Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО . ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, состояиее из. вала, торцовых уплотнений, корпуса , камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений , внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электроIi 1- -- Г7 ---::(;;:А; г .2 двигателя, а во внешней имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружсиощей средой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, во внутренних камерах между торцовыми уплотнениями и корпусом установлена гибкая диафрагма, охватывающая вал, и в верхней части каждой из упомянутых камер,между гибкой диафрагмой и фланцем,установлен сбрасывающий клапан , при этсм устройство снабжено до полнительным торцовым уплотнением,установленным во фланце между внешней и внутренней кгшерами, и трубками, установленными в отверстиях фланцев , разделяющих внутренние камеры между собой и внетанюю камеру от (Л внутренней, и высоту не менее высотыторцовых уплотнений. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что нижний конец трубки, установленной в отверстии фланца между внешней и внутренней камерой, соприкасается с дном последней, при этом упомянутая трубка заполнена барьерной жидкостью.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

as> Я0 п1) З(51) Н 02 К 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3333672/24-07. (22) 13.08.81 (46) 30 ° 05 ° 83. Бюл» 9 20 (72) И.И.Белоконь (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-проиэводственного объединения Потенциал (53) 621,313 ° 17 {088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, 9 436415, кл. Й 02 К 5/12 1971.

2. Авторское свидетельство .СССР

9 792492 кл. Н 02 К 5/12,1978 ° (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИ-.

ЧЕСКОЙ ВИЗИТЫ ПОГРУЖНОГО ИАСЛОЗАПОЛ НЕННОГО. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, состоящее . из.вала, торцовых уплотнений, корпуса, камер, связанных гидравлйчески между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах s месте установки торцовых уплотнений, внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя, а во внешней имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружающей средой, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью повьзаения надежности, во внут- . ренних камерах между торцовыми уплотнениями и корпусом установлена гибкая диафрагма, охватывающая вал, и в верхней части каждой из упомянутых камер, между гибкой диафрагмой и фланцем,установлен сбрасывающий клапан,при этом устройство снабжено дополнительным торцовым уплотнением,установленным во фланце.между внешней и внутренней камерами, и трубками, установленными в отверстиях фланцев, разделяющих внутренние камеры между собой и внешнюю камеру от внутренней,и имеющиьы высоту не менее высоты торцовых уплотнений.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что нижний конец трубки, установленной в отверстии фланца. между внешней и внутренней камерой, соприкасается с дном последней, при этом упомянутая трубка заполнена барьерной жидкостью.

1020924

Изобретение относится K электротехнике и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях, предназначенных для привода центробежных, винтовых и др. насосов для добычи жидкости нз сква« жин, межпластовой закачки и т.д.

Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя предназначено

1 для предотвращения попадания пластовой жидкости в полость электродвигателя, выравнивания давления и тепловых изменений рабочего объема масла во время периода пуска, ра боты и остановки электродвигателя. 15

Известен маслозаполненный электро двигатель, который для защиты от проникновения пластовой жидкости снабжен компенсатором, размещенным в нижней части электродвигателя и протек- 20 тором, установленным в верхней его части. Компенсатор состоит из корпуса и каркаса, к которому крепится гибкая диафрагма. Внешняя сторона диафрагмы компенсатора имеет непосредственный контакт с окружающей жидкостью через отверстия в корпусе.

Протектор состоит из корпуса, разделенного диафрагмой на две герметич ные камеры, заполненные жидкостями, торцовых -уплотнений и промежуточного вала для передачи вращения от электродвигателей к насосу. Вал протектора вращается в радиальных подшипниках скольжения и зафиксирован от перемещения в осевом направлении относительно неподвижной части посредством двухстороннего упорного подшипника 1).

Однако надежность и долговечность электродвигателя с известной 40 гидравлической защитой недостаточно велика вследствие непосредственного контакта гибкой диафрагмы компенсатора с властовой жидкостью, отсутствия последовательного дубли- g5 рования элементов, обеспечивающих герметичность электродвигателя, непосредственного контакта пластовой жидкости с поверхностями торцовых уплотнений. 50

Кроме того, компоновка электродвигателя неудобна из-за размещения компенсатора под электродвигателем, а протектора в верхней его части. части. 55 .Ф

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, состоящее иэ ва- 60 ла, торцовых уплотнений, корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплатне- 65 ний, и внутренние из которых заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя, а во внешней имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружающей средой g2)

