RU2687673C1

RU2687673C1 - Horizontal pumping unit

Info

Publication number: RU2687673C1
Application number: RU2018116794A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко; Евгений Вячеславович Пошвин; Олег Михайлович Перельман; Максим Олегович Перельман
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-05-15

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to pumping units used to maintain reservoir pressure in oil production, and also can be used to raise pressure in main product pipelines. Horizontal pump unit comprises inlet branch pipe, valve electric motor equipped with thin-walled sealing shell on stator and tubular shaft, and pump. Tubular shaft is kinematically connected with pump shaft by means of splined coupling having holes in wall. Fluid comes from inlet branch pipe into tubular shaft and through holes in splined coupling into pump. From the side of the pump in the valve electric motor holes are made for filling of its free volume with pumped liquid.EFFECT: invention is aimed at simplifying the design of a horizontal pump unit, improving its reliability, ease of installation and maintenance.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосным установкам, применяемым для закачки воды в нагнетательные скважины с целью поддержания пластового давления.The invention relates to pumping installations used for pumping water into injection wells to maintain reservoir pressure.

Известна горизонтальная насосная установка, содержащая опорную раму, электродвигатель и последовательно установленные на одном валу малопроизводительный и высокопроизводительный центробежный насосы, при этом узел нагнетания первого из насосов совмещен с узлом всасывания второго насоса (Патент №2380577 РФ, F04D 13/06, 2010). Также известна горизонтальная насосная установка, состоящая из опорной рамы, электродвигателя и секционного центробежного насоса, первая секция которого совмещена с входным модулем и расположена с ним на общем валу, снабженном торцевым уплотнением, а упорный узел насоса размещен во входном модуле, содержащем два дополнительных радиальных подшипника (Патент №2162163 РФ, F04D 13/06, 2001). Наряду с перечисленными известна горизонтальная насосная установка, содержащая электродвигатель, насосные секции и входной узел, соединенные между собой и установленные в трубчатом контейнере, патрубки на концах которого связаны трубопроводом с вентилятором, и выкидной патрубок (Патент №2338093 РФ, F04D 1/06, 2008).A horizontal pump unit is known that contains a support frame, an electric motor and an inefficient and high-performance centrifugal pumps in series installed on one shaft, while the discharge unit of the first pump is combined with the second pump suction unit (RF Patent No. 2380577, F04D 13/06, 2010). Also known horizontal pumping unit, consisting of a support frame, an electric motor and a sectional centrifugal pump, the first section of which is combined with the input module and is located on a common shaft with a mechanical seal, and the pump thrust assembly is placed in the input module containing two additional radial bearings (Patent No. 2162163 of the Russian Federation, F04D 13/06, 2001). Along with the above, a horizontal pumping installation is known, containing an electric motor, pump sections and an inlet assembly interconnected and installed in a tubular container, the branch pipes at the ends of which are connected by pipeline with a fan, and the discharge branch pipe (Patent No. 2338093 RF, F04D 1/06, 2008 ).

Перечисленные горизонтальные насосные установки имеют сложную конструкцию, а также непросты в монтаже и обслуживании.The listed horizontal pumping units have a complex structure and are also difficult to install and maintain.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является горизонтальная насосная установка, содержащая герметичную колонну, в которой на центраторах размещены погружной электродвигатель, гидрозащита и входной модуль, валы которых соединены шлицевыми муфтами, при этом колонна со стороны электродвигателя сообщена с входным патрубком, а со стороны входного модуля - с погружным центробежным насосом, имеющем осевую опору (Патент на ПМ №84074 РФ, F04D 13/06, 2009).The closest to the claimed technical entity is a horizontal pumping unit comprising a hermetic column in which a submersible electric motor, a hydroprotection and an input module are placed on the centralizers, the shafts of which are connected by spline couplings, the column on the motor side communicating with the inlet pipe, and on the input side module - with a submersible centrifugal pump having an axial bearing (Patent for PM No. 84074 of the Russian Federation, F04D 13/06, 2009).

Недостатком принятой за прототип горизонтальной насосной установки является наличие колонны, затрудняющей ее обслуживание и ремонт, и гидрозащиты, имеющей сложную и ненадежную конструкцию. Сказанное снижает эксплуатационную надежность горизонтальной насосной установки и повышает ее стоимость.The disadvantage adopted for the prototype horizontal pump installation is the presence of the column, complicating its maintenance and repair, and hydroprotection, with a complex and unreliable design. This reduces the operational reliability of a horizontal pumping unit and increases its cost.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции горизонтальной насосной установки при снижении ее стоимости.The technical result of the present invention is to improve the reliability and simplify the design of a horizontal pumping unit while reducing its cost.

