RU2422676C2 - Submersible plunger pump unit and its linear electric motor - Google Patents
Submersible plunger pump unit and its linear electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422676C2 RU2422676C2 RU2009129580/06A RU2009129580A RU2422676C2 RU 2422676 C2 RU2422676 C2 RU 2422676C2 RU 2009129580/06 A RU2009129580/06 A RU 2009129580/06A RU 2009129580 A RU2009129580 A RU 2009129580A RU 2422676 C2 RU2422676 C2 RU 2422676C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric motor
- plunger
- secondary element
- cylinder
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию, применяемому в ограниченном пространстве, например к подземному оборудованию для подъема нефти из скважин, и может быть использовано для откачки пластовых вод и добычи различных полезных ископаемых, находящихся под землей на больших глубинах в жидком состоянии.The invention relates to the field of engineering, and in particular to equipment used in a limited space, for example, underground equipment for lifting oil from wells, and can be used for pumping formation water and mining various minerals that are underground at great depths in a liquid state.
Линейный электродвигатель применен в установке насосной плунжерной погружной, а также может быть использован в других областях техники: робототехнике, в качестве тягового привода на транспорте (без охлаждения жидкостью).A linear electric motor is used in the installation of a submersible plunger pump, and can also be used in other areas of technology: robotics, as a traction drive in vehicles (without liquid cooling).
Известна кратковременная эксплуатация скважины погружной установкой лопастного насоса с электрическим приводом производительностью более 80 м/сут, состоящая из регулировки давления при откачке жидкости из скважины, из изменения скорости вращения насоса таким образом, что КПД насоса во всем диапазоне регулирования составлял не менее 0,9 максимального значения КПД для данной скорости вращения, чередования накопления жидкости в скважине при выключенной установке, при этом продолжительность периода эксплуатации скважины равна сумме продолжительности откачки жидкости из скважины и продолжительности накопления жидкости в скважине соответствует коэффициенту снижения дебита не более 0,95, а продолжительность работы установки равна отношению продолжительности откачки жидкости из скважины к продолжительности периода эксплуатации скважины менее 50% (RU № 2293176 С1, 10.02.2007).Known for the short-term operation of the well by a submersible installation of a vane pump with an electric drive with a capacity of more than 80 m / day, consisting of adjusting the pressure when pumping fluid from the well, of changing the speed of the pump so that the pump efficiency in the entire control range was at least 0.9 maximum the efficiency values for a given rotation speed, the alternation of fluid accumulation in the well with the unit turned off, while the duration of the well operation period is equal to the total The duration of fluid pumping from the well and the duration of fluid accumulation in the well corresponds to a reduction rate of not more than 0.95, and the unit operating time is equal to the ratio of the duration of fluid pumping from the well to the duration of the well operation period of less than 50% (RU No. 2293176 C1, 02/10/2007) .
Недостатком известной установки при кратковременной эксплуатации низкодебитных скважин является большой диапазон изменения динамического уровня жидкости в скважине, периодически создаваемая депрессия отрицательно влияет на работу нефтеносного пласта, подтягивает воду и тяжелые примеси в призабойную зону. Кратковременная эксплуатация скважины положительно влияет только при частичной очистке призабойной зоны при освоении скважины, а не для регулярной промышленной эксплуатации. Окупается известная установка на низкодебитных долго эксплуатируемых скважинах через продолжительное время, так как больше простаивает, чем работает, при этом потребляет большую мощность, при кратковременном включении возникает неравномерность нагрузки на электрическую сеть.A disadvantage of the known installation during the short-term operation of low-production wells is a large range of changes in the dynamic fluid level in the well, periodically created depression negatively affects the operation of the oil reservoir, pulls water and heavy impurities into the bottom-hole zone. Short-term well operation has a positive effect only with partial cleaning of the bottom-hole zone during well development, and not for regular commercial operation. A well-known installation pays off for low-production, long-operating wells after a long time, as it is more idle than it works, it consumes more power, and short-term switching on causes uneven load on the electric network.
Известна установка насосная винтовая штанговая, содержащая наземный электропривод, колонну штанг, соединенную с винтом, расположенным эксцентрично относительно оси вращения внутри другого эластичного винта с внутренней канавкой с шагом, в два раза большим, чем у первого винта, соединенными через подшипники с корпусом, закрепленным на конце колонны насосно-компрессорных труб с выходным клапаном (выпускается ОАО «Ижевским заводом нефтяного машиностроения»).A known installation is a pumping screw rod containing a ground-based electric drive, a rod string connected to a screw located eccentrically relative to the axis of rotation inside another elastic screw with an internal groove in increments of two times greater than the first screw connected through bearings to a housing fixed to the end of the tubing string with an outlet valve (manufactured by Izhevsk Oil Engineering Plant OJSC).
