RU2450408C2 - Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw) - Google Patents

Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw) Download PDF

Info

Publication number
RU2450408C2
RU2450408C2 RU2010128190/07A RU2010128190A RU2450408C2 RU 2450408 C2 RU2450408 C2 RU 2450408C2 RU 2010128190/07 A RU2010128190/07 A RU 2010128190/07A RU 2010128190 A RU2010128190 A RU 2010128190A RU 2450408 C2 RU2450408 C2 RU 2450408C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
stator
rings
packs
tread
Prior art date
Application number
RU2010128190/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010128190A (en
Inventor
Виктор Иванович Ветохин (RU)
Виктор Иванович Ветохин
Алексей Вадимович Лященко (RU)
Алексей Вадимович Лященко
Олег Борисович Алексеев (RU)
Олег Борисович Алексеев
Александр Николаевич Созанский (RU)
Александр Николаевич Созанский
Юрий Викторович Бабенко (RU)
Юрий Викторович Бабенко
Original Assignee
Открытое акционерное общество Промышленная группа "Новик"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Промышленная группа "Новик" filed Critical Открытое акционерное общество Промышленная группа "Новик"
Priority to RU2010128190/07A priority Critical patent/RU2450408C2/en
Publication of RU2010128190A publication Critical patent/RU2010128190A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2450408C2 publication Critical patent/RU2450408C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: asynchronous machine (VAMOGW) includes frame (1) with multipack stator (2) with winding (3), at monolithic shaft (6) made of steel 20X13 there is multi-pack rotor (7) with copper bars (8) and cafe rings (9). Between packs of stator (2) and rotor (7) there is non-magnet gap (5) through which cooling stratum water passes. In order to prevent contact corrosion of electric steel of stator and rotor packs and copper of rotor winding discs (10) of magnesium alloy are pressed-fit between packs on rotor shaft and rings (4) of the same alloy are pressed-fir between stator packs. Discs (10) and rings (4) have close electric contact with packs of rotor (7) and stator (2).
EFFECT: effective electrochemical protection from contact corrosion for internal parts of multipack rotors and stators of vertical open electric machines at their immersion to aggressive stratum water - electrolyte.
3 dwg

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 добыче 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 production 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.

Научно-технический прогресс и перспективы развития интенсивного освоения добычи минеральных ресурсов на материке и континентальном шельфе, разработка новых месторождений нефти и газа в Сибирском энергетическом районе Тюмени, Оренбурга и др. и в связи с увеличением глубины залежей нефти до 3000 м требуется достаточно много технических средств и рабочих механизмов, которые должны приводиться в движение высоконадежными погружными электрическими двигателями (ПЭД). До настоящего времени для привода насосов нефтескважин и буровых установок используются герметичные маслозаполненные ПЭД с довольно сложной многоступенчатой гидрозащитой, установленной со стороны приводного вала. При ее искривлении и попадании пластовой воды в полость двигателя он выходит из строя из-за коррозии активных частей и снижения сопротивления изоляции обмотки статора. Охлаждение ПЭД осуществляется пластовой жидкостью через корпус, например погружные электродвигатели для насосов и электробуров Харьковского электромеханического завода (ХЭМЗ) и Специального проектно-конструкторского и технологического бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти “Потенциал” (СКТБПЭ «Потенциал» г.Харьков, ГОСТ 18058-80). Для насосов нефтескважин с погружением на глубину 3000 м фирмой «АЛНАС» г.Москва разработан погружной электродвигатель типа ПЭДС360-130МВ5 при работе в скважинах с температурой пластовой жидкости до 150°C. С целью выравнивания температур по всему внутреннему объему двигателя вал ротора выполнен полым, через центральное отверстие которого осуществляется циркуляция масла внутри машины.Scientific and technological progress and prospects for the development of intensive development of the extraction of mineral resources on the continent and on the continental shelf, the development of new oil and gas fields in the Siberian energy region of Tyumen, Orenburg, etc., and due to the increase in the depth of oil deposits to 3000 m, a lot of technical means are required and operating mechanisms that must be driven by highly reliable submersible electric motors (SEMs). To date, sealed oil-filled PEMs with a rather complex multi-stage hydraulic protection installed on the drive shaft side have been used to drive oil well pumps and drilling rigs. When it is bent and formation water enters the engine cavity, it fails due to corrosion of the active parts and a decrease in the insulation resistance of the stator winding. PEM is cooled by formation fluid through the housing, for example, submersible motors for pumps and electric drills of the Kharkov Electromechanical Plant (KHEMZ) and the Special Design and Engineering Bureau of Submersible Electrical Equipment for Drilling Wells and Oil Production “Potential” (SKTBPE “Potential”, Kharkov, GOST 18058-80). For pumps of oil wells with immersion to a depth of 3000 m, the company "ALNAS" in Moscow developed a submersible electric motor of the type PEDS360-130MV5 when working in wells with formation fluid temperatures up to 150 ° C. In order to equalize temperatures throughout the entire internal volume of the engine, the rotor shaft is hollow, through the central opening of which the oil is circulated inside the machine.

