ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
HORIZONTAL PUMPING UNIT

Изобретение относится к насосным установкам, применяемым для закачки воды в нагнетательные скважины с целью поддержания пластового давления.
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).
Перечисленные горизонтальные насосные установки имеют сложную конструкцию, а также непросты в монтаже и обслуживании.
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).
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.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции горизонтальной насосной установки при снижении ее стоимости.
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.
Заявляемая горизонтальная насосная установка для перекачки жидкости схематично изображена на чертеже.
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.
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.
Горизонтальная насосная установка работает следующим образом.
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.
Предлагаемая горизонтальная насосная установка имеет довольно простую, но очень надежную конструкцию, которая характеризуется низкими стоимостными показателями и удобством монтажа и обслуживания.