Dlho som sníval o tom, že napíšem na papier (vytlačím na počítači) všetko, čo viem o ESP.
Pokúsim sa vám povedať jednoduchým a zrozumiteľným jazykom o inštalácii elektrického odstredivého čerpadla - hlavnom nástroji, ktorý produkuje 80% všetkej ropy v Rusku.

Nejako sa ukázalo, že som s nimi spojený celý svoj dospelý život. Ako päťročný začal cestovať s otcom k studniam. V desiatich dokázal sám opraviť akúkoľvek stanicu, v dvadsiatich štyroch sa stal inžinierom v podniku, kde ich opravovali, v tridsiatich sa stal zástupcom generálneho riaditeľa na mieste, kde sa vyrábajú. Na túto tému existuje veľa poznatkov - nevadí mi sa podeliť, najmä preto, že veľa, veľa ľudí sa ma neustále pýta na to či ono súvisiace s mojimi pumpami. Vo všeobecnosti, aby sa to isté neopakovalo veľakrát rôznymi slovami, raz to napíšem a potom budem robiť skúšky;). Áno! Budú šmykľavky... bez šmykľaviek nebude cesta.

Čo to je.
ESP je inštalácia elektrického odstredivého čerpadla, alias bezpiestového čerpadla, aka ESP, alias tých tyčí a bubnov. ESP je presne také (ženské)! Hoci sa z nich skladá (mužský). Toto je špeciálna vec, pomocou ktorej udatní ropní robotníci (alebo skôr servisní pracovníci pre ropných robotníkov) vyťahujú z podzemia formovaciu tekutinu - nazývame to mulyaka, ktorá sa potom (po špeciálnom spracovaní) nazýva všelijakými zaujímavé slová ako URALS alebo BRENT. Ide o celý komplex zariadení, na výrobu ktorých potrebujete znalosti hutníka, obrábača kovov, mechanika, elektrikára, elektrotechnika, hydrauliky, káblového inžiniera, olejkára a dokonca aj malého gynekológa a proktológa. Vec je celkom zaujímavá a nezvyčajná, hoci bola vynájdená pred mnohými rokmi a odvtedy sa veľmi nezmenila. Celkovo je to bežná čerpacia jednotka. Nezvyčajné na ňom je, že je tenký (najčastejšie sa umiestňuje do studne s vnútorným priemerom 123 mm), dlhý (existujú inštalácie dlhé 70 metrov) a funguje v takých špinavých podmienkach, v ktorých sa viac-menej zložitý mechanizmus by vôbec nemal existovať.

Takže každý ESP obsahuje nasledujúce komponenty:

ESP (elektrické odstredivé čerpadlo) je hlavnou jednotkou – všetky ostatné ju chránia a zabezpečujú. Čerpadlo dostane najviac - ale robí hlavnú prácu - zdvíhanie kvapaliny - taká je jeho životnosť. Čerpadlo pozostáva zo sekcií a sekcie pozostávajú z etáp. Čím viac stupňov, tým väčší tlak čerpadlo vyvinie. Čím väčší je samotný stupeň, tým väčší je prietok (množstvo čerpanej kvapaliny za jednotku času). Čím väčší je prietok a tlak, tým viac energie spotrebuje. Všetko je vzájomne prepojené. Okrem prietoku a tlaku sa čerpadlá líšia aj veľkosťou a dizajnom – štandardné, odolné proti opotrebovaniu, korózii, opotrebeniu, korózii veľmi, veľmi odolné.

SEM (ponorný elektromotor) Elektromotor je druhá hlavná jednotka - roztáča čerpadlo - spotrebúva energiu. Ide o obyčajný (elektricky) asynchrónny elektromotor - len je tenký a dlhý. Motor má dva hlavné parametre – výkon a veľkosť. A opäť existujú rôzne verzie: štandardné, žiaruvzdorné, korózne, najmä žiaruvzdorné a celkovo nezničiteľné (akoby). Motor je naplnený špeciálnym olejom, ktorý okrem mazania aj chladí motor a značne kompenzuje tlak vyvíjaný na motor zvonku.

Protektor (tiež nazývaný hydraulická ochrana) je vec, ktorá stojí medzi čerpadlom a motorom - po prvé oddeľuje dutinu motora naplnenú olejom od dutiny čerpadla naplnenej formovacou kvapalinou, pričom prenáša rotáciu a po druhé rieši problém vyrovnávania tlaku vo vnútri motora a vonku ( Vo všeobecnosti je tu až 400 atm, čo je asi tretina hĺbky priekopy Mariana). Prichádzajú v rôznych veľkostiach a opäť v najrôznejších prevedeniach bla bla bla.

Kábel je vlastne kábel. Medený, trojvodičový... Je aj pancierovaný. Vieš si predstaviť? Pancierový kábel! Samozrejme, že nevydrží ani strelu od Makarova, ale vydrží päť-šesť zjazdov do studne a bude tam pôsobiť dosť dlho.
Jeho pancier je o niečo iný, určený skôr na trenie ako na prudký úder – ale predsa. Kábel sa dodáva v rôznych sekciách (priemeroch žíl), líši sa pancierom (bežný pozinkovaný alebo nerezový) a je tiež odolný voči teplotám. K dispozícii je kábel pre 90, 120, 150, 200 a dokonca aj 230 stupňov. To znamená, že môže pracovať donekonečna pri teplote dvakrát vyššej ako je bod varu vody (pozn. - ťažíme niečo ako ropu, a tá nehorí veľmi dobre - ale potrebujete kábel s tepelnou odolnosťou nad 200 stupňa – a takmer všade).

Separátor plynov (alebo separátor plynov-dispergátor, alebo len dispergátor, alebo duálny separátor plynov, alebo dokonca duálny separátor plynov-dispergátor). Vec, ktorá oddeľuje voľný plyn od kvapaliny... alebo skôr kvapaliny od voľného plynu... skrátka znižuje množstvo voľného plynu na vstupe do pumpy. Často, veľmi často, množstvo voľného plynu na vstupe čerpadla je dosť dostatočné na to, aby čerpadlo nefungovalo - potom nainštalujú nejaké zariadenie na stabilizáciu plynu (názvy som uviedol na začiatku odseku). Ak nie je potrebné inštalovať odlučovač plynu, nainštalujú vstupný modul, ale ako sa má kvapalina dostať do čerpadla? Tu. Niečo namontujú v každom prípade.. Buď modul alebo plynový motor.

TMS je druh tuningu. Kto to dešifruje - termomanometrický systém, telemetria... ktovie ako. Presne tak (toto je starý názov - z huňatých 80-tych rokov) - termomanometrický systém, nazveme ho tak - takmer úplne vysvetľuje funkciu prístroja - meria teplotu a tlak - tam - hneď dole - prakticky v podsvetia.

Existujú aj ochranné zariadenia. Ide o spätný ventil (najbežnejší je KOSH - guľový spätný ventil) - aby pri zastavení čerpadla nevytiekla kvapalina z potrubia (nadvihnutie stĺpca kvapaliny štandardným potrubím môže trvať niekoľko hodín - škoda pre tentoraz). A keď potrebujete zdvihnúť čerpadlo, tento ventil vám prekáža – z potrubí sa neustále niečo vylieva a znečisťuje všetko naokolo. Na tieto účely slúži zrážací (alebo vypúšťací) ventil KS - sranda - ktorý sa pri každom zdvihnutí zo studne zlomí.

Všetky tieto zariadenia visia na čerpacích a kompresorových potrubiach (rúrky - ploty sa z nich vyrábajú veľmi často v ropných mestách). Visí v nasledujúcom poradí:
Pozdĺž potrubia (2-3 kilometre) je navrchu kábel - CS, potom KOSH, potom ESP, potom plynové čerpadlo (alebo vstupný modul), potom chránič, potom SEM a ešte nižšie TMS. Kábel vedie pozdĺž ESP, škrtiacej klapky a chrániča až po hlavu motora. Eka. Všetko je skrátené. Takže - od vrchu ESP po spodok TMS to môže byť 70 metrov. a cez tych 70 metrov prechadza nejaka hriadela a vsetko sa toci... a okolo je vysoka teplota, obrovsky tlak, vela mechanických necistot, korozívne prostredie.. Slabé čerpadlá...

Všetky veci sú sekcionálne, sekcie nie dlhšie ako 9-10 metrov (inak ako ich dať do studne?) Inštalácia sa montuje priamo na studni: PED, kábel, chránič, plyn, časti čerpadla, ventil, sú k nemu pripojené potrubie.. Áno! Nezabudnite ku všetkému pripevniť kábel pomocou svoriek (takých špeciálnych oceľových pásov). Toto všetko je ponorené do studne a funguje tam dlho (dúfam). Na napájanie tohto všetkého (a nejakým spôsobom to ovládať) je na zemi nainštalovaný step-up transformátor (TMPT) a riadiaca stanica.

Toto je druh vecí, ktoré sa používajú na vyťaženie niečoho, čo sa neskôr zmení na peniaze (benzín, nafta, plasty a iné svinstvá).

Pokúsme sa prísť na to, ako to všetko funguje, ako sa to robí, ako si vybrať a ako ho používať.

Inštalácia ESP je zložitý technický systém a napriek známemu princípu fungovania odstredivého čerpadla ide o súbor prvkov, ktoré sú dizajnovo originálne. Schematický diagram ESP je znázornené na obrázku 1.1.

Obrázok 1.1 - Schematický diagram ESP

Inštalácia pozostáva z dvoch častí: povrchovej a ponornej. Povrchová časť obsahuje autotransformátor 1, riadiacu stanicu 2, niekedy káblový bubon 3 a zariadenie ústia vrtu 4. Súčasťou ponornej časti je hadicový reťazec 5, na ktorý sa ponorná jednotka spúšťa do vrtu, pancierový trojžilový elektrický kábel 6, ktorým je ponorný elektromotor privádzaný napájacím napätím a ktorý je pripevnený k potrubnej šnúre špeciálnymi svorkami 7. Ponorná jednotka pozostáva z viacstupňového odstredivého čerpadla 8, vybaveného prijímacím sitom 9 a spätným ventilom 10 Ponorné zariadenie často obsahuje vypúšťací ventil 11, cez ktorý sa pri zdvíhaní zariadenia vypúšťa kvapalina z potrubia. V spodnej časti je čerpadlo kĺbovo spojené s hydraulickou ochranou (chráničom) 12, ktorá je zasa spojená s ponorným elektromotorom 13. V spodnej časti má elektromotor 13 kompenzátor 14.

1) Ponorné odstredivé čerpadlo (obrázok 1.2) je konštrukčne zostava stupňov s malým priemerom, ktoré sa skladajú z obežných kolies a vodiacich lopatiek umiestnených v telese čerpadla (potrubí).

Obrázok 1.2 - Schéma odstredivého elektrického čerpadla

Obežné kolesá vyrobené z liatiny, bronzu alebo plastu sú na hriadeľ čerpadla namontované posuvným uložením pomocou špeciálneho kľúča. Vrchná časť Zostava obežného kolesa (hriadeľ čerpadla) má opornú nohu (klzné ložisko) upevnenú v telese čerpadla. Každé obežné koleso spočíva na koncovom povrchu vodiacej lopatky. Spodný koniec čerpadla má ložiskovú zostavu pozostávajúcu z ložísk s kosouhlým stykom. Ložisková zostava je izolovaná od čerpanej kvapaliny a v niektorých prevedeniach je hriadeľ čerpadla utesnený špeciálnym tesnením. Ponorné odstredivé čerpadlo je vyrobené vo forme samostatných sekcií s veľkým počtom stupňov v každej sekcii (až 120), čo umožňuje zostavenie čerpadla s požadovaným tlakom. Domáci priemysel vyrába štandardné čerpadlá a čerpadlá odolné voči opotrebovaniu. Čerpadlá odolné voči opotrebovaniu sú určené na čerpanie kvapalín s určitým množstvom mechanických nečistôt zo studní (uvedené v pase čerpadla). Každé ponorné odstredivé čerpadlo má svoj vlastný kód, ktorý odráža priemer kolóny, prietok a tlak. Napríklad čerpadlo ESP6-500-750 je elektrické odstredivé čerpadlo pre pažnicové reťazce s priemerom 6, s optimálnym prietokom 500 m 3 /deň pri dopravnej výške 750 m.