Главными недостатками приведенных ПЭД являются:The main disadvantages of these PED are:

1. Система охлаждения у существующих герметичных ПЭД, предназначенных для работы на глубине 3000 м, из-за высоких температур пластовой жидкой среды, достигающих 150°C, недостаточно эффективна.1. The cooling system of existing sealed PEMs designed to operate at a depth of 3000 m, due to the high temperatures of the formation fluid medium reaching 150 ° C, is not effective enough.

2. Гидрозащита различных конструкций герметичных ПЭД обладает низкой эксплуатационной надежностью.2. Hydroprotection of various designs of sealed SEMs has low operational reliability.

3. Герметизация ПЭД приводит к значительному росту температуры обмотки статора до и выше 200°C, в силу чего понижается надежность обмоточного провода и подшипников.3. Sealing of PEM leads to a significant increase in the temperature of the stator winding to and above 200 ° C, which reduces the reliability of the winding wire and bearings.

4. Отказы гидрозащиты (разгерметизация компенсирующего элемента, износ уплотнений и т.д.) приводит к проникновению агрессивной пластовой жидкости в полость ПЭД и его преждевременному выходу из строя, главным образом из-за электрохимической коррозии.4. Failures of hydraulic protection (depressurization of the compensating element, wear of seals, etc.) leads to the penetration of aggressive formation fluid into the cavity of the PED and its premature failure, mainly due to electrochemical corrosion.

Известна погружная насосная установка вертикального исполнения по а.с. №939830, которая содержит статор, ротор с валом, установленным в подшипниках, и подшипниковые щиты с отверстиями для входа и выхода жидкости. На вал ротора навешен насос, который через нижние отверстия в корпусе прогоняет охлаждающую жидкость по зазору между ротором и статором, а также через верхнее отверстие в корпусе насосной установки и подает эту жидкость потребителю. Данная насосная установка применяется в скважинах для перекачки пресных вод. При погружении в пластовую агрессивную кислую воду с pH<7 она выйдет из строя из-за электрохимической коррозии активных частей машины, подшипников и обмоток статора и ротора.Known submersible pumping unit vertical design as.with. No. 939830, which contains a stator, a rotor with a shaft mounted in bearings, and bearing shields with holes for fluid inlet and outlet. A pump is mounted on the rotor shaft, which drives the coolant through the lower holes in the housing through the gap between the rotor and the stator, as well as through the upper hole in the pump housing and supplies this fluid to the consumer. This pump unit is used in wells for pumping fresh water. When immersed in aggressive acidic water with a pH <7, it will fail due to electrochemical corrosion of the active parts of the machine, bearings and windings of the stator and rotor.

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, БИ №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. Основным недостатком известной ЭМВ является то, что при погружении машины открытого исполнения в морскую воду, которая в данном случае является не только охладителем, но и электролитом с ионной электропроводностью, находящимся в движении от вращения ротора, на ее внутренних деталях происходят электрохимические процессы, вызывающие электрохимическую контактную коррозию, главным образом электротехнической стали поверхности ротора и расточки статора, что приводит к увеличению немагнитного рабочего зазора, как основного параметра электрической машины. Из-за увеличения величины немагнитного зазора, как основного параметра электрической машины, увеличивается ток холостого хода, уменьшается коэффициент мощности, КПД, пусковой и номинальный момент, а следовательно, не будут обеспечиваться требуемые энергетические характеристики элетрической машины.Known open-type electric machine for working in sea water at any diving depth with cooling of the internal active parts of sea water outside (see "Vetokhin Electric Machine", patent No. 2072609, BI No. 3, 01/27/97), which contains a stator, a rotor with a shaft and bearings enclosed in an unpressurized 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. The main disadvantage of the known EME is that when an open-type machine is immersed in sea water, which in this case is not only a cooler, but also an electrolyte with ionic conductivity, which is in motion from the rotation of the rotor, electrochemical processes occur on its internal parts, causing electrochemical contact corrosion, mainly of electrical steel of the rotor surface and the stator bore, which leads to an increase in the non-magnetic working gap, as the main parameter of the electric trichesky machine. Due to the increase in the non-magnetic gap, as the main parameter of the electric machine, the no-load current increases, the power factor, efficiency, starting and rated torque decrease, and therefore, the required energy characteristics of the electric machine will not be provided.

