NO163503B - Pumpeaggregat. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et pumpeaggregat som angitt i krav l's innledning.

Oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med behovet for

å kunne pumpe en brønnstrøm fra offshore-petroleumsfelter til land. Transport av uprosessert brønnstrøm over lange avstander til landbaserte prosessanlegg byr på store potensi-elle gevinster. Ved å plassere mest mulig av det tunge, voluminøse prosessanlegget på land, står man friere med hensyn til optimal utforming fordi man ikke har de vekt- og plassbegrensninger som faststående og spesielt flytende plattformer byr på.

For å ku^ne transportere en brønnstrøm over lange avstander til land eller til eksisterende prosessplattformer med ledig kapasitet et stykke unna, vil det være nødvendig med under-vann s -pumpe stas J oner . Plassering av disse på havbunnen medfører flere fordeler. Kompressorer og pumper vil stå midt i et kjølemedium (havvannet) som holder tilnærmet konstant temperatur. Eksplosjonsfaren er eliminert og anlegget vil være upåvirket av vind og vær og ising. Det oppnås store besparelser i forbindelse med plattformkostander, innkvart-eringskostander og personell- og utstyrtransport til og fra land.

Undervanns-pumpestasjoner er imidlertid i utgangspunktet beheftet med en del ulemper og uløste problemer. Således vil daglig enkel inspeksjon og vedlikehold være utelukket. Systemer og komponenter for regulering og overvåking av fjerntliggende undervannsstasjoner er uprøvet teknologi. Den nødvendige elektriske energi må overføres over lange avstander og tilkoplingen til utstyret i undervannsstasjonen må skje på tilfredsstillende måte.

Alt utstyr og alle komponenter må være av høy kvalitet og ha høy pålitelighet. Vedlikeholdet må legges opp etter bestemte systemer, med mulighet for utskifting av utstyr.

Oppfinnelsen er som nevnt spesielt utviklet i forbindelse med behovet for en undervanns-pumpestasjon som kan pumpe en brønnstrøm fra feltet og til et mottagersted på land eller på en hosliggende plattform. Det er i denne forbindelse ønskelig å ha mulighet for enkel montering og demontering av et pumpeaggregat på havbunnen. Montering og demontering skal kunne skje ved hjelp av ubemannede dykkerfatøyer og/eller heisanordninger styrt fra overflaten. Service/vedlikehold, som skal skje ved utskifting av komplette enheter, skal kunne foretas i ønskede intervaller på minst et til to år. Tids-kontroll og regulering skal holdes på et minimum, og helst skal man kunne greie seg uten overvåking av pumpen under drift.

Med oppfinnelsen oppnås et pumpeaggregat som danner en enhet som relativt enkelt kan monteres henholdsvis demonteres på havbunnen, dvs. i en undervannsstasjon for produksjon eller viderepumping av hydrokarboner. Service/vedlikehold behøver bare foretas i lange intervaller (et til to år). Dette oppnås ifølge oppfinnelsen med et pumpeaggregat som angitt i krav 1, med de der i karakteristikken angitte kjennetegn.

Fra US-PS 2.406.947 er det kjent et pumpeaggregat hvor motorhus og pumpehus er sammenfattet til et utad lukket skall. Det foreligger også en trykkutlignende forbindelse mellom pumpe og motor. Til forskjell herfra har man Ifølge oppfinnelsen en trykkutlignende forbindelse som innbefatter et væskekammer over motoren, med et i dette væskekammer anordnet volumvariabelt kammeravsnitt som har fluidumforbindelse med pumpen som nevnt i krav l' s karakteristikk.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselv-stendige krav.

