Вдосконалення форми напірної характеристики малогабаритної насосної ступені шнекового типу

Abstract

У дисертаційній роботі наведені результати дослідження робочого процесу малогабаритної насосної ступені шнекового типу, а також визначено вплив геометричних параметрів проточної частини на форму її напірної характеристики. Запропоновано фізичну модель течії в каналах досліджуваної ступені при роботі на знижених подачах. Основним змістом роботи є вивчення переформування структури течії в каналах ступені при використанні прямих осьових пазів та визначення механізму їх дії, а також отримання експериментальним шляхом доцільних інтервалів геометричних параметрів ступені для забезпечення стабільної форми її напірної характеристики та розроблення рекомендацій щодо проектування малогабаритних ступеней шнекового типу з удосконаленою формою напірної характеристики. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2955

Проведение исследования, направленного на получение стабильной формы напорной характеристики малогабаритной насосной ступени шнекового типа, обусловлено, во-первых, значительной потребностью нефтегазового комплекса в высокопроизводительном насосном оборудовании для скважин малого диаметра, во-вторых, ограниченностью производительности использующихся на данный момент насосов типа ЭЦН с центробежными и диагональными ступенями, а в-третьих, - рядом преимуществ применения указанной ступени шнекового типа в составе многоступенчатых скважинных насосов при устранении основного ее недостатка – нестабильной формы напорной характеристики. Анализ существующих гипотез рабочего процесса лопастных насосов на пониженных подачах свидетельствует об отсутствии у исследователей единых подходов и единого мнения по этому вопросу, а также невозможности получения значений напора в этой зоне расчетным путем, что обусловило проведение исследования, направленного на разработку физической модели течения в рассматриваемой ступени на пониженных подачах. Задача разработки физической модели решалась при помощи численного моделирования течения в каналах ступени посредством программного комплекса ANSYS CFX. В результате была, во-первых, изучена структура течения жидкости в проточной части малогабаритной ступени шнекового типа на пониженных подачах и показан ряд существенных ее особенностей; во-вторых, предложена физическая модель течения, в-третьих, был определен механизм влияния прямых осевых пазов на перестроение потока в проточной части исследуемой ступени и, как следствие, выравнивание западающего участка напорной характеристики. Экспериментальной частью исследования явилось исследование влияния геометрических параметров проточной части на форму напорной характеристики малогабаритной ступени шнекового типа с применением планирования эксперимента. Результатами экспериментальной части стали: определение геометрических параметров проточной части исследуемой ступени, которые в наибольшей степени влияют на форму ее напорной характеристики, а также получение оптимального диапазона их значений; получение стабильной формы напорной характеристики малогабаритной ступени шнекового типа, разработка основных положений рекомендаций по проектированию вышеуказанных ступеней с усовершенствованной формой напорной характеристики. Исследовано влияние изменения в возможных пределах осевого зазора между входными кромками лопастей рабочего колеса и поверхностью обоймы статорного аппарата с выполненными на ней пазами на напорную и энергетические характеристики малогабаритной ступени шнекового типа. Показан ряд возможных путей повышения КПД и удельной напорности малогабаритных ступеней шнекового типа, в частности, использование разрезных лопастей рабочего колеса. Осуществлена экспериментальная проверка приводимых в работе рекомендаций путем создания опытного образца ступени ЭДП 5А-500. Результаты работы внедрены на предприятиях Украины, в учебном процессе СумГУ и используются при подготовке специалистов в области гидромашиностроения. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2955

The thesis presents the results of investigation of the working process of the small-size screw-type pump stage. The influence of geometric parameters of elements of the passages of the stage on the form of performance curves of the stage was determined. A physical model of the flow in the passages of the stage at non-optimal modes of operation was suggested. The essence of the thesis is determination of an realignment of the structure of the flow in passages when axial grooves is added and making clear the mechanism of the influence of axial grooves with formulate expedient diapason of values of constructional and geometric parameters of the grooves. Analytical results was obtained by computation using the software package ANSYS CFX. Then the obtained results were checked by comparison with the results obtained in the experimental part of this research. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2955