CN2244635Y - 潜油电机保护装置 - Google Patents

Abstract

一种潜油电机保护装置，包括安置在电机上面的上保护器和下保护器，其特征在于所说的上保护器是由上、下接头、壳体、护轴管、转筒、滑动轴承和轴向止推轴承组成的气体隔离式保护器，所说的下保护器沉淀室底部设有单向阀，在电机的下面设有由上、下接头、壳体、活塞、弹性套管、下部接管和熔通器组成的平衡补偿器。本实用新型具有结构简单、装配方便、使用寿命长、工作安全可靠等优点，适用于油井下长期工作电机的保护。

Description

潜油电机保护装置

本实用新型属于电机保护技术领域，具体涉及一种潜油电机保护装置。

现有的潜油电泵的电机多采用沉淀式和胶囊式两种保护器，沉淀式保护器主要是利用水重油轻的原理，并通过上、下两节保护器中的机械密封对潜油电机进行隔离保护，使之不立即受井液的浸蚀，从而避免在短期内短路，延长工作寿命。这种保护器的主要缺点是机械密封的工作封面暴露在含有砂粒的井液中，工作寿命短，易引起泄漏，从而使井液进入电机中引起电机绝缘破坏。同时，在含水量大和反复启动的情况下，其呼吸(即热胀冷缩)作用强，每次呼吸时，热胀排出的是电机油，而冷却时吸进的却是井液，这将很快导致保护器失效。胶囊式保护器在井中高温高压的工作条件下易产生老化和脆裂，工作寿命短，且其机械密封部件也存在暴露在井液中的弊病。

本实用新型的目的是设计一种结构简单、装配方便、使用寿命长、能安全可靠地防止井液进入潜油电机的保护装置。

本实用新型的目的是通过设计一种气体隔离式的上保护器和将上呼吸改为下呼吸的平衡补偿器来实现的，其具体结构如下：包括安置在电机上面的上保护器和下保护器，其特征在于所说的上保护器由上接头、下接头、中间接头、壳体、护轴管、转筒和轴向止推轴承、径向滑动轴承组成，护轴管套在旋转轴的外面，其下端固定在中间接头上，其上端敞开，转筒套在护轴管外面，其上端固定在旋转轴上，其下端敞开，中间粗两端细，止推轴承的动盘安装在旋转轴上，静盘安装在下接头上，四副滑动轴承分别设在旋转轴与上接头、旋转轴与中间接头、转筒与中间接头、护轴管内壁上端与旋转轴之间，所说的下保护器包括由隔筒、沉淀管、护轴管、上接头、中间接头和机械密封(包括密封动环和密封静环)组成的沉淀室、下接头及径向滑动轴承、轴向止推轴承，沉淀室底部安装有与电机连通的单向阀，在电机的下面设有由上接头、壳体、下接头、活塞、弹性套管、下部接管和熔通器组成的平衡补偿器，弹性套管的上端固定在活塞上，其下端固定在活塞行程限位支柱上，下接头的中心开有通油孔，孔下部的凹坑内设有熔通器。

本实用新型采用结构简单、容易加工制造、效果独特的非接触式空气隔离器代替原有的机械密封式上保护器，使得井液与电机油完全隔离，有较理想的保护效果，并为具有机械密封沉淀式的下保护器提供了较好的工作环境，延长了保护器的使用寿命。将原有的机械密封结构的上呼吸式方案改为由平衡补偿器提供的下呼吸式方案，由于水重油轻，原来每次呼吸排出的是油，吸入的是井液，电机油流失较大，而本实用新型杜绝了这种电机油的损失。可见，本实用新型具有结构简单、装配方便、使用寿命长、工作安全可靠等优点。

本实用新型有如下附图：

图1保护装置在油井中连接示意图

图2潜油电机保护装置结构示意图

以下结合附图对本实用新型作详细说明。

图1为本实用新型应用于潜油电泵在油井中的结构示意图。潜油电泵由底部平衡补偿器(24)、潜油电机(27)、下保护器(32)、上保护器(35)、液气分离器(45)、潜油泵(46)、油管(47)、电缆(48)和油井套管(49)等组成。

