ESP의 목적 및 기술 데이터.

수중 원심 펌프 설치는 경사진 유정을 포함하여 유정에서 오일, 물, 가스 및 기계적 불순물이 포함된 저장소 유체를 펌핑하도록 설계되었습니다. 펌핑된 액체에 포함된 다양한 구성 요소의 수에 따라 설비의 펌프는 표준 설계와 부식 및 내마모성이 향상된 버전을 갖습니다. 펌핑된 액체의 고형물 농도가 허용치인 0.1g/L를 초과하는 ESP를 작동할 때 펌프가 막히고 작업 장치가 심하게 마모됩니다. 결과적으로 진동이 증가하고 메카니컬 씰을 통해 물이 모터에 들어가고 엔진이 과열되어 ESP가 고장납니다.

설치 상징:

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

U - 설치, 2초 수정, E - 수중 전기 모터로 구동, C - 원심, N - 펌프, K - 내식성 증가, I - 내마모성 증가, M - 모듈식 설계, 6 - 펌프 그룹, 180, 350 - 공급 m/일, 1200, 1100 – 압력, m.w.st.

생산 스트링의 직경과 잠수정 장치의 최대 가로 치수에 따라 다양한 그룹의 ESP가 사용됩니다(5.5 및 6). 가로 직경이 최소 121.7mm인 그룹 5를 설치합니다. 가로 치수가 124mm인 그룹 5a 설치 - 내부 직경이 148.3mm 이상인 우물에 설치됩니다. 펌프는 또한 5.5a, 6의 세 가지 조건 그룹으로 나뉩니다. 그룹 5의 하우징 직경은 92mm, 그룹 5a - 103mm, 그룹 6 - 114mm입니다. ETsNM 및 ETsNMK 유형 펌프의 기술적 특성은 부록 1에 나와 있습니다.

ESP의 구성과 완성도

ESP 설치는 수중 펌핑 장치(유압 보호 기능이 있는 전기 모터 및 펌프), 케이블 라인(케이블 인입 커플링이 있는 원형 플랫 케이블), 튜빙 스트링, 수원 장비 및 표면 전기 장비로 구성됩니다. 변압기 및 제어 스테이션(완전한 장치)(그림 1.1 참조) 변전소는 케이블의 전압 손실을 고려하여 필드 네트워크 전압을 전기 모터 단자에서 최적이 아닌 값으로 변환합니다. 제어 스테이션은 최적의 조건에서 펌핑 장치의 작동 및 보호를 제어합니다.

펌프와 유압 보호 장치 및 보정 장치가 있는 전기 모터로 구성된 수중 펌핑 장치가 튜브를 따라 우물 안으로 내려갑니다. 케이블 라인은 전기 모터에 전원을 공급합니다. 케이블은 금속 바퀴가 있는 튜브에 연결됩니다. 펌프와 보호 장치의 길이를 따라 케이블은 평평하고 금속 바퀴로 부착되어 있으며 케이싱과 클램프로 인한 손상으로부터 보호됩니다. 체크 및 배수 밸브는 펌프 섹션 위에 설치됩니다. 펌프는 우물에서 유체를 펌핑하여 튜브 스트링을 통해 표면으로 전달합니다(그림 1.2 참조).

웰헤드 장비는 케이싱 플랜지에 전기 펌프와 케이블을 사용하여 튜브 스트링을 매달고, 파이프와 케이블을 밀봉하고, 생성된 유체를 출구 파이프라인으로 배출하는 기능을 제공합니다.

수중형, 원심형, 단면형, 다단형 펌프는 기존 원심 펌프와 작동 원리가 다르지 않습니다.

차이점은 임펠러 및 가이드 베인과 같은 작업 단계의 직경이 작은 단면형 다단계라는 것입니다. 석유 산업용으로 생산되는 수중 펌프는 1300~415단계로 구성됩니다.

플랜지 연결로 연결된 펌프 섹션은 금속 케이스로 만들어집니다. 길이 5500mm의 강철 파이프로 제작되었습니다. 펌프의 길이는 작동 단계의 수에 따라 결정되며, 그 수는 펌프의 주요 매개변수에 따라 결정됩니다. - 공급 및 압력. 스테이지의 흐름과 압력은 흐름 부분(블레이드)의 단면적과 디자인, 회전 속도에 따라 달라집니다. 샤프트에 임펠러와 가이드 베인이 조립된 펌프 섹션 본체에 스테이지 패키지가 삽입됩니다.

임펠러는 러닝 핏을 따라 페더 키의 샤프트에 장착되며 축 방향으로 움직일 수 있습니다. 가이드 베인은 펌프 상부에 위치한 니플 본체의 회전에 대해 고정되어 있습니다. 아래에서 수용 구멍과 필터가 있는 펌프 베이스가 하우징에 나사로 고정되어 있으며, 이를 통해 우물의 액체가 펌프의 첫 번째 단계로 흐릅니다.

펌프 샤프트의 상단은 오일 씰 베어링에서 회전하고 스프링 링을 통해 샤프트의 하중과 무게를 받는 특수 힐로 끝납니다. 펌프의 반경방향 힘은 니플 바닥과 펌프 샤프트에 설치된 플레인 베어링에 의해 흡수됩니다.

펌프 상단에는 체크 밸브가 설치되고 튜브가 부착되는 낚시 헤드가 있습니다.

기존 버전의 농형 로터와 부식 방지 버전 PEDU(TU 16-652-029-86)로 오일이 채워진 3상 비동기식 수중 전기 모터입니다. 기후 수정 - B, 배치 범주 - GOST 15150 - 69에 따른 5. 전기 모터 바닥에는 오일을 펌핑하고 배출하는 밸브와 기계적 불순물로부터 오일을 청소하는 필터가 있습니다.

모터 모터의 유압 보호는 보호 장치와 보상 장치로 구성됩니다. 이는 형성 유체로부터 전기 모터의 내부 공동을 보호하고 오일량 및 소비량의 온도 변화를 보상하도록 설계되었습니다. (그림 1.3 참조)

보호 장치는 고무 다이어프램과 기계식 샤프트 씰이 있는 2개의 챔버와 고무 다이어프램이 있는 보정 장치로 구성됩니다.

폴리에틸렌 절연 처리된 3심 케이블, 외장형. 케이블 라인, 즉 베이스에 연장부가 부착된 드럼에 감긴 케이블 - 케이블 인입 커플링이 있는 플랫 케이블. 각 케이블 코어에는 절연층과 외장, 고무 천으로 만든 쿠션과 갑옷이 있습니다. 플랫 케이블의 절연 코어 3개를 평행하게 일렬로 배치하고 원형 케이블을 나선형 선을 따라 꼬아 만듭니다. 케이블 어셈블리에는 원형 유형의 통합 케이블 인입 커플링 K 38, K 46이 있습니다. 금속 케이스에서 커플링은 고무 씰을 사용하여 밀봉되고 팁은 전도성 도체에 부착됩니다.

ESP 설치 설계, 내부식성 재료로 만들어진 샤프트와 스테이지가 있는 펌프가 있는 ESPNM, 플라스틱 임펠러와 고무 금속 베어링이 있는 펌프가 있는 ESP는 ESP 설치 설계와 유사합니다.

가스 계수가 높으면 펌프 흡입구에서 유리 가스의 부피 함량을 줄이도록 설계된 가스 분리기인 펌프 모듈이 사용됩니다. 가스 분리기는 GOST 15150-69에 따른 RD 50-650-87, 기후 버전 - B, 배치 범주 - 5에 따른 제품 그룹 5, 유형 1(수리 가능)에 해당합니다.

모듈은 두 가지 버전으로 제공될 수 있습니다.

가스 분리기: 1 MNG 5, 1 MNG5a, 1 MNG6 – 표준 설계;

가스 분리기 1 MNGK5, MNG5a - 내식성이 향상되었습니다.

펌핑 모듈은 입력 모듈과 수중 펌프 섹션 모듈 사이에 설치됩니다.

수중 펌프, 전기 모터 및 유압 보호 장치는 플랜지와 스터드로 서로 연결됩니다. 펌프, 모터 및 보호 샤프트의 끝에는 스플라인이 있으며 스플라인 커플링으로 연결됩니다.

ESP 설치용 리프트 및 장비용 부속품은 부록 2에 나와 있습니다.

모터의 기술적 특성

수중 원심 펌프의 구동은 PED 유형의 수직 농형 회전자가 있는 특수 오일로 채워진 수중 비동기 3상 교류 전기 모터입니다. 전기 모터의 하우징 직경은 103, 117, 123, 130, 138mm입니다. 전기 모터의 직경은 제한되어 있으므로 고출력에서는 모터가 더 길어지고 어떤 경우에는 단면으로 만들어집니다. 전기 모터는 액체에 잠겨 높은 정수압 하에서 작동하기 때문에 안정적인 작동을 위한 주요 조건은 견고함입니다(그림 1.3 참조).

PED에는 부품의 냉각 및 윤활 역할을 하는 특수 저점도, 고유전 강도 오일이 채워져 있습니다.

수중 전기 모터는 고정자, 회전자, 헤드, 베이스로 구성됩니다. 고정자 하우징은 강철 파이프로 만들어지며, 그 끝 부분에는 모터의 헤드와 베이스를 연결하기 위한 나사산이 있습니다. 고정자 자기 회로는 권선이 위치한 홈이 있는 활성 및 비자성 적층 시트로 조립됩니다. 고정자 권선은 단층, 연속, 코일 또는 이중층, 로드, 루프일 수 있습니다. 권선 단계가 연결됩니다.

권선과 함께 자기 회로의 활성 부분은 전기 모터에 회전 자기장을 생성하고 비자성 부분은 중간 로터 베어링의 지지대 역할을 합니다. 전기적, 기계적 강도가 높은 절연체를 갖춘 연선 구리선으로 만들어진 리드 엔드가 고정자 권선의 끝 부분에 납땜됩니다. 플러그 슬리브는 케이블 러그가 맞는 끝 부분에 납땜되어 있습니다. 권선의 출력 끝은 케이블 입구의 특수 플러그 블록(커플러)을 통해 케이블에 연결됩니다. 모터 전류 리드는 칼 유형일 수도 있습니다. 모터 로터는 다람쥐 모양의 다중 섹션입니다. 샤프트, 코어(로터 패키지), 방사형 지지대(슬라이딩 베어링)로 구성됩니다. 로터 샤프트는 중공 교정 강철로 만들어지고 코어는 전기 강철 시트로 만들어집니다. 코어는 레이디얼 베어링과 교대로 샤프트에 조립되고 키로 샤프트에 연결됩니다. 너트나 터빈을 사용하여 샤프트의 코어 세트를 축 방향으로 조입니다. 터빈은 고정자의 길이를 따라 엔진 온도를 균등화하기 위해 오일을 강제 순환시키는 역할을 합니다. 오일 순환을 보장하기 위해 자기 회로의 침수된 표면에 세로 홈이 있습니다. 오일은 이 홈, 청소되는 엔진 바닥의 필터, 샤프트의 구멍을 통해 순환합니다. 엔진 헤드에는 힐과 베어링이 포함되어 있습니다. 엔진 하단에 있는 어댑터는 필터, 바이패스 밸브, 엔진에 오일을 펌핑하는 밸브를 수용하는 데 사용됩니다. 단면 전기 모터는 상부와 하부로 구성됩니다. 각 섹션에는 동일한 주요 구성 요소가 있습니다. SEM의 기술적 특성은 부록 3에 나와 있습니다.

케이블의 기본 기술 데이터

수중펌프 설비의 전기모터에 대한 전기공급은 전원케이블과 전기모터와의 결합을 위한 케이블 인입 커플링으로 구성된 케이블 라인을 통해 이루어진다.

목적에 따라 케이블 라인에는 다음이 포함될 수 있습니다.

케이블 브랜드 KPBK 또는 KPPBPS - 메인 케이블.

케이블 브랜드 KPBP(플랫)

케이블 입구 슬리브는 둥글거나 평평합니다.

KPBK 케이블은 단일 와이어 또는 다중 와이어 구리 코어로 구성되며, 두 겹의 고강도 폴리에틸렌으로 절연되고 함께 꼬여 있으며 쿠션과 갑옷도 포함되어 있습니다.

일반 호스 외피에 있는 KPBP 및 KPPBPS 브랜드의 케이블은 고밀도 폴리에틸렌으로 절연되고 동일한 평면에 놓인 단일 와이어 및 다중 와이어 구리 도체와 일반 호스 외피, 쿠션 및 갑옷으로 구성됩니다.

별도의 호스로 연결된 도체가 있는 KPPBPS 브랜드의 케이블은 단일 및 다중 와이어 구리 도체로 구성되며, 두 층의 고밀도 폴리에틸렌으로 절연되고 동일한 평면에 배치됩니다.

KPBK 브랜드 케이블에는 다음이 있습니다.

작동 전압 V - 3300

KPBP 브랜드 케이블의 특징은 다음과 같습니다.

작동 전압, V - 2500

허용되는 형성 유체 압력, MPa – 19.6

허용 가스 계수, m/t – 180

KPBK 및 KBPP 브랜드 케이블의 허용 주변 온도는 공기의 경우 60~45C, 형성 유체의 경우 90C입니다.

케이블 라인 온도는 부록 4에 나와 있습니다.

1.2 국내 계획 및 설치에 대한 간략한 개요.

수중 원심 펌프 설비는 경사진 유정, 오일 및 가스가 포함된 형성 유체, 기계적 불순물을 포함한 유정을 펌핑하도록 설계되었습니다.

이 장치는 모듈형과 비모듈형의 두 가지 유형으로 제공됩니다. 세 가지 버전: 일반, 부식 방지 및 향상된 내마모성. 가정용 펌프의 펌핑 매체에는 다음 표시기가 있어야 합니다.

