Винтовые насосы для добычи нефти. Винтовой насос: принцип действия, область применения и конструктивные особенности Работа шнековых насосов в сухую

Винтовой насос

Внутреннее устройство трёхвинтового насоса

Винтовой или шнековый насос - насос , в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами , вращающимся внутри статора соответствующей формы.

Винтовые насосы являются разновидностью роторно-зубчатых насосов и легко получаются из шестерённых путём уменьшения числа зубьев шестерён и увеличения угла наклона зубьев .

Конструкция винтов в двухвинтовом насосе. Жидкость перемещается вдоль оси насоса

Принцип работы

Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса. Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад.

Область применения

Предназначен для перекачивания жидкостей различной степени вязкости , газа или пара, в том числе и их смесей.

Эти насосы могут работать при давлениях до 30 МПа .

Впервые введенные в практику в 1936 году, винтовые насосы имеют простую конструкцию, могут работать в присутствии механических примесей и с вязкими флюидами, что бывает необходимо при решении различных практических задач. Большое число установок винтовых насосов (УВН) используется для удаления воды из скважин, добывающих метан из угольных пластов, прежде всего, благодаря их способности перекачивать жидкости с механическими примесями. Однако винтовые насосы пригодны и для других газовых скважин, а также для добычи воды и нефти.

Конструктивные особенности

Для улучшения качества уплотнений и снижения утечек иногда применяется цилиндрический или конический эластичный корпус. В последнем случае конический винт прижимается пружиной, а иногда ещё и давлением перекачиваемой жидкости. Однако насосы с эластичным корпусом способны выдерживать меньшие давления чем насосы с металлическим корпусом. В насосах с коническими винтами можно обойтись жёстким корпусом.

Наиболее распространёнными являются трёхвинтовые насосы.

Преимущества

• равномерная подача жидкости, в отличие от насосов поршневых и плунжерных;
• способность перекачивать смеси из жидкой и твёрдой фаз без повреждения твёрдых включений в жидкости;
• как и другие объёмные насосы, винтовые обладают способностью к самовсасыванию жидкости;
• возможность получить высокое давление на выходе без множества каскадов нагнетания;
• хорошая сбалансированность механизма и, как следствие, - низкий уровень шума при работе.

Недостатки

• сложность и высокая стоимость изготовления насоса;
• нерегулируемость рабочего объёма ;
• так же, как и другие виды объёмных насосов, винтовые нельзя пускать вхолостую без перекачиваемой жидкости, так как в этом случае повышается коэффициент трения деталей насоса и ухудшаются условия охлаждения; в результате насос может перегреться и выйти из строя.

Литература

1.Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. - Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ "Станкин", "Янус-К", 2003 г. - 544 с.

2.Ли Джеймс, Никенс Генри, Уэллс Майкл. Эксплуатация обводняющихся газовых скважин. Технологические решения по удалению жидкости из скважин / Перевод с английского. - М.: ООО "Премиум Инжиниринг", 2008. - 384с., ил. (Промышленный инжиниринг).

См. также

• Винтовые насосы PCM

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Винтовой насос" в других словарях:

Роторный насос с рабочими органами в виде одного ведущего и обычно двух ведомых винтов, находящихся в зацеплении. При вращении винтов жидкость, отсеченная во впадинах винтовой нарезки, перемещается вдоль винтов и выталкивается в напорный патрубок … Большой Энциклопедический словарь

винтовой насос - Роторно вращательный насос с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов. [ГОСТ 17398 72] Недопустимые, нерекомендуемые червячный насос Тематики насос EN screw pump DE Schraubenspindelpumpe FR Pompe a vis … Справочник технического переводчика

Роторный насос с рабочими органами в виде одного ведущего и обычно двух ведомых винтов, находящихся в зацеплении. При вращении винтов жидкость, отсечённая во впадинах винтовой нарезки, перемещается вдоль винтов и выталкивается в напорный патрубок … Энциклопедический словарь

винтовой насос - sraigtinis siurblys statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. screw pump vok. Schraubenpumpe, f rus. винтовой насос, m pranc. pompe hélice, f … Automatikos terminų žodynas

