RU2813017C1 - Буровой насосный агрегат - Google Patents
Буровой насосный агрегат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813017C1 RU2813017C1 RU2023117746A RU2023117746A RU2813017C1 RU 2813017 C1 RU2813017 C1 RU 2813017C1 RU 2023117746 A RU2023117746 A RU 2023117746A RU 2023117746 A RU2023117746 A RU 2023117746A RU 2813017 C1 RU2813017 C1 RU 2813017C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric motor
- drilling pump
- rotor
- pump unit
- stator
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к насосостроению, в частности к буровым насосным агрегатам, и предназначено для использования в нефтегазовой промышленности при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Буровой насосный агрегат содержит буровой насос с коленчатым валом и шатунами 7 и электродвигатель с ротором 12 и статором 11. Буровой насос и электродвигатель заключены в один корпус 1 путем непосредственного соединения коленчатого вала и ротора 12. Ротор 12 установлен между шатунами 7. Статор 11 выполнен в форме кольцевого сегмента, вмонтированного в корпус 1 и несущего на поверхности, обращенной внутрь бурового насосного агрегата, пазы, в которых размещены обмотки трех фаз, которые подключены к источнику трехфазного переменного напряжения 13. Изобретение направлено на упрощение конструкции бурового насосного агрегата и системы управления электродвигателем, уменьшение его габаритов и массы, а также повышение надежности работы. 2 ил.
Description
Изобретение относится к насосостроению, в частности, к буровым насосным агрегатам и предназначено для использования в нефтегазовой промышленности при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.
Известен буровой насосный агрегат, содержащий возвратно-поступательный насос прямого вытеснения и реверсивный электродвигатель (патент RU №2633304 от 11.10.2017).
Недостатком известного насосного агрегата является сложность конструкции, что связано с использованием специального преобразователя, содержащего узлы и механизмы различных типов, установленного между электродвигателем и насосом.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является буровой насосный агрегат, описание которого приведено в патенте RU №2575721 от 20.09.2010. Буровой насосный агрегат включает в себя буровой насос и приводной электрический двигатель с постоянными магнитами, который установлен рядом с буровым насосом. Буровой насос содержит корпус, размещенные в корпусе цилиндры с поршнями, всасывающими и нагнетательными клапанами, штоки, соединенные с шатунами, крейцкопфы и коленчатый вал, установленный в подшипниках. Электродвигатель привода бурового насоса содержит кожух, неподвижную часть статора и вращающуюся часть ротора. Статор электродвигателя, установленный в кожухе, имеет множество обмоток, проходящих по его периферии. Обмотки при работе поочередно посредством коммутатора подключаются к источнику электрической энергии постоянного тока. Ротор электродвигателя выполнен в виде цилиндра с пазами на наружной поверхности. В пазах ротора установлены постоянные магниты, изготовленные из редкоземельных металлов. Ротор электродвигателя установлен внутри статора электродвигателя и отделен от статора электродвигателя равномерным воздушным зазором. Ротор электродвигателя соединен с коленчатым валом бурового насоса без использования зубчатых редукторов или систем трансмиссии.
Недостатком известного технического решения являются значительные габариты и масса бурового насосного агрегата, что объясняется раздельным размещением электродвигателя и бурового насоса. К числу недостатков бурового насосного агрегата следует отнести также высокую сложность электронного коммутатора и системы управления постоянным током в обмотках статора электродвигателя, а также недостаточную надежность работы из-за возможного проявления эффекта потери позиционирования при механической перегрузке. Кроме того, электродвигатели с постоянными магнитами обладают высокой стоимостью. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым устройством: буровой насосный агрегат, содержащий буровой насос с коленчатым валом и шатунами, и электродвигатель с ротором и статором.
Технический результат - упрощение конструкции бурового насосного агрегата и системы управления электродвигателем, уменьшение его габаритов и массы, а также повышение надежности работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном буровом насосном агрегате, содержащем буровой насос с коленчатым валом и шатунами, и электродвигатель с ротором и статором, согласно изобретению, буровой насос и электродвигатель заключены в один корпус путем непосредственного соединения коленчатого вала бурового насоса и ротора электродвигателя, при этом ротор электродвигателя установлен между шатунами бурового насоса, а статор электродвигателя выполнен в форме кольцевого сегмента, вмонтированного в корпус бурового насосного агрегата и несущего на поверхности, обращенной внутрь бурового насосного агрегата пазы, в которых размещены обмотки трех фаз. Обмотка статора подключена к источнику трехфазного переменного напряжения.