Ved at motorhus og pumpehus er sammenfattet til et utad lukket trykkskall oppnås en pumpeenhet som kan stå på havbunnen og kan skiftes ut som en enhet ved behov. De trykkutlignende forbindelser tilveiebringer en definert lekkasjevei, slik at man er sikret at brønnstrømmen ikke trenger inn i motoren. Væskekammeret over motoren er den i dette anordnede skillebelg mellom væsken og kammeret og et kammeravsnitt som har fluidumforbindelse med et sted i pumpen, er fordelaktig fordi det oppnås ønsket trykkutligning og definert lekkasjevei uten fare for at transportmedium (brønnstrøm) og motorens væskefylling (vann) skal blande seg, samtidig som det skaffes et reservoar som eksempelvis kan inneholde væske nok for 10.000 timers (to år) drift ved normal lekkasje gjennom den mekaniske tetning (med god sikkerhetsmargin).

Opplagringen av drlvakselen i tre lagre, hvorav to hovedlagre 1 den elektriske motor og et mindre belastet hjelpelager i pumpen er gunstig fordi det gis mulighet for væskesmøring av de to motorlagre og transportmedium- eller brønnstrømsmøring av lageret i pumpen. For korte pumper kan eventuelt hjelpe-lageret utelates.

Det brønnstrømsmurte lager sikres ytterligere ved at det tilknyttes et smøremiddelreservoar som har fluidumforbindelse med et trykksted i pumpen.

En fordelaktig pumpeutførelse er en vertikal flertrinns sentrifugalpumpe, fortrinnsvis i kombinasjon med en vannfylt elektrisk motor.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, som viser et snitt gjennom en foretrukken utførelsesform.

Det i tegningsfiguren i snitt viste pumpeaggregat innbefatter en vannfylt elektrisk motor 1, en flertrinns sentrifugalpumpe 2 og en konnektor 3, beregnet for tilkopling til et antydet brønnhode 4. Brønnhodet er bare ment som et eksempel, idet det her kan dreie seg eksempelvis om en manifold/vaeskerør fra en undervanns separator for olje og gass.

Pumpen 2 består i hovedsaken av et pumpehus 5 anordnet i et ytre pumpehus 6. Dette ytre pumpehus 6 er flensforbundet 7 med et hus 8 for motoren 1.

I motorhuset 8 er det øverst satt inn en lagerinnsats 9, og nederst er det satt inn en nedre lagerinnsats 10. Elektro-motorens drivaksel 11 er lagret opp i vannsmurte lagre 12, 13 i de respektive lagerinnsatser 9,10. Drivakselens 11 øvre ende er ved 14 opplagret i et aksiallager. Drlvakselen fortsetter ned gjennom pumpen 2 og er ved sin nedre ende opplagret i et brønnstrømsmurt lager 15. På drlvakselen er pumperotoren montert. Pumperotoren består som vist av flere løpehjul 16, i dette tilfelle syv løpehjul, og sentrifugalpumpen 2 har således syv trinn.

Pumpen 2 er ved sin nedre ende ved 17 flenskoplet med et kombinert innløp/utløp-hus 18 som på sin side er koplet til konnektoren 3.

I venstre halvdel av teghingsfiguren er konnektoren 3 vist koplet til et brønnhode 4 eller tilførselsledning. I høyre halvdel er pumpeaggregatet vist i en stilling hvor konnektoren 3 ennå ikke er koplet sammen med brønnhodet 4.

Brønnhodet 4 har et brønnstrømløp 19 og et brønnstrømløp 20. Tilsvarende løp 21,22 forefinnes i konnektoren 3. I huset 18 er det et tilsvarende løp 23 som virker som innløp for sentrifugalpumpen 2, og et løp 24 som danner utløp fra pumpen 2. I huset 18 er det videre utformet et rom 25 som danner et reservoar for en brønnstrømmengde for smøring av lageret 15. Dette rom 25 har gjennom en kanal 26 f luidumforbindelse med sentrifugalpumpens første trinn.

