Погружные центробежные насосы

Погружной центробежный насос для добычи нефти представляет собой высоконапорный многоступенчатый насос вертикального исполнения, предназначенный для работы с погружением ниже уровня добываемой жидкости в скважине. Необходимость выполнения насоса многоступенчатым вызвана малыми значениями напора, создаваемого одной ступенью (рабочим колесом и направляющим аппаратом).В свою очередь, небольшие значения напора, погружного электродвигателя и т.д.). Выпускаемые насосы типа ЭЦН содержат от 130 до 415 ступеней, размещаемых внутри корпуса секции. Секции (до четырех штук) соединяются между собой с помощью фланцевого соединения и подразделяются на верхнюю и нижнюю. Верхние и нижние секции конструктивно являются не взаимозаменяемыми. Длина секции составляет до 8300 мм, диаметр корпуса определяется габаритом установки (от 4 до 6А). Верхняя секция насоса соединяется с помощью фланца с ловильной головкой, имеющей резьбовое соединение с колонной НКТ. Нижняя секция насоса соединяется с приемным устройством, оборудованным сеткой-фильтром. Конструкция насоса приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Насос типа ЭЦН

1 – верхняя секция с ловильной головкой; 2 – нижняя секция; 3 - шлицевая муфта; 4 – опорная пята; 5 – корпус подшипника; 6 – направляющий аппарат; 7 – рабочее колесо; 8 – корпус; 9 – вал; 10 – шпонка; 11 – подшипник скольжения; 12 – защитная втулка; 13 – основание; 14 – сетка (фильтр); 15 – приводная муфта.

Секция насоса состоит из цилиндрического корпуса 8, внутри которого установлены ступени насоса, представляющие собой собранные на валу 9 рабочие колеса 7 и направляющие аппараты 6, закрепленные неподвижно в корпусе. Снизу в корпус на резьбе навинчено основание насоса 13 с приемными отверстиями и фильтрующей сеткой 14, через которые жидкость из скважины поступает к первой ступени насоса. Верхний конец вала 9 установлен в радиально-упорном подшипнике скольжения 5, получившем название «пята» или «гидродинамическая пята», обеспечивающая восприятие осевой нагрузки, действующей на вал. Нижний конец вала 9 размещен на радиальном подшипнике скольжения 11, установленном в основании 13.

Рабочие колеса 7 устанавливаются на валу с помощью продольной призматической шпонки 10 и могут свободно перемещаться вдоль вала в пределах своего направляющего аппарата. В дисках рабочих колес с двух сторон по торцам запрессованы кольца из текстолита и резины, которые с цилиндрическими буртиками направляющих аппаратов образуют осевые подшипники в каждой ступени. Таким образом, обеспечивается разгрузка вала насоса от осевых усилий, возникающих на рабочих колесах, и их передача на корпус. Кроме того, между рабочими колесами устанавливаются латунные втулки, которые, вращаясь в ступицах направляющих аппаратов, исполняют роль радиальных подшипников вала насоса. Конструкция ступени насоса приведена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Ступень ЭЦН

1 – направляющий аппарат; 2,4 – кольцевые безлопаточные камеры; 3 – рабочее колесо; 5 – нижняя опорная шайба; 6 – защитная втулка; 7 – верхняя опорная шайба; 8 – вал.

Рисунок 1.4 – Насос погружной модульный типа ЭЦНМ

1 – модуль-головка; 2 – модуль-секция; 3 – модуль входной.

На рисунке 1.4 изображен погружной модульный центробежный насос типа ЭЦНМ, разработанный для улучшения ремонтопригодности и более широкого применения принципа взаимозаменяемости узлов и агрегатов. Назначение и способ применения насосов типа ЭЦНМ не отличается от насосов типа ЭЦН. Соединение секций насоса между собой, а также с электродвигателем и гидрозащитой – фланцевое, с уплотнением резиновыми кольцами. Длина секций от 3000 до 5500 мм. Выпускаются обычного, корозионностойкого, теплостойкого и коррозионно-теплостойкого исполнений. Технические характеристики насосов всех исполнений одинаковы. Конструктивно насос состоит из входного модуля, модулей секций и модуля-головки. Назначение этих модулей совпадает с назначением соответствующих элементов насосов типа ЭЦН.

Погружные электродвигатели

Погружной электродвигатель для добычи нефти представляет собой асинхронный маслозаполненный двигатель с короткозамкнутым ротором. При частоте тока 50Гц синхронная частота вращения их вала равна 3000 об/мин. Двигатели, как и насосы, должны иметь малые диаметры, различные для скважин с различными обсадными колоннами. Мощность двигателей достигает 500 кВт. Напряжение питания двигателей составляет от 400 до 3000 В, а величина рабочего тока – от 10 до 100 А в зависимости от типоразмера двигателя. Величина номинального скольжения составляет до 6%.

Малые диаметры и большие мощности вызывают необходимость увеличивать длину двигателей, которая иногда превышает 8 м.

Электродвигатель (рисунок Б.1 в приложении Б) состоит из статора 1, ротора 3, головки 5, основания 10 и узла токоввода 9.

Статор 1 представляет собой выполненный из специальной трубы корпус, в который запрессован магнитопровод из листовой электротехнической стали.

В пазы статора уложена трехфазная протяжная обмотка из специального обмоточного провода. Фазы обмотки соединены в звезду.

Внутри статора размещается ротор 3, представляющий собой набор пакетов, разделенных между собой промежуточными подшипниками и последовательно надетыми на вал. Вал ротора выполнен пустотелым для обеспечения циркуляции масла. Пакеты ротора набраны из листовой электротехнической стали. В пазы пакетов вставлены медные стержни, сваренные по торцам с медными кольцами.