磁傳動增壓泵的結構設計

大慶油田工程有限公司

磁傳動增壓泵的結構設計

葉鑫銳大慶油田工程有限公司

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，根據磁傳動技術特點設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。設計的磁傳動增壓泵采用內循環冷卻散熱方式。磁傳動增壓泵結構簡單、密封性能好、工作介質無泄漏、現場管理方便，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的情況下該設備可實現雙井雙注。

磁傳動技術；增壓泵；冷卻散熱；結構設計

引言

目前，增壓泵普遍使用多級離心泵，但現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、泄漏嚴重、無故障運轉周期短、現場維護工作量大等問題[1]，致使設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]。而發展日趨成熟的磁力傳動技術可將高壓動密封變為靜密封，有效地解決了傳統機械密封結構存在的弊端。因此設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。

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，實現無摩擦、無泄漏的動力傳遞，但其產生的磁渦流熱、軸承摩擦發熱、固體與液體表面摩擦發熱以及液體內部發熱等多種熱源[3]將會導致磁轉子退磁，嚴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計關鍵。

1工作原理

磁傳動增壓泵的基本結構見圖1，磁傳動增壓泵地面部分結構見圖2。圖2中磁傳動增壓泵不含潛油電泵部分，潛油電泵與地面傳動部分通過螺紋連接。設計來水壓力14 MPa，增壓3.5 MPa，排量200 m3/d。工作時，電動機軸帶動外磁轉子旋轉，外磁轉子通過拉推磁路的作用力帶動內磁轉子旋轉，內磁轉子通過傳動軸與泵軸相連，進而驅動潛油電泵運轉。內、外磁轉子之間的高強度薄壁隔套，對工作介質起到了密封作用。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 磁傳動增壓泵結構

圖2 磁傳動增壓泵地面部分結構

2散熱結構

磁傳動裝置常用的冷卻散熱方式有外冷卻散熱方式和內冷卻散熱方式[4]，結合使用環境、空間限制及資源優化等特點，設計的磁傳動增壓泵采用內循環冷卻散熱方式。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磁轉子內，這部分流體吸收轉子旋轉產生的部分熱能，然后從內磁轉子與隔離套的間隙經過泵接頭上的流道流回到泵內，從而實現了隔離套的冷卻散熱。該設備在單井排量小于100 m3/d的情況下可以通過兩個出液口實現雙井雙注。

3結論

磁傳動增壓泵是一種可靠性好、密封壓力高、工作介質無泄漏、結構簡單、現場管理方便的注采設備；該設備可廣泛應用于高壓油水井的注水開發領域，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計及其應用[J]．石油化工設備技術，2002，23（4）：24-26.

[4]趙克中．磁力驅動技術與設備[M]．北京：化學工業出版社，2004：138-139.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.036

2015-04-29