潜油电泵结构及工作原理学习教案

1、会计学1潜油电泵结构及工作潜油电泵结构及工作(gngzu)原理原理第一页，共42页。第一章、潜油电泵发展第一章、潜油电泵发展(fzhn)概况概况第二章、潜油电泵系统第二章、潜油电泵系统(xtng)组成组成第三章、机组各部件第三章、机组各部件(bjin)的作用的作用第四章、第四章、潜油电泵各部件工作原理潜油电泵各部件工作原理第1页/共42页第二页，共42页。第2页/共42页第三页，共42页。第3页/共42页第四页，共42页。第4页/共42页第五页，共42页。1.套管套管(to un) 11.接线盒接线盒2.导向器导向器 12.控制柜控制柜3.电机电机 13.变压器变压器4.引线电缆引线电缆 14

2、.井口井口5.保护器保护器 15.泄流阀泄流阀 6.分离器分离器 16.单向阀单向阀7.泵泵 17.动力电缆动力电缆8.电缆卡子电缆卡子9.泵头泵头10.油管油管第5页/共42页第六页，共42页。第6页/共42页第七页，共42页。第7页/共42页第八页，共42页。第8页/共42页第九页，共42页。第9页/共42页第十页，共42页。第10页/共42页第十一页，共42页。第11页/共42页第十二页，共42页。第12页/共42页第十三页，共42页。第13页/共42页第十四页，共42页。第14页/共42页第十五页，共42页。第15页/共42页第十六页，共42页。第16页/共42页第十七页，共42页。

3、渤海石油渤海石油(shyu)(shyu)装备中成机械制造公司装备中成机械制造公司 潜油电机(dinj)1、潜油电机结构、潜油电机结构(jigu)组成组成 1.1定子系统定子系统: 主要由定子铁芯、定子绕组及壳体组成。主要由定子铁芯、定子绕组及壳体组成。 a.定子铁芯：由优质性能的硅钢片冲成定子冲片叠压而成。其主要作用是导磁和嵌入绕组。定子铁芯：由优质性能的硅钢片冲成定子冲片叠压而成。其主要作用是导磁和嵌入绕组。 b.定子绕组：由定子绕组：由F46薄膜绕包铜线制成的三相绕组在定子空间为薄膜绕包铜线制成的三相绕组在定子空间为120分布。其作用是通过三相交流电流产生旋转磁场，耐温达分布。其作用是通过

4、三相交流电流产生旋转磁场，耐温达180以上。以上。 c.壳体：由优质碳素结构钢制成，有足够的强度起结构支撑和连接作用。壳体：由优质碳素结构钢制成，有足够的强度起结构支撑和连接作用。第17页/共42页第十八页，共42页。 渤海渤海(b hi)(b hi)石油装备中成机械制造公司石油装备中成机械制造公司1.2转子系统：转子系统： 主要由转子、轴、扶正轴承等组成。主要由转子、轴、扶正轴承等组成。 a.转子：由优质性能的硅钢片冲成转子冲片叠压而成。转子槽中穿转子：由优质性能的硅钢片冲成转子冲片叠压而成。转子槽中穿有铜导条，有铜导条， 转子两端用铜端环与导条铆压或焊牢。其作用是导磁并产转子两端用铜端环与

5、导条铆压或焊牢。其作用是导磁并产生电磁转矩输出机械功率带动电泵旋转。生电磁转矩输出机械功率带动电泵旋转。 b.电机轴：转子转轴式一根细长的空心轴，其作用是用来连接和固电机轴：转子转轴式一根细长的空心轴，其作用是用来连接和固定各转子节、扶正轴承。在转轴上，按一定距离间隔地开有许多径向油定各转子节、扶正轴承。在转轴上，按一定距离间隔地开有许多径向油孔，其作用是通过中心孔、油孔来润滑扶正轴承内外套并润滑油的流道。孔，其作用是通过中心孔、油孔来润滑扶正轴承内外套并润滑油的流道。 c.扶正轴承：防止细长转子运转与定子相擦起扶正作用。主要由转扶正轴承：防止细长转子运转与定子相擦起扶正作用。主要由转子铜套和

