ПРОТЕКТОР ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
PROTECTOR FOR HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC ENGINE

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к протекторной защите погружных электродвигателей, предназначенных для работы в погруженном состоянии и используемых в качестве привода в погружных насосных агрегатах для добычи пластовой жидкости из нефтяных скважин.
При добыче нефтяной пластовой жидкости из нефтяных скважин с использованием установок электропогружных центробежных насосов в качестве привода насосов используются погружные электродвигатели с протекторной защитой различных конструкций и габаритов. В настоящее время наиболее распространенными в России являются погружные электродвигатели марок ПЭД, серийно выпускаемые ОАО "АЛНАС" (г.Альметьевск, Татарстан), ООО "АЛМАЗ" (г.Радужный, Тюменская область) и ряда других предприятий, комплектующиеся с протекторной защитой 1Г51М, МП54, П92, П92Д, ГТМ5ЛД, ГЗН92 и т.д.
Известен погружной маслозаполненный электродвигатель (патент RU №2046508 C1, H02K 5/12, опубл. 20.10.1995), который содержит кабельный ввод и установленное в верхней части устройство гидрозащиты с внутренними камерами. Камеры расположены коаксиально и ограничены фланцами. Провод, которым соединена обмотка электродвигателя с кабельным вводом, размещен в маслозаполненной полости первой внутренней камеры и сквозных каналах, выполненных во фланцах устройства гидрозащиты. В верхнем фланце провод установлен герметично. В устройстве гидрозащиты вал охватывает защитный цилиндр, верхний конец которого закреплен в верхнем фланце. Коаксиально цилиндру расположены две диафрагмы, сверху закрепленные на верхнем фланце, а снизу - на фланцевой части защитного цилиндра. Последний скреплен с верхним подпятником опорой пяты. Диафрагмы, цилиндр и корпус совместно с фланцами образуют вышеуказанные внутренние камеры. Первая из них включает две полости, заполненные маслом. Вторая внутренняя камера ограничена внутренней диафрагмой и наружной поверхностью защитного цилиндра. Сбрасывающие клапаны внутренних камер закреплены в центральном канале вала. Нижний клапан по входу и выходу радиальными камерами соединен с первой внутренней камерой и через полость между торцевыми уплотнениями в верхнем фланце со второй внутренней камерой. Верхний клапан связан с выходом нижнего клапана и внешней камерой, заполненной пластовой жидкостью.
Провод от токоввода к двигателю проходит через протектор гидрозащиты. Указанный провод, проходящий через всю внутреннюю полость гидрозащиты, усложняет конструкцию гидрозащиты и снижает надежности работы узлов. Протектор находится на одном валу с двигателем. Такая установка протектора существенно усложняет сборку и проведение их испытаний, усложняет монтаж двигателя на скважине.
Известно устройство гидрозащиты погружного маслозаполненного электродвигателя погружного насоса (патент RU №49652 U1, H02K 5/12, Н02К 5/132, F04D 13/10, опубл. 27.11.2005). Устройство гидрозащиты содержит компенсатор. Внутренние полости протектора гидрозащиты и электродвигателя гидравлически связаны между собой. Протектор гидрозащиты выполнен бездиафрагменным и содержит кабельный токковвод в нижней части протектора. В состав протектора входит также соединительная муфта для валов протектора и электродвигателя, маслозаполненный канал с размещенным в его верхней части перепускным клапаном, по меньшей мере одна радиальная и осевая опора. Торцовое уплотнение сильфонного типа размещено на валу в полости, расположенной между верхними и нижними подшипниковыми опорами вала.
Основным недостатком этой конструкции является сложность изготовления головки электродвигателя, неудобство сборки разборки узлов, встроенных в головку.
Известен протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (патент RU №2099604 C1, F04D 13/10, Н02К 5/12, опубл. 20.12.1997). Сущность изобретения: протектор содержит корпус, внутри которого на опоре закреплена диафрагма, первый и второй ниппели, между которыми размещен узел пяты и верхнюю и нижнюю головки с фланцами для соединения с насосом и электродвигателем. В корпусе установлен вал с верхним и нижним торцевыми уплотнениями, клапан и кожух, имеющий фланец и установленный на верхнем уплотнении. Протектор снабжен отбойником. Первый ниппель и фланец кожуха выполнены с дополнительными совпадающими при установке отверстиями. Отбойник имеет форму диска и жестко установлен на валу над кожухом. Отверстие кожуха имеет сообщение с затрубным пространством.
Данное техническое решение полностью не исключает проникновение мелких частиц механических примесей и песка в полость торцового уплотнения вместе с пластовой жидкостью. Из практики эксплуатации гидрозащит предложенной конструкции отверстия в верхнем ниппеле забиваются мелким песком.