Недостатком известной конструкции является отсутствие герметичности последовательно расположенных камер, предназначенных для уравновешивания давления и разделения пластовой и диэлектрической жидкостей, что снижает надежность устройства гидравлической защиты.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для гидравлической защиты погружного маслазаполненного электродвигателя,состоящем нз вала, торцовых уплотнений, корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений, и внутренние из которых заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя, а во внешней имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружающей средой,во внутренних камерах между торцовыми уплотнениями и корпусом установлена гибкая диафрагма,охватывающая вал, и в верхней части каждой из упомянутых камер между гибкой диафрагмой и фланцем установлен сбрасывающий клапан, при этом устройство снабжено дополнительным торцовым уплотнением, установленным во фланце между внешней и внутренней камерами, и трубками, уста.новленными-в отверстиях фланцев, разделяющйх внутренние камеры между собой и внешнюю камеру от внутренней, и имеющими высоту не менее высоты торцовых уплотнений.

Кроме того, нижний конец трубки, установленной в отверстии фланца между внешней и внутренней камерой, соприкасается с дном последней, при этом упомянутая трубка заполнена барьерной жидкостью.

Выполнение камер с помощью гибких диафрагм, торцовых уплотне- . ний и корпуса позволяет обеспечить последовательную их работу без нарушения герметичности.. Установка сбрасывающих клапанов между диафрагмами и торцовыми уплотнениями обеспечивает последовательный сброс избыточного объема масла всех камер.

В устройстве для защиты от проникновения пластовой жидкости по валу предусмотрено последовательное дублирование торцовых уплотнений, а камеры защищены.гидрозатвором,. образованным барьерной жидкостью, 1020924 который дублируется последовательно установленными диафрагмами.

Барьерная жидкость защищает верхнее торцовое уплотнение, а трубки, герметично установленные в отверстиях Фланцев корпуса, обеспечивают использование минимального объема барьерной жидкости. Трубка, контактирующая с дном внешней камеры, заполненная барьерной жидкостью, обеспечивает защиту диафрагмы от непосредственного контакта с пластовой жидкостью. Таким образом увеличена надежность устройства.

На чертеже представлено предлагаемое устройство. 15

Погружной маслозаполненный электродвигатель 1 содержит устройство 2 для гидравлической защиты, которое размещено со стороны рабочего конца зала электродвигателя 1, направлен- 20 ного вверх относительно поверхности земли. В корпусе устройства 2 разме-. щены гйбкие диафрагмы 3 и 4, которые совместно с торцовыми уплотнениями

5 и 6 разделяют устройство на три по- g$ следовательно расположенные герметичные камеры 7 и 8. Камеры 7 и 8 являют- ся внутренними, а камера 9 — внешней.

Гидравлическая связь между последовательными камерами 7-9 осуществляется щ через отверстия 10 во фланцах корпуса устройства 2. В отверстиях вдоль торцовых уплотнений установлены герме- тичные трубки 11 с высотой не менее, чем высота торцовых уплотнений, нахо- 5 дящихся в рабочем состоянии. Во внеш-. ней камере 9 на вал последовательно с существующим торцовым уплотнением 6 устанавливается дополнительное торцовое уплотнение 12, гидравлически соединенное с камерой 8 через отверстие 13, и трубка 14 которая расположена вдоль вала и диафрагмы 4 и контактирует с дном камеры 8. В устройстве может быть. более двух внутренних

Ф камер, которые образуютея аналогично 45 камерам 7 и 8.

В корпусе устройства 2 между торцовыми уплотнениями 5,6 и гибкими диафрагмами 3 и 4 установлены сбрасывающие клапаны 15 и 16, соединяющие полости камер 7 и 8 и выпускающие из них жидкость s случае наличия избыточного давления в каждой из камер. За счет наличия клапанов исключается создание больших избыточных давлений в камерах 7 и 8,а также воздействия этих давлений на диафрагмы.:3 и 4. Торцовое уплотнение 12 находится в тяжелой барьерной жидкости с удельным весом, превыаающнм удельный вес пластовой жидкости 17. Камеры 7 и 8 заполнены диэлектрической жидкостью. Кроме этого, в трубке

14 и иа дне камеры 9 также находит- 65 ся барьерная жидкость, которая перекрывает нижнюю часть трубки 14.