Указанный технический результат достигается тем, что в горизонтальной насосной установке для перекачки жидкости, содержащей насос и электродвигатель, валы которых соединены шлицевой муфтой, устройство защиты электродвигателя от перекачиваемой жидкости и входной патрубок, согласно изобретению, применен вентильный электродвигатель, имеющий тонкостенную герметизирующую оболочку на статоре, служащую устройством защиты, и трубчатый вал для подачи жидкости из входного патрубка в насос через отверстия в стенке шлицевой муфты, при этом со стороны насоса в крышке вентильного электродвигателя выполнены отверстия для заполнения его свободного объема перекачиваемой жидкостью.This technical result is achieved by the fact that in a horizontal pumping installation for pumping a liquid containing a pump and an electric motor, whose shafts are connected by a splined coupling, a motor protection device against the pumped liquid and an inlet according to the invention, a valve electric motor having a thin-walled sealing sheath on the stator, serving as a protection device, and a tubular shaft for supplying fluid from the inlet to the pump through the holes in the wall of the splined coupling, while Torons pump cover BLDC motor provided with holes to be filled with the void volume of the pumped fluid.

Заявляемая горизонтальная насосная установка для перекачки жидкости схематично изображена на чертеже.The inventive horizontal pumping unit for pumping fluid is schematically shown in the drawing.

Горизонтальная насосная установка состоит только лишь из вентильного электродвигателя 1 (ВЭД) и насоса 2. ВЭД 1 содержит трубчатый вал 3 с проточным каналом 4, статор 5, помещенный в тонкостенную герметизирующую оболочку 6 для защиты от перекачиваемой жидкости, и ротор 7 с постоянными магнитами, установленным на трубчатом валу 3. Дополнительным средством защиты статора 5 может служить заполняющий его объем компаунд 8.Horizontal pump installation consists only of a valve electric motor 1 (VED) and a pump 2. FEA 1 contains a tubular shaft 3 with a flow channel 4, a stator 5 placed in a thin-walled sealing sheath 6 for protection against the pumped liquid, and a rotor 7 with permanent magnets, mounted on the tubular shaft 3. An additional means of protection of the stator 5 can serve as a compound filling its volume 8.

В насосе 2 на валу 9 установлены осевая опора 10 и рабочие органы 11. Трубчатый вал 3 ВЭД 1 соединен с валом 9 насоса 2 шлицевой муфтой 12, имеющей центральную полость 13 и отверстия 14 в стенке. К ВЭД 1 присоединен входной патрубок 15, который посредством проточного канала 4 в трубчатом валу 3 гидравлически соединен с центральной полостью 13 шлицевой муфты 12, а через отверстия 14 в стенке последней - с рабочими органами 11 насоса 2. В торцовой крышке ВЭД 1 со стороны насоса 2 выполнены отверстия 16, через которые перекачиваемая жидкость проникает в свободные объемы 17 ВЭД 1. Отверстия 16 предназначены для выравнивания давления в ВЭД 1 и насосе 2, а также давления, действующего снаружи и изнутри на трубчатый вал 3. Отверстия 16 перекрываются фильтрующими элементами 18 для исключения попадания механических частиц вместе с жидкостью в свободные объемы 17 ВЭД 1. На корпусе ВЭД 1 со стороны входного патрубка 15 смонтирован вентиль 19, сообщающий свободные объемы 17 с атмосферой.In the pump 2 on the shaft 9 mounted axial bearing 10 and the working bodies 11. The tubular shaft 3 VED 1 is connected to the shaft 9 of the pump 2 splined coupling 12, having a central cavity 13 and the holes 14 in the wall. To FEA 1 is connected to the inlet 15, which through the flow channel 4 in the tubular shaft 3 is hydraulically connected to the central cavity 13 of the spline coupling 12, and through the holes 14 in the wall of the latter - with the working parts 11 of the pump 2. In the end cover of the VED 1 from the pump 2 holes 16 are made through which the pumped liquid penetrates into the free volumes 17 of the FEA 1. The holes 16 are designed to equalize the pressure in the FEA 1 and the pump 2, as well as the pressure acting from the outside and the inside of the tubular shaft 3. The holes 16 overlap the filter uyuschimi elements 18 to avoid mechanical contact with the liquid particles to the free volume of 17 1. At FEA FEA housing 1 from the inlet pipe 15 is mounted a valve 19, which tells the free volume 17 to atmosphere.