винтовой насос - sraigtinis siurblys statusas T sritis Energetika apibrėžtis Rotacinis siurblys, turintis sukamojo judesio darbinius elementus. Sraigtinio siurblio korpuse yra vienas varantysis ir dar vienas, du arba keturi varomieji sraigtai. Didinant slėgį,… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Роторный насос с вращат. движением рабочих органов (винтов). В корпусе В. н. имеются один ведущий и один, два или четыре ведомых (уплотнительных) винта. Зазор между нарезками винтов и корпусом мал. Линия зацепления винтов в пределах одного шага… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Гидравлическая машина, рабочим органом которой является винт: служит для подачи жидкости, в том числе с повышенной вязкостью. В. н. представляет собой разновидность роторных Насосов, называется также червячным. В корпусе В. н. имеется… … Большая советская энциклопедия

Насос, винтовой - Винтовой насос Ндп. Червячный насос Роторно вращательный насос с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов Смотреть все термины ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Винтовые насосы получили широкое распространение в области обеспечения частных домов и коттеджей чистой водой из колодца или скважины.

Каждый владелец своего дома знает, что после приобретения недвижимости стоит подумать и об обеспечении дома водой. Ведь отсутствие водоснабжения может сильно испортить впечатление от покупки.

Правильный выбор погружного насоса, а в нашем случае винтового насоса является гарантией бесперебойного водоснабжения в течении длительного времени.

Винтовой насос для скважины пользуется заслуженной популярностью среди любителей загородного отдыха на своем участке, а так же среди владельцев коттеджей и домов за счет простоты эксплуатации и легкости монтажа. К тому же, в отличии от поверхностного насоса , винтовой отличается универсальностью в подаче воды с большой глубины.

Принцип работы винтового насоса.

Работа винтовых насосов основана на понятии винта Архимеда.

Видео о винтовом насосе

Винтовые насосы хороши для создания достаточно высоких давлений при небольшой подаче жидкости. Широкое распространение винтовые насосы получили в последнее время, сыскав наибольшую популярность в обеспечении водой из скважин частных домов и коттеджей.

Наиболее широко винтовые насосы применяются в химической промышленности для перекачивания агрессивных химических сред.

Винтовой или эксцентриковый шнековый насос – объемный насос, получивший широкое распространение в самых различных отраслях промышленности, используемый например как для перекачки сахарного сиропа в пищевой промышленности, так и как погружной насос для скважины, применяемый при разработке нефтяных месторождений. Разнообразие применений стало возможно благодаря устройству шнекового насоса, который может обеспечивать широкий диапазон производительности при достаточно высоких давлениях.

Винтовой насос отлично подходит для перекачки высоковязких, чувствительных к сдвигу продуктов, а также жидкостей с содержанием твердых включений

Основными элементами винтового эксцентрикового шнекового насоса являются металлический спиральный ротор, вращающийся в эластомерном статоре.

• Ротор
• Статор
• Всасывающий патрубок
• Нагнетательный патрубок
• Уплотнение вала
• Карданные шарниры

Принцип работы винтового насоса

Ротор плотно прилегает к спиральному эластомерному статору, образуя двойную цепочку герметичных полостей. При вращении ротора жидкость переносится в этих полостях от всасывающего к нагнетательному патрубку, не меняя при этом своего объема и формы.

Материальное исполнение

Для основных элементов винтового насоса доступны разнообразные материалы, обеспечивающие необходимую стойкость при работе с агрессивными, абразивными, высоко температурными жидкостями

Можно выделить следующие основные материалы:

Типы уплотнения вала насоса

• Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
• Манжетное уплотнение
• Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
• Магнитная муфта

Основные исполнения винтовых насосов

• Производительность: от 0,03 м3/ч до 500 м3/ч
• Максимальное давление (стандартное исполнение): от 6 до 48 бар
• Количество ступеней (стандартное исполнение): от 1 до 8

Примечание: максимальное давление практически не ограничено и зависит от количества последовательно установленных ступеней насосов. Практически все изготовители производят насосы до 8 ступеней, что соответствует давлению 48 бар. У некоторых производителей в линейке есть винтовой насос высокого давления до 240 бар.

• Вязкость жидкости: от 1 до 3 000 000 сПз
• Максимальный размер твердых включение: 150 мм

Преимущества и недостатки винтового насоса

Преимущества

• Перекачка высоковязких жидкостей
• Высокое давление
• Постоянная подача
• Возможность к самовсасыванию
• Перекачка жидкостей чувствительных к сдвигу
• Широкий выбор материалов
• Возможность работы с жидкостями содержащие твердые включения
• Широкий диапазон подач

Недостатки:

• Занимают слишком много места. Чем больше ступеней у насос, тем длина проточной части становится больше.
• Тяжело обслуживать. Для замены основных рабочих элементов необходимо много свободного места и специальное оборудование.
• Высокая стоимость запасных частей
• Ротор и статор всегда находятся в контакте. Приводит к увеличенному износу при перекачке абразивных жидкостей
• Недопустима работа «в сухую»

Области применения

Винтовые насосы применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности.