Отличием предлагаемого устройства от прототипа является заключение бурового насоса и электродвигателя в один корпус путем непосредственного соединения коленчатого вала бурового насоса и ротора электродвигателя; при этом ротор электродвигателя установлен между шатунами бурового насоса, а статор электродвигателя выполнен в форме кольцевого сегмента, вмонтированного в корпус бурового насосного агрегата и несущего на поверхности, обращенной внутрь бурового насосного агрегата пазы, в которых размещены обмотки трех фаз.
Заключение бурового насоса и электродвигателя в один корпус путем непосредственного соединения коленчатого вала бурового насоса и ротора электродвигателя обеспечивает упрощение конструкции, что способствует увеличению надежности бурового насосного агрегата.
Установка ротора электродвигателя между шатунами бурового насоса позволит уменьшить габариты и массу бурового насосного агрегата.
Выполнение статора электродвигателя в форме кольцевого сегмента, вмонтированного в корпус бурового насосного агрегата и несущего на поверхности, обращенной внутрь бурового насосного агрегата пазы, в которых размещены обмотки трех фаз позволит снизить возможность проявления эффекта потери позиционирования при механической перегрузке, что может случиться при использовании двигателя с постоянными магнитами, тем самым увеличивается надежность работы. Также упрощается система управления электродвигателем, поскольку не используется электронное оборудование высокой сложности, и уменьшается стоимость, так как не применяются дорогостоящие постоянные магниты.
Изобретение поясняется схемой на примере двухцилиндрового бурового насосного агрегата, представленной на фиг. 1-2.
На фиг. 1 - вид сбоку, на фиг. 2 - вид сверху.
Буровой насосный агрегат содержит (фиг.1) буровой насос и электродвигатель.
Буровой насос содержит корпус 1, размещенные в корпусе цилиндры 2 с поршнями 3, всасывающими 4 и нагнетательными 5 клапанами, штоки 6, соединенные с шатунами 7 посредством крейцкопфов 8 и коленчатый вал 9, установленный в подшипниках 10.
Электрический двигатель привода бурового насоса состоит из неподвижной части статора 11 и вращающейся части ротора 12. Статор 11 представляет собой кольцевой сегмент, вмонтированный в корпус 1. Статор 11 выполнен из листов стали и несет на поверхности, обращенной внутрь бурового насосного агрегата, пазы, в которых размещены обмотки трех фаз, изготовленные, например, из медного провода. Обмотки отдельных фаз соединены между собой, например, по схеме «звезда». Трехфазная обмотка статора 11 подключена к источнику электрической энергии трехфазного переменного напряжения 13.
Ротор электродвигателя 12 выполнен массивным в виде гладкого цилиндра из ферромагнитного материала, например, стали. Для повышения энергетической эффективности электродвигателя и бурового насосного агрегата на внешней поверхности ротора могут выполняться пазы для размещения в пазах обмотки типа «беличья клетка». Ротор 12 устанавливается с равномерным воздушным зазором по отношению к внутренней поверхности статора 11. С ротором 12 электродвигателя непосредственно соединен коленчатый вал 9. Ротор 12 электродвигателя расположен между шатунами 7.
Устройство работает следующим образом.
При подключении трехфазной обмотки статора 11 к источнику электрической энергии 13 в воздушном зазоре между статором 11 и ротором 12 создается бегущее магнитное поле. Это поле индуктирует в роторе 12 вихревые электрические токи, которые взаимодействуют с бегущим магнитным полем статора 11 и обуславливают создание электромагнитного усилия и крутящего момента на роторе 12. Действие крутящего момента вызывает вращение ротора 12 электродвигателя и соединенного с ним непосредственно коленчатого вала 9. Вращательное движение коленчатого вала 9 посредством шатунов 7, крейцкопфов 8 и штоков 6, преобразуется в возвратно-поступательное движение поршней 3 в цилиндрах 2. При этом изменяется объем цилиндров 2, что вызывает движение жидкости через всасывающие клапаны 4 и нагнетательные клапаны 5.
Преимущество заявляемого устройства состоит в том, что появляется возможность создания бурового насосного агрегата, обладающего компактной конструкцией с небольшими габаритами и массой, простой конструкцией и системой управления электродвигателем, высокой надежностью и низкой стоимостью.
