RU2444831C1 - Radial thrust plain bearing on idle shaft extension of vetockhin induction motor for oil-and-gas wells - Google Patents
Radial thrust plain bearing on idle shaft extension of vetockhin induction motor for oil-and-gas wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444831C1 RU2444831C1 RU2010128194/07A RU2010128194A RU2444831C1 RU 2444831 C1 RU2444831 C1 RU 2444831C1 RU 2010128194/07 A RU2010128194/07 A RU 2010128194/07A RU 2010128194 A RU2010128194 A RU 2010128194A RU 2444831 C1 RU2444831 C1 RU 2444831C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- bearing
- housing
- thrust
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к погружным электрическим машинам, которые применяются для приводов различных подводных механизмов буровых и добычных установок при разработке и добычи полезных ископаемых и минеральных ресурсов нефти и газа на морском дне, а также для приводов скважных насосов и буровых механизмов в геологоразведочных работах и промышленном освоении морского континентального шельфа по добыче нефти и газа.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to submersible electric machines, which are used for drives of various underwater mechanisms of drilling and production facilities in the development and extraction of minerals and mineral resources of oil and gas on the seabed, as well as for drives of downhole pumps and drilling mechanisms in exploration and industrial development of the offshore continental shelf for oil and gas production.
Известна электрическая машина открытого исполнения для работы в морской воде на любой глубине погружения с охлаждением внутренних активных частей забортной морской водой (см. «Электрическая машина Ветохина ЭМВ», патент №2072609, Б.И. №3, 27.01.97), которая содержит статор, ротор с валом и подшипниками, заключенными в негерметичный корпус, заполненный жидким охладителем, и подшипниковые щиты с отверстиями. В качестве охладителя использована морская вода, а отверстия в подшипниковых щитах для входа холодной и выхода нагретой воды расположены двумя группами. В качестве подшипников в указанной машине используются шарикоподшипники типа Ю1 и Ю15 из антикоррозионной нержавеющей стали. Недостатками этих подшипников являются: малый ресурс в морской воде (500-700 часов), не предназначены для работы вертикального исполнения машины.Known open-circuit electric machine for working in sea water at any depth of immersion with cooling of the internal active parts of sea water outside (see "Electric machine Vetokhina EMV", patent No. 2072609, BI No. 3, 01/27/97), which contains a stator, a rotor with a shaft and bearings enclosed in an untight housing filled with a liquid cooler, and bearing shields with holes. Sea water was used as a cooler, and the holes in the bearing shields for cold water inlet and heated water outlet were located in two groups. As bearings in this machine, ball bearings of the type U1 and U15 are used from corrosion-resistant stainless steel. The disadvantages of these bearings are: low resource in sea water (500-700 hours), are not designed for vertical execution of the machine.
Из известных наиболее близкой к заявляемой, выбранной за прототип, является электрическая машина Ветохина ЭМВ (см. «Электрическая машина Ветохина ЭМВ», патент №1833703, СССР. 1989). В данной машине применены опорно-упорные подшипники скольжения для электрических машин типа ЭМВ, вкладыши которых изготавливаются из высокоплотного антифрикционного порошкового материала (металлокерамики), а подвижные втулки - из высокопрочной, антикоррозионной, термообработанной нержавеющей стали марки ДИ48-ВД, установленные на свободные концы вала. Данная машина обеспечивает надежную работу в качестве привода любого подводного механизма, находящегося на неограниченной глубине погружения в морской воде при любых кренах и дифферентах. Недостатком данной конструкции ЭМВ для нефтескважин является соизмеримость диаметра и длины ротора больших размеров в крупных машинах большой мощности, а также подшипники с подвижными втулками конструктивно невозможно исполнить в погружных электродвигателях для насосов и механизмов «Буров» для нефтяных и газовых скважин с малым диаметром корпуса. Погружные электродвигатели для нефтегазовых скважин имеют малый диаметр до 150 мм, а длины для больших мощностей двигателя достигают 8 м, с гидрозащитой до 16 м, в которых статоры, роторы и гидрозащита выполняются многоступенчатыми. Кроме