磁传动增压泵的结构设计

2015-01-12大庆油田工程有限公司

油气田地面工程 2015年8期

大庆油田工程有限公司

磁传动增压泵的结构设计

叶鑫锐大庆油田工程有限公司

为了解决增压注水泵在高压条件下机械密封存在的密封性差、可靠性低等问题，根据磁传动技术特点设计一种磁传动增压泵，通过磁传动装置将电动机与潜油电泵相连，用于潜油电泵井的注水开发。设计的磁传动增压泵采用内循环冷却散热方式。磁传动增压泵结构简单、密封性能好、工作介质无泄漏、现场管理方便，有效地解决了磁传动泵普遍存在的冷却散热难的问题，同时在单井排量小于100 m3/d的情况下该设备可实现双井双注。

磁传动技术；增压泵；冷却散热；结构设计

引言

目前，增压泵普遍使用多级离心泵，但现有多级离心泵轴端主要为机械密封，在高压条件下存在密封性差、泄漏严重、无故障运转周期短、现场维护工作量大等问题[1]，致使设备的工作寿命和可靠性都很低，因密封失效而停泵检修的事故率在离心式增压泵中约占70%以上[2]。而发展日趋成熟的磁力传动技术可将高压动密封变为静密封，有效地解决了传统机械密封结构存在的弊端。因此设计一种磁传动增压泵，通过磁传动装置将电机与潜油电泵相连，用于潜油电泵井的注水开发。

磁力传动泵虽然可以把电动机传动轴易磨损的动密封变成静密封，实现无摩擦、无泄漏的动力传递，但其产生的磁涡流热、轴承摩擦发热、固体与液体表面摩擦发热以及液体内部发热等多种热源[3]将会导致磁转子退磁，严重影响磁传动装置的寿命，所以解决好冷却散热问题是磁传动增压泵的设计关键。

1工作原理

磁传动增压泵的基本结构见图1，磁传动增压泵地面部分结构见图2。图2中磁传动增压泵不含潜油电泵部分，潜油电泵与地面传动部分通过螺纹连接。设计来水压力14 MPa，增压3.5 MPa，排量200 m3/d。工作时，电动机轴带动外磁转子旋转，外磁转子通过拉推磁路的作用力带动内磁转子旋转，内磁转子通过传动轴与泵轴相连，进而驱动潜油电泵运转。内、外磁转子之间的高强度薄壁隔套，对工作介质起到了密封作用。而花键套、泵接头、高压仓接头处的流道所形成的回路起到了隔离套冷却散热作用。

图1 磁传动增压泵结构

图2 磁传动增压泵地面部分结构

2散热结构

磁传动装置常用的冷却散热方式有外冷却散热方式和内冷却散热方式[4]，结合使用环境、空间限制及资源优化等特点，设计的磁传动增压泵采用内循环冷却散热方式。工作中，由于压差的作用，潜油电泵抽汲进来的液体大部分通过泵接头处的孔排到高压仓接头中，然后通过两个对称的出液管线排到注水井中。而一小部分液体通过花键套上的孔流到内磁转子内，这部分流体吸收转子旋转产生的部分热能，然后从内磁转子与隔离套的间隙经过泵接头上的流道流回到泵内，从而实现了隔离套的冷却散热。该设备在单井排量小于100 m3/d的情况下可以通过两个出液口实现双井双注。