Погружной электродвигатель с повышенным коэффициентом мощности
Владельцы патента RU 2485660:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода погружного электронасоса для подъема жидкости из нефтяных скважин. Технический результат состоит в повышении коэффициета мощности. Погружной электродвигатель с повышенным коэффициентом мощности состоит из статора, ротора, узла токоввода, системы гидрозащиты и присоединенного модуля. Модуль представляет собой цилиндрический корпус, жестко соединенный внутренней резьбой с корпусом погружного электродвигателя, и содержит низковольтный косинусный конденсатор, зафиксированный внутри этого модуля резиновой манжетой. В верхнем и нижнем основаниях корпуса низковольтного косинусного конденсатора выполнены отверстия, обеспечивающие циркуляцию масла системы гидрозащиты ПЭД с целью предохранения конденсатора от воздействия высокого пластового давления. Контакты косинусного конденсатора находятся в непосредственном соприкосновении с маслом системы гидрозащиты ПЭД. Электрически косинусный конденсатор подключается к обмоткам статора. При эксплуатации погружного электродвигателя косинусный конденсатор генерирует реактивную мощность и отдает ее в обмотки статора, тем самым компенсируя реактивную составляющую мощности и повышая коэффициент мощности погружного электродвигателя. 1 ил.
Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано для привода погружного электронасоса для подъема жидкости из нефтяных скважин.
В нефтегазодобывающей отрасли среди бесштанговых насосов наиболее распространенными являются установки погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН).
При эксплуатации УЭЦН коэффициент мощности установки составляет 0,7-0,8, в зависимости от расчетного дебита скважины и соответственно подобранного типоразмера насоса. При недогрузках асинхронного электродвигателя коэффициент мощности падает, при этом чем больше реактивная составляющая мощности, тем больше составляют потери активной мощности на ее передачу.
Известно, что в качестве привода к установкам электроцентробежных насосов, осуществляющих добычу нефти газа из скважин, используются погружные асинхронные трехфазные электродвигатели (ПЭД). Управление и защита электродвигателей погружных центробежных насосов осуществляется с помощью комплекса оборудования, смонтированного в станции управления.
Одним из известных способов компенсации потерь реактивной мощности является установка низковольтного косинусного конденсатора в составе оборудования станции управления ПЭД. Но подобная компоновка оборудования имеет существенный недостаток - источник реактивной мощности находится на большом расстоянии (1500-2000 м) от потребителя, то есть погружного электродвигателя, что приводит к увеличению потерь реактивной мощности по длине погружного кабеля, питающего ПЭД.
Известные погружные электродвигатели [1] имеют классическое исполнение и содержат цилиндрический корпус с укрепленным в нем статором с обмотками, ротор с валом, узел токоввода, систему гидрозащиты двигателя.
Компоновка УЭЦН погружными электродвигателями в данном исполнении приводит к достаточно большим потерям реактивной мощности.
Технической задачей изобретения является создание погружного электродвигателя с повышенным коэффициентом мощности.
Решение поставленной задачи достигается за счет максимального приближения источника реактивной мощности к погружному электродвигателю путем размещения низковольтного косинусного конденсатора внутри модуля, присоединенного к ПЭД.
Изобретательский уровень предлагаемого технического решения состоит в том, что в результате размещения конденсатора в модуле, жестко соединенном с погружным электродвигателем, сократятся потери активной мощности по длине погружного кабеля, что в свою очередь обеспечит увеличение коэффициента мощности ПЭД за счет сокращения потерь реактивной мощности.
Например, при компенсации 20 квар реактивной мощности скважины, потребляющей 70 кВт, снижение потерь в линии напряжением 6 кВ составляет 13%, при удаленности от подстанции на 3,5 км.
Предлагаемое устройство поясняется фиг.1 и осуществляется следующим образом.
Погружной электродвигатель с повышенным коэффициентом мощности состоит из корпуса 6 с размещенными в нем статором, ротором, узлом токоввода, системой гидрозащиты (не показаны), и присоединенного к нему модуля. Модуль представляет собой цилиндрический корпус 2, жестко соединенный внутренней резьбой 5 с корпусом погружного электродвигателя 6 и содержащий внутри себя корпус низковольтного косинусного конденсатора 1, зафиксированного внутри этого модуля резиновой манжетой 4. В верхнем и нижнем основаниях корпуса низковольтного косинусного конденсатора 1 выполнены отверстия 7, обеспечивающие циркуляцию масла системы гидрозащиты ПЭД с целью предохранения конденсатора от воздействия высокого пластового давления. Контакты 8 косинусного конденсатора находятся в непосредственном соприкосновении с маслом системы гидрозащиты ПЭД. Электрически косинусный конденсатор подключается к обмоткам статора.
Данное устройство работает следующим образом.
При запуске ПЭД на обмотки статора подается напряжение, передающееся на контакты низковольтного косинусного конденсатора. Под действием напряжения косинусный конденсатор генерирует реактивную мощность и отдает ее в обмотки статора, тем самым компенсируя реактивную составляющую мощности и повышая коэффициент мощности ПЭД.
В среднем эффект на одну скважину от внедрения косинусного конденсатора мощностью 20 квар составляет 1900 кВт·ч в год.
Список использованных источников информации.
1. «Скважинные насосные установки для добычи нефти». В.Н.Ивановский, В.И.Дарищев, А.А.Сабиров, В.С.Каштанов, С.С.Пекин. «Нефть и газ». М., 2002 г., стр.113-137.
Погружной электродвигатель, содержащий корпус с размещенными в нем статором, ротором, узлом токоввода, системой гидрозащиты, отличающийся тем, что дополнительно содержит жестко присоединенный к нему посредством внутренней резьбы модуль, включающий в себя низковольтный косинусный конденсатор, закрепленный внутри модуля резиновой манжетой, при этом конденсатор гидравлически сообщается с погружным электродвигателем при помощи сквозных отверстий, выполненных в верхнем и нижнем основаниях корпуса конденсатора.
