專利名稱：數(shù)控注水增壓屏蔽泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，確切地說，涉及一種數(shù)控注水增壓屏蔽泵，屬于油田注水系統(tǒng)終端增壓裝置技術(shù)領(lǐng)域。
注水系統(tǒng)是油田生產(chǎn)的最大耗電用戶，全國(guó)各油田的日注水量已達(dá)到190萬立方，日耗電量約1500萬度。而油田井網(wǎng)的各注水井要求注水的壓力是不等的，傳統(tǒng)的注水系統(tǒng)是把注水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力提升到滿足各油井中需要注水壓力最高的注水井所需要的水壓。然后在配水站，根據(jù)各注水井的配注參數(shù)，用閥門節(jié)流的辦法控制每一口井的注入量，經(jīng)過配水站之后，注水管網(wǎng)中的水壓就降低到各井所需的注入壓力了。這種傳統(tǒng)方法可以稱之為終端節(jié)流降壓法，它的不合理之處就是能耗太高，大量的電力用于使水網(wǎng)中的水壓升高，這個(gè)能量又被閥門節(jié)流白白消耗掉了。
本實(shí)用新型的目的是為改變上述注水系統(tǒng)的弊病而提供的一種可控增壓配注裝備－－數(shù)控注水增壓屏蔽泵。
本實(shí)用新型是由離心水泵與其驅(qū)動(dòng)電機(jī)組合構(gòu)成的，主要特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一個(gè)其轉(zhuǎn)軸與泵軸連成一個(gè)整體的屏蔽式稀土轉(zhuǎn)子同步電機(jī)。它的轉(zhuǎn)子是以稀土永磁材料作為磁體的二極(或多極)轉(zhuǎn)子，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一層圓筒形屏蔽隔套，使轉(zhuǎn)子被密封在與泵腔合成一個(gè)密封空間的屏蔽套內(nèi)腔里，使泵腔里的液體不致外泄。
如在油田推廣應(yīng)用本實(shí)用新型，就可把傳統(tǒng)注水管網(wǎng)中的終端節(jié)流降壓配注法改為先進(jìn)的終端增壓配注法，即將注水系統(tǒng)總管網(wǎng)的壓力降到10兆帕(MPa)左右，然后在配水站，根據(jù)各注水井的配注參數(shù)控制增壓泵，將壓力提高到注入井所需要的水壓。這樣，一方面可以消除閥門節(jié)流的終端能耗；另一方面由于注水管網(wǎng)中的水壓下降，就可在原有注水管網(wǎng)基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)注水流程、管線進(jìn)行技術(shù)改造，并延長(zhǎng)其使用壽命；而對(duì)新建管網(wǎng)而言，則可降低注水系統(tǒng)的基建投資。再者，由于主泵站提升揚(yáng)程下降之后，水泵的比轉(zhuǎn)速提高，機(jī)械效率也會(huì)相應(yīng)提高，這又會(huì)使電能消耗有所降低。此外，由于本實(shí)用新型采用稀土同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以與數(shù)控變頻電源(例如PWM型逆變電源)配套使用，且與電源頻率同步，只要控制變頻電源就能對(duì)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，進(jìn)而隨機(jī)控制泵的工況。納入石油生產(chǎn)系統(tǒng)的注水管網(wǎng)后，可隨時(shí)調(diào)整輸出水壓及流量，也即成為變工況設(shè)備，能更好地滿足生產(chǎn)需求和做到節(jié)能增產(chǎn)。



圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型是由離心泵與其驅(qū)動(dòng)電機(jī)組合構(gòu)成的裝置，其中離心泵可以是單級(jí)的，也可以是多級(jí)的。為了簡(jiǎn)化，
圖1所示的是單級(jí)離心水泵及驅(qū)動(dòng)源的結(jié)構(gòu)，多級(jí)泵的結(jié)構(gòu)與此類同。圖中左半部是單級(jí)水泵1，其中2是泵殼體，3是泵蓋，4是葉輪，5是葉輪環(huán)，6是與電機(jī)軸連成一體的泵軸。離心泵的結(jié)構(gòu)與常規(guī)水泵相似，主要區(qū)別就在于其驅(qū)動(dòng)電機(jī)是與泵的轉(zhuǎn)軸連成一個(gè)整體的屏蔽式稀土轉(zhuǎn)子同步電機(jī)7。這里10是定子繞組，11是定子鐵芯，12是定子外殼，13是風(fēng)扇電機(jī)，14是冷卻風(fēng)扇，該電機(jī)的定子部分結(jié)構(gòu)與普通鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)相同，其區(qū)別在于在定子10與轉(zhuǎn)子16之間有一層圓筒型屏蔽隔套15把兩者分隔開和轉(zhuǎn)子是以稀土永磁材料作為磁體的。屏蔽套15的左側(cè)有閥與泵體相連，使轉(zhuǎn)子16被密封在屏蔽套內(nèi)腔里。屏蔽隔套15是采用奧氏體非磁性材料制造的，由于電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的原因，屏蔽套的壁厚不能太大，但又要承受泵體吸入端高達(dá)10兆帕(MPa)以上高壓液體的沖擊，所以，需選用高強(qiáng)度鋼材制作。另外屏蔽套與定子用環(huán)氧樹脂或其他類似材料灌封，使之與轉(zhuǎn)子成為一個(gè)承壓整體。該電機(jī)的轉(zhuǎn)子16是用具有良好導(dǎo)磁性能和剛性較高的鋼材制作的表面光潔的實(shí)心園柱體。在此園柱體中間有兩個(gè)或多個(gè)填滿安放稀土永磁體作為磁極的槽孔17，由多個(gè)薄片狀稀土單體疊合粘接而成的稀土磁體17就填滿安放在此槽孔中，并被全部密封在轉(zhuǎn)子16里，類似異步電機(jī)的隱極式轉(zhuǎn)子充磁后作為磁極；不象電磁極那樣需要消耗電流，還節(jié)省了大量的有色金屬。而且，由于轉(zhuǎn)子中沒有電力消耗，也不會(huì)因此發(fā)熱，毋須考慮轉(zhuǎn)子的冷卻問題，而最大的優(yōu)點(diǎn)是稀土轉(zhuǎn)子同步電機(jī)可與數(shù)控電源配套使用，可隨機(jī)調(diào)節(jié)電源頻率控制本實(shí)用新型的輸出工況。