Princíp činnosti čerpadla možno znázorniť takto: kvapalina nasávaná cez prijímací filter vstupuje do lopatiek rotujúceho obežného kolesa, pod vplyvom ktorých získava rýchlosť a tlak. Na premenu kinetickej energie na tlakovú energiu je kvapalina opúšťajúca obežné koleso nasmerovaná do pevných kanálov s premenlivým prierezom pracovného zariadenia pripojeného k telesu čerpadla, potom kvapalina opúšťajúca pracovné zariadenie vstupuje do obežného kolesa ďalšieho stupňa a cyklu sa opakuje. Odstredivé čerpadlá sú navrhnuté pre vysoké otáčky hriadeľa.

Všetky typy ESP majú pas výkonová charakteristika(Obrázok 1.3) vo forme kriviek závislosti (tlak, dodávka), (účinnosť, dodávka), (príkon, dodávka). Závislosť tlaku od prívodu je hlavnou charakteristikou čerpadla.

Obrázok 1.3 - Typické charakteristiky ponorného odstredivého čerpadla

• 2) Ponorný elektromotor (SEM) - motor špeciálnej konštrukcie a je to asynchrónny dvojpólový striedavý motor s rotorom nakrátko. Motor je naplnený olejom s nízkou viskozitou, ktorý plní funkciu mazania ložísk rotora a odvádzania tepla na steny skrine motora, umývané prúdom produktov studne. Horný koniec hriadeľa elektromotora je zavesený na posuvnej pätke. Rotor motora je sekcionálny; sekcie sú namontované na hriadeli motora, vyrobené z plechov transformátorového železa a majú drážky, do ktorých sú vložené hliníkové tyče, na oboch stranách sekcie skratované vodivými krúžkami. Medzi sekciami hriadeľ spočíva na ložiskách. Hriadeľ elektromotora má po celej dĺžke otvor na cirkuláciu oleja vo vnútri motora, ktorá je vedená aj cez drážku statora. V spodnej časti motora je olejový filter. Sekcie statora sú oddelené nemagnetickými obalmi, v ktorých sú umiestnené podporné radiálne ložiská. Spodný koniec hriadeľa je tiež upevnený v ložisku. Dĺžka a priemer motora určujú jeho výkon. Rýchlosť otáčania hriadeľa motora závisí od frekvencie prúdu; pri frekvencii striedavého prúdu 50 Hz sú synchrónne otáčky 3000 ot./min. Ponorné elektromotory sú označené s uvedením výkonu (v kW) a vonkajšieho priemeru krytu (mm), napríklad PED 65-117 je ponorný elektromotor s výkonom 65 kW a vonkajším priemerom 117 mm. Potrebný výkon elektromotora závisí od prietoku a tlaku ponorného odstredivého čerpadla a môže dosiahnuť stovky kW.
• 3) Hydraulická ochranná jednotka je umiestnená medzi čerpadlom a motorom a je určená na ochranu elektromotora pred vniknutím čerpaného produktu do neho a na mazanie uhlového stykového ložiska čerpadla (ak je to potrebné). Hlavný objem hydraulickej ochrannej jednotky, tvorený elastickým vakom, je naplnený tekutým olejom. Prostredníctvom spätného ventilu vonkajší povrch vrecka vníma tlak produkcie vrtu v hĺbke zostupu ponornej jednotky. Vo vnútri elastického vrecka naplneného tekutým olejom sa teda tlak rovná tlaku ponorenia. Na vytvorenie nadmerného tlaku vo vnútri tohto vaku je na hriadeli behúňa turbína. Kvapalný olej cez systém kanálov pod nadmerným tlakom vstupuje do vnútornej dutiny elektromotora, čo zabraňuje vnikaniu produktov z vrtu do elektromotora.
• 4) Kompenzátor je určený na kompenzáciu objemu oleja vo vnútri motora pri zmene teplotného režimu elektromotora (ohrievanie a chladenie) a je elastickým vakom naplneným kvapalným olejom a umiestneným v kryte. Teleso kompenzátora má otvory spájajúce vonkajší povrch vaku s jamkou. Vnútorná dutina vaku je pripojená k elektromotoru a vonkajšia dutina je pripojená k studni. Keď sa olej ochladzuje, jeho objem sa zmenšuje a vrtová kvapalina cez otvory v kryte kompenzátora vstupuje do medzery medzi vonkajším povrchom vrecka a vnútornou stenou krytu kompenzátora, čím sa vytvárajú podmienky na úplné vyplnenie vnútornej dutiny. ponorného elektromotora s olejom. Keď sa olej v elektromotore zahreje, jeho objem sa zväčší a olej steká do vnútornej dutiny kompenzačného vaku; v tomto prípade sa studničná tekutina z medzery medzi vonkajším povrchom vrecka a vnútorným povrchom puzdra vytlačí cez otvory do nádržky. Všetky puzdrá prvkov ponornej jednotky sú navzájom spojené prírubami s kolíkmi. Hriadele ponorného čerpadla, hydraulickej ochrannej jednotky a ponorného elektromotora sú navzájom spojené drážkovými spojkami. Ponorná jednotka ESP je teda komplexom zložitých elektrických, mechanických a hydraulických zariadení s vysokou spoľahlivosťou, čo si vyžaduje vysokokvalifikovaný personál.
• 5) Spätný ventil sa nachádza v hlave čerpadla a je navrhnutý tak, aby zabránil vytekaniu kvapaliny cez čerpadlo z potrubia, keď je ponorná jednotka zastavená. K odstávkam ponornej jednotky dochádza z mnohých dôvodov: výpadok prúdu v dôsledku nehody na elektrickom vedení; vypnutie v dôsledku aktivácie ochrany motora; vypnutie počas periodickej prevádzky atď. Keď je ponorná jednotka zastavená (bez napätia), stĺpec kvapaliny z potrubia začne prúdiť cez čerpadlo do studne a otáča hriadeľ čerpadla (a teda hriadeľ ponorného motora) v opačnom smere. Ak sa v tomto období obnoví napájanie, motor sa začne otáčať smerom dopredu, čím prekoná obrovskú silu. Štartovací prúd motora v tomto okamihu môže prekročiť prípustné limity a ak ochrana nefunguje, elektromotor zlyhá. Na zabránenie tomuto javu a zníženie prestojov vrtu je ponorné čerpadlo vybavené spätným ventilom. Na druhej strane prítomnosť spätného ventilu pri zdvíhaní ponornej jednotky neumožňuje odtok kvapaliny z potrubia. Inštalácia sa zdvíha, keď je hadicový reťazec naplnený produktmi vrtu, ktoré sa sypú na ústie vrtu, čím sa vytvárajú mimoriadne náročné pracovné podmienky pre tím podzemných opráv a porušujú sa všetky podmienky na zaistenie bezpečnosti života, požiarnej ochrany a ochrany životného prostredia, čo je neprijateľné. Preto je ponorné čerpadlo vybavené vypúšťacím ventilom. dobre priestorové vybavenie
• 6) Vypúšťací ventil je umiestnený v špeciálnej spojke, ktorá spája potrubie čerpadlo-kompresor a je spravidla bronzovou rúrkou, ktorej jeden koniec je utesnený a druhý, otvorený koniec, je naskrutkovaný do spojky z vnútri. Vypúšťací ventil je umiestnený horizontálne vzhľadom na vertikálnu hadičku. Ak je potrebné zdvihnúť inštaláciu zo studne, do hadičky sa spadne malé bremeno, čím sa odlomí bronzová rúrka vypúšťacieho ventilu a kvapalina z hadičky sa pri zdvíhaní vypustí do medzikružia.
• 6) Elektrický kábel je určený na napájanie svoriek ponorného motora. Kábel je trojžilový, s gumovou alebo polyetylénovou izoláciou žíl a na vrchu pokrytý kovovým pancierom. Povrchové opancierovanie kábla je realizované pozinkovanou oceľovou profilovanou páskou, ktorá zabraňuje mechanickému poškodeniu vodičov s prúdom pri spúšťaní a stúpaní inštalácie. K dispozícii sú okrúhle a ploché káble. Plochý kábel má menšie radiálne rozmery. Káble sú šifrované nasledovne: KRBK, KRBP - kábel s gumovou izoláciou, pancierovaný, okrúhly; kábel s gumovou izoláciou, pancierovaný, plochý. Medené vodiče s rôznymi prierezmi. Kábel je pripevnený k potrubnej šnúre na dvoch miestach: nad spojkou a pod spojkou. V súčasnosti sa prevažne používajú káble s polyetylénovou izoláciou.
• 7) Autotransformátor je určený na zvýšenie napätia privádzaného na svorky ponorného elektromotora. Sieťové napätie je 380 V a prevádzkové napätie elektromotorov sa v závislosti od výkonu pohybuje od 400 V do 2000 V. Pomocou autotransformátora sa napätie poľnej siete 380 V zvýši na prevádzkové napätie každého konkrétneho ponorného elektrického motor, berúc do úvahy straty napätia v prívodnom kábli. Veľkosť autotransformátora zodpovedá výkonu použitého ponorného motora.
• 8) Riadiaca stanica je určená na riadenie prevádzky a ochranu ESP a môže pracovať v manuálnom aj automatickom režime. Stanica je vybavená potrebnými riadiacimi a meracími systémami, automatmi, všetkými druhmi relé (maximálne, minimálne, medziľahlé, časové relé atď.). Ak nastanú núdzové situácie, aktivujú sa príslušné ochranné systémy a inštalácia sa vypne. Riadiaca stanica je vyrobená v kovovej krabici a môže byť inštalovaná vonku, ale často je umiestnená v špeciálnej kabíne.

Účel a technické údaje ESP.

Inštalácie ponorných odstredivých čerpadiel sú určené na čerpanie rezervoárovej kvapaliny obsahujúcej ropu, vodu a plyn a mechanické nečistoty z ropných vrtov vrátane šikmých. V závislosti od počtu rôznych komponentov obsiahnutých v čerpanej kvapaline majú čerpadlá zariadení štandardnú konštrukciu a verziu so zvýšenou odolnosťou proti korózii a opotrebovaniu. Pri prevádzke ESP, kde koncentrácia pevných látok v čerpanej kvapaline prekračuje povolenú hodnotu 0,1 gramu/liter, dochádza k zanášaniu čerpadiel a intenzívnemu opotrebovaniu pracovných jednotiek. V dôsledku toho sa zvyšujú vibrácie, voda vstupuje do motora cez mechanické upchávky a motor sa prehrieva, čo vedie k poruche ESP.

Symbol inštalácie:

ESP K 5-180-1200, U 2 ESP I 6-350-1100,

Kde U - inštalácia, 2 - druhá modifikácia, E - poháňané ponorným elektromotorom, C - odstredivé, N - čerpadlo, K - zvýšená odolnosť proti korózii, I - zvýšená odolnosť proti opotrebeniu, M - modulárna konštrukcia, 6 - skupiny čerpadiel, 180, 350 - dodávka m/deň, 1200, 1100 – tlak, m.w.st.

V závislosti od priemeru výrobnej šnúry a maximálneho priečneho rozmeru ponornej jednotky sa používajú ESP rôznych skupín - 5,5 a 6. Montáž skupiny 5 s priečnym priemerom minimálne 121,7 mm. Inštalácie skupiny 5a s priečnym rozmerom 124 mm - v studniach s vnútorným priemerom najmenej 148,3 mm. Čerpadlá sú tiež rozdelené do troch podmienených skupín - 5,5 a, 6. Priemery puzdier skupiny 5 sú 92 mm, skupina 5 a - 103 mm, skupina 6 - 114 mm. technické údaječerpadlá typu ETsNM a ETsNMK sú uvedené v prílohe 1.

Zloženie a úplnosť ESP

Zariadenie ESP pozostáva z ponornej čerpacej jednotky (elektromotor s hydraulickou ochranou a čerpadlom), káblového vedenia (okrúhly plochý kábel s káblovou vstupnou spojkou), potrubia, zariadenia ústia vrtu a povrchového elektrického zariadenia: transformátor a kontrolná stanica (kompletné zariadenie) (pozri obrázok 1.1.). Transformátorová rozvodňa premieňa napätie poľnej siete na suboptimálnu hodnotu na svorkách elektromotora, berúc do úvahy straty napätia v kábli. Riadiaca stanica zabezpečuje riadenie prevádzky čerpacích jednotiek a jej ochranu pri optimálnych podmienkach.

