CN115492773A - 一种海洋石油开采用离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋石油开采用离心泵，包括：驱动电机、离心泵盒和热膨密封机构，驱动电机的输出端设有主轴，主轴的热膨密封机构固定套接于主轴的表面，主轴的一端贯穿至离心泵盒的内侧并固定套接有涡轮盘，离心泵盒的内侧固定安装有隔热衬盒和气密压盖，离心泵盒的内侧设有套接于主轴外侧的导液衬套。本发明中，通过设置新型密封保护器件结构，利用热膨密封机构作为驱动电机和离心泵盒的轴端动密封结构，在驱动电机驱动离心泵盒内部涡轮盘旋转工作时，通过固定套座和内衬管的相对旋转运动作为承托结构，并实现驱动电机和离心泵盒轴端的密封，提高防护能力。

Description

一种海洋石油开采用离心泵

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，具体为一种海洋石油开采用离心泵。

背景技术

海洋石油111FPSO泵类设备较多，是海上设施中主要耗能设备之一，其主要由泵舱泵、机舱泵和上部模块泵组成，能耗占比高，同时叶轮普遍存在腐蚀状况，使用寿命约1年。因此，泵类设备的优化设计对于降低FPSO能耗，减少日常维护保养成本至关重要。潜油电机是电潜泵系统的重要组成部分，它是电潜泵系统的原动机，为离心泵提供旋转动能，直接影响电潜系统的可靠性及稳定性。离心泵保护机构是电泵机组正常运转不可缺少的重要部件之一。根据结构和作用原理不同，可将其分为连通式、沉降式和胶囊式三种类型，保护器主要功能在于密封电机轴的动力输出端，防止井液进入电机并在电泵机组工作中，为电机油的进行降温冷却保证电泵机组的正常工作。

在石油开采中离心泵进行油气的泵送，由于地热能作用所输送的油气温度普遍较高，导致离心泵长时间工作后，油气温度传导至离心泵以及其电机部分，导致离心泵内部保护器件受热膨作用从而使旋转轴端与密封保护组件之间摩擦转动增大，以引发严重的机械磨损，且现有的离心泵结构无任何隔热降温手段主要通过嵌入海水中，由海水进行降温，大量热量仍可传导至电机部分导致电机工作不稳定，存在一定缺陷。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种海洋石油开采用离心泵，来解决目前存在的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种海洋石油开采用离心泵，包括：驱动电机、离心泵盒和热膨密封机构，所述驱动电机的输出端设有主轴，所述主轴的热膨密封机构固定套接于主轴的表面，所述主轴的一端贯穿至离心泵盒的内侧并固定套接有涡轮盘，所述离心泵盒的内侧固定安装有隔热衬盒和气密压盖，所述离心泵盒的内侧设有套接于主轴外侧的导液衬套；

所述热膨密封机构包括固定套座、内衬管、密封插套以及套接于内衬管外侧的热膨消除环、第一密封环座、第二密封环座和承环，所述热膨消除环、第一密封环座、第二密封环座和承环位于固定套座的内侧，所述固定套座的一侧设有与离心泵盒表面固定连接的压环盖，所述固定套座的另一侧固定安装有承环座，所述承环座的内侧固定安装有轴承环，所述承环座的内侧设有位于轴承环两侧的接合环，所述第一密封环座和第二密封环座分别位于热膨消除环的两侧，所述承环的一侧与第二密封环座的一侧相互抵接，所述第一密封环座、第二密封环座和承环的内侧与内衬管的表面滑动抵接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述密封插套的一端固定套接于导液衬套的内侧，所述承环座的一端与驱动电机的表面固定连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述气密压盖的外周承斜面结构且与隔热衬盒的表面密封抵接，且气密压盖的一侧与隔热衬盒的内侧密封抵接，所述导液衬套固定套接于离心泵盒的内侧，且与气密压盖之间设有降温液腔，所述导液衬套的表面设有若干承圆周方向分布且与降温液腔相连通的通孔。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述隔热衬盒和气密压盖为硅酸铝纤维棉材质构件，所述隔热衬盒的内侧和气密压盖的表面设有硬化层，所述硬化层为SiC复合陶瓷材质构件。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述密封插套的一端滑动套接有位于压环盖内侧的动密封环，所述密封环的另一侧与第一密封环座的侧面相抵接，所述（密封插套的外侧设有若干与导液衬套内侧相抵接的密封凸棱。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述热膨消除环包括定承座、第一抵环和第二抵环，所述定承座的表面开设有若干通孔并嵌入安装有弹簧销，所述第一抵环和第二抵环分别位于定承座的两侧并与弹簧销的两端相抵接，所述第一抵环和第二抵环的另一侧分别于第一密封环座和第二密封环座的表面相抵接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述定承座的两侧均固定安装有若干限位插片，所述第一抵环和第二抵环位于限位插片的内侧，所述第一密封环座和第二密封环座的表面均开设有若干于限位插片相适配的插槽。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述承环为聚四氯乙烯材质构件，所述承环的内外表面分别与内衬管外侧和固定套座的内侧滑动抵接。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过设置新型密封保护器件结构，利用热膨密封机构作为驱动电机和离心泵盒的轴端动密封结构，在驱动电机驱动离心泵盒内部涡轮盘旋转工作时，通过固定套座和内衬管的相对旋转运动作为承托结构，并实现驱动电机和离心泵盒轴端的密封，提高防护能力。