图2为本实用新型结构示意图。为了便于装配，本实用新型采用了分节设计的方案，上、下保护器和平衡补偿器各为一节，均设置在壳体内，通过各节的上、下接头与其它部件连接，这对各节的装配和整体的组装都是十分有利的。与电机相连接的下保护器32可以按现有技术进行设计，例如可采用机械密封式的沉淀室结构，由一级或二级机械密封组成，每级密封设计成包括由上接头34、中间接头29、护轴管12、放气堵头13、沉淀管11、密封动环14、密封静环15和隔筒31组成的沉淀室30以及下接头7、滑动轴承28、33、止推轴承8、9，为了安全起见，在沉淀室30底部设有与电机27相通的单向阀10。

上保护器35由上接头21、下接头16、中间接头37、壳体42、护轴管19、转筒18和轴向止推轴承8、9、滑动轴承36、17、41、43组成，护轴管19套在旋转轴44外面，其下端固定在中间接头37上，工作时不转动，下端封闭，因而电机油不能从下端外流，其上端是敞开的。转筒18套在护轴管外面，其上端固定在旋转轴44上，是封闭的，并可设有静密封件20，其下端敞开，工作时随旋转轴一起转动。为了保证足够的空气贮存量，转筒具有一定长度，并设计成中间粗、两头细的形状。为了保证工作时转动平稳，与转筒下端相应的中间接头上设有滑动轴承17，在护轴管内壁上端也设有滑动轴承41，在上接头21与旋转轴44之间设有滑动轴承43，在中间接头37与旋转轴44之间设有滑动轴承36。为了支撑上保护器转子的重力，轴向止推轴承的动盘9安装在旋转轴44上，其静盘8安装在下接头16上。护轴管19与转筒18组成了气体隔离井液的空气室40，虽然其结构不太复杂，但其作用很独特，可将空气牢牢地约束在其上部，且护轴管与转筒之间不发生直接接触，故使用寿命长而可靠。当充油时，电机油39从护轴管与轴之间的间隙自下往上流，多余的油翻过护轴管顶端向外流，由于转筒内存在有空气，它的密度比电机油小，因此，在地面的条件下，流到转筒内腔的电机油只能通过下面的开口向外流(不能把转筒内的空气挤走)，空气仍留在转筒内。将潜油电泵下到井中，潜入井液面下几百米深，此处的压强有几个兆巴，压力逐渐增高的井液38通过转筒的下端进入转筒内腔，将原有的空气向上压缩，转筒内的液面逐渐上升，但井液只能位于被压缩的空气的下面，不能与护轴管16内的电机油接通，实现了把井液与电机油隔开的目的。当机器受热后，上保护器35内的电机油(上保护器内存油数量很少)受热膨胀，这部分电机油翻过护轴管上端向外流，也只能流到空气的下面和井液的上面；机器冷却过程中，机内电机油收缩，压力降低，护轴管内的油位下降，护轴管外的空气在井液的推动下翻过护轴管上端进入护轴管内，通过计算表明，能进入护轴管内只是一小部分空气，转筒内的井液是进不了护轴管的。下一次上保护器内电机油热胀时，护轴管内的电机油油位升高，把空气往护轴管外赶，如果油温与第一次相同，则油面上升与护轴管上端面齐平。冷缩过程所造成的结果和上面所叙述的一样，井液始终进不到护轴管内部，从而实现了井液被气体隔离的目的，给下保护器中的动密封创造一个良好的工作环境，使其工作更可靠，因而大大地加强了对电机的保护。

本实用新型的另一个特征是：除了从电机27(其上面有注油孔及堵头6)上面加以很好的保护外，还将大部分功能(如内外腔压力平衡、油的热胀冷缩的呼吸作用、向电机补充油等)巧妙地移到电机的下面，在那里不仅有效空间大，而且处于电机的下面，使由于某种原因而渗入电机内腔的井液(主要是水)，由于其密度大于电机油而沉积在平衡补偿器24内，因而减少了电机绝缘遭到破坏的可能性。潜油电机的呼吸作用和电机内外腔的压力平衡作用主要由设置在电机下面的底部平衡补偿器24来完成，当电机油受热膨胀(随着电机浸入井液深度的增加井温逐渐升高，电机起动后其本身发热也使电机油油温升高)油压将升高，活塞5上、下原有的压力平衡受到破坏，电机中的电机油推动活塞向下移，直至达到新的压力平衡；反之，电机停机，油温下降，压力降低，底部的井液推动活塞向上移动，这两种过程就实现了在井液完全隔离情况下的压力平衡和呼吸作用。因而，在该保护器装置的呼吸过程中电机油是不会损耗的，这就克服了现有沉淀式保护器在正常工作和频繁起动情况下所存在的电机油日益减少的缺点。