· 저수지 야생 – 석유, 관련 물 및 석유 가스의 혼합물;

· 형성 유체의 최대 동점도 1 mm/s;

· 생산된 물의 pH 값 pH 6.0-8.3;

· 얻은 물의 최대 함량 99%;

· 모듈 설치의 경우 흡입 시 무료 가스 최대 25% - 분리기 최대 55%;

· 추출된 제품의 최대 온도는 90C까지입니다.

설치 세트에 사용되는 수중 원심 전기 펌프, 전기 모터 및 케이블 라인의 가로 치수에 따라 설치는 일반적으로 2 그룹 5 및 5a로 나뉩니다. 케이싱 직경 121.7mm; 130mm; 각각 144.3mm.

UEC 설치는 수중 펌핑 장치, 케이블 어셈블리, 접지 전기 장비(변압기 정류 변전소)로 구성됩니다. 펌핑 장치는 수중 원심 펌프와 유압 보호 기능이 있는 모터로 구성되며 튜브 스트링을 통해 우물 안으로 내려갑니다. 수중 펌프, 3상, 비동기식, 로터가 포함된 오일 충전.

유압 보호 장치는 보호 장치와 보상 장치로 구성됩니다. 폴리에틸렌 절연 처리된 3심 케이블, 외장형.

1.2.2. 수중 원심 펌프.

수중 원심 펌프의 작동 원리는 액체를 펌핑하는 데 사용되는 기존 원심 펌프와 다르지 않습니다. 차이점은 작업 단계(임펠러 및 가이드 베인)의 직경이 작은 다단면이라는 것입니다. 기존 펌프의 임펠러와 가이드 베인은 변성 회주철로 제작되었으며, 내식성 펌프는 나이리지스트 주철로 제작되었으며, 내마모 휠은 폴리아미드 수지로 제작되었습니다.

펌프는 섹션으로 구성되며 그 수는 펌프의 주요 매개 변수-압력에 따라 다르지만 4개 이하입니다. 단면 길이는 최대 5500m입니다. 모듈형 펌프의 경우 입력 모듈, 모듈 섹션으로 구성됩니다. 모듈 - 헤드, 체크 밸브 및 배수 밸브. 모듈 간 연결 및 모터에 대한 입력 모듈 - 플랜지 연결(입력 모듈, 모터 또는 분리기 제외)은 고무 커프로 밀봉됩니다. 모듈 섹션의 샤프트 서로, 모듈 섹션과 입력 모듈 샤프트, 입력 모듈 샤프트와 엔진 유압 보호 샤프트의 연결은 스플라인 커플 링을 사용하여 수행됩니다. 본체 길이가 동일한 모든 펌프 그룹의 모듈 섹션 샤프트의 길이는 통일되어 있습니다.

모듈 섹션은 하우징, 샤프트, 스테이지 패키지(임펠러 및 가이드 베인), 상부 및 하부 베어링, 상부 축 지지대, 헤드, 베이스, 2개의 리브 및 고무 링으로 구성됩니다. 리브는 커플링이 있는 플랫 케이블을 기계적 손상으로부터 보호하도록 설계되었습니다.

흡입 모듈은 지층 유체 통과용 구멍이 있는 베이스, 베어링 부싱 및 그리드, 보호 부싱이 있는 샤프트, 모듈 샤프트와 유압 보호 샤프트를 연결하도록 설계된 스플라인 커플링으로 구성됩니다.

헤드 모듈은 몸체로 구성되며, 한쪽에는 체크 밸브를 연결하기 위한 내부 원뿔형 나사산이 있고, 다른 쪽에는 섹션 모듈에 연결하기 위한 플랜지, 두 개의 리브 및 고무 링이 있습니다.

펌프 상단에 낚시 헤드가 있습니다.

국내 산업은 유량(m/일)으로 펌프를 생산합니다.

모듈식 – 50,80,125,200.160,250,400,500,320,800,1000.1250.

비모듈식 – 40.80,130.160,100,200,250,360,350,500,700,1000.

다음 헤드(m) - 700, 800, 900, 1000, 1400, 1700, 1800, 950, 1250, 1050, 1600, 1100, 750, 1150, 1450, 1750, 1800, 1700, 1550, 1 300 .

1.2.3. 수중 모터

수중 전기 모터는 전기 모터와 유압 보호 장치로 구성됩니다.

모터는 3상, 비동기식, 농형, 2극, 수중형, 통합 시리즈입니다. 정상 및 부식성 버전, 기후 버전 B, 위치 카테고리 5의 SEM은 50Hz 주파수의 교류 네트워크에서 작동하며 수중 원심 펌프의 드라이브로 사용됩니다.

엔진은 다음을 포함하는 최대 110C의 온도에서 형성 유체(어떤 비율로든 오일과 생성된 물의 혼합물)에서 작동하도록 설계되었습니다.

· 기계적 불순물은 0.5g/l 이하입니다.

· 무료 가스는 50% 이하입니다.

· 일반 황화수소, 0.01 g/l 이하, 부식 방지 최대 1.25 g/l;

엔진 작동 영역의 유압은 20MPa를 넘지 않습니다. 전기 모터에는 항복 전압이 30kV 이상인 오일이 채워져 있습니다. 전기 모터(하우징 직경이 103mm인 모터의 경우) 고정자 권선의 최대 장기 허용 온도는 170C이고 기타 전기 모터의 경우 160C입니다.

엔진은 하나 이상의 전기 모터(상부, 중간, 하부, 출력 63~630kW)와 보호 장치로 구성됩니다. 전기 모터는 고정자, 회전자, 전류 입력이 있는 헤드, 하우징으로 구성됩니다.

1.2.4. 전기 모터의 유압 보호.

유압 보호는 형성 유체가 전기 모터의 내부 캐비티로 침투하는 것을 방지하고 전기 모터의 온도로 인해 내부 캐비티의 오일 양을 보상하고 전기 모터 샤프트에서 펌프 샤프트로 토크를 전달하도록 설계되었습니다. 물 보호에는 P, PD, G 등 여러 가지 옵션이 있습니다.

방수 기능은 표준 버전과 내부식성 버전으로 제공됩니다. SED 구성의 주요 유압 보호 유형은 개방형 유압 보호입니다. 개방형 유압 보호에는 형성 유체 및 오일과 함께 물리적, 화학적 특성을 갖는 최대 21g/cm 밀도의 특수 차단 유체를 사용해야 합니다.

유압 보호 장치는 튜브로 연결된 두 개의 챔버로 구성됩니다. 엔진의 액체 유전체 부피 변화는 한 챔버에서 다른 챔버로의 장벽 액체 흐름에 의해 보상됩니다. 폐쇄형 유압 보호에는 고무 다이어프램이 사용됩니다. 이들의 탄력성은 오일량의 변화를 보상합니다.

24. 기액 리프트 작동 중 유정 흐름 조건, 에너지 결정 및 특정 가스 소비량.

우물 흐름 조건.

우물의 흐름은 저수지와 바닥 구멍 사이의 압력차가 액체 기둥의 배압과 마찰로 인한 압력 손실을 극복하기에 충분할 때 발생합니다. 즉, 액체의 정수압이나 에너지의 영향으로 흐름이 발생합니다. 팽창하는 가스. 대부분의 우물은 가스 에너지와 정수압으로 인해 동시에 흐릅니다.

오일에 포함된 가스는 양력(lifting force)을 가지며, 이는 오일에 대한 압력의 형태로 나타납니다. 기름에 더 많은 가스가 용해될수록 혼합물의 밀도는 낮아지고 액체 수준은 높아집니다. 입에 도달하면 액체가 넘쳐 우물이 분출되기 시작합니다. 흐르는 우물의 작동에 대한 일반적인 필수 조건은 다음과 같은 기본 평등입니다.

Рс = Рг+Рtr+ Ру; 어디

Рс - 바닥 구멍 압력, RG, Рtr, Ру - 수직으로 계산된 우물 내 액체 기둥의 정수압, 각각 튜브의 마찰로 인한 압력 손실 및 수원의 배압.

우물에는 두 가지 유형이 있습니다.

· 기포가 포함되지 않은 액체의 통풍 - 지하분출.

· 분출을 촉진하는 기포가 포함된 액체를 분출하는 것이 가장 일반적인 분출 방법입니다.

나는 ESP에 대해 내가 아는 모든 것을 종이에 쓰는 것(컴퓨터에 인쇄하는 것)을 오랫동안 꿈꿔왔습니다.
저는 러시아 전체 석유의 80%를 생산하는 주요 도구인 전기 원심 펌프 설치에 대해 간단하고 이해하기 쉬운 언어로 말씀드리겠습니다.

어쨌든 나는 성인 생활 내내 그들과 연결되어 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그는 다섯 살 때 아버지와 함께 우물로 여행을 떠나기 시작했습니다. 10세에는 어떤 스테이션이든 스스로 수리할 수 있었고, 24세에는 수리하는 기업의 엔지니어가 되었으며, 30세에는 스테이션을 제작하는 곳의 총책임자가 되었습니다. 이 주제에 대한 많은 지식이 있습니다. 특히 많은 사람들이 제 펌프와 관련된 이것저것에 대해 끊임없이 질문하기 때문에 공유하는 것을 꺼리지 않습니다. 일반적으로 같은 내용을 다른 단어로 여러 번 반복하지 않기 위해 한 번만 쓴 다음 시험을 봅니다.) 예! 슬라이드가 있을 것입니다. 슬라이드가 없으면 방법이 없습니다.

그것은 무엇입니까.
ESP는 전기 원심 펌프, 일명 로드리스 펌프, 일명 ESP, 일명 스틱과 드럼을 설치한 것입니다. ESP는 바로 그것입니다(여성적)! (남성)로 구성되어 있지만. 이것은 용감한 석유 노동자(또는 석유 노동자를 위한 서비스 노동자)가 지하에서 형성 유체를 추출하는 데 도움을 받는 특별한 것입니다. 이것은 우리가 물랴카라고 부르는 것이며, (특수 처리를 거친 후) 모든 종류의 물질로 호출됩니다. URALS 또는 BRENT와 같은 흥미로운 단어입니다. 이것은 야금학자, 금속 세공인, 기계공, 전기 기술자, 전자 엔지니어, 유압 장치, 케이블 엔지니어, 석유 작업자, 심지어 약간의 산부인과 의사 및 항문 전문의의 지식이 필요한 전체 장비 복합체입니다. 그것은 수년 전에 발명되었고 그 이후로 많이 변하지 않았지만 그것은 매우 흥미롭고 특이합니다. 전반적으로 이것은 일반 펌핑 장치입니다. 특이한 점은 얇고(가장 일반적인 것은 내부 직경이 123mm인 우물에 배치됨) 길고(설치 길이가 70m임) 다소 더러운 환경에서 작동한다는 것입니다. 복잡한 메커니즘이 전혀 존재해서는 안됩니다.

따라서 각 ESP에는 다음 구성 요소가 포함됩니다.

ESP(전기 원심 펌프)가 기본 장치이며 다른 모든 장치는 이를 보호하고 제공합니다. 펌프는 가장 많은 기능을 수행하지만 액체를 들어 올리는 주요 작업을 수행합니다. 이것이 바로 펌프의 수명입니다. 펌프는 섹션으로 구성되며, 섹션은 스테이지로 구성됩니다. 단계가 많을수록 펌프가 발생하는 압력이 커집니다. 스테이지 자체가 클수록 유량(단위 시간당 펌핑되는 액체의 양)이 커집니다. 유량과 압력이 클수록 더 많은 에너지를 소비합니다. 모든 것이 서로 연결되어 있습니다. 유량 및 압력 외에도 펌프는 표준, 내마모성, 내식성, 내마모성, 매우 매우 마모에 강한 등 크기와 디자인도 다릅니다.

SEM(수중 전기 모터) 전기 모터는 두 번째 주요 장치로, 펌프를 회전시키며 에너지를 소비합니다. 이것은 일반적인 (전기적) 비동기 전기 모터입니다. 단지 얇고 길다는 것뿐입니다. 엔진에는 출력과 크기라는 두 가지 주요 매개 변수가 있습니다. 그리고 표준, 내열성, 내식성, 특히 내열성, 일반적으로 파괴 불가능한 버전 등 다양한 버전이 있습니다. 엔진에는 윤활 외에도 엔진을 냉각시키고 외부에서 엔진에 가해지는 압력을 크게 보상하는 특수 오일이 채워져 있습니다.

프로텍터(유압식 프로텍션이라고도 함)는 펌프와 엔진 사이에 있는 것으로, 첫째, 생성유체로 채워진 펌프 캐비티와 오일로 채워진 엔진 캐비티를 분리하면서 회전을 전달하고, 두 번째로 오일로 채워진 엔진 캐비티를 분리하여 엔진 내부와 외부의 압력을 균등화하는 문제 ( 일반적으로 마리아나 해구 깊이의 약 1/3 인 최대 400 기압이 있습니다.) 사이즈도 다양하고, 디자인도 다 제각각 어쩌구 저쩌구.

케이블은 실제로 케이블입니다. 구리, 3선... 장갑도 있습니다. 상상할 수 있니? 아머드 케이블! 물론 마카로프의 사격도 견딜 수는 없지만 우물 속으로 5~6번 내려가는 것을 견딜 수 있으며 그곳에서 꽤 오랫동안 작동할 것입니다.
갑옷은 다소 다르며 날카로운 타격보다는 마찰을 위해 더 많이 설계되었지만 여전히 그렇습니다. 케이블은 다양한 섹션(코어 직경)으로 제공되며 외장(일반 아연 도금 또는 스테인레스 스틸)이 다르며 내열성도 있습니다. 90도, 120도, 150도, 200도, 심지어 230도까지 사용할 수 있는 케이블이 있습니다. 즉, 물의 끓는점보다 두 배 높은 온도에서 무한정 작동할 수 있습니다. 학위 - 거의 모든 곳에서).

