RU2473161C1 - Скважинный электрогенератор - Google Patents
Скважинный электрогенератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2473161C1 RU2473161C1 RU2011122072/07A RU2011122072A RU2473161C1 RU 2473161 C1 RU2473161 C1 RU 2473161C1 RU 2011122072/07 A RU2011122072/07 A RU 2011122072/07A RU 2011122072 A RU2011122072 A RU 2011122072A RU 2473161 C1 RU2473161 C1 RU 2473161C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- rotor
- stator
- crank
- axis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, к устройствам выработки электрической энергии и может найти применение в конструкции добывающих скважин, имеющих станки-качалки (СК). Технический результат состоит в расширении эксплуатационных возможностей. Предложено заменить противовесы кривошипно-шатунного механизма СК на генератор электрического тока с таким же весом. Скважинный генератор располагают в необходимой точке кривошипа с двойной целью: в качестве противовеса СК и собственно электрогенератора. Вместе с кривошипом относительно оси генератора вращается одна часть генератора, к примеру - статор с обмотками наведения э.д.с. Другая часть генератора - ротор, создающий магнитное поле, остается неподвижным относительно оси генератора благодаря смещению его центра тяжести ниже горизонтальной оси генератора на величину, необходимую для свободного вращения статора вокруг неподвижного ротора. Технический эффект заключается в выработке дополнительной электроэнергии на устье скважины и его применении на месте для обогрева объектов нефтедобычи. 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам по выработке электрической энергии и может быть использовано на добывающих скважинах нефтедобывающих предприятий, оснащенных станками-качалками для преобразования вращательного движения электродвигателя в возвратно-поступательное движение плунжера глубинного насоса.
В нефтедобывающей промышленности не менее 80% всего фонда добывающих скважин составляют скважины с глубинным плунжерным насосом и станком-качалкой (СК) на поверхности земли. Между ними находится связующая линия-колонна штанг весом в несколько тонн. За один поворот кривошипа вокруг своей оси на 360° колонна штанг один раз поднимается за счет усилия кривошипно-шатунного механизма и один раз спускается под собственным весом. Чтобы на вал электродвигателя постоянно оказывалась равномерная нагрузка, на кривошипы СК устанавливают противовес, примерно равнозначный по весу нагрузкам колонны штанг при его подъеме [1].
Недостатком известной конструкции СК является то, что противовес выполняет только роль статической балансирующей составляющей СК. Между тем постоянное и равномерное вращение по окружности значительной массы металла (для станка-качалки 7СК8-3,5-4000 - 3 тонны) можно использовать и для исполнения второй функции - выработки электроэнергии.
Целью изобретения является преобразование противовеса на кривошипе СК в электрогенерирующее устройство.
Поставленная цель достигается тем, что известный электрогенератор, содержащий статор с обмотками наведения тока и ротор в качестве источника магнитного поля, выполнен так, что статор вместе с ротором установлен на кривошипе станка-качалки скважинной насосной установки, причем статор жестко соединен с кривошипом и вместе с ним вращается по окружности, а для исключения вращения ротора вокруг своей оси он выполнен составным, а именно: нижняя часть ротора от горизонтальной оси превышает по массе верхнюю часть ротора так, что центр тяжести ротора находится ниже его горизонтальной оси на величину, необходимую для свободного вращения статора вокруг неподвижного ротора.
По необходимости функции статора и ротора меняют местами, а именно: вместе с кривошипом будет вращаться внешний ротор в качестве источника магнитного поля, а неподвижным в генераторе будет его центральная часть - статор с обмотками наведения электрического тока.
Скважинный генератор изображен на фиг.1, где 1 - кривошип станка-качалки, 2 - вращающийся статор и 3 - ротор. Статор генератора фиксируется в необходимой точке кривошипа СК и вместе с ним движется по окружности с постоянной угловой скоростью - совершает в минуту несколько оборотов (обычно от 2-х до 7-ми). Для демонстрации вращения статора относительно ротора их общую ось назовем осью генератора и разместим на них две условные точки: на статоре - точку «A», на роторе - точку «B».
За один оборот кривошипа 1 точка «A», а значит, и статор 2 совершат относительно оси генератора полный оборот в 360°. В то же время точка «B» и сам ротор вокруг оси генератора не вращаются - положение точки «B» к оси генератора остается неизменным. Исходя из этого легко видеть, что за один оборот кривошипа точка «A» совершит вокруг точки «B» оборот в 360°, поэтому один оборот кривошипа 1 равнозначен одному обороту статора 2 вокруг ротора 3. Такое соосное вращение двух составных частей генератора относительно друг друга и приводит к возникновению электрического тока на обмотках статора. Эта электроэнергия вырабатывается без производства дополнительной работы, затрат какой-либо другой энергии, например механической, так как предложенный скважинный генератор выполняет две функции:
1. Выполняет роль противовеса станка-качалки, поэтому генератор имеет примерно такой же вес, как и масса противовеса. К примеру, для большинства скважин с ШСНУ Уралоповолжского региона масса противовеса равна 2500-3000 кг.
