каждого пакета рабочих колес, которую можно выполнить в корпусе осевой опоры смежного пакета колес секции. Естественно, целесооб­ разно конструктивное совмещение подпятника осевой опоры пакета колес с неподвижной втулкой радиального подшипника вала секции.

2.7.2. Осевые опоры и радиальные подшипники вала

Взависимости от конструкции насоса осевые опоры вала насоса могут быть установлены в самой секции насоса или в протекторе установки.

Рассмотрим осевые опоры, размещаемые в секциях насоса.

При работе насоса осевые усилия от плавающих рабочих колес пе­ редаются на направляющие аппараты и на корпус насоса.

При этом на вал насоса действует осевая сила от торца вала и осе­ вая сила, действующая на рабочие колеса, прихваченные к валу изза наличия в пластовой жидкости коррозионно-активных элементов и механических примесей [193]. Для восприятия осевых сил, дейс­ твующих на вал, в конструкции насоса предусматриваются осевые опоры.

До недавних пор в модуль-секции насоса обычного исполнения широко применялся упорный подшипник, устанавливаемый на вер­ хнем конце вала секции. Упорный подшипник (рис. 2.26) состоит из

4 2 1 3 10 11

кольца 1 с сегментами на обоих плоскостях, устанавливаемого между двумя гладкими шайбами 2, 3.

Сегменты на шайбе пяты 1 выполнены с наклонной поверхностью с углом а=5—Т и плоской площадкой (0.5-0.7) L (L — длина сегмета).

Ширина сегмента равна В » (1... 1.4)L. Для компенсации неточностей изготовления под гладкие кольца помещены эластичные резиновые шайбы-амортизаторы 4, 5, запрессованные в верхнюю 6 и нижнюю 7 опоры. Осевая сила от вала передается через пружинное кольцо 8 опоры вала и дистанционную втулку 9 упорному подшипнику.

Кольцо с сегментами для насосов обычного исполнения изготав­ ливается из графитизированного бельтинга, гладкие шайбы — из ста­ ли 40X13.

Упорные подшипники допускают удельные нагрузки до 3 МПа. Следует обратить внимание на эластичные резиновые шайбы-

амортизаторы 4, 5, устанавливаемые под гладкие кольца осевой опо­ ры, которые за счет их деформации обеспечивают полное касание по­ верхностей трения.

Впервые их установка была предложена одним из ведущих специа­ листов ОКБ БН Протасом Э. С.

Внастоящее в осевых опорах практически всех ПЛН используются

вкачестве материала пары трения твердые сплавы: карбид кремния, карбид вольфрама, двуокись циркония и т. д.

При этом поверхность трения неподвижного подпятника выполня­ ется гладкой, а на поверхности трения вращающейся пяты делаются ра­ диальные канавки для сгона механических примесей с поверхности их контакта (рис. 2.27). Следует отметить, что по классической схеме осе­ вой опоры радиальные канавки должны выполняться на подпятнике.

При расположении осевой опоры на верхнем конце вала секции мо­ жет возникнуть катастрофический износ располагаемого рядом радиаль­ ного подшипника из-за несоосносги вала смежной секции, с которым он соединяется при помощи муфты или из-за большой консоли.

По этой причине изготовители или усиливают радиальную опору верхнего конца вала двойным радиальным подшипником или помеша­ ют осевую опору вала внизу секции на входе пакета ступеней секции (рис. 2.28). В последнем случае температура окружающей осевую опору жидкости существенно меньше температуры жидкости по сравнению с установкой осевой опоры на верхнем конце вала, что повышает эффек­ тивность и надежность секции, а, следовательно, и насоса.

Рис. 2.28. Упорный подшипник на входе в насосную секцию.

для износостойких и коррозионностойких насосов силицироввнный графит по силицированному графиту, карбид кремния по нефтестой­ кой резине, двуокись циркония по двуокиси циркония, карбид крем­ ния по карбиду кремния, карбид вольфрама по карбиду вольфрама, т.е. эволюция в выборе материалов для пар трения проходила в на­ правлении повышения износостойкости, твердости материалов.

Твердость материала — один из важных факторов. Для оценки твер­ дости материала используются различные шкалы твердости, наиболее известная из которых — шкала Мооса. Теория абразивного истирания гласит, что твердость абразивостойкого материала должна быть боль­ ше твердости абразивной среды.

Конструктивно радиальный подшипник может быть двух конс­ труктивных исполнений: жестко установленный и гибко установлен­ ный. Жестко установленный радиальный подшипник используется в настоящее время в большинстве российских ПЛН. Жесткая установка обычно осуществляется путем запрессовки втулки в корпус промежу­ точного подшипника или в направляющий аппарат.

Жесткая установка радиального подшипника не обеспечивает в начальной стадии полного касания поверхностей трения, поэтому могут возникнуть высокие точечные нагрузки, которые приводят к повышению вибрации, радиальной нестабильности вала и, как следствие, к повышенному износу. Радиальные подшипники при жесткой установке удовлетворительно работали при применении многих, ранее использовавшихся материалов, но следует иметь в виду, что керамические материалы типа карбида кремния, не вы-

держивают высоких точечных на­ грузок из-за их хрупкости. Поэ­ тому в радиальных подшипниках ПЛН эффективнее использовать гибкую установку промежуточного подшипника. Для примера можно привести плавающую подшипни­ ковую систему фирмы REDA, за­ патентованную в 1993 г. (рис. 2.29). В конструкции этого промежуточ­ ного подшипника дана возмож­ ность неподвижной втулке под­ шипника перемещаться в пределах деформации резиновых колец, ус­ тановленных на внешнем диаметре неподвижной втулки по ее концам.

По результатам ускоренных абра­ зивных испытаний насосных секций установлено, насколько важно опре­ деление оптимального расстояния между радиальными подшипниками секции конкретного насоса [195]. В этих испытаниях была использова­ на рабочая жидкость: вода с кварце­

вым песком. По результатам испытаний было определено распределе­ ние по длине испытываемой секции износа в межступенных уплотне­ ниях ступеней (рис. 2.30).

Приведенные результаты испытаний показали, что в испытанной секции оптимальное количество промежуточных подшипников рав­ но 5, при котором минимизируется износ в межступенных уплотне­ ниях ступеней.

Известны различные расчетные методы определения необходи­ мого расстояния в секции между устанавливаемыми радиальными подшипниками, минимизирующего износ в межступенных уплотне­ ниях ступеней секции. Наиболее эффективным расчетным методом определения оптимального количества промежуточных радиальных подшипников в секции является метод, успешно используемый в ЗАО «Новомет-Пермь». Как показала промысловая практика, изно-