Из известных устройств наиболее близкой к заявляемому, выбранному за прототип, является «Электрическая машина Ветохина ЭМВ» (см. патент №1813228, БИ №16, 30.04.93), которая содержит статор и ротор с короткозамкнутой обмоткой, состоящей из медных стержней и медных короткозамыкающих колец. Охлаждение осуществляется окружающей жидкостью, входящей через отверстия в подшипниковых щитах. Для защиты от контактной коррозии внутренних активных частей машины на валу ротора и в корпусе статора с обоих торцов запрессованы втулки-протекторы из сплава алюминия, длина которых в аксиальном направлении составляет от 0,05 до 0,1 длины пакета сердечника. Недостатком данной конструкции ЭМВ для нефтескважин является соизмеримость диаметра и длины ротора больших размеров для крупных машин большой мощности, которые невозможно осуществить в погружных электродвигателях для насосов и механизмов «Буров» для нефтяных и газовых скважин. 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, поэтому в этих машинах протекторная защита прототипа не обспечит приостановление контактной коррозии по всей длине немагнитного зазора многоступенчатых статора и ротора. В данном случае будут защищены только крайние пакеты, а дальше к центру машины эффект защиты от торцовых протекторных втулок и колец будет уменьшаться. Физически это значит, что при погружении машины в пластовую воду - электролит на ее концах в крайних пакетах поверхность расточки статора и поверхность бочки ротора являются катодами (вход анодного тока), а протекторные втулки - анодами (выход анодного тока), известно, что катоды будут сохранять свое состояние, аноды будут коррозировать, т.е. растворяться в электролите. В данном случае крайние пакеты статора и ротора будут в исходном состояния, а протекторы будут подвергаться коррозии и уменьшаться в размерах. В центральных пакетах ротора медные стержни ротора будут катодами (вход анодного тока), а сталь пакетов статора и ротора будут анодами (выход анодного тока), поэтому медные стержни короткозамкнутой обмотки ротора будут в исходном состоянии, а сталь пакетов статора и ротора в немагнитном рабочем зазоре будет коррозировать, в результате чего будет увеличиваться эквивалентный рабочий зазор. Из-за увеличения величины немагнитного зазора, как основного параметра электрической машины, увеличивается ток холостого хода, уменьшается коэффициент мощности, КПД, пусковой и номинальный, моменты, а следовательно, не обеспечатся требуемые энергетические характеристики электрической машины.Of the known devices closest to the claimed one selected for the prototype, is the "Electric machine Vetokhin EMV" (see patent No. 1813228, BI No. 16, 04/30/93), which contains a stator and a rotor with a squirrel-cage winding, consisting of copper rods and copper shorting rings. Cooling is carried out by the surrounding fluid entering through openings in the bearing shields. To protect against contact corrosion of the internal active parts of the machine, protectors made of aluminum alloy are pressed from both ends on the rotor shaft and in the stator housing, the length of which in the axial direction is from 0.05 to 0.1 of the length of the core package. The disadvantage of this design of EMV for oil wells is the commensurability of the diameter and length of the large rotor for large machines of high power, which cannot be implemented in submersible motors for pumps and "Burov" mechanisms for oil and gas wells. Submersible electric 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 multistage, therefore, in these machines, the protector tread protection will not ensure the suspension of contact corrosion along the entire length of the non-magnetic gap of the multi-stage stator and rotor. In this case, only the outermost packages will be protected, and further to the center of the machine, the effect of protection from mechanical tread bushings and rings will decrease. Physically, this means that when the machine is immersed in produced water, the electrolyte at its ends in the extreme packets, the surface of the stator bore and the surface of the rotor barrel are the cathodes (input of the anode current), and the tread sleeves are the anodes (output of the anode current), it is known that the cathodes will be keep their condition, the anodes will corrode, i.e. dissolve in electrolyte. In this case, the extreme packages of the stator and rotor will be in the initial state, and the protectors will corrode and decrease in size. In the central rotor packages, the copper rotor rods will be cathodes (anode current input), and the stator and rotor packages steel will be anodes (anode current output), so the copper rods of the short-circuited rotor winding will be in the initial state, and the steel of the stator and rotor packages in the non-magnetic working gap will corrode, resulting in an increase in equivalent working clearance. Due to the increase in the non-magnetic gap, as the main parameter of the electric machine, the no-load current increases, the power factor, efficiency, starting and nominal moments decrease, and therefore, the required energy characteristics of the electric machine are not provided.

