Гидрозащита ПЭД
Гидрозащита предназначена для защиты погружных маслозаполненных электродвигателей от проникновения пластовой жидкости в их внутреннюю полость, а также компенсации утечки масла и тепловых изменений его объема при эксплуатации электродвигателя. Гидрозащита состоит из протектора и компенсатора.
Протектор служит для герметизации вала, передающего вращение насосу, а также для регулирования давления в системе при температурных расширениях масла и удаления газов, скопившихся в процессе работы двигателя. Протектор представляет собой маслонаполненную камеру с набором защитных и регулирующих устройств.
Компенсатор служит для уравнивания давления во внутренней полости двигателя с давлением пластовой жидкости в скважине и компенсации теплового изменения объема масла во внутренней полости двигателя при его работе и остановках. Компенсатор, представляет собой камеру, образованную эластичной диафрагмой, сообщающуюся с электродвигателем.
В настоящее время погружные электродвигатели комплектуются либо однокорпусной, либо двухкорпусной гидрозащитой.
ДВУХКОРПУСНАЯ ГИДРОЗАЩИТА.
В двухкорпусной гидрозащите (на примере модульной гидрозащиты МГ-54 производства «Алнас») компенсатор располагается в отдельном корпусе ниже электродвигателя, а протектор устанавливается между насосом и двигателем.
Устройство протектора.
Протектор состоит из головки, верхнего, среднего и нижнего ниппелей, двух корпусов, установленных между ниппелями и основания, последовательно соединенных между собой посредством резьбы. Вал протектора вращается в подшипниках, которые установлены в ниппелях. Осевая нагрузка через пяту, закрепленную на валу, воспринимается верхним и нижним подпятниками. На обоих концах вала имеются шлицы для соединения с валами насоса и электродвигателя при монтаже на скважине. Протектор имеет две, последовательно расположенные камеры, полости которых заполняются маслом при монтаже. Это масло служит запасом для компенсации его естественного расхода через торцовые уплотнения, которые герметизируют вращающийся вал.
Торцовое уплотнение состоит из двух колец (вращающегося и неподвижного), поджатых друг к другу пружиной. Кольца изготавливаются из износостойких материалов. На вращающемся кольце устанавливается резиновый сильфон. Один край сильфона прижимается корпусом к кольцу, а другой обжимает вал при помощи обоймы и прижимного кольца, которые фиксируются на Неподвижное кольцо с резиновой уплотнительной манжетой
крепится в корпусе протектора. Конструкция торцевого уплотнения обеспечивает постоянный натяг сильфона, что повышает надежность крепления на валу и герметичность.
Для удаления газов, скопившихся в процессе работы двигателя, в каждой камере расположена система сброса в виде клапанов, которые также позволяют осуществить регулирование давления при температурных расширениях масла.
Основание протектора имеет фланец для соединения с электродвигателем и посадочный бурт с резиновыми кольцами для герметизации этого соединения. На торце головки имеются шпильки для соединения с насосом.
Устройство компенсатора.
Компенсатор представляет собой корпус в виде трубы, внутри которого размещена резиновая диафрагма, закрепленная на каркасе. Внутренняя полость диафрагмы заполнена маслом и сообщается с полостью электродвигателя по каналу с перепускным клапаном, который расположен в головке компенсатора. В основании компенсатора имеются отверстия, через которые в полость за диафрагмой поступает пластовая жидкость для передачи внешнего давления на диафрагму компенсатора. В головку компенсатора ввернуты шпильки для соединения с электродвигателем.
Принцип работы двухкорпусной гидрозащиты.
При спуске установки в скважину (а), пластовая жидкость, через отверстия в корпусе компенсатора, заполняет полость между корпусом и диафрагмой. Под действием давления столба жидкости в скважине, диафрагма сжимается, и масло из диафрагмы через перепускной клапан попадает в полость электродвигателя. Таким образом, происходит уравнивание давления во внутренней полости двигателя с давлением пластовой жидкости в скважине. При работе электродвигателя (б) масло, нагреваясь, расширяется, при этом растягивает резиновую диафрагму и прижимает ее к внутренней поверхности корпуса компенсатора. Лишний объем масла сбрасывается наружу посредством системы последовательно расположенных газоотводных обратных клапанов протектора.
