RU2522347C2 - Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем - Google Patents
Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522347C2 RU2522347C2 RU2012136077/06A RU2012136077A RU2522347C2 RU 2522347 C2 RU2522347 C2 RU 2522347C2 RU 2012136077/06 A RU2012136077/06 A RU 2012136077/06A RU 2012136077 A RU2012136077 A RU 2012136077A RU 2522347 C2 RU2522347 C2 RU 2522347C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inverter
- runner
- output
- submersible
- pump
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установкам с насосами объемного действия, приводимыми в действие погружными линейными электродвигателями. Установка содержит погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный вентильный электродвигатель. Подвижная часть (бегун) выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения. Управляющий электронный блок состоит из наземной и погружной частей. Погружной блок выполнен в виде инвертора, размещенного в герметичном корпусе с нормальным давлением воздуха внутри. Выход инвертора электрически связан с наземной частью и обмоткой через гермовводы. Управляющий блок инвертора связан с чувствительными элементами датчика положения бегуна через дополнительные гермовводы. Содержит счетчик шагов бегуна. Наземный блок выполнен в виде последовательно соединенных входного выпрямителя, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора и выходного выпрямителя. Повышаются энергетические показатели установки. 4 з.п. ф -лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и направлено на повышение энергетических показателей установок для подъема жидкости с больших глубин погружными установками с насосами объемного действия, приводимыми в действие погружными линейными электродвигателями.
Известна погружная насосная установка, содержащая насос и погружной линейный электродвигатель. Электродвигатель содержит неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора. Корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса (патент США №7316270 В2, кл. МКИ F04B 17/04, U.S. C1. 166/105, от 2005 г.).
Установка не имеет датчика положения бегуна, поэтому не может иметь высокие энергетические показатели.
Известна насосная установка, содержащая погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора, корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса, и управляющий электронный блок, выход силовой части которого электрически связан с обмоткой статора (евразийский патент №009268 В1, кл. F04B 47/06, приоритет 17.10.2004).
Данная установка также имеет недостаточно высокие энергетические показатели, обусловленные отсутствием датчика положения бегуна. Действительно, линейный электродвигатель постоянно работает в режиме пуска и реверса, а даже самая совершенная наземная система управления, не имеющая физического датчика положения, не позволяет определить положение бегуна в начальный момент пуска. Пуск получается затянутым, что приводит к дополнительным потерям в двигателе и установке в целом при пуске.
Цель изобретения состоит в повышении энергетических показателей установки.
Поставленная цель достигается тем, что в насосной установке, содержащей погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный вентильный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора, корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса, управляющий электронный блок, выход силовой части которого электрически связан с обмоткой статора, управляющий электронный блок выполнен состоящим из наземного и погружного блоков, погружной блок выполнен в виде инвертора, размещенного в герметичном корпусе с нормальным давлением внутри, корпус инвертора механически связан с корпусом электродвигателя, выход инвертора электрически связан с обмоткой через гермовводы, электродвигатель снабжен датчиком положения бегуна, выход чувствительных элементов датчика связан с управляющими цепями инвертора через дополнительные гермовводы, а наземный блок выполнен с возможностью регулирования постоянного напряжения на выходе.
Наземный блок наиболее целесообразно выполнять в виде последовательно соединенных входного выпрямителя, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора и выходного выпрямителя. Такое выполнение позволяет отказаться от входного трансформатора с рабочей частотой 50 или 60 Гц, имеющего большую массу, габариты и стоимость, сохраняя возможность гальванической развязки погружной части от питающей сети и возможность регулирования выходного напряжения. Развязка необходима для работы системы измерения сопротивления изоляции погружной части электропривода.
Кабель может содержать либо одну силовую изолированную жилу, либо две. В первом случае функцию второго провода выполняет земля и напорно-компрессорная труба. Такое выполнение установки позволяет дополнительно упростить ее конструкцию и снизить стоимость. В случае применения двух жил, одна из них может не иметь электрической изоляции, что также приводит к снижению стоимости установки.
Управляющий блок инвертора содержит счетчик шагов бегуна по сигналам датчика положения и выполнен с возможностью осуществления реверса при достижении заданного числа шагов. Это позволяет исключить для бегуна возможность контакта с ограничителями перемещения бегуна и связанные с ней всплески потребляемого тока и потери мощности.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 схематически изображена установка с погружным инвертором и двухпроводной линией питания.
На фиг.2 схематически изображена установка с погружным инвертором и однопроводной линией питания.
Установка содержит насос 1 и погружной линейный вентильный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) 2 с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун) 3. Статор и бегун выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора. Корпус 4 электродвигателя механически связан с корпусом 5 насоса, бегун механически связан с подвижной частью 6 насоса.
