 |
Погружной электродвигатель (ПЭД)
|
|
|
|
Погружной центробежный насос приводится в действие трехфазным электродвигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором. Погружные электродвигатели применяются для работы в скважинах с температурой откачиваемой жидкости 80-95° С.
Диаметр корпуса двигателя ограничивается внутренним диаметром эксплуатационной колонны, поэтому, чтобы обеспечить необходимую мощность, длина их достигает 4,2-8,2 м.
Мощности выпускаемых отечественных электродвигателей в зависимости от типа насоса бывают от 14 до 125 кВт, а их диаметры - от 103 до 123 мм.
Скорость вращения ротора погружных электродвигателей составляет около 3000 об/мин.
С целью недопущения проникновения в полость электродвигателя жидкости из скважины его делают герметичным и заполняют маловязким трансформаторным маслом, которое, благодаря действию механизма протектора, находится под давлением, превышающим давление окружающей среды. На рис. 105 показано устройство погружного электродвигателя.
Ротор двигателя состоит из отдельных секций 1, собранных на валу 2. Между секциями устанавливаются промежуточные опорные подшипники качения или скольжения 3, которые предотвращают изгиб вала от одностороннего магнитного притяжения между статором и ротором и от действия неуравновешенных центробежных сил. Осевые нагрузки (в основном вес ротора) воспринимаются верхним радиально-упорным подшипником 8. Статор двигателя состоит из чередующихся между собой магнитных 4 и немагнитных 5 пакетов, собранных в стальной трубе 6; магнитные пакеты в собранном двигателе располагаются напротив секций ротора, а немагнитные напротив промежуточных подшипников. Все пакеты статора связаны с корпусом шпоночным соединением, с помощью которого реактивный крутящий момент статора передается на корпус.
|
|
|
 |
Обмотка статора 7 является общей для всех секций и выполняется из медных изолированных стержней, укладываемых в пазах статора. Изоляция обмотки выполняется из стеклоткани, пропитанной специальным лаком, и является термо- и маслостойкой. Выводные концы обмотки статора подключаются к кабелю с помощью специальной герметичной штепсельной муфты.
Вал двигателя имеет продольное отверстие диаметром 6-8 мм для циркуляции масла, которым заполнен двигатель. С этой же целью в стенке пакета статора имеются продольные пазы.
Масло циркулирует через пазы в железе статора и фильтр в нижней части двигателя, где оно очищается. Двигатель заполняется специальным маловязким маслом или сухим чистым трансформаторным маслом с высокой диэлектрической прочностью.
При эксплуатации УЭЦН с асинхронным погружным электродвигателем в определенных режимах отбора жидкости из скважины возникают некоторые технологические проблемы, которые приводят к существенному снижению ресурса оборудования. Ограничены возможности дальнейшего повышения энергетической эффективности работы УЭЦН с асинхронным ПЭД.
Значительно лучшими, по сравнению с асинхронными, функциональными, ресурсными и энергетическими характеристиками обладают приводы на основе вентильных электродвигателей. Вентильный привод состоит из электродвигателя, ротор которого выполнен на постоянных магнитах, и станции управления, которая питает обмотку статора по специальному алгоритму. Вентильные электродвигатели имеют возможность регулирования частоты вращения в широком диапазоне. «РИТЭК-ИТЦ» разработал и выпускает привод с диапазоном частоты вращения 500-3500 об/мин, что позволяет использовать его в составе УЭЦН с серийными насосами и гидрозащитой. Вентильный электродвигатель имеет присоединительные размеры, обеспечивающие использование в его комплекте гидрозащиты и подсоединение кабельных муфт, применяемых в серийных ПЭД.
|
|
|
В качестве гидрозащиты применяется специальный протектор. Он собирается в стальном цилиндрическом корпусе, диаметр которого соответствует диаметру насоса. Протектор устанавливается между насосом и двигателем. Через него проходит промежуточный вал, соединяющий вал насоса с валом двигателя посредством шлицевых муфт. Протектор состоит из камер густого масла (вверху) и жидкого маслоотстойника с гидрозатвором (внизу). В верхней части протектора имеется поршень с пружиной для создания избыточного давления масла в протекторе и двигателе в пределах 0,01-0,2 МПа.
