Устройство защиты электродвигателя погружного насоса

 

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОГРУЖНОГО НАСОСА, содержащее корпус, вал, три последовательно расположенные вдоль вала камеры, подшипники, механические уплотнения, эластичный компенсатор, разделяющий нижнюю камеру и внешнюю и внутреннююполости, предохранительйый клапан, защитные и соединительную трубки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, предохранительный клапан установлен в нижней части нижней камеры и сообщает между собой внутреннюю и внешнюю полости компенсатора, соединительная трубка связывает нижнюю часть верхней камеры с нижней частью нижней кa меры, при этом верхняя камера и нижняя часть нижней камеры заполнены буферной диэлектрической жидкостью с плотностью, превьш1ающей плотности жидкостей внутри и вне электродвигателя и не смешивающейся с ними, например, манометрической жидкостью.S(Л

ÄÄ 843107

2 К 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ъ

С Э

СР 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (2 1) 2809764/24-07 (22) 13.08 79. (46) 23.07.84. Бюл. ¹ 27 (72) В.В.Родкин и В.В.Петрова (71) Особое конструкторское бюро по бесштанговым насосам (53) 621. 313. 04-63 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 436415, кл. Н 02 К 5/12, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОГРУЖНОГО НАСОСА, содержащее корпус, вал, три последовательно расположенные вдоль вала камеры, подшипники, механические уплотнения, эластичный компенсатор, разделяющий нижнюю камеру и внешнюю и внутреннюю полости, предохранительйый клапан, защитные и соединительную трубки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, предохранительный клапан установлен в нижней части нижней камеры и сообщает между собой внутреннюю и внешнюю полости компенсатора, соединительная трубка связывает нижнюю часть верхней камеры с нижней частью нижней ка-" меры, при этом верхняя камера и нижняя часть нижней камеры заполнены буферной диэлектрической жидкостью с плотностью, превышающей плотности жидкостей внутри и вне электродвигателя и не смешивающейся с ними, например, манометрической жидкостью.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть примененс1 в установках погружных электронасосов, используемых для добычи нефти из скважин.

Известно устройство защиты электродвигателя погружного насоса, содержащее корпус, вал, три последовательно расположенные вдоль вала . камеры, подшипники, механические уплотнения, эластичный компенсатор, разделяющий нижнюю камеру на-внешнюю и внутреннюю полости, предохранительный клапан, защитные и соединительную трубки (1 g.

Однако такая конструкция не обеспечивает работу электродвигателей большой мощности в высокопроизводительных скважинах с повышенной температурой откачиваемой жидкости. Конструкция предусматривает два узла: протектор и компенсатор с эластичными элементами, монтируемыми над и под электродвигателем. Протектор служит для механического разобщения внутренней полости электродвигателя от полости скважины с пластовой жид.костью. Компенсатор компенсирует тепловые расширения жидкого диэлектрика в электродвигателе и служит резервуаром для компенсации утечек жидкого диэлектрика через торцовые уплотнения з протекторе. При наличии таких двух узлов под и над электродвигателем большой длины практически невозможным становится монтаж электронасоса на скважине при наличии имеющихся на нефтяных промыслах передвижных подъемных средств.

Электродвигатели повышенной мощности имеют. большие объемы внутрен40 ней полости, которые для компенсации температурных изменений жидкого диэлектрика требуют и больших объемов эластичных компенсаторов, что при ограниченных поперечных размерах

45 скважин влечет за собой увеличение длины и количества компенсаторов.

Увеличение количества компенсаторов влечет за собой и увеличение мест соединения их с корпусными деталями, и, безусловно, требует-их надежного уплотнения. Кроме того, наличие большого количества эластичных компенсаторов снижает надежность конструкции узла защиты, повышает стоимость его изготовления и ремонта.

Цель изобретения — повышение надежности работы электродвигателя.

