專利名稱：用于海底海水注入泵的保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泵系統(tǒng)。
技術(shù)背景
泵通常必須在最小流量之上工作，以避免產(chǎn)生不穩(wěn)定特性、過熱并因此泵損壞。為 了獲得在最小流量要求下泵的這種保護(hù)，包括一種最小流量結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)通常包括通過 節(jié)流裝置從出口流回到入口的路徑。這種旁通可以通過閥來連續(xù)觸發(fā)或?qū)崿F(xiàn)，閥會由于出 口處的小流量或高壓而觸發(fā)。用于海底未經(jīng)處理海水的離心泵可以具有與通常使用的路上 型的泵相同類型的最小流量結(jié)構(gòu)。海底泵送系統(tǒng)被設(shè)計成從一個地方將流體，即液體和/或氣體移動到另一個地 方。這可以通過利用泵來實現(xiàn)。移動流體過程中所涉及到的所有過程的共同之處在于需 要外加的能量。這個能量通常通過利用一些類型的馬達(dá)來添加并通過軸供給到泵，例如如 GB1218023、US3468259和US6447245中描述的離心泵和葉片泵中那樣。因此這個方案需要 一些類型的軸密封系統(tǒng)。軸密封系統(tǒng)的目的在于防止馬達(dá)內(nèi)側(cè)的流體和泵內(nèi)的流體混合。 由于海水侵入會導(dǎo)致馬達(dá)內(nèi)部零件退化或損壞，尤其是在馬達(dá)是電動的情況下，過壓施加 到馬達(dá)上。在馬達(dá)中較高的壓力將導(dǎo)致從馬達(dá)向泵穿過軸密封系統(tǒng)滲透，防止流體從泵向 馬達(dá)侵入。因此，泄漏的馬達(dá)流體將與流過泵的海水混合。相對于流量和壓頭(head)來說泵具有受限制的工作范圍(operatingenvelope)， 艮口，特定最小量的液體必須總是流過泵，來避免過熱和過大的震動。為了在任何工作模式下 都保持在工作范圍內(nèi)，需要泵保護(hù)系統(tǒng)，確保特定最小流量流過泵。這種最小流量結(jié)構(gòu)的典 型結(jié)構(gòu)在圖1中示出。而且，通過泵的流量將會被從馬達(dá)穿過軸密封系統(tǒng)泄漏的流體所污染，這會帶來 一個問題，即由于對泄漏到環(huán)境中的限制，需要清潔泵送的流體或者減少泄漏。因此，本發(fā) 明的目的是簡化在海底泵送系統(tǒng)中的泵保護(hù)系統(tǒng)，并且也減少在泵送流體中的污染。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供一種簡化的泵保護(hù)系統(tǒng)來實現(xiàn)，本發(fā)明的泵保護(hù)系統(tǒng)與用于泵系統(tǒng)的傳 統(tǒng)再循環(huán)系統(tǒng)相比更簡單，該泵系統(tǒng)被設(shè)計為將海水推進(jìn)到注入井或用于其他目的。這是 通過如上所述的并特別如獨(dú)立權(quán)利要求中描述的泵系統(tǒng)來實現(xiàn)的。因此，本發(fā)明基于在馬達(dá)中使用環(huán)境友善的流體這個概念。環(huán)境友善的流體被定 義為現(xiàn)有法規(guī)所允許的流體，例如它的引入不會毒害環(huán)境的流體。通過在泵中使用泵環(huán)境 可接受的流體，流體流可以傾瀉到環(huán)境中而不會帶來任何危險。本發(fā)明還提供這樣一種系 統(tǒng)，其中泵可以在最佳的流量范圍內(nèi)使用，這是因為所泵送的流體以及從馬達(dá)泄漏的流體 可以循環(huán)回到周圍環(huán)境中，而不會污染環(huán)境。從而實現(xiàn)對泵的更高的保護(hù)。


下面將參照附圖描述本發(fā)明，圖中借助示例示出本發(fā)明圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型最小流量結(jié)構(gòu)；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)；