• Нефтяная и газовая промышленность
• Химическая промышленность
• Водоочистка и водоподготовка
• Целлюлозно-бумажная промышленность
• Лакокрасочная промышленность
• Пищевая
• Фармацевтическая
• Судостроение и судоходство

Для следующих задач.

Шнековый насос, или как его ещё называют - винтовой, является одной из разновидностей роторно-зубчатых насосов. Напор нагнетаемой жидкости в нём создаётся за счёт её вытеснения вращающимися внутри статора одним или несколькими винтовыми металлическими роторами.

Шнековый насос можно легко получить из шестерённых, если увеличить в них угол наклона зубьев и уменьшить число зубьев шестерён.

Принцип работы шнекового насоса

За счёт перемещения жидкости между поверхностью корпуса и винтовыми канавками вдоль оси винта происходит её перекачивание. Винты входят своими выступами в канавки смежного винта и тем самым не дают жидкости перемещаться назад.

Область применения шнекового насоса

Его используют для перекачивания пара, газа, их смесей и жидкостей различной степени вязкости.

Впервые шнековые насосы были внедрены в производство в 1936 году. Их простая конструкция позволяет работать, в том числе и при наличии механических примесей с вязкими флюидами при давлении до 30 МПа. Подобные характеристики важны при решении различных практических задач.

Установки винтовых насосов в больших количествах используются в скважинах по добыче метана из угольных пластов для откачивания оттуда воды. Они также пригодны для добычи воды, нефти и использования в других газовых скважинах.

Конструктивные особенности шнековых насосов

С целью повышения качества уплотнений и снижения числа утечек в шнековых насосах применяются конический или цилиндрический эластичные корпуса. Конический винт надёжно прижимается пружиной и давлением от перекачиваемой жидкости, что значительно сокращает утечки. Однако, насосы с эластичным корпусом выдерживают куда меньшее давление, чем их аналоги с металлическими корпусами. Для насоса с коническим винтом подойдёт и жёсткий корпус.

Наиболее распространённый вид шнековых насосов - трёхвинтовые насосы.

На практике они нашли наиболее широкое применение.

К их характерным преимуществам относятся:

• равномерная подача жидкости (газа, пара);
• способность перекачивать жидкости с твёрдыми включениями, не повреждая их;
• способность к самовсасыванию жидкостей;
• без множества каскадов нагнетания есть возможность получить высокое давление на выходе;
• низкий уровень шумов при работе;
• хорошая сбалансированность механизма.

Недостатками данного вида являются:

• высокая стоимость и степень сложности изготовления насоса;
• невозможность отрегулировать рабочий объём;
• недопустимость использования вхолостую (без перекачиваемой жидкости).

Принцип действия, который имеют насосы винтовые

Современные насосы винтовые по принципу действия относятся к объемным роторным гидромашинам. Рабочие органы представляют собой винтовую пару с внутренним зацеплением. Подвижный элемент рабочей пары, винт (ротор), совершает планетарное движение в обойме (статоре).

Обойма имеет внутреннюю винтовую поверхность с шагом в два раза больше шага винта. Находясь в постоянном контакте, обойма и винт образуют несколько замкнутых полостей по длине винт - обойма. При вращении винта полость со стороны всасывания увеличивается в объеме и в ней создается разряжение, под действием которого осуществляется заполнение полости транспортируемой средой. Дальнейшее вращение винта перемещает отсеченные объемы транспортируемой среды в сторону нагнетания.

При установленной частоте вращения винта скорость движения транспортируемой среды и производительность, которую имеют насосы винтовые в процессе работы, постоянна, т.к. неизменно проходное сечение винтом и обоймой.

Винтовые (шнековые) насосы являются насосами объемного типа действия, конструкция которых позволяет создавать стабильное давление и допускают регулировку производительности без потери номинального давления. Винтовые насосы имеют длительный срок эксплуатации, высокий КПД, надежны и универсальны при работе с широким спектром задач.