Ponorná čerpacia jednotka, pozostávajúca z čerpadla a elektromotora s hydraulickou ochranou a kompenzátorom, je spustená do studne pozdĺž potrubia. Káblové vedenie zabezpečuje napájanie elektromotora. Kábel je pripevnený k hadici pomocou kovových koliesok. Kábel je po celej dĺžke čerpadla a chrániča plochý, je k nim pripevnený kovovými kolieskami a chránený pred poškodením krytmi a svorkami. Kontrolné a vypúšťacie ventily sú inštalované nad sekciami čerpadla. Čerpadlo odčerpáva tekutinu zo studne a dodáva ju na povrch cez hadičku (pozri obrázok 1.2.)

Zariadenie ústia vrtu zabezpečuje zavesenie potrubnej kolóny s elektrickým čerpadlom a káblom na prírubu plášťa, utesnenie potrubí a káblov, ako aj odvod produkovanej kvapaliny do výstupného potrubia.

Ponorné, odstredivé, sekčné, viacstupňové čerpadlo sa v princípe činnosti nelíši od bežných odstredivých čerpadiel.

Jeho rozdiel je v tom, že je sekčný, viacstupňový, s malým priemerom pracovných stupňov - obežných kolies a vodiacich lopatiek. Ponorné čerpadlá vyrábané pre ropný priemysel obsahujú od 1300 do 415 stupňov.

Sekcie čerpadla spojené prírubovými spojmi sú vyrobené z kovového puzdra. Z oceľové potrubie dĺžka 5500 mm. Dĺžka čerpadla je určená počtom prevádzkových stupňov, ktorých počet je zase určený hlavnými parametrami čerpadla. - posuv a tlak. Prietok a tlak stupňov závisí od prierezu a konštrukcie prietokovej časti (lopatiek), ako aj od rýchlosti otáčania. Do telesa sekcií čerpadla je vložený balík stupňov, čo je zostava obežných kolies a vodiacich lopatiek na hriadeli.

Obežné kolesá sú namontované na hriadeli na pere pozdĺž chodu a môžu sa pohybovať v axiálnom smere. Vodiace lopatky sú zaistené proti otáčaniu v tele vsuvky, umiestnenej v hornej časti čerpadla. Zospodu je do puzdra naskrutkovaná základňa čerpadla s prijímacími otvormi a filtrom, cez ktorý prúdi kvapalina zo studne do prvého stupňa čerpadla.

Horný koniec hriadeľa čerpadla sa otáča v ložiskách olejového tesnenia a končí špeciálnou pätkou, ktorá prenáša zaťaženie hriadeľa a jeho hmotnosť cez pružinový krúžok. Radiálne sily v čerpadle sú absorbované klznými ložiskami inštalovanými na spodku vsuvky a na hriadeli čerpadla.

V hornej časti čerpadla je rybárska hlava, v ktorej je nainštalovaný spätný ventil a ku ktorému je pripevnená hadička.

Ponorný elektromotor, trojfázový, asynchrónny, plnený olejom s rotorom nakrátko v konvenčnom prevedení a korózii odolnom prevedení PEDU (TU 16-652-029-86). Klimatická modifikácia - B, kategória umiestnenia - 5 podľa GOST 15150 - 69. Na základni elektromotora je ventil na čerpanie oleja a jeho vypúšťanie, ako aj filter na čistenie oleja od mechanických nečistôt.

Hydraulická ochrana motora motora pozostáva z chrániča a kompenzátora. Je určený na ochranu vnútornej dutiny elektromotora pred tvorbou tekutiny, ako aj na kompenzáciu teplotných zmien v objemoch oleja a jeho spotrebe. (Pozri obrázok 1.3.)

Chránič je dvojkomorový, s gumovou membránou a mechanickými upchávkami hriadeľa a kompenzátorom s gumovou membránou.

Trojžilový kábel s polyetylénovou izoláciou, pancierovaný. Káblové vedenie, t.j. kábel navinutý na bubne, ku ktorého základni je pripevnený nástavec - plochý kábel s káblovou vstupnou spojkou. Každé jadro kábla má izolačnú vrstvu a plášť, vankúše vyrobené z pogumovanej tkaniny a pancier. Tri izolované jadrá plochého kábla sú položené paralelne v rade a okrúhly kábel je skrútený pozdĺž špirálovej línie. Káblový zväzok má unifikovanú káblovú vstupnú spojku K 38, K 46 okrúhleho typu. V kovovom obale sú spojky hermeticky utesnené pomocou gumového tesnenia a hroty sú pripevnené k vodivým vodičom.

Konštrukcia inštalácií ESP, ESPNM s čerpadlom s hriadeľom a stupňami vyrobenými z materiálov odolných voči korózii a ESP s čerpadlom s plastovými obežnými kolesami a gumo-kovovými ložiskami je podobná konštrukcii inštalácií ESP.

Keď je faktor plynu vysoký, používajú sa čerpacie moduly - odlučovače plynov, určené na zníženie objemového obsahu voľného plynu na vstupe čerpadla. Odlučovače plynov zodpovedajú produktovej skupine 5, typ 1 (opraviteľné) podľa RD 50-650-87, klimatická verzia - B, kategória umiestnenia - 5 podľa GOST 15150-69.

Moduly je možné dodať v dvoch verziách:

Odlučovače plynov: 1 MNG 5, 1 MNG5a, 1 MNG6 – štandardné prevedenie;

Odlučovače plynov 1 MNGK5, MNG5a - zvýšená odolnosť proti korózii.

Čerpacie moduly sú inštalované medzi vstupným modulom a modulom sekcie ponorného čerpadla.

Ponorné čerpadlo, elektromotor a hydraulická ochrana sú navzájom spojené pomocou prírub a čapov. Hriadele čerpadla, motora a chrániča majú na koncoch drážky a sú spojené drážkovanými spojkami.

Príslušenstvo pre výťahy a vybavenie pre inštalácie ESP sú uvedené v dodatku 2.

Technické vlastnosti motora

Pohon ponorných odstredivých čerpadiel je špeciálny olejom plnený ponorný asynchrónny trojfázový striedavý elektromotor s vertikálnym rotorom nakrátko typu PED. Elektromotory majú priemer skrine 103, 117, 123, 130, 138 mm. Keďže priemer elektromotora je obmedzený, pri vysokých výkonoch je motor dlhší a v niektorých prípadoch je sekčný. Keďže elektromotor pracuje ponorený v kvapaline a často pod vysokým hydrostatickým tlakom, hlavnou podmienkou spoľahlivej prevádzky je jeho tesnosť (pozri obrázok 1.3).

PED je naplnený špeciálnym nízkoviskóznym olejom s vysokou dielektrickou pevnosťou, ktorý slúži ako na chladenie, tak aj na mazanie dielov.

Ponorný elektromotor pozostáva zo statora, rotora, hlavy a základne. Puzdro statora je vyrobené z oceľovej rúry, ktorej konce sú so závitom na spojenie hlavy a základne motora. Magnetický obvod statora je zostavený z aktívnych a nemagnetických laminovaných plechov s drážkami, v ktorých sú umiestnené vinutia. Vinutie statora môže byť jednovrstvové, priebežné, cievkové alebo dvojvrstvové, tyčové, slučkové. Fázy vinutia sú spojené.

Aktívna časť magnetického obvodu spolu s vinutím vytvára točivé magnetické pole v elektromotoroch a nemagnetická časť slúži ako podpery pre medziľahlé rotorové ložiská. Konce vývodov z lankového drôtu sú prispájkované na konce vinutia statora. medený drôt s izoláciou, s vysokou elektrickou a mechanickou pevnosťou. Na koncoch sú prispájkované objímky zástrčiek, do ktorých zapadajú káblové oká. Výstupné konce vinutia sú pripojené ku káblu cez špeciálny zástrčkový blok (spojku) káblového vstupu. Prívod prúdu motora môže byť tiež nožového typu. Rotor motora je klietkový, viacdielny. Skladá sa z hriadeľa, jadier (rotorových balíkov), radiálnych podpier (klzné ložiská). Hriadeľ rotora je vyrobený z dutej kalibrovanej ocele, jadrá sú vyrobené z plechu z elektroocele. Jadrá sú namontované na hriadeli striedavo s radiálnymi ložiskami a sú spojené s hriadeľom pomocou per. Súpravu jadier na hriadeli axiálne utiahnite maticami alebo turbínou. Turbína slúži na nútený obeh oleja na vyrovnávanie teploty motora po dĺžke statora. Na zabezpečenie cirkulácie oleja sú na ponorenej ploche magnetického obvodu pozdĺžne drážky. Olej cirkuluje cez tieto drážky, filter v spodnej časti motora, kde sa čistí, a cez otvor v hriadeli. Hlava motora obsahuje pätku a ložisko. Adaptér v spodnej časti motora slúži na umiestnenie filtra, obtokového ventilu a ventilu na čerpanie oleja do motora. Sekčný elektromotor pozostáva z hornej a dolnej časti. Každá sekcia má rovnaké hlavné komponenty. Technické charakteristiky SEM sú uvedené v dodatku 3.

Základné technické údaje kábla

Prívod elektrickej energie do elektromotora inštalácie ponorného čerpadla sa vykonáva cez káblové vedenie pozostávajúce z napájacieho kábla a káblovej vstupnej spojky na spojenie s elektromotorom.

V závislosti od účelu môže káblové vedenie zahŕňať:

Kábel značiek KPBK alebo KPPBPS - ako hlavný kábel.

Značka kábla KPBP (plochý)

Vstupná objímka kábla je okrúhla alebo plochá.

Kábel KPBK pozostáva z jednožilových alebo viacžilových medených jadier, izolovaných v dvoch vrstvách vysokopevnostného polyetylénu a skrútených dohromady, ako aj z vankúša a panciera.

Káble značiek KPBP a KPPBPS v spoločnom hadicovom plášti pozostávajú z jednožilových a viacžilových medených vodičov, izolovaných vysokohustotným polyetylénom a uložených v rovnakej rovine, ako aj spoločného plášťa hadice, vankúša a panciera.

Káble značky KPPBPS s oddelene hadicovými vodičmi pozostávajú z jedno- a viacžilových medených vodičov, izolovaných v dvoch vrstvách polyetylénu vysoký tlak a položené v rovnakej rovine.

Kábel značky KPBK má:

Prevádzkové napätie V – 3300

Kábel značky KPBP má:

Prevádzkové napätie, V - 2500

Dovolený tlak formovacej kvapaliny, MPa – 19.6

Prípustný súčiniteľ plynu, m/t – 180

Káble značky KPBK a KBPP majú prípustné teploty okolia od 60 do 45 C pre vzduch, 90 C pre formovaciu kvapalinu.

Teploty káblového vedenia sú uvedené v prílohe 4.

1.2 Stručný prehľad domácich schém a inštalácií.

Inštalácie ponorných odstredivých čerpadiel sú určené na čerpanie ropných vrtov, vrátane šikmých, formovacej kvapaliny obsahujúcej ropu a plyn a mechanické nečistoty.

Jednotky sú dostupné v dvoch typoch – modulárne a nemodulárne; tri verzie: normálna, odolná voči korózii a zvýšená odolnosť proti opotrebovaniu. Čerpané médium domácich čerpadiel musí mať tieto indikátory:

· rezervoárová divočina – zmes ropy, súvisiacej vody a ropného plynu;

· maximálna kinematická viskozita formovacej kvapaliny 1 mm/s;

· hodnota pH vyrábanej vody pH 6,0-8,3;

· maximálny obsah získanej vody 99%;

· voľný plyn na odbere do 25%, pre inštalácie s modulmi - separátory do 55%;

· maximálna teplota extrahovaných produktov do 90C.

V závislosti od priečnych rozmerov ponorných odstredivých elektrických čerpadiel, elektromotorov a káblových vedení použitých v súbore inštalácií sú inštalácie konvenčne rozdelené do 2 skupín 5 a 5a. S priemerom plášťa 121,7 mm; 130 mm; 144,3 mm resp.

