Prospects of application of honeycomb elements in groove seal assemblies of mainline pump rotors

Abstract

Основным видом щелевых уплотнений роторов магистральных насосов для перекачки нефти и нефтепродуктов являются плоские щелевые уплотнения. Их применение позволяет обеспечить сокращение объемных потерь перекачиваемой среды из напорной области во всасывающую через зазор между ротором и статором – перетечек, которые являются одним из факторов снижения объемного КПД насоса при эксплуатации. В качестве щелевых уплотнений для магистральных насосов типа НМ наиболее распространены плоскощелевые и плоскощелевые ступенчатые уплотнения. Однако при их использовании величина объемных потерь остается ощутимой (для насосов большой мощности – до 1 % в полном КПД насоса), что требует соответствующих технических решений. Целью настоящей работы является совершенствование узла щелевого уплотнения для сокращения перетечек и, соответственно, повышения энергоэффективности магистрального насоса. Авторами проведено исследование с оценкой технической целесообразности применения сотовых уплотнений в узлах щелевых уплотнений роторов магистральных насосов. По результатам компьютерного моделирования течения в проточных частях зазоров установлено, что сотовые уплотнения обеспечивают снижение объемных потерь расхода в проточной части магистрального насоса и превышают характеристики применяемых в настоящее время плоских щелевых уплотнений. Разработаны требования к сотовым уплотнениям рабочих колес с учетом параметров эксплуатации магистральных насосов НМ. The main type of groove rotor seals for mainline pumps for oil and oil products are flat groove seals. Their use allows for the reduction of volumetric losses of the pumped medium from the discharge area to the suction area via the clearance between the rotor and stator - overflows, which are one of the factors reducing the volumetric efficiency of the pump during operation. The most commonly used groove seals for NM mainline pumps are the flat-groove and flat-groove stepped seals. However, when they are used, the value of volumetric losses remains tangible (for high-capacity pumps – up to 1 % of overall pump efficiency), which requires appropriate technical solutions. The purpose of this work is to improve the groove seal assembly in order to reduce overflows and, as a result, improve the energy efficiency of the mainline pump. The authors conducted a study to assess the technical feasibility of using honeycomb seals in groove seal assemblies of mainline pump rotors. According to the results of computer simulation of the flow in the flow paths of clearance, honeycomb seals reduce volumetric flow losses in the flow path of the mainline pump and outperform the characteristics of the currently used flat groove seals. We have developed requirements for honeycomb seals of impellers, taking into account the operating parameters of NM mainline pumps.