Ponorné čerpadlo - Submersible pump

A ponorné čerpadlo (nebo pomocné čerpadlo, elektrické ponorné čerpadlo (ESP)) je zařízení, které má a hermeticky uzavřený motor těsně spojený s tělesem čerpadla. Celá sestava je ponořena do čerpané kapaliny. Hlavní výhodou tohoto typu čerpadla je to, že zabraňuje kavitace čerpadla, problém spojený s velkým výškovým rozdílem mezi čerpadlem a povrchem kapaliny. Ponorná čerpadla tlačí kapalinu na povrch, na rozdíl od tryskových čerpadel, která vytvářejí vakuum a spoléhají na atmosférický tlak. Ponorná plavidla používají stlačenou kapalinu z povrchu k pohonu hloubky hydraulického motoru, nikoli k elektromotoru, a používají se v těžkých ropných aplikacích s hřejivou vodou jako hnací kapalinou.

Dějiny
Ca. 1928 Arménský inženýr a vynálezce systému dodávky oleje Armais Arutunoff úspěšně nainstaloval první ponorné olejové čerpadlo do ropného pole.[1] V roce 1929 propagovala společnost Pleuger Pumps (dnes Pleuger Industries) design ponorného turbínového čerpadla, předchůdce moderního vícestupňového ponorného čerpadla.[2]
Pracovní princip
Elektrická ponorná čerpadla jsou vícestupňová odstředivá čerpadla pracující ve svislé poloze. Kapaliny, zrychlené oběžným kolem, ztrácejí kinetickou energii v difuzoru, kde dochází k přeměně kinetické na tlakovou energii. Toto je hlavní provozní mechanismus radiálních a smíšených průtokových čerpadel. V HSP je motorem spíše hydraulický motor než elektrický motor a může být uzavřeným cyklem (udržování oddělené napájecí tekutiny od vyrobené tekutiny) nebo otevřeným cyklem (smícháním napájecí tekutiny s vytvořenou spodní dírou kapaliny, s povrchovým oddělením).
Hřídel čerpadla je spojena s odlučovačem plynu nebo chráničem pomocí mechanické spojky ve spodní části čerpadla. Kapaliny vstupují do čerpadla přes sací síto a jsou zvedány stupni čerpadla. Mezi další části patří radiální ložiska (pouzdra) rozložená po délce hřídele, která zajišťují radiální podporu hřídele čerpadla. Volitelné axiální ložisko zabírá část axiálních sil vznikajících v čerpadle, ale většina z těchto sil je absorbována axiálním ložiskem protektoru.
K dispozici jsou také ponorná čerpadla šroubového typu, je zde ocelový šroub, který se v nich používá jako pracovní prvek. Šroub umožňuje práci čerpadla voda s vysokou písek obsah a další mechanické nečistoty.
Aplikace
Ponorná čerpadla se nacházejí v mnoha aplikacích. Jednostupňová čerpadla se používají pro odvodnění, čerpání odpadních vod, obecné průmyslové čerpání a čerpání kejdy. Jsou také oblíbené u jezírkových filtrů. Vícestupňová ponorná čerpadla se obvykle spouštějí dolů a vrt a nejčastěji se používá pro rezidenční, komerční, komunální a průmyslové účely extrakce vody (odběr), studny a v ropné vrty.
Jiná použití pro ponorná čerpadla zahrnují čištění odpadních vod rostliny, mořská voda zacházení, hašení požáru (protože je zpomalovač hoření kabel), studna a hluboké vrtání studní offshore vrtné soupravy, umělé výtahy, těžit odvodňování, a zavlažování systémy.
Čerpadla v elektrických zařízeních nebezpečných místech Používá se pro hořlavé kapaliny nebo pro vodu, která může být kontaminována hořlavými kapalinami, musí být navržena tak, aby kapalinu nebo páry nezapálila.
Použití v ropných vrtech