того, при глубине скважины до 3000 м температура окружающей кислой агрессивной пластовой воды достигает 150°C, а также при бурении на эту глубину происходит отклонение оси бурения до 80°, поэтому подшипники скольжения должны быть компактными, высоконагруженными и стойкими к агрессивной пластовой воде при этих условиях и надежно работать длительно при данных наклонах.Of the known closest to the claimed, selected for the prototype, is an electric machine Vetokhin EMV (see. "Electric machine Vetokhin EMV", patent No. 1833703, USSR. 1989). This machine uses thrust plain bearings for electric machines of the EMV type, the liners of which are made of high-density antifriction powder material (cermets), and the movable bushings are made of high-strength, anticorrosive, heat-treated stainless steel of the DI48-VD grade installed on the free ends of the shaft. This machine provides reliable operation as the drive of any underwater mechanism located at an unlimited depth of immersion in sea water with any roll and trim. The disadvantage of this design of EMF for oil wells is the commensurability of the diameter and length of the large rotor in large large-capacity machines, as well as bearings with movable sleeves, structurally impossible to execute in submersible motors for pumps and mechanisms "Burov" for oil and gas wells with a small diameter housing. Submersible motors for oil and gas wells have a small diameter of up to 150 mm, and lengths for large engine capacities reach 8 m, with hydraulic protection up to 16 m, in which the stators, rotors and hydraulic protection are multi-stage. In addition, with a well depth of up to 3,000 m, the temperature of the acidic aggressive formation water reaches 150 ° C, and when drilling to this depth, the drilling axis deviates to 80 °, so plain bearings must be compact, highly loaded and resistant to aggressive formation water when these conditions and to work reliably for a long time with these slopes.
Задачей данного изобретения является повысить надежность, живучесть, долговечность и энергетические характеристики разработанной асинхронной машины (АМВ НГС) вертикального исполнения валом вверх для насосов, валом вниз для механизма «Бурения» на глубину погружения до 3000 м и температуру пластовой воды до 150°C при отклонении от вертикальной оси машины до 80° за счет применения высоконагруженного подшипника скольжения со стороны неприводного конца вала с вкладышем из высокоплотного антифрикционного порошкового материала, обеспечивающего соосность ротора с расточкой статора.The objective of the invention is to increase the reliability, survivability, durability and energy characteristics of the developed asynchronous machine (AMV NGS) of vertical design with the shaft up for pumps, shaft down for the "Drilling" mechanism to an immersion depth of up to 3000 m and formation water temperature up to 150 ° C in case of deviation from the vertical axis of the machine to 80 ° due to the use of a highly loaded sliding bearing on the side of the non-drive end of the shaft with an insert of high-density antifriction powder material, which ensures alignment of the rotor with the stator bore.
Указанная цель достигается тем, что в известной асинхронной погружной электрической машине вертикального исполнения с приводным валом вверх или вниз, содержащей многопакетные статор и винтоканавочный ротор с монолитным валом, подшипники, потекторную защиту активных частей в виде колец и втулок из алюминиево-магниево-цинкового сплава, заключенными в корпус с отверстиями для входа и выхода окружащей пластовой воды для охлаждения, на неприводном конце вала выполнен упорно-опорный подшипник скольжения, состоящий из подшипникового щита, вставленного под замки в корпус и закрепленного симметрично расположенными друг относительно друга винтами с потайной головкой с внешней стороны корпуса, при этом в цилиндрическое углубление подшипникового щита запрессован втугую вкладыш подшипника из высокоплотного антифрикционного порошкового материала (металлокерамики), который является неподвижной частью подшипника и имеющего упорную и опорную скользящие поверхности, а на конец вала напрессован по горячей посадке упорный стакан с буртиком из высокопрочной антикоррозионной термообработанной нержавеющей стали с упорной и опорной скользящими поверхностями, отшлифованными до 7-10 класса чистоты обработки, при этом охлаждение выполнено двухсторонним с