Inštalácia UEC pozostáva z ponornej čerpacej jednotky, káblovej zostavy, zemného elektrického zariadenia - transformačnej komutačnej rozvodne. Čerpacia jednotka pozostáva z ponorného odstredivého čerpadla a motora s hydraulickou ochranou a je spustená do studne na hadicovej šnúre. Ponorné čerpadlo, trojfázové, asynchrónne, plnené olejom s rotorom.

Hydraulická ochrana pozostáva z chrániča a kompenzátora. Trojžilový kábel s polyetylénovou izoláciou, pancierovaný.

Ponorné čerpadlo, elektromotor a hydraulická ochrana sú navzájom spojené pomocou prírub a čapov. Hriadele čerpadla, motora a chrániča majú na koncoch drážky a sú spojené drážkovanými spojkami.

1.2.2. Ponorné odstredivé čerpadlo.

Princíp činnosti ponorného odstredivého čerpadla sa nelíši od bežných odstredivých čerpadiel používaných na čerpanie kvapalín. Rozdiel je v tom, že je viacdielny s malým priemerom pracovných stupňov - obežných kolies a vodiacich lopatiek. Obežné kolesá a vodiace lopatky bežných čerpadiel sú vyrobené z modifikovanej šedej liatiny, čerpadlá odolné voči korózii sú vyrobené z niresistickej liatiny a kolesá odolné voči opotrebovaniu sú vyrobené z polyamidových živíc.

Čerpadlo sa skladá zo sekcií, ktorých počet závisí od hlavných parametrov čerpadla - tlaku, ale nie viac ako štyroch. Dĺžka úseku do 5500 metrov. Pre modulárne čerpadlá pozostáva zo vstupného modulu, modulu - sekcie. Modul - hlavice, spätné ventily a vypúšťacie ventily. Spojenie modulov medzi sebou a vstupného modulu so spojom motor - príruba (okrem vstupného modulu, motora alebo separátora) je utesnené gumovými manžetami. Spojenie hriadeľov sekcií modulu medzi sebou, sekcie modulu s hriadeľom vstupného modulu a hriadeľa vstupného modulu s hriadeľom hydraulickej ochrany motora sa vykonáva pomocou drážkových spojok. Hriadele modulových sekcií všetkých skupín čerpadiel s rovnakými dĺžkami telesa sú dĺžkovo zjednotené.

Modulová časť pozostáva z puzdra, hriadeľa, sady stupňov (obežné kolesá a vodiace lopatky), horných a spodných ložísk, hornej axiálnej podpery, hlavy, základne, dvoch rebier a gumových krúžkov. Rebrá sú určené na ochranu plochého kábla so spojkou pred mechanickým poškodením.

Vstupný modul pozostáva zo základne s otvormi pre prechod formačnej kvapaliny, ložiskových puzdier a mriežky, hriadeľa s ochrannými puzdrami a drážkovanej spojky určenej na spojenie hriadeľa modulu s hriadeľom hydraulickej ochrany.

Hlavový modul pozostáva z telesa, na jednej strane ktorého je vnútorný kužeľový závit na pripojenie spätného ventilu, na druhej strane je príruba na pripojenie k modulu sekcie, dve rebrá a gumový krúžok.

V hornej časti pumpy je rybárska hlava.

Domáci priemysel vyrába čerpadlá s prietokom (m/deň):

Modulárny – 50,80,125,200,160,250,400,500,320,800,1000,1250.

Nemodulárne – 40,80,130,160,100,200,250,360,350,500,700,1000.

Nasledujúce hlavy (m) - 700, 800, 900, 1000, 1400, 1700, 1800, 950, 1250, 1050, 1600, 1100, 750, 1150, 1450, 1850, 100, 1070, 0 .

1.2.3. Ponorné motory

Ponorné elektromotory pozostávajú z elektromotora a hydraulickej ochrany.

Motory sú trojfázové, asynchrónne, klietkové, dvojpólové, ponorné, unifikovanej série. SEM v normálnom a koróznom prevedení, klimatická verzia B, kategória umiestnenia 5, pracujú zo siete striedavého prúdu s frekvenciou 50 Hz a používajú sa ako pohon pre ponorné odstredivé čerpadlá.

Motory sú navrhnuté tak, aby pracovali vo formovacej kvapaline (zmes oleja a vyrobenej vody v akomkoľvek pomere) s teplotou do 110 C, ktorá obsahuje:

· mechanické nečistoty nie viac ako 0,5 g/l;

· voľný plyn nie viac ako 50 %;

· sírovodík pre normálny, nie viac ako 0,01 g/l, odolný voči korózii do 1,25 g/l;

Hydraulický tlak v pracovnej oblasti motora nie je väčší ako 20 MPa. Elektromotory sú plnené olejom s prierazným napätím najmenej 30 kV. Maximálna dlhodobo prípustná teplota vinutia statora elektromotora (pre motor s priemerom skrine 103 mm) je 170 C, pre ostatné elektromotory je 160 C.

Motor sa skladá z jedného alebo viacerých elektromotorov (horný, stredný a spodný, výkon od 63 do 630 kW) a chrániča. Elektromotor pozostáva zo statora, rotora, hlavy s prúdovým vstupom a krytu.

1.2.4. Hydraulická ochrana elektromotora.

Hydraulická ochrana je navrhnutá tak, aby zabránila prenikaniu formovacej kvapaliny do vnútornej dutiny elektromotora, čím kompenzuje objem oleja vo vnútornej dutine od teploty elektromotora a prenáša krútiaci moment z hriadeľa elektromotora na hriadeľ čerpadla. Existuje niekoľko možností ochrany vody: P, PD, G.

Hydroprotekcia je dostupná v štandardných verziách a verziách odolných voči korózii. Hlavným typom hydraulickej ochrany pre konfiguráciu SED je hydraulická ochrana otvoreného typu. Hydraulická ochrana otvoreného typu vyžaduje použitie špeciálnej bariérovej kvapaliny s hustotou do 21 g/cm, ktorá má fyzikálne a chemické vlastnosti s tvorbou kvapaliny a oleja.

Hydraulická ochrana pozostáva z dvoch komôr spojených rúrkou. Zmeny objemu kvapalného dielektrika v motore sú kompenzované prietokom bariérovej kvapaliny z jednej komory do druhej. V hydraulickej ochrane uzavretého typu sa používajú gumené membrány. Ich elasticita kompenzuje zmeny objemu oleja.

24. Podmienky pre prúdenie studne, stanovenie spotreby energie a mernej spotreby plynu pri prevádzke plyno-kvapalinového výťahu.

Podmienky toku studne.

K dobre prúdeniu dochádza, ak je tlakový rozdiel medzi zásobníkom a spodným otvorom dostatočný na prekonanie spätného tlaku stĺpca kvapaliny a straty tlaku v dôsledku trenia, to znamená, že prúdenie nastáva pod vplyvom hydrostatického tlaku kvapaliny alebo energie expandujúci plyn. Väčšina studní prúdi v dôsledku energie plynu a hydrostatického tlaku súčasne.

Plyn obsiahnutý v oleji má zdvíhaciu silu, ktorá sa prejavuje vo forme tlaku na olej. Čím viac plynu je rozpustených v oleji, tým nižšia je hustota zmesi a tým vyššie stúpa hladina kvapaliny. Po dosiahnutí úst kvapalina pretečie a studňa začne tryskať. Všeobecnou povinnou podmienkou pre prevádzku akéhokoľvek tečúceho vrtu bude táto základná rovnosť:

Рс = Рг+Рtr+ Ру; Kde

Рс - tlak v spodnej dierke, RG, Рtr, Ру - hydrostatický tlak stĺpca kvapaliny vo vrte, počítaný vertikálne, strata tlaku v dôsledku trenia v potrubí a spätný tlak na ústí vrtu, resp.

Existujú dva typy dobre tečúcich:

· Dnávanie kvapaliny, ktorá neobsahuje bublinky plynu – artézsky výron.

· Najbežnejšou metódou striekania je kvapkanie kvapaliny obsahujúcej bublinky plynu, ktoré uľahčujú striekanie.

Pozemné vybavenie zahŕňa riadiacu stanicu, autotransformátor, bubon s elektrickým káblom a vybavenie ústia vrtu.

Elektrické vybavenie v závislosti od prúdového napájacieho obvodu zahŕňa buď kompletnú trafostanicu pre ponorné čerpadlá (KTPPS), alebo trafostanicu (TS), riadiacu stanicu a transformátor.

Elektrina z transformátora (alebo z KTPPN) do ponorného elektromotora je privádzaná káblovým vedením, ktoré pozostáva z kábla povrchového napájania a hlavného kábla s predlžovacou šnúrou. Pripojenie uzemňovacieho kábla k hlavnému káblu káblového vedenia sa vykonáva v svorkovnici, ktorá je inštalovaná vo vzdialenosti 3-5 metrov od ústia vrtu.

Miesto pre umiestnenie pozemných elektrických zariadení je chránené pred záplavami počas povodňových období a v zime očistené od snehu a musí mať vstupy, ktoré umožňujú voľnú inštaláciu a demontáž zariadení. Zodpovednosť za prevádzkový stav lokalít a vstupov do nich nesie CDNG.

Riadiaca stanica

Pomocou riadiacej stanice sa vykonáva manuálne ovládanie motora, automatické vypnutie jednotka pri zastavení dodávky kvapaliny, nulová ochrana, ochrana proti preťaženiu a vypnutie jednotky v prípade skratu. Počas prevádzky jednotky nasáva odstredivé prúdové čerpadlo kvapalinu cez filter inštalovaný na vstupe čerpadla a vytláča ju cez potrubie čerpadla na povrch. V závislosti od tlaku, t.j. výšky zdvihu kvapaliny sa používajú čerpadlá s rôznym počtom stupňov. Nad čerpadlom je inštalovaný spätný ventil a vypúšťací ventil. Spätný ventil slúži na údržbu hadičky, čo uľahčuje štartovanie motora a kontrolu jeho chodu po naštartovaní. Počas prevádzky je spätný ventil držaný v otvorenej polohe tlakom zospodu. Vypúšťací ventil je inštalovaný nad spätným ventilom a používa sa na vypúšťanie tekutiny z hadíc pri ich zdvíhaní na povrch.

Autotransformátor

Transformátor (autotransformátor) sa používa na zvýšenie napätia z 380 (poľná sieť) na 400-2000 V.

Transformátory sú chladené olejom. Sú určené na vonkajšie použitie. Na vysokej strane vinutia transformátora je vytvorených päťdesiat odbočiek, ktoré dodávajú elektromotoru optimálne napätie v závislosti od dĺžky kábla, zaťaženia motora a sieťového napätia.

Prepínanie kohútikov sa vykonáva s úplne vypnutým transformátorom.

Transformátor sa skladá z magnetického jadra, vinutia vysokého a nízkeho napätia, nádrže, krytu so vstupmi a expandéra so sušičom vzduchu.

Nádrž transformátora je naplnená transformátorovým olejom s prierazným napätím najmenej 40 kW.

Na transformátoroch s výkonom 100 - 200 kW je nainštalovaný termosifónový filter na čistenie transformátorového oleja od produktov starnutia.

Namontované na kryte nádrže:

Pohon spínača vinutia vinutia VN (jeden alebo dva);

Ortuťový teplomer na meranie teploty horných vrstiev oleja;

Odnímateľné priechodky VN a NN umožňujúce výmenu izolátorov bez zdvíhania odnímateľnej časti;

Konzervátor s ukazovateľom hladiny oleja a sušičom vzduchu;

Kovový box na ochranu vstupov pred prachom a vlhkosťou.

Sušič vzduchu s olejovým tesnením je určený na odstraňovanie vlhkosti a čistenie priemyselných nečistôt zo vzduchu vstupujúceho do transformátora počas kolísania teploty v hladine oleja.

Kovanie studní

Armatúry ústia studne sú navrhnuté tak, aby odviedli produkciu z vrtu do prietokového potrubia a utesnili medzirúrkový priestor.

Armatúry ústia vrtu pripraveného na spustenie ESP sú vybavené tlakomerom, spätným ventilom na potrubí spájajúcom medzikruží s výtlakom, komorou škrtiacej klapky (ak je to technologicky možné) a potrubím pre výskum. Zodpovednosť za implementáciu tohto bodu nesie CDNG.

