for small flows (Q = 15 m 3 / day) it corresponds to 150 °, i.e. θ en = 90 ÷ 150 ° (figure 3). This statement has been successfully tested in practice. In patent No. 2171737 the angle of coverage of the vanes of the guide vane θ en = 130 ÷ 134 °, which indicates a single step for a specific feed. The expansion of the range θ en allows you to choose the optimal angle of coverage depending on the flow.

В известном центробежном насосе по патенту РФ №2161737 β=6÷12°; β=85÷95° имеется недостаток, который предполагает поворот потока в АН на угол Δβ=β=73÷89°, что невозможно без отрыва потока в решетке. Этот общеизвестный факт хорошо иллюстрируется графиком (Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. - М. «Машиностроение» 1966 г., стр.270, рис.169), на котором представлены графики максимального безотрывного угла поворота потока в решетке в зависимости от угла на выходе потока из решетки (β) и густоты решетки лопаток L/t. Из графиков следует, что в АН при рекомендациях прототипа будет иметь отрывной режим течения с фактически меньшим углом выхода потока из АН. По этой причине в литературе по насосам не предполагается полностью раскручивать поток в решетке лопастей АН.In the well-known centrifugal pump according to the patent of the Russian Federation No. 2161737 β 3l = 6 ÷ 12 °; β 3l = 85 ÷ 95 ° there is a drawback that involves the rotation of the flow in the AN at an angle Δβ = β 4l3l = 73 ÷ 89 °, which is impossible without flow separation in the lattice. This well-known fact is well illustrated by the graph (A. Lomakin Centrifugal and axial pumps. - M. "Mechanical Engineering" 1966, p. 270, Fig. 169), which presents graphs of the maximum continuous angle of rotation of the flow in the lattice depending on the angle at the outlet of the flow from the grate (β 4L ) and the density of the grating of the blades L / t. From the graphs it follows that in the Academy of Sciences, with the recommendations of the prototype, it will have a tear-off flow regime with a actually smaller angle of exit of the stream from the AN. For this reason, in the literature on pumps it is not intended to completely unwind the flow in the lattice of the AN blades.

Статистика разработки малодебитных центробежных насосов показала, что наилучшие результаты по напору и КПД получаются при β=4÷12° и β=55÷95°.Statistics on the development of low-speed centrifugal pumps showed that the best results in terms of pressure and efficiency are obtained at β 3l = 4 ÷ 12 ° and β 4l = 55 ÷ 95 °.

В описанной заявке на изобретение к патенту №2161737 приведены в качестве иллюстрации положительного эффекта напорные и КПД характеристики центробежного насоса для добычи нефти на расход ~50 м3/сут (фиг.4 кривые С и D). На фиг.4 также даны напорные и КПД характеристики центробежного насоса примерно на такую же подачу (кривые А и В). Сравнение этих характеристик показывает, что при Q=50 м3/сут напор по предлагаемой заявке выше на 43% (Н=5,85 м против Н=4,1 м), КПД на 2% (η=49% против η=48%).In the described application for the invention to patent No. 2171737 are given as an illustration of the positive effect of pressure and efficiency characteristics of a centrifugal pump for oil production at a flow rate of ~ 50 m 3 / day (Fig. 4 curves C and D). Figure 4 also shows the pressure and efficiency characteristics of a centrifugal pump at about the same flow rate (curves A and B). A comparison of these characteristics shows that at Q = 50 m 3 / day, the pressure on the proposed application is higher by 43% (H = 5.85 m versus H = 4.1 m), efficiency by 2% (η = 49% against η = 48%).

В ОАО "БЭНЗ" в рамках плана НИОКР была разработана ступень 5-30. Данная ступень была изготовлена и испытана на стенде ОАО "БЭНЗ". По результатам испытаний был выпущен протокол испытаний №3/10 от 16.11.2010 и Акт №1. Геометрия данной ступени полностью удовлетворяет диапазонам параметров из заявки. Ступень 5-30 ОАО "БЭНЗ" является одной из лучших на рынке. В таблице сравниваются энергетические параметры аналогичных ступеней конкурентов. Видно, что напор и КПД ступени 5-30 ОАО "БЭНЗ" выше, чем у конкурентов, что доказывает эффективность применения диапазонов геометрических параметров представленных в заявке ОАО "БЭНЗ" на практике.Within the framework of the R&D plan, JSC BENZ developed the level 5-30. This stage was manufactured and tested at the stand of JSC "BENZ". According to the test results, test report No. 3/10 dated November 16, 2010 and Act No. 1 were issued. The geometry of this stage fully satisfies the ranges of parameters from the application. Stage 5-30 of JSC "BENZ" is one of the best on the market. The table compares the energy parameters of similar stages of competitors. It can be seen that the pressure and efficiency level 5-30 of BENZ OJSC is higher than that of competitors, which proves the effectiveness of applying the ranges of geometric parameters presented in the application of BENZ OJSC in practice.