2.本发明中，在驱动电机和离心泵盒长时间工作中，热膨密封机构受热后通过内部一系列耐高温弹性密封组件消除径向应力，以及通过热膨消除环消除密封组件间的轴向应力，以避免密封结构与固定套座和内衬管之间过度抵接对主轴转动造成干扰，减少热膨后的运动摩擦，以提高热膨密封机构的使用寿命。

3.本发明中，通过在离心泵盒内部布置隔热衬盒和导液衬套结构，利用隔热衬盒隔离高热油气对离心泵盒以及驱动电机的热传导，并通过做在导液衬套内部建立降温液腔结构通过与外界海水环境的连通，由外部水液代离导液衬套和主轴表面大量热量，进一步防止油气高温的传导。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的剖面结构示意图；

图3为本发明一个实施例的离心泵盒截面结构示意图；

图4为本发明一个实施例的热膨密封机构截面结构示意图；

图5为本发明一个实施例的热膨密封机构分解结构示意图；

图6为本发明一个实施例的固定套座内部组件结构示意图；

图7为本发明一个实施例的热膨消除环分解结构示意图。

附图标记：

100、驱动电机；110、主轴；

200、离心泵盒；210、隔热衬盒；220、涡轮盘；230、导液衬套；211、气密压盖；231、降温液腔；

300、热膨密封机构；310、固定套座；320、内衬管；330、密封插套；340、热膨消除环；350、第一密封环座；360、第二密封环座；370、承环；311、压环盖；312、承环座；313、轴承环；314、接合环；341、定承座；342、第一抵环；343、第二抵环；344、限位插片；345、弹簧销。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种海洋石油开采用离心泵。

结合图1-7所示，本发明提供的一种海洋石油开采用离心泵，包括：驱动电机100、离心泵盒200和热膨密封机构300，驱动电机100的输出端设有主轴110，主轴110的热膨密封机构300固定套接于主轴110的表面，主轴110的一端贯穿至离心泵盒200的内侧并固定套接有涡轮盘220，离心泵盒200的内侧固定安装有隔热衬盒210和气密压盖211，离心泵盒200的内侧设有套接于主轴110外侧的导液衬套230；

热膨密封机构300包括固定套座310、内衬管320、密封插套330以及套接于内衬管320外侧的热膨消除环340、第一密封环座350、第二密封环座360和承环370，热膨消除环340、第一密封环座350、第二密封环座360和承环370位于固定套座310的内侧，固定套座310的一侧设有与离心泵盒200表面固定连接的压环盖311，固定套座310的另一侧固定安装有承环座312，承环座312的内侧固定安装有轴承环313，承环座312的内侧设有位于轴承环313两侧的接合环314，第一密封环座350和第二密封环座360分别位于热膨消除环340的两侧，承环370的一侧与第二密封环座360的一侧相互抵接，第一密封环座350、第二密封环座360和承环370的内侧与内衬管320的表面滑动抵接。

在该实施例中，密封插套330的一端固定套接于导液衬套230的内侧，承环座312的一端与驱动电机100的表面固定连接。

具体的，使驱动电机100通过热膨密封机构300直接与导液衬套230进行连接，将主轴110密封于热膨密封机构300的内侧，避免外界海水进入驱动电机100或离心泵盒200造成油气蟹柳或驱动电机100短路损坏。