Недостатком известной установки является небольшой межремонтный период из-за износа эластичного винта при наличии в перекачиваемой жидкости твердых частиц: песка, бурового фильтрата и т.д., а также наличие подшипников. Вращающаяся изогнутая колонна штанг вызывает осложнения в наклонных и горизонтальных скважинах и снижает КПД установки.A disadvantage of the known installation is a small overhaul period due to wear of the elastic screw in the presence of solid particles in the pumped liquid: sand, drilling filtrate, etc., as well as the presence of bearings. A rotating curved rod string causes complications in deviated and horizontal wells and reduces installation efficiency.
Известна установка насосная винтовая, содержащая погружной электродвигатель, соединенный через пусковую муфту с винтом, расположенным эксцентрично относительно оси вращения внутри другого эластичного (резинового) винта с внутренней канавкой с шагом, в два раза большим, чем у первого винта, соединенными через подшипники с корпусом, закрепленным на конце колонны насосно-компрессорных труб с выходным клапаном (Кудинов В.И. «Основы нефтегазопромыслового дела», г.Ижевск, 2005, с.366).A known installation is a pump screw, containing a submersible motor connected through a start-up clutch to a screw located eccentrically relative to the axis of rotation inside another elastic (rubber) screw with an internal groove with a step twice as large as that of the first screw connected through bearings to the housing, fixed at the end of the tubing string with an outlet valve (VI Kudinov, “Fundamentals of Oil and Gas Production”, Izhevsk, 2005, p. 366).
Недостатком известной установки является небольшой межремонтный период из-за износа эластичного винта при наличии в перекачиваемой жидкости твердых частиц: песка, бурового раствора и т.д., а также наличие подшипников.A disadvantage of the known installation is a small overhaul period due to wear of the elastic screw in the presence of solid particles in the pumped liquid: sand, drilling mud, etc., as well as the presence of bearings.
Известна установка насосная поршневая, содержащая погружной электродвигатель, соединенный через пусковую муфту с редуктором, выполненным в виде планетарной передачи, содержащей ведущую шестерню, закрепленную на валу, сателлиты, установленные на водиле, и ведомое колесо, при этом водило имеет два фиксированных переключаемых положения со свободным ходом относительно неподвижного корпуса и вращающегося ведущего вала, а ведомое колесо жестко соединено с внешней обоймой винтового подшипника качания преобразователя вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение штока, выполненного в виде винтовой пары, между витками которой расположены ролики или шарики, а шток выполнен в виде внутренней обоймы этого подшипника и имеет направляющие для подшипника поступательного движения, который соединен с поршнем, содержащим демпфер, при этом шток соединен с тягой, пружиной растяжения-сжатия, упорным двухсторонним подшипником, соединенным с направляющими, расположенными в водиле, соединенными концами с двумя торцевыми зубчатыми колесами, входящими в зацепление с двумя другими идентичными торцевыми зубчатыми колесами, каждое из которых расположено на упругих муфтах, закрепленных одна в корпусе для рабочего хода, а другая на ведущем валу для холостого хода, при этом поршень перемещается в цилиндре, который соединен с колонной насосно-компрессорных труб с входным и выходным клапанами (RU 2008102056 C1, 27.07.2009).A known piston pump installation containing a submersible motor connected via a starting clutch to a gearbox made in the form of a planetary gear containing a pinion gear mounted on the shaft, satellites mounted on the carrier and a driven wheel, while the carrier has two fixed switchable positions with free the stroke relative to the stationary housing and the rotating drive shaft, and the driven wheel is rigidly connected to the outer race of the screw bearing of the swing of the rotary motion transducer I shaft in the reciprocating movement of the rod, made in the form of a screw pair, between the turns of which there are rollers or balls, and the rod is made in the form of an inner race of this bearing and has guides for the translational motion bearing, which is connected to the piston containing the damper, while the rod is connected to the thrust, a tension-compression spring, a thrust double-sided bearing, connected to guides located in the carrier, connected to the ends with two end gears, which engage with two washing with other identical end gears, each of which is located on elastic couplings, fixed one in the housing for the working stroke, and the other on the drive shaft for idling, the piston moves in the cylinder, which is connected to the tubing string with the input and output valves (RU 2008102056 C1, 07.27.2009).
Недостатком известной установки является наличие механической передачи, зацеплений, подшипников качания, что уменьшает надежность, срок службы, т.е. межремонтный период (МРП), наличие свободного хода плунжера, от чего снижается КПД установки, а также невозможность регулировать производительность установки в широком диапазоне.A disadvantage of the known installation is the presence of mechanical transmission, gears, swing bearings, which reduces reliability, service life, i.e. the overhaul period (MCI), the presence of a free stroke of the plunger, which reduces the efficiency of the installation, as well as the inability to adjust the performance of the installation in a wide range.