屏蔽套15與定子灌封之后，兩者之間的空腔應(yīng)填入填充劑18，使屏蔽隔套成為一個(gè)密封的耐壓容器，屏蔽隔端側(cè)的法蘭19與泵體連接安裝之后，泵腔就與屏蔽套內(nèi)腔形成一個(gè)密封空間，泵的的轉(zhuǎn)軸6與電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸是連成一體的，和轉(zhuǎn)子是一個(gè)整體，都在同一個(gè)密封空間內(nèi)工作，泵腔里的液體不會(huì)向外泄漏，因此這種泵不需要再裝置機(jī)械密封，就可以在很高的吸入壓力條件下工作，特別適用于油田注水增壓。電機(jī)轉(zhuǎn)子的支承軸承8和止推軸承9均應(yīng)選用水潤(rùn)滑軸承。
由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過法蘭19與泵體安裝后成為一體，就不需要專門的電機(jī)座及安裝基礎(chǔ)，只要將泵的進(jìn)出口法蘭與注水管線連接以后，本實(shí)用新型就已固定安裝好了，使其機(jī)械結(jié)構(gòu)及安裝程序大為簡(jiǎn)化。
本實(shí)用新型與數(shù)控電源相配套使用，就可以根據(jù)各注水井的配注參數(shù)，調(diào)整其輸出水壓，成為終端可控增壓配注的理想裝備。它的驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗少，但具有同步數(shù)控電機(jī)的特性，與泵體有機(jī)地聯(lián)成一個(gè)整體，并簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，安裝基礎(chǔ)，尤其是對(duì)整個(gè)油田的注水系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)電一體化的根本性變革提供了物質(zhì)裝備。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控注水增壓屏蔽泵，是由離心水泵與其驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成的，其特征在于驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一個(gè)其轉(zhuǎn)軸與泵軸連成一個(gè)整體的屏蔽式稀土轉(zhuǎn)子同步電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子是以稀土永磁材料作為磁體的二極(或多極)轉(zhuǎn)子，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一層圓筒形屏蔽隔套，使轉(zhuǎn)子被密封在與泵腔合成一個(gè)密封空間的屏蔽套內(nèi)腔里，使泵腔里液體不致外泄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控注水增壓屏蔽泵，其特征在于離心水泵可是單級(jí)的，也可以是多級(jí)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控注水增壓屏蔽泵，其特征在于轉(zhuǎn)子的支承及止推軸承均為水潤(rùn)滑軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控注水增壓屏蔽泵，其特征在于屏蔽隔套是用奧氏體非磁性材料制成的。
專利摘要一種數(shù)控注水增壓屏蔽泵，是由離心水泵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成的，其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一個(gè)其轉(zhuǎn)軸與泵軸連成一個(gè)整體的屏蔽式稀土轉(zhuǎn)子同步電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子是以稀土永磁材料作為磁體的二極或多極轉(zhuǎn)子，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一層圓筒型屏蔽隔套，使轉(zhuǎn)子被密封在與泵合成一個(gè)密封空間的屏蔽套內(nèi)腔里，使泵腔里液體不致外泄。如在油田推廣本設(shè)備，可把注水管網(wǎng)改為終端配注，節(jié)約能耗和提高設(shè)備使用壽命。
文檔編號(hào)F04D13/06GK2089539SQ91217569
公開日1991年11月27日 申請(qǐng)日期1991年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月9日
發(fā)明者莫湖 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