Armatúry ústia vrtu, okrem funkcií vykonávaných vo všetkých výrobných metódach, musia zabezpečiť tesnosť vratnej leštenej tyče, ktorá sa v nej pohybuje. Posledne menované je mechanické spojenie medzi tyčovým stĺpom a hlavou vyvažovačky SK.

Armatúry ústia studní, rozdeľovače a prietokové potrubia so zložitými konfiguráciami komplikujú hydrodynamiku prúdenia. Zariadenia v blízkosti vrtov umiestnené na povrchu sú pomerne prístupné a dajú sa pomerne ľahko očistiť od usadenín najmä tepelnými metódami.

Armatúry ústia studní, cez ktoré sa čerpá voda do formácie, sa podrobia hydraulickému testovaniu spôsobom stanoveným pre armatúry vianočných stromčekov.

Podzemné vybavenie ESP

Podzemné vybavenie zahŕňa potrubie, čerpaciu jednotku a eklektický pancierový kábel.

Odstredivé čerpadlá na čerpanie kvapaliny zo studne sa zásadne nelíšia od bežných odstredivých čerpadiel používaných na čerpanie kvapalín na povrchu zeme. Avšak malé radiálne rozmery spôsobené priemerom plášťa, do ktorého sa odstredivé čerpadlá spúšťajú, prakticky neobmedzené axiálne rozmery, nutnosť prekonávania vysokých tlakov a prevádzka čerpadla v ponorenom stave viedli k vytvoreniu odstredivého čerpania. jednotky špecifického dizajnu. Vonkajšie sa nelíšia od potrubia, ale vnútorná dutina takejto rúry obsahuje veľké množstvo zložitých častí, ktoré si vyžadujú pokročilú výrobnú technológiu.

Ponorné odstredivé elektrické čerpadlá (PTsEN) sú viacstupňové odstredivé čerpadlá s počtom stupňov v jednom bloku až 120, poháňané špeciálne navrhnutým ponorným elektromotorom (SEM). Elektromotor je napájaný z povrchu elektrinou dodávanou káblom zo stupňovitého autotransformátora alebo transformátora cez riadiacu stanicu, v ktorej je sústredená všetka prístrojová technika a automatizácia. PTsEN sa spúšťa do vrtu pod vypočítanú dynamickú hladinu, zvyčajne 150 - 300 m. Kvapalina je privádzaná potrubím, na vonkajšiu stranu ktorého je pomocou špeciálnych pásov pripevnený elektrický kábel. V jednotke čerpadla medzi samotným čerpadlom a elektromotorom je medzičlánok nazývaný chránič alebo hydraulická ochrana. Inštalácia PCEN (obrázok 3) obsahuje olejom naplnený elektromotor SEM 1; hydraulický ochranný článok alebo chránič 2; mriežka na zachytávanie čerpadla na zber kvapaliny 3; viacstupňové odstredivé čerpadlo PCEN 4; NKT 5; pancierový trojžilový elektrický kábel 6; pásy na pripevnenie kábla k hadici 7; armatúry ústia vrtu 8; bubon na navíjanie káblov počas zdvíhacích operácií a skladovanie určitej zásoby kábla 9; transformátor alebo autotransformátor 10; riadiaca stanica s automatizáciou 11 a kompenzátorom 12.

Čerpadlo, ochrana a motor sú samostatné jednotky spojené skrutkovými čapmi. Konce hriadeľov majú drážkované spoje, ktoré sa spájajú pri montáži celej inštalácie. Ak je potrebné zdvihnúť kvapalinu z veľkých hĺbok, sekcie PCEN sa navzájom spoja tak, aby celkový počet stupňov dosiahol 400. Kvapalina nasávaná čerpadlom postupne prechádza všetkými stupňami a opúšťa čerpadlo s tlakom rovným vonkajší hydraulický odpor.

Obrázok 3 - Všeobecná schéma zariadenia studne s inštaláciou ponorného odstredivého čerpadla

UPTsEN sa vyznačujú nízkou spotrebou kovu, širokým rozsahom prevádzkových charakteristík, čo sa týka tlaku aj prietoku, pomerne vysokou účinnosťou, schopnosťou odčerpať veľké množstvo kvapaliny a dlhou dobou obratu. Je potrebné pripomenúť, že priemerná dodávka kvapaliny v Rusku pre jeden UPTsEN je 114,7 t / deň a pre USHSN - 14,1 t / deň.

Všetky čerpadlá sú rozdelené do dvoch hlavných skupín; konvenčný dizajn odolný voči opotrebovaniu. Prevažná väčšina existujúcich čerpadiel (okolo 95 %) je konvenčnej konštrukcie.

Čerpadlá odolné voči opotrebovaniu sú určené na prevádzku v studniach, ktoré obsahujú malé množstvo piesku a iných mechanických nečistôt (do 1 % hmotnosti). Podľa priečnych rozmerov sú všetky čerpadlá rozdelené do 3 podmienených skupín: 5; 5A a 6, čo znamená menovitý priemer puzdra v palcoch, do ktorého môže byť čerpadlo nasadené.

Skupina 5 má vonkajší priemer puzdra 92 mm, skupina 5A - 103 mm a skupina b - 114 mm. Rýchlosť otáčania hriadeľa čerpadla zodpovedá frekvencii striedavého prúdu v elektrickej sieti. V Rusku je táto frekvencia 50 Hz, čo dáva synchrónnu rýchlosť (pre dvojpólový stroj) 3000 min-1. Kód PCEN obsahuje ich hlavné nominálne parametre, ako je prietok a tlak pri prevádzke v optimálnom režime. Napríklad ESP5-40-950 znamená odstredivé elektrické čerpadlo skupiny 5 s prietokom 40 m3/deň (vodou) a dopravnou výškou 950 m. ESP5A-360-600 znamená čerpadlo skupiny 5A s prietokom 360 m3/deň a spád 600 m.

Obrázok 4 - Typické charakteristiky ponorného odstredivého čerpadla

Kód pre čerpadlá odolné voči opotrebovaniu obsahuje písmeno I, čo znamená odolnosť proti opotrebovaniu. V nich nie sú obežné kolesá vyrobené z kovu, ale z polyamidovej živice (P-68). V skrini čerpadla sú približne každých 20 stupňov inštalované medziľahlé gumovo-kovové ložiská na centrovanie hriadeľa, v dôsledku čoho má čerpadlo odolné voči opotrebovaniu menej stupňov, a teda aj tlak.

Koncové podpery obežných kolies nie sú liatinové, ale vo forme lisovaných krúžkov z kalenej ocele 40X. Namiesto textolitových podporných podložiek sa medzi obežné kolesá a vodiace lopatky používajú podložky vyrobené z gumy odolnej voči olejom.

Všetky typy čerpadiel majú pasovú prevádzkovú charakteristiku vo forme kriviek závislosti Н(Q) (tlak, prietok), з(Q) (účinnosť, prietok), N(Q) (príkon, prietok). Typicky sa tieto závislosti udávajú v rozsahu prevádzkových prietokov alebo v trochu väčšom intervale (obr. 11.2).

Akékoľvek odstredivé čerpadlo, vrátane PCEN, môže pracovať so zatvoreným výtlačným ventilom (bod A: Q = 0; H = Hmax) a bez protitlaku na výtlaku (bod B: Q = Qmax; H = 0). Pretože užitočná prácačerpadlo je úmerné súčinu dodávky a tlaku, potom pre tieto dva extrémne prevádzkové režimy čerpadla bude užitočná práca rovná nule, a teda účinnosť sa bude rovnať nule. Pri určitom pomere (Q a H vďaka minimálnym vnútorným stratám čerpadla dosahuje účinnosť maximálnu hodnotu približne 0,5 - 0,6. Čerpadlá s malým prietokom a obežnými kolesami malého priemeru, ako aj s veľkým počtom stupňov majú znížená účinnosť Prietok a tlak zodpovedajúci maximálnej účinnosti sa nazývajú optimálny režim prevádzky čerpadla Závislosť s(Q) okolo jeho maxima plynule klesá, preto je celkom prijateľné prevádzkovať PTsEN v režimoch odlišných od optimálneho v jednom alebo druhom smere o určitú hodnotu. Hranice týchto odchýlok budú závisieť od špecifických vlastností PTsEN a musia zodpovedať primeranému zníženiu účinnosti čerpadla (o 3 - 5 %). rozsah možných prevádzkových režimov PTsEN, ktorý sa nazýva odporúčaná oblasť (pozri obr. 11.2, tieňovanie).

Výber čerpadla pre studne v podstate spočíva vo výbere štandardnej veľkosti PCEN tak, aby po spustení do studne fungovalo za optimálnych alebo odporúčaných podmienok pri čerpaní daného prietoku studne z danej hĺbky.

V súčasnosti vyrábané čerpadlá sú navrhnuté pre menovité prietoky od 40 (ETSN5-40-950) do 500 m3/deň (ETSN6-500-750) a tlaky od 450 m (ETSN6-500-450) do 1500 m (ETSN6-100- 1500). Okrem toho existujú čerpadlá na špeciálne účely, napríklad na čerpanie vody do útvarov. Tieto čerpadlá majú prietok až 3000 m3/deň a dopravnú výšku až 1200 m.

Tlak, ktorý môže čerpadlo prekonať, je priamo úmerný počtu stupňov. Vyvinuté v jednom stupni za optimálnych prevádzkových podmienok, závisí najmä od rozmerov obežného kolesa, ktoré zase závisia od radiálnych rozmerov čerpadla. Pri vonkajšom priemere telesa čerpadla 92 mm je priemerný tlak vyvíjaný jedným stupňom (pri prevádzke na vode) 3,86 m s kolísaním od 3,69 do 4,2 m. Pri vonkajšom priemere 114 mm je priemerný tlak 5,76 m s kolísaním od 5,03 do 6,84 m.

Čerpacia jednotka pozostáva z čerpadla (obrázok 4, a), hydraulickej ochrannej jednotky (obrázok 4, 6), ponorného elektromotora (obrázok 4, c), kompenzátora (obrázok 4, d) pripevneného k spodnej časti SED.

Čerpadlo sa skladá z nasledujúcich častí: hlava 1 s guľovým spätným ventilom na zabránenie odtoku tekutiny z hadičky počas zastavenia; horná posuvná oporná pätka 2, na ktorú pôsobí čiastočné axiálne zaťaženie v dôsledku rozdielu tlaku na vstupe a výstupe čerpadla; horné klzné ložisko 3, centrujúce horný koniec hriadeľa; teleso čerpadla 4; vodiace lopatky 5, ktoré dosadajú na seba a sú bránené proti otáčaniu spoločným spojom v skrini 4; obežné kolesá 6; hriadeľ čerpadla 7, ktorý má pozdĺžne pero, na ktorom sú namontované obežné kolesá s posuvným uložením. Hriadeľ tiež prechádza vodiacou lopatkou každého stupňa a je v ňom vycentrovaný puzdrom obežného kolesa, ako v ložisku; spodné klzné ložisko 8; základňa 9, pokrytá prijímacou sieťkou a majúca okrúhle šikmé otvory v hornej časti na privádzanie kvapaliny do spodného obežného kolesa; koncové klzné ložisko 10. U čerpadiel skorých konštrukcií, ktoré sú stále v prevádzke, je štruktúra spodnej časti odlišná. Po celej dĺžke základne 9 sa nachádza olejové tesnenie z olovených grafitových krúžkov, oddeľujúce prijímaciu časť čerpadla a vnútorné dutiny motora a hydraulickú ochranu. Pod olejovým tesnením je namontované trojradové guľkové ložisko s kosouhlým stykom, mazané hustým olejom pod určitým pretlakom vzhľadom na vonkajší tlak (0,01 - 0,2 MPa).

Obrázok 4 - Návrh ponornej odstredivej jednotky

a - odstredivé čerpadlo; b - hydraulická ochranná jednotka; c - ponorný elektromotor; g - kompenzátor

V moderných konštrukciách ESP nedochádza k pretlaku v hydraulickej ochrannej jednotke, takže dochádza k menšiemu úniku tekutého transformátorového oleja, ktorým je motor naplnený, a odpadá potreba tesnenia s oloveným grafitom.