具體實施例方式當(dāng)前的海底泵送系統(tǒng)采用具有繞組的傳統(tǒng)電機(jī)，該繞組具有沒有完全與環(huán)境絕緣的連接件，并且該電機(jī)中填充有電介質(zhì)油，所述電介質(zhì)油作用為額外的絕緣體。根據(jù)環(huán)境法 規(guī)，不允許將這種電介質(zhì)油排放到環(huán)境中。對于利用這種流體的系統(tǒng)來說，如圖1所示，必 須使用用于保護(hù)泵的封閉最小流量循環(huán)。在封閉循環(huán)中，相同的水被循環(huán)，由泵施加到水上的能量將導(dǎo)致該流體并因而泵 過熱并最終導(dǎo)致?lián)p壞。因此，封閉循環(huán)方案需要節(jié)流口 /阻塞裝置、管路和閥來形成封閉循 環(huán)，并需要冷卻器來避免在封閉循環(huán)內(nèi)的再循環(huán)流體過熱。如下面將要解釋的本發(fā)明將明顯減小所需部件的尺寸和數(shù)量，最終導(dǎo)致海底泵送 系統(tǒng)的成本、重量和復(fù)雜性降低。參照圖2，泵單元8、9、10、11從泵出口 1到排出管道/管路2、6產(chǎn)生流量，接收儲 池具有流量/壓頭特性。如果接收儲池的阻力在泵工作范圍之外，則不能建立通過排出管 道6的充分流量。因此，通過建立經(jīng)過排出分支管線3的流量，該系統(tǒng)必須確保連續(xù)工作， 該排出分支管線3位于泵的出口下游并且由流體管道2與泵分隔開。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施 方式，通過打開閥4來控制排出分支管線，打開閥4導(dǎo)致排出的流體直接通過阻塞裝置5被 導(dǎo)引到海。阻塞裝置5可以是閥4本身的一部分，或者可以是在沒有阻塞功能的閥的上游 或下游的單獨(dú)的阻塞裝置。阻塞裝置5被設(shè)計成當(dāng)閥4打開時，確保泵具有充足流量，而無 論所述接收儲池的阻力如何(關(guān)閉閥或排放管道6中高阻力的其他原因)。該系統(tǒng)結(jié)合有測量或控制系統(tǒng)，該測量或控制系統(tǒng)以本身公知的方式監(jiān)控排出管 道的狀態(tài)，并有可能監(jiān)控其中的其他狀態(tài)，并且控制泵的速度和閥，以便保持泵在最佳工作 范圍內(nèi)。這也可以通過在所選擇的馬達(dá)阻力下自動打開閥或其他泵保護(hù)方法來實現(xiàn)。如在此描述的，只有所述流體是環(huán)境友善的，才有可能將泵排出的流體直接導(dǎo)引 到海。這是通過下面描述的結(jié)構(gòu)來確保的。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式，泵單元包括馬達(dá)腔9，該馬達(dá)腔9優(yōu)選的包含電機(jī)，并 且通過利用密封系統(tǒng)8與泵腔10分隔開，從馬達(dá)到泵的軸或傳動系統(tǒng)11穿過該密封系統(tǒng) 8。利用一個或幾個附加的腔室，馬達(dá)腔9與包含泵的泵腔10分隔開，通過管線7，從位于 海底或地面上的液體源，所述泵例如是離心泵。馬達(dá)腔9被提供加壓的、環(huán)境友善的密封流 體，即，所泵送的介質(zhì)和環(huán)境可以接受的流體。通常由水和乙二醇(或其他確保充分抗腐蝕 的成份)的混合物構(gòu)成的馬達(dá)流體源應(yīng)該確保馬達(dá)腔9內(nèi)的壓力大于泵10內(nèi)的，以防止海 水侵入到馬達(dá)9中。密封系統(tǒng)8被形成為防止流體在腔室之間交換，但是將不完全密封腔 室。在馬達(dá)內(nèi)更高的壓力將因此導(dǎo)致通過密封系統(tǒng)8泄漏。馬達(dá)流體的泄漏將與來自泵入 口 1的海水混合。通過這種方式有可能通過循環(huán)確保最小流量流經(jīng)未經(jīng)處理海水注入泵，整個流量 的至少一部分通過遙控閥流回到大海。流回大海是通過排出分支管線來實現(xiàn)的，該排出分支管線優(yōu)選的包括閥，例如阻塞閥，該閥可以在地面控制，并包括用于控制流量的局部壓力 傳感器等。閥可以與固定節(jié)流口結(jié)合來改善對流量的控制。如上所述，由于利用環(huán)境友善 流體作為馬達(dá)中的屏蔽流體(barrier fluid)和冷卻流體，因此循環(huán)到?？梢砸原h(huán)境友善 方式實現(xiàn)。為了避免通過馬達(dá)中的加壓流體導(dǎo)電，電機(jī)具有完全絕緣繞組，從而可以接受水 基環(huán)境友善流體作為冷卻流體。