6、轴承构成滑动轴承，每两个相邻的转子之间安放子铜套和轴承构成滑动轴承，每两个相邻的转子之间安放(nfng)一个。一个。转子之间有均匀的气隙，提高潜油电机运行的可靠性。转子之间有均匀的气隙，提高潜油电机运行的可靠性。1.3接头接头 电机定子的两端安装各种接头，如电机头、上接头、下接头等。它们电机定子的两端安装各种接头，如电机头、上接头、下接头等。它们(t men)的作的作用一般是容安装止推轴承、扶正电机轴、引出和保护电机引线、密封电机以及上下节用一般是容安装止推轴承、扶正电机轴、引出和保护电机引线、密封电机以及上下节连接等作用。连接等作用。第18页/共42页第十九页，共42页。 渤海石油装备渤海石

7、油装备(zhungbi)(zhungbi)中成机中成机械制造公司械制造公司2.潜油电机结构特点潜油电机结构特点: 外形尺寸细长，电机外径与其长度比外形尺寸细长，电机外径与其长度比(细长比细长比) 最大可达最大可达1:100左左右。外部直径及适应井径右。外部直径及适应井径 定转子铁芯分段组成定转子铁芯分段组成:每相邻两个转子间放置一套扶正轴承。每相邻两个转子间放置一套扶正轴承。 潜油电机的保护器。潜油电机的保护器。 采用具有特殊采用具有特殊(tsh)的内腔油循环系统。的内腔油循环系统。3.潜油电机工作原理潜油电机工作原理: 潜油电机属三相交流鼠笼异步电机，其工作原理为潜油电机属三相交流鼠笼异步电

8、机，其工作原理为:当定子三当定子三相绕组接通三相交流电源时，在电机定子内部产生一个转速为相绕组接通三相交流电源时，在电机定子内部产生一个转速为60f/P的旋转磁场，其转向取决于电流相序。由于此旋转磁场切的旋转磁场，其转向取决于电流相序。由于此旋转磁场切割转子导条，根据电磁感应定律，在闭合的转子回路中将产生感割转子导条，根据电磁感应定律，在闭合的转子回路中将产生感应电流；又由于电动机法则此感应电流在旋转磁场中又将受到力应电流；又由于电动机法则此感应电流在旋转磁场中又将受到力的作用，从而产生了电磁转矩使转子沿着旋转磁场的方向带动负的作用，从而产生了电磁转矩使转子沿着旋转磁场的方向带动负载载(fzi

9、)做异步转动。做异步转动。第19页/共42页第二十页，共42页。 渤海石油装备渤海石油装备(zhungbi)(zhungbi)中成机械制造中成机械制造公司公司保护器保护器按结构按结构(jigu)分为分为沉降沉降(chnjing)式保护器式保护器组合式保护器组合式保护器 串接的复合型保护器串接的复合型保护器胶囊式保护器胶囊式保护器第20页/共42页第二十一页，共42页。 渤海石油装备渤海石油装备(zhungbi)(zhungbi)中成机械制造公中成机械制造公司司1.沉降式保护器沉降式保护器 1.1结构组成结构组成(z chn)： 沉降式保护器由保护器头、轴、机械密封、密封座、壳体、沉降式保护器由

10、保护器头、轴、机械密封、密封座、壳体、止推轴承、底座、护轴管、沉降管和呼吸管等主要部件组成止推轴承、底座、护轴管、沉降管和呼吸管等主要部件组成(z chn)。它设有两道机械密封。它设有两道机械密封,两个沉降室使电机内腔与两个沉降室使电机内腔与井液完全隔离井液完全隔离, 有较高的可靠性。有较高的可靠性。 1.2工作原理：工作原理： 保护器安装在分离器和电机之间。保护器通过沉降管与井保护器安装在分离器和电机之间。保护器通过沉降管与井液连通液连通,由于每个沉降室的上方均有一道机械密封，所以保证由于每个沉降室的上方均有一道机械密封，所以保证进入到沉降室的井液能处在沉降室的下方。不能通过沉降室进入到沉降