Управляющий электронный блок установки состоит из наземного 7 и погружного 8 блоков. Электродвигатель снабжен датчиком 9 положения бегуна, погружной блок выполнен в виде инвертора 10, размещенного в герметичном корпусе 11 с нормальным давлением воздуха внутри, корпус инвертора связан с корпусом электродвигателя. Выход инвертора электрически связан с цепью питания и обмоткой через гермовводы 12, выход чувствительных элементов датчика положения связан с управляющим блоком 13 инвертора через дополнительные гермовводы 14. Наземный блок выполнен в виде последовательно соединенных входного выпрямителя 15, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора 16 и выходного выпрямителя 17.
Трансформатор 18 однофазного высокочастотного инвертора-регулятора обеспечивает гальваническую развязку выходного выпрямителя и всей погружной части установки от питающей сети. Нагнетательный клапан 19 и впускной клапан 20 обеспечивают правильную работу насоса. Перекачиваемая пластовая жидкость поступает на поверхность Земли через насосно-компрессорную трубу 21.
Как показано на фиг.1, одноименные полюса выхода наземного блока и питания инвертора соединены между собой изолированным двухпроводным кабелем. Такая схема может найти применение, в частности, в установках, предназначенных к работе в агрессивной среде.
Возможна также конструкция, показанная на фиг.2, в которой первый полюс силового выхода наземного блока связан с первым полюсом цепи питания погружного инвертора изолированным кабелем, а вторые полюса выхода выпрямителя 17 наземного блока и питания инвертора соединены с электрически связанными между собой элементами конструкции установки (насосно-компрессорной трубой 21, корпусом 5 насоса, корпусами 4 электродвигателя и 11 инвертора). В этом случае одна из групп ключей погружного инвертора должна быть обязательно электрически соединена с корпусом.
Работа установки происходит следующим образом. На входные зажимы наземного блока 7 подается напряжение стандартной сетевой частоты 50 Гц. Оно выпрямляется входным выпрямителем 15 наземного блока 7. Преобразование уровня напряжения и регулирование выходного напряжения осуществляется в однофазном высокочастотном инверторе-регуляторе. Частота работы ключа в инверторе-регуляторе на несколько порядков превышает сетевую, поэтому габариты трансформатора 18 в несколько раз ниже габаритов традиционно применяемых в нефтедобыче трансформаторов с номинальной частотой 50 Гц. Трансформатор 18 служит для гальванической развязки питающей сети и погружной части и для повышения уровня напряжения, что позволяет снизить потери в кабеле. После высокочастотного преобразования напряжение выпрямляется в выходном выпрямителе 17 наземной части. Управление скоростью бегуна осуществляется уровнем подводимого к погружному блоку 8 напряжения. Коммутация ключей инвертора 10 осуществляется по сигналу с датчика 9 положения бегуна.
При подаче напряжения на погружной блок 8 инвертор 11 по сигналам с чувствительных элементов датчика 9 положения бегуна подключает к источнику именно те обмотки двигателя, ток в которых обеспечит максимальное движущее усилие на бегуне. Бегун 3, преодолевая давление столба жидкости, приходит в движение, перемещая поршень 6 насоса, закрывая впускной клапан 20 и вытесняя жидкость через открывающийся нагнетательный клапан 19 на поверхность Земли.
Блок 13 управления инвертором 10 погружного блока 8 по сигналам датчика 9 положения бегуна отсчитывает заранее известное число периодов, соответствующее длине хода бегуна 3, после чего изменяет направление движения.
Частота пусков-реверсов может достигать 200 в минуту, поэтому чрезвычайно важно, чтобы пуск электродвигателя осуществлялся в оптимальном режиме.
В насосной установке, выполненной согласно изобретению, наличие погружного инвертора, управляемого от физического датчика положения, позволяет повысить энергетические показатели установки за счет уменьшения потерь мощности при пуске.
Реверсирование по сигналам с датчика положения бегуна, а не по превышению тока при упоре бегуна в ограничители, также способствует повышению КПД установки.
Claims (5)
1. Насосная установка, содержащая погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный вентильный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора, корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса, управляющий электронный блок, выход силовой части которого электрически связан с обмоткой статора, отличающаяся тем, что управляющий электронный блок состоит из наземного и погружного блоков, электродвигатель снабжен датчиком положения бегуна, погружной блок выполнен в виде инвертора, размещенного в герметичном корпусе с нормальным давлением воздуха внутри, корпус инвертора механически связан с корпусом электродвигателя, выход инвертора электрически связан с цепью питания и обмоткой через гермовводы, выход чувствительных элементов датчика положения связан с управляющим блоком инвертора через дополнительные гермовводы, а наземный блок выполнен в виде последовательно соединенных входного выпрямителя, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора и выходного выпрямителя.