Горизонтальная насосная установка работает следующим образом.Horizontal pump installation works as follows.

Перекачиваемая жидкость под начальным давлением, достаточным для работы насоса 2 без срыва подачи, поступает из входного патрубка 15 в проточный канал 4 трубчатого вала 3 ВЭД 1. Из проточного канала 4 жидкость попадает в центральную полость 13 шлицевой муфты 12, выходит из нее через отверстия 14 и оказывается на приеме насоса 2 (фиг. ). В начальный момент времени вентиль 19 открыт и перекачиваемая жидкость проникает в свободные объемы 17 ВЭД 1 через отверстия 16 в торцовой крышке со стороны насоса 2 и вытесняет из них воздух. Фильтрующие элементы 18 в отверстиях 16 торцовой крышки предотвращают проникновение твердых частиц вместе с жидкостью в свободные объемы 17 и их последующее попадание в зазоры между подвижными частями ВЭД 1. После заполнения свободных объемов 17 перекачиваемой жидкостью давление жидкости в ВЭД 1 и на приеме насоса 2 выравнивается, вентиль 19 закрывается и движение жидкости в свободных объемах 17 ВЭД 1 прекращается. Благодаря этому уменьшается проникновение в свободные объемы 17 твердых частиц и отпадает надобность в торцовом уплотнении на трубчатом валу между ВЭД 1 и насосом 2. При вращении трубчатого вала 3 ВЭД 1 вращающий момент передается через шлицевую муфту 12 на вал 9 насоса 2. Перекачиваемая жидкость проходит через насаженные на вал 9 рабочие органы 11 и выбрасывается под высоким давлением в напорный трубопровод (не показан), по которому закачивается в нагнетательную скважину. Осевая опора 10 воспринимает действующие на вал 9 осевые и радиальные нагрузки насоса 2. При работе ВЭД 1 происходит выделение тепловой энергии в герметизированном статоре 6, роторе 7 и трущихся узлах. Движущаяся по трубчатому валу 3 жидкость забирает выделяемое тепло и тем самым предохраняет ВЭД 1 от перегрева, что повышает его долговечность.The pumped liquid under an initial pressure sufficient to operate the pump 2 without disrupting the supply flows from the inlet 15 into the flow channel 4 of the tubular shaft 3 of the traction drive 1. From the flow channel 4 the fluid enters the central cavity 13 of the spline coupling 12, leaves it through the holes 14 and turns on the pump intake 2 (Fig.). At the initial moment of time, the valve 19 is open and the pumped liquid penetrates into the free volumes of 17 VED 1 through the openings 16 in the end cover from the side of the pump 2 and forces air out of them. The filter elements 18 in the holes 16 of the end cover prevent the penetration of solid particles with the liquid into the free volumes 17 and their subsequent penetration into the gaps between the moving parts of the FEA 1. After filling the free volumes 17 with the pumped liquid, the fluid pressure in the FEA 1 and at the pump intake 2 is equalized, the valve 19 is closed and the movement of fluid in the free volumes of 17 FEA 1 stops. This reduces the penetration into the free volumes 17 of solid particles and eliminates the need for a mechanical seal on the tubular shaft between the FEA 1 and the pump 2. When the tubular shaft 3 of the FEA 1 rotates, torque is transmitted through the spline coupling 12 to the shaft 9 of the pump 2. The pumped liquid passes through mounted on the shaft 9, the working bodies 11 and is ejected under high pressure into a pressure pipe (not shown) through which it is pumped into the injection well. The axial bearing 10 perceives axial and radial loads of the pump 2 acting on the shaft 9. During operation of the FEA 1, thermal energy is released in the sealed stator 6, the rotor 7 and the rubbing nodes. Moving on the tubular shaft 3, the liquid takes away the heat generated and thereby protects the VED 1 from overheating, which increases its durability.

Предлагаемая горизонтальная насосная установка имеет довольно простую, но очень надежную конструкцию, которая характеризуется низкими стоимостными показателями и удобством монтажа и обслуживания.The proposed horizontal pump installation has a fairly simple, but very reliable design, which is characterized by low cost indicators and ease of installation and maintenance.

Claims

Horizontal pumping unit for pumping fluid containing a pump and an electric motor, the shafts of which are connected by a splined coupling, an electric motor protection device against the pumped liquid and an inlet connection, characterized in that it uses a valve electric motor having a thin-walled sealing sheath on the stator serving as a protective device, and tubular shaft for supplying fluid from the inlet nozzle to the pump through the holes in the wall of the spline coupling, with the electric motor To openings to fill it free volume of the pumped fluid.