平衡补偿器24由上接头26、壳体25、下接头1、活塞5、弹性套管4、下部接管22、熔通器2和活塞行程限位支柱3组成。弹性套管4的上端固定在活塞5上，其下端固定在活塞行程限位支柱3上，下接头1的中心开有通油孔23，孔23下部的凹坑内设有熔通器2。下接头1上设有注油孔，注油后由堵头6堵死。为了提高工作的可靠性，可以采用两级活塞的设计方案，在正常情况下两活塞同向运动，当其中之一发生故障(如泄漏)时，另一个能照常工作。弹性套管4可以采用橡胶制作，与胶囊式保护器相类似，也可以采用不锈钢波纹管，以有较长的工作寿命，可经受更高的温度。下部接管22的作用在于当电机油冷缩时，井液通过底部的熔通器2进入下部接管，避免井液直接与弹性套管接触而减少弹性套管受井液腐蚀而损坏的可能性。

本实用新型还可以利用平衡补偿器内的活塞上移给电机补充电机油，其技术方案是在向底部平衡补偿器克油时，不使弹性元件(波纹管4)上端所连的活塞上升至最高位置，使其在完成呼吸作用之外，有余力给由于某种原因而损耗了的电机油以补充，也就是让活塞具有继续上移的能力，从而维持电机中油位不变，此法操作简单，但效果明显。

在平衡补偿器的最下部设有熔通器2，例如可设在下接头1端部的凹坑内，凹坑经过下接头1中心的通油孔23与弹性套管4内部连通，凹坑内置易熔片，外面可用带孔螺钉定位，其结构可与高压锅的安全阀类似。保护器充满油时，由于易熔片有一定强度，油不会外泄。平衡补偿器连同整个保护装置下到油井中后，在井下温度和压力作用下，易熔片破裂，使平衡补偿器与井液相通，以平衡内、外腔压力。本实用新型适用于油井下长期工作电机的保护。

Claims (3)

1.一种潜油电机保护装置，包括安置在电机(27)上面的上保护器(35)和下保护器(32)，其特征在于所说的上保护器(35)由上接头(21)、下接头(16)、中间接头(37)、壳体(42)、护轴管(19)、转筒上端静密封件(20)、转筒(18)和轴向止推轴承(8、9)、滑动轴承(36、17、41、43)组成，护轴管(19)套在旋转轴(44)的外面，其下端固定在中间接头(37)上，其上端敞开，转筒(18)套在护轴管(19)外面，其上端固定在旋转轴(44)上，其下端敞开，中间粗两端细，止推轴承的动盘(9)安装在旋转轴(44)上，静盘(8)安装在下接头(16)上，滑动轴承(43、46)分别设在旋转轴(44)与上接头(21)、旋转轴(44)与中间接头(37)之间，滑动轴承(17)设在转筒(18)与中间接头(37)之间，滑动轴承(41)设在护轴管(19)内壁上端与旋转轴(44)之间，所说的下保护器(32)包括由隔筒(31)、沉淀管(11)、放气堵头(13)、护轴管(12)、上接头(34)、中间接头(29)和机械密封(14、15)组成的沉淀室(30)、下接头(7)及滑动轴承(28、33)，止推轴承(8、9)；沉淀室(30)底部安装有与电机(27)连通的单向阀(10)，在电机(27)的下面设有由上接头(26)、壳体(25)、下接头(1)、活塞(5)、弹性套管(4)、下部接管(22)和熔通器(2)组成的平衡补偿器(24)，弹性套管(4)的上端固定在活塞(5)上，其下端固定在活塞行程限位支柱(3)上，下接头(1)的中心开有通油孔(23)，孔(23)下部的凹坑内设有熔通器(2)。

2.根据权利要求1所述的潜油电机保护装置其特征在于所说的弹性套管(4)采用橡胶制作。

3.根据权利要求1所述的潜油电机保护装置其特征在于所说的弹性套管(4)采用不锈钢制作。

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