本發(fā)明主要旨在利用電機(jī)驅(qū)動的葉片泵或活塞泵將海水注入到井中的目的，但是 可以構(gòu)想到其他使用方式，例如包括液壓馬達(dá)。節(jié)流口和閥可以從適于該目的的任何可用 類型中選擇。從上面的討論可以理解到，被泵送的流體被環(huán)境接受也是重要的，這是因為當(dāng) 排出管路中的壓力過高時，該流體被排出到環(huán)境中。
權(quán)利要求
一種泵系統(tǒng)，尤其用于提升通過泵的流體的流量，包括定位在泵腔中的以所選擇流量泵送的泵和驅(qū)動所述泵的馬達(dá)，所述馬達(dá)位于被提供有加壓流體的腔室內(nèi)，該壓力高于泵腔中的壓力，馬達(dá)和泵腔被密封件分開，該密封件允許所述加壓流體在二者之間泄漏，其中，所述加壓流體是泵環(huán)境可接受的，且該系統(tǒng)包括排出分支管線，該排出分支管線連接到泵并且位于所述泵的下游，該排出分支管線具有通向環(huán)境的出口。
2.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)是電機(jī)，且所述加壓流體是水基流體。
3.如權(quán)利要求2所述的泵系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)內(nèi)的加壓流體是用于冷卻所述馬達(dá)的 流體。
4.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中，所述加壓流體是水基屏蔽流體。
5.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中，所述過流管線包括用于調(diào)節(jié)通過它的流量的閥。
6.如權(quán)利要求5所述的泵系統(tǒng)，其中，所述閥是節(jié)流閥(chockvalve)。
7.如權(quán)利要求5所述的泵系統(tǒng)，其中，所述排出分支管線包括用于將流量限制到選定 流量的節(jié)流口。
8.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中，所述加壓流體是水和乙二醇的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)是包括絕緣繞組的電機(jī)，而所述加壓流 體是導(dǎo)電的。
10.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，還包括控制系統(tǒng)，用于監(jiān)控泵阻力并控制通過排出管 線的流量，從而保持泵的流量在所選擇的最小流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種泵系統(tǒng)，尤其是用于提高通過泵(1、2、6)的流體的流量，包括位于泵腔(10)內(nèi)用于以選擇流量泵送的泵以及驅(qū)動所述泵的馬達(dá)，所述馬達(dá)位于被提供有加壓流體的腔室(9)內(nèi)，其壓力高于泵腔中的壓力，馬達(dá)和泵腔被密封件(8)分開，該密封件允許所述加壓流體在二者之間泄漏，其中，所述加壓流體是泵環(huán)境可接受的，且該系統(tǒng)包括排出分支管線(3)，該排出分支管線連接到泵(6)并且位于所述泵的下游，該排出分支管線具有通向環(huán)境的出口。
文檔編號F04D13/08GK101821512SQ200880110861
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者奧頓·格里寧, 斯坦·V·拉森, 蓋爾·I·奧爾森 申請人:阿克海底公司