工作可逆的数控高压屏蔽电机/泵.pdf

本发明涉及一种工作可逆的数控高压屏蔽电机/泵，属于高压给水设备技术领域，特别适用于油田注水系统或其他大型设施、装置中的给水系统。
    现在，油田的注水系统是由若干个相对集中的注水站经彼此连通的高压管网和分布在油田各处的配水闸，把高压水按照各个油井的规定要求而分配注入各个注水井中，与电站、电网及其用户的关系十分相似。但是电网、用户所用的交流电压是有统一规定的，一致的，而在油田中由于注水井和地质结构的不同，各个注水井注入水的水压多是不同的。注水站必须满足整个注水系统中最高水压的需求而选用输出额定水压大于等于最高水压的深井水泵。然后，再用阀门和节流器来控制流到其他各个注水井的水压和流量。这样就白白浪费了大量的能量。并且，注水系统的压力等级越高，整个系统的设备投资额就越大，设备效率就越低，能源利用效率也越小。总之，整个注水系统的经济性越差！因此，无论从设备投资，还是运行管理的经济性考虑，现行油田注水系统都必须改进。

    本发明地目的是提供一种不用节流方法来控制配水压力和流量的给水设备，-数字控制的工作可逆的高压屏蔽电机/泵。

    本发明的外壳体与普通深井水泵相同或相似，其特点是在泵体内有同轴安装的深井水泵部件与稀土永磁电机部件两部份组成，水泵转子与电机转子同轴安装并连成一个整体，同时浸泡在工质-水-中，以及屏蔽密封于耐高压的泵体外壳里。本发明具有在数字控制下随机实时调整其工作状态的特性，在计算机的控制下，若要往井下注入压力高于管道里水压的水时，永磁电机起电动机作用，带动水泵运转，起增压泵的作用，这时需要从直流电网馈入能量;而当管道里的水压已经高于往井下注入的水压时，水泵的转子就起透平工作状态的作用。而永磁电机在透平的带动下转动成为一个发电机，可以往直流电网馈入能量。前者是将供水系统的总水头提高升为注入水的水头，后者则是将供水网系统的总水头与注入水水头之差值经永磁电机的转换变成电能而输入低压直流电网。由于稀土永磁电机的特异性能，如因稀土永磁材料的磁能积高，可使其转子的尺寸减小，而径向尺寸的减小又有利于减小转动惯量，容易实时改变转速和转向等，这样可以比较实际地接受计算机数据的随机控制，或者作为电动机、或者作为发电机，在两种可逆的方式下工作。

    注水系统是油田整个生产活动中的主要系统之一，配水装置则是注水系统的外围装备，整个油田注水系统的耗电量约占油田耗电总量的1/2，并且随着采油量的增加而注水量增加，耗电量也增加。对于已经开发的油田，用于注水的能量更是逐年增加。采用现行的注水系统节流式配水方法，系统的水压必须选定为最高注水头，而其他低于该水压的注水井，就白白损耗了大量能量。现在采用本发明后，系统的水压可由计算机经测算后选定各注水头中较低的水压，有的可以经本发明增加驱动动注入，有的则可经本发明输出功率向电网馈电，使整个注水系统的能耗大大降低，收到显著的节能效果，而且计算机将系统各处设备的传感信息动态参数汇总综合处理后，能计算出相当准确和合理的工作参数，通过信息传递系统向这些设备发出指令并随时反馈控制，这样使本发明随时工作于最佳状态。所以，本发明是油田机械装备信息化的更新换代产品，具有良好的应用前景。

    图1是本发明的结构示意图。

    图中1是稀土永磁高速屏蔽电机，2是高压外壳体，3是入口处，4是稀土永磁电机转子，5是水泵转子-叶轮，6是水泵定子-导叶。图示表明了水泵转子与稀土电机转子同轴安装并连接成一个整体，同时浸泡在工质-水-中，和屏蔽密封于耐高压的泵体外壳里，这里的稀土永磁电机是一种受数字信号控制的稀土永磁转子的无励磁电机，在其侧壁上装有检测转速的感压装置，其转速可以在5000转/分-10000转/分的范围的内任意无级调整。而在进水口与出水口处各装有一个水压传感器，这些传感装置都与控制本发明的计算机相连通，构成闭环反馈控制，使装置在满足整个系统配水要求的前提下，在尽可能低的供水压力下运转，以取得最佳运行效益！〉