Целью изобретения является повышение надежности, живучести, долговечности и энергетических характеристик разработанной асинхронной машины (АМВ НГС) за счет исключения контактной коррозии поверхностей электротехнической стали расточки статора и бочки ротора в немагнитном зазоре с помощью протекторных колец и протекторных дисков, размещенных между пакетами статора и ротора.The aim of the invention is to increase the reliability, survivability, durability and energy characteristics of the developed asynchronous machine (AMS NGS) by eliminating contact corrosion of the surfaces of electrical steel of the stator bore and the rotor barrel in a non-magnetic gap using tread rings and tread disks placed between the stator and rotor packages.

Указанная цель достигается тем, что в известной асинхронной погружной электрической машине вертикального исполнения, содержащей статор с сердечником, ярмом и пазами, винтоканавочный ротор, вал, опирающийся на подшипники, протекторную защиту статора и ротора, заключенными в корпус с отверстиями для входа и выхода окружащей пластовой агрессивной с электролитическими свойствами воды для охлаждения, вал выполнен монолитным и на него напрессованы по скользящей посадке через шпонку пакеты ротора, а между ними на вал втугую с плотным электрическим контактом к пакетам ротора напрессованы протекторные диски толщиной 5-8 мм из алюминиево-магниево-цинкового сплава, имеющих отверстия для стержней обмотки ротора, при этом между пакетами статора установлено такое же количество протекторных колец такой же толщины из того же сплава с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру спинки ярма статора, кроме того, по торцам корпуса во внутрь запрессованы кольца-протекторы одинаковой толщины и глубины, равными 5-8 мм, из сплава протекторов статора.This goal is achieved by the fact that in the well-known vertical asynchronous submersible electric machine containing a stator with a core, yoke and grooves, a rotor-groove rotor, a shaft supported by bearings, tread protection of the stator and rotor enclosed in a housing with holes for the input and output of the surrounding formation aggressive with electrolytic properties of water for cooling, the shaft is made monolithic and rotor packets are pressed onto it along a sliding fit through the key, and between them onto the shaft, with tight electric 5-8 mm thick tread disks made of aluminum-magnesium-zinc alloy having holes for rotor winding rods are pressed by a contact to the rotor packages, while the same number of tread rings of the same thickness are made between the stator packages of the same thickness from the same alloy with an inner diameter, equal to the inner diameter of the back of the stator yoke, in addition, protector rings of the same thickness and depth equal to 5-8 mm made of stator protector alloy are pressed into the inside of the housing.

Изобретение поясняется чертежами, в которых:The invention is illustrated by drawings, in which:

- на фиг.1 показан продольный разрез АМВ НГС;- figure 1 shows a longitudinal section of the AMV NGS;

- на фиг.2 показан протекторный диск ротора;- figure 2 shows the tread disk of the rotor;

- на фиг.3 показано протекторное кольцо статора.- figure 3 shows the tread ring of the stator.

