установка для испытания винтовых насосов

Формула изобретения

Установка для испытания винтовых насосов, содержащая привод насоса, раму, расходомер, датчики давления, установленные на отводах и гидравлически связанные с каждой полостью насоса, линию всасывания и линию нагнетания, на которой установлен регулятор давления нагнетания, отличающаяся тем, что установка снабжена коллектором и системой управления, выполненной в виде запорных элементов, при этом коллектор подключен к линиям всасывания и нагнетания и сообщен с отводами, выполненными с равными проходными каналами, не меньшими по площади проходного сечения насоса, запорные элементы размещены на коллекторе между всеми отводами, а привод выполнен с регулируемой частотой вращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к комплексному исследованию технических характеристик скважинных винтовых насосов.

Известна установка для испытания скважинных штанговых и винтовых насосов (патент RU 2159867 С1, 27.11.2000, F04B 51/00), содержащая привод насосов, систему измерения и регистрации параметров насоса на выкиде и раму с замком-фиксатором насоса под необходимым углом наклона. Недостатками такой установки являются ограниченные функциональные возможности, в частности, невозможность замера осевых сил на винте, момента сопротивления вращению винта, распределения давления по шагам обоймы, изменения эффективной длины насоса.

Известна установка для определения усилий на винте (Крылов А.В. Одновинтовые насосы, Москва, Гостоптехиздат, 1962, с.101, рис.73) винтового насоса. Установка снабжена динамометром и специальным приспособлением, передающим осевое усилие от винта насоса динамометру через упорный подшипник. Недостатками такой установки являются невозможность исследования распределения давления по шагам обоймы и изменения эффективной длины насоса.

Известна установка для определения давлений по шагам обоймы (А.В.Крылов. Одновинтовые насосы, Москва, Гостоптехиздат, 1962, с.105, рис.77). Данная установка наиболее близка к предлагаемой. При исследовании на установках такого типа современных насосов большой длины будут возникать большие давления, осевые силы и реактивные крутящие моменты на обойме, пропорциональные длине насоса, в результате чего повысится опасность травматизма, потребуется существенное увеличение прочности и, соответственно, габаритов и металлоемкости установки. Установка позволяет определить максимальный достижимый перепад давления только на последнем шаге обоймы, так как не обеспечивает изменения эффективной (рабочей) длины насоса.

Предлагаемым изобретением решается задача варьирования эффективной длины насоса при постоянной конструктивной длине.

Для достижения этого технического результата установка для испытания винтовых насосов, содержащая привод насоса, раму, расходомер, датчики давления, установленные на отводах и гидравлически связанные с каждой полостью насоса, линию всасывания и линию нагнетания, на которой установлен регулятор давления нагнетания, согласно изобретению, снабжена коллектором и системой управления, выполненной в виде запорных элементов, при этом коллектор подключен к линиям всасывания и нагнетания и сообщен с отводами, выполненными с равными проходными каналами, не меньшими по площади проходного сечения насоса, запорные элементы размещены на коллекторе между всеми отводами, а привод выполнен с регулируемой частотой вращения.

Отличительными признаками предлагаемой установки для испытания винтовых насосов от указанной вышеизвестной, наиболее близкой к ней, являются наличие коллектора, который подключен к линиям всасывания и нагнетания и сообщен с отводами, выполненными с равными проходными каналами, не меньшими по площади проходного сечения насоса, системы управления, выполненной в виде запорных элементов, размещенных на коллекторе между всеми отводами, выполнение привода с регулируемой частотой вращения.

Благодаря наличию этих признаков при испытании винтовых насосов закрытием одних запорных элементов и открытием других регулируется эффективная (рабочая) длина и интервал исследования испытуемого винтового насоса, причем равенство площадей проходных сечений отводов и насоса обеспечивает гидравлическое подобие всех схем включений. В результате ограничивается значение давлений испытания, осевых сил, реактивных крутящих моментов на обойме, пропорциональных рабочей длине насоса, обеспечивается определение на каждом витке обоймы максимального развиваемого напора.

Предлагаемая установка для испытания винтовых насосов представлена на чертеже.

Установка для испытания винтовых насосов состоит из привода 1 с регулируемой частотой вращения, соединенного посредством вала 2 и эксцентриковой муфты 3 с винтом 4, размещенным в обойме 5 насоса, зафиксированного на раме 6 с возможностью поворота вокруг своей оси. В обойме 5 с интервалом, равным шагу его винтовой линии, выполнены радиальные отверстия 7, к которым герметично присоединены отводы 8 коллектора 9, подключенного к всасывающей 10 и нагнетательной 11 линиям посредством отводов 12 и 13 соответственно. На коллекторе между всеми отводами установлены запорные элементы 14 системы управления, а на самих отводах установлены датчики давлений 15. На линии нагнетания 11 установлен расходомер 16 и регулятор давления 17, а на линии всасывания - вакуумметр 18.

Установка работает следующим образом.

При включении привода 1 вращение от него через вал 2 и эксцентриковую муфту 3 передается винту 4 винтового насоса, который перемещает перекачиваемый флюид от всасывающей линии 10 к нагнетательной 11. Давление в каждой рабочей полости насоса передается через радиальные отверстия 7 в отводы 8 коллектора 9 и во все датчики давлений 15 независимо от расположения и длины исследуемого участка насоса. Активная (рабочая) длина насоса, на которой исследуется характер распределения давления по виткам, устанавливается путем открытия запорных элементов со стороны линии всасывания и со стороны линии нагнетания до и после исследуемого участка соответственно при всех закрытых запорных элементах на длине исследуемого участка. Система управления схемой обвязки устройства для испытания винтовых насосов, выполненная в виде запорных элементов, установленных на коллекторе между отводами, позволяет регулировать эффективную длину насоса, определять максимальные технические характеристики локальных участков винтового насоса, производить экспресс-оценку качества изготовления насоса при минимальных осевых усилиях, реактивных крутящих моментах и давлениях нагнетания насоса. Установка для испытания винтовых насосов может быть использована для испытания и исследования винтовых насосов любых модификаций и типоразмеров.