забором воды из внешней среды через симметричные отверстия в корпусе, а непосредственно на скользящую пару вода поступает через концентрические отверстия в подшипниковом щите и свободные зазоры между валом и подшипниковым щитом.This goal is achieved by the fact that in the well-known vertical asynchronous submersible electric machine with a drive shaft up or down, containing a multi-package stator and a rotor-groove rotor with a monolithic shaft, bearings, one-piece protection of the active parts in the form of rings and bushings of aluminum-magnesium-zinc alloy, enclosed in a housing with holes for the inlet and outlet of the surrounding formation water for cooling, on the non-drive end of the shaft, a thrust plain bearing is made, consisting of a bearing shield, in locked into the housing and secured symmetrically relative to each other with countersunk head screws on the outside of the housing, while a thrust bearing insert made of high-density antifriction powder material (cermet) is pressed into the cylindrical recess of the bearing shield, which is a fixed part of the bearing and having a stubborn and supporting sliding surfaces, and at the end of the shaft a thrust cup with a shoulder made of high-strength anti-corrosion ter treated stainless steel with abutting and supporting sliding surfaces, ground to a grade of 7–10 cleanliness of treatment, while cooling is performed double-sided with the intake of water from the external environment through symmetrical openings in the housing, and water flows directly to the sliding steam through concentric openings in the bearing shield and Clearances between the shaft and the bearing shield.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:
- на фиг.1 - подшипниковый узел со стороны неприводного конца вала;- figure 1 - bearing assembly from the non-drive end of the shaft;
- на фиг.2. - вкладыш опорно-упорного подшипника скольжения со стороны неприводного конца вала.- figure 2. - liner thrust bearing on the side of the non-drive end of the shaft.
На фиг.1 изображен подшипниковый узел со стороны неприводного конца вала, который содержит корпус 1, закрытый крышкой 2, закрепленной симметрично расположенными винтами 3 с потайной головкой с внешней стороны корпуса. В корпус 1 вставлен под замки подшипниковый щит 4, закрепленный с внешней стороны симметрично расположенными друг относительно друга (6÷10) винтами 5 с резьбой М 6 и потайкой головкой. На конец вала 6 напрессован горячей посадкой упорный стакан 7 из термообработанной нержавеющей стали марки 20X13, который имеет буртик 8 с упорной скользящей поверхностью 9 и опорной радиальной скользящей поверхностью 10. В подшипниковое цилиндрическое углубление запрессован втугую вкладыш 11 из высокоплотного антифрикционного порошкового материала, который является неподвижной скользящей частью подшипника, который также имеет упорную (осевую) 9 и опорную (радиальную) 10 скользящие поверхности. Скользящая упорная поверхность 9 и опорная поверхность 10 упорного стакана 7 имеют после термообработки (7÷10) класс точности шлифовки, а те же скользящие поверхности вкладыша имеют грубый класс обработки, не шлифуются после обработки на токарном станке. Вкладыш 11 (фиг.1, фиг.2) изготавливается из порошкового материала с химическим составом Бр05Н2С5Гр1ДМ1 и после горячей штамповки и калибровки несет удельную нагрузку до 120 кгс/см2 в аксиальном и радиальном направлениях при температуре до 300°, поэтому рабочий зазор скользящей пары при горизонтальном и вертикальном направлениях должен быть ходовой 60÷80 мк для диаметра вала до 60 мм. Для охлаждения скользящих пар имеется свободный зазор 12 между подшипниковым щитом 4 и упорным стаканом 7 и через отверстия 13 в подшипниковом щите, через которые пластовая вода поступает из полости машины. В полость машины пластовая вода входит через концентрично расположенные отверстия 14 в корпусе, а через отверстия 15 нагретая вода частично выходит в окружающую среду, а также предположительно частично поступает из окружающей среды свежая холодная вода. По окружности отверстия 14 и 15 равномерно размещены под углом β относительно друг друга, отверстия одной группы 14 относительно другой 15 смещены на угол β/2 с целью улучшения водообмена и для сохранения механической прочности корпуса. Выбираем по 6 отверстий в каждой группе диаметром по 5 мм каждое. Для улучшения охлаждения скользящей пары и удаления образовавшихся частиц вкладыш