Известна диафрагменная плунжерная погружная насосная установка, содержащая погружной электродвигатель, соединенный с конусным редуктором, диафрагмой, плунжером с возвратной пружиной, расположенными в камере, заполненной маслом, корпус со спускным электромагнитным клапаном и входным и выходным клапанами, соединенными с насосно-компрессорными трубами (ЭДН-5, выпускаемая ОАО «Ижевский электромеханический завод», ЗАО «Потек»),Known diaphragm plunger submersible pump installation containing a submersible motor connected to a bevel gear, a diaphragm, a plunger with a return spring located in a chamber filled with oil, a housing with a drain solenoid valve and inlet and outlet valves connected to the tubing (EDN- 5, manufactured by Izhevsk Electromechanical Plant OJSC, Potek CJSC),
Недостатком известной установки является наличие механической передачи, зацепления, подшипников качения, что уменьшает надежность, срок службы, т.е. межремонтный период (МРП), наличие свободного хода плунжера, от чего снижается к.п.д. установки, а также невозможность регулировать производительность установки в широком диапазоне, из-за чего увеличивается номенклатура насосов (ЭДН-5-4-200, ЭДН-5-6,3-1500, ЭДН-5-8-1300, ЭДН-5-10-1200, ЭДН-5-12,5-900, ЗДН-5-16-750, ЭДН-5-20-600) и при изменении притока жидкости в скважине возникает необходимость производить спускоподъемные работы по замене насоса.A disadvantage of the known installation is the presence of mechanical transmission, gearing, rolling bearings, which reduces reliability, service life, i.e. overhaul period (MCI), the presence of a free stroke of the plunger, which reduces the efficiency installation, as well as the inability to regulate the performance of the installation in a wide range, which increases the range of pumps (EDN-5-4-200, EDN-5-6.3-1500, EDN-5-8-1300, EDN-5- 10-1200, EDN-5-12.5-900, ZDN-5-16-750, EDN-5-20-600) and when changing the flow of fluid in the well, it becomes necessary to carry out tripping work to replace the pump.
Известна также установка насосная плунжерная, погружная состоящая из корпуса, погружного электродвигателя, содержащего корпус, статор и ротор, соединенный через полость, заполненную маслом, со штоком, плунжером или поршнем, перемещающимся в цилиндре с уплотнениями, соединенным жестко с входным клапаном, перед которым установлен сливной электромагнитный клапан, и выходным клапаном, соединенными с насосно-компрессорными трубами (Г.И.Ижель и др. Линейные асинхронные двигатели. Техника, Киев, 1975, с.116, рис.54).Also known is a pump plunger installation, submersible, consisting of a housing, a submersible electric motor, comprising a housing, a stator and a rotor connected through a cavity filled with oil, with a rod, plunger or piston moving in a cylinder with seals, rigidly connected to an inlet valve in front of which is installed a drain solenoid valve, and an outlet valve connected to the tubing (G.I.Izhel et al. Linear induction motors. Technique, Kiev, 1975, p. 116, Fig. 54).
Задача изобретения - создание установки без механических передач, зацеплений и подшипников, увеличение срока межремонтного периода (МРП) и коэффициента полезного действия, возможность регулировать производительность практически от нуля до максимального значения.The objective of the invention is the creation of an installation without mechanical gears, gears and bearings, an increase in the overhaul period (MCI) and efficiency, the ability to adjust performance from almost zero to a maximum value.