Согласно изобретению (фиг.1, фиг.2) асинхронная машина (АМВ НГС) содержит корпус 1, в котором размещены пакеты статора 2 с протяжной обмоткой 3 из обмоточного провода с полиимидно-фторопластовой изоляцией, например марки ППИ-У. На монолитном валу 6 размещены пакеты 7 ротора, имеющего короткозамкнутую обмотку из стержней 8 и короткозамыкающих колец 9. Между пакетами ротора и статора имеется немагнитный рабочий зазор 5, по которому проходит охлаждающая пластовая агрессивная вода, обладающая свойствами электролита. Статор имеет протекторную защиту от контактной коррозии пакета 2 сердечника в виде колец 4 (фиг.1, фиг.3), например из магниевого сплава марки МЛ4. Ротор имеет протекторную защиту от контактной коррозии пакета сердечника ротора 7 в виде дисков 10 из того же сплава (фиг.1, фиг.2). Так как разработанная машина имеет большую длину и многопакетные статор и ротор, то электрохимическую защиту от контактной коррозии всех поверхностей пакетов статора и ротора в немагнитном рабочем зазоре двумя протекторами, размещенными вплотную к крайним торцевым пакетам статора и ротора, по всей длине зазора эффективно осуществить невозможно, как в прототипе. Крайние пакеты статора и ротора будут защищены, так как в данном случае гальванический ток протекает по наименьшему объемному омическому сопротивлению по цепи от катода (пакета статора) 2 к аноду (протектору из магниевого сплава) 4, выходит из анода 4 в пластовую воду - электролит 5, проходит по нему и входит в катод - пакет статора 2. Таким образом, анод 4 будет отдавать положительные атомы в воду 5 (выход анодного тока) и будет с течением времени разрушаться (коррозировать), т.е. уменьшаться в размерах, а на катоде 2 будут ассимилироваться оставшиеся в металлах избыточные электроны и отрицательные ионы раствора - пластовой воды (вход анодного тока), и катод или пакет статора 2 будет находиться в исходном состоянии. Продукты коррозии анода - протектора будут удаляться движущейся водой-электролитом в окружающую среду. В центральной части немагнитного зазора влияние протекторов на защиту от коррозии пакетов стали статора и ротора из-за удаленности и увеличения объемного электрического сопротивления для прохождения анодного тока от центральных пакетов стали статора и ротора к протекторам и затем замыкаться по воде резко уменьшается. Будут действовать другие гальванические цепи, а именно: гальванический ток будет протекать по цепи от катода (медь короткозамкнутой обмотки ротора) 8 к аноду (пакет стали ротора) 7, выходить из анода в воду - электролит 5, проходить по нему и входить в катод - медь ротора 8. Из этого следует, что сталь ротора 7 и статора 2 несут анодные свойства - выход анодного тока, будут коррозировать и уменьшаться в размерах, а медь обмотки ротора 8 будет нести катодные свойства - вход анодного тока, не будет подвергаться коррозии и будет находиться в исходном состоянии. В итоге при работе электродвигателя с течением времени будет происходить неравномерная коррозия пакетов статора 2 и ротора 7 в немагнитном зазоре, которая будет увеличивать величину зазора 5, а следовательно, будут уменьшаться энергетические показатели машины. Для устранения этого недостатка необходимо установить на торцевых пакетах статора 2 и ротора 7, а также между всеми центральными пакетами стали статора 2 протекторные кольца 4 и между пакетами ротора 7 диски 10 одинаковых размеров из одного алюминиево-магниевого сплава, в итоге будет соблюдена симметричность гальванических цепей и коррозия пакетов статора 2 и ротора 7 будет приостановлена. Для устранения влияния торцов корпуса на гальванические пары и цепи статора и ротора необходимо запрессовать в торцы корпуса протекторные кольца из того же сплава и с размерами колец статора (на чертежах не показаны).According to the invention (FIG. 1, FIG. 2), an asynchronous machine (AMS NGS) comprises a housing 1, in which stator packages 2 with a long winding 3 from a winding wire with polyimide-fluoroplastic insulation, for example, PPI-U brand, are placed. On the monolithic shaft 6 there are placed packages 7 of the rotor having a short-circuited winding of rods 8 and short-circuited rings 9. Between the packages of the rotor and the stator there is a non-magnetic working gap 5 through which cooling aggressive formation water with electrolyte properties passes. The stator has a tread protection against contact corrosion of the core package 2 in the form of rings 4 (Fig. 1, Fig. 3), for example, of a magnesium alloy of the ML4 brand. The rotor has tread protection against contact corrosion of the core package of the rotor 7 in the form of disks 10 of the same alloy (Fig. 1, Fig. 2). Since the developed machine has a large length and multi-packet stator and rotor, it is impossible to effectively implement the entire gap length to protect electrochemically against contact corrosion of all surfaces of the stator and rotor packages in a non-magnetic working gap with two protectors located close to the extreme end packages of the stator and rotor. as in the prototype. The extreme packages of the stator and rotor will be protected, since in this case the galvanic current flows through the smallest ohmic resistance along the circuit from the cathode (stator package) 2 to the anode (protector from magnesium alloy) 4, leaves the anode 4 into formation water - electrolyte 5 passes through it and enters the cathode — stator package 2. Thus, the anode 4 will release positive atoms into water 5 (the output of the anode current) and will collapse (corrode) over time, i.e. decrease in size, and on the cathode 2 the excess electrons remaining in the metals and negative ions of the solution — produced water (input of the anode current) will be assimilated, and the cathode or stator package 2 will be in its original state. Corrosion products of the anode - tread will be removed by moving water-electrolyte into the environment. In the central part of the non-magnetic gap, the influence of treads on corrosion protection of stator and rotor steel packets due to the distance and increase in electrical resistivity for the passage of anode current from central stator and rotor steel packets to treads and then to be closed through water decreases sharply. Other galvanic circuits will operate, namely: galvanic current will flow through the circuit from the cathode (copper of the short-circuited rotor winding) 8 to the anode (rotor steel package) 7, electrolyte 5 will leave the anode into water, pass through it and enter the cathode - copper of rotor 8. From this it follows that the steel of rotor 7 and stator 2 carry anode properties - the output of the anode current will corrode and decrease in size, and the copper of the winding of the rotor 8 will carry the cathode properties - the input of the anode current, will not corrode and will be in source thawing. As a result, during operation of the electric motor over time, uneven corrosion of the stator 2 and rotor 7 packages in the non-magnetic gap will occur, which will increase the value of the gap 5, and therefore, the energy performance of the machine will decrease. To eliminate this drawback, it is necessary to install tread rings 4 on the end packages of the stator 2 and rotor 7, and also between all central packages of the stator 2 and between the packages of the rotor 7 disks 10 of the same size from one aluminum-magnesium alloy, as a result, the symmetry of the galvanic circuits will be observed and corrosion of the packages of the stator 2 and rotor 7 will be suspended. To eliminate the influence of the ends of the housing on galvanic pairs and the stator and rotor circuits, it is necessary to press in the ends of the housing tread rings of the same alloy and with the dimensions of the stator rings (not shown in the drawings).