Поставленная -цель достигается тем, что s устройстве защиты электродвигателя погружного скважинного насоса, содержащего корпус, вал, три последовательно расположенные вдоль вала камеры, подшипники, механические уплотнения, эластичный компенсатор, разделяющий нижнюю камеру, на внешнюю и внутреннюю полости, предохранительный клапан, защитные и соединительную трубки, предохранительный клапан установлен в нижней части нижней камеры и сообщает между собой внутреннюю и внешнюю полости компенсатора, соединительная трубка связывает нижнюю часть верхней камеры с нижней частью нижней камеры, при этом верхняя камера и нижняя часть нижней камеры заполнены буферной диэлектрической жидкостью с плотностью, превышающей плотности жидкостей внутри и вне электродвигателя. и не смешивающейся с ними, например, манометрической жидкостью. . На чертеже представлено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство защиты при монтаже электронасоса на скважине устанавливается между насосом 1 и электродвигателем 2, Устройство состоит из корпуса 3, в котором выполнены верхняя 4, средняя 5 н нижняя 6 камеры. Внутри корпуса 3 проходит вал 7, который вращается в радиальных подшипниках 8.

Осевое перемещение вала ограничено упорным подшипником 9. Между собой камеры разделены торцовыми уплотнениями 10. В верхней и средней каме- . рах 4 и 5 вал и торцовые уплотнения, а в нижней камере 6 только вал закрыты защитными трубками 11 и 12. В нижней камере 6 установлен эластичный компенсатор t3 и предохранительный клапан 14. Внутренняя полость 15 компенсатора 13 сообщена в нижней части с предохранительным клапаном 14, а в верхней части через зазор 16 и кольцевое пространство между валом 7 и защитной трубкой 12 с внутренней полостью электродвигателя 2. Нижняя часть верхней камеры 4 сообщена с нижней частью нижней камеры 6 посредством трубки 17. Нижняя часть средней камеры 5 и верхняя .часть нижней камеры 6 сообщены отверстием 18. Сред. няя и нижняя камеры 5 и 6, внутренняя полость 15 компенсатора 13 наполнены, как и электродвигатель 2, жидким диэлектриком, например транс". форматорным .маслом. Верхняя камера 4, и нижняя часть нижней камеры 6 по нижний обрез трубки 17 заполнены буферной диэлектрической жидкостью с плотностью, превышающей плотность жидкого диэлектрика и пластовой жидкости в скважине и не смешивающей. ся с ними.

Устройство защиты электродвигате- 1О ля погружного насоса работает следующим образом.

При погружении установки электронасоса в пластовую жидкость скважины буферная жидкость, находящаяся в верхней камере 4, препятствует проникновению пластовой жидкости в ка.меры, а следовательно, и в электродвигатель 2.

После запуска установки в работу жидкий диэлектрик разогревается в электродвигателе и увеличивается в объеме. Поскольку торцовые уплотнения 10, установленные между средней камерой и внутренней полостью 15 компенсатора 13, не пропускают жидкий диэлектрик в среднюю камеру, эластич. ный компенсатор будет расширяться и коснется внутренней стенки корпуса 3. Затем внутри компенсатора и электродвигателя возникает давление.

Чтобы исключить повреждение деталей и узлов срабатывает предохранительный клапан 14, который стравливает

35 часть жидкого диэлектрика в нижнюю камеру. Эта часть жидкого диэлектрика либо дополняет среднюю камеру, либо выбрасывается по трубке 17 через верхнюю камеру в пластовую жидкость, находящуюся между устройством защиты и насосом.

При установившемся тепловом режиме в электродвигателе во внутренней полости 15 эластичного компенсатора, а следовагельно, и в электродвигателе устанавливается избыточное давление, определяемое столбом буферной жидкости, действующим на наружную поверхность эластичного компенсатора.

По мере утечки жидкого диэлектрика через торцовое уплотнение из внутренней полости компенсатора последний уменьшается в объеме. Величина объема эластичного компенсатора с учетом объема на тепловое расширение при пуске электродвигателя в работу определяет запас диэлектрика на утечку . I и, следовательно, длительность работы установки электронасоса в скважине. Жидкий диэлектрик, проникающий в процессе работы через нижнее торцовое уплотнение, пополняет среднюю

-камеру, а проникающий из средней камеры через верхнее уплотнение выходит в скважину.

В случае повреждения верхнего уплотнения буферная жидкость заполняет среднюю и нижние камеры и обеспечивает нормальную работу нижнего уплотнения и компенсатора.

В случае выхода из строя предохранительного клапана узел представляет систему из двух гидрозатворов, исключающих проникновение пластовой жидкости внутрь электродвигателя.

В случае порыва эластичного компенсатора узел представляет гидрозатвор, также исключающий проникновение пластовой жидкости в электродвигатель.

Редактор Месропова

Заказ 5501 Тираж 6б7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4

18

РБ

С о ст ав итель

Техред Т.Фанта Корректор Л.Пилипенко