가스 분리기(또는 가스 분리기-분산제, 또는 단지 분산제, 또는 이중 가스 분리기, 또는 심지어 이중 가스 분리기-분산제). 자유 기체를 액체에서 분리하거나 오히려 액체와 자유 기체를 분리하는 것... 즉, 펌프 입구에서 자유 기체의 양을 줄입니다. 종종 펌프 입구의 자유 가스 양이 펌프가 작동하지 않을 정도로 충분할 경우가 많습니다. 그런 다음 일종의 가스 안정화 장치를 설치합니다 (문단 시작 부분에 이름을 나열했습니다). 가스분리기를 설치할 필요가 없다면 입력모듈을 설치하는데 액체는 어떻게 펌프 안으로 들어가야 할까요? 여기. 어쨌든 그들은 무언가를 설치합니다. 모듈이든 가스 엔진이든.

TMS는 일종의 튜닝이다. 그것을 해독하는 사람은 누구입니까? 온도 측정 시스템, 원격 측정... 방법을 아는 사람. 맞습니다(이것은 얽히고 설킨 80년대의 오래된 이름입니다) - 온도계 시스템이라고 부르겠습니다 - 장치의 기능을 거의 완벽하게 설명합니다 - 온도와 압력을 측정합니다 - 저기 - 바로 아래 - 실제로 하계.

보호 장치도 있습니다. 이것은 체크 밸브입니다(가장 일반적인 것은 KOSH(볼 체크 밸브))입니다. 따라서 펌프가 정지될 때 액체가 파이프에서 배수되지 않습니다(표준 파이프를 통해 액체 기둥을 올리는 데 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 안타깝습니다). 이번에는). 그리고 펌프를 올려야 할 때 이 밸브가 방해가 됩니다. 파이프에서 무언가가 지속적으로 쏟아져 주변의 모든 것을 오염시킵니다. 이러한 목적을 위해 우물에서 들어 올릴 때마다 파손되는 녹다운 (또는 배수) 밸브 KS가 있습니다.

이 모든 장비는 펌핑 및 압축기 파이프에 매달려 있습니다 (튜브-석유 도시에서는 울타리가 자주 만들어집니다). 다음 순서로 중단됩니다.
튜브(2-3km)를 따라 상단에 CS, KOSH, ESP, 가스 펌프(또는 입력 모듈), 보호기, SEM, 심지어 낮은 케이블이 있습니다. TMS. 케이블은 ESP, 스로틀, 프로텍터를 따라 엔진 헤드까지 이어집니다. 에카. 모든 것이 짧습니다. 따라서 ESP 상단에서 TMS 하단까지 70m가 될 수 있습니다. 그리고 샤프트가 이 70미터를 통과하며 모두 회전합니다. 그리고 그 주변에는 고온, 엄청난 압력, 많은 기계적 불순물, 부식성 환경이 있습니다.. 불쌍한 펌프...

모든 것은 단면적이며 길이가 9-10 미터를 넘지 않습니다 (그렇지 않으면 우물에 넣는 방법은 무엇입니까?) 설치는 우물에서 직접 조립됩니다: PED, 케이블, 보호 장치, 가스, 펌프 섹션, 밸브, 파이프가 붙어있어요.. 예! 클램프(예: 특수 강철 벨트)를 사용하여 모든 것에 케이블을 연결하는 것을 잊지 마십시오. 이 모든 것이 우물에 담겨 오랫동안 작동합니다(희망합니다). 이 모든 것에 전력을 공급하고 어떻게든 제어하기 위해 승압 변압기(TMPT)와 제어 스테이션이 지상에 설치됩니다.

이것은 나중에 돈으로 바뀔 무언가(가솔린, 디젤 연료, 플라스틱 및 기타 쓰레기)를 추출하는 데 사용되는 종류입니다.

모든 것이 어떻게 작동하는지, 어떻게 완료되는지, 선택하는 방법 및 사용 방법을 알아내도록 노력하겠습니다.

ESP 다이어그램

ESP - 전기 수중 펌프 설치, 영어 버전 - ESP(전기 수중 펌프). 이러한 펌프가 작동하는 우물 수 측면에서는 SRP 장치보다 열등하지만 도움을 받아 생산되는 석유의 양 측면에서는 ESP가 타의 추종을 불허합니다. 러시아 전체 석유의 약 80%가 ESP를 사용하여 생산됩니다.

일반적으로 ESP는 얇고 긴 일반 펌핑 장치입니다. 그리고 그는 그 안에 존재하는 메커니즘에 대한 공격성을 특징으로 하는 환경에서 작업하는 방법을 알고 있습니다. 이는 수중 펌핑 장치(유압 보호 기능이 있는 전기 모터 + 펌프), 케이블 라인, 튜브 스트링, 유정 장비 및 표면 장비(변압기 및 제어 스테이션)로 구성됩니다.

ESP의 주요 구성 요소:

ESP(전기원심펌프)- 실제로 액체를 우물에서 표면으로 들어 올리는 설치의 핵심 요소입니다. 이는 스테이지(가이드 베인)와 샤프트에 조립되고 강철 케이싱(파이프)에 둘러싸인 다수의 임펠러로 구성된 섹션으로 구성됩니다. ESP의 주요 특징은 유량과 압력이므로 각 펌프의 이름에 이러한 매개변수가 포함되어 있습니다. 예를 들어, ESP-60-1200은 1200미터의 압력으로 하루에 60m 3 의 액체를 펌핑합니다.

SEM(수중전기모터)– 두 번째로 중요한 요소. 특수 오일을 채운 비동기 전동기입니다.

프로텍터(또는 방수)– 전기 모터와 펌프 사이에 위치한 요소. 오일이 채워진 전동기와 형성유체가 채워진 펌프를 분리함과 동시에 모터에서 펌프로 회전을 전달합니다.

케이블, 수중 모터에 전기가 공급되는 도움으로. 기갑 케이블. 펌프 하강의 표면과 깊이는 둥근 단면(KRBK)이고 펌프 및 유압 보호 장치를 따라 있는 수중 장치 영역은 평평합니다(KPBK).

옵션 장비:

가스 분리기– 펌프 입구의 가스 양을 줄이는 데 사용됩니다. 가스 양을 줄일 필요가 없으면 우물 유체가 펌프로 들어가는 간단한 입력 모듈이 사용됩니다.

TMS– 열량계 시스템. 온도계와 압력계가 하나로 통합되었습니다. 이는 유정으로 내려간 ESP가 작동하는 환경의 온도와 압력에 대한 표면 데이터를 제공합니다.

이 전체 설치는 우물 안으로 내려갈 때 직접 조립됩니다. 특수 금속 벨트를 사용하여 설비 자체와 케이블이 모두 매달려 있는 튜브에 고정되는 케이블을 잊지 않고 아래에서 위로 순차적으로 조립됩니다. 표면적으로 케이블은 승압 변압기(TMPT)와 부시 근처에 설치된 제어 스테이션으로 공급됩니다.

이미 나열된 구성요소 외에도 체크 및 배수 밸브가 전기 원심 펌프 위의 튜브 스트링에 설치됩니다.

체크 밸브(KOSH - 볼 체크 밸브)는 펌프를 시동하기 전에 튜브 파이프에 액체를 채우는 데 사용됩니다. 또한 펌프가 정지할 때 액체가 흘러내리는 것을 방지합니다. 펌프가 작동 중일 때 체크 밸브는 아래의 압력으로 인해 열린 위치에 있습니다.

체크 밸브 위에 장착 배수밸브(KS), 우물에서 펌프를 들어 올리기 전에 튜브에서 유체를 배출하는 데 사용됩니다.

전기 원심 수중 펌프는 깊은 우물 흡입 막대 펌프에 비해 상당한 장점을 가지고 있습니다.

지상 장비의 단순성;
최대 15,000m 3 /day의 우물에서 유체를 회수할 수 있는 가능성;
3000m 이상의 깊이를 가진 우물에서 사용할 수 있는 능력;
수리 간 ESP 서비스 수명이 높음(500일 ~ 2~3년 이상)
펌핑 장비를 들어올리지 않고도 우물에서 연구를 수행할 수 있는 가능성
튜브 파이프 벽에서 파라핀을 제거하는 데 노동 집약적이지 않은 방법입니다.

전기 원심 수중 펌프는 깊고 경사진 유정(심지어 수평 유정), 물이 많은 우물, 브롬화 요오드수가 있는 우물, 형성수의 염도가 높은 우물, 염분 및 산성 용액을 리프팅하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 146mm 및 168mm 케이싱 스트링을 사용하여 하나의 우물에서 여러 수평을 동시에 개별적으로 작동할 수 있는 전기 원심 펌프가 개발 및 생산되었습니다. 때로는 전기 원심 펌프를 사용하여 저류층 압력을 유지하기 위해 광물화된 지층수를 유류 저류층에 주입하기도 합니다.

석유 생산 유정의 60% 이상이 초기에 확인된 회수 가능한 매장량을 생산하기 위해 일종의 인공 리프트 기술이 필요합니다. 전 세계적으로 약 832,000개의 인공 양중정 중 약 14%가 인공 유정을 사용하여 생산되었거나 생산되고 있습니다. ESP.

기계화된 생산 방법은 유정 운영의 필수적인 부분입니다. 특히 생산 지층에 오일을 유정까지 끌어올릴 만큼 충분한 압력이 없는 개발 후기 단계의 현장에서는 더욱 그렇습니다. 특히 수압식 지층에서 가스 및 유정 유량이 계속 감소하고 물 유량이 증가함에 따라 석유 생산자는 물 주입을 통해 지층에 물을 주입하는 오일 회수를 향상시키는 방법인 물 범람을 사용하기 시작할 수 있습니다. 탄화수소를 다른 유정으로 옮기는 것입니다.

동시에 시간이 지남에 따라 우물의 오일 유속은 계속 감소하고 물 유속은 증가합니다. 결과적으로, 예를 들어 펌프 기계의 펌핑 시간은 펌프가 하루 24시간 작동할 때까지 늘어납니다. 이때 생산량을 늘리는 가장 실용적인 방법은 더 큰 용량의 펌프를 설치하는 것입니다.

특히 대규모 홍수 작업의 경우 실행 가능한 옵션 중 하나는 전기 구동 수중 펌프입니다. ESP 시스템생산량이 감소하여 생산량을 늘릴 필요가 있는 고수율 유정에 대한 최선의 선택일 수 있습니다. 이 작업은 러시아 연방 및 CIS 국가의 여러 분야와 관련이 있습니다. 급수가 심한 조건의 오래된 가스 리프트 시스템은 더 낮은 압력에서 작동할 수 있으며 이러한 유정을 ESP로 전환하는 데 자금이 사용되면 회수 가능한 석유 매장량을 보다 완벽하게 선택할 수 있습니다.

모든 인공 리프트 시스템 중 전기 원심 펌프(ECP)가장 깊은 우물에서 가장 큰 수익을 제공하지만 동시에 사용하려면 더 자주 수리해야 하고 그에 따른 비용도 증가합니다. 또한 ESP는 가스 및 물이 포화된 환경에서 탁월한 성능을 제공합니다. 가스와 물은 원유에 자연적으로 다량으로 존재합니다. 유정에서 오일을 펌핑하려면 가스와 물을 분리해야 합니다. 함량이 높으면 펌프 메커니즘에 가스 잠금이 발생할 수 있으며, 이로 인해 생산성이 크게 감소하고 우물에서 전체 튜브 스트링을 제거하고 다시 채워야 합니다.

전기 원심 펌프 기술

대부분의 유전에서는 생산 단계에서 전기로 구동되는 하향공 펌프를 사용하여 유정에서 오일을 펌핑합니다. 펌프에는 일반적으로 여러 개의 원심 펌프 섹션이 직렬로 포함되어 있으며 특정 용도에 대한 특정 유정 매개변수를 충족하도록 구성할 수 있습니다. 전기 원심 펌프(ECP)는 다양한 크기와 용량을 제공하는 인공 리프트의 일반적인 방법입니다. 전기 원심 펌프는 일반적으로 수분 함량이 높은(높은 물 대 오일 비율) 오래된 현장에서 사용됩니다.

ESP 펌프는 생산량이 적은 브라운필드에서 오일 회수를 향상시켜 경제적인 생산을 제공합니다. ESP를 갖춘 완성품은 바닥공 압력이 낮은 유정의 기계화된 작동을 위한 대체 수단입니다. ESP를 갖춘 유정 완성은 수확량이 많은 유정을 운영하는 가장 효과적인 방법입니다. 대형 ESP를 사용할 경우 하루 최대 90,000배럴(14,500m3)의 액체 유량을 얻었습니다.

ESP 구성요소

ESP 시스템은 직렬로 연결된 원심 펌프를 회전시켜 유정 유체의 압력을 높이고 유정으로 끌어올리는 여러 구성 요소로 구성됩니다. 펌프를 회전시키는 전력은 최대 150°C(300°F)의 고온 및 최대 5000psi의 고압에서 작동할 수 있는 특수 모터를 구동하는 고전압(3~5kV) AC 전원에 의해 제공됩니다( 34MPa), 최대 12,000피트(3.7km) 깊이의 유정에서 최대 1,000마력(750kW)의 전력 입력을 제공합니다. ESP는 전기 모터에 연결된 원심 펌프를 사용하고 우물 유체에 담그면 작동합니다. 밀봉된 전기 모터는 일련의 임펠러를 회전시킵니다. 시리즈의 각 임펠러는 출구를 통해 그 위에 위치한 임펠러 입구로 유체를 공급합니다.

일반적인 4인치 ESP에서 각 임펠러는 약 9psi(60kPa)의 압력 이득을 생성합니다. 예를 들어, 일반적인 10섹션 펌프는 출구에서 약 90psi(600kPa)의 압력을 생성합니다(즉, 10바퀴 x 9psi). 펌프의 양력과 성능은 임펠러의 직경과 임펠러 블레이드의 폭에 따라 달라집니다. 펌프 압력은 임펠러 수의 함수입니다. 예를 들어, 7섹션 1/2마력 펌프는 낮은 압력에서 많은 양의 물을 펌핑할 수 있는 반면, 14섹션 1/2마력 펌프는 더 높은 압력에서 더 적은 양의 물을 펌핑합니다. 모든 원심 펌프와 마찬가지로 우물 깊이나 출구 압력을 높이면 성능이 저하됩니다.