имеет осевые канавки 16 на опорной поверхности и шлицы 17 на упорной поверхности, как продолжение канавок, фиг.2. Геометрические размеры канавок по диаметру 5-6 мм, конфигурация по сечению - полуокружность.Figure 1 shows the bearing assembly from the non-drive end of the shaft, which contains the housing 1, closed by a cover 2, mounted symmetrically located screws 3 with countersunk head on the outside of the housing. A bearing shield 4 is inserted into the housing 1 under locks, fixed on the outside by screws 5 with an M 6 thread and a flush head, symmetrically located relative to each other (6 ÷ 10). A thrust cup 7 made of heat-treated stainless steel 20X13 is pressed onto the end of the shaft 6, which has a shoulder 8 with a thrust sliding surface 9 and a supporting radial sliding
Для защиты от электрохимической контактной коррозии подшипникового узла и вала на вал 6 напрессована втугую протекторная втулка 18 из магниевого сплава марки МЛ4, имеющая плотный электрический контакт с упорным стаканом 7 и валом 6, а для защиты корпуса во внутрь его на торце запрессовано кольцо 19 из того же сплава.To protect against the electrochemical contact corrosion of the bearing assembly and the shaft, a tread sleeve 18 made of ML4 magnesium alloy is pressed onto the shaft 6, having close electrical contact with the thrust cup 7 and the shaft 6, and to protect the housing inside it, a ring 19 is pressed into the end same alloy.
Работа АМВ НГС осуществляется следующим образом. При работе двигателя в качестве привода насоса концом вала вверх механическая нагрузка от массы ротора и насоса и упора насоса будет частично восприниматься упорной скользящей поверхностью 9 вкладыша 11 после выработки ресурса упорно-опорным подшипником приводного конца вала. При любых отклонениях вала ротора от вертикали механическую нагрузку будет воспринимать опорная поверхность 10 вкладыша 11. Так как вкладыш из порошковых материалов имеет высокую удельную механическую нагрузку (см. выше), то любое отклонение ротора от вертикали не повлияет на соосность машины и не произойдет увеличения рабочего зазора между статором и ротором, в итоге энергетические характеристики и КПД двигателя останутся без изменений. При работе двигателя в качестве привода «Бура» валом вниз упорную нагрузку воспринимает упорно-опорный подшипник приводного конца вала, данный подшипник эту нагрузку не воспринимает. При отклонении вала ротора от вертикали процесс поддержания соосности ротора и статора и удержание всей конструкции двигателя при работе в исходном состоянии обеспечивается в обоих вариантах опорной скользящей поверхностью 10.The work of the AMS NHS is as follows. When the engine operates as a pump drive with the shaft end up, the mechanical load from the mass of the rotor and pump and the pump stop will be partially perceived by the thrust sliding surface 9 of the
Заявляемое техническое решение позволит с высокой надежностью работать электродвигателю АМВ НГС в качестве привода насоса и бурового механизма в нефтегазовых скважинах при любых отклонениях вала ротора от вертикальной оси. Опорная скользящая поверхность вкладыша обеспечит соосность ротора по отношению к расточке статора и постоянство рабочего зазора между статором и ротором, в итоге обеспечится постоянство энергетических характеристик и КПД двигателя, повысятся надежность и срок службы.The claimed technical solution will allow highly reliable operation of the AMV NGS electric motor as a pump drive and a drilling mechanism in oil and gas wells for any deviations of the rotor shaft from the vertical axis. The supporting sliding surface of the liner will ensure that the rotor is aligned with the stator bore and that the working gap between the stator and rotor is constant, as a result, the energy characteristics and motor efficiency are constant, reliability and service life are improved.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010128194/07A RU2444831C1 (en) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | Radial thrust plain bearing on idle shaft extension of vetockhin induction motor for oil-and-gas wells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010128194/07A RU2444831C1 (en) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | Radial thrust plain bearing on idle shaft extension of vetockhin induction motor for oil-and-gas wells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010128194A RU2010128194A (en) | 2012-01-20 |
