RU2031514C1

RU2031514C1 - Gear for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor

Info

Publication number: RU2031514C1
Authority: RU
Inventors: А.Х. Шильман; В.В. Петрова; Ю.И. Стариков
Original assignee: Особое конструкторское бюро по конструированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов
Priority date: 1991-04-29
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: hydraulic protection includes compensator 4 anchored in lower part of electric motor 2 and protector 1 installed in its upper part. Supplementary flexible diaphragm 16 which inner space communicates with outer space of principal diaphragm 13 is positioned between center 10 and lower 11 butt seals. Outer space of supplementary diaphragm communicates with space 25 between upper 9 and center 10 butt seals to secured improved hydraulic protection. EFFECT: enhanced reliability of operation of submersible oil-filled electric motors. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности оно касается гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти. The invention relates to electrical engineering, in particular it relates to hydraulic protection of submersible oil-filled electric motors designed to drive pumps used in the oil industry for oil production.

Одной из важнейших задач при создании гидрозащиты является повышение надежности работы торцовых уплотнений, препятствующих попаданию пластовой жидкости в масло электродвигателя. One of the most important tasks in creating hydraulic protection is to increase the reliability of mechanical seals that prevent formation fluid from entering the motor oil.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, которое состоит из гидравлического компенсатора и протектора [1]. A device for the hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, which consists of a hydraulic compensator and tread [1].

Протектор содержит вал с верхним и нижним торцовыми уплотнениями и корпус, герметично разделенный эластичной диафрагмой на заполненные маслом внутреннюю и внешнюю камеры. The tread comprises a shaft with upper and lower mechanical seals and a housing sealed by an elastic diaphragm into oil-filled inner and outer chambers.

Недостаток данного устройства заключается в том, что в случае выхода из строя верхнего торцового уплотнения, которое работает в наиболее тяжелых условиях контакта с пластовой жидкостью, последняя вместе с механическими примесями попадает непосредственно к нижнему торцовому уплотнению, ухудшая условия его работы и снижая срок службы. The disadvantage of this device is that in case of failure of the upper mechanical seal, which operates under the most severe conditions of contact with the reservoir fluid, the latter, together with mechanical impurities, gets directly to the lower mechanical seal, worsening its working conditions and reducing its service life.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, которое состоит из гидравлического компенсатора, размещенного в нижней части электродвигателя, и протектора, установленного в его верхней части [2]. Протектор содержит вал с последовательно установленными на нем верхним, средним и нижним торцовыми уплотнениями и эластичную диафрагму, размещенную после нижнего торцового уплотнения. При этом во внешней полости диафрагмы посредством среднего торцового уплотнения, а также специально установленных кожуха и трубки образован гидрозатвор, который препятствует непосредственному попаданию пластовой жидкости к нижнему торцовому уплотнению в случае ее прорыва через верхнее уплотнение. A device is known for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, which consists of a hydraulic compensator located in the lower part of the electric motor and a protector installed in its upper part [2]. The tread comprises a shaft with the upper, middle and lower mechanical seals sequentially mounted on it and an elastic diaphragm located after the lower mechanical seal. Moreover, in the outer cavity of the diaphragm by means of the middle mechanical seal, as well as specially installed casing and tube, a water seal is formed, which prevents the formation fluid from directly entering the lower mechanical seal if it breaks through the upper seal.

Недостаток данного устройства заключается в том, что время, в течение которого нижнее торцовое уплотнение защищено от пластовой жидкости (после выхода из строя верхнего торцового уплотнения) ограничено объемом гидрозатворной камеры. Увеличение этой камеры приводит к увеличению габарита и массы протектора. Это ограничивает долговечность устройства. The disadvantage of this device is that the time during which the lower mechanical seal is protected from formation fluid (after the failure of the upper mechanical seal) is limited by the volume of the hydraulic chamber. An increase in this chamber leads to an increase in the size and mass of the tread. This limits the durability of the device.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности гидрозащиты. The aim of the invention is to increase the reliability and durability of hydraulic protection.