11、室的井液能处在沉降室的下方。不能通过沉降室上方的连通孔流入下级沉降室和电机中，保证了电机内部电上方的连通孔流入下级沉降室和电机中，保证了电机内部电机油的清洁度和绝缘性能，同时提供了电机油受热膨胀的路机油的清洁度和绝缘性能，同时提供了电机油受热膨胀的路径和容腔，既保证了密封又使机组内外压力平衡。设置在下径和容腔，既保证了密封又使机组内外压力平衡。设置在下沉降室上方的止推轴承装置用来承受泵及保护器的轴向力沉降室上方的止推轴承装置用来承受泵及保护器的轴向力 。第21页/共42页第二十二页，共42页。 渤海石油渤海石油(shyu)(shyu)装备中成机械制造公装备中成机械制造公司司2.胶囊式保护器的结

12、构特征及工作原理：胶囊式保护器的结构特征及工作原理： 2.1 结构特征：结构特征： 胶囊式保护器：由保护器头、轴、座、密封座、胶囊式保护器：由保护器头、轴、座、密封座、壳体、胶囊支架环、胶囊、溢流阀、护轴管、止推轴壳体、胶囊支架环、胶囊、溢流阀、护轴管、止推轴承和联接承和联接(lin ji)座等组成，它为预注油式结构，胶囊座等组成，它为预注油式结构，胶囊使电机内腔与井液完全隔离，可靠性高，适用于斜井、使电机内腔与井液完全隔离，可靠性高，适用于斜井、水平井。水平井。 2.2 工作原理：工作原理： 胶囊式保护器安装于分离器与电机之间，保护器胶囊式保护器安装于分离器与电机之间，保护器的止推轴承可以承

13、受泵的轴向压力，保护器的胶囊在的止推轴承可以承受泵的轴向压力，保护器的胶囊在电机油和井液之间形成了有弹性的隔离层。由于它的电机油和井液之间形成了有弹性的隔离层。由于它的调节作用调节作用,使得电机在运行和停机时，电机油的热胀冷使得电机在运行和停机时，电机油的热胀冷缩不会导致井液进入电机内腔，保护了电机绝缘。缩不会导致井液进入电机内腔，保护了电机绝缘。 第22页/共42页第二十三页，共42页。 渤海石油装备渤海石油装备(zhungbi)(zhungbi)中成机械制造公中成机械制造公司司 3.复合式保护器的结构特征及工作原理：复合式保护器的结构特征及工作原理： 3.1结构特征：结构特征： 这种新型保

14、护器是集国内外各家之所长，采用了最佳保护结这种新型保护器是集国内外各家之所长，采用了最佳保护结构，即：将胶囊式保护器和沉降式保护器分别构，即：将胶囊式保护器和沉降式保护器分别(fnbi)设计成设计成标准节的形式，便于互换及组合，整体结构为标准节的形式，便于互换及组合，整体结构为“积木式积木式” 。 3.2工作原理：工作原理： 因复合式保护器是由沉降式标准元及胶囊式标准单元组合为因复合式保护器是由沉降式标准元及胶囊式标准单元组合为一体，所以沉降式标准单元与沉降式保护器相同，胶囊式标准一体，所以沉降式标准单元与沉降式保护器相同，胶囊式标准单元与胶囊式保护器相同。当第一个单元保护器失效第二个单单元与