Dutiny motora a prijímacej časti sú oddelené jednoduchou mechanickou upchávkou, ktorej tlak na oboch stranách je rovnaký. Dĺžka telesa čerpadla zvyčajne nepresahuje 5,5 m. Ak nie je možné umiestniť požadovaný počet stupňov (u čerpadiel vyvíjajúcich vysoké tlaky) do jedného puzdra, umiestňujú sa do dvoch alebo troch samostatných puzdier, ktoré tvoria samostatné časti jedného čerpadla, ktoré sú spojené spolu pri spúšťaní čerpadla do studne

Hydraulická ochranná jednotka je nezávislá jednotka pripevnená k PTsEN pomocou skrutkového spojenia (na obrázku 4 je jednotka, rovnako ako samotná PTsEN, znázornená s prepravnými zátkami, ktoré utesňujú konce jednotiek)

Horný koniec hriadeľa 1 je spojený drážkovanou spojkou so spodným koncom hriadeľa čerpadla. Ľahká mechanická upchávka 2 oddeľuje hornú dutinu, ktorá môže obsahovať vrtnú kvapalinu, od dutiny pod upchávkou, ktorá je naplnená transformátorovým olejom, ktorý je podobne ako studňová kvapalina pod tlakom rovným tlaku v hĺbke ponorenia čerpadla. Pod mechanickou upchávkou 2 sa nachádza klzné trecie ložisko a ešte nižšie - jednotka 3 - oporná pätka, ktorá prijíma axiálnu silu hriadeľa čerpadla. Posuvná podporná pätka 3 pracuje v tekutom transformátorovom oleji.

Nižšie je druhá mechanická upchávka 4 pre spoľahlivejšie utesnenie motora. Štrukturálne sa nelíši od prvého. Pod ním je v puzdre 6 gumený vak 5. Vrecko hermeticky oddeľuje dve dutiny: vnútornú dutinu vrecka naplnenú transformátorovým olejom a dutinu medzi puzdrom 6 a samotným vakom, do ktorej má vonkajšia studničná kvapalina prístup cez spätný ventil 7.

Studňa preniká cez ventil 7 do dutiny puzdra 6 a stláča gumový vak s olejom na tlak rovný vonkajšiemu. Kvapalný olej preniká cez medzery pozdĺž hriadeľa k mechanickým upchávkam a dole k motoru.

Boli vyvinuté dva návrhy zariadení na ochranu pred vodou. Hydraulická ochrana hlavného motora sa líši od opísanej hydraulickej ochrany hydromotora prítomnosťou malej turbíny na hriadeli, ktorá vytvára zvýšený tlak tekutého oleja vo vnútornej dutine gumového vaku 5.

Vonkajšia dutina medzi puzdrom 6 a vakom 5 je naplnená hustým olejom, ktorý napája guľôčkové ložisko s kosouhlým stykom PCEN predchádzajúcej konštrukcie. Hydraulická ochranná jednotka hlavného motora s vylepšenou konštrukciou je teda vhodná na použitie v spojení s predchádzajúcimi typmi PTsEN, ktoré sú široko používané v teréne. Predtým sa používala hydraulická ochrana, takzvaný piestový chránič, pri ktorom nadmerný tlak na olej vytváral odpružený piest. Nové návrhy GD a G sa ukázali byť spoľahlivejšie a odolnejšie. Teplotné zmeny objemu oleja pri jeho zahrievaní alebo ochladzovaní sú kompenzované pripevnením gumeného vrecka - kompenzátora - na spodok motora.

PCEN je poháňaný špeciálnymi vertikálnymi asynchrónnymi olejom naplnenými dvojpólovými elektromotormi (SEM). Elektromotory čerpadiel sú rozdelené do 3 skupín: 5; 5A a 6.

Keďže elektrický kábel na rozdiel od čerpadla neprechádza pozdĺž telesa elektromotora, priemerové rozmery motorov menovaných skupín sú o niečo väčšie ako u čerpadiel, a to: skupina 5 má maximálny priemer 103 mm, skupina 5A - 117 mm a skupina 6 - 123 mm.

Označenie SED zahŕňa menovitý výkon (kW) a priemer; napríklad PED65-117 znamená: 65 kW ponorný elektromotor s priemerom skrine 117 mm, teda zaradený do skupiny 5A.

Malé prípustné priemery a vysoké výkony (do 125 kW) nás nútia vyrábať motory veľkej dĺžky - do 8 m a niekedy aj viac. Horná časť motora je spojená so spodnou časťou hydraulickej ochrannej jednotky pomocou skrutkových čapov. Hriadele sú spojené drážkovanými spojkami.

Horný koniec hnacieho hriadeľa motora je zavesený na klznej pätke 1 v oleji. Dole je vstupná jednotka kábla 2. Táto jednotka je zvyčajne konektorom kábla. Toto je jeden z najzraniteľnejších bodov v čerpadle, kvôli porušeniu izolácie, ktorej inštalácie zlyhajú a vyžadujú zdvíhanie; 3 - výstupné vodiče vinutia statora; 4 - horné radiálne klzné trecie ložisko; 5 - rez koncovými koncami vinutia statora; 6 - statorová sekcia, zostavená z lisovaných transformátorových železných dosiek s drážkami na ťahanie statorových drôtov. Sekcie statora sú od seba oddelené nemagnetickými obalmi, v ktorých sú zosilnené radiálne ložiská 7 hriadeľa elektromotora 8. Spodný koniec hriadeľa 8 je vycentrovaný spodným radiálnym klzným trecím ložiskom 9. Rotor PED tiež pozostáva z častí namontovaných na hriadeli motora z lisovaných plechov transformátorového železa. Hliníkové tyče, skratované vodivými krúžkami, sú vložené do štrbín rotora typu veverička na oboch stranách sekcie. Medzi sekciami je hriadeľ motora vycentrovaný v ložiskách 7. Cez celú dĺžku hriadeľa motora prechádza otvor s priemerom 6 - 8 mm, aby mohol olej prechádzať zo spodnej dutiny do hornej. Pozdĺž celého statora je tiež drážka, cez ktorú môže cirkulovať olej. Rotor sa otáča v tekutom transformátorovom oleji s vysokými izolačnými vlastnosťami. V spodnej časti motora je sieťový olejový filter 10. Hlava 1 kompenzátora (pozri obr. 11.3, d) je pripevnená k spodnému koncu motora; obtokový ventil 2 slúži na naplnenie systému olejom. Ochranné puzdro 4 v spodnej časti má otvory na prenos vonkajšieho tlaku kvapaliny na pružný prvok 3. Pri ochladzovaní oleja sa jeho objem zmenšuje a vrtná kvapalina sa cez otvory dostáva do priestoru medzi vakom 3 a puzdrom 4. Pri zahriatí , vrecko sa roztiahne a kvapalina cez tie isté otvory vyteká z obalu.

PED používané na prevádzku ropných vrtov majú zvyčajne výkony od 10 do 125 kW.

Na udržanie tlaku v nádrži sa používajú špeciálne ponorné čerpacie jednotky vybavené motormi s výkonom 500 kW. Napájacie napätie v SED sa pohybuje od 350 do 2000 V. Pri vysokých napätiach je možné úmerne znížiť prúd pri prenose rovnakého výkonu, čím je možné zmenšiť prierez jadier vodivých káblov a následne , priečne rozmery inštalácie. To je dôležité najmä pri vysokých výkonoch elektromotorov. Menovitý sklz rotora motora je od 4 do 8,5 %, účinnosť od 73 do 84 %, prípustné teploty okolia sú do 100 °C.

Keď motor beží, vzniká veľké množstvo tepla, takže pre normálnu prevádzku motora je potrebné chladenie. Toto chladenie sa vytvára v dôsledku nepretržitého prúdenia formovacej tekutiny cez prstencovú medzeru medzi skriňou motora a skriňou. Z tohto dôvodu sú usadeniny parafínu v hadičkách počas prevádzky čerpadla vždy výrazne menšie ako pri iných prevádzkových metódach.

Vo výrobných podmienkach dochádza k dočasnému výpadku elektrického vedenia v dôsledku búrok, zlomených vodičov, námrazy a pod. To spôsobí zastavenie UPTsEN. V tomto prípade sa pod vplyvom stĺpca kvapaliny prúdiaceho z potrubia cez čerpadlo začne hriadeľ čerpadla a stator otáčať v opačnom smere. Ak sa v tomto momente obnoví napájanie, motor sa začne otáčať smerom dopredu, čím prekoná zotrvačnú silu stĺpca kvapaliny a rotujúcich hmôt.

V tomto prípade môžu nárazové prúdy prekročiť prípustné limity a inštalácia zlyhá. Aby sa tomu zabránilo, je vo výtlačnej časti PTsEN nainštalovaný guľový spätný ventil, ktorý zabraňuje odtoku tekutiny z hadičky.

Spätný ventil je zvyčajne umiestnený v hlave čerpadla. Prítomnosť spätného ventilu komplikuje zdvíhanie hadičky, keď opravárenské práce ach, pretože v tomto prípade sa potrubia zdvihnú a odskrutkujú kvapalinou. Okrem toho je nebezpečný z hľadiska požiaru. Aby sa zabránilo takýmto javom, je nad spätným ventilom inštalovaný vypúšťací ventil v špeciálnej spojke. Vypúšťací ventil je v princípe spojka, do ktorej bočnej steny je horizontálne vložená krátka bronzová rúrka, utesnená na vnútornom konci. Pred zdvihnutím sa do hadičky hodí krátka kovová šípka. Náraz šípky odlomí bronzovú trubicu, čo spôsobí otvorenie bočného otvoru v spojke a vypustenie tekutiny z trubice.

Ďalšie zariadenia na vypúšťanie kvapaliny boli tiež vyvinuté a inštalované nad spätným ventilom PTsEN. Patria sem takzvané promótory, ktoré umožňujú merať medzirúrkový tlak v hĺbke chodu čerpadla pomocou dolného manometra spusteného do potrubia a vytvárajú spojenie medzi medzirúrkovým priestorom a meracou dutinou. tlakomeru.

Treba si uvedomiť, že motory sú citlivé na chladiaci systém, ktorý vzniká prúdením tekutiny medzi skriňou a skriňou motora. Rýchlosť tohto prúdenia a kvalita kvapaliny ovplyvňujú teplotný režim motora. Je známe, že voda má tepelnú kapacitu 4,1868 kJ/kg-°C, zatiaľ čo čistý olej má tepelnú kapacitu 1,675 kJ/kg-°C. Preto pri odčerpávaní zavodnených studní sú chladiace podmienky pre motor lepšie ako pri čerpaní čistého oleja a jeho prehriatie vedie k poruche izolácie a poruche motora. Preto izolačné vlastnosti použitých materiálov ovplyvňujú životnosť inštalácie. Je známe, že tepelná odolnosť niektorých izolácií používaných pre vinutia motora sa už zvýšila na 180 °C a prevádzkové teploty na 150 °C. Na riadenie teploty boli vyvinuté jednoduché elektrické snímače teploty, ktoré prenášajú informácie o teplote motora do riadiacej stanice cez silový elektrický kábel bez použitia prídavného jadra. Podobné zariadenia sú k dispozícii na prenos konštantných informácií o tlaku na vstupe čerpadla na povrch. V núdzových podmienkach riadiaca stanica automaticky vypne motor.

SEM je napájaný elektrickou energiou cez trojžilový kábel, spustený do studne paralelne s potrubím. Kábel je pripevnený k vonkajšiemu povrchu potrubia kovovými páskami, dva pre každú rúru. Kábel funguje v náročných podmienkach. Jeho horná časť je v plynnom prostredí, niekedy pod výrazným tlakom, spodná časť je v oleji a je vystavená ešte väčšiemu tlaku. Pri spúšťaní a zdvíhaní čerpadla, najmä v zakrivených studniach, je kábel vystavený silnému mechanickému namáhaniu (svorky, trenie, zaseknutie medzi strunou a hadicou atď.). Kábel prenáša elektrinu pri vysokom napätí. Použitie vysokonapäťových motorov umožňuje znížiť prúd a tým aj priemer kábla. Kábel na napájanie vysokonapäťového PED však musí mať spoľahlivejšiu a niekedy aj hrubšiu izoláciu. Všetky káble používané pre UPTsEN sú navrchu prekryté elastickou pozinkovanou oceľovou páskou na ochranu pred mechanickým poškodením. Potreba umiestniť kábel pozdĺž vonkajší povrch PCEN zmenšuje jeho rozmery. Preto je pozdĺž čerpadla položený plochý kábel, ktorého hrúbka je približne 2-krát menšia ako priemer okrúhleho, s rovnakými prierezmi vodičov.