2. Выработка электроэнергии благодаря взаимному вращению статора относительно ротора.
Необходимо отметить, что при иной - обратной конструкции генератора, а именно: с кривошипом 1 вращается вокруг оси генератора внешний ротор с функцией выработки магнитного поля, а остается неподвижным относительно оси генератора статор (внутренняя часть устройства) с обмотками наведения электродвижущей силы, мы получим тот же положительный эффект. Этот эффект в основном определен весовыми и металлоемкими характеристиками ротора и статора стандартного генератора - примерно по 50% от общей массы генератора. При этом важнейший показатель - это частота вращения кривошипа станка-качалки добывающей скважины остается неизменным.
Рассмотрим потенциально возможную выработку электроэнергии с помощью скважинного генератора по следующим усредненным техническим характеристикам:
- масса генератора 2000 кг;
- частота вращения кривошипа СК и статора вокруг ротора 5 об/мин.
Генератор переменного тока типа ГП-15-100-140-1В массой 0,5 тонн имеет частоту вращения ротора n в пределах 100 об/мин и выдает мощность до 15 кВт. Согласно [2, стр.195] электродвижущая сила, возникающая в обмотках генератора, находится в прямой зависимости от угловой скорости вращения ротора или n. Очевидно, что если n уменьшить до 5 об/мин для нашего случая, от 4-х генераторов, установленных вместо противовесов, можно ожидать выработку мощности электротока в 3 кВт.
В заявленном устройстве реализовано два технических момента. Во-первых, для получения вращающейся части генератора предложено использовать движение кривошипа по кругу. Во-вторых, для получения неподвижной части генератора предложено использовать деталь со смещенным центром тяжести по принципу действия игрушки «неваляшка». Даже при небольшом осевом повороте этой части генератора произойдет его возвращение на прежнее место благодаря вертикально направленной силе притяжения земли и возникновению его горизонтальной составляющей. Эти технические решения, с нашей точки зрения, обладают новизной и соответствуют критерию «существенное отличие».
Технико-экономическая эффективность от применения скважинного генератора заключается в выработке электрической энергии непосредственно на скважинах со станками-качалками, при этом не создавая дополнительную нагрузку на электропривод СК. Эта дополнительная электроэнергия будет использоваться для обслуживания этих же объектов нефтедобычи: обогрев автоматических групповых замерных установок, блочных устройств по дозировке химических реагентов, обогрев подземного оборудования и устьевой арматуры скважины с помощью «греющих кабелей».
Литература
1. Махмудов С.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт скважинных насосных установок: Справочник мастера. - М.: Недра, 1987. - 208 с.
2. Трофимова Т.Н. Курс физики: Учебное пособие для вузов. - 2-е изд-е. - М.: Высш. шк., 1990. - 478 с.
Claims (1)
- Скважинный электрогенератор, содержащий статор с обмотками наведения тока и ротор в качестве источника магнитного поля, отличающийся тем, что статор вместе с ротором установлен на кривошипе станка-качалки скважинной насосной установки, причем статор неподвижно соединен с кривошипом и вместе с ним вращается по окружности, а для исключения вращения ротора вокруг своей оси он выполнен составным, а именно: нижняя часть ротора от его горизонтальной оси превышает по массе верхнюю часть ротора так, что центр тяжести ротора находится ниже его горизонтальной оси на величину, необходимую для свободного относительного вращения статора вокруг неподвижного ротора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011122072/07A RU2473161C1 (ru) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | Скважинный электрогенератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011122072/07A RU2473161C1 (ru) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | Скважинный электрогенератор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011122072A RU2011122072A (ru) | 2012-12-10 |
RU2473161C1 true RU2473161C1 (ru) | 2013-01-20 |
Family
ID=48806675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011122072/07A RU2473161C1 (ru) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | Скважинный электрогенератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2473161C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109980893A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-05 | 黑龙江工程学院 | 一种新式的磁流体移动发电装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1134444A1 (ru) * | 1983-04-27 | 1985-01-15 | Калининский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института вагоностроения | Привод вагонного генератора |