15、胶囊式保护器相同。当第一个单元保护器失效第二个单元继续工作。为此可靠性高，适应性广。元继续工作。为此可靠性高，适应性广。第23页/共42页第二十四页，共42页。 渤海石油装备渤海石油装备(zhungbi)(zhungbi)中成机械制造公中成机械制造公司司4.保护器的密封：保护器的密封： 旋转轴的密封旋转轴的密封 采用机械密封采用机械密封,机械密封的结构、原理机械密封的结构、原理(yunl)、材料及精密度联接材料及精密度联接 螺纹的密封螺纹的密封 采用采用“O”形橡胶密封圈，密封圈的材料、压缩形橡胶密封圈，密封圈的材料、压缩量、及配合面的精度。量、及配合面的精度。 螺塞及阀体的密封螺塞及阀体的密

16、封 利用铅的延展性及填充性采用铅垫密封。利用铅的延展性及填充性采用铅垫密封。第24页/共42页第二十五页，共42页。 渤海石油装备中成机械制造渤海石油装备中成机械制造(j xi (j xi zh zo)zh zo)公司公司油气分离器油气分离器1、分离器的分类、分离器的分类(fn li) 按气体从混合液分离的方式及结构的不同按气体从混合液分离的方式及结构的不同(b tn)，可把分，可把分离器分为三种类型：沉降式气液分离器、旋转式气液分离器、离器分为三种类型：沉降式气液分离器、旋转式气液分离器、涡流式气液分离器。涡流式气液分离器。 按分离能力可把分离器分为：单级分离器、双级分离器按分离能力可把分离

17、器分为：单级分离器、双级分离器. 1.1沉降式分离器结构沉降式分离器结构 潜油电泵用沉降式分离器主要由上接头、外壳、扶潜油电泵用沉降式分离器主要由上接头、外壳、扶正器、传动轴、流体导向片、内腔进液孔、叶轮、隔离正器、传动轴、流体导向片、内腔进液孔、叶轮、隔离套、花键套、下接头等组成。套、花键套、下接头等组成。第25页/共42页第二十六页，共42页。 渤海石油装备中成机械制造渤海石油装备中成机械制造(j xi (j xi zh zo)zh zo)公司公司1.2旋转式分离器结构旋转式分离器结构 电泵用沉降式分离器主要由上接头、交叉导轮组成、电泵用沉降式分离器主要由上接头、交叉导轮组成、分离转子、轴

18、、导流轮、叶轮、外壳、诱导轮、花键套、分离转子、轴、导流轮、叶轮、外壳、诱导轮、花键套、下接头等组成。下接头等组成。 旋转式分离器的结构比沉降式分离器的结构复杂，他旋转式分离器的结构比沉降式分离器的结构复杂，他利用气液两相的密度不同，通过使气、液两相高速旋转产利用气液两相的密度不同，通过使气、液两相高速旋转产生不同的离心力而使气液两相分离。生不同的离心力而使气液两相分离。2 .工作原理工作原理 无论是沉降式气液分离器，还是旋转式及涡流式气液无论是沉降式气液分离器，还是旋转式及涡流式气液分离器，它们都是利用气体和液体密度不同使气液两相产分离器，它们都是利用气体和液体密度不同使气液两相产生的重力大

19、小不同的原理，增加气泡生的重力大小不同的原理，增加气泡(qpo)的轴向向上速的轴向向上速度，降低气泡度，降低气泡(qpo)径向向心速度来进行气液分离的。轻径向向心速度来进行气液分离的。轻的气体沿轴向向上进入油套环形空间，重的液体则通过重的气体沿轴向向上进入油套环形空间，重的液体则通过重力的作用沿流道进入多级离心泵的入口力的作用沿流道进入多级离心泵的入口第26页/共42页第二十七页，共42页。 渤海石油装备渤海石油装备(zhungbi)(zhungbi)中成机械制中成机械制造公司造公司潜油离心泵潜油离心泵 1.潜油离心泵组成潜油离心泵组成 潜油离心泵主要由两大部分组成，即转动部分和固潜油离心泵主

