Расчет корпуса ЭЦН на прочность

Расчеты ЭЦН на прочность

Расчет корпуса ЭЦН на прочность

Наибольшие нагрузки действуют па корпус насоса в то время, когда насос работает на режиме закрытой задвижки.

На корпус действуют осевые усилия от давления Р_н развиваемого насосом; усилие предварительной затяжки ступеней действующее в момент работы насоса на режиме закрытой задвижки, и вес оборудования, расположенного под насосом (насос, электродвигатель с гидрозащитой).

В высоконапорныхнасосах наиболее нагруженным являет корпус верхней секции. Корпус рассчитывают по сечению проточки для вывода верхней внутренней резьбы под ниппель, так как оно является наиболее слабым.

Площади поперечною сечения корпуса в месте проточки и «чашки» направляющего аппарата определяем по формуле, учитывая, что высота резьбы в месте внутренней проточки равна 1,8 мм:

F_пк = 0,785(D²_H-D²_пр)=0,785(0,144²-(0,100+2·0,0018)²)=1,09·10^-3м² (2.3.1)

где D_н — наружный диаметр корпуса;

d — наружный диаметр корпуса «чашки» направляющего аппарата;

d_вк — внутренний диаметр направляющего аппарата.

Площадь поперечного сечения направляющего аппарата:

F_на=0,785(d²-d²_вк)=0,785·(0,100²-0,094²)=0,91·10^-3м² (2.3.2)

Осевое усилие от действия столба жидкости, создаваемого насосом в режиме закрытой задвижки. Определяем гидравлическую нагрузку:

Р_н=0,785D²_рН^’_нρ_жg=0,785·0,1036²·1000·970·9,8=80092Н (2.3.3)

где D– диаметр проточки у выхода резьбы;

Н'н - напор, создаваемый насосом в режиме закрытой задвижки (определяется по характеристике насоса);

ρ_ж — плотность добываемой жидкости.

Усилие предварительной затяжки ступеней Р_н.з рассчитывают из условия нераскрытия стыка ниппеля и чашки верхней ступени при приложении усилия от действия гидравлической нагрузки Р_н. Отсюда усилие предварительной затяжки определяется по формуле:

(2.3.4)

где Е_к, Е_на -.модули упругости материалов корпуса насоса и направляющего аппарата соответственно; для корпуса насоса (ст. 35) Е _к =-2,04- 10⁵ МПа; для направляющего аппарата (специальный легированный чугун) Е_на = 1,4510⁵ МПа.

Вес оборудования сложится из веса насоса, электродвигателя, гидрозащиты и кабеля на длине насоса и протектора:

G=(335+525+59+1,17 · 8,9) ·9,81=9123 H

Определяем осевое напряжение от действия трех сил по формуле:

(2.3.5.)

Определяем тангенциальное напряжение в теле корпуса:

(2. 3.6.)

где S=5,25 - толщина стенки в ослабленном сечении.

Эквивалентное напряжение в ослабленном сечении корпуса, находящегося под внутренним давлением жидкости, вычисляется по теории наибольшей потенциальной энергии формоизменения. Определяем эквивалентное напряжение по формуле:

(2.3.7)

Коэффициент запаса прочности:

(2.3.8)

Напряжение сжатия в стенке направляющего аппарата:

(2.3.9)