6.1.4. Электродвигатели погружные асинхронные типа пэд

Конструкция односекционного электродвигателя

Односекционный электродвигатель (рис. 6) состоит из статора (1), ротора (3), головки (5), основания (10) и узла токоввода (9).

Статор (1) представляет собой выполненный из специальной трубы корпус, в который запрессован магнитопровод из листовой электротехни­ческой стали.

Рис. 6. Конструкция односекционного двигателя:

1 – статор; 2 – обмотка статора; 3 – ротор; 4 – втулка подшипника; 5 – головка;

6 – пята; 7 – подпятник; 8 – клапан обратный; 9 – колодка; 10 – основание;

11 – фильтр; 12 – клапан перепускной; 13 – клапан обратный;

14 – крышка кабельного ввода; 15 – крышка верхняя; 16 – муфта шлицевая;

17 – крышка нижняя

В пазы статора уложена протяжная трехфазная обмотка из специаль­ного обмоточного провода. Форма, размеры и количество пазов в статоре определяются расчетом обмотки. Обмотка статора погружного электро­двигателя является одним из важнейших его элементов. От качества ее выполнения, материалов, конструкции и расчета зависят эксплуатационные качества и долговечность электродвигателя.

К обмотке электродвигателей предъявляются большие требования, вытекающие из условий эксплуатации в скважине, где непосредственный и постоянный уход за состоянием обмотки невозможен. Кроме того, обмотка должна быть маслостойкой и теплостойкой, так как электродвигатель запол­няется маслом и погружается на глубину, где окружающая жидкость имеет температуру 40–90 °С, а температура электродвигателя при этом доходит до 110–135 °С. Недостатком протяжной обмотки является необходимость иметь высококачественный маслостойкий и теплостойкий провод с прочной в электрическом и механическом отношении изоляцией.

Обмотанный статор подвергают пропитке лаком или компаундом с по­следующей сушкой с целью закрепления обмотки в пазах (механическая защита проводников от вибрации и электромагнитных колебаний) и улуч­шения теплопроводности статора.

Внутри статора размещается ротор (3), представляющий собой набор паке­тов, разделенных между собой промежуточными подшипниками и последова­тельно надетыми на вал. Количество пакетов ротора зависит от мощности дви­гателя. Вал ротора выполнен пустотелым для обеспечения циркуляции масла.

Радиальные нагрузки ротора воспринимаются промежуточными подшипни­ками скольжения, расположенными по концам вала и между пакетами ротора.

В головке электродвигателя установлен узел упорного подшипника (6), который воспринимает осевые нагрузки от веса ротора.

В нижней части электродвигателя расположено основание (10), в ко­тором помещен фильтр (11) для очистки масла.

Конструкция двухсекционного электродвигателя

Рис. 7. Cекция верхняя секционного двигателя:

1 – провод выводной с наконечником; 2 – шариковый перепускной клапан

Электродвигатели мощностью 180 и 250 кВт диаметром 123 мм, мощ­ностью 90 и 125 кВт диаметром 117 мм, мощностью 63 и 90 кВт диаметром 103 мм, мощностью 45 и 63 кВт диаметром 96 мм – секционные. Секционные двигатели (рис. 7, 8) состоят из верхней и нижней секций, которые соединя­ются при монтаже двигателя на скважине.

Рис. 8. Cекция нижняя секционного двигателя:

1 – стопор; 2 – пружина; 3 – колодка межсекционная; 4 – провод выводной с гильзой

Каждая секция состоит из статора и ротора, устройство которых анало­гично односекционному электродвигателю. Электрическое соединение секций между собой последовательное внутреннее и осуществляется с помощью трех наконечников. Герметизация соединения обеспечивается уплотнением при стыковке секций.

Конструкции узлов секционирования двигателей диаметром 123, 117, 103 и 96 мм идентичны.

Погружные вентильные электродвигатели

Погружные вентильные электродвигатели серии ВЭДБ предназначе­ны для использования в составе регулируемого привода центробежных и винтовых насосов для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин, имеющих угол отклонения от вертикали не более 60° и температуре окру­жающей среды не выше 120 °С. Подключение, пуск, управление работой электродвигателя и его защита в аварийных режимах осуществляются через специальные станции управления.