Техническим результатом, достигаемым в результате поставленной задачи, является увеличение срока службы, т.е. межремонтного периода (МРП), повышение КПД, возможность регулировать производительность в широком диапазоне, снижение трудоемкости и себестоимости в изготовлении и энергозатрат при эксплуатации.The technical result achieved as a result of the task is to increase the service life, i.e. the overhaul period (MCI), increased efficiency, the ability to control performance over a wide range, reduced labor costs and production costs and energy costs during operation.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке насосной плунжерной погружной, состоящей из корпуса, погружного электродвигателя, содержащего корпус, статор и ротор, соединенный через полость, заполненную маслом, со штоком, плунжером или поршнем, перемещающимся в цилиндре с уплотнениями, соединенным жестко с входным клапаном, перед которым установлен сливной электромагнитный клапан, и выходным клапаном, соединенными с насосно-компрессорными трубами, электродвигатель выполнен линейным, а его вторичный элемент выполняет роль штока, а также введены второй плунжер, идентичный первому, соединенный со вторым концом вторичного элемента, и второй цилиндр, соединенный жестко со второй парой клапанов, расположенные в корпусе установки со сквозными полостями, соединяющими выход второго выходного клапана с выходом первого выходного клапана, а полость между уплотнениями первого цилиндра и плунжера или поршня и второго цилиндра и плунжера или поршня, включая внутренний объем электродвигателя, заполнена диэлектрической жидкостью, при этом площадь поперечного сечения вторичного элемента и плунжера равны или отличаются друг от друга в зависимости от расчетного объема омывающей внутренние части электродвигателя жидкости для теплопередачи через корпусы в сквозные полости, заполненные перекачиваемой жидкостью, при этом интенсивность смывания диэлектрической жидкостью составных внутренних частей электродвигателя и заплунжерного пространства прямо пропорциональна скорости перемещения вторичного элемента с плунжерами или поршнями.The specified technical result is achieved by the fact that in the installation of a submersible pump plunger, consisting of a housing, a submersible electric motor containing a housing, a stator and a rotor connected through a cavity filled with oil, with a rod, plunger or piston moving in a cylinder with seals connected rigidly to the inlet valve, in front of which a drain solenoid valve is installed, and the outlet valve connected to the tubing, the electric motor is linear, and its secondary element is the role of the stem, and also introduced a second plunger, identical to the first, connected to the second end of the secondary element, and a second cylinder, rigidly connected to the second pair of valves, located in the installation casing with through cavities connecting the output of the second output valve to the output of the first output valve, and the cavity between the seals of the first cylinder and plunger or piston and the second cylinder and plunger or piston, including the internal volume of the electric motor, is filled with dielectric fluid, while the cross-sectional area The secondary element and plunger are equal or different from each other depending on the calculated volume of the liquid washing the internal parts of the electric motor for heat transfer through the housings into the through cavities filled with the pumped liquid, while the intensity of washing off the components of the electric motor and the plunger space by dielectric liquid is directly proportional to the speed of movement secondary element with plungers or pistons.
Второй плунжер и цилиндр введены для исключения свободного хода в насосной установке, так как первый и второй плунжеры работают поочередно. Сквозные полости между корпусом установки и корпусом электродвигателя, телом первого и второго цилиндров введены для соединения выхода второго выходного клапана с выходом первого выходного клапана для перемещения перекачиваемой жидкости, которая охлаждает корпус электродвигателя и тела цилиндров. Линейный электродвигатель и объемы за плунжерами заполнены диэлектрической жидкостью, например трансформаторным маслом для охлаждения нагреваемых при работе элементов: индукторов, вторичного элемента и плунжеров, при трении уплотнителей о поверхность плунжеров.The second plunger and cylinder are introduced to exclude free play in the pump installation, since the first and second plungers work alternately. Through cavities between the installation housing and the motor housing, the body of the first and second cylinders are introduced to connect the output of the second output valve to the output of the first output valve to move the pumped fluid, which cools the motor housing and the cylinder body. The linear electric motor and the volumes behind the plungers are filled with dielectric fluid, for example, transformer oil to cool the elements heated during operation: inductors, secondary element and plungers, when the seals rub against the surface of the plungers.
Плунжер и цилиндр выполнены сплюснутыми для уменьшения длины установки, так как в этом случае концы вторичнного элемента будут перемещаться во внутренних областях сплюснутых цилиндров.The plunger and cylinder are flattened to reduce installation length, since in this case the ends of the secondary element will move in the inner regions of the flattened cylinders.
Известен линейный электродвигатель, состоящий из гребенчатого индуктора, вторичного элемента, состоящего из ряда постоянных магнитов, установленных в силовом корпусе («Сервотехника», г.Долгопрудный, Московская область)Known linear electric motor, consisting of a comb-mounted inductor, a secondary element, consisting of a number of permanent magnets installed in the power building ("Servotekhnika", Dolgoprudny, Moscow region)
Недостатком известного линейного электродвигателя являются габариты и конструкция, которые не позволяют его разместить в трубном пространстве, а также небольшая мощность.A disadvantage of the known linear electric motor is the dimensions and design, which do not allow it to be placed in the tube space, as well as low power.
Известен линейный электродвигатель, состоящий из гребенчатого индуктора, вторичного элемента, состоящего из ряда постоянных магнитов, выполненных методом напыления на кварцевую пластину, закрепленную в силовом корпусе с направляющей, и магнитопровода (Япония, ЗАО «СодикМ-Центр«, Москва, e-mail: [email protected]).A linear electric motor is known, consisting of a comb-type inductor, a secondary element, consisting of a series of permanent magnets made by spraying a quartz plate mounted in a power housing with a guide, and a magnetic circuit (Japan, SodikM-Center CJSC, Moscow, e-mail: [email protected]).
Недостатком известного линейного электродвигателя являются габариты и конструкция, которые не позволяют его разместить в трубном пространстве, а также небольшая мощность.A disadvantage of the known linear electric motor is the dimensions and design, which do not allow it to be placed in the tube space, as well as low power.