ESP 시스템에서 전기 모터는 장치 하단에 있고 펌프는 상단에 있습니다. 전기 케이블이 튜브의 외부 표면에 부착되고 어셈블리가 우물 안으로 내려져 펌프와 전기 모터가 유체 수위 아래에 있게 됩니다. 기계적 씰 시스템과 이퀄라이저/안전 씰(동등한 이름)을 사용하여 유체가 모터에 유입되는 것을 방지하고 단락 위험을 제거합니다. 펌프는 파이프나 유연한 호스에 연결하거나, 펌프가 발이 있는 플랜지 커플링에 안착되는 동시에 압축기 파이프에 대한 연결이 보장되는 방식으로 가이드 레일이나 와이어를 따라 낮출 수 있습니다. . 전기 모터가 회전하면 회전은 순차 원심 펌프 배터리의 임펠러로 전달됩니다. 펌프의 섹션이 많을수록 액체 리프트가 높아집니다.

전기 모터는 펌프의 요구 사항을 고려하여 선택됩니다. 펌프는 특정 양의 액체를 펌핑하도록 설계되었습니다. 샤프트는 모넬 금속으로 제작할 수 있으며 섹션은 부식 방지 및 내마모성 재질로 제작할 수 있습니다. 펌프에는 회전 원심 작용이 있습니다. 모터를 격리하고 펌프를 구동하기 위한 중앙 샤프트 이동을 제공하기 위해 펌프 상단에 가드 어셈블리가 부착되어 있습니다.

케이블은 모터 상단에서 펌프/씰 측면까지 이어지며 모터에서 웰헤드까지 리프트 스트링의 전체 길이를 따라 각 튜브의 외부 표면에 부착된 다음 배전함에 연결됩니다. . 케이블은 보호되고 절연된 연속 전선의 3개 코어로 구성됩니다. 펌프/씰 주변의 공간이 제한되어 있기 때문에 모터와 펌프 위의 튜브 사이에 플랫 케이블이 사용됩니다. 이 시점에서 입까지 뻗는 덜 비싼 원형 케이블로 연결됩니다. 케이블에는 손상을 방지하기 위해 금속 외장이 있을 수 있습니다.

ESP 시스템을 설계하려면 해당 응용 분야의 여러 특정 문제를 동시에 해결하기 위해 포괄적이고 신중한 분석이 필요합니다. 설계에는 유정 유입에 대한 정보(유량 곡선(FC) 또는 유정 생산성 곡선(CPC)), 유정 유체에 대한 데이터(오일 유속, 오일-물 인자, 기체-액체 비율), 파이프에 대한 데이터(튜빙 깊이 및 크기)가 필요합니다. 및 케이싱 파이프), 온도(바닥 및 수원 헤드의) 및 수원의 압력입니다. 장비를 적절하게 설계하고 선택하려면 고체, 스케일, 아스팔텐, 부식성 액체, 부식성 가스 등에 대한 정보도 필요합니다.

웰헤드 장비에는 전력 변압기, 제어 패널, 공냉식 배전함 설치가 필요합니다. 가변 속도 드라이브(VSD)를 사용해야 하는 경우 케이블이 웰헤드에 들어가기 전에 회로에 추가 승압 변압기가 필요합니다. 튜브 헤드는 튜브 스트링을 고정하고 전기 케이블을 절연하도록 설계되었습니다. 이 절연체는 일반적으로 최소 3,000psi를 견딜 수 있습니다. 제어판에는 일반적으로 전류계, 퓨즈, 낙뢰 보호 및 차단 시스템이 장착되어 있습니다. 여기에는 높고 낮은 전류 스위치 및 경보와 같은 다른 장치가 있습니다. 이를 통해 유정을 지속적으로, 간헐적으로 운영하거나 생산을 완전히 중단할 수 있습니다.

이는 전원 공급 장치에서 발생할 수 있는 전압 스파이크 또는 불균형으로부터 보호합니다. 변압기는 일반적으로 클러스터 베이스 가장자리에 위치합니다. 들어오는 전기 전압은 의도한 부하에서 모터를 작동하고 케이블 손실을 보상하는 데 필요한 전압으로 변환됩니다. 전압이 높을수록(전류가 낮을수록) 다운홀 케이블 손실이 줄어들지만 다른 요소도 고려해야 합니다(필드 펌프 참조 매뉴얼, 2006). ESP는 상당량의 가스가 펌프에 유입되면 성능이 급격히 저하됩니다.

가스 문제가 시작되는 임계값 수준은 일반적으로 펌프 흡입구 압력에서 펌프 흡입구의 가스 부피 비율의 10%로 간주됩니다. 펌프는 최대 4000rpm(67Hz)의 높은 회전 속도와 작은 간격으로 인해 모래와 같은 고체상에 대한 저항력이 없습니다. 유정용 ESP는 4 1/2~9 5/8인치의 케이싱 직경에 사용할 수 있습니다. 더 큰 직경의 케이싱 펌프를 사용할 수 있지만 주로 우물에 사용됩니다. 주어진 케이싱 크기의 경우 직경이 더 큰 장비가 일반적으로 더 나은 선택입니다. 직경이 큰 장비는 더 짧고, 모터와 펌프 모두 더 효율적이며, 모터 냉각이 더 쉽습니다. 조용하고 컴팩트한 수원 장비를 만듭니다.

ESP의 장점

유정의 최소 장비 요구 사항으로 인해 ESP는 리프팅 비용이 제한 요소가 아닌 해상 설치와 같이 작업 공간이 제한된 현장에 적용하는 데 선호될 수 있습니다. 또한 가스 리프트 시스템에 가스를 사용할 수 없는 분야에서도 사용됩니다. ESP는 가장 대량의 기계화 작업 방법 중 하나입니다. ESP는 더 높은 저장소 감소를 생성하고 가스 및 모래 간섭 문제를 해결할 수 있는 저장소 생산성을 높일 수 있기 때문에 다른 대량 방법에 비해 이점이 있습니다. 케이싱의 직경도 그렇게 많은 양을 펌핑하는 능력을 보장하는 데 중요하지 않습니다.

홍수량이 증가함에 따라 저수지 변위 효율성을 향상시키기 위해 하루에 수천 배럴의 유체를 펌핑하는 것이 일반적인 관행이 되었습니다. 이 시스템은 쉽게 자동화할 수 있고 주기적 또는 지속적으로 펌핑할 수 있지만 서비스 수명을 늘리려면 연속 펌핑이 선호됩니다. 얕은 우물의 경우 자본 비용은 상대적으로 낮습니다.

ESP의 단점

ESP에는 몇 가지 단점이 있습니다. 가장 큰 문제는 제한된 서비스 수명입니다. 펌프 자체는 고속 원심형이므로 연마재, 고형물 또는 잔해물에 의해 손상될 수 있습니다. 스케일이나 광물 침전물의 형성은 전기 원심 펌프의 작동을 방해할 수 있습니다. ESP의 경제적 효율성은 주로 전기 비용에 따라 달라집니다. 이는 원격 지역에서 특히 중요합니다. 시스템에는 폭넓은 운영 유연성이 없습니다. 모든 주요 구성 요소는 유정 근처에 위치하므로 문제가 발생하거나 구성 요소를 교체해야 하는 경우 전체 시스템을 제거해야 합니다.

높은 비율의 가스가 존재하는 경우 이를 분리하여 펌프에 들어가기 전에 케이싱으로 다시 되돌리는 조치가 취해집니다. 많은 양의 자유 가스를 흡입하면 불규칙한 작동이 발생하고 기계적 마모 및 과열이 발생할 수 있습니다. 규정에 따라 패커를 사용해야 하는 해양 시설에서는 모든 가스가 액체와 함께 펌핑됩니다. 이러한 특수한 조건에서는 펌프 흡입구에 1차 압력을 생성할 수 있는 특수 펌프가 사용됩니다.

저자: James F. Lee, 오클라호마 주 노먼 소재 오클라호마 대학교 지질학 및 석유 기술 대학 석유 공학과 Kerr McGee 교수;
Saeed Mokhtab, 와이오밍주 래러미 소재 와이오밍대학교 석유화학공학부 천연가스 연구 고문.

전류 공급 회로에 따라 전기 장비에는 수중 펌프용 완전한 변전소(KTPPS) 또는 변전소(TS), 제어 스테이션 및 변압기가 포함됩니다.

변압기(또는 KTPPN)에서 수중 전기 모터까지의 전기는 표면 전원 케이블과 연장 코드가 있는 주 케이블로 구성된 케이블 라인을 통해 공급됩니다. 접지 케이블과 케이블 라인의 주 케이블 연결은 웰헤드에서 3-5m 거리에 설치된 터미널 박스에서 수행됩니다.

지상 전기 장비 배치 장소는 홍수 기간 동안 홍수로부터 보호되고 겨울에는 눈이 제거되며 장비를 자유롭게 설치 및 해체할 수 있는 출입구가 있어야 합니다. 현장의 작업 조건과 현장 입구에 대한 책임은 CDNG에 있습니다.

제어 스테이션

제어 스테이션을 사용하여 엔진 수동 제어, 액체 공급 중단 시 장치 자동 종료, 제로 보호, 과부하 방지 및 단락 시 장치 종료가 수행됩니다. 장치가 작동하는 동안 원심 펌프는 펌프 입구에 설치된 필터를 통해 액체를 흡입하고 펌프 파이프를 통해 표면으로 액체를 밀어냅니다. 압력에 따라, 즉 액체 리프팅 높이, 단계 수가 다른 펌프가 사용됩니다. 펌프 위에는 체크 밸브와 배수 밸브가 설치되어 있습니다. 체크 밸브는 튜브를 유지하는 데 사용되므로 엔진 시동을 더 쉽게 하고 시동 후 작동을 제어할 수 있습니다. 작동 중에 체크 밸브는 아래의 압력에 의해 열린 위치로 유지됩니다. 배수 밸브는 리턴 밸브 위에 설치되며 튜브를 표면으로 들어 올릴 때 튜브에서 유체를 배출하는 데 사용됩니다.

자동 변압기

변압기(자동 변압기)는 전압을 380(필드 네트워크)에서 400-2000V로 높이는 데 사용됩니다.

변압기는 오일 냉각식입니다. 실외용으로 설계되었습니다. 변압기 권선의 높은 쪽에는 케이블 길이, 모터 부하 및 주전원 전압에 따라 전기 모터에 최적의 전압을 공급하기 위해 50개의 탭이 만들어졌습니다.

스위칭 탭은 변압기가 완전히 꺼진 상태에서 수행됩니다.

변압기는 자기 코어, 고전압 및 저전압 권선, 탱크, 입력이 있는 덮개, 공기 건조기가 있는 확장기로 구성됩니다.

변압기 탱크에는 항복 전압이 40kW 이상인 변압기 오일이 채워져 있습니다.

100~200kW 전력의 변압기에는 노화된 제품에서 변압기 오일을 청소하기 위해 열 사이펀 필터가 설치됩니다.

탱크 커버에 장착:

HV 권선 탭 스위치 구동(1개 또는 2개);

오일 상층의 온도를 측정하기 위한 수은 온도계;

분리 가능한 HV 및 LV 부싱으로 분리 가능한 부품을 들어올리지 않고도 절연체를 교체할 수 있습니다.

오일 표시기와 공기 건조기가 있는 컨서베이터;

먼지와 습기로부터 입력을 보호하는 금속 상자입니다.

오일 씰이 장착된 에어 드라이어는 오일 레벨의 온도 변동 시 변압기로 유입되는 공기에서 습기를 제거하고 산업 오염 물질을 제거하도록 설계되었습니다.

수원 피팅

웰헤드 피팅은 생산을 유정에서 흐름 라인으로 전환하고 파이프 간 공간을 밀봉하도록 설계되었습니다.

ESP 발사를 위해 준비된 유정의 유정 피팅에는 압력 게이지, 고리와 배출구를 연결하는 라인의 체크 밸브, 초크 챔버(기술적으로 가능한 경우) 및 테스트용 파이프가 장착되어 있습니다. 이 점을 구현하는 책임은 CDNG에 있습니다.

모든 생산 방법에서 수행되는 기능 외에도 웰헤드 피팅은 그 안에서 움직이는 왕복 광택 로드의 견고성을 보장해야 합니다. 후자는 로드 컬럼과 SK 밸런서 헤드 사이의 기계적 연결입니다.

복잡한 구성의 웰헤드 피팅, 매니폴드 및 흐름 라인은 흐름 유체역학을 복잡하게 만듭니다. 표면에 위치한 우물 근처 장비는 비교적 접근이 용이하며 주로 열적 방법을 사용하여 퇴적물을 비교적 쉽게 청소할 수 있습니다.

물이 지층으로 펌핑되는 우물의 수원 부속품은 크리스마스 트리 부속품에 대해 설정된 방식으로 수압 테스트를 거칩니다.

지하 장비 ESP

지하 장비에는 튜빙, 펌핑 장치 및 다양한 장갑 케이블이 포함됩니다.

우물에서 액체를 펌핑하는 원심 펌프는 지구 표면의 액체를 펌핑하는 데 사용되는 기존 원심 펌프와 근본적으로 다르지 않습니다. 그러나 원심 펌프가 낮아지는 케이싱 직경으로 인한 작은 반경 치수, 실질적으로 무제한의 축 치수, 고압을 극복해야 할 필요성 및 수중 상태에서의 펌프 작동으로 인해 원심 펌핑이 생성되었습니다. 특정 디자인의 단위. 외부적으로는 파이프와 다르지 않지만 파이프의 내부 공동에는 고급 제조 기술이 필요한 복잡한 부품이 많이 포함되어 있습니다.

