Устройство гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для работы в составе электронасосного агрегата, используемого для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин. Технический результат от использования - повышение надежности работы и долговечности приводного электродвигателя погружного насоса. Сущность изобретения: в предлагаемом устройстве гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса узел герметизации по валу электродвигателя выполнен при помощи неподвижной герметичной оболочки, отделяющей расположенную в герметичном объеме и механически связанную с валом электродвигателя ведущую магнитную полумуфту от ведомой магнитной полумуфты, расположенной в объеме со скважинной жидкостью и механически связанной с валом основного погружного насоса. Надежность работы устройства обеспечивается эффективной системой охлаждения и смазки. В предлагаемом устройстве в качестве хладагента используется часть потока перекачиваемой скважинной жидкости. Благодаря предлагаемой конструкции устройства надежность работы и долговечность электродвигателя значительно повышаются, поскольку полностью устранены утечки перекачиваемой скважинной жидкости в полость электродвигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть применено в установках погружных электронасосов, используемых для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин.

Известно устройство защиты электродвигателя погружного насоса, содержащее узлы герметизации по корпусу и по валу, в котором узел герметизации по корпусу содержит уплотнительные кольца и прокладки, обеспечивающие герметичность неподвижных соединений, а узел герметизации по валу содержит механические контактные уплотнения, расположенные вдоль вала, и резервуар для компенсации утечек через уплотнения [1].

Это устройство не обеспечивает высокой надежности работы электродвигателя, поскольку механические контактные уплотнения всегда имеют утечки; устройство не обеспечивает также высокую долговечность электродвигателя, поскольку длительность работы электронасоса в скважине определяется запасом диэлектрика на компенсацию утечек.

Цель изобретения - повышение надежности работы и долговечности электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что узел герметизации по валу электродвигателя выполнен при помощи неподвижной герметичной оболочки, отделяющей расположенную в герметичном объеме и механически связанную с валом электродвигателя ведущую магнитную полумуфту от ведомой магнитной полумуфты, расположенной в объеме со скважинной жидкостью и механически связанной с валом основного погружного насоса. Отвод тепла от неподвижной герметичной оболочки, которое выделяется в результате потерь на трение и вихревые токи в ведущей и ведомой магнитных полумуфтах, а также смазка радиальных и упорных подшипников ведомой магнитной полумуфты осуществляется путем принудительного перегона перекачиваемой скважинной жидкости с помощью дополнительно встроенного маломощного насоса, при этом принудительно прогоняемая перекачиваемая скважинная жидкость при ее заборе фильтруется дополнительно встроенными фильтрами. Дополнительно встроенный маломощный насос перегоняет скважинную жидкость по параллельно-последовательной схеме вдоль внутренней поверхности неподвижной герметичной оболочки, через упомянутые радиальные и упорные подшипники, через осевое и радиальное отверстия вала ведомой магнитной полумуфты и выбрасывает перекачиваемую скважинную жидкость в зону ее забора основного погружного насоса.

Предлагаемая схема охлаждения и смазки выгодно отличается от известной [2] тем, что не требуется дополнительного источника хладагента и возможностью компактного исполнения устройства гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса в ограниченном диаметре скважины.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство в составе электродвигателя и погружного насоса, размещенного в скважине; на фиг.2 - схема потока охлаждающе-смазывающей принудительно перегоняемой перекачиваемой скважинной жидкости в устройстве.

Устройство гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса устанавливается между основным погружным насосом 1 и электродвигателем 2.

Узел герметизации по корпусу электродвигателя 2, герметизирующий неподвижные соединения, выполнен обычным способом - при помощи уплотнительных колец и прокладок.

Узел герметизации по валу электродвигателя 2 выполнен при помощи неподвижной герметичной оболочки 3, отделяющей расположенную в герметичном объеме 4 и механически связанную с валом 5 электродвигателя 2 ведущую магнитную полумуфту 6 от ведомой магнитной полумуфты 7, расположенной в объеме 8 со скважинной жидкостью и механически связанной с валом 9 основного погружного насоса 1. Ведомая магнитная полумуфта 7 выполнена на валу 10, который вращается в радиальных подшипниках 11 подшипникового щита 12. Осевые перемещения вала 10 ограничены упорными подшипниками 13.

