Различают глубинные насосы с сухим, маслозаполненным, полусухим и мокрым электродвигателями.

Насосная установка с сухим электродвигателем

В первых конструкциях глубинных насосов погружной электродвигатель размещался в герметически закрытом корпусе, в который подавали сжатый воздух.

В усовершенствованной конструкции насоса сухой электродвигатель напряжением до 500 в расположен под насосом, благодаря чему существенно сократился наружный диаметр насосной установки. У устья скважины установлен небольшой компрессор, периодически, по мере необходимости, подкачивающий воздух по специальному воздухопроводу в электродвигатель.

В нижней части электродвигателя размещен водоприемник, в котором установлены два поплавка, сблокированные с сигнальными контактами. Когда водоприемник наполнен на одну четверть, нижний поплавок включает зеленую сигнальную лампу. При заполнении половины объема водоприемника верхний поплавок включает красную сигнальную лампу и компрессор.

С пуском компрессора в корпусе электродвигателя устанавливается давление, превышающее давление столба воды над электродвигателем, в результате чего установленный в днище водоприемника обратный клапан открывается и вода из водоприемника вытесняется. После понижения уровня воды опускающийся поплавок выключает компрессор. Сигнальная лампа, установленная на щитке и сблокированная с поплавковым реле, указывает на отсутствие воды в водоприемнике.

Предохранительный клапан компрессора отрегулирован с таким расчетом, чтобы в электродвигателе не создавалось избыточного давления.

Для восприятия осевых усилий под ротором электродвигателя установлены радиально-упор-ные шарикоподшипники, смазываемые консистентной смазкой.

К недостаткам насосных установок с сухим электродвигателем следует отнести: громоздкость установки и возможность попадания воды в обмотки электродвигателя.

Несмотря на эти недостатки, насосные установки описанного типа имеют сравнительно высокий к. п. д. благодаря вращению ротора погружного электродвигателя в воздушной среде.

В настоящее время разработаны новые типы погружных насосов с сухими электродвигателями, которые уплотнены кольцами из специальной резины. Кольца устанавливают в месте выхода вала из щита электродвигателя. Как во время работы, так и во время остановки насоса резиновое кольцо предохраняет от проникновения в электродвигатель воды.

Насосная установка с маслозаполненным электродвигателем

В глубинном насосе (рис. 49) с маслозаполненным электродвигателем применено ртутное сальниковое устройство, которое предотвращает попадание воды в электродвигатель. Электродвигатель наполняется маловязким маслом, применение которого обеспечивает минимальные потери на сопротивление при вращении ротора и высокую диэлектрическую прочность. Это масло применяют также для смазки подшипников электродвигателя.

Для того чтобы уравновесить давление столба воды в скважине на ртуть в сальниковом устройстве и на масло в электродвигателе, предусмотрено гидравлическое противодавление. Для этого в нижней части масляного резервуара электродвигателя имеется небольшое количество воды, сообщающейся с водой в скважине посредством трубки, подведенной со стороны всасывающей камеры.

Рис. 48. Артезианская насосная установка, оборудованная глубинным .насосом с погружным электродвигателем

Во время работы электродвигателя масло, расширяясь в объеме, беспрепятственно вытесняет некоторое количество воды из нижней части электродвигателя и перемещает уровень ртути в сальнике.

Перед спуском насоса в скважину электродвигатель заливают водой, маслом и ртутью.

В случае утечки масла из электродвигателя и повышения в связи с этим уровня воды в нижней части электродвигателя предусмотрен электрод 6 сигнальной цепи, замыкающий цепь звукового или светового сигнала на щите управления.

Циркуляция масла осуществляется специальными, закрепляемыми на валу вспомогательными рабочими колесами. Масло подается вверх через пространство между статором и ротором. На обратном пути масло, проходя между статором и его кожухом, охлаждается. Снаружи кожух статора омывается водой. Для выпуска масла и излишней воды предусмотрены отверстия, закрывающиеся пробками.

В маслозаполненных электродвигателях представляется возможным устанавливать шариковые радиально-упорные подшипники или подшипники типа Митчелла для любых практически необходимых нагрузок.

Насосы описанного типа с успехом применяют для высоких напоров, обеспечивая при этом на достаточно длительный срок надежную работу установки.

Насосы с электродвигателями мощностью до 80 кет изготовляют на 3000 об/мин, для больших мощностей — на 1500 об/мин.

В настоящее время погружные насосы с маслозаполненными электродвигателями являются единственным типом насоса, в котором подшипник, воспринимающий большую осевую нагрузку, смазывается жидкой масляной смазкой. Это обстоятельство позволяет применять надежные подшипнки для восприятия больших осевых нагрузок, возникающих при напорах 200—300 м и более.

К недостаткам глубинных насосов описанного типа следует отнести их сложность. Обычно работы по монтажу и демонтажу этих насосов, даже по истечении гарантийного срока, проводят под руководством шеф-монтера завода-изготовителя.

Несмотря на высокую эксплуатационную надежность эти насосы не получили широкого распространения.

Насосная установка с полусухим электродвигателем

На рис. 50 показан глубинный насос типа «Наутила-Юбила» производительностью 3,6 м3/ч, напором 30 м для скважины диаметром 8” фирмы «Сигма» в Чехословакии. Насос оборудован погружным полусухим электродвигателем мощностью 1,1 кет, напряжением 380 в и скоростью вращения вала 2900 об/мин.

Рис. 49. Глубинный насос с маслозаполненным электродвигателем

Обмотка статора исполнена из специальной проволоки, покрытой двойным слоем изоляции. Выступающие лобовые части статооной обмотки дополнительно заизолированы.

