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磁傳動增壓泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計

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為了解決增壓注水泵在高壓條件下機械密封存在的密封性差、可靠性低等問題，根據(jù)磁傳動技術(shù)特點設(shè)計一種磁傳動增壓泵，通過磁傳動裝置將電動機與潛油電泵相連，用于潛油電泵井的注水開發(fā)。設(shè)計的磁傳動增壓泵采用內(nèi)循環(huán)冷卻散熱方式。磁傳動增壓泵結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好、工作介質(zhì)無泄漏、現(xiàn)場管理方便，有效地解決了磁傳動泵普遍存在的冷卻散熱難的問題，同時在單井排量小于100 m3/d的情況下該設(shè)備可實現(xiàn)雙井雙注。

磁傳動技術(shù)；增壓泵；冷卻散熱；結(jié)構(gòu)設(shè)計

引言

目前，增壓泵普遍使用多級離心泵，但現(xiàn)有多級離心泵軸端主要為機械密封，在高壓條件下存在密封性差、泄漏嚴(yán)重、無故障運轉(zhuǎn)周期短、現(xiàn)場維護工作量大等問題[1]，致使設(shè)備的工作壽命和可靠性都很低，因密封失效而停泵檢修的事故率在離心式增壓泵中約占70%以上[2]。而發(fā)展日趨成熟的磁力傳動技術(shù)可將高壓動密封變?yōu)殪o密封，有效地解決了傳統(tǒng)機械密封結(jié)構(gòu)存在的弊端。因此設(shè)計一種磁傳動增壓泵，通過磁傳動裝置將電機與潛油電泵相連，用于潛油電泵井的注水開發(fā)。

磁力傳動泵雖然可以把電動機傳動軸易磨損的動密封變成靜密封，實現(xiàn)無摩擦、無泄漏的動力傳遞，但其產(chǎn)生的磁渦流熱、軸承摩擦發(fā)熱、固體與液體表面摩擦發(fā)熱以及液體內(nèi)部發(fā)熱等多種熱源[3]將會導(dǎo)致磁轉(zhuǎn)子退磁，嚴(yán)重影響磁傳動裝置的壽命，所以解決好冷卻散熱問題是磁傳動增壓泵的設(shè)計關(guān)鍵。

1工作原理

磁傳動增壓泵的基本結(jié)構(gòu)見圖1，磁傳動增壓泵地面部分結(jié)構(gòu)見圖2。圖2中磁傳動增壓泵不含潛油電泵部分，潛油電泵與地面?zhèn)鲃硬糠滞ㄟ^螺紋連接。設(shè)計來水壓力14 MPa，增壓3.5 MPa，排量200 m3/d。工作時，電動機軸帶動外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，外磁轉(zhuǎn)子通過拉推磁路的作用力帶動內(nèi)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子通過傳動軸與泵軸相連，進而驅(qū)動潛油電泵運轉(zhuǎn)。內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子之間的高強度薄壁隔套，對工作介質(zhì)起到了密封作用。而花鍵套、泵接頭、高壓倉接頭處的流道所形成的回路起到了隔離套冷卻散熱作用。

圖1 磁傳動增壓泵結(jié)構(gòu)

圖2 磁傳動增壓泵地面部分結(jié)構(gòu)

2散熱結(jié)構(gòu)

磁傳動裝置常用的冷卻散熱方式有外冷卻散熱方式和內(nèi)冷卻散熱方式[4]，結(jié)合使用環(huán)境、空間限制及資源優(yōu)化等特點，設(shè)計的磁傳動增壓泵采用內(nèi)循環(huán)冷卻散熱方式。工作中，由于壓差的作用，潛油電泵抽汲進來的液體大部分通過泵接頭處的孔排到高壓倉接頭中，然后通過兩個對稱的出液管線排到注水井中。而一小部分液體通過花鍵套上的孔流到內(nèi)磁轉(zhuǎn)子內(nèi)，這部分流體吸收轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的部分熱能，然后從內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套的間隙經(jīng)過泵接頭上的流道流回到泵內(nèi)，從而實現(xiàn)了隔離套的冷卻散熱。該設(shè)備在單井排量小于100 m3/d的情況下可以通過兩個出液口實現(xiàn)雙井雙注。

3結(jié)論

磁傳動增壓泵是一種可靠性好、密封壓力高、工作介質(zhì)無泄漏、結(jié)構(gòu)簡單、現(xiàn)場管理方便的注采設(shè)備；該設(shè)備可廣泛應(yīng)用于高壓油水井的注水開發(fā)領(lǐng)域，可有效地解決磁傳動泵普遍存在的冷卻散熱難的問題；在單井排量小于100 m3/d的情況下可以實現(xiàn)雙井雙注。

[1]仇光錄，李飛明，張振，等．CCDB型磁傳動水平注水泵[J]．石油機械，1999，27（10）：27-29.

[2]劉新巖．油田注水用磁力傳動增壓系統(tǒng)的研究[J]．石油儀器，2010（4）：6-8.

[3]劉泉明，張銀．150YZC磁力傳動丙烷增壓泵的設(shè)計及其應(yīng)用[J]．石油化工設(shè)備技術(shù)，2002，23（4）：24-26.

[4]趙克中．磁力驅(qū)動技術(shù)與設(shè)備[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：138-139.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.036

2015-04-29