Электродвигатели трехфазные маслонаполненные с диаметром кор­пуса 117 мм изготовляются в односекционном исполнении. Полюса на роторе образуются постоянными магнитами из магнитотвердых спеченных материалов, которые устанавливаются в шихтованные пакеты ротора из электротехнической жести. Унифицированы с односекционными асин­хронными электродвигателями серии ЭДБ. Повышенные значения КПД, коэффициента мощности, электромагнитного момента, пониженное тепло­выделение вентильных электродвигателей, возможность регулирования частоты вращения и контроля параметров позволяют значительно снизить габариты электродвигателей, увеличить срок службы и межремонтный пери­од погружных установок, расширить область их применения: на скважинах с вязкой нефтью, повышенным содержанием механических примесей, не­стабильной подачей, малодебитных, со сложными условиями эксплуатации, после гидроразрывов и других способов увеличения нефтеотдачи.

Появляются дополнительные возможности для работы в зоне перфо­рации и ниже зоны перфорации. Упрощается технологический регламент вывода скважин на режим. Значительно увеличивается мощность двигателя по сравнению с ПЭД при той же длине. Снижается энергопотребление. При коррозионно-стойком исполнении применяется наружное покрытие кор­пусных деталей: нержавеющая сталь толщиной до 350 мкм, нержавеющая сталь с дополнительной пропиткой эпоксидной композицией.

Таблица 1

Технические характеристики погружных вентильных электродвигателей ВЭДБ

Тип электродвигателя	Габарит, мм	Частота вращения, об/мин	Диапазон мощностей, кВТ	Cos f	КПД, %
1ВЭДБТ (для ЭЦН)	117	500-3500	18-200	0,955-0,960	91-93
2ВЭДБТ (для ЭВН)		250-2000	10-70		85-89

Гидрозащита

Гидрозащита – специальное устройство, которое выполняет следующие функции:

– уравнивает давление во внутренней полости двигателя с давлением пластовой жидкости в скважине;

– компенсирует тепловое изменение объема масла во внутренней по­лости двигателя;

– защищает внутреннюю полость двигателя от попадания пластовой жидкости и предотвращает утечки масла при передаче вращения от гер­метичного электродвигателя к насосу.

Для комплектации погружных электродвигателей применяются раз­личные типы гидрозащит:

– гидрозащита с различными торцовыми уплотнениями, в том числе импортных фирм;

– гидрозащита для рабочей температуры до 140 ^оС;

– гидрозащита комбинированная: например, для увеличения запаса масла в системе электродвигателя применяется компенсатор МК52, имею­щий сдвоенную диафрагму;

– гидрозащита с совмещенным входным модулем с приемной сеткой;

– гидрозащита однокорпусного исполнения (протектор и компенсатор выполнены в одном корпусе (совмещены)).

Система погружной телеметрии

Система погружной телеметрии (ТМС) предназначена для регистрации и измерения следующих параметров:

– давления и температуры пластовой жидкости на приеме погружной установки;

– температуры масла погружного электродвигателя (ПЭД);

– вибрации ПЭД;

– давления и температуры пластовой жидкости на выкиде;

– вибрации насоса;

– сопротивления изоляции.

В настоящее время существуют модификации ТМС, позволяющие про­изводить измерения расхода жидкости и водосодержания.

Погружной блок телеметрии присоединяется к основанию погружных электродвигателей всех выпускаемых типоразмеров с диаметром корпуса 81, 96, 103, 117, 130, 143, 185 мм (рис. 9). Телеметрическая информа­ция с погружного блока передается через силовой кабель питания ПЭД в наземный блок. Контроллер наземного блока обрабатывает и передает данные погружных и наземных датчиков контроллеру станции управления. На основании этих данных осуществляется защита погружной установки при отклонении параметров от заданных значений и обеспечивается задан­ный технологический режим включений, защиты и управления установкой. Возможна стыковка наземного блока ТМС со станцией управления любых производителей. Система ТМС совместима с любым типом погружных ПЭД,

Рис. 9. Присоединение ТМС

как асинхронными, так и вентильными.

Таблица 2