Влияние фактора КВЧ на рабочие органы насосов

Работая в условиях реальной скважины, насос находится под воздействием многих факторов, влияющих на его работу. Зачастую условия наших скважин сильно отличаются от указанных в технических условиях по эксплуатации УЭЦН. Как правило, это повышенное содержание КВЧ, повышенное содержание свободного газа при низких уровнях, высокая температура перекачиваемой жидкости и недостаточное охлаждение установки, и еще целый ряд неблагоприятных факторов. Все это ведет к преждевременному износу и выходу из строя оборудования. Износ деталей насоса порождает вибрацию (точнее многократно усиливает ее, так как вибрация неизбежно присутствует при работе установок)[2,4].

Прежде всего, изнашиваются защитные втулки вала и ступицы направляющих аппаратов. Эта пара трения работает как радиальный подшипник скольжения. В зазор между втулкой и ступицей неизбежно попадает пластовая жидкость, играя при этом роль смазки. При нормальных условиях работы и соответствующем составе пластовой жидкости данный узел может полноценно работать не один год. Однако в пластовой жидкости часто содержится песок и иные мех примеси, что является превосходным абразивным материалом. На данном этапе (пока насос не изношен) особую опасность представляют мелкие частицы, способные проникнуть в зазор между втулкой и ступицей направляющего аппарата. Начинается износ. Небольшая потеря материала ведет к эксцентрическому вращению (биению) вала. Это биение сильно увеличивает боковую нагрузку на подшипники, что ведет к ускоренному износу. При смещении вала в сторону от центра, осевая нагрузка на вал заставляет его продольно изгибаться, что увеличивает боковую нагрузку на подшипник. Тонкий и длинный вал, испытывая осевое усилие, стремиться принять волнообразную форму близкую к синусоиде.

Особое влияние на наработку на отказ оказывает осевой износ, который выражается в износе упорных колец (текстолитовых шайб) и их контактирующих поверхностей в насосной ступени (бурты направляющих аппаратов). Осевые усилия, создаваемые плавающим рабочим колесом, воспринимаются упорными кольцами внутри самой ступени. Подобно радиальным подшипникам упорные поверхности этих осевых колец смазываются и охлаждаются добываемой жидкостью. Абразивные частицы, попадая в зону контакта шайбы колеса и бурта направляющего аппарата, истирают материал упорных колец и сам металл ступени.

Осевую нагрузку, действующую на вал воспринимает узел пяты насоса. И соответственно происходит износ шайбы пяты и подпятников.

Износ вала насоса выражается, как правило, в образовании на нем глубоких кольцевых каналов. Причиной появления этих каналов является электрохимическая коррозия, а наличие механических примесей повышает интенсивность износа рабочих органов.

В зависимости от условий работы для изготовления ступеней применяют различные материалы. Обычно рабочие колеса и направляющие аппараты погружных электронасосов изготовляют путем отливки из специального легированного чугуна с последующей механической обработкой. Состояние поверхностей и геометрия проточных каналов рабочего колеса и направляющего аппарата существенно влияют на характеристику ступени. С увеличением шероховатости значительно снижается напор и КПД ступени, поэтому при отливке рабочих органов ЭЦН необходимо добиваться необходимого качества поверхностей проточных каналов. Повысить износостойкость пары трения (втулка защитная вала - ступица направляющего аппарата) удалось разработкой и внедрением в производство рабочих органов из порошковых металлов с различными добавками по технологии фирмы НОВОМЕТ, качество которых очень высоко. Эти ступени успешно применяются в ООО “ЮЭПУС”

Центробежные насосы являются модернизацией существующих конструкций и полностью взаимозаменяемы с ними как по гидродинамическим характеристикам, так и по размерам.

Все детали осевых и радиальных подшипников в насосах выполнены из современных материалов:

-осевые опоры из карбида кремния или силицированного графита или твердого сплава;

-радиальные подшипники из абразивно-стойкого материала «КАРСТ»

Для работы в скважинах с содержанием абразивных частиц свыше 500 мг/л рекомендуется устанавливать «активные» опоры, представляющие собой ступени требуемого номинала, у которых ступицы колеса и аппарата выполнены из материала «КАРСТ»