В корпусе под поршнем имеется отверстие для сообщения подпоршневой части протектора с окружающей средой и передачи поршню гидростатического давления окружающей жидкости. По мере расхода густого масла через сальник насоса поршень, перемещаясь под действием пружины вверх, подает масло в камеру упорного подшипника насоса и поддерживает в системе избыточное давление. В последнее время гидрозащита выпускается в двух исполнениях - ГД и Г.
В гидрозащите ГД также используется густое и жидкое масло, но здесь они разделены между собой эластичной диафрагмой. Окружающее давление передается электродвигателю через диафрагму, расположенную в компенсаторе, что исключает проникновение пластовой жидкости в полость электродвигателя.
Гидрозащита типа Г предусматривает применение одного лишь жидкого масла, замену радиально-упорных шарикоподшипников в насосе пятой скольжения, которая располагается в верхней части насоса.
Кабель
Электроэнергия подводится к погружному электродвигателю с помощью специального кабеля КРБК и КРБП. Участок токоподвода от станции управления до погружного агрегата выполняется из круглого бронированного кабеля с нефтестойкой резиновой изоляцией типа КРБК (кабель резиновый бронированный круглый) или с полиэтиленовой изоляцией типа КПБК.
На участке погружного агрегата вдоль насоса и гидрозащиты применяется плоский бронированный кабель (КПБК) тоже с резиновой или полиэтиленовой изоляцией. Круглый и плоский кабели сращиваются между собой, место соединения тщательно изолируется, а на конце плоского кабеля прикрепляется кабельная муфта для соединения токоподвода с выводными концами статорной обмотки, обеспечивающей герметизацию ввода кабеля в погружной электродвигатель. Кабель крепится к НКТ металлическими хомутиками.
|
|
|
У КРБК с резиновой изоляцией на медные жилы, обрезиненные диэлектрической резиной и скрученные вместе, накладывается общий нефтестойкий шланг из наиритовой резины, сверху которого имеются защитные покровы из маслостойкой лакоткани, пропитанная хлопчатобумажная оплетка и броня. У плоских кабелей с резиновой изоляцией три медные жилы, обрезиненные диэлектрической резиной и нефтестойким наиритовым шлангом, обматываются стеклотканью и укладываются параллельно. Все три жилы дополнительно обматываются лакотканью, на которую накладываются пропитанная хлопчатобумажная оплетка и броня.
Существует конструкция плоского кабеля, в котором на обрезиненные диэлектрической резиной и уплотненные параллельно жилы накладывается общий наиритовый шланг. Шланг обматывается лакотканью, оплетается противогнилостной хлопчатобумажной оплеткой и бронируется. Сращивание круглых и плоских кабелей с полиэтиленовой изоляцией и изготовление кабельных муфт осуществляется горячим способом в специальных пресс-формах. Броня круглых кабелей выполняется из оцинкованной ленты, а плоских - из стальной оцинкованной или медной ленты. Броня, защищающая кабель от механических повреждений во время спускоподъемных операций, имеет специальный профиль, благодаря которому кабель приобретает большую прочность на раздавливание и сохраняет при этом необходимую гибкость для наматывания на барабан через специальный подвесной ролик диаметром 900 мм.
Кабели с резиновой изоляцией имеют номинальное напряжение 1100 В и предназначаются для работы при температуре окружающей среды от +90° до -30° С и давлении до 10,0 МПа.
Допустимая температура окружающей среды от +90° до -55° С, давление до 20,0 МПа. Кабели с полиэтиленовой изоляцией обладают большой газостойкостью.
|
|
|