수중 원심 전기 펌프(PTsEN)는 특별히 설계된 수중 전기 모터(SEM)로 구동되는 한 블록의 단 수가 최대 120개인 다단 원심 펌프입니다. 전기 모터는 모든 계측 및 자동화가 집중된 제어 스테이션을 통해 승압 자동 변압기 또는 변압기에서 케이블을 통해 공급되는 전기에 의해 표면에서 전력을 공급받습니다. PTsEN은 계산된 동적 레벨(보통 150~300m) 아래의 우물로 내려갑니다. 액체는 특수 벨트로 전기 케이블이 연결된 외부 측면에 튜브를 통해 공급됩니다. 펌프 장치에는 펌프 자체와 전기 모터 사이에 보호 장치 또는 유압 보호 장치라는 중간 링크가 있습니다. PCEN 설비(그림 3)에는 오일로 채워진 전기 모터 SEM 1이 포함되어 있습니다. 유압 보호 링크 또는 보호 장치 2; 액체(3)를 수집하기 위한 펌프 수용 그리드; 다단 원심 펌프 PCEN 4; NKT5; 장갑형 3심 전기 케이블 6; 케이블을 튜브(7)에 부착하기 위한 벨트; 수원 피팅 8; 호이스팅 작업 중에 케이블을 감고 케이블(9)의 특정 공급량을 저장하기 위한 드럼; 변압기 또는 단권변압기(10); 자동화 11과 보상기 12가 있는 제어 스테이션.

펌프, 보호 장치 및 모터는 볼트로 고정된 스터드로 연결된 별도의 장치입니다. 샤프트의 끝 부분에는 전체 설치를 조립할 때 결합되는 스플라인 조인트가 있습니다. 깊은 곳에서 액체를 들어 올려야 할 경우 PCEN 섹션을 서로 연결하여 총 단 수가 400에 도달합니다. 펌프에 의해 흡입된 액체는 순차적으로 모든 단을 통과하여 펌프에서 다음과 같은 압력을 유지합니다. 외부 유압 저항.

그림 3 - 수중 원심 펌프가 설치된 우물 장비의 일반 다이어그램

UPTsEN은 낮은 금속 소비량, 압력 및 흐름 측면에서 광범위한 작동 특성, 상당히 높은 효율성, 대량의 액체를 펌핑하는 능력 및 긴 처리 기간으로 구별됩니다. 하나의 UPTEN에 대한 러시아의 평균 액체 공급량은 114.7t/일이고 USHSN의 경우 14.1t/일이라는 점을 기억해야 합니다.

모든 펌프는 두 가지 주요 그룹으로 나뉩니다. 기존의 내마모성 디자인. 기존 펌프 스톡의 압도적인 대부분(약 95%)은 기존 설계입니다.

내마모성 펌프는 소량의 모래 및 기타 기계적 불순물(중량 기준 최대 1%)이 포함된 우물에서 작동하도록 설계되었습니다. 가로 치수에 따라 모든 펌프는 3개의 조건부 그룹으로 나뉩니다: 5; 5A 및 6은 펌프가 작동될 수 있는 케이싱의 공칭 직경(인치)을 의미합니다.

그룹 5의 외부 케이스 직경은 92mm, 그룹 5A - 103mm, 그룹 b - 114mm입니다. 펌프 샤프트의 회전 속도는 전기 네트워크의 교류 주파수에 해당합니다. 러시아에서 이 주파수는 50Hz이며, 이는 3000min-1의 동기 속도(2극 기계의 경우)를 제공합니다. PCEN 코드에는 최적 모드에서 작동할 때 유량 및 압력과 같은 주요 공칭 매개변수가 포함되어 있습니다. 예를 들어, ESP5-40-950은 유량이 40m3/일(물 기준)이고 수두가 950m인 그룹 5의 원심 전기 펌프를 의미하고, ESP5A-360-600은 유량이 다음과 같은 그룹 5A의 펌프를 의미합니다. 360m3/일, 수두 600m.

그림 4 - 수중 원심 펌프의 일반적인 특성

내마모성 펌프의 코드에는 내마모성을 의미하는 문자 I가 포함되어 있습니다. 임펠러는 금속이 아닌 폴리아미드 수지(P-68)로 만들어졌습니다. 펌프 케이싱에는 약 20단계마다 중간 고무-금속 샤프트 중심 베어링이 설치되어 있으며, 그 결과 내마모성 펌프의 단계 수가 적어지고 그에 따른 압력도 발생합니다.

임펠러의 끝부분 지지대는 주철이 아니라 경화 강철 40X로 만들어진 압축 링 형태입니다. 텍스타일 지지 와셔 대신 임펠러와 가이드 베인 사이에 내유성 고무로 만든 와셔가 사용됩니다.

모든 유형의 펌프에는 종속 곡선 Н(Q)(압력, 유량), з(Q)(효율, 유량), N(Q)(전력 소비, 유량) 형태의 여권 작동 특성이 있습니다. 일반적으로 이러한 종속성은 작동 유량 범위 또는 약간 더 큰 간격으로 제공됩니다(그림 11.2).

PCEN을 포함한 모든 원심 펌프는 토출 밸브가 닫힌 상태에서(점 A: Q = 0; H = Hmax) 토출 시 배압 없이(점 B: Q = Qmax; H = 0) 작동할 수 있습니다. 펌프의 유효 일은 공급과 압력의 곱에 비례하므로, 펌프 작동의 이 두 가지 극단적인 모드의 경우 유효 일은 0이 되고 따라서 효율도 0이 됩니다. 펌프의 내부 손실이 최소화되어 특정 비율(Q 및 H)에서 효율은 약 0.5 - 0.6의 최대값에 도달합니다. 일반적으로 유량이 적고 직경이 작은 임펠러와 스테이지 수가 많은 펌프는 효율 감소.최대 효율에 해당하는 유량 및 압력을 펌프의 최적 작동 모드라고 합니다.최대값에 대한 의존성 s(Q)는 부드럽게 감소하므로 최적 모드와 다른 모드에서 PTsEN을 작동하는 것이 허용됩니다. 한 방향 또는 다른 방향으로 특정 양만큼 이러한 편차의 한계는 PTsEN의 특정 특성에 따라 달라지며 펌프 효율의 합리적인 감소(3~5%)와 일치해야 합니다. 이는 전체를 결정합니다. 권장 영역이라고 하는 PTsEN의 가능한 작동 모드 범위(그림 11.2, 음영 참조).

우물용 펌프 선택은 기본적으로 표준 크기 PCEN을 선택하는 것으로 귀결됩니다. 따라서 우물로 내려갈 때 주어진 깊이에서 주어진 우물 유속을 펌핑할 때 최적 또는 권장 조건에서 작동합니다.

현재 생산되는 펌프는 40(ETSN5-40-950)~500m3/일(ETSN6-500-750)의 공칭 유량과 450m(ETSN6-500-450)~1500m(ETSN6-100-750)의 압력에 맞게 설계되었습니다. 1500). 또한 물을 지층으로 펌핑하는 등의 특수 목적을 위한 펌프도 있습니다. 이 펌프의 유량은 최대 3000m3/일이고 수두는 최대 1200m입니다.

펌프가 극복할 수 있는 압력은 단계 수에 정비례합니다. 최적의 작동 조건 하에서 한 단계로 개발되었으며, 특히 임펠러의 치수에 따라 달라지며, 임펠러의 치수는 펌프의 반경 방향 치수에 따라 달라집니다. 펌프 하우징의 외경이 92mm인 경우 한 단계에서 발생하는 평균 압력(물 위에서 작동할 때)은 3.86m이며 변동폭은 3.69~4.2m입니다. 외경이 114mm인 경우 평균 압력은 5.76m입니다. 5.03m에서 6.84m까지 변동합니다.

펌핑유닛은 펌프(그림 4, a), 유압보호유닛(그림 4, 6), 수중전동기(그림 4, c), 하부에 부착된 보상기(그림 4, d)로 구성된다. SED.

펌프는 다음 부품으로 구성됩니다. 정지 중에 유체가 튜브에서 배출되는 것을 방지하기 위한 볼 체크 밸브가 있는 헤드 1; 펌프 입구와 출구의 압력차로 인해 부분적인 축방향 하중을 받는 상부 슬라이딩 지지힐(2)과; 샤프트의 상단을 중심으로하는 상부 슬라이딩 베어링 3; 펌프 하우징 4; 서로 위에 놓이고 하우징(4)의 공통 타이에 의해 회전이 방지되는 가이드 베인(5); 임펠러 6; 슬라이딩 핏이 있는 임펠러가 장착되는 세로 키가 있는 펌프 샤프트 7. 샤프트는 또한 각 단계의 가이드 베인을 통과하며 베어링처럼 임펠러 부싱에 의해 중심에 위치합니다. 하부 플레인 베어링 8; 하부 임펠러에 액체를 공급하기 위해 수용 메쉬로 덮여 있고 상부에 둥근 경사 구멍이 있는 베이스 9; 엔드 슬라이딩 베어링 10. 아직 작동 중인 초기 설계의 펌프에서는 하부 구조가 다릅니다. 베이스 9의 전체 길이를 따라 납-흑연 링으로 만들어진 오일 씰이 있어 펌프의 수용 부분과 엔진의 내부 공간 및 유압 보호 장치를 분리합니다. 오일 씰 아래에는 3열 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 장착되어 있으며 외부 베어링에 비해 약간의 과도한 압력(0.01 - 0.2 MPa) 하에서 두꺼운 오일로 윤활됩니다.

그림 4 - 수중 원심 분리 장치 설계

a - 원심 펌프; b - 유압 보호 장치; c - 수중 전기 모터; g - 보상기

최신 ESP 설계에서는 유압 보호 장치에 과도한 압력이 없으므로 모터에 채워지는 액체 변압기 오일의 누출이 적고 납-흑연 오일 씰의 필요성이 사라졌습니다.

엔진의 공간과 수용 부분은 간단한 기계적 밀봉으로 분리되어 있으며 양쪽의 압력은 동일합니다. 펌프 케이싱의 길이는 일반적으로 5.5m를 초과하지 않으며 필요한 수의 단(고압을 발생시키는 펌프에서)을 하나의 케이싱에 배치할 수 없는 경우 두 개 또는 세 개의 별도 케이싱에 배치하여 하나의 펌프의 독립 섹션을 구성합니다. 펌프를 우물 안으로 내릴 때 함께 도킹됩니다.

유압 보호 장치는 볼트 연결을 통해 PTsEN에 부착된 독립 장치입니다(그림 4에서 이 장치는 PTsEN 자체와 마찬가지로 장치 끝을 밀봉하는 운송 플러그와 함께 표시됩니다).

샤프트 1의 상단은 스플라인 커플링으로 펌프 샤프트의 하단에 연결됩니다. 경량 기계적 씰 2는 우물 유체를 포함할 수 있는 상부 공동과 우물 유체와 마찬가지로 펌프 침수 깊이의 압력과 동일한 압력을 받는 변압기 오일로 채워진 씰 아래 공동을 분리합니다. 메카니컬 씰 2 아래에는 슬라이딩 마찰 베어링이 있고 더 낮은 유닛 3에는 펌프 샤프트의 축 방향 힘을 받는 지지대가 있습니다. 슬라이딩 지지 발(3)은 액체 변압기 오일에서 작동합니다.

아래에는 엔진의 보다 안정적인 밀봉을 위한 두 번째 기계적 밀봉(4)이 있습니다. 구조적으로는 처음과 다르지 않습니다. 그 아래에는 하우징(6)에 고무 백(5)이 있습니다. 백은 두 개의 공동, 즉 변압기 오일로 채워진 백의 내부 공동과 하우징(6)과 백 자체 사이의 공동(외부 우물 유체가 들어가는 공동)을 밀봉적으로 분리합니다. 체크 밸브를 통해 접근 7.

우물 유체는 밸브 7을 통해 하우징 6의 공동으로 침투하여 오일로 고무 백을 외부 압력과 동일한 압력으로 압축합니다. 액체 오일은 샤프트를 따라 있는 틈새를 통해 기계적 씰과 모터까지 침투합니다.

두 가지 디자인의 방수 장치가 개발되었습니다. 메인 모터의 유압 보호는 고무 백(5)의 내부 공동에 액체 오일의 압력을 증가시키는 샤프트에 작은 터빈이 있다는 점에서 설명된 유압 모터의 유압 보호와 다릅니다.

하우징(6)과 백(5) 사이의 외부 공동은 이전 설계의 앵귤러 콘택트 볼 베어링 PCEN에 공급되는 두꺼운 오일로 채워져 있습니다. 따라서 개선된 설계를 갖춘 주 엔진의 유압 보호 장치는 현장에서 널리 사용되는 이전 유형의 PTsEN과 함께 사용하기에 적합합니다. 이전에는 스프링이 장착된 피스톤에 의해 오일에 과도한 압력이 발생하는 소위 피스톤형 보호 장치인 유압 보호 장치가 사용되었습니다. GD와 G의 새로운 디자인은 더욱 안정적이고 내구성이 뛰어난 것으로 나타났습니다. 오일이 가열되거나 냉각될 때 오일 부피의 온도 변화는 모터 바닥에 보상기인 고무 백을 부착하여 보상됩니다.

PCEN은 특수 수직 비동기식 오일 충전 2극 전기 모터(SEM)로 구동됩니다. 펌프 전기 모터는 3개 그룹으로 나뉩니다: 5; 5A와 6.

전기 케이블은 펌프와 달리 전기 모터 본체를 통과하지 않기 때문에 명명된 그룹의 모터 직경 치수는 펌프 모터의 직경 치수보다 약간 큽니다. 즉, 그룹 5의 최대 직경은 103mm입니다. 그룹 5A - 117mm 및 그룹 6 - 123mm.

SED 표시에는 정격 전력(kW)과 직경이 포함됩니다. 예를 들어, PED65-117은 하우징 직경이 117mm인 65kW 수중 전기 모터, 즉 그룹 5A에 포함됨을 의미합니다.