Это достигается тем, что между средним и нижним торцовыми уплотнениями размещена дополнительная эластичная диафрагма, внутренняя полость которой сообщается с внешней полостью основной диафрагмы, а внешняя полость дополнительной диафрагмы сообщается с полостью между верхним и средним торцовыми уплотнениями. This is achieved by the fact that between the middle and lower mechanical seals there is an additional elastic diaphragm, the inner cavity of which communicates with the external cavity of the main diaphragm, and the external cavity of the additional diaphragm communicates with the cavity between the upper and middle mechanical seals.

На фиг.1 схематически изображен протектор; на фиг.2 - компенсатор. Figure 1 schematically shows a tread; figure 2 - compensator.

Предлагаемое устройство для гидравлической защиты состоит из протектора 1, установленного, например, на фланцевых соединениях между электродвигателем 2 и насосом 3, и компенсатора 4, прикрепленного к нижнему фланцу электродвигателя 2. В компенсаторе 4 размещена эластичная диафрагма 5, внутренняя полость которой соединена каналом 6 в головке 7 компенсатора 4 с внутренней полостью электродвигателя. The proposed device for hydraulic protection consists of a tread 1, installed, for example, on flange joints between the electric motor 2 and the pump 3, and a compensator 4 attached to the lower flange of the electric motor 2. An elastic diaphragm 5 is placed in the compensator 4, the inner cavity of which is connected by a channel 6 the head 7 of the compensator 4 with the internal cavity of the electric motor.

Протектор 1 содержит вал 8 с последовательно установленными на нем верхним 9, средним 10 и нижним 11 торцовыми уплотнениями. The tread 1 comprises a shaft 8 with successively mounted upper 9, middle 10 and lower 11 mechanical seals.

В корпусе 12 протектора после нижнего торцового уплотнения 11 размещена основная эластичная диафрагма 13, внутренняя полость 14 которой сообщена с полостью электродвигателя. Между средним 10 и нижним 11 торцовыми уплотнениями в корпусе 15 установлена дополнительная эластичная диафрагма 16. Внутренняя полость 17 дополнительной диафрагмы 16 посредством отверстий 18 в трубке 19 и канала 20 в ниппеле 21 сообщена с внешней полостью 22 основной диафрагмы 13. In the tread housing 12, after the lower mechanical seal 11, the main elastic diaphragm 13 is placed, the inner cavity 14 of which is in communication with the cavity of the electric motor. Between the middle 10 and the lower 11 mechanical seals in the housing 15 an additional elastic diaphragm 16 is installed. The inner cavity 17 of the additional diaphragm 16 is connected with the outer cavity 22 of the main diaphragm 13 through the holes 18 in the tube 19 and the channel 20 in the nipple 21.

Внешняя полость 23 дополнительной диафрагмы 16 сообщается каналом 24 с полостью 25 между верхним 9 и средним 10 торцовыми уплотнениями. The outer cavity 23 of the additional diaphragm 16 is in communication with the channel 24 with the cavity 25 between the upper 9 and middle 10 mechanical seals.

Перед монтажом на скважине внутренняя полость диафрагмы 5 компенсатора 4 заполняется маслом, однако не полностью. В ней оставляют незаполненный объем, равный тепловому расширению масла в двигателе при его работе. Before mounting in the well, the internal cavity of the diaphragm 5 of the compensator 4 is filled with oil, but not completely. An empty volume equal to the thermal expansion of the oil in the engine during its operation is left in it.

Заполнение маслом полостей 22 и 17 протектора производится через клапан 26. При этом для выпуска воздуха служит отверстие, закрываемое затем пробкой 27. После заправки маслом клапан 26 герметично глушится. Oil is filled in the tread cavities 22 and 17 through the valve 26. In this case, a hole is used to release air, which is then closed by the plug 27. After filling with oil, the valve 26 is hermetically shut off.