RU2444831C1 true RU2444831C1 (en) | 2012-03-10 |
Family
ID=45785131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010128194/07A RU2444831C1 (en) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | Radial thrust plain bearing on idle shaft extension of vetockhin induction motor for oil-and-gas wells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2444831C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2072609C1 (en) * | 1987-11-02 | 1997-01-27 | Акционерное общество открытого типа "Электросила" | Electric machine |
FR2816377A1 (en) * | 2000-11-09 | 2002-05-10 | Technicatome | Compressor with liquid bearings and internal drive motor, uses compressor immersed in water reservoir which lubricates bearing and provides moisture to humidify compressed air |
RU2192700C1 (en) * | 2001-09-26 | 2002-11-10 | Открытое акционерное общество "Борец" | Submersible oil-filled motor |
RU2199176C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-02-20 | Орловский государственный технический университет | Electric drive for intermittently running machines and mechanisms |
US6566774B2 (en) * | 2001-03-09 | 2003-05-20 | Baker Hughes Incorporated | Vibration damping system for ESP motor |
RU2206950C2 (en) * | 2001-04-12 | 2003-06-20 | Ооо "Копэн" | Submersible motor |
-
2010
- 2010-07-08 RU RU2010128194/07A patent/RU2444831C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2072609C1 (en) * | 1987-11-02 | 1997-01-27 | Акционерное общество открытого типа "Электросила" | Electric machine |
FR2816377A1 (en) * | 2000-11-09 | 2002-05-10 | Technicatome | Compressor with liquid bearings and internal drive motor, uses compressor immersed in water reservoir which lubricates bearing and provides moisture to humidify compressed air |
US6566774B2 (en) * | 2001-03-09 | 2003-05-20 | Baker Hughes Incorporated | Vibration damping system for ESP motor |
RU2206950C2 (en) * | 2001-04-12 | 2003-06-20 | Ооо "Копэн" | Submersible motor |
RU2192700C1 (en) * | 2001-09-26 | 2002-11-10 | Открытое акционерное общество "Борец" | Submersible oil-filled motor |
RU2199176C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-02-20 | Орловский государственный технический университет | Electric drive for intermittently running machines and mechanisms |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010128194A (en) | 2012-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6091175A (en) | Self-centering rotor bearing assembly for submersible pump motors | |
US8602753B2 (en) | Radial bearings for deep well submersible pumps | |
CN102141022B (en) | Double canted disk valve distribution axial plunger type water hydraulic pressure shielding pump | |
CN204663907U (en) | A kind of magnetic drive pump of full slip transmission | |
US6986647B2 (en) | Pump design for circulating supercritical carbon dioxide | |
EP3223285B1 (en) | Pump for pumping smelt | |
US20160053807A1 (en) | Bearing for a rotary machine | |
CN102780303A (en) | Motor shaft sealing structure with high protection grade | |
EA031287B1 (en) | Downhole electric submersible pump with hydrodynamic bearing | |
RU2596608C2 (en) | Electric motor | |
RU2444831C1 (en) | Radial thrust plain bearing on idle shaft extension of vetockhin induction motor for oil-and-gas wells | |
CN204663906U (en) | A kind of magnetic drive pump of architecture advances | |
RU2449455C2 (en) | Plain thrust-journal bearing on shaft driving end of asychronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw) | |
CN206530527U (en) | Bearing, the motor with the bearing and the water pump with the motor | |
RU160032U1 (en) | SUPPORT ASSEMBLY | |
NO20130341A1 (en) | LIQUID, ROTATING UNIT | |
CN203822650U (en) | Dry milling resistant fluoroplastic magnetic drive pump | |
RU2449452C2 (en) | Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw) | |
CN106286316A (en) | The magnetic drive pump that a kind of structure is improved | |
CN200985957Y (en) | Water lubricating silicon fossil ink thrust bearing | |
RU2558406C1 (en) | Thrust bearing | |
RU2815180C1 (en) | Electric motor of submersible installation for production of formation fluid and method of its manufacturing and assembly | |
CN103470772A (en) | High-speed high-pressure mechanical seal device | |
CN204985034U (en) | Dry -type pump bearing retainer | |
CN106286317A (en) | A kind of magnetic drive pump of full slip transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170709 |