Mellom pumpen og motoren er det et trykkreduksjonskammer 27. Dette omgir som vist drlvakselen 11 og har fluidumforbindelse med sentrifugalpumpens andre pumpetrinn gjennom den med stiplede linjer viste kanal 28 i pumpehuset 5. Der hvor drlvakselen 11 går ut av pumpehusets 5 øvre ende er det anordnet et trykkstempel 29 som reduserer aksialkraftover-føringen til den elektriske motor. Derfor er det her anordnet en struping 30 mot trykkreduksjonskammeret 27. Drlvakselen 11

er avtettet mot trykkreduksjonskammeret med en mekanisk tetning 31.

Fra sentrifugalpumpens tredje trinn går det i utførelseseks-empelet en trykkutligningsledning 32, opp til et øvre hus 33 som danner en trykkutligningstank og lekkasjereservoar.

I det øvre hus 33 er det således anordnet et variabelt volum, her vist som en belg 34 som er fast og tett innspent i huset 33 ved sin øvre kant 35. Ledningen 32 munner ut øverst i huset 33 og munner som vist ut inne i belgen 34. Belgen 34 er i venstre halvdel av tegningsfiguren vist i sin sammenklap-pede stilling og er 1 høyre halvdel av figuren vist i sin fullt utstrukkede stilling. I huset 33, rundt belgen 34 er det et rom 36 som er vannfylt. Dette rom har gjennom en eller flere åpninger 37 forbindelse med det indre av elektro-motoren, som også er vannfylt. I den øvre lagerinnsats 9 er det som vist. en eller flere åpninger 38. En eller flere åpninger 39 er også anordnet i nedre lagerinnsats 10.

I den viste og beskrevne utførelse vil den mekaniske tetning

31 ha en definert lekkasjevei, fra motoren i retning mot trykkreduksjonskammeret 27 og pumpen 22. I utførelseseks-empelet er det annet og tredje pumpetrinn som er benyttet for den ønskede trykkutligning og defineringen av lekkasjeveien, men man er naturligvis ikke bundet til bruk av disse to spesielle pumpetrinn. Det som er vesentlig er at man sørger for slik trykkutligning via egnede trykkuttak fra pumpen, slik at man over en mekanisk tetning 31 får et ønsket og helst hare meget lite trykkfall i retning fra den vannfylte el-motor 1 og mot sentrifugalpumpen 2.

Rommet 36 dimensjoneres fordelaktig slik at det kan inneholde nok vann for eksempelvis to års normal drift, dvs. normal lekkasje gjennom den mekaniske tetning 31 pluss den nød-vendige sikkerhet. I denne forbindelse skal det ikke unnlates å nevnes at det som mekanisk tetning naturligvis benyttes en mekanisk tetning som i praksis betegnes som en null-lekkasje-tetning. Ulike slike mekaniske tetninger er på markedet og er velkjente for fagmannen.

Claims (2)

1. Pumpeaggregat innbefattende en væskefylt elektrisk motor (1) med et hus (8) og med en nedragende vertikal drivaksel (11), en pumpe (2) innbefattende et pumpehus (5,6) og en pumpedel (16) som er tilknyttet drlvakselen (11), og et kammer (27) rundt drlvakselen, mellom motoren (1) og pumpen (2) med en mekanisk tetning (31) mellom motoren og kammeret, idet motorhus (8) og pumpehus (6) er sammenfattet til et utad lukket trykkskall, kammeret (27) har trykkutlignende forbindelse (28) med et første sted i pumpen, og det væskefylte motorhus (8,33) har trykkutlignende forbindelse (32) med et andre sted i pumpen hvor det hersker et høyere trykk enn på det nevnte første sted, karakterisert ved at den trykkutlignende forbindelse (32) til det væskefylte motorhus (8,33) innbefatter et væskekammer (36) over motoren og en i dette anordnet volumvariabelt kammeravsnitt (34) som har fluidumforbindelse (32) med det nevnte andre sted i pumpen.

2. Pumpeaggregat ifølge krav 1, karakterisert ved at det volumvariable kammeravsnitt dannes av en skillebelg (34) mellom væsken i kammeret og fluidumforbind-elsen (32) med det nevnte andre sted i pumpen.