ГИДРОЗАЩИТА ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к оборудованию для механизированной добычи нефти, в частности, к оборудованию для защиты погружного маслонаполненного электродвигателя от попадания пластовой жидкости.
Из уровня техники известна гидрозащита погружного электродвигателя [Агеев Ш.Р., Григорян Е.Е., Макиенко Г.П. Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение. Энциклопедический справочник. Пермь: ООО «Пресс-Мастер», 2007, С 355-357], состоящая из основания с первым радиальным подшипником скольжения и фланцем в нижней части для стыковки с погружным электродвигателем (ПЭД), нижнего, среднего и верхнего корпусов в виде трубы, нижнего и верхнего ниппелей, осевого и радиальных подшипников, головки и вала для передачи крутящего момента от погружного электродвигателя к насосу, проходящего через центральные отверстия ниппелей и основания. В полости между нижним ниппелем и основанием расположен осевой подшипник и масляный фильтр, к верхней части ниппеля присоединен средний корпус, внутри которого расположена диафрагма. Радиальные подшипники скольжения размещены в основании, внутри верхнего и нижнего ниппелей. В верхней части верхнего ниппеля расположено торцевое уплотнение. Под головкой гидрозащиты в верхнем корпусе образована лабиринтная камера, внутри которой установлены встречно направленные верхняя и нижняя трубки, гидравлически соединенные снизу с полостью над диафрагмой, сверху с полостью под торцевым уплотнением, под которым расположен верхний радиальный подшипник, а сверху отбойник, защищающий от попадания механических примесей в торцевое уплотнение.
Гидрозащита стыкуется с корпусом ПЭД через основание с фланцем в нижней части, вал гидрозащиты через муфту соединяется с валом ПЭД, передающим крутящий момент через гидрозащиту на погружной насос, при этом осевую нагрузку от погружного насоса воспринимает осевой подшипник, установленный в нижней полости гидрозащиты, а при помощи радиальных подшипников скольжения происходит центрирование вала внутри корпуса. За счет торцевых уплотнений, расположенных в верхнем ниппеле и головке гидрозащиты, осуществляется герметизация пространства между вращающимся валом и корпусом гидрозащиты. В лабиринтной камере происходит гравитационное разделение масла, находящегося в гидрозащите, и скважинной жидкости, попадающей в лабиринтную камеру через головку гидрозащиты.
При всей универсальности данной конструкции она имеет недостаток, а именно наличие резонансного явления при разгоне до номинальной частоты. При работе установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) в режиме периодической эксплуатации за счет частых включений УЭЦН такая повышенная вибрация может негативно сказаться на надежности гидрозащиты и УЭЦН в целом.
Задачей данной полезной модели является повышение надежности гидрозащиты погружного маслозаполненного электродвигателя и увеличение срока его эксплуатации за счет уменьшения вибрации вала.
Указанный технический результат достигается тем, что в гидрозащите погружного электродвигателя, содержащей основание с фланцем, нижний, средний и верхний корпуса в виде труб, диафрагму, установленную в среднем корпусе, нижний и верхний ниппели, осевой и радиальные подшипники, лабиринтную камеру, головку и вал с торцевыми уплотнениями для передачи крутящего момента от погружного электродвигателя к насосу, проходящий через центральные отверстия ниппелей и основания, согласно полезной модели, установленные в нижнем и верхнем ниппелях радиальные подшипники скольжения сдвоены, а расстояние между радиальными подшипниками скольжения, расположенными в головке гидрозащиты и верхнем ниппеле, уменьшено за счет сокращения длины лабиринтной камеры до величины, обеспечивающей уменьшение вибрации вала.
В некоторых частных случаях радиальный подшипник скольжения, расположенный в головке гидрозащиты, может быть выполнен сдвоенным.
Установка в нижнем и верхнем ниппеле сдвоенных радиальных подшипников скольжения увеличивает радиальную устойчивость вала и гасит колебания от осевого подшипника.
Сокращение лабиринтной камеры, уменьшающее расстояние между радиальными подшипниками скольжения, расположенными в головке гидрозащиты и верхнем ниппеле рядом с торцевыми уплотнениями, направлено на то, чтобы уменьшить величину вибрации вала, что существенно повышает надежность гидрозащиты. Численное значение длины лабиринтной камеры определяется расчетным путем в зависимости от условий эксплуатации.
Сущность полезной модели поясняется Фиг.
Гидрозащита состоит из основания 1 с фланцем 2 в нижней части для стыковки с ПЭД (на схеме не указан), внутри основания 1 установлен первый радиальный подшипник скольжения 3. Снаружи к верхней части основания 1 последовательно присоединены нижний корпус 4 в виде трубы и нижний ниппель 5 с образованием при этом камеры осевого подшипника 6, внутри которой расположен сдвоенный радиальный подшипник скольжения 7. В полости между нижним ниппелем 5 и основанием 1 расположен осевой подшипник 8, к верхней части нижнего ниппеля 5 присоединен средний корпус 9 в виде трубы, внутри которого расположена диафрагма 10. Верхний конец среднего корпуса 9 присоединен к верхнему ниппелю 11, внутри которого также расположен сдвоенный радиальный подшипник скольжения 12, а в верхней части расположено нижнее торцевое уплотнение 13. К верхней части верхнего ниппеля 11 снаружи присоединен верхний корпус 14 в виде трубы, соединенный в верхней части с вышерасположенной головкой 15 гидрозащиты. Между верхним ниппелем 11 и головкой 15 образована лабиринтная камера 16, внутри которой установлена полая трубка 17, гидравлически связанная сверху с полостью под верхним торцевым уплотнением 18. Ниже верхнего торцевого уплотнения 18 в головке 5 расположен сдвоенный радиальный подшипник 19, а выше - отбойник 20, защищающий торцевое уплотнение 18 от попадания механических примесей. Через гидрозащиту пропущен вал 21, опирающийся на радиальные подшипники скольжения 3, 7, 12, 19 и проходящий через центральные отверстия ниппелей 5, 11 и основания 1.
Устройство работает следующим образом.
Гидрозащита основанием 1 крепится через фланец 2 к головке ПЭД (на схеме не указан), а головкой 15 присоединяется к насосу (входному модулю насоса, газосепаратору или насосной секции) (на схеме не указаны), концы вала 21 гидрозащиты через муфты (на схеме не указаны) соединяются с валом ПЭД и насоса, после чего производят заполнение гидрозащиты маслом. При запуске ПЭД вал 21 передает крутящий момент присоединенному устройству (входному модулю насоса, газосепаратору или насосной секции) (на схеме не указаны), опираясь на радиальные подшипники скольжения 3, 7, 12, 19, при этом осевую нагрузку от насоса (на схеме не указан) воспринимает осевой подшипник 8, при разогреве масла диафрагма 10 расширяется, компенсируя требуемый объем. При увеличении частоты вращения вала 21 в осевом подшипнике 8 возникает вибрация, которая передается через вал 21 на радиальные подшипники скольжения 3, 7, 12, 19, однако, за счет установки сдвоенных радиальных подшипников 7 и 12, повышающих радиальную устойчивость вала, отсутствует утечка масла через нижнее торцевое уплотнение 13. Уменьшение объема лабиринтной камеры 16 с целью задания необходимого расстояния между сдвоенным радиальным подшипником 12 и верхним радиальным подшипником 19, приводит к уменьшению вибрации, что существенно повышает надежность УЭЦН и вероятность безотказной работы.