При разработке конструкции протекторных колец и дисков необходимо исходить из максимальной скорости коррозии алюминиево-магниевых протекторов при электрическом контакте со сталью пакетов статора и ротора, а также медью ротора, которая находится в пределах 0,4-0,5 мм/год, и срока эксплуатации (службы), в данном случае срок службы равен 10 годам. Исходя из этого толщины протекторов в осевом и радиальном направлениях не должны быть меньше 5,0 мм, с учетом запаса можно принять геометрические размеры протекторов в пределах 8-10 мм для любого количества пакетов статора и ротора.When developing the design of tread rings and discs, it is necessary to proceed from the maximum corrosion rate of aluminum-magnesium protectors with electrical contact with the steel of the stator and rotor packages, as well as with the copper of the rotor, which is in the range 0.4-0.5 mm / year, and the service life (service), in this case, the service life is 10 years. Based on this, the thickness of the treads in the axial and radial directions should not be less than 5.0 mm, taking into account the stock, you can accept the geometric dimensions of the treads in the range of 8-10 mm for any number of stator and rotor packages.

Работа асинхронной машины осуществляется следующим образом.The operation of an asynchronous machine is as follows.

При вращении ротора в охлаждающей пластовой воде (электролите) ротор и статор оказываются в среде движущегося электролита. При полном соприкосновении всех внутренних активных частей машины с электролитом возникает электрохимическая коррозия на всех активных металлических поверхностях, соприкасающихся с электролитом, т.е. на поверхностях пакетов 7 ротора, на поверхностях расточки пакетов 2 статора, на медных стержнях 8 и короткозамыкающих кольцах 9 ротора, на поверхностях протекторных дисков 10 ротора и кольцах 4 статора. В связи с тем, что электродный потенциал дисков 10 ротора и колец 4 статора, изготовленных из магниевого сплава марки МЛ4, значительно ниже, чем электродный потенциал электротехнической стали пакетов 2 статора, пакетов 7 ротора и медных стержней 8 с короткозамыкающими кольцами 9 обмотки ротора, то происходит электрохимичесая коррозия протекторных дисков 10 ротора и протекторных колец 4 статора с вымыванием продуктов коррозии движущимся электролитом. Поэтому будет происходить расход материала протекторов, а остальные металлические части машины будут находиться в исходном состоянии на протяжении расчетного и запланированного срока эксплуатации без увеличения величины немагнитного рабочего зазора и связанного с этим падения энергетических характеристик машины, которые будут постоянны весь ресурс. Толщина дисков 10 ротора и протекторных колец 4 статора из алюминиево-магниевого сплава должна быть в пределах 5-8 мм при скорости коррозии протекторов 0,5 мм/год.When the rotor rotates in cooling formation water (electrolyte), the rotor and stator are in a moving electrolyte environment. With the full contact of all internal active parts of the machine with the electrolyte, electrochemical corrosion occurs on all active metal surfaces in contact with the electrolyte, i.e. on the surfaces of packages 7 of the rotor, on the surfaces of the bores of packages 2 of the stator, on copper rods 8 and short-circuit rings 9 of the rotor, on the surfaces of the tread disks 10 of the rotor and rings 4 of the stator. Due to the fact that the electrode potential of the rotor disks 10 and stator rings 4 made of magnesium alloy of the ML4 brand is much lower than the electrode potential of the electrical steel of stator packages 2, rotor packages 7 and copper rods 8 with short-circuiting rings 9 of the rotor winding, then there is electrochemical corrosion of the tread disks 10 of the rotor and the tread rings 4 of the stator with leaching of corrosion products by a moving electrolyte. Therefore, the tread material will be consumed, and the remaining metal parts of the machine will be in their original state for the estimated and planned life without increasing the magnitude of the non-magnetic working gap and the associated fall in the energy characteristics of the machine, which will be constant throughout its life. The thickness of the rotor disks 10 and tread rings 4 of the stator made of aluminum-magnesium alloy should be in the range of 5-8 mm at a corrosion rate of treads of 0.5 mm / year.