При остановке и охлаждении двигателя (а) объем масла будет уменьшаться и резиновая диафрагма, воспринимая давле-ние окружающей среды, будет втягиваться внутрь и пополнять маслом полость двигателя. При последующем включении двигателя процесс изменения объема масла повторится, т.е. при любых изменениях давления масла диафрагма компенсатора будет «дышать» и уравновешивать давление в полости двигателя с давлением окружающей.
ОДНОКОРПУСНАЯ ГИДРОЗАЩИТА.
Однокорпусная гидрозащита (на примере 1Г-57 производства «Алнас») представляет собой протектор, в корпусе которого размещается компенсатор. Протектор устанавливается над электродвигателем.
Гидрозащита состоит из последовательно соединенных между собой посредством резьбы: головки, ниппелей с корпусами и основания. Внутри гидрозащиты размещается вал, который вращается в нескольких подшипниках, установленных в ниппелях. Осевая нагрузка на вал через пяту, зафиксированную на валу двумя плоскими стопорными кольцами, воспринимается верхним и нижним подпятниками. На обоих концах вала имеются шлицы для соединения с валами насоса и электродвигателя при монтаже на скважине.
Гидрозащита имеет три, последовательно расположенные, камеры. [камера а]
Камера А, которая выполняет роль компенсатора, образована резиновой диафрагмой, закреплённой при помощи хомутов на опоре с отверстиями. Верхний и нижний концы опоры имеют посадочные бурты с резиновыми кольцами для герметизации соединения опоры с ниппелями. Камера А защищена от проникновения пластовой жидкости по валу торцовым уплотнением.
Камеры Б и В одинаковые по устройству, каждая из них представляет собой гидрозатворную камеру, образованную корпусом и опорой с трубой. Принцип действия гидрозатворной камеры следующий. При порыве диафрагмы, пластовая жидкость заполняет камеру А и далее через отверстия в опоре диафрагмы, вдоль вала проникает к верхней камере Б. Перед тем, как попасть в нижнюю камеру В, жидкость должна полностью вытеснить масло из верхней камеры Б, пройдя по лабиринту: через полость между внутренней стенкой корпуса и внешней стенкой трубы в полость между трубой и опорой, через отверстие в верхней части опоры в полость между валом и опорой.
От проникновения пластовой жидкости по валу, камеры Б и В защищены торцовыми уплотнениями.
Внутренние полости камер гидрозащиты заполняются маслом при монтаже двигателя. Это масло служит запасом для компенсации его естественного расхода через верхнее торцовое уплотнение, герметизирующее вращающийся вал.
Для удаления газов, скопившихся в процессе работы двигателя, в верхнем ниппеле расположена система сброса в виде клапанов, которые позволяют осуществлять также регулирование давления при температурных расширениях масла. Опрессовочные винты предназначены для герметизации камер Б и В при испытании их и торцовых уплотнений на герметичность при сборке гидрозащиты. После сборки и испытаний винты откручиваются.
Основание гидрозащиты имеет фланец для соединения с электродвигателем и посадочный бурт с резиновыми кольцами для герметизации этого соединения. На торце головки имеются шпильки для соединения с насосом.
Принцип работы однокорпусной гидрозащиты.
При спуске установки в скважину (а) пластовая жидкость через отверстие в головке гидрозащиты по каналу в верхнем ниппеле поступает в полость за диафрагмой (во внешнюю Полость камеры А). По мере погружения уртановки, вследствие увеличения гидростатического давления жидкости, диафрагма сжимается, тем самым, уравнивая давление масла в двигателе с давлением окружающей среды.
При работе электродвигателя (б) масло увеличивается в объёме вследствие повышения температуры. Тепловое расширение масла вызовет его перемещение по зазорам вдоль вала, через гидрозатворные камеры, в полость диафрагмы (камера А). Давление на гибкую диафрагму изнутри, вызванное притоком масла, передается наружу и вытесняет пластовую жидкость из полости за диафрагмой в скважину.
При остановке двигателя масло, остывая, уменьшится в объеме и резиновая диафрагма под действием гидростатического давления, сожмется и пополнит маслом полость электродвигателя. При этом давление масла в двигателе уравняется с давлением окружающей среды.