Полости 23 и 25 заполняются маслом через обратный клапан 28. Воздух при этом выпускается через отверстие, закрываемое затем пробкой 29. Полость 14 заполняется маслом одновременно с заполнением маслом электродвигателя. При этом воздух выпускается через отверстие с пробкой 30. The cavities 23 and 25 are filled with oil through the check valve 28. The air is discharged through an opening, which is then closed by the plug 29. The cavity 14 is filled with oil at the same time as the motor is filled with oil. In this case, air is discharged through the opening with plug 30.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При включении электродвигателя 2 заполняющее его масло нагревается и вследствие этого увеличивается в объеме. Увеличение объема масла компенсируется за счет деформации эластичной диафрагмы 5 компенсатора 4: избыток масла выдавливается по каналу 6 в головке 7 компенсатора внутрь диафрагмы. При остановке электродвигателя масло остывает, уменьшается в объеме и происходит перемещение масла из диафрагмы 5 компенсатора в электродвигатель. Диафрагма 5 является не только компенсатором тепловых изменений, но и резервуаром масла, компенсирующим его утечки через торцовые уплотнения. When you turn on the motor 2, the oil filling it is heated and consequently increases in volume. The increase in oil volume is compensated by the deformation of the elastic diaphragm 5 of the compensator 4: the excess oil is squeezed out through the channel 6 in the head 7 of the compensator into the diaphragm. When the motor stops, the oil cools, decreases in volume, and the oil moves from the diaphragm 5 of the compensator to the electric motor. Diaphragm 5 is not only a compensator for thermal changes, but also a reservoir of oil, compensating for its leakage through mechanical seals.

После полного расхода масла из диафрагмы 5 компенсатора наступает второй период работы устройства, когда используются компенсационные возможности эластичных диафрагм протектора. After a complete consumption of oil from the diaphragm 5 of the compensator, the second period of operation of the device begins, when the compensation capabilities of the elastic diaphragms of the tread are used.

Верхнее торцовое уплотнение 9 протектора находится в наиболее тяжелых условиях работы из-за непосредственного контакта с пластовой жидкостью, в которой присутствуют механические примеси. Оно в большей степени подвержено износу. The upper mechanical seal 9 of the tread is in the most difficult operating conditions due to direct contact with the reservoir fluid, in which mechanical impurities are present. It is more susceptible to wear.

Достоинством предложенной конструкции гидрозащиты является то, что в случае проникновения пластовой жидкости через верхнее торцовое уплотнение, она не может мигрировать по валу к нижнему торцовому уплотнению 11. Этому препятствует дополнительная эластичная диафрагма 16 совместно со средним торцовым уплотнением. The advantage of the proposed design of hydraulic protection is that in the case of penetration of the reservoir fluid through the upper mechanical seal, it cannot migrate along the shaft to the lower mechanical seal 11. This is prevented by an additional elastic diaphragm 16 together with the middle mechanical seal.

Последовательное дублирование эластичных диафрагм и торцовых уплотнений позволяет увеличить время работы нижнего торцового уплотнения в среде чистого масла и благодаря этому повысить надежность и продолжительность работы гидрозащиты и электродвигателя в целом. Sequential duplication of elastic diaphragms and mechanical seals allows you to increase the operating time of the lower mechanical seal in a clean oil environment and thereby increase the reliability and duration of the hydraulic protection and the motor as a whole.

Claims

DEVICE FOR HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC MOTOR, consisting of a hydraulic compensator located in the lower part of the electric motor, and a protector installed in its upper part and containing a shaft with upper, middle and lower end seals sequentially installed on it and after the main elastic diaphragm mechanical seal in the cavity communicating with the cavity of the electric motor, characterized in that, in order to increase reliability and durability, between an additional elastic diaphragm is located in the middle and lower mechanical seals, the inner cavity of which communicates with the external cavity of the main diaphragm, and the external cavity of the additional diaphragm communicates with the cavity between the upper and middle mechanical seals.