Ponorná čerpadla se používají v produkce ropy poskytnout relativně efektivní formu „umělého zdvihu“, schopného pracovat v širokém rozsahu průtoků a hloubek.[3][4] Snížením tlaku na dně vrtu (snížením průtokového tlaku na dně nebo zvýšením čerpání) lze ze studny vyprodukovat podstatně více oleje ve srovnání s přirozenou těžbou.[Citace je zapotřebí ] Čerpadla jsou typicky elektricky poháněná, označována jako elektrická ponorná čerpadla (ESP), nebo pokud jsou poháněna hydraulicky, označována jako hydraulická ponorná čerpadla (HSP).[Citace je zapotřebí ]
Systémy ESP se skládají z obou povrchových komponentů (umístěných ve výrobním zařízení, např ropná plošina ) a dílčí povrchové komponenty (nalezené v studna otvor). Součásti povrchu zahrnují ovladač motoru (často ovladač s proměnnou rychlostí), povrchové kabely a transformátory. Podpovrchové komponenty se nasazují připojením k dolnímu konci hadicové šňůry, zatímco jsou na povrchu, a poté se spustí spolu s hadicí do vrtu.
Vysokonapěťový (3 až 5 kV) zdroj střídavého proudu na povrchu pohání podpovrchový motor. Instalace ESP byla donedávna nákladná kvůli požadavku na elektrický kabel, který se táhl od zdroje k motoru. Tento kabel musel být ovinut kolem spojovaných trubek a připojen u každého spoje. Nový stočené hadice umbilicals umožňují použití potrubí i elektrického kabelu pomocí jediné konvenční spirálové trubkové jednotky. Mohou být také zahrnuty kabely pro senzorová a řídicí data.
Podpovrchové komponenty obecně zahrnují část čerpadla a část motoru, s motorovým otvorem z čerpadla. Motor otáčí hřídelí, která zase otáčí oběžnými koly čerpadla a zvedá kapalinu přes výrobní potrubí na povrch. Tyto komponenty musí spolehlivě pracovat při vysokých teplotách až 300 ° F (149 ° C) a vysokých tlacích až 5 000 psi (34 MPa), z hlubokých vrtů hlubokých až 12 000 stop (3,7 km) s vysokými energetickými požadavky až 1000 koňských sil (750 kW). Samotné čerpadlo je vícestupňová jednotka, přičemž počet stupňů je určen provozními požadavky. Každá fáze obsahuje oběžné kolo a difuzor. Každé oběžné kolo je spojeno s rotujícím hřídelem a urychluje kapalinu z blízkosti hřídele radiálně směrem ven. Tekutina poté vstupuje do nerotujícího difuzoru, který není spojen s hřídelí a obsahuje lopatky, které směřují kapalinu zpět k hřídeli. Čerpadla se dodávají v průměrech od 90 mm (3,5 palce) do 254 mm (10 palců) a jejich délka se pohybuje mezi 1 metrem a 8,7 metry. Motor používaný k pohonu čerpadla je obvykle třífázový indukční motor s kotvou nakrátko, s jmenovitým výkonem v rozmezí 7,5 kW až 560 kW (při 60 Hz).[3]
Sestavy ESP mohou také zahrnovat: těsnění připojená k hřídeli mezi motorem a čerpadlem; síta k vyřazení písku; a odlučovače kapalin na vstupu čerpadla, které oddělují plyn, olej a vodu.[3] ESP mají dramaticky nižší účinnost s významnými frakcemi plynu, větší než přibližně 10% objemu na vstupu do čerpadla, takže může být důležité oddělení plynu od oleje před čerpadlem. Některé ESP obsahují odlučovač vody / oleje, který umožňuje opětovné vstřikování vody do hlubin. Jelikož některé studny produkují až 90% vody a zdvih kapaliny je značná cena, může opětovné vstřikování vody před jejím zvednutím na povrch snížit spotřebu energie a zlepšit ekonomiku. Vzhledem k vysoké rychlosti otáčení ESP až 4000 ot / min (67 Hz) a těsné vzdálenosti, nejsou příliš tolerantní k pevným látkám, jako je písek.
Po celém světě existuje nejméně 15 značek ESP na ropných polích.
Kabely