Заявляемое техническое решение позволяет значительно повысить работоспособность, надежность, живучесть, долговечность и энергетические характеристики разработанной асинхронной машины (АМВ НГС) за счет исключения контактной коррозии поверхностей электротехнической стали расточки статора и бочки ротора в немагнитном зазоре с помощью протекторных колец и протекторных дисков, размещенных между пакетами статора и ротора.The claimed technical solution can significantly improve the performance, reliability, survivability, durability and energy characteristics of the developed asynchronous machine (AMV NGS) by eliminating contact corrosion of the surfaces of electrical steel of the stator bore and the rotor barrel in a non-magnetic gap using tread rings and tread disks placed between the packages stator and rotor.

Claims (1)

Асинхронная машина (АМВ НГС) вертикального исполнения, содержащая статор с сердечником, ярмом и пазами, винтоканавочный ротор, вал, опирающийся на подшипники, протекторную защиту статора и ротора, заключенными в корпус с отверстиями для входа и выхода окружающей пластовой агрессивной с электролитическими свойствами воды для охлаждения, отличающаяся тем, что вал выполнен монолитным и на него напрессованы по скользящей посадке через шпонку пакеты ротора, а между ними на вал втугую с плотным электрическим контактом к пакетам ротора напрессованы протекторные диски толщиной 5-8 мм из алюминиево-магниево-цинкового сплава, имеющие отверстия для стержней обмотки ротора, при этом между пакетами статора установлено такое же количество протекторных колец такой же толщины из того же сплава с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру спинки ярма статора, кроме того, по торцам корпуса вовнутрь запрессованы кольца-протекторы одинаковой толщины и глубины, равными 5-8 мм, из сплава протекторов статора. An asynchronous machine (АМВ НГС) of vertical design, comprising a stator with a core, yoke and grooves, a rotor-groove rotor, a shaft supported by bearings, tread protection of the stator and rotor enclosed in a housing with openings for the entry and exit of surrounding formation water with electrolytic properties of water for cooling, characterized in that the shaft is made monolithic and rotor packages are pressed onto it in a sliding fit through the key, and between them onto the shaft are threaded with a tight electrical contact to the pressure rotor packages 5–8 mm thick tread disks of aluminum-magnesium-zinc alloy are provided, having holes for rotor winding rods, while the same number of tread rings of the same thickness are made between the stator packs from the same alloy with an inner diameter equal to the inner diameter of the back of the yoke stator, in addition, protector rings of the same thickness and depth equal to 5-8 mm made of an alloy of stator protectors are pressed in along the ends of the housing.
RU2010128190/07A 2010-07-08 2010-07-08 Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw) RU2450408C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010128190/07A RU2450408C2 (en) 2010-07-08 2010-07-08 Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010128190/07A RU2450408C2 (en) 2010-07-08 2010-07-08 Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010128190A RU2010128190A (en) 2012-01-20
RU2450408C2 true RU2450408C2 (en) 2012-05-10