Наиболее близким по техническому решению является протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (патент RU №2199030 С2, F04D 13/10, Н02К 5/12, опубл. 20.02.2003). Протектор содержит корпус, вал с торцевыми уплотнениями и опорными подшипниками, ниппели, узел пяты, головку с приемной сеткой и основание. Ниппели с опорными подшипниками расположены вдоль вала между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, заполненных маслом электродвигателя. Узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания. Система сброса давления и удаления газов выполнена в виде обратных клапанов, сообщающихся между собой посредством осевых отверстий и соединительных трубок. Торцевые уплотнения размещены в зоне ниппелей, причем верхнее торцовое уплотнение выполнено по сдвоенной схеме с оппозитным расположением сильфонов. В цилиндрических проточках головки посредством скобок закреплена сетка для отделения механических примесей.
Данная конструкция не исключает проникновение мелких частиц механических примесей и песка в полость верхних торцовых уплотнений вместе с пластовой жидкостью.
Задачей изобретения является повышение надежности работы гидрозащиты погружного электродвигателя установкой в верхней части перед верхним торцовым уплотнением специального щита от воздействия прямонаправленных механических частиц и каналов для их удаления.
Данная задача решается тем, что в протекторе для гидравлической защиты маслозаполненного электродвигателя изменение давления масла электродвигателя выполняют гидрозатворные камеры, сообщенные системой соединительных трубок и обратных клапанов, для чего ниппели с опорными подшипниками расположены вдоль вала между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, заполненных маслом электродвигателя. Узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания, причем осевые отверстия ниппелей сообщаются друг с другом и с затрубным посредством системы соединительных трубок и обратных клапанов. В зоне расположения ниппельных перегородок вал уплотнен торцовыми уплотнениями. Над верхним торцовым уплотнением в ниппеле закреплен защитный кожух, а над ним на валу закреплена турбинка. В головке имеются отверстия, сообщающиеся с затрубным пространством, совпадающие с осью отверстий турбинки.
Предлагаемый протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя поясняется чертежом, где представлен общий вид предлагаемого протектора в разрезе.
Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя содержит головку 1, верхний 2 и средний 3 ниппели, корпуса 4, 5, корпус пяты 6 и основание 7, последовательно соединенные между собой посредством резьбы. Вал 8 протектора вращается в подшипниках 9, установленных в ниппелях, корпусе пяты 6, основании 7. Осевая нагрузка на вал воспринимается узлом пяты, содержащим подвижную пяту 10 и неподвижные подпятники 11. Гидрозатворные камеры 12, 13 образуются ниппелями 2, 3 и корпусом пяты 6 и заполняются маслом электродвигателя при монтаже. Ниппели 2, 3 имеют отверстия 14 для удаления воздуха при заполнении маслом гидрозатворных камер 12, 13. Ниппели 2, 3 с осевыми отверстиями 14 и опорными подшипниками 9 расположены вдоль вала 8 в осевом направлении между головкой 1 и основанием 7. Для регуляции давления при температурных расширениях масла, а также для удаления образующихся в нем в процессе работы электродвигателя газов служит система сброса, выполненная в виде обратных клапанов 15, 16, сообщающихся между собой посредством осевых отверстий 17, 18 и соединительной трубки 19. Торцовые уплотнения 20, 21, размещенные вдоль вала 8 в зоне ниппелей 2, 3, защищают гидрозатворные камеры 12, 13 от проникновения пластовой жидкости по валу. Полость 22 верхнего торцового уплотнения 20 защищена кожухом 23. В головке протектора на валу 8, в верхней части над кожухом 23, закреплена турбинка 24.
В процессе работы установки масло электродвигателя, увеличиваясь в объеме, вымещается в полость основания 7 и, проходя по отверстиям 25, заполняет камеру 13. Газ, выделяемый маслом в процессе нагрева, посредством отверстий 18, 17 и обратных клапанов 16, 15 вымещается в затрубье. При этом обратные клапаны 15, 16, рассчитанные на определенное давление срабатывания, препятствуют проникновению пластовой жидкости в камеры 12, 13. Верхнее торцовое уплотнение 20 работает в тяжелых условиях из-за непосредственного контакта с пластовой жидкостью, в которой присутствуют механические примеси. При вращении турбинка 24 засасывает механические примеси, находящиеся на поверхности кожуха 23 и, перемещает механические примеси через отверстия 26 головки 1 в затрубное пространство.
Предлагаемый протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя мало отличается по технологичности от серийно выпускаемых в настоящее время заводами изготовителями. Небольшая доработка в изготовлении позволит выпускать протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя с более надежной защитой верхнего торцового уплотнения, что в конечном итоге увеличит межремонтный период работы установок в целом.