Повышение эффективности погружных многоступенчатых насосов на основе гидрофобизации поверхностей проточной части

Abstract

В работе представлено экспериментальное исследование сборки из пяти ступеней установки электроприводного центробежного насоса (УЭЦН), проточная часть которого модифицирована согласно принципам биомиметики, а именно с помощью эффекта лотоса. В качестве объекта исследования выступал УЭЦН марки 5А-35. Поверхности лопастных систем рабочих колес и выправляющих аппаратов ступеней 5А-35 гидрофобизировались методом нанесения слоев поверхностно активного вещества (ПАВ). Степень гидрофобности рабочих колес оценивалась по величине среднего значения угла смачивания по замерам трех капель в трех точках на поверхности рабочего колеса. Определена шероховатость поверхности исследуемых рабочих колес по среднему арифметическому отклонению профиля Ra и высоты неровностей профиля Rz. Исследовались вопросы, связанные с влиянием модификации ПАВ-покрытием на солеотложение и коррозию. Для этого поверхности исходного и модифицированного рабочих колес подвергались интенсивному принудительному солеотложению в результате длительного пребывания в солевом растворе. Вывод о степени коррозионной стойкости образцов выполнен посредством изменения их массы, которое было обусловлено формированием солевых отложений за 15 ч пребывания в растворе, а также с помощью метода капли. Оба способа показали, что ПАВ-покрытие может служить ингибитором солеотложения, а модифицированное им рабочее колесо насоса имеет повышенную коррозионную стойкость. Так, в ходе сравнительных испытаний на модифицированный образец рабочего колеса за 15 ч выдерживания в насыщенном солевом растворе отложилась меньшая масса соли, чем на исходный образец. Это свидетельствует о том, что слой ПАВ препятствует закреплению солевых отложений на рабочих поверхностях ступени. На модифицированном образце, исследуемом по методу капли, цвет индикатора менялся за 20 мин, а на исходном – за 2 мин. Проведены экспериментальные исследования, в ходе которых определены энергетические параметры работы насосного пакета из пяти ступеней 5А-35 с исходными и модифицированными ПАВ-покрытием рабочими колесами. Исследования показали повышение КПД на 2 % у насосного пакета ступеней с модифицированными рабочими колесами. Результаты исследования могут быть полезны в нефтедобывающей, химической отрасли, а также в сфере ЖКХ.