Claims (1)
- Буровой насосный агрегат, содержащий буровой насос с коленчатым валом и шатунами и электродвигатель с ротором и статором, отличающийся тем, что буровой насос и электродвигатель заключены в один корпус путем непосредственного соединения коленчатого вала бурового насоса и ротора электродвигателя, при этом ротор электродвигателя установлен между шатунами бурового насоса, а статор электродвигателя выполнен в форме кольцевого сегмента, вмонтированного в корпус бурового насосного агрегата и несущего на поверхности, обращенной внутрь бурового насосного агрегата, пазы, в которых размещены обмотки трех фаз, которые подключены к источнику трехфазного переменного напряжения.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2813017C1 true RU2813017C1 (ru) | 2024-02-06 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201679670U (zh) * | 2009-08-26 | 2010-12-22 | 南车株洲电力机车有限公司 | 一种石油钻机用泥浆泵电机直驱装置 |
CN203488330U (zh) * | 2013-08-22 | 2014-03-19 | 武汉市江汉石油机械有限公司 | 一种使用低速大扭矩电机半直驱的一体化泥浆泵 |
RU2575721C2 (ru) * | 2009-12-02 | 2016-02-20 | Кевин Р. Уилльямс | Буровой насос прямого привода с постоянными магнитами |
CN208918766U (zh) * | 2018-08-31 | 2019-05-31 | 四川昆仑石油设备制造有限公司 | 一种泥浆泵驱动装置 |
RU2770342C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-04-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Иждрил Холдинг" | Насос буровой трехпоршневой одностороннего действия |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201679670U (zh) * | 2009-08-26 | 2010-12-22 | 南车株洲电力机车有限公司 | 一种石油钻机用泥浆泵电机直驱装置 |
RU2575721C2 (ru) * | 2009-12-02 | 2016-02-20 | Кевин Р. Уилльямс | Буровой насос прямого привода с постоянными магнитами |
CN203488330U (zh) * | 2013-08-22 | 2014-03-19 | 武汉市江汉石油机械有限公司 | 一种使用低速大扭矩电机半直驱的一体化泥浆泵 |
CN208918766U (zh) * | 2018-08-31 | 2019-05-31 | 四川昆仑石油设备制造有限公司 | 一种泥浆泵驱动装置 |
RU2770342C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-04-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Иждрил Холдинг" | Насос буровой трехпоршневой одностороннего действия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3870914A (en) | Current collection means for electric motors | |
US3645650A (en) | Magnetic transmission | |
US9438096B2 (en) | Electric motor and magnetic gear | |
US7772736B2 (en) | Permanent magnet synchronous motor, rotor of the same, and compressor using the same | |
KR20030031837A (ko) | 자기 시동식 동기 전동기 및 이를 이용한 압축기 | |
EP1863152A2 (en) | Methods and apparatus for using an electrical machine to transport fluids through a pipeline | |
JP2007071201A (ja) | 一体化された電気−液圧動力ユニットの改良された構造 | |
KR102207772B1 (ko) | 원통 대칭형 용적 기계 | |
EP1221758B1 (en) | Actuator capable of revolving | |
RU2375806C1 (ru) | Синхронный электродвигатель с магнитной редукцией | |
US6481975B1 (en) | Gear pump and switch reluctance motor and method for pumping fluid | |
EP3942153A1 (en) | Permanent magnet motor for electrical submersible pump | |
RU2813017C1 (ru) | Буровой насосный агрегат | |
US10819259B2 (en) | Permanent magnet based electric machine having enhanced torque | |
GB1420840A (en) | Electromagentically driven pumps | |
JP2004056887A (ja) | 単相又は2相自己始動式同期電動機及びこれを用いた圧縮機 | |
RU2374743C1 (ru) | Бесконтактная синхронная машина, имеющая гладкий якорь с беспазовой активной зоной и постоянные магниты на роторе | |
RU2461738C1 (ru) | Модульный электроприводной компрессорный агрегат | |
US2118589A (en) | Pump | |
FI129184B (en) | Electrohydraulic device | |
RU2066793C1 (ru) | Центробежная насосная установка | |
SU980214A1 (ru) | Герметичный электроагрегат | |
WO2019034885A1 (en) | PUMP AND METHOD FOR PUMPING FLUID | |
RU2277285C2 (ru) | Секция вентильного индукторного электродвигателя и многосекционный вентильный индукторный электродвигатель | |
RU2173926C1 (ru) | Электродвигатель для герметичных объектов |