Family

ID=45785128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010128190/07A RU2450408C2 (en) 2010-07-08 2010-07-08 Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2450408C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646866C1 (en) * 2016-01-15 2018-03-12 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Stator and electric engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2315917A (en) * 1937-09-30 1943-04-06 Reda Pump Company Submergible electric motor for deep well pumps
US3433986A (en) * 1966-06-13 1969-03-18 Reda Pump Co Oil filled elongated submergible electric motor
SU939830A1 (en) * 1980-11-24 1982-06-30 Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Submersible pumping unit
SU1723638A1 (en) * 1989-04-26 1992-03-30 Научно-Технический Центр Научно-Производственного Объединения "Молдавгидромаш" Asynchronous liquid-filled electric motor
RU2072609C1 (en) * 1987-11-02 1997-01-27 Акционерное общество открытого типа "Электросила" Electric machine
RU2206950C2 (en) * 2001-04-12 2003-06-20 Ооо "Копэн" Submersible motor
RU2236742C2 (en) * 2002-08-30 2004-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок ЮКОС" Submersible electric motor
EP2315917A2 (en) * 2008-07-19 2011-05-04 MTU Aero Engines GmbH Blade for a turbo device with a vortex-generator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2315917A (en) * 1937-09-30 1943-04-06 Reda Pump Company Submergible electric motor for deep well pumps
US3433986A (en) * 1966-06-13 1969-03-18 Reda Pump Co Oil filled elongated submergible electric motor
SU939830A1 (en) * 1980-11-24 1982-06-30 Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Submersible pumping unit
RU2072609C1 (en) * 1987-11-02 1997-01-27 Акционерное общество открытого типа "Электросила" Electric machine
SU1723638A1 (en) * 1989-04-26 1992-03-30 Научно-Технический Центр Научно-Производственного Объединения "Молдавгидромаш" Asynchronous liquid-filled electric motor
RU2206950C2 (en) * 2001-04-12 2003-06-20 Ооо "Копэн" Submersible motor
RU2236742C2 (en) * 2002-08-30 2004-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок ЮКОС" Submersible electric motor
EP2315917A2 (en) * 2008-07-19 2011-05-04 MTU Aero Engines GmbH Blade for a turbo device with a vortex-generator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СПКТБПЭ «Потенциал», г.Харьков, ГОСТ 18058-80. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646866C1 (en) * 2016-01-15 2018-03-12 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Stator and electric engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010128190A (en) 2012-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5620048A (en) Oil-well installation fitted with a bottom-well electric pump
EP3427368B1 (en) Esp motor with sealed stator windings
US6087750A (en) Permanent magnet generator
CN112889203A (en) Motor pump
US11990815B2 (en) Canned rotodynamic flow machine for a molten salt nuclear reactor and an active magnetic bearing for use in a flow machine for a molten salt nuclear reactor
RU2450408C2 (en) Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw)
WO2017100648A1 (en) Systems and methods to seal a rotor or stator of electromechanical motors or generators
EP2892133B1 (en) High slip variable frequency induction motors
RU2449452C2 (en) Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw)
RU2287721C1 (en) Submersible electric motor for well
DK202070505A1 (en) A canned rotodynamic flow machine for a molten salt nuclear reactor
RU196512U1 (en) SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR ROTOR SHAFT FOR OIL PRODUCTION
RU2815180C1 (en) Electric motor of submersible installation for production of formation fluid and method of its manufacturing and assembly
RU2672858C1 (en) Submersible oil-filled high-speed electric motor
RU2819202C1 (en) Sealed rotary hydrodynamic unit for molten salt nuclear reactor and active magnetic bearing for use in rotary hydrodynamic unit for molten salt nuclear reactor
RU2465708C1 (en) Submersible valve-inductor electric motor of open design
DK202070506A1 (en) An active magnetic bearing for use in a flow machine for a molten salt nuclear reactor
Shaitor et al. Protection of industrial electrical machines from flooding in mines.
RU2041547C1 (en) Electric machine
RU2444831C1 (en) Radial thrust plain bearing on idle shaft extension of vetockhin induction motor for oil-and-gas wells
CN111697783B (en) Permanent magnet synchronous motor of magnesium alloy shell submersible pump with built-in controller
US20240141764A1 (en) Journal bearing lubrication side ports for optimum bearing load capacity
RU2307439C2 (en) Turbogenerator shaft stuffing arrangement
RU2498484C2 (en) Submersible synchronous electric motor
Ichikawa et al. Development of Downhole Pump for Binary Cycle Power Generation Using Geothermal Water

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20131225

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170709