Известен линейный электродвигатель для привода погружных плунжерных насосов, содержащий цилиндрический индуктор с многофазной обмоткой, выполненный с возможностью осевого перемещения и смонтированный внутри стального вторичного элемента, стальной вторичный элемент представляет собой корпус электродвигателя, внутренняя поверхность которого имеет высокопроводящее покрытие в виде слоя меди, а цилиндрический индуктор выполнен из нескольких модулей, набранных из катушек фаз и соединенных между собой гибкой связью, число модулей цилиндрического индуктора кратно числу фаз обмотки, а при переходе от одного модуля к другому катушки фаз уложены с поочередной сменой местоположения отдельных фаз (RU 2266607 С2, 20.12.2005).A linear electric motor for driving submersible plunger pumps is known, comprising a cylindrical inductor with a multiphase winding made axially movable and mounted inside a steel secondary element, the steel secondary element is an electric motor housing, the inner surface of which has a highly conductive coating in the form of a copper layer, and a cylindrical inductor made of several modules, recruited from phase coils and interconnected by a flexible connection, the number of cylinders of the phase inductor is a multiple of the number of phases of the winding, and during the transition from one module to another, the phase coils are stacked with a successive change in the location of the individual phases (RU 2266607 C2, 20.12.2005).
Недостатком известного линейного электродвигателя является небольшая удельная мощность по причине большого рассеяния электромагнитного поля, которое рассеивается во внешнюю сторону, в корпус электродвигателя, на внутренней медной поверхности которого индуцируются также вихревые токи Фуко, которые снижают КПД электродвигателя, а также отсутствует теплоотвод.A disadvantage of the known linear electric motor is its small specific power due to the large scattering of the electromagnetic field, which is scattered to the outside, into the motor housing, on the inner copper surface of which Foucault eddy currents are also induced, which reduce the efficiency of the electric motor, and there is also no heat sink.
Известен линейный электродвигатель, состоящий из двойного гребенчатого статора, вторичного элемента, выполненного короткозамкнутым из электропроводящего материала, блока управления (Патент RU № 2086069 С1, 27.07.1997).Known linear electric motor, consisting of a double comb stator, a secondary element made of short-circuited electrically conductive material, a control unit (Patent RU No. 2086069 C1, 07.27.1997).
Недостатком известного линейного электродвигателя является недостаточная тяга.A disadvantage of the known linear electric motor is insufficient traction.
Задача изобретения - увеличение тяги линейного электродвигателя. Техническим результатом, достигаемым в результате поставленной задачи, является увеличение тяги.The objective of the invention is to increase the thrust of a linear motor. The technical result achieved as a result of the task is to increase traction.
Указанный технический результат достигается тем, что в линейном электродвигателе, состоящем из двойного гребенчатого статора, вторичного элемента, выполненного короткозамкнутым из электропроводящего материала, блока управления, вторичный элемент выполнен в виде длинных многослойных пластинок с поперечными прорезями, смещенными относительно друг друга, заполненными твердым диэлектриком, закрепленными в силовом корпусе и изолированными друг от друга и от силового корпуса вторичного элемента.This technical result is achieved in that in a linear electric motor consisting of a double comb stator, a secondary element made of short-circuited electrically conductive material, a control unit, the secondary element is made in the form of long multilayer plates with transverse slots offset relative to each other, filled with a solid dielectric, fixed in the power housing and isolated from each other and from the power housing of the secondary element.
В электрическом контакте с пластинками длинными сторонами в силовом корпусе вторичного элемента установлены электропроводящие изолированные шины, имеющие сопротивление в продольном направлении на много больше, чем сопротивление части параллельных пластинок между прорезями напротив пары скользящих по шине подпружиненных контактов, которые расположены осесимметрично между каждой парой катушек на корпусе статора и которые соединены попарно между собой, образуя параллельно-последовательную электрическую цепь таким образом, что токи, проходящие по пластинкам, всегда вызывают силы Ампера, векторы которых направлены в одну сторону.Electrically conductive insulated tires are installed in electrical contact with the plates on the long sides in the power housing of the secondary element, having a longitudinal resistance much greater than the resistance of a portion of parallel plates between slots opposite a pair of spring-loaded contacts sliding along the bus, which are located axisymmetrically between each pair of coils on the housing stator and which are connected in pairs between each other, forming a parallel-series electrical circuit so that currents, passing through the plates always cause Ampere forces whose vectors are directed in one direction.