허용 가능한 작은 직경과 높은 출력(최대 125kW)으로 인해 최대 8m, 때로는 그 이상까지 긴 엔진을 만들 수 있습니다. 모터의 상부는 볼트 스터드를 사용하여 유압 보호 장치의 하부에 연결됩니다. 샤프트는 스플라인 커플링으로 결합됩니다.

모터 구동축의 상단은 슬라이딩 힐 1에 매달려 오일로 작동합니다. 아래는 케이블 입구 장치 2입니다. 일반적으로 이 장치는 플러그 케이블 커넥터입니다. 이는 설치가 실패하고 리프팅이 필요한 단열재 위반으로 인해 펌프에서 가장 취약한 지점 중 하나입니다. 3 - 고정자 권선의 출력 와이어; 4 - 상부 방사형 슬라이딩 마찰 베어링; 5 - 고정자 권선의 끝단 부분; 6 - 고정자 와이어를 당기기 위한 홈이 있는 스탬프 변압기 철판으로 조립된 고정자 섹션. 고정자 섹션은 전기 모터 샤프트(8)의 레이디얼 베어링(7)이 강화된 비자성 패키지에 의해 서로 분리되어 있으며, 샤프트(8)의 하단은 하부 레이디얼 미끄럼 마찰 베어링(9)에 의해 중심에 위치합니다. 스탬핑된 변압기 철판으로 모터 샤프트에 조립된 섹션으로 구성됩니다. 전도성 링으로 단락된 알루미늄 막대가 단면 양쪽의 다람쥐 바퀴형 회전자의 슬롯에 삽입됩니다. 섹션 사이에서 모터 샤프트는 베어링 7의 중심에 있습니다. 직경 6~8mm의 구멍이 모터 샤프트의 전체 길이를 통과하여 오일이 하부 캐비티에서 상부 캐비티로 이동할 수 있도록 합니다. 또한 고정자 전체를 따라 오일이 순환할 수 있는 홈이 있습니다. 로터는 절연성이 높은 액체 변압기 오일에서 회전합니다. 모터 하단에는 메쉬 오일 필터 10이 있습니다. 보상기의 헤드 1 (그림 11.3, d 참조)은 모터 하단에 부착됩니다. 바이패스 밸브 2는 시스템에 오일을 채우는 역할을 합니다. 하부의 보호케이싱(4)에는 외부의 액체압력을 탄성요소(3)에 전달하기 위한 구멍이 있는데, 오일이 냉각되면 그 부피가 줄어들고 우물유체는 구멍을 통해 백(3)과 케이싱(4) 사이의 공간으로 들어가고, 가열되면 오일이 가열될 때 , 가방이 팽창하고 동일한 구멍을 통해 액체가 케이스 밖으로 나옵니다.

석유 생산정 운영에 사용되는 PED는 일반적으로 10~125kW의 전력을 갖습니다.

저수지 압력을 유지하기 위해 500kW 모터가 장착된 특수 수중 펌핑 장치가 사용됩니다. SED의 공급 전압 범위는 350~2000V입니다. 고전압에서는 동일한 전력을 전송할 때 전류를 비례적으로 줄일 수 있으며 이를 통해 전도성 케이블 코어의 단면적을 줄일 수 있으며 결과적으로 , 설치의 가로 치수. 이는 전기 모터 출력이 높은 경우 특히 중요합니다. 모터의 공칭 회전자 슬립은 4~8.5%이고 효율은 73~84%이며 허용 주변 온도는 최대 100°C입니다.

모터가 작동하면 많은 열이 발생하므로 모터가 정상적으로 작동하려면 냉각이 필요합니다. 이러한 냉각은 모터 하우징과 케이싱 사이의 환형 틈을 통한 형성 유체의 지속적인 흐름으로 인해 발생합니다. 이러한 이유로 펌프 작동 중 튜브의 파라핀 침전물은 다른 작동 방법에 비해 항상 훨씬 적습니다.

생산 상황에서는 뇌우, 단선, 결빙 등으로 인해 전력선이 일시적으로 정전됩니다. 이로 인해 UPTsEN이 중지됩니다. 이 경우 튜브에서 펌프를 통해 흐르는 액체 기둥의 영향으로 펌프 샤프트와 고정자가 반대 방향으로 회전하기 시작합니다. 이 순간 전원 공급 장치가 복원되면 모터가 정방향으로 회전하기 시작하여 액체 기둥과 회전하는 질량의 관성력을 극복합니다.

이 경우 돌입 전류가 허용 한계를 초과할 수 있으며 설치가 실패합니다. 이를 방지하기 위해 PTsEN의 토출부에 볼 체크 밸브를 설치하여 튜브에서 유체가 배출되는 것을 방지합니다.

체크 밸브는 일반적으로 펌프 헤드에 위치합니다. 체크 밸브가 있으면 수리 작업 중에 튜브를 들어 올리는 것이 복잡해집니다. 이 경우 파이프가 액체로 들어 올려지고 풀리기 때문입니다. 게다가 화재의 위험도 있습니다. 이러한 현상을 방지하기 위해 특수 커플링의 체크 밸브 위에 드레인 밸브를 설치합니다. 원칙적으로 배수 밸브는 짧은 청동 튜브가 수평으로 삽입되어 내부 끝이 밀봉된 측벽에 연결되는 연결 장치입니다. 들어 올리기 전에 짧은 금속 다트를 튜브에 넣습니다. 다트의 충격으로 인해 청동 튜브가 부러져 커플링의 측면 구멍이 열리고 튜브에서 유체가 배출됩니다.

액체를 배출하는 다른 장치도 개발되어 PTsEN의 체크 밸브 위에 설치되었습니다. 여기에는 소위 프롬프터가 포함됩니다. 이를 통해 튜브 안으로 내려간 하향공 압력 게이지를 사용하여 펌프 작동 깊이에서 튜브 간 압력을 측정하고 튜브 간 공간과 측정 공동 사이의 연결을 설정할 수 있습니다. 압력 게이지의.

엔진은 케이싱과 모터 하우징 사이의 유체 흐름에 의해 생성되는 냉각 시스템에 민감합니다. 이 흐름의 속도와 액체의 품질은 모터의 온도 범위에 영향을 미칩니다. 물의 열용량은 4.1868 kJ/kg-°C인 반면, 순수한 기름의 열용량은 1.675 kJ/kg-°C인 것으로 알려져 있습니다. 따라서 유정 제품을 펌핑할 경우 순수 오일을 펌핑할 때보다 모터의 냉각 조건이 더 좋아지며 과열로 인해 절연 불량 및 엔진 고장이 발생합니다. 따라서 사용된 재료의 절연 품질은 설비의 작동 수명에 영향을 미칩니다. 모터 권선에 사용되는 일부 절연체의 내열성은 이미 180°C, 작동 온도는 150°C로 증가한 것으로 알려져 있습니다. 온도를 제어하기 위해 추가 코어를 사용하지 않고 전원 전기 케이블을 통해 모터 온도에 대한 정보를 제어 스테이션으로 전송하는 간단한 전기 온도 센서가 개발되었습니다. 펌프 흡입구의 압력에 대한 표면 상수 정보를 전송하기 위해 유사한 장치를 사용할 수 있습니다. 비상 상황에서는 제어 스테이션이 자동으로 모터를 끕니다.

SEM은 3코어 케이블을 통해 전기로 구동되며 튜브와 평행하게 우물 안으로 내려갑니다. 케이블은 각 파이프당 2개씩 금속 밴드를 사용하여 튜브 외부 표면에 부착됩니다. 케이블은 어려운 조건에서 작동합니다. 상부는 가스 환경에 있으며 때로는 상당한 압력을 받고 있으며 하부는 오일에 있으며 훨씬 더 큰 압력을 받습니다. 펌프를 낮추거나 들어올릴 때, 특히 곡선형 우물에서 케이블은 강한 기계적 응력(클램프, 마찰, 스트링과 튜브 사이의 걸림 등)을 받습니다. 케이블은 고전압으로 전기를 전송합니다. 고전압 모터를 사용하면 전류를 줄여 케이블 직경을 줄일 수 있습니다. 그러나 고전압 PED에 전원을 공급하는 케이블은 더 안정적이어야 하며 때로는 더 두꺼운 절연체를 가져야 합니다. UPTsEN에 사용되는 모든 케이블은 기계적 손상을 방지하기 위해 상단에 탄성 아연 도금 강철 테이프로 덮여 있습니다. PTsEN의 외부 표면에 케이블을 배치해야 하므로 PTsEN의 크기가 줄어듭니다. 따라서 플랫 케이블은 펌프를 따라 배치되며 두께는 도체 단면이 동일한 원형 케이블 직경의 약 2배입니다.

UPTsEN에 사용되는 모든 케이블은 원형과 평면으로 구분됩니다. 원형 케이블에는 고무(내유성 고무) 또는 폴리에틸렌 절연체가 있으며 이는 코드에 반영됩니다. KRBK는 원형 장갑 고무 케이블 또는 KRBP - 장갑 고무 플랫 케이블을 의미합니다. 폴리에틸렌 절연체를 사용하는 경우 문자 P 대신 코드에 P가 기록됩니다. KPBK - 원형 케이블의 경우, KPBP - 플랫 케이블의 경우입니다.

원형 케이블은 튜빙에 부착되고 플랫 케이블은 튜빙 스트링의 하부 파이프와 펌프에만 부착됩니다. 원형 케이블에서 플랫 케이블로의 전환은 특수 금형에서 열간 경화에 의해 접합되며 이러한 접합이 제대로 수행되지 않으면 절연 손상 및 고장의 원인이 될 수 있습니다. 최근에는 모터 드라이브에서 튜브 스트링을 따라 제어 스테이션까지 이어지는 플랫 케이블로만 전환하고 있습니다. 그러나 이러한 케이블의 제조는 원형 케이블보다 더 어렵습니다(표 11.1).

표에 언급되지 않은 다른 유형의 폴리에틸렌 절연 케이블도 있습니다. 폴리에틸렌 절연 케이블은 고무 절연 케이블보다 26~35% 가볍습니다. 고무 절연 케이블은 1100V 이하의 정격 전압, 최대 90°C의 주변 온도 및 최대 1MPa의 압력에서 사용하도록 설계되었습니다. 폴리에틸렌 절연 케이블은 최대 2300V의 전압, 최대 120°C의 온도, 최대 2MPa의 압력에서 작동할 수 있습니다. 이 케이블은 가스 및 고압에 더 잘 견딥니다.

모든 케이블은 골판지 아연 도금 강철 테이프로 보호되어 필요한 강도를 제공합니다.

3상 변압기 및 자동 변압기의 1차 권선은 항상 제어 스테이션을 통해 연결되는 현장 전원 공급 네트워크의 전압(예: 380V)에 맞게 설계되었습니다. 2차 권선은 케이블로 연결된 해당 모터의 작동 전압에 맞게 설계되었습니다. 다양한 SED의 작동 전압은 350V(SED10-103)에서 2,000V(SED65-117, SED125-138)까지 다양합니다. 2차 권선에서 케이블의 전압 강하를 보상하기 위해 6개의 탭이 만들어지며(한 유형의 변압기에는 8개의 탭이 있음) 점퍼를 재배열하여 2차 권선 끝의 전압을 조절할 수 있습니다. 점퍼를 한 단계 재배치하면 변압기 유형에 따라 전압이 30~60V 증가합니다.

모든 비급유 공랭식 변압기 및 자동 변압기는 금속 케이스로 덮여 있으며 안전한 장소에 설치하도록 설계되었습니다. 지하에 설치되어 있으므로 매개변수가 이 PED와 일치합니다.

최근에는 변압기의 2차 권선, 모터의 케이블 및 고정자 권선의 저항을 지속적으로 모니터링할 수 있기 때문에 변압기가 더욱 널리 보급되었습니다. 절연 저항이 설정 값(30kOhm)으로 감소하면 설치가 자동으로 꺼집니다.

1차 권선과 2차 권선 사이에 직접 전기 연결이 있는 자동 변압기의 경우 이러한 절연 모니터링을 수행할 수 없습니다.

변압기와 자동 변압기의 효율은 약 98~98.5%입니다. 무게는 전력에 따라 280~1240kg, 크기는 1060 x 420 x 800~1550 x 690 x 1200mm입니다.

UPTsEN의 작동은 PGH5071 또는 PGH5072 제어 스테이션에 의해 제어됩니다. 또한 PGH5071 제어 스테이션은 모터의 자동 변압기 전원 공급 장치에 사용되고 PGH5072는 변압기 전원 공급 장치에 사용됩니다. PGH5071 스테이션은 전류 전달 요소가 접지로 단락될 때 설치를 즉시 종료합니다. 두 제어 스테이션 모두 UPTEN의 작동을 모니터링하고 제어하기 위한 다음 기능을 제공합니다.

1. 수동 및 자동(원격)으로 설치를 켜고 끕니다.

2. 현장 네트워크의 전압 공급이 복원된 후 자체 시작 모드에서 설비가 자동으로 켜집니다.

3. 총 24시간 동안 설정된 프로그램에 따라 주기적 모드(펌프, 축적)로 설치가 자동으로 작동됩니다.

4. 오일 및 가스의 그룹 수집을 위한 자동화 시스템을 사용하여 흐름 매니폴드의 압력에 따라 설치를 자동으로 켜고 끕니다.

5. 단락이 발생하거나 정상 작동 전류를 40% 초과하는 전류 과부하가 발생하는 경우 설비를 즉시 차단합니다.

6. 모터가 정격 값의 20%만큼 과부하되면 최대 20초 동안 단기 정지됩니다.

7. 펌프로의 액체 공급이 중단되면 단기(20초) 정지됩니다.