Восприятие осевых усилий осуществляется шариковым радиально-упорным подшипником, смазываемым консистентной смазкой. Чтобы вода не проникала в камеру со смазкой, предусмотрено специальное уплотнение. Направляющие подшипники изготовлены из специальной бронзы и смазываются водой. Водоот-бойное кольцо предохраняет от проникновения песчинок внутрь электродвигателя. Рабочие колеса радиального типа с разгрузочными отверстиями закреплены на валу шпонками.

Кроме описанной имеются также другие конструкции погружных полусухих электродвигателей, в которых герметичность статорной обмотки обеспечивается одним из следующих способов:
а) статорная обмотка изолирована от воды тонкостенной гильзой, помещенной между статором и ротором. Гильза изготовлена из нержавеющего немагнитного сплава толщиной 0,4— 0,6 мм. Стенки гильзы и крепление ее в корпусе электродвигателя рассчитаны на давление водяного столба до 5 ат;
б) между ротором и статором запрессована под высоким давлением гильза из колец динамного железа или помещена рубашка из тонкой листовой резины;
в) предусмотрены герметические камеры для выступающих витков обмотки статора. Эти герметические камеры заполняются изоляционной массой;
г) применяется компаундирование обмотки статора.

В большинстве погружных полусухих электродвигателей для восприятия осевых нагрузок применяются, в отличие от показанного на рис. 50, смазываемые водой упорные подшипники с сегментами из лигнофоля, пластмассы, текстолита или резины, аналогичные применяемым в погружных электродвигателях мокрого типа.

В настоящее время полусухие электродвигатели применяют преимущественно для скважин малого диаметра — до 6”.

При этом, благодаря тому что толщина изоляции обмоточного провода полусухих электродвигателей меньше толщины изоляции обмоточного провода, применяемого для электродвигателей мокрого типа, более эффективно используется пространство пазов статора.

Рис. 50. Глубинный насос с полусухим электродвигателем

Для скважин равных диаметров можно изготовить электродвигатель полусухого типа большей мощности, нежели электродвигатель мокрого типа.

Однако трудности технологического порядка и затруднительность ремонта полусухих электродвигателей препятствуют их применению.

Насосы с мокрыми электродвигателями

Успехи химии, достигнутые в послевоенный период в области изготовления влагостойкой изоляции, а также материалов для смазываемых водой подшипников, позволили создать достаточно надежный и относительно несложный электродвигатель мокрого типа. В этом электродвигателе вода, заполняя все внутренние его полости, используется для охлаждения обмотки и смазки материала его подшипников.

В настоящее время электродвигатель мокрого типа является основным типом электродвигателя, применяемого для привода глубинного насоса погружного типа.

На рис. 51 показан мокрый электродвигатель типа МАПЗМ-21,9-64/2 мощностью 35 кет для скважин внутренним диаметром не менее 10”. Этот электродвигатель раньше изготовлял Харьковский электромеханический завод (ХЭМЗ), а в настоящее время изготовляет Кишиневский насосный завод им. Котовского для глубинных погружных насосов марки 10АПВМ-9Х5 и 10АПВМ-9Х7. Пакет статора электродвигателя запрессован в горячекатаную трубу и удерживается от продольных перемещений с обеих сторон нажимными кольцами и кольцевыми шпонками. В пакете статора 24 паза, в которых уложена обмотка из провода ПЭВВП. Этот провод имеет водостойкую изоляцию, допускающую нагрев обмотки до 70 °С. Лобовые части обмотки защищены от механических повреждений пластмассовыми цилиндрами. Для крепления подшипниковых щитов в статоре установлены кольца.

Ротор — короткозамкнутый, залитый алюминием. Пакет ротора удерживается от проворачивания на валу косой шпонкой.

Циркуляция воды, необходимая для охлаждения обмотки и подшипников электродвигателя, обеспечивается сквозными отверстиями в вале. Ротор подвергается динамическому балансированию и уравновешивается путем сверления отверстий в балансировочных кольцах.

Рис. 51. Электродвигатель мокрого типа МАПЗМ-21,964/2

В верхний щит электродвигателя запрессована сферическая втулка, на которую устанавливается подпятник, удерживаемый от перемещения штифтами. На подпятнике винтами закреплено шесть стальных сегментов. При сборке подпятника головки винтов не должны доходить до плечиков сегментов на 1 мм. Такое крепление и специальная конфигурация нижней плоскости сегмента обеспечивает независимую установку каждого из них во время работы, что обеспечивает образование водяного клина между рабочей поверхностью пяты и сегментов.

Пята представляет собой стальную шайбу, на нижней плоскости которой сделаны рифления для наклейки к ней текстолитового кольца, которое крепится посредством штифтов и специальным клеем. Крепится пята на валу фасонной гайкой.

Ротор вращается в запрессованных в щиты текстолитовых втулках. На участке этих втулок вал защищен рубашками из нержавеющей стали. Внутренняя поверхность втулок снабжена смазывающими канавками ленточной резьбы, обеспечивающими хорошую смазку подшипников.

Чтобы твердые частицы вдоль выступающего конца вала не попадали внутрь электродвигателя, предусмотрено уплотняющее устройство, состоящее из пескосбрасывателя, манжеты и лабиринтного уплотнения.

Для «дыхания» электродвигателя, связанного с изменениями температуры воды в электродвигателе при его работе, в его верхнем щите установлен керамический фильтр, защищенный оцинкованным футляром.