Шины введены для объединения пластинок длинными сторонами в параллельно-последовательную электрическую цепь, в которой шины в продольном направлении имеют сопротивление намного больше, чем в поперечном с частями параллельных пластинок между прорезями, расположенными напротив скользящих контактов. Скользящие контакты введены для передачи тока на вторичный элемент, для большего увеличения тяги и уменьшения скачков тока при изменении нагрузки (при дополнительных известных блоках управления электродвигателями), перемещающимися по шине без искрообразования, так как шина не имеет разрывов и контакт осуществляется в диэлектрической жидкости.Tires are introduced to combine the plates with the long sides in a parallel-serial electric circuit in which the tires in the longitudinal direction have a much greater resistance than in the transverse with parts of parallel plates between the slots located opposite the sliding contacts. Sliding contacts are introduced to transfer current to the secondary element, to increase traction and reduce current surges when the load changes (with additional well-known electric motor control units) moving along the bus without sparking, since the bus has no gaps and contact is made in a dielectric fluid.
Кабель питания и управления проходит через тело цилиндра и клапанов для уменьшения габаритов установки.The power and control cable passes through the body of the cylinder and valves to reduce installation dimensions.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки насосной плунжерной погружной и ее линейного электродвигателя, на фиг.2 показано поперечное сечение сплюснутого плунжера в цилиндре, на фиг.3 изображено поперечное сечение линейного электродвигателя опытного образца установки, на фиг.4 показан вторичный элемент линейного электродвигателя со скользящими контактами и прорезями, на фиг.5 вторичный элемент линейного электродвигателя в плоскости индукторов со смещенными прорезями, заполненными диэлектриком.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of an installation of a submersible pump plunger and its linear motor, Fig. 2 shows a cross section of a flattened plunger in a cylinder, Fig. 3 shows a cross section of a linear motor of a prototype installation, and Fig. 4 shows secondary element of a linear electric motor with sliding contacts and slots, Fig. 5 secondary element of a linear electric motor in the plane of inductors with offset slots filled with a dielectric.
Установка насосная плунжерная погружная состоит из корпуса 1, линейного электродвигателя 2, состоящего из корпуса 3, двугребенчатого статора 4, состоящего из двух гребенчатых сердечников из ферромагнитного материала 5 и катушек индуктивности 6, вторичного элемента 7, концы которого жестко соединены с плунжерами 8 и 9, перемещающимися в цилиндрах соответственно 10 и 11, которые соединены соответственно с двумя парами клапанов: входного 12 и выходного 13, соединенных с насосно-компрессорными трубами 14, и входного 15 и выходного 16, соединенных жестко с цилиндром 11 на конце установки, при этом выход выходного клапана 16 соединен с выходом первого выходного клапана 13 сквозными полостями 17, проходящими между корпусом 1 установки и второй парой клапанов 15 и 16, цилиндром 11, корпусом 3 линейного электродвигателя 2, цилиндром 10. Перед первым входным клапаном 12 установлен сливной электромагнитный клапан 18. Внутреннее пространство установки между уплотнениями 19 плунжеров 8 и 9, включая электродвигатель, заполнено диэлектрической жидкостью 20, через которую осуществляется теплоотвод от нагреваемых внутренних составных частей линейного электродвигателя 2. Скорость перемещения жидкости 20 относительно неподвижных омываемых элементов: катушек индуктивности 6, гребенчатых сердечников 5 и др. зависит от площади поперечного сечения плунжера 8, 9 и площади поперечного сечения омывающего потока диэлектрической жидкости 20.The submersible plunger pump installation consists of a
Плунжеры 8 и 9 и цилиндры 10 и 11 в поперечном сечении выполнены сплюснутыми так, чтобы концы вторичного элемента 7 перемещались во внутренних областях сплюснутых цилиндров 10 и 11. Большие оси поперечных сечений цилиндров 10 и 11, плунжеров 8 и 9 и вторичного элемента 7 расположены в одной плоскости.The plungers 8 and 9 and the cylinders 10 and 11 in the cross section are flattened so that the ends of the
Линейный электродвигатель 2 состоит из корпуса 3, двугребенчатого статора 4, состоящего из двух гребенчатых сердечников из ферромагнитного материала 5, катушек индуктивности 6, вторичного элемента 7, состоящего из длинных многослойных электропроводящих пластин 21, изолированных друг от друга с поперечными прорезями 22, которые смещены относительно друг друга и заполнены твердым диэлектриком. Многослойные пластины жестко соединены длинными сторонами через изоляцию с силовым корпусом в виде двух стержней 23, также жестко соединенных концами между собой.Linear electric motor 2 consists of a
