Состав оборудования установки и назначения узлов

УЭЦН состоит из электродвигателя 1 с узлом гидрозащиты 2, насоса 3, плоского 4 и круглого 5 кабелей, подвешенных на НКТ 6 в скважине с хомутами 7, барабана 8, автотрансформатора 10 и станцией управления 9.

Погружной электродвигатель – маслозаполненный. Для предотвращения попадания в него пластовой воды он имеет узел гидрозащиты 2, который создает в двигателе небольшое избыточное давление (2-0,4 кГ/ ) и имеет масляные затворы, препятствующие попаданию воды в двигатель. Вал насоса соединен с валом протектора, а тот – с валом двигателя посредством шлицевых соединений. В насосе имеется сальник 1, разделяющий прием насоса и внутренние полости гидрозащиты двигателя. Сальник изготовлен из свинцовой ваты с графитом и резиновых уплотнительных шайб. Глубинный центробежный насос имеет от 80 до 120 ступеней в одном корпусе, а при нескольких секциях до 400.

Рис1.

Рабочие колеса 2 в осевом направлении конструктивно не связаны с валом. Поэтому осевые силы от колес в значительной степени передаются на направляющие аппараты 3 через текстолитовые шайбы. Часть осевого усилия передается валу 4 вследствие трения колеса о вал, коррозии и отложения солей в месте посадки колеса. На торец вала действует давление откачиваемой жидкости и создает большую часть осевого усилия, которое воспринимается шариковой опорой, сдвоенный подшипник 5, расположенной под сальником 1. Третий подшипник 6 не воспринимает осевых усилий, сверху, он работает как радиальный подшипник и может воспринимать осевые усилия, действующие снизу. В верхней части насоса имеется радиальный подшипник скольжения 7 и осевая опора трения 8.

В современных ЭЦН отсутствует шарико-подшипниковая опора. Её функции по части восприятия осевых усилий выполняет гидродинамическая пята, установленная в верхней части насоса. Она состоит из вращающейся с валом пяты 1 и подпятника 2. Пята выполнена с радиальными канавками, скосом и плоской частью на поверхности трения о подпятник.

а – канавки

б – скос

в – плоская опора.

Пята обычно изготавливается из бельтинга (технической ткани с крупными ячейками), пропитанного графитом и резиной и завулканированного в прессформе. При вращении пяты жидкость идет от центра к переферии по канавкам, попадает под скос и нагнетается в зазор между плоскими частями подпятника и пяты. Т.о. пята скользит по слою жидкости. Такое жидкостное трение (в рабочем режиме) обеспечивает низкий коэффициент трения, незначительные потери энергии на трение в пяте, малый износ деталей пяты при значительном осевом усилии, воспринимаемом пятой.

Над этими опорами расположен обратный клапан 9, позволяющий создать более легкие условия для запуска насоса и предотвратить раскручивание при остановке насоса. Для предотвращения проворота пакета ступеней в корпусе во время работы насоса, направляющие аппараты и верхний подшипник стягиваются в осевом направлении ниппелем, ввинченным в верхний конец корпуса насоса1. Рабочие колёса соединены с валом насоса продольной призматической шпонкой.

При отборе жидкости с песком свободно несущийся абразив разрушает диски и лопатки рабочего колеса и части направляющего аппарата, особенно в местах изменения направления движения струи жидкости. В местах трения деталей, у текстолитовой опоры, у ступицы колеса попадающий в зазор песок быстро изнашивает эти детали. Длинный гибкий вал при вращении получает несколько полуволн изгиба, и на его поверхности места износа показывают форму, которую он принимает при работе насоса.

Длина полуволны изгиба при учете действия центробежной силы и потенциальной энергии изгибаемого вала равна:

Где E – модуль упругости материала вала

Y – момент инерции сечения

g – ускорение свободного падения

q – вес единицы длины ротора насоса (вала, втулок, рабочих колес)

- частота вращения вала.

Насосы с повышенной коррозионной стойкостью (сероводород до 1,26 г/л и pH=6-8,5) имеют в обозначении – K (ЭЦНК)

Износостойкие насосы при отборе жидкости с содержанием песка 0,01-5г/л имеют следующие изменения:

а) Чугунные рабочие колеса заменены пластмассовыми из смолы П-68, АГ-4

б) Текстолитовая опора колеса заменена на резиновую 2, а в направляющем аппарате опорой для этой резиновой шайбы служит стальная термообработанная втулка 3.

в) для уменьшения износа ступиц рабочих колес и вала ставятся дополнительные резинометаллические опоры 4, которые препятствуют изгибу вала при его вращении

г) – отсутствуют открытые участки вала.

У насоса обычного исполнения все ступени располагаются в одном корпусе (секции) длиной до 5,5м. Это позволяет создать напоры 430-1100м.

При необходимости отбирать жидкость с большей глубины в насос приходится устанавливать множество ступеней (до 400). При этом они не могут разместиться в одном корпусе, т.к. длина такого насоса 15-20м затрудняет транспортировку, монтаж на скважине и изготовление корпуса. Поэтому высоконапорные насосы составляются из нескольких секций, корпуса которых соединяются фланцами с болтами, а валы – шлицевыми муфтами. Каждая секция имеет верхнюю осевую опору вала, вал, радиальные опоры вала, ступени. Приемную сетку имеет только нижняя секция, а ловильную головку – только верхняя. При необходимости отбирать жидкость с большей глубины ставят две или три секции соединенныы при помощи шпилек или болтов, а валы – шлицевой муфтой, передающей крутящий момент. Модульные насосы имеют модуль –секцию, модуль-головку и приемную сетку, снабженные фланцевыми и шлицевыми соединениями.