Винтовой шнековый насос представляет собой устройство, в котором напор нагнетательного материала создается благодаря вытеснению перекачиваемой жидкости одним либо несколькими винтовыми металлическими роторами, которые вращаются внутри статора, выполненного из эластомера в соответствующей форме.

Производство винтовых (шнековых) насосов требует точного изготовления деталей, таких как рабочая пара - ротор и статор, при разработке и изготовлении которых используется специальное высокоточное оборудование. Компьютерный расчет с использованием специальных программ - гарантия высокого качества, которое увеличивает срок работы оборудования и снижает энергозатраты при работе насоса.

Винтовые насосы используются для работы как с густыми, вязкими и тягучими массами, так и при перекачке низковязких продуктов. В зависимости от конструкции насоса и его материального исполнения, возможно перекачивать смолы, пасты, масла, пищевые продукты, абразивные или даже агрессивные жидкости так, чтобы частицы, входящие в их состав, не дробились и не разрушались, смешиваясь с базовой жидкостью.

Винтовые насосы предназначены для работы в пищевых производствах, горнорудной либо химической промышленности, переработки сточных вод в муниципальной и производственной сфере, нефтехимических производствах, откачки шламовых отложений, для работы в газо- и нефте- добыче, кораблестроении, везде где требуется надежное и простое оборудование для постоянной работы, неприхотливое в эксплуатации и подлежащее простому обслуживанию и ремонту. Применения для данного типа насоса практически бесконечны, благодаря своей особой конструкции, применяемым материалам, техническим особенностям и особым рабочим механизмам.

Преимущества винтовых насосов

• Наиболее равномерная подача жидкости среди всех объемных насосов. Отсутствие пульсации;
• Перекачивание жидкостей с содержанием твердых веществ, примесей и абразивов, мультифазные среды с большим содержанием газа;
• Перекачивание продуктов с низкой и высокой вязкостью (1 мПа*с до 5 млн. мПа*с);
• Перекачивание агрессивных (рН от 1 до 14) и токсичных сред;
• Винтовые насосы являются самовсасывающими;
• Давление не зависит от скорости работы насоса (регулировка производительности);
• Бесшумная работа;
• Простота в обслуживании.

Винтовой насос — напор нагнетаемой жидкости создаётся за счёт выталкивания жидкости винтовыми металлическими роторами, которые вращаются внутри агрегата.

Существует три вида насосов: одновинтовые, двухвинтовые, трехвинтовые.

1. Одновинтовые насосы — это горизонтальный насос объемного типа, комплектация его, резиновая статичная обойма. Данная обойма имеет однозаходный винт и двухзаходную винтовю поверхность. Винт делает вращение в обойме который сделан с метала. Когда он вращается, между поверхностью обоймы и винтом создаются некие полости, в которые засасывается жидкость, которая перекачивается, после чего движение происходит по оси винта к полости нагнетания.
2. Двухвинтовые насосы — насос также объемного типа, в которого присутствует функция автоматической заливки. Данные насосы имеют продольную балансировку, и все его узлы работают, не прикасаясь и без контакта.
3. Трехвинтовые насосы — это объемный агрегат, который состоит как из горизонтального, так и вертикального трехвинтового насоса. Его электродвигатель, собран на платформе и имеет муфтовое соединение.

Особенности винтовых насосов

Особенность винтовых насосов, является сама конструкция – она бесклапанная. Количество оборотов не влияют на производительность. Комбинация ротор – статор, это основная часть работы этого насоса. В нутрии статора расположен металлический ротор, в результате вращения ротора объем полостей меняется, после чего любая жидкость перекачивается по оси агрегата и вытесняется. Самая главная особенность данных аппаратов в давлении, которое не зависит от его скорости перекачивания.

Плюсы и минусы винтовых насосов

1. Способность самовсасывания жидкости.
2. Превосходная сбалансирование механизмов.
3. Низко-шумная работа, минимум вибрации.
4. Самовсасывание жидкости.
5. Равномерность подачи жидкости.
6. Прост и легок в обслуживании и ремонте.
7. Минимальный износ.
8. Способен работать даже если в жидкости присутствуют твёрдые вкрапления.
9. Низкая возможность поломки рабочих частей.

• По изготовлению оборудования, высокая стоимость работ.
• Нет возможности регулирования рабочего объема.
• Запуск в холостую отсутствует — (будет излишний нагрев).
• Повышенное трение.
• Плохая функция охлаждения.