Длинные многослойные пластины 21 с поперечными прорезями 22 вторичного элемента 7 длинными сторонами замкнуты шинами 24, изолированными от силового корпуса и закрепленными между двумя силовыми стержнями 23. На шинах 24 между каждой парой катушек 6 расположены два электропроводящих подпружиненных контакта 25, закрепленных на корпусе 3 электродвигателя, которые соединены между собой параллельно-последовательно таким образом, что в электромагнитном поле токи в многослойных пластинках 21 с поперечными прорезями 22 вызывают появление векторов силы Ампера, совпадающих по направлению. Внутри двигателя установлены контактные датчики для управления переключением фаз для изменения направления перемещения вторичного элемента.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Момент силы от линейного электродвигателя 2, вторичного элемента 7, перемещающегося возвратно-поступательно, передается плунжерами 8 и 9, при этом плунжер 8 перемещается вверх - рабочий ход, а плунжер 9 вверх - холостой ход, первый входной клапан 12 закрыт, а первый выходной клапан 13 открыт, а второй входной клапан 15 открыт, второй выходной клапан 16 закрыт, и жидкость из первого цилиндра 10 вытесняется через клапан 13 во внутреннюю полость насосно-компрессорных труб 14, а также заполняет второй цилиндр 11. При обратном ходе, когда вторичный элемент 7 перемещается вниз вместе с плунжерами, то первый плунжер 8 совершает холостой ход, а второй плунжер 9 - рабочий ход, при этом первый входной клапан 12 открыт, а первый выходной 13 - закрыт, а второй входной клапан 15 закрыт, второй выходной клапан 16 открыт и жидкость из второго цилиндра 11 вытесняется в сквозную полость 17 между корпусом установки 1 и второй парой клапанов 15 и 16, вторым цилиндром 11, корпусом 3 линейного электродвигателя, первым цилиндром 10, затем во внутреннюю полость насосно-компрессорных труб 14, а также заполняется жидкостью первый цилиндр 12. Таким образом осуществляется практически беспрерывный поток перекачиваемой жидкости за исключением кратковременных моментов смены направления перемещения плунжеров 8 и 9, которая при перемещении омывает корпус 3 линейного электродвигателя 2 и цилиндры 10 и 11, отнимая от них часть тепла. Диэлектрическая жидкость 20, заполняя пространство между уплотнениями 19 плунжеров 8 и 9, при возвратно-поступательном перемещении вторичного элемента 7 с плунжерами 8 и 9 омывает двугребенчатые статоры 4 и вторичный элемент 7, которые нагреваются в процессе работы. Скорость перемещения диэлектрической жидкости 20 в линейном электродвигателе 2 зависит от площади поперечного сечения плунжеров 8 и 9, вторичного элемента 7, их скорости перемещения и пропускной свободной площади поперечного сечения, заполненной диэлектрической жидкостью.The moment of force from the linear electric motor 2, the
Vж=(Sпл-Sвт)Vвт/Sж,Vzh = (Spl-Svt) Vvt / Szh,
где Vж - скорость перемещения диэлектрической жидкости;where Vzh is the velocity of the dielectric fluid;
Sпл - площадь поперечного сечения плунжера;Spl - cross-sectional area of the plunger;
Sвт - площадь поперечного сечения вторичного элемента;Swt is the cross-sectional area of the secondary element;
Vвт - скорость перемещения вторичного элемента с плунжерами;Vw - the speed of movement of the secondary element with plungers;
Sж - пропускная свободная площадь поперечного сечения жидкости.Szh - throughput free cross-sectional area of the liquid.
Двигатель работает следующим образом. При подаче трехфазного напряжения на обмотки электродвигателя 2 во вторичном элементе 7 на электропроводящих длинных многослойных пластинах 21 с поперечными прорезями 22 индуцируются токи, в результате взаимодействия которых с полем катушек 6 возникает сила, приводящая в движение вторичный элемент 7 (при закрепленном двугребенчатом статоре) или двугребенчатый статор 4 (при фиксированном вторичном элементе 7).The engine operates as follows. When a three-phase voltage is applied to the motor windings 2 in the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129580/06A RU2422676C2 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Submersible plunger pump unit and its linear electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129580/06A RU2422676C2 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Submersible plunger pump unit and its linear electric motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009129580A RU2009129580A (en) | 2011-02-10 |
RU2422676C2 true RU2422676C2 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009129580/06A RU2422676C2 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Submersible plunger pump unit and its linear electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2422676C2 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535288C1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-12-10 | Анатолий Михайлович Санталов | Submersible pump plant with open linear electric motor |
RU2535900C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-12-20 | Анатолий Михайлович Санталов | Submersible plant with linear electric motor and double-acting pump |
RU2538377C2 (en) * | 2013-03-12 | 2015-01-10 | Анатолий Михайлович Санталов | Submersible linear electric motor |
RU2577671C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-03-20 | Юрий Федорович Богачук | Submersible pump unit |
RU2578711C2 (en) * | 2011-12-09 | 2016-03-27 | Вениамин Николаевич Аноховский | Downhole plunger-type diaphragm pump unit |