20、要由两大部分组成，即转动部分和固定部分。其主要潜油泵的主要零部件：叶轮、导壳、定部分。其主要潜油泵的主要零部件：叶轮、导壳、泵轴、泵壳、上泵头、下泵头、轴承支座组成。按不泵轴、泵壳、上泵头、下泵头、轴承支座组成。按不同结构分为同结构分为(fn wi)：全浮式、半浮式、全压式三种。：全浮式、半浮式、全压式三种。 第27页/共42页第二十八页，共42页。壳体 轴 P1=P0+P 导壳流道 P0 减磨垫 叶轮(yln)潜油离心泵在举升井液的同时会产潜油离心泵在举升井液的同时会产生一个向下的轴向力生一个向下的轴向力,潜油离心泵剩余轴潜油离心泵剩余轴向力的卸荷方式主要有以下几种类型：向力的卸荷方式主要有

21、以下几种类型：半浮式泵叶轮水力不平衡力通过各半浮式泵叶轮水力不平衡力通过各级导壳卸荷；级导壳卸荷；全浮式泵剩余轴向力将通过泵轴、全浮式泵剩余轴向力将通过泵轴、分离器轴、上保护器轴传递分离器轴、上保护器轴传递(chund)到到保护器止推轴承上卸荷保护器止推轴承上卸荷 ；半浮式泵剩余轴向力通过半浮式泵剩余轴向力通过40%导壳导壳卸荷；卸荷；全固定式泵，其轴向力（包括叶轮全固定式泵，其轴向力（包括叶轮水力不平衡力）全部通过保护器止推轴承水力不平衡力）全部通过保护器止推轴承卸荷。卸荷。第28页/共42页第二十九页，共42页。310gQHN Q离心泵的实际离心泵的实际(shj)平均流量，平均流量，m3/

22、s，可以实际可以实际(shj)测量；测量； H离心泵的实际离心泵的实际(shj)输出压头，或有输出压头，或有效压头，效压头，m液柱，可以液柱，可以实际实际(shj)测量；测量； 被输送液体的被输送液体的密度，密度，Kg/m3第29页/共42页第三十页，共42页。 渤海石油装备渤海石油装备(zhungbi)(zhungbi)中成机械制造中成机械制造公司公司3. 潜油离心泵主要性能参数潜油离心泵主要性能参数 3.1 流量：流量： 泵的流量是指泵在单位时间内所抽送的液体的体积泵的流量是指泵在单位时间内所抽送的液体的体积(tj)，用，用Q表示，其单位为表示，其单位为m3/d。 3.2 扬程扬程(H)：

23、 泵的扬程是指单位重量的液体流过泵后其能量的增泵的扬程是指单位重量的液体流过泵后其能量的增值，用值，用H表示，其单位为表示，其单位为m。 3.3 转速：转速： 泵的转速是指单位时间内泵叶轮的回转数，用泵的转速是指单位时间内泵叶轮的回转数，用n表示，表示，其单位为其单位为r/min。 3.4 功率：功率： 泵的功率是指泵的输入功率，即电机传递给泵的功泵的功率是指泵的输入功率，即电机传递给泵的功率率,以以Ne表示，其单位为表示，其单位为kW。 3.5效率：效率： 泵的效率是输出功率与输入功率之比，以泵的效率是输出功率与输入功率之比，以表示。表示。第30页/共42页第三十一页，共42页。 最佳工作最

24、佳工作(gngzu)范围范围第31页/共42页第三十二页，共42页。第32页/共42页第三十三页，共42页。小扁电缆小扁电缆 电缆接头是制作在电缆接头是制作在引接电缆上与潜油电机引接电缆上与潜油电机相连的一种专用密封接相连的一种专用密封接头，它的耐腐蚀性优越，头，它的耐腐蚀性优越，很适合小扁电缆恶劣的很适合小扁电缆恶劣的野外工作条件。它主要野外工作条件。它主要由壳体、密封压套、绝由壳体、密封压套、绝缘垫块、三相插头、纵缘垫块、三相插头、纵向密封胶带和尾部浇注向密封胶带和尾部浇注密封段等构成密封段等构成(guchng) 。 常见的小扁电缆接常见的小扁电缆接头结构型式有两种，即头结构型式有两种，即