제어 스테이션 캐비닛 도어는 스위치 블록과 기계적으로 연동됩니다. 작동 경험에서 알 수 있듯이 더 안정적이고 먼지, 습기 및 강수에 취약하지 않은 반도체 요소가 있는 비접촉식 밀폐형 제어 스테이션으로 전환하는 경향이 있습니다.

제어 스테이션은 -35 ~ +40 °C의 주변 온도에서 헛간 형태의 건물이나 캐노피(남부 지역) 아래에 설치하도록 설계되었습니다.

역의 질량은 약 160kg입니다. 크기 1300 x 850 x 400mm. UPTsEN 배송 세트에는 케이블과 드럼이 포함되어 있으며 길이는 고객이 결정합니다.

유정 작동 중에는 기술적인 이유로 펌프 서스펜션 깊이를 변경해야 합니다. 이러한 서스펜션 변경 중에 케이블을 자르거나 연장하지 않기 위해 케이블 길이는 해당 펌프의 최대 서스펜션 깊이에 따라 결정되며 더 얕은 깊이에서는 초과분은 드럼에 남습니다. 우물에서 PTsEN을 들어 올릴 때 케이블을 감는 데 동일한 드럼이 사용됩니다.

서스펜션 깊이가 일정하고 펌프 작동 조건이 안정적이므로 케이블 끝이 정션박스에 들어가므로 드럼이 필요하지 않습니다. 이러한 경우 수리 중에 특수 드럼을 운반용 트롤리 또는 기계식 구동 장치가 있는 금속 썰매에 사용하여 유정에서 제거된 케이블을 지속적이고 균일하게 당겨서 드럼에 감습니다. 이러한 드럼에서 펌프를 풀면 케이블이 고르게 공급됩니다. 드럼은 위험한 장력을 방지하기 위해 역방향 및 마찰 기능이 있는 전기 드라이브로 구동됩니다. ESP 수가 많은 석유 생산 기업에서는 KaAZ-255B 전지형 화물 차량을 기반으로 한 특수 ATE-6 운송 장치를 사용하여 변압기, 펌프, 엔진 및 유압 장치를 포함한 케이블 드럼 및 기타 전기 장비를 운송합니다. 보호 유닛.

드럼을 싣고 내리기 위해 장치에는 드럼을 플랫폼 위로 굴리기 위한 접는 방향과 로프에 70kN의 견인력을 갖는 윈치가 장착되어 있습니다. 플랫폼에는 리프팅 용량이 7.5kN이고 붐 길이가 2.5m인 유압 크레인도 있습니다. 하강된 펌핑 장치의 케이블은 웰헤드의 글랜드 씰을 통과하고 특수 분리형 씰링 플랜지를 사용하여 내부에 밀봉됩니다. 수원 십자가.

PTsEN(그림 5) 작동을 위해 장착된 일반적인 웰헤드 피팅은 케이싱에 나사로 고정되는 십자형 1로 구성됩니다.

그림 5 - PTsEN이 장착된 웰헤드 피팅

가로대에는 튜브의 하중을 받는 분리 가능한 라이너 2가 있습니다. 내유성 고무로 만든 씰 3이 분할 플랜지 5에 의해 눌려지는 라이너에 적용됩니다. 플랜지 5는 볼트로 십자 플랜지에 눌려지고 케이블 출구 4를 밀봉합니다.

피팅은 파이프 6과 체크 밸브 7을 통해 환형 가스를 제거하기 위해 제공됩니다. 피팅은 표준화된 장치와 차단 밸브로 조립됩니다. 흡반 막대 펌프로 작동할 때 유정 장비용으로 비교적 쉽게 재구성할 수 있습니다.

Borets 회사는 10~6128m 3 /day의 용량과 100~3500m의 압력을 갖춘 광범위한 수중 펌프를 생산합니다.

Borets는 모든 펌프에 대해 특정 작동 범위를 권장합니다. 최적의 효율성과 최대 TBO를 보장하려면 펌프를 이 범위 내에서 작동해야 합니다.

실제 우물 조건에서 펌프를 작동하여 최상의 결과를 얻고 고객 요구 사항을 충족하기 위해 당사는 여러 유형의 어셈블리와 펌프 단계 설계를 제공합니다.

Borets 펌프는 고형물 함량, 가스 함량 및 펌핑된 액체의 온도가 증가하는 등 어려운 조건에서 작동할 수 있습니다. 마모성 환경 영향이 증가하는 조건에서 작업할 때 작동 신뢰성을 높이기 위해 압축 펌프, 내마모성 압축 및 패키지 조립 유형이 사용됩니다.

Borets 펌프는 설계가 서로 다른 다음 단계를 사용합니다.

ESP는 2가지 지원 작업 단계입니다.
ECNMIK는 확장된 허브가 있는 균형 잡힌 임펠러를 갖춘 단일 지지 스테이지입니다.
ECNDP는 분말야금으로 생산된 2지지 스테이지입니다.
ECP 스테이지가 있는 펌프는 부식에 대한 높은 저항성, 마찰쌍 마모 및 물 마모 마모를 특징으로 하며, 스테이지 임펠러 흐름 채널의 청결성으로 인해 이 펌프는 에너지 절약 효율성을 높입니다.

펌프 헤드와 베이스는 고강도 강철로 만들어졌습니다. 공격적인 다운홀 조건을 위해 헤드와 베이스는 부식 방지 강철로 제작됩니다. 어려운 조건에서 작동할 때 펌프에는 텅스텐 카바이드 합금으로 제작된 레이디얼 베어링이 장착되어 있어 레이디얼 마모와 진동을 방지합니다. 공격적인 환경에서 ESP를 작동하기 위해 Borets 회사는 본체와 끝 부분에 부식 방지 및 내마모성 금속 코팅을 적용합니다. 이러한 코팅은 높은 경도와 연성을 갖고 있어 리프팅 작업 중 장비가 구부러질 때 균열이 발생하는 것을 방지합니다.

고온의 공격적인 화학 환경에서 장비를 작동할 때 염분 침전물을 줄이고 ESP 부품의 부식을 방지하기 위해 Borets 회사는 염 방지 폴리머 코팅을 개발했습니다. 코팅은 계단, 파이프, 끝 부분 및 패스너에 적용됩니다. 코팅을 사용하면 펌프 단계의 스케일 침전물이 줄어들고 부식, 화학적, 내마모성이 향상됩니다.

수중 원심 펌프(ESP)를 이용한 유정 운영은 현재 러시아의 주요 석유 생산 방법입니다. 이러한 시설은 우리나라의 연간 총 석유 생산량의 약 2/3를 표면으로 추출합니다.

전기 원심정 펌프(ESP)는 동적 베인 펌프 종류에 속하며 용적형 펌프에 비해 더 높은 유속과 더 낮은 압력을 특징으로 합니다.

다운홀 전기 원심 펌프의 공급 범위는 10 ~ 1000m 3 /day 이상, 압력은 최대 3500m입니다. 80m 3 /day 이상의 공급 범위에서 ESP는 모든 기계화 오일 중에서 가장 높은 효율을 갖습니다. 생산 방법. 50~300m 3 /day의 유량 범위에서 펌프 효율은 40%를 초과합니다.

전기 원심 우물 펌프의 목적은 수분 함량이 최대 99%, 기계적 불순물 함량이 최대 0.01%(0.1g/l), 경도가 최대 5 모스 포인트인 우물 오일 중에서 선택하는 것입니다. 황화수소 최대 0.001%, 가스 함량 최대 25%. 부식 방지 버전에서는 황화수소 함량이 최대 0.125%(최대 1.25g/l)일 수 있습니다. 내마모성 버전에서 기계적 불순물 함량은 최대 0.5g/l입니다. 유정 곡률의 허용 가능한 증가율은 10m당 최대 20이며, 수직에서 유정 축의 편차 각도는 최대 400입니다.

ESP의 장점은 로드 장치에 비해 작동 자동화 및 원격 상태 모니터링에 대한 잠재력이 더 크다는 것입니다. 또한 ESP는 유정 곡률의 영향을 덜 받습니다.

전기 원심 펌프의 단점은 부식성 환경, 모래 제거시 고온 및 가스 계수가 높은 조건에서 액체 점도 증가에 따른 작동 매개 변수 감소 (점도 200 이상)에서의 성능 저하입니다. cP, ESP 작동이 불가능해집니다.)

러시아의 수중 원심 펌프의 주요 제조업체는 Almetyevsk 펌프 공장(JSC ALNAS), Lebedyansky 기계 제작 공장(JSC LEMAZ) 및 모스크바 공장 Borets입니다. 예를 들어 분말 야금을 사용하여 수중 원심 펌프의 원래 단계를 생산하는 Perm 공장 Novomet JSC와 같은 다른 조직에서도 흥미로운 개발이 제안되었습니다.

러시아의 ESP는 기술 사양에 따라 제조되는 반면 해외에서는 API 요구 사항에 따라 제조됩니다.

ESP 장치의 가장 유명한 외국 제조업체는 REDA, Centrilift, ODI 및 ESP(미국)입니다. 최근에는 중화인민공화국(Temtext)의 ESP 제조업체도 활발히 활동하고 있습니다.

이 지침은 ESP의 기본 설계 다이어그램, 설계 특징 및 작동 원리를 제공합니다.

습득한 지식을 독립적으로 테스트하기 위해 지침 끝에 제어 질문 목록이 제공됩니다.

이 실험실 작업의 목적은 수중 원심 펌프의 설계를 연구하는 것입니다.

2. 이론

2.1. 수중 전기 원심 펌프의 일반 설치 다이어그램

현재까지 ESP 설치에 대한 다양한 계획과 수정이 제안되었습니다. 그림 2.1은 수중 원심 전기 펌프를 설치하여 생산 우물을 갖추기 위한 다이어그램 중 하나를 보여줍니다.

쌀. 2.1. 우물에 수중 원심 펌프의 설치 다이어그램

다이어그램에는 보상기 1, 수중 전기 모터(SEM) 2, 보호 장치 3, 가스 분리기가 포함된 수용 메쉬 4 5, 펌프 6, 낚시 헤드 7, 펌프 체크 밸브 8, 배수 밸브 9, 튜브 스트링 10, 엘보우 11, 흐름이 표시됩니다. 라인 12, 웰헤드 체크 밸브 13, 압력 게이지 14 및 16, 웰헤드 피팅 15, 케이블 라인 17, 환기 상자 연결 18, 제어 스테이션 19, 변압기 20, 우물의 동적 유체 레벨 21, 케이블 라인을 연결하기 위한 벨트 22 23번 우물의 배관 및 펌핑 장치와 생산 케이싱.

설비가 작동 중일 때 펌프 6은 배관 파이프 10을 통해 우물에서 표면으로 액체를 펌핑합니다. 펌프 6은 수중 전기 모터 2에 의해 구동되며, 전력은 케이블 17을 통해 표면에서 공급됩니다. 모터 2는 냉각수에 의해 냉각됩니다. 우물 제품의 흐름.

지상 기반 전기 장비(변압기 20이 있는 제어 스테이션 19)는 케이블 17의 손실을 고려하여 필드 전원 공급 전압을 전기 모터 2의 입력에서 최적의 전압을 제공하는 값으로 변환하도록 설계되었습니다.

그림 1.1 - 우물에 수중 원심 펌프의 설치 다이어그램.

또한 수중 설비의 작동을 제어하고 비정상적인 조건에서 이를 보호하는 데에도 사용됩니다.

국내 기술 조건에 따라 허용되는 펌프 입구의 최대 자유 가스 함량은 25%입니다. ESP 흡입구에 가스 분리기가 있는 경우 허용 가스 함량은 55%로 증가합니다. 외국 ESP 제조업체는 투입 가스 함량이 10%를 초과하는 모든 경우에 가스 분리기 사용을 권장합니다.

2.2. 펌프의 주요 구성품 및 부품의 설계

원심 펌프의 주요 요소는 임펠러, 샤프트, 하우징, 방사형 및 축 지지대(베어링), 내부 및 외부 유체 누출을 방지하는 씰입니다.

전기 원심 우물 펌프는 다단계입니다. 임펠러는 샤프트에 순차적으로 위치합니다. 각 휠에는 유체의 속도 에너지를 압력 에너지로 변환한 후 다음 휠로 전달하는 가이드 베인이 있습니다. 휠과 가이드 베인이 펌프 스테이지를 형성합니다.

휠이 순차적으로 배열된 다단 펌프에는 축방향 힘을 완화하기 위한 장치가 제공됩니다.

2.2.1. 펌프 단계

펌프 스테이지는 다운홀 원심 펌프의 주요 작동 요소이며, 이를 통해 액체 펌프에서 에너지가 전달됩니다. 스테이지는 임펠러 3과 가이드 베인 1로 구성됩니다(그림 2.2).

쌀. 2.2. ESP 스테이지

5 – 하부 지지 와셔; 6 - 보호 슬리브;

7 – 상부 지지 와셔; 8 - 샤프트

한 단계의 압력은 수주 3~7m입니다. 작은 압력 값은 임펠러의 작은 외부 직경에 의해 결정되며 케이싱의 내부 직경에 의해 제한됩니다. 펌프에 필요한 압력 값은 임펠러와 가이드 베인을 순차적으로 설치하여 달성됩니다.

계단은 각 섹션의 원통형 본체의 보어에 배치됩니다. 한 섹션은 39~200개의 스테이지를 수용할 수 있습니다(펌프의 최대 스테이지 수는 550개에 달함).

이러한 여러 단계로 ESP를 조립하고 축력에서 샤프트를 내릴 수 있도록 플로팅 임펠러가 사용됩니다. 이러한 휠은 축 방향으로 샤프트에 고정되지 않지만 가이드 베인의 지지 표면에 의해 제한된 간격 내에서 자유롭게 움직입니다. 평행 키는 바퀴가 회전하는 것을 방지합니다.

각 단계의 개별 축 지지대는 이전 단계 가이드 베인의 지지 숄더와 임펠러 보어에 압착된 마찰 방지 내마모성(텍스타일라이트) 와셔로 구성됩니다(항목 5, 그림 2.2). 이 지지대(뒤꿈치)는 앞바퀴 씰 역할도 하여 펌프 내부 누출을 줄여줍니다.