WO2016122350A1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju "Inzhiniring Novykh Tekhnology Ekspluatatsii Skvazhin" | Submersible pumping unit |
RU169916U1 (en) * | 2016-12-07 | 2017-04-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Sucker rod pump linear actuator |
RU2616023C1 (en) * | 2013-12-26 | 2017-04-12 | Хан'С Лазер Текнолоджи Индастри Груп Ко., Лтд | System for oil production with linear electric motor submerged into oil |
RU2663983C1 (en) * | 2015-06-17 | 2018-08-14 | Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк | Systems and methods for fixating the magnetic coils in the blocked linear engines |
RU2669019C1 (en) * | 2014-09-09 | 2018-10-05 | Ксихуань ЖАО | Stage of submersible screw oil well pump with submersible drive |
RU196418U1 (en) * | 2019-12-12 | 2020-02-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pump installation |
RU2758999C1 (en) * | 2021-01-21 | 2021-11-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госпорпорация "Росатом") | Deep-sea electromechanical actuating mechanism |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103062023A (en) * | 2013-01-30 | 2013-04-24 | 秦皇岛国能石油装备有限公司 | Intelligent linear-motor oil production system |
-
2009
- 2009-07-31 RU RU2009129580/06A patent/RU2422676C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ижеля Г.И. и др. Линейные асинхронные двигатели, изд. "Техника". - Киев, 1975, с.116, рис.54. * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578711C2 (en) * | 2011-12-09 | 2016-03-27 | Вениамин Николаевич Аноховский | Downhole plunger-type diaphragm pump unit |
RU2538377C2 (en) * | 2013-03-12 | 2015-01-10 | Анатолий Михайлович Санталов | Submersible linear electric motor |
RU2535288C1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-12-10 | Анатолий Михайлович Санталов | Submersible pump plant with open linear electric motor |
RU2535900C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-12-20 | Анатолий Михайлович Санталов | Submersible plant with linear electric motor and double-acting pump |
RU2616023C1 (en) * | 2013-12-26 | 2017-04-12 | Хан'С Лазер Текнолоджи Индастри Груп Ко., Лтд | System for oil production with linear electric motor submerged into oil |
RU2669019C1 (en) * | 2014-09-09 | 2018-10-05 | Ксихуань ЖАО | Stage of submersible screw oil well pump with submersible drive |
WO2016122350A1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju "Inzhiniring Novykh Tekhnology Ekspluatatsii Skvazhin" | Submersible pumping unit |
RU2577671C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-03-20 | Юрий Федорович Богачук | Submersible pump unit |
RU2663983C1 (en) * | 2015-06-17 | 2018-08-14 | Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк | Systems and methods for fixating the magnetic coils in the blocked linear engines |
RU169916U9 (en) * | 2016-12-07 | 2017-06-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Sucker rod pump linear actuator |
RU169916U1 (en) * | 2016-12-07 | 2017-04-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Sucker rod pump linear actuator |
RU196418U1 (en) * | 2019-12-12 | 2020-02-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pump installation |
RU2758999C1 (en) * | 2021-01-21 | 2021-11-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госпорпорация "Росатом") | Deep-sea electromechanical actuating mechanism |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009129580A (en) | 2011-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2422676C2 (en) | Submersible plunger pump unit and its linear electric motor | |
RU2549381C1 (en) | Borehole linear motor | |
RU2677773C2 (en) | Submersible pump installation with linear electric motor, double acting pump and operation method thereof | |
RU2543099C2 (en) | Submersible electric motor with clearance with ferromagnetic fluid | |
RU2615775C1 (en) | Borehole pump unit | |
RU2669019C1 (en) | Stage of submersible screw oil well pump with submersible drive | |
EA027131B1 (en) | Pump unit | |
RU2616023C1 (en) | System for oil production with linear electric motor submerged into oil | |
CN100460680C (en) | Eccentric screw pump with integrated drive | |
RU179850U1 (en) | Submersible linear motor | |
CN105850012A (en) | Oil-submersible linear motor | |
US10702844B2 (en) | Linear permanent magnet motor driven downhole plunger pumping unit | |
US3364864A (en) | Pumping device for deep oil wells | |
CN105065225A (en) | Electromagnetic type plunger pump device and control method | |
RU2578711C2 (en) | Downhole plunger-type diaphragm pump unit | |
RU2521534C2 (en) | Borehole electrically driven pump | |
RU2532641C1 (en) | Submersible pump set | |
RU2370671C1 (en) | Pump plant | |
CN205013223U (en) | Electromagnetic type plunger pump device | |
RU2331149C1 (en) | Borehole electric generator | |
RU2266607C2 (en) | Cylindrical linear induction motor for driving submersible plunger pumps | |
US11396868B2 (en) | Linear actuator pumping system | |
RU2334340C1 (en) | Drilling electric generator | |
CN201007271Y (en) | High-power oil-submersible linear motor diaphragm pump | |
CN103437975A (en) | Permanent magnet axial direction plunger type electro-hydraulic pump rotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120523 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150801 |