US4583916A (en) * | 1983-12-29 | 1986-04-22 | Southwest Bailer Pump Company | Electrical control system for oil well bailer pump |
RU2079718C1 (ru) * | 1991-12-24 | 1997-05-20 | И-Ви-Ай-Хайлэнд Памп Компани, Инк. | Устройство и способ управления насосной системой скважины |
RU2105196C1 (ru) * | 1995-04-12 | 1998-02-20 | Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" | Станок-качалка (варианты) |
US7321211B2 (en) * | 2006-04-28 | 2008-01-22 | Unico, Inc. | Power variation control system for cyclic loads |
RU2377436C1 (ru) * | 2008-03-27 | 2009-12-27 | Александр Дмитриевич Елисеев | Скважинная гидроаккумулирующая электростанция |
RU2381383C1 (ru) * | 2008-07-11 | 2010-02-10 | Виктор Геннадиевич Гузь | Способ добычи нефти с использованием штангового глубинного насоса и станок-качалка для его осуществления (варианты) |
RU2408503C2 (ru) * | 2009-01-23 | 2011-01-10 | Открытое акционерное общество "Опытное конструкторское бюро "Кристалл" (ОАО "ОКБ "Кристалл") | Привод-генератор |
-
2011
- 2011-05-31 RU RU2011122072/07A patent/RU2473161C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1134444A1 (ru) * | 1983-04-27 | 1985-01-15 | Калининский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института вагоностроения | Привод вагонного генератора |
US4583916A (en) * | 1983-12-29 | 1986-04-22 | Southwest Bailer Pump Company | Electrical control system for oil well bailer pump |
RU2079718C1 (ru) * | 1991-12-24 | 1997-05-20 | И-Ви-Ай-Хайлэнд Памп Компани, Инк. | Устройство и способ управления насосной системой скважины |
RU2105196C1 (ru) * | 1995-04-12 | 1998-02-20 | Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" | Станок-качалка (варианты) |
US7321211B2 (en) * | 2006-04-28 | 2008-01-22 | Unico, Inc. | Power variation control system for cyclic loads |
RU2377436C1 (ru) * | 2008-03-27 | 2009-12-27 | Александр Дмитриевич Елисеев | Скважинная гидроаккумулирующая электростанция |
RU2381383C1 (ru) * | 2008-07-11 | 2010-02-10 | Виктор Геннадиевич Гузь | Способ добычи нефти с использованием штангового глубинного насоса и станок-качалка для его осуществления (варианты) |
RU2408503C2 (ru) * | 2009-01-23 | 2011-01-10 | Открытое акционерное общество "Опытное конструкторское бюро "Кристалл" (ОАО "ОКБ "Кристалл") | Привод-генератор |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109980893A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-05 | 黑龙江工程学院 | 一种新式的磁流体移动发电装置 |
CN109980893B (zh) * | 2019-03-05 | 2020-08-14 | 黑龙江工程学院 | 一种磁流体移动发电装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011122072A (ru) | 2012-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104265818B (zh) | 一种外杯旋转式轴向电涡流阻尼器 | |
US10340755B1 (en) | Energy harvesting and converting beam pumping unit | |
RU2473161C1 (ru) | Скважинный электрогенератор | |
Solodkiy et al. | Improving the energy efficiency of the sucker-rod pump via its optimal counterbalancing | |
CN104711920B (zh) | 带有直接驱动装置的压路机 | |
CN103437944B (zh) | 水平竖直综合利用浮体绳轮发电系统 | |
RU2370660C1 (ru) | Гидрогенератор | |
KR101098239B1 (ko) | 수력발전기 | |
RU2472278C1 (ru) | Электрогенератор станка-качалки скважины | |
RU2345468C2 (ru) | Электродвигатель с электромеханическим преобразователем передаточного отношения | |
KR20140009936A (ko) | 기둥과 조류력과 풍력을 이용한 발전 시스템 | |
BR102017013840B1 (pt) | Sistema e método de alimentação de uma máquina rotativa submarina e sistema para transmitir energia elétrica de baixa frequência em longas distâncias | |
KR102328156B1 (ko) | 해수의 위치에너지와 자기에너지를 이용한 발전장치 | |
KR20180130444A (ko) | 전동기 극대화 응용한 발전장치 | |
CN107131092B (zh) | 一种动势能组合海浪发电装置 | |
RU176488U1 (ru) | Шариковинтовой привод штангового глубинного насоса | |
CN107591955B (zh) | 漂浮式垂直轴海浪发电装置 | |
KR20170140936A (ko) | 발전기 | |
CN108194251A (zh) | 一种电能与管内流体动能的转换装置 | |
CN201328065Y (zh) | 自发电装置 | |
RU2794076C1 (ru) | Магнитная передача (варианты) и электрогенератор, содержащий магнитную передачу | |
KR20130100426A (ko) | 풍력 발전기 | |
Alexeev et al. | Surface PM Motor Drive for Sucker Rod Pumps–Design and Field Results | |
RU66439U1 (ru) | Привод для глубинно-насосной штанговой установки | |
US20220389901A1 (en) | Self-powered electric generator that works by circulating water in a closed circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130601 |