Kabel ponorného čerpadla jsou určeny pro použití na mokré zemi nebo pod vodou, u typů specializovaných pro podmínky prostředí čerpadla.[5][6][7]
Kabel ponorného čerpadla je speciální produkt, který se používá pro ponorné čerpadlo v hluboké studni nebo v podobně drsných podmínkách. Kabel potřebný pro tento typ aplikace musí být odolný a spolehlivý, protože místo instalace a prostředí může být extrémně omezující a nepřátelské. Jako takový lze ponorný kabel čerpadla použít ve sladké i slané vodě. Je také vhodný pro přímé pohřbívání a pro odlévání studní. Oblast instalace kabelu ponorného čerpadla je fyzicky omezující. Výrobci kabelů musí mít tyto faktory na paměti, aby dosáhli nejvyšší možné míry spolehlivosti. Velikost a tvar kabelu ponorného čerpadla se může lišit v závislosti na použití a preferencích a čerpacím nástroji instalatéra. Kabely čerpadla jsou vyráběny v jedno a vícevodičových typech a mohou mít plochý nebo kulatý průřez; některé typy zahrnují ovládací vodiče i silové vodiče pro motor čerpadla. Vodiče jsou pro identifikaci často barevně odlišeny a barevně může být také označen celkový plášť kabelu.

Mezi hlavní typy kabelů patří:
V 3 a 4 jádrovém kabelu podle pravé strany Typy SPC zobrazený obrázek, prostá měď / pocínovaná měď použitá jako vodič.
- Kabel z PVC 3 a 4 jádra
- Plochý kabel
- Kulatý kabel
- Pryžový 3 a 4 žilový kabel
- Plochý kabel
- Kulatý kabel
- Plochý k pití
- Kabel HO7RN-F

Viz také
Reference
- ^ „Historická perspektiva průmyslu elektrických ponorných čerpadel na ropných polích“. esppump.com. ESP pump.com. 17. září 2012. Citováno 16. listopadu 2017.
Se třemi zaměstnanci Arutunoff postavil a nainstaloval první ESP do ropného vrtu v poli El Dorado poblíž Burns v Kansasu.
- ^ „Stručná historie čerpadel“. worldpumps.com. Elsevier Ltd. 23. března 2009. Citováno 16. listopadu 2017.
1929: Pleuger je průkopníkem motoru ponorného turbínového čerpadla
- ^ A b C Lyons (ed), Standardní příručka ropného a zemního plynu “, s. 662
- ^ Mezi další formy umělého výtahu patří Plynový výtah, Čerpání paprsku, Píst výtah a Progresivní dutinové čerpadlo.
- ^ "Kabel ponorného čerpadla", Kniha pump, str. 67–74, ISBN 978-0-615-18509-5
- ^ Ray C. Mullin, Phil Simmons (2011), „Kabel ponorného čerpadla“, Elektrické vedení obytné, str. 423–424, ISBN 978-1-4354-9826-6
- ^ Robert J. Alonzo (19. ledna 2010). Elektrické kódy, normy, doporučené postupy a předpisy: Zkoumání příslušných bezpečnostních hledisek. Elsevier. 317–. ISBN 978-0-8155-2045-0. Citováno 16. listopadu 2012.
- Lyons, William C., ed. (1996). Standardní příručka ropného a zemního plynu. 2 (6. vyd.). Gulf Professional Publishing. ISBN 0-88415-643-5.
externí odkazy
- Provoz, aplikace a výhody elektrických ponorných čerpadel
- Všestranné čerpadlo pracuje pod vodou, Červenec 1947, Popular Science vynikající výkres výřezu ponorného čerpadla velkých veřejných vodních děl