Všetky káble používané pre UPTsEN sú rozdelené na okrúhle a ploché. Okrúhle káble majú gumovú (olejovo odolnú gumu) alebo polyetylénovú izoláciu, čo sa odráža v kóde: KRBK znamená okrúhly pancierový gumený kábel alebo KRBP - pancierový gumový plochý kábel. Pri použití polyetylénovej izolácie je v kóde namiesto písmena P napísané P: KPBK - pre kruhový kábel a KPBP - pre plochý kábel.

Kruhový kábel je pripevnený k hadici a plochý kábel je pripevnený iba k spodným rúram hadicového reťazca a k čerpadlu. Prechod z okrúhleho kábla na plochý kábel je spojený horúcou vulkanizáciou v špeciálnych formách a ak je takýto spoj vykonaný zle, môže slúžiť ako zdroj poškodenia izolácie a porúch. V poslednej dobe prechádzajú len na ploché káble vedené od motorového pohonu po šnúre hadičiek k riadiacej stanici. Výroba takýchto káblov je však náročnejšia ako okrúhlych (tabuľka 11.1).

Existuje niekoľko ďalších typov káblov s polyetylénovou izoláciou, ktoré nie sú uvedené v tabuľke. Káble s polyetylénovou izoláciou sú o 26 - 35 % ľahšie ako káble s gumovou izoláciou. Káble s gumovou izoláciou sú určené na použitie pri menovitom elektrickom napätí najviac 1100 V, pri teplote okolia do 90 °C a tlaku do 1 MPa. Káble s polyetylénovou izoláciou môžu pracovať pri napätí do 2300 V, teplotách do 120 °C a tlakoch do 2 MPa. Tieto káble sú odolnejšie voči plynu a vysokému tlaku.

Všetky káble sú pancierované vlnitou pozinkovanou oceľovou páskou, ktorá im dodáva potrebnú pevnosť.

Primárne vinutia trojfázových transformátorov a autotransformátorov sú vždy dimenzované na napätie poľnej napájacej siete, t.j. 380 V, na ktorú sú pripojené cez riadiace stanice. Sekundárne vinutia sú určené na prevádzkové napätie príslušného motora, ku ktorému sú pripojené káblom. Tieto prevádzkové napätia v rôznych SED sa pohybujú od 350 V (SED10-103) do 2000 V (SED65-117; SED125-138). Na kompenzáciu poklesu napätia v kábli zo sekundárneho vinutia je vyrobených 6 odbočiek (jeden typ transformátora má 8 odbočiek), čo vám umožňuje regulovať napätie na koncoch sekundárneho vinutia preskupením prepojok. Preskupenie prepojky o jeden krok zvyšuje napätie o 30 - 60 V, v závislosti od typu transformátora.

Všetky vzduchom chladené transformátory a autotransformátory neplnené olejom sú zakryté kovovým puzdrom a sú určené na inštaláciu na chránenom mieste. Sú vybavené podzemnou inštaláciou, takže ich parametre zodpovedajú tomuto PED.

V poslednej dobe sú transformátory rozšírené, pretože to umožňuje nepretržité sledovanie odporu sekundárneho vinutia transformátora, kábla a vinutia statora motora. Keď izolačný odpor klesne na nastavenú hodnotu (30 kOhm), inštalácia sa automaticky vypne.

Pri autotransformátoroch, ktoré majú priame elektrické spojenie medzi primárnym a sekundárnym vinutím, takéto monitorovanie izolácie nie je možné vykonať.

Transformátory a autotransformátory majú účinnosť asi 98 - 98,5%. Ich hmotnosť sa v závislosti od výkonu pohybuje od 280 do 1240 kg, rozmery od 1060 x 420 x 800 do 1550 x 690 x 1200 mm.

Prevádzka UPTsEN je riadená riadiacou stanicou PGH5071 alebo PGH5072. Okrem toho riadiaca stanica PGH5071 slúži na napájanie autotransformátoru motora a PGH5072 - na napájanie transformátora. Stanice PGH5071 poskytujú okamžité vypnutie inštalácie, keď sú prvky vedúce prúd skratované k zemi. Obe riadiace stanice poskytujú nasledujúce možnosti monitorovania a riadenia prevádzky UPTsEN.

1. Manuálne a automatické (diaľkové) zapínanie a vypínanie inštalácie.

2. Automatické zapnutie inštalácie v samoštartovacom režime po obnovení dodávky napätia v poľnej sieti.

3. Automatická prevádzka inštalácie v periodickom režime (čerpanie, akumulácia) podľa stanoveného programu s celkovým časom 24 hodín.

4. Automatické zapínanie a vypínanie jednotky v závislosti od tlaku v prietokovom potrubí kedy automatizované systémy skupinový zber ropy a plynu.

5. Okamžité odstavenie zariadenia v prípade skratu a v prípade prúdového preťaženia o 40 % presahujúceho bežný prevádzkový prúd.

6. Krátkodobé vypnutie do 20 s pri preťažení motora o 20 % menovitej hodnoty.

7. Krátkodobé (20 s) vypnutie pri prerušení dodávky kvapaliny do čerpadla.

Dvere skrine ovládacej stanice sú mechanicky blokované spínacím blokom. Existuje tendencia prejsť na bezdotykové, hermeticky uzavreté riadiace stanice s polovodičovými prvkami, ktoré, ako ukázali skúsenosti z ich prevádzky, sú spoľahlivejšie a nie sú náchylné na prach, vlhkosť a zrážky.

Regulačné stanice sú určené na inštaláciu v priestoroch stodolového typu alebo pod prístreškom (v južných oblastiach) pri teplote okolia od -35 do +40 °C.

Hmotnosť stanice je asi 160 kg. Rozmery 1300 x 850 x 400 mm. Súčasťou dodávky UPTsEN je bubon s káblom, ktorého dĺžku si určí zákazník.

Počas prevádzky vrtu sa musí z technologických dôvodov meniť hĺbka zavesenia čerpadla. Aby sa kábel pri takýchto zmenách zavesenia neprerezal alebo nepredĺžil, dĺžka kábla sa berie podľa maximálnej hĺbky zavesenia daného čerpadla a v menších hĺbkach sa jeho prebytok ponecháva na bubne. Rovnaký bubon sa používa na navíjanie kábla pri zdvíhaní PTsEN zo studní.

Pri konštantnej hĺbke zavesenia a stabilných prevádzkových podmienkach čerpadla je koniec kábla zasunutý do spojovacej skrinky a nie je potrebný žiadny bubon. V takýchto prípadoch sa pri opravách používa špeciálny bubon na prepravnom vozíku alebo na kovových saniach s mechanickým pohonom na neustále a rovnomerné ťahanie kábla vybratého zo studne a navíjanie na bubon. Keď sa čerpadlo uvoľní z takého bubna, kábel sa podáva rovnomerne. Bubon je poháňaný elektrickým pohonom so spätným chodom a trením, aby sa zabránilo nebezpečnému pnutiu. V ropných podnikoch s veľkým počtom ESP používajú špeciálnu dopravnú jednotku ATE-6 založenú na terénnom nákladnom vozidle KaAZ-255B na prepravu káblového bubna a iného elektrického zariadenia vrátane transformátora, čerpadla, motora a hydrauliky. ochranná jednotka.

Pre nakladanie a vykladanie bubna je jednotka vybavená smermi skladania pre rolovanie bubna na plošinu a navijakom s ťažnou silou na lane 70 kN. Súčasťou plošiny je aj hydraulický žeriav s nosnosťou 7,5 kN s dosahom výložníka 2,5 m. Kábel zníženej čerpacej jednotky je vedený cez upchávky ústia vrtu a utesnený v ňom pomocou špeciálnej odnímateľnej tesniacej príruby v kríž ústia studne.

Typická armatúra ústia vrtu vybavená na prevádzku PTsEN (obrázok 5) pozostáva z kríža 1, ktorý je naskrutkovaný na plášť.

Obrázok 5 - Armatúry ústia studne vybavené PTsEN

Priečka má odnímateľnú vložku 2, ktorá odoberá zaťaženie z hadičky. Na vložku je nanesené tesnenie z gumy odolnej voči olejom 3, ktoré je pritlačené delenou prírubou 5. Príruba 5 je pritlačená skrutkami k prírube kríža a utesňuje káblový vývod 4.

Armatúry zabezpečujú odvod prstencového plynu potrubím 6 a spätným ventilom 7. Armatúry sú zostavené z normalizovaných jednotiek a uzatváracích ventilov. Pri prevádzke so sacími tyčovými čerpadlami sa dá pomerne ľahko prestavať na vybavenie ústia vrtu.

Oblasť použitia ESP- ide o vysokovýdatné, vodou zaplavované, hlboké a šikmé vrty s prietokom 10 ¸ 1300 m 3 / deň a výškou zdvihu 500 ¸ 2000 m. Obdobie generálnej opravy ESP až 320 dní alebo viac.

Inštalácie ponorných odstredivých čerpadiel v modulárnych konštrukčných typoch UECNM a UECNMK sú určené na odčerpávanie produktov ropných vrtov s obsahom ropy, vody, plynu a mechanických nečistôt. Typ inštalácie UECNM majú štandardný dizajn, ale typ UETsNMK- odolný proti korózii.

Zariadenie (obr. 24) pozostáva z ponorného čerpacieho agregátu, káblového vedenia spusteného do studne na potrubiach čerpadla a kompresora a povrchového elektrického zariadenia (transformátorová rozvodňa).

Ponorná čerpacia jednotka obsahuje motor (elektromotor s hydraulickou ochranou) a čerpadlo, nad ktorým je inštalovaný spätný ventil a vypúšťací ventil.

V závislosti od maximálnych priečnych rozmerov ponornej jednotky sú zariadenia rozdelené do troch podmienených skupín - 5; 5A a 6:

— Jednotky skupiny 5 s priečnym rozmerom 112 mm sa používajú v vrtoch s pažnicovou kolónou s vnútorným priemerom najmenej 121,7 mm;

— zariadenia skupiny 5A s priečnym rozmerom 124 mm — v studniach s vnútorným priemerom aspoň 130 mm;

- inštalácie skupiny 6 s priečnym rozmerom 140,5 mm - do studní s vnútorným priemerom najmenej 148,3 mm.

Podmienky použiteľnosti ESP pre čerpané médiá: kvapalina obsahujúca mechanické nečistoty najviac 0,5 g/l, voľný plyn na vstupe čerpadla najviac 25 %; sírovodík nie viac ako 1,25 g/l; voda nie viac ako 99%; Hodnota pH formovanej vody je v rozmedzí 6¸8,5. Teplota v priestore, kde sa nachádza elektromotor, nie je vyššia ako +90°C (špeciálna tepelne odolná verzia do +140°C).

Príklad kódu nastavení - UETsNMK 5-125-1300 znamená: UETsNMK— inštalácia elektrického odstredivého čerpadla modulárnej konštrukcie odolnej voči korózii; 5 - čerpacia skupina; 125 — zásoba, m 3 / deň; 1300 — vyvinutý tlak, m vody. čl.

Na obr. Obrázok 24 zobrazuje schému inštalácie ponorných odstredivých čerpadiel v modulárnom prevedení, ktoré predstavujú novú generáciu zariadení tohto typu, ktoré vám umožňujú individuálne vybrať optimálne usporiadanie inštalácie pre studne v súlade s ich parametrami z malého počtu zameniteľných modulov.

Inštalácie (na obr. 24 je schéma NPO Borets, Moskva) poskytujú optimálny výber čerpadla do studne, čo sa dosahuje prítomnosťou veľkého počtu tlakov pre každý prívod. Tlakový rozstup inštalácií sa pohybuje od 50¸100 do 200¸250 m, v závislosti od dodávky v intervaloch uvedených v tabuľke. 7 základných údajov o nastavení.