В верхней части вала 10 ведомой магнитной полумуфты 7 расположен дополнительно встроенный маломощный насос 14 для отвода тепла от неподвижной герметичной оболочки 3 и смазки радиальных 11 и упорных 13 подшипников путем принудительного перегона перекачиваемой скважинной жидкости через дополнительно встроенные в подшипниковом щите 12 фильтры 15, вдоль внутренней поверхности неподвижной герметичной оболочки 3, через радиальные 11 и упорные 13 подшипники, через осевое 16 и радиальное 17 отверстия вала 10 по параллельно-последовательной схеме и выбросом перекачиваемой скважинной жидкости в зону ее забора основного погружного насоса 1.

Устройство гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса работает следующим образом.

При погружении электронасоса в скважину, негерметичный объем 8 заполняется скважинной жидкостью. Уплотнительные кольца и прокладки неподвижных соединений корпусных элементов устройства и неподвижная герметичная оболочка 3 препятствуют проникновению скважинной жидкости в герметичный объем 4, сообщающийся с внутренней герметичной полостью электродвигателя 2.

При работе насоса ведущая магнитная полумуфта 6 и ведомая магнитная полумуфта 7 вращаются синхронно, передавая момент от вала 5 электродвигателя 2 к валу 9 основного погружного насоса 1 бесконтактно через неподвижную герметичную оболочку 3, при этом дополнительно встроенный насос 14 создает разрежение, за счет чего часть потока скважинной жидкости через фильтры 15 поступает в негерметичный объем 8 и вдоль внутренней поверхности неподвижной герметичной оболочки 3 через радиальные 11 и упорные 13 подшипники, через осевое 16 и радиальное 17 отверстия вала 10 по параллельно-последовательной схеме принудительно перегоняется и выбрасывается в зону ее забора основного погружного насоса 1, тем самым обеспечивается охлаждение неподвижной герметичной оболочки 3, нагрев которой происходит от потерь на вихревые токи и гидродинамических потерь, и смазка радиальных 11 и упорных 13 подшипников ведомой магнитной полумуфты 7.

Благодаря предлагаемой конструкции устройства гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса, полностью устраняются утечки перекачиваемой жидкости в полость электродвигателя, что дает возможность проектировать погружные электродвигатели на подшипниках качения, со сниженными тепловыми загрузками, с применением материалов, используемых в электродвигателях общепромышленного назначения (например, провода обмотки статора с тонкой изоляцией), а следовательно, с повышенными энергетическими показателями и уменьшенными значениями вибрации, при этом повышается надежность работы и долговечность погружных электродвигателей.

При работе устройства на глубинах в сотни метров, электродвигатель может быть заполнен воздухом; при больших глубинах погружения, когда возникают сложности с обеспечением механической прочности неподвижной герметичной оболочки как сосуда, нагруженного внутренним давлением, предпочтительно заполнение герметичного объема устройства и сообщающегося с ним внутреннего объема электродвигателя жидким диэлектриком. Посредством жидкого диэлектрика и компенсатора давления, например сильфонного типа, создается наружное давление на экран, при этом его механическая прочность не зависит от глубины погружения.

Макетный образец предлагаемого устройства гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса в составе электронасосного агрегата ЭНА 235-63-130 в водозаборной скважине НГДУ "Лугинецкнефть" при глубине погружения 85 м обеспечивал гидрозащиту в течение более 10000 часов (см. копию письма 02-23-95 ОАО "Томскнефть").

Литература 1. Авт. св. СССР 843107, кл. Н 02 К 5/12, опубл. 1984.

2. Авт. св. СССР 468340, кл. Н 02 К 5/12, опубл. 1975.

Формула изобретения

1. Устройство гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса, содержащее узлы герметизации по корпусу и по валу электродвигателя, отличающееся тем, что узел герметизации по валу электродвигателя выполнен при помощи неподвижной герметичной оболочки, отделяющей расположенную в герметичном объеме и механически связанную с валом электродвигателя ведущую магнитную полумуфту от ведомой магнитной полумуфты, расположенной в объеме со скважинной жидкостью и механически связанной с валом основного погружного насоса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно встроенным маломощным насосом для отвода тепла от неподвижной герметичной оболочки и смазки радиальных и упорных подшипников ведомой магнитной полумуфты путем принудительного перегона перекачиваемой скважинной жидкости, и фильтрами для фильтрации перекачиваемой скважинной жидкости при ее заборе, при этом дополнительно встроенный маломощный насос прогоняет скважинную жидкость по параллельно-последовательной схеме вдоль внутренней поверхности неподвижной герметичной оболочки, через упомянутые радиальные и упорные подшипники, через осевое и радиальное отверстия вала ведомой магнитной полумуфты и выбрасывает перекачиваемую скважинную жидкость в зону ее забора основного погружного насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2