25、缠绕式和插接式。插接缠绕式和插接式。插接式连接比较方便，但其式连接比较方便，但其可靠性不如缠绕式。插可靠性不如缠绕式。插接式一般用于高寒地区接式一般用于高寒地区和较困难环境的地区作和较困难环境的地区作业。业。 第33页/共42页第三十四页，共42页。 潜油电泵变压器潜油电泵变压器 1.原理及功能：原理及功能： 根据电磁感应根据电磁感应(dinc-gnyng)原理，将三相交原理，将三相交流电源变成适合于电泵需要的电压。流电源变成适合于电泵需要的电压。 2.结构及特点：结构及特点： 2.1结构：结构： 变压器主要由线圈、铁心、副边分接开变压器主要由线圈、铁心、副边分接开关及结构件组成。变关及结构件

26、组成。变 压器种类按冷却方式压器种类按冷却方式分有油浸式和干式；按电压分有油浸式和干式；按电压(diny)分有升分有升压变压器和降压变压器。干式变压器体积小，压变压器和降压变压器。干式变压器体积小，适用于海上采油平台。适用于海上采油平台。 2.2 特点：特点： a.副边采用副边采用7档无载分接开关，可以提供档无载分接开关，可以提供7个不同电压，一般间隔个不同电压，一般间隔(jin g)为为50V，以适应电源电压的变化和电泵不同下井深度的需要；，以适应电源电压的变化和电泵不同下井深度的需要； b.为适应带有井下压力和温度检测装置的要求，一般变压器中性点不接地；为适应带有井下压力和温度检测装置的要

27、求，一般变压器中性点不接地；第34页/共42页第三十五页，共42页。 3.变压器性能指标变压器性能指标（1） 变压比：变压比：K=U1/U2=I2/I1， 允许偏差允许偏差(pinch)5%；（2） 直流电阻不平衡率：直流电阻不平衡率： （最大（最大-最小）最小）/平均平均2% （线电压）（线电压）（3）绕组对地绝缘电阻）绕组对地绝缘电阻1000M (高压测量采用高压测量采用2500V级兆欧表级兆欧表) 4. 变压器容量计算变压器容量计算 P=3UI/1000kVA 第35页/共42页第三十六页，共42页。潜油电泵控制柜潜油电泵控制柜 1、功能：、功能： 潜油电泵控制柜是用来控制潜油电泵的启动

28、和停机，并对电泵的潜油电泵控制柜是用来控制潜油电泵的启动和停机，并对电泵的过载、欠载、短路等故障综合保护，以及进行过载、欠载、短路等故障综合保护，以及进行(jnxng)欠载延时自欠载延时自启动和运行参数显示及自动记录的专用设备。启动和运行参数显示及自动记录的专用设备。 2、组成及工作原理：、组成及工作原理： 2.1组成：组成： 控制柜外壳由钢板焊接而成，高低压分离以保证控制柜外壳由钢板焊接而成，高低压分离以保证人身安全。控制柜具有手动和自动两种启动人身安全。控制柜具有手动和自动两种启动(qdng)方式，内部由主回路和控制回路组成。主回路由隔离方式，内部由主回路和控制回路组成。主回路由隔离开关、熔断器、接触器构成；控制回路由控制变压器、开关、熔断器、接触器构成；控制回路由控制变压器、电压互感器、电流互感器、电流记录仪电压互感器、电流互感器、电流记录仪 及综合保护器及综合保护器组成。组成。第36页/共42页第三十七页，共42页。 2.2工作原理工作原理 （1）使用）使用“手动方式手动方式”启动时，将转换开关转到启动时，将转换开关转到“ 手动手动”位置，按下启动按钮，电机保护器输出信号使接触器线圈通电，接触器吸合，电机启动。位置，按下启动按钮，电机保护器输出信号使接触器线圈通电，接触器吸合，电机启动。 （2）电泵运行时，电机综合保护器通