Tabuľka 7

Názov inštalácií	Minimálny (vnútorný) priemer exploatačnej kolóny, mm	Priečne inštalačné rozmery, mm	Dodávka m3/deň		Výkon motora, kW	Typ odlučovača plynu
UETsNMK5-80
UETsNMK5-125
UETsNM5A-160
UETsNM5A-250
UETsNMK5-250
UETsNM5A-400
UETsNMK5A-400
	144,3 alebo 148,3	137 alebo 140,5
UETsNM6-1000

Sériovo vyrábané ESP majú dĺžku od 15,5 do 39,2 m a hmotnosť od 626 do 2541 kg v závislosti od počtu modulov (sekcií) a ich parametrov.

V moderných inštaláciách môžu byť zahrnuté 2 až 4 modulové sekcie. Do telesa sekcie, ktoré pozostáva z obežných kolies a vodiacich lopatiek namontovaných na hriadeli, je vložený balík stupňov. Počet krokov sa pohybuje od 152¸393. Vstupný modul predstavuje základňu čerpadla so vstupnými otvormi a sieťovým filtrom, cez ktorý vstupuje kvapalina zo studne do čerpadla. V hornej časti čerpadla je rybárska hlavica so spätným ventilom, ku ktorej je pripevnená hadička.

čerpadlo ( ECNM)— ponorná odstredivá modulárna viacstupňová vertikálna konštrukcia.

Čerpadlá sú tiež rozdelené do troch podmienených skupín - 5; 5A a 6. Priemery puzdier skupiny 5¸92 mm, skupiny 5A - 103 mm, skupiny 6 - 114 mm.

Modul sekcie čerpadla (obr. 25) pozostáva z krytu 1 , šachta 2 , etapové balíky (obežné kolesá - 3 a vodiace lopatky - 4 ), horné ložisko 5 , spodné ložisko 6 , horná axiálna podpora 7 , hlavy 8 , dôvody 9 , dve rebrá 10 (slúžia na ochranu kábla pred mechanickým poškodením) a gumené krúžky 11 , 12 , 13 .

Obežné kolesá sa voľne pohybujú pozdĺž hriadeľa v axiálnom smere a sú obmedzené v pohybe spodnými a hornými vodiacimi lopatkami. Axiálna sila z obežného kolesa sa prenáša na spodný textolitový prstenec a potom na rameno vodiacej lopatky. Čiastočná axiálna sila sa prenáša na hriadeľ v dôsledku trenia kolesa o hriadeľ alebo prilepenia kolesa na hriadeľ v dôsledku usadzovania solí v medzere alebo korózie kovov. Krútiaci moment sa prenáša z hriadeľa na kolesá mosadzným (L62) kľúčom, ktorý zapadá do drážky obežného kolesa. Kľúč je umiestnený po celej dĺžke zostavy kolesa a pozostáva zo segmentov dlhých 400-1000 mm.

Vodiace lopatky sú navzájom kĺbovo spojené po obvodových častiach, v spodnej časti skrine spočívajú všetky na spodnom ložisku 6 (obr. 25) a základňu 9 a zhora cez hornú ložiskovú skriňu sú upnuté v skrini.

Obežné kolesá a vodiace lopatky štandardných čerpadiel sú vyrobené z modifikovanej šedej liatiny a radiačne modifikovaného polyamidu, korózii odolné čerpadlá sú vyrobené z modifikovanej liatiny TsN16D71KhSh typu „niresist“.

Hriadele modulov sekcií a vstupných modulov pre čerpadlá štandardného prevedenia sú vyrobené z kombinovanej nehrdzavejúcej vysokopevnostnej ocele OZH14N7V a na konci sú označené „NZh“; pre čerpadlá so zvýšenou odolnosťou proti korózii - z kalibrovaných tyčí vyrobených z N65D29YUT-ISH - zliatina K-Monel a sú označené na koncoch "M".

Hriadele modulových sekcií všetkých skupín čerpadiel, ktoré majú rovnaké dĺžky telesa 3, 4 a 5 m, sú zjednotené.

Spojenie hriadeľov sekčných modulov navzájom, sekčného modulu s hriadeľom vstupného modulu (alebo hriadeľa odlučovača plynov) a hriadeľa vstupného modulu s hriadeľom hydraulickej ochrany motora sa vykonáva pomocou drážkových spojok.

Spojenie medzi modulmi a vstupným modulom k motoru je prírubové. Prípojky (okrem pripojenia vstupného modulu k motoru a vstupného modulu k odlučovaču plynu) sú utesnené gumovými krúžkami.

Na odčerpanie formovacej kvapaliny obsahujúcej viac ako 25 % (až 55 %) objemu voľného plynu na mriežke vstupného modulu čerpadla je k čerpadlu pripojený modul odlučovača čerpacieho plynu (obr. 26).

Ryža. 26. Odlučovač plynu:

1 - hlava; 2 - adaptér; 3 – oddeľovač; 4 - rám; 5 - šachta; 6 – rošt; 7 - vodiaca lopatka; 8 - Pracovné koleso; 9 – šnek; 10 - ložisko; 11 ‑ základňu

Odlučovač plynu sa inštaluje medzi vstupný modul a modul sekcie. Najúčinnejšie odlučovače plynov sú odstredivého typu, v ktorých sa fázy oddeľujú v poli odstredivých síl. V tomto prípade sa kvapalina koncentruje v obvodovej časti a plyn sa koncentruje v centrálnej časti odlučovača plynov a uvoľňuje sa do medzikružia. Odlučovače plynov radu MNG majú maximálny prietok 250¸500 m 3 /deň, separačný koeficient 90% a hmotnosť 26 až 42 kg.

Motor ponornej čerpacej jednotky pozostáva z elektromotora a hydraulickej ochrany. Elektromotory (obr. 27) sú ponorné trojfázové, skratované, dvojpólové, olejom plnené, konvenčné a korózii odolné prevedenia unifikovaného radu PEDU a v konvenčnom prevedení PED modernizačného radu L. Hydrostatický tlak v prevádzkovej oblasti nie je viac ako 20 MPa. Menovitý výkon od 16 do 360 kW, menovité napätie 530¸2300 V, menovitý prúd 26¸122,5 A.

Ryža. 27. Elektromotor radu PEDU:

1 - spojka; 2 - veko; 3 - hlava; 4 - päta; 5 - axiálne ložisko; 6 - kryt káblového vstupu; 7 - korok; 8 – káblový vstupný blok; 9 - rotor; 10 - stator; 11 - filter; 12 – základňa

Hydraulická ochrana (obr. 28) motorov SEM je navrhnutá tak, aby zabraňovala prenikaniu formovacej tekutiny do vnútornej dutiny elektromotora, čím vyrovnáva zmeny objemu oleja vo vnútornej dutine od teploty elektromotora a prenášajúceho krútiaci moment z hriadeľ elektromotora k hriadeľu čerpadla.

Ryža. 28. Ochrana vody:

A- otvorený typ; b- uzavretý typ

A- horná komora; B- dole Cam;

1 - hlava; 2 - mechanické tesnenie; 3 – horná bradavka; 4 - rám; 5 – stredná bradavka; 6 - šachta; 7 – spodná bradavka; 8 – základňa; 9 - spojovacia trubica; 10 – clona

Hydraulickú ochranu tvorí buď jeden chránič alebo chránič a kompenzátor. Pre hydraulickú ochranu môžu byť tri možnosti.

Prvú tvoria chrániče P92, PK92 a P114 (otvorený typ) z dvoch komôr. Horná komora je naplnená ťažkou bariérovou kvapalinou (hustota do 2 g/cm 3, nemiešateľná s formovacou kvapalinou a olejom), spodná komora je naplnená olejom MA-PED, rovnako ako dutina elektromotora. Kamery sú spojené rúrkou. Zmeny objemu kvapalného dielektrika v motore sú kompenzované prenosom bariérovej kvapaliny v hydraulickej ochrane z jednej komory do druhej.

Druhú tvoria chrániče P92D, PK92D a P114D (uzavretý typ), ktoré využívajú gumené membrány, ktorých elasticita vyrovnáva zmeny objemu kvapalného dielektrika v motore.

Tretia - hydraulická ochrana 1G51M a 1G62 pozostáva z chrániča umiestneného nad elektromotorom a kompenzátora pripevneného na spodnej časti elektromotora. Systém mechanického tesnenia poskytuje ochranu proti vniknutiu formujúcej sa tekutiny pozdĺž hriadeľa do elektromotora. Prenášaný výkon hydraulickej ochrany je 125¸250 kW, hmotnosť 53¸59 kg.

Termomanometrický systém TMS - 3 je určený na automatické riadenie chodu ponorného odstredivého čerpadla a jeho ochranu pred abnormálnymi prevádzkovými stavmi (pri nízkom tlaku na saní čerpadla a zvýšenej teplote ponorného elektromotora) pri prevádzke studne. Existujú podzemné a nadzemné časti. Rozsah regulovaného tlaku od 0 do 20 MPa. Rozsah prevádzkových teplôt od 25 do 105 o C.

Celková hmotnosť 10,2 kg (viď obr. 24).

Káblové vedenie je káblová zostava navinutá na káblovom bubne.

Káblovú zostavu tvorí hlavný kábel - kruhový PKBK (kábel, polyetylénová izolácia, pancierový, kruhový) alebo plochý kábel - KBPP (obr. 29), s ním spojený plochým káblom s káblovou vstupnou spojkou (predlžovací kábel s spojka).

Ryža. 29. Káble:

A- okrúhly; b- plochý; 1 - žil; 2 - izolácia; 3 – škrupina; 4 - vankúš; 5 - brnenie

Kábel pozostáva z troch jadier, z ktorých každá má izolačnú vrstvu a plášť; vankúše vyrobené z pogumovanej tkaniny a brnenia. Tri izolované jadrá okrúhleho kábla sú skrútené pozdĺž špirálovej línie a žily plochého kábla sú položené paralelne v jednom rade.

Kábel KFSB s fluoroplastovou izoláciou je určený na prevádzku pri teplote okolia do +160 o C.

Káblová zostava má jednotnú káblovú vstupnú spojku K38 (K46) okrúhleho typu. Izolované vodiče plochého kábla sú hermeticky utesnené v kovovom puzdre spojky pomocou gumového tesnenia.

Očká zástrčky sú pripevnené k vodivým vodičom.

Okrúhly kábel má priemer od 25 do 44 mm. Rozmery plochého kábla od 10,1x25,7 do 19,7x52,3 mm. Nominálna stavebná dĺžka 850, 1000¸1800m.

Kompletné zariadenia typu ShGS5805 zabezpečujú zapínanie a vypínanie ponorných motorov, diaľkové ovládanie z riadiaceho centra a ovládanie programu, prevádzku v manuálnom a automatickom režime, vypnutie pri preťažení a odchýlke napájacieho napätia nad 10% alebo pod 15% nominálneho, prúdového a napäťového ovládania, ako aj externého svetelného alarmu pre núdzové vypnutie (aj so zabudovaným termometrickým systémom).

Integrovaná trafostanica pre ponorné čerpadlá - KTPPN je určená na dodávku elektriny a ochranu elektromotorov ponorných čerpadiel z jednotlivých studní s výkonom 16-125 kW vrátane. Nominálny vysoké napätie 6 alebo 10 kV, limity regulácie stredného napätia od 1208 do 444 V (transformátor TMPN100) a od 2406 do 1652 V (TMPN160). Hmotnosť s transformátorom 2705 kg.

Kompletná trafostanica KTPPNKS je určená pre napájanie, riadenie a ochranu štyroch odstredivých elektrických čerpadiel s elektromotormi 16¸125 kW na ťažbu ropy v podložkách vrtov, napájanie až štyroch elektromotorov čerpacích strojov a mobilných pantografov pri vykonávaní opravárenských prác. KTPPNKS je určený na použitie v podmienkach Ďalekého severu a západnej Sibíri.

Inštalačný balík obsahuje: čerpadlo, káblovú zostavu, motor, transformátor, kompletnú trafostanicu, kompletné zariadenie, odlučovač plynu a súpravu náradia.