축력이 0인 경우 피드보다 약 10% 높은 모드에서 임펠러는 "부유"할 수 있습니다. 즉 위쪽으로 움직일 수 있습니다. 휠을 안정적으로 지지하기 위해 상부 축 지지대가 제공됩니다. 상부 개별 지지대에서 임펠러는 단기 시동 조건에서도 작동할 수 있습니다. 상부 지지대는 가이드 베인의 지지 칼라와 임펠러 보어에 압착된 와셔로 구성됩니다(항목 7, 그림 2.2).

펌프 스테이지의 주요 요소는 다양한 디자인을 가질 수 있습니다. 이에 따라 단계와 실제로 펌프는 다음과 같이 분류됩니다.

1. 임펠러 블레이드 장치의 설계에 따르면:

· 원통형(방사형) 블레이드(그림 2.3, a) 및 경사 원통형(방사형) 블레이드(그림 2.3, b).

방사형 가이드 블레이드가 있는 스테이지에서 이송 채널은 방사형으로 위치합니다. 수력학적으로는 더 발전되었지만 공칭 유량은 외경이 86mm와 92mm인 펌프에서는 125m 3 /day로 제한되고, 외경이 103mm와 114mm인 펌프에서는 160m 3 /day로 제한됩니다.

기울어진 원통형 블레이드가 있는 임펠러의 경우 블레이드는 축 방향에서 반경 방향으로 회전 영역으로 들어가고, 이로 인해 펌프 축에 대해 앞쪽 가장자리가 기울어집니다. 이러한 휠의 속도 계수 값은 고속 펌프의 맨 오른쪽 경계에 있으며 대각선 펌프에 접근합니다. 이러한 단계의 피드는 더 높습니다.

2. 가이드 장치의 흐름 채널 설계에 따라 스테이지는 방사형 및 "축형" 흐름 채널을 가질 수 있습니다.

반경 방향 및 축 방향 안내 날개가 있는 계단의 설계가 그림 1에 나와 있습니다. 2.3a, b.

쌀. 2.3. 임펠러와 가이드 베인이 있는 스테이지

(a) 방사형 설계 및 (b) 방사형 축 설계

가이드 베인; 4 - 와셔를 지원합니다. 5 – 샤프트; 6 – 열쇠

방사형 가이드 베인에는 유동 채널이 방사형으로 배열되어 있습니다. 이러한 가이드 장치를 갖춘 스테이지는 수력학적으로 더욱 발전했고, 기하학적 구조가 더 단순하며, 제조가 편리하지만 유량이 낮습니다(20~40m 3 /일).

"축형" 가이드 베인이 있는 스테이지는 흐름의 운동 에너지를 위치 에너지로 변환하는 채널 배열이 축형 가이드 베인에 접근하기 때문에 일반적으로 명명됩니다. 축 가이드 베인이 있는 스테이지는 더 높은 유량(40...1000m 3 /일)과 단순한 기하학적 구조를 제공하며 국내 수중 펌프 설계 제조에 널리 사용되어 현재 "방사형" 스테이지를 실질적으로 대체하고 있습니다. 더 이상 생산되지 않습니다.

2. 샤프트에 임펠러를 설치하는 방법에 따르면:

· 플로팅 임펠러가 있는 계단;

· 견고하게 고정된 바퀴가 있는 계단(외국 디자인에 사용됨).

3. 축방향 힘으로부터 하역하는 방법에 따르면:

· 임펠러가 축력으로부터 언로드된 계단(그림 2.1, 2.2);

· 후면(메인) 디스크 측면에 있는 언로딩 챔버를 사용하여 축력에서 언로드되는 단계(그림 2.4). 챔버는 슬롯 씰과 메인 디스크의 관통 구멍을 사용하여 만들어집니다. 이 방법은 기울어진 원통형 블레이드를 사용하여 단계적으로 사용됩니다.

· 후방 디스크의 외부 측면에 방사형 임펠러를 만들어 축 방향 힘으로부터 언로드되는 계단입니다(그림 2.5). 후방 디스크의 방사형 임펠러는 디스크에 작용하는 압력을 감소시키며 주로 원통형 휠에 사용됩니다. 이 경우 바퀴를 원심-와류라고 합니다.

원심 와류 휠은 Novomet에서 개발 및 제조했습니다. 제조에는 분말 야금 방법이 사용됩니다. 원심 와류 휠을 사용하면 여러 가지 장점이 있습니다. 스테이지 압력이 15~20% 증가합니다. 펌프는 가스 함량이 높은 액체(부피 기준 최대 35%)를 들어 올리는 데 사용할 수 있습니다.

무부하 임펠러가 있는 스테이지는 임펠러의 개별 하부 지지대의 사용 수명이 늘어납니다. 그러나 기술이 복잡하고 제조 복잡성이 증가했습니다. 또한, 언로딩 챔버를 이용한 언로딩 방식은 운전 중 언로딩 구멍이 막히거나 임펠러 상부 씰이 마모된 경우 기능적 고장이 발생할 수 있다.

쌀. 2.4. 무부하 임펠러를 갖춘 스테이지 설계

쌀. 2.5. Novomet의 원심 와류 펌프 단계

기구; 6 – 하부 지지 와셔; 7 – 상부 지지 와셔;

8 – 펌프 하우징

4. 플로팅형 바퀴용 지지대 생성에 따라 계단은 단일 지지 구조와 이중 지지 구조가 될 수 있습니다.

단일 지지대 설계의 계단에는 전면 디스크 측면에 하나의 개별 하부 지지대(뒤꿈치)가 있습니다.

이중 베어링 스테이지는 입구의 임펠러 허브와 가이드 베인의 끝 플랜지에 있는 텍스톨라이트 프레스 링을 통해 추가 축 지지력을 갖습니다(그림 2.6). 추가 지지대는 계단의 축 지지력과 스테이지 간 밀봉을 향상시킵니다.

쌀. 2.6. 이중 스테이지 원심 펌프

디스크; 4 – 전면 디스크의 메인 링; 5 – 후면 디스크 링

2-지지 설계의 장점은 스테이지의 메인 하부 지지대의 수명 증가, 연마성 및 부식성 유동 액체로부터 샤프트의 보다 안정적인 격리, 증가된 축 길이로 인한 서비스 수명 증가 및 펌프 샤프트의 강성 증가입니다. ESP에서 레이디얼 베어링 역할도 하는 인터스테이지 씰입니다.

2단계 지원의 단점은 제조업의 노동 강도가 증가한다는 것입니다.

4. 스테이지 실행에 따라 다음이 있을 수 있습니다.

· 기존 버전(ESP);

· 내마모성(ECNI);

· 내부식성(ECNC).

서로 다른 디자인의 펌프 단계는 작동 본체의 재질, 마찰 쌍 및 일부 구조 요소가 서로 다릅니다.

내식성 및 내마모성 계단에는 일반적으로 두 개의 개별 하부 지지대와 마모로 인한 휠 사이의 샤프트 간격을 덮는 후면 디스크 측면에 길쭉한 허브가 있습니다(그림 2.6).

일반적인 버전에서는 임펠러 및 가이드 베인 제조를 위해 주로 수정된 주철이 상부 및 하부 주요 지지대의 마찰 쌍에 사용됩니다 - 텍스톨라이트 주철, 추가 지지대 - 텍스톨라이트 주철 또는 고무 주철 . 내부식성 버전에서는 휠과 가이드 장치를 니켈 저항 주철로 제작할 수 있습니다. 내마모성 증가 - 내마모성 주철로 제작, 하부 메인 베어링의 마찰 쌍 - 고무 실리콘 흑연, 추가 지지대 - 고무 주철, 상부 베어링 - 텍스톨라이트 주철. 주철 휠은 유리 연마재로 인한 마모에 강하고 물에 부풀지 않는 폴리아미드 수지 또는 탄소 섬유로 만든 플라스틱 휠로 교체할 수도 있습니다(경험에 따르면 오일 함량이 높은 우물에서는 효율성이 떨어짐) ).

러시아 제조업체의 전통적인 제조 단계 기술은 주조입니다. 주조품의 거칠기는 Rz 40...80 마이크론(GOST 2789-83) 범위 내에 있습니다.

Novomet JSC가 개발한 분말 야금 기술을 사용하면 더 낮은 거칠기(Rz 10)를 얻을 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 스테이지의 효율성이 크게 향상되고 임펠러(원심 와류 휠)의 더욱 복잡한 디자인을 생산할 수 있게 되었습니다.

2.2.2. 펌프 베어링 유닛

다운홀 원심 전동 펌프의 베어링 유닛은 펌프 유닛의 내구성과 성능을 결정하는 주요 유닛 중 하나입니다. 이 베어링은 펌핑된 액체 매체에서 작동하며 평면 베어링입니다.

샤프트에 작용하는 축방향 힘과 반경방향 하중을 흡수하기 위해 ESP는 각각 축방향 베어링과 반경방향 베어링을 사용합니다.

2.2.2.1. 축 지지대

로터에 작용하는 축 방향 힘은 자체 중량, 샤프트 끝의 압력 차이, 압력 차이, 그리고 고정식 임펠러의 후면 및 전면 디스크 면적 차이로 인해 생성됩니다. 작동 중에 샤프트에 붙어 있거나 샤프트에 플로팅 휠이 붙어 있습니다.

축력을 흡수하는 스러스트 베어링은 펌프에 직접 설치됩니다(섹션 또는 모듈 섹션의 상부(국내 설계) 또는 펌프의 유압 보호 장치(외국 설계)).

쌀. 2.6 – 펌프 ETsNM(K)의 스러스트 베어링

1 - 유체 역학적 발 뒤꿈치; 2, 3 – 부드러운 와셔; 4, 5 – 고무 와셔 -

충격 흡수제; 6 – 상부 지지대(스러스트 베어링); 7 – 하부 지지대(스러스트 베어링);

10 – 상부 레이디얼 베어링의 고정 부싱; 11 – 회전 슬리브

상부 레이디얼 베어링

일반적인 설계(그림 2.7)의 국내 설계 스러스트 베어링은 두 개의 부드러운 와셔 2와 3 사이에 설치된 양쪽 평면에 세그먼트가 있는 링(유체역학적 힐) 1로 구성됩니다.

유체역학적 발 와셔(베어링의 움직이는 부분) 1의 세그먼트는 각도가 있는 경사면과 길이가 (0.5...0.7)·(세그먼트의 전체 길이는 어디입니까)인 평평한 플랫폼으로 만들어집니다. . 세그먼트 너비는 (1…1.4)L입니다. 제조상의 부정확성과 충격 하중 인식을 보상하기 위해 탄성 고무 충격 흡수 장치 와셔 4, 5가 매끄러운 링 아래에 배치되고 상부 6 및 하부 7 지지대(고정 스러스트 베어링)에 압착됩니다. 샤프트의 축방향 힘은 샤프트 지지대의 스프링 링(8)과 스페이서 슬리브(9)를 통해 스러스트 베어링으로 전달됩니다.

유체 역학적 힐은 스러스트 베어링에 대한 마찰 표면의 방사형 홈, 베벨 및 평평한 부분으로 만들어집니다. 일반적으로 벨트(큰 셀이 있는 기술 직물)로 만들어지며 흑연과 고무를 함침시키고 금형에서 가황 처리됩니다. 부드러운 와셔는 강철 40Х13으로 만들어집니다.

힐이 회전하면 액체는 홈을 따라 중앙에서 주변으로 이동하여 베벨 아래로 떨어지고 스러스트 베어링의 평평한 부분과 힐 사이의 틈으로 펌핑됩니다. 따라서 스러스트 베어링은 액체 층 위로 미끄러집니다. 뒤꿈치의 작동 모드에서 이러한 액체 마찰은 낮은 마찰 계수, 뒤꿈치의 마찰로 인한 에너지 손실이 미미하고, 인지할 수 있는 충분한 축력으로 뒤꿈치 부분의 낮은 마모를 제공합니다.

7 – 하부 부싱

2.2.3. 방사형 지지대

2.2.4. 샤프트

2.2.5. 액자

2.3.2.1. 전기 모터

2.3.2.2. 물 보호

쌀. 3.17. 보정기

쌀. 2.18. 흘레

2.3.2.3. 케이블 라인

쌀. 2. 20. 체크밸브

쌀. 2.21. 배수 밸브

2.4. ESP 및 ESP의 지정

펌프 본체의 직경은 어디에 있습니까?

엔진 하우징 직경;

표 2.1

지표

ESP 그룹

펌프 외경, mm

PED의 외경인 홈은 베벨 아래로 들어가고 스러스트 베어링의 평평한 부분과 힐 사이의 틈으로 펌핑됩니다. 따라서 스러스트 베어링은 액체 층 위로 미끄러집니다. 뒤꿈치의 작동 모드에서 이러한 액체 마찰은 낮은 마찰 계수, 뒤꿈치의 마찰로 인한 에너지 손실이 미미하고, 인지할 수 있는 충분한 축력으로 뒤꿈치 부분의 낮은 마모를 제공합니다.

스러스트 베어링은 최대 3MPa의 특정 하중을 허용합니다.

내마모성 펌프의 축 베어링에는 마찰 쌍의 내마모성이 더 높은 재료가 사용됩니다. 즉, 실리콘화 흑연 SG-P의 실리콘화 흑연 SG-P 또는 탄화 규소의 탄화 규소입니다.

내마모성 펌프의 스러스트 베어링 설계 옵션이 그림 1에 나와 있습니다. 2.8.

쌀. 2.8. 내마모성 펌프 축 베어링

1 – 상부 지지대; 2 – 고무 와셔; 3 – 상부 스러스트 베어링;

4 – 하부 스러스트 베어링; 5 – 낮은 지원; 6 – 상부 부싱;

7 – 하부 부싱