ПОГРУЖНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Данная полезная модель относится к насосостроению и может быть использована в нефтяной промышленности для добычи нефти.
Известен погружной насосный агрегат, содержащий электродвигатель постоянного тока, вал которого механически связан с валом насоса (1).
Недостатком указанного агрегата является наличие в электроприводе постоянного тока коллекторного узла, снижающего надежность агрегата из-за быстрого износа щеток и взрывоопасности при использовании его для добычи нефти.
Известен также погружной насосный агрегат, содержащий бесконтактный асинхронный электродвигатель, вал которого механически связан с валом насоса (2).
Недостаток указанного насосного агрегата заключается в низких к. п.д. и энергетических показателях.
Наиболее близким к заявленной модели по технической сущности и решаемой задаче является погружной насосный агрегат, содержащий бесконтактный вентильный электродвигатель, вал электромеханического преобразователя которого механически связан с валом насоса (3).
Недостатками указанного агрегата являются низкая надежность и ограниченная область применения. Эти недостатки обусловлены тем, что датчик положения ротора и электронная схема размещены в одном корпусе с электродвигателем. Это ограничивает область применения агрегата и снижает его надежность. Например, затруднительно использовать этот агрегат для перекачки жидкостей с высокой температурой и давлением, что характерно, например, для агрегатов, предназначенных для добычи нефти, где температура окружающей среды достигает 150°С и выше, а давление превышает 25 МПа. Как известно, с повышением температуры также резко снижается надежность работы электронных схем.
техническим результатом данной полезной модели является расширение области применения и повышение надежности агрегата.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружном насосном агрегате, содержащем вентильный электродвигатель, вал электромеханического преобразователя которого связан механически с валом насоса, датчик положения ротора выполнен в виде электронного блока, вход которого подключен к выходу преобразователя частоты вентильного электродвигателя, электронный блок и преобразователь частоты размещены вне корпуса агрегата, на поверхности.
Указанный электронный блок может быть выполнен, например, в виде любой из известных схем векторного управления электродвигателями, переменного тока, например, в виде системы ТРАНСВЕКТОР : - Т.Куме, Т.Ивакане. Высококачественные электроприводы переменного тока с векторным управлением. Перевод N 521/648, 1992г. ЦООНТИ/ВНО.
-Системы регулирования электроприводов переменного тока с микропроцессорным управлением. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы на основе новых типов преобразователей частоты за рубежом. Серия 08. Выпуск 26, Информэлектро, 1989.3,
Электронный блок также может быть выполнен в виде одной из известных схем контроля положения ротора по току и/или напряжению на выходе преобразователя частоты вентильного электродвигателя. (- Патент ФРГ N 2428718, КЛ.Н023 1/18 от 1979г.;
-Авторское свидетельство СССР N 1337972, КЛ.Н02К 29/00 от 1987г.;
-Авторское свидетельство СССР N 1007161, КЛ.Н02К 29/00 от 1982г.).
На чертеже представлена блок-схема погружного насосного агрегата.
Погружной насосный агрегат содержит вентильный электродвигатель, включающий в себя электромеханический преобразователь (ЭМП) 1, преобразователь частоты (ПЧ) 2 и датчик 3 положения ротора 4 ЭМП. Обмотка 5 якоря ЭМП 1 подключена к выходу ПЧ 2 с помощью трехпроводного кабеля 6. Вал 7 ротора ЭМП механически связан с помощью муфты 8 с валом 9 насоса 10.
ЭМП и насос размещены в обсадной трубе 11 и погружены в перекачиваемую жидкость. Перекачиваемая насосом 10 жидкость подается на поверхность по напорной трубе 12.
Узел 13 гидрозащиты предохраняет ЭМП от попадания в него перекачиваемой жидкости. Внутренняя полость ЭМП заполнена изоляционной жидкостью, например, трансформаторным маслом.
Погружной насосный агрегат работает следующим образом.
При подаче напряжения на сетевые зажимы At, ВА, Ct ПЧ 2 и наличии сигнала на входе задатчина частоты вращения, на выходных зажимах А2 Bg.Cg ПЧ вырабатывается напряжение, величина которого определяется заданием частоты вращения ротора ЭМП 1, а частота равна частоте вращения ротора 4 ЭМП. По обмотке 5 якоря ЭМП протекают токи, величина и частота которых зависят от напряжения на выходе ПЧ и частоты вращения ротора. ЭМП развивает вращающий момент, его ротор приводит во вращение вал 9 насоса, который, захватывая окружающую насос жидкость в обсадной трубе, например, нефть, перекачивает ее на поверхность по напорной трубе 12.
- 2
Электронный блок 3, выполненный известным образом, несет функцию датчика положения ротора, то есть обеспечивает строгое равенство частоты вращения и частоты напряжения и тока на выходе ПЧ, и заданное параметрами и алгоритмами работы блока 3 изменение фазового положения тока в обмотке 5 якоря относительно направления магнитного потока ротора 4 ЭМП.
В качестве ЭМП может быть использован ЭМП с возбуждением от постоянных магнитов на роторе, а также ЭМП индукторного типа как с возбуждением с помощью обмотки или постоянных магнитов, расположенных на статоре, так и с вентильным возбуждением. Благодаря такому построению электродвигателя он обладает всеми свойствами бесконтактной машины постоянного тока, или вентильного электродвигателя - высоким к.п.д., равномерностью вращения, регулировочными характеристиками.
Так как все электронные элементы вентильного электродвигателя (ПЧ и датчик положения ротора) размещены на поверхности, вне воздействия на них перекачиваемой жидкости, то погружной насосный агрегат стало возможным применять для перекачивания любых жидкостей, в том числе и жидкостей с высокими температурами и давлением, в частности, для добычи нефти. При этом электронные элементы могут находиться в комфортных условиях и работать весьма надежно, даже в случае использования обычной элементной базы.
Источники информации, принятые во внимание.
1.Патент США N 3764233, F 04 В 17/00, 1973.
2.Заявка ФРГ N 3820005, F 04 D 13/08, 1989.
3.Международная заявка N 91/19905, F 04 D 13/08, 1991.
Авторы: -Ј Д. М. Ангорин  А. А. Иванов Ю. И. Наумов В. С. Савичев .М.Санталов