2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что высокочастотный инвертор-регулятор выполнен с возможностью гальванической развязки выходного выпрямителя от входного.
3. Насосная установка по любому из пунктов 1, 2, отличающаяся тем, что первый полюс силового выхода наземного блока связан с первым полюсом цепи питания погружного инвертора изолированным кабелем, вторые полюсы выхода наземного блока и питания инвертора соединены с электрически связанными между собой элементами конструкции установки.
4. Насосная установка по любому из пунктов 1, 2, отличающаяся тем, что одноименные полюсы выхода наземного блока и питания погружного инвертора соединены между собой изолированным двухпроводным кабелем.
5. Насосная установка по любому из пунктов 1, 2, отличающаяся тем, что управляющий блок инвертора содержит счетчик шагов бегуна и выполнен с возможностью осуществления реверса при достижении заданного числа шагов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136077/06A RU2522347C2 (ru) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136077/06A RU2522347C2 (ru) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012136077A RU2012136077A (ru) | 2014-02-27 |
RU2522347C2 true RU2522347C2 (ru) | 2014-07-10 |
Family
ID=50151666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012136077/06A RU2522347C2 (ru) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2522347C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016108739A1 (ru) * | 2014-12-31 | 2016-07-07 | Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
RU183876U1 (ru) * | 2018-01-18 | 2018-10-08 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Линейная электропогружная насосная установка двунаправленного действия |
RU2690529C1 (ru) * | 2018-08-24 | 2019-06-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ и устройство электроснабжения электродвигателя погружного насоса |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5831353A (en) * | 1994-10-17 | 1998-11-03 | Bolding; Vance E. | Modular linear motor and method of constructing and using same |
US7445435B2 (en) * | 2001-06-13 | 2008-11-04 | Weatherford/Lamb, Inc. | Double-acting reciprocating downhole pump |
-
2012
- 2012-08-21 RU RU2012136077/06A patent/RU2522347C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5831353A (en) * | 1994-10-17 | 1998-11-03 | Bolding; Vance E. | Modular linear motor and method of constructing and using same |
US7445435B2 (en) * | 2001-06-13 | 2008-11-04 | Weatherford/Lamb, Inc. | Double-acting reciprocating downhole pump |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016108739A1 (ru) * | 2014-12-31 | 2016-07-07 | Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
RU2594898C2 (ru) * | 2014-12-31 | 2016-08-20 | "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно") | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
RU183876U1 (ru) * | 2018-01-18 | 2018-10-08 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Линейная электропогружная насосная установка двунаправленного действия |
RU2690529C1 (ru) * | 2018-08-24 | 2019-06-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ и устройство электроснабжения электродвигателя погружного насоса |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012136077A (ru) | 2014-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100644810B1 (ko) | 전동압축기 | |
RU2615775C1 (ru) | Скважинная насосная установка | |
CN201860286U (zh) | 一种油田抽油机控制系统 | |
US20090232664A1 (en) | Permanent magnet motor for subsea pump drive | |
CA2967695C (en) | Line start permanent magnet motor | |
RU2522347C2 (ru) | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем | |
EP2464875A1 (en) | Permanent magnet motor for subsea pump drive | |
CN203722449U (zh) | 潜油开关磁阻电机 | |
AU2022202421A1 (en) | Control system | |
US20100098563A1 (en) | Surface Motor Direct-Drive Sucker-Rod Screw Pump Device | |
CN201381841Y (zh) | 抽油机变频节能控制装置 | |
WO2018017380A2 (en) | Systems and methods for operating a linear motor to prevent impacts with hard stops | |
CN103713559A (zh) | 防盗电节能抽油机拖动系统 | |
RU2652266C2 (ru) | Система и способ определения момента достижения линейным двигателем концевых упоров | |
CN106837762A (zh) | 一种井下直线电机双作用往复抽油泵采油装置 | |
WO2013077744A1 (en) | System for very long subsea step-out transmission of electric dc power | |
RU122454U1 (ru) | Погружная низкооборотная безредукторная насосная установка для добычи пластовой жидкости | |
RU2680776C1 (ru) | Системы и способы для обнаружения условий срыва подачи насоса и управления двигателем для предотвращения удара плунжера по жидкости | |
CN102035334A (zh) | 直驱潜油螺杆泵的开关磁阻电机 | |
CN206346892U (zh) | 一种井下直线电机双作用往复抽油泵采油装置 | |
CN107923386B (zh) | 油井钻井泵装置 | |
RU2279173C2 (ru) | Индукторный двигатель | |
CN203786495U (zh) | 防盗电节能抽油机拖动装置 | |
RU67197U1 (ru) | Погружной насосный агрегат | |
RU55224U1 (ru) | Асинхронный двигатель для безредукторного электропривода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150822 |