在该实施例中，气密压盖211的外周承斜面结构且与隔热衬盒210的表面密封抵接，且气密压盖211的一侧与隔热衬盒210的内侧密封抵接，导液衬套230固定套接于离心泵盒200的内侧，且与气密压盖211之间设有降温液腔231，导液衬套230的表面设有若干承圆周方向分布且与降温液腔231相连通的通孔。

具体的，利用导液衬套230表面通孔使降温液腔231内部灌入海水，在气密压盖211与隔热衬盒210和离心泵盒200的双重密封下避免海水混入油气中，通过外部海水对导液衬套230和主轴110进行降温。

在该实施例中，隔热衬盒210和气密压盖211为硅酸铝纤维棉材质构件，隔热衬盒210的内侧和气密压盖211的表面设有硬化层，硬化层为SiC复合陶瓷材质构件。

具体的，利用硅酸铝纤维棉作为离心泵盒200的内衬结构避免油气温度与离心泵盒200之间传导，通过隔热衬盒210和气密压盖211表面的SiC复合陶瓷硬化层结构，具有优良的表面性能避免油气输送中的气蚀作用，且具有高韧性高强度，提高隔热衬盒210的使用寿命。

在该实施例中，密封插套330的一端滑动套接有位于压环盖311内侧的动密封环，密封环的另一侧与第一密封环座350的侧面相抵接，密封插套330的外侧设有若干与导液衬套230内侧相抵接的密封凸棱。

具体的，通过密封插套330实现压环盖311与导液衬套230的密封接合，由东密封换降低第一密封环座350的运动摩擦对第一密封环座350的位置进行限位，避免第一密封环座350轴向偏移。

在该实施例中，热膨消除环340包括定承座341、第一抵环342和第二抵环343，定承座341的表面开设有若干通孔并嵌入安装有弹簧销345，第一抵环342和第二抵环343分别位于定承座341的两侧并与弹簧销345的两端相抵接，第一抵环342和第二抵环343的另一侧分别于第一密封环座350和第二密封环座360的表面相抵接。

进一步的，定承座341的两侧均固定安装有若干限位插片344，第一抵环342和第二抵环343位于限位插片344的内侧，第一密封环座350和第二密封环座360的表面均开设有若干于限位插片344相适配的插槽。

具体的，通过热膨消除环340消除密封组件间的轴向应力，以避免密封结构与固定套座310和内衬管320之间过度抵接对主轴转动造成干扰，减少热膨后的运动摩擦，限位插片344对第一密封环座350和第二密封环座360轴向运动具有一定的导向作用，避免第一密封环座350和第二密封环座360热膨挤压偏斜。

在该实施例中，承环370为聚四氯乙烯材质构件，承环370的内外表面分别与内衬管320外侧和固定套座310的内侧滑动抵接。

具体的，通过承环370实现内衬管320在固定套座310内侧的运动支撑，利用聚四氯乙烯环的耐磨性和自我修复性，降低运动中磨损和摩擦效果。

本发明的工作原理及使用流程：

在使用该海洋石油开采用离心泵时，在驱动电机100的驱动下通过主轴110带动离心泵盒200内部涡轮盘220旋转运动进行工作，在主轴110旋转中，内衬管320套接于主轴110表面在轴承环313、热膨消除环340、第一密封环座350和第二密封环座360的支撑下进行同步旋转运动，由密封插套330一端插入导液衬套230的内部以及内衬管320一端与驱动电机100表面的固定接合实现离心泵盒200和热膨密封机构300的密封防护，并由轴承环313、热膨消除环340、第一密封环座350和第二密封环座360进行运动支撑保证主轴110的高速转动；