Заполнение внутренней полости камеры 7 диэлектрической жидкостью производится через клапан 18 при открытом отверстии 19. После появ-,. ления диэлектрической жидкости из отверстия 19 клапан 18 герметично уплотняется. Заполнение внешней полости камеры 7 диэлектрической жидкостью производится через клапан

20 при открытом отверстии 21. После появления диэлектрической жидкости из отверстия 21 клапан 20 герметично уплотняется. Заполнение внЕшней полости камеры 8 диэлектрической:жидкостью производится через отверстие 22 при открытом отверстии

13. После появлении диэлектрической жидкости из отверстия 1.3 необходимо герметично уплотнить отверстия 13, l9 21 и 22 ° Заполнение электродвигателя 1 с устройством гидрозащиты дозированным объемом тяжелой барьер ной жидкости производится через отверстие 23.

Электродвигатель 1 с устройством для гидравлическЬй защиты работает следующим образом.

При включении электродвигателя,. диэлектрическая жидкость в камерах

7 и 8 нагревается и увеличивается в объеме. Увеличение объема диэлектрической жидкости в камерах 7 и 8 компенсируется за счет деформации диафрагмы 3 и 4, при этом диафрагзаю отходят от своего первоначального положения в сторону наружной стенки корпуса устройства 2. Избыточное

Ъ давление в камерах 7 и 8 регулируется, сбрасывающими клапанами 15 и 16 °

Увеличение объема диэлектрической жидкости в камере 8 компениируется за счет выталкивания из трубок 14 и 11 барьерной жидкости и диэлектрической жидкости во внешнюю среду. В первоначальной стадии электродвигатель 1 работает с избыточным давлением в камере .7 по отношению к давлению в камере 8.

Поверхности трения уплотнений

5,6 и 12 смазываются за счет расхода диэлектрической жидкости, поступающей из камер 7 и 8 под действием центробежной силы торцовых уплотнений и избыточного давления в камерах 7 и 8.

При расиоде диэлектрической жидкости через торцовые уплотнения 5 и б давление в камерах 7 и 8 уравновешивается. В это время расход диэлектрической жидкости через торцовые уплотнения 5 и 6 незначительный, вследствие отсутствия перепада . давлений между полостями камер 7 и 8, а поверхности трения смазы ваются установившимся слоем ди- .

1020924

10 электрической или барьерной жидкостей.

Длительное время расход диэлектрической или барьерной жидкости иэ камеры 8 будет отсутствовать вследствие уравновешивания центробежной силы, возникающей в торцовом уплотнении 12 и силы, получаемой за счет разных удельных весов барьерной жидкости и диэлектрической жидкости в камере 8.

В случае выхода из строя торцового уплотнения 12, барьерная жид- . кость .поступает в йолость работы торцового уплотнения б, а в случае выхода из строя торцового уплотне- 15 ния б барьерная жидкость поступает во внешнюю полость камеры 7. Поступающая в камеру барьерная жидкость покрывает торцовое уплотнение 5, а пластовая жидкость располагается 20 во внешней полости камеры 7 в зависимбсти от разности удельных весов получаемой смеси диэлектрической и пластовой жидкостей. т

Условия. работы торцового уплотнения 12 в среде барьерной, затем пластовой жидкостей, а торцовых уплотнений 5 и б, работающих в среде диэлектрической,а затем барьерной и пластовой жидкостей, улучшены по 30 сравнению с условиями работы в среде диэлектрической, а затем пластовой жидкостей, поэтому долговечность работы торцовых уплотнений 5,6 и 12 повышается. 35

В случае проникновения через барьерную жидкость в камеру 8 пластовой жидкости ограничение ее движения в камеру 7 осуществляется гибкой диафрагмой 4, а в случае выхода из строя гибкой диафрагмы 4, ограничение ее движения во внутреннюю полость камеры 7 осуществляется гибкой диафрагмой 3.

При остановке электродвигателя в результате остывания и уменьшения объема диэлектрической жидкости в камерах 7 и 8 гибкие диафрагмы 3 и 4 прижимаются к внутренней стенке корпуса, а часть внешней полости камеры 8 заполняется пластовой жидкостью и давление в электродвигателе уравновешивается.

Таким образом, указанная конструкция устройства гидравлической защиты электродвигателя при выходе из строя двух из трех уплотнительных устройств

5,6 и 12 и двух из трех разделяющих элементов (диафрагм 3 4 и барьерной жидкости) остается работоспособной.

Вследствие отсутствия перепада давлений между камерами 7 и 8 и последовательного поступления пластовой жидкости 17 из камеры 8 в камеру 7, а также последовательной работы торцовых уплотнений 12,.5 и б в среде барьерной жидкости, внутренняя полость камеры 7 окажется длительное время заполненной диэлектрической жидкостью с неизменяемой электрической прочностью, что позволит повысить и долговечность работы электродвигателя.

ВНИИПИ Заказ 3911/46

Тираж 687 Подписное

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