СтупеньStage Q, м3/сутQ, m 3 / day Qopt, м3/сутQ opt , m 3 / day Н, мN, m η, %η,% БЭНЗ 5-30BENZ 5-30 30thirty 3333 5,155.15 3939 АЛНАС 5-30ALNAS 5-30 30thirty 2828 4,74.7 3535 БОРЕЦ 5-30BORETS 5-30 30thirty 3939 4,84.8 3333

Таким образом, предлагаемая конструкция многоступенчатого центробежного насоса благодаря оптимально выбранным параметрам и размерам лопастей, лопаток АН и их углов позволяет работать на максимуме КПД, обеспечивается увеличение напора насоса, уменьшается вероятность засорения межлопаточных каналов рабочего колеса, в направляющем аппарате обеспечивается безотрывное течение, что положительно влияет на КПД.Thus, the proposed design of a multistage centrifugal pump due to the optimally selected parameters and sizes of the blades, blades of the AN and their angles allows you to work at maximum efficiency, increases the pressure of the pump, reduces the likelihood of clogging of the interscapular channels of the impeller, a continuous flow is provided in the guide apparatus, which positively affects on efficiency.

Claims (1)

Многоступенчатый центробежный насос, содержащий ступень, выполненную из рабочего колеса, установленного на валу и выполненного в виде ведущего диска, ведомого покрывного диска и лопастей, которые закреплены между ведущим диском и ведомым покрывным диском, и из направляющего аппарата, выполненного в виде лопаточного покрывного диска, цилиндрической обоймы и лопаток, цилиндрическая обойма направляющего аппарата выполнена с кольцеобразной стенкой, расположенной поперечно, внутри цилиндрической обоймы установлены рабочее колесо и лопаточный покрывной диск, а лопатки закреплены в направляющем аппарате между кольцеобразной стенкой цилиндрической обоймы и лопаточным покрывным диском, при этом отношение количества лопастей к количеству лопаток выбрано в диапазоне 0,88-1,75, отношение диаметра рабочего колеса и/или диаметра лопаточного покрывного диска к внутреннему диаметру цилиндрической обоймы над ними - в диапазоне 0,92-0,99, каждая из лопастей рабочего колеса выполнена с углом охвата 100-150º, каждая из лопаток направляющего аппарата выполнена с углом охвата 90-150º, угол входа лопатки выбран в интервале 4-12º, а ее угол выхода - 55-95°.
Figure 00000001
A multistage centrifugal pump comprising a stage made of an impeller mounted on a shaft and made in the form of a drive disk, a driven cover disk and vanes that are secured between the drive disk and the driven cover disk, and from a guide apparatus made in the form of a blade cover disk, a cylindrical cage and blades, a cylindrical cage of the guide apparatus is made with an annular wall located transversely, an impeller and shovels are installed inside the cylindrical cage full-time cover disk, and the blades are fixed in the guide apparatus between the annular wall of the cylindrical cage and the blade cover disk, while the ratio of the number of blades to the number of blades is selected in the range of 0.88-1.75, the ratio of the diameter of the impeller and / or the diameter of the blade cover disk to the inner diameter of the cylindrical cage above them is in the range of 0.92-0.99, each of the impeller blades is made with a coverage angle of 100-150º, each of the guide vanes is made with a coverage angle of 90-150º, the entrance angle is l patki selected in the range 4-12º, and its exit angle - 55-95 °.
Figure 00000001
RU2010139967/06U 2010-09-30 2010-09-30 MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP RU119823U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139967/06U RU119823U1 (en) 2010-09-30 2010-09-30 MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139967/06U RU119823U1 (en) 2010-09-30 2010-09-30 MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU119823U1 true RU119823U1 (en) 2012-08-27

Family

ID=46938243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010139967/06U RU119823U1 (en) 2010-09-30 2010-09-30 MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU119823U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649161C2 (en) * 2016-09-16 2018-03-30 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтекамский машиностроительный завод" (ООО "НКМЗ") Horizontal stage chamber multiple-impeller pump

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649161C2 (en) * 2016-09-16 2018-03-30 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтекамский машиностроительный завод" (ООО "НКМЗ") Horizontal stage chamber multiple-impeller pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thin et al. Design and performance analysis of centrifugal pump
Karlsen-Davies et al. Regenerative liquid ring pumps review and advances on design and performance
RU2244164C1 (en) Multistage submerged axial pump
RU160105U1 (en) ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP STEP
RU119823U1 (en) MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP
EP2025942A2 (en) Submersible multistage pump with impellers having diverging shrouds
Ahmed et al. Efficiency enhancement of centrifugal water pump by using inlet guided vanes
CN109885886B (en) Hydraulic design method for reducing hump of multi-stage pump head curve
CN105221476A (en) A kind of off-design behaviour centrifugal pump Hydraulic Design Method
RU170839U1 (en) ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP STEP
RU180414U1 (en) Submersible multi-stage vane pump stage
RU2122653C1 (en) Submersible electric pumping unit
CN104047891A (en) Impeller, water pump and design method of water pump
RU109510U1 (en) SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP
Dzhurabekov et al. Improving impeller and water flow section of vane pumps
RU162686U1 (en) ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP STEP
RU175269U1 (en) Hydraulic Low Pressure Propeller Turbine
RU2322563C1 (en) Turbodrill turbine
RU2232297C2 (en) Centrifugal vortex pump stage
RU128680U1 (en) CENTRIFUGAL PUMP DRIVING WHEEL
CN204003593U (en) A kind of impeller and water pump thereof
KR102774401B1 (en) High-efficiency Axial-Flow Pump Structure By Changing Diffuser Vane Meridional Hub Profile
Nyi et al. Design and performance analysis of double-suction centrifugal pump
RU2269032C2 (en) Stage of submersible multistage centrifugal pump
RU194907U1 (en) PUMP

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20141001

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20150810

PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20181101

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20191001