在离心泵盒200进行油气输送中，高温油气在隔热衬盒210的内部通过涡轮盘220旋转输送，隔热衬盒210进行隔热防护避免高温油气导致离心泵盒200的温度上升，降低两者之间的热传导效果，外部环境水液通过导液衬套230表面孔洞进入降温液腔231内部对气密压盖211的热量进行吸收，并通过降温液腔231与外界海水的连通带气密压盖211和导液衬套230的大部分热能，对离心泵盒200和主轴110进行降温，毕敏热量传导至驱动电机100，离心泵长时间工作导致热膨密封机构300不可避免的产生高温后，通过热膨消除环340、第一密封环座350和第二密封环座360发生高温膨胀效应，从而进行横向的膨胀，由定承座341两侧第一抵环342和第二抵环343的回退为第一密封环座350和第二密封环座360的膨胀预留空间，避免第一密封环座350和第二密封环座360过度径向膨胀提高内衬管320与固定套座310之间的运动摩擦，从而避免第一密封环座350和第二密封环座360的过快磨损，从而提高整个热膨密封机构300的使用寿命。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，包括：驱动电机（100）、离心泵盒（200）和热膨密封机构（300），所述驱动电机（100）的输出端设有主轴（110），所述主轴（110）的热膨密封机构（300）固定套接于主轴（110）的表面，所述主轴（110）的一端贯穿至离心泵盒（200）的内侧并固定套接有涡轮盘（220），所述离心泵盒（200）的内侧固定安装有隔热衬盒（210）和气密压盖（211），所述离心泵盒（200）的内侧设有套接于主轴（110）外侧的导液衬套（230）；

所述热膨密封机构（300）包括固定套座（310）、内衬管（320）、密封插套（330）以及套接于内衬管（320）外侧的热膨消除环（340）、第一密封环座（350）、第二密封环座（360）和承环（370），所述热膨消除环（340）、第一密封环座（350）、第二密封环座（360）和承环（370）位于固定套座（310）的内侧，所述固定套座（310）的一侧设有与离心泵盒（200）表面固定连接的压环盖（311），所述固定套座（310）的另一侧固定安装有承环座（312），所述承环座（312）的内侧固定安装有轴承环（313），所述承环座（312）的内侧设有位于轴承环（313）两侧的接合环（314），所述第一密封环座（350）和第二密封环座（360）分别位于热膨消除环（340）的两侧，所述承环（370）的一侧与第二密封环座（360）的一侧相互抵接，所述第一密封环座（350）、第二密封环座（360）和承环（370）的内侧与内衬管（320）的表面滑动抵接。

2.根据权利要求1所述的一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，所述密封插套（330）的一端固定套接于导液衬套（230）的内侧，所述承环座（312）的一端与驱动电机（100）的表面固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，所述气密压盖（211）的外周承斜面结构且与隔热衬盒（210）的表面密封抵接，且气密压盖（211）的一侧与隔热衬盒（210）的内侧密封抵接，所述导液衬套（230）固定套接于离心泵盒（200）的内侧，且与气密压盖（211）之间设有降温液腔（231），所述导液衬套（230）的表面设有若干承圆周方向分布且与降温液腔（231）相连通的通孔。

4.根据权利要求1所述的一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，所述隔热衬盒（210）和气密压盖（211）为硅酸铝纤维棉材质构件，所述隔热衬盒（210）的内侧和气密压盖（211）的表面设有硬化层，所述硬化层为SiC复合陶瓷材质构件。

5.根据权利要求1所述的一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，所述密封插套（330）的一端滑动套接有位于压环盖（311）内侧的动密封环，所述密封环的另一侧与第一密封环座（350）的侧面相抵接，所述密封插套（330）的外侧设有若干与导液衬套（230）内侧相抵接的密封凸棱。

6.根据权利要求1所述的一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，所述热膨消除环（340）包括定承座（341）、第一抵环（342）和第二抵环（343），所述定承座（341）的表面开设有若干通孔并嵌入安装有弹簧销（345），所述第一抵环（342）和第二抵环（343）分别位于定承座（341）的两侧并与弹簧销（345）的两端相抵接，所述第一抵环（342）和第二抵环（343）的另一侧分别于第一密封环座（350）和第二密封环座（360）的表面相抵接。

7.根据权利要求6所述的一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，所述定承座（341）的两侧均固定安装有若干限位插片（344），所述第一抵环（342）和第二抵环（343）位于限位插片（344）的内侧，所述第一密封环座（350）和第二密封环座（360）的表面均开设有若干于限位插片（344）相适配的插槽。

8.根据权利要求1所述的一种海洋石油开采用离心泵，其特征在于，所述承环（370）为聚四氯乙烯材质构件，所述承环（370）的内外表面分别与内衬管（320）外侧和固定套座（310）的内侧滑动抵接。

Images