专利名称：一种直驱智能化螺杆泵驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采油设备，特别是一种螺杆泵采油设备，可作为油田地面螺杆泵的驱动装置。
背景技术：
在现有的螺杆泵采油设备中，螺杆泵驱动系统普遍采用普通异步电动机经皮带传动，带动伞型齿轮减速箱，再由减速箱带动螺杆泵光杆最后由光杆将扭矩传递给地下螺杆泵的转子。这种结构有八大缺陷一是皮带传动和齿轮减速箱存在机械损耗，一般占螺杆泵轴功率的15％左右；二是齿轮箱内的驱动空心轴在旋转时需解决润滑油的动密封问题，加之有皮带传动，螺杆泵运行时维护工作量大，运行成本增大；三是减速箱为伞型齿轮结构，当光杆需较大的扭矩时(例如扭矩超过1500N·m)，单边的传动齿轮会在减速箱体内产生侧扭矩，损害减速箱体，影响减速箱寿命。四是现有的驱动装置其电机只能以一个转速运转，当油井需要变速调参时，只能停机靠人工更换电机端和减速器端的皮带轮来改变螺杆泵转速，劳动强度大、并影响正常的采油作业。五是在现有的驱动装置中，电机是一般的Y系列电机，该电机效率低、启动转矩小，为了适应螺杆泵启动时的大扭矩要求，往往配备较大规格的电机，这进一步恶化了系统的效率特性，浪费了电能，使采油成本提高。六是现有的驱动装置不具备软起动、软停车功能，加剧了螺杆泵启动和停机时的磨损。七是现有的驱动装置中电机无法进行螺杆泵反转制动，需要另加防反转制动装置。八是现有的驱动装置由于减速箱、皮带轮、反转制动器的存在，使螺杆泵采油设备体积大、重量大，难以适应海上采油平台等特殊场合的需要。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种螺杆泵直接驱动装置，用立式电机取代传统结构庞大的电机、皮带传动部件、齿轮箱减速装置和反转制动器。实现了螺杆泵驱动系统体积小、重量轻、结构简单紧凑、效率高、软起动、软停车、自动变速调参、反转制动、适应面广的目的，同时该驱动装置具有多种保护、多种显示、远程控制等多种功能。
本实用新型的技术解决方案是一种直驱智能化螺杆泵驱动装置，主要由立式电机、电机控制器、卡箍等部件组成。立式电机直接安装在油井的固定基座(盘根)上，电机与螺杆泵同轴安装，通过卡箍将立式电机的输出轴与螺杆泵的光杆连接在一起，直接将立式电机转矩通过光杆传递给井下的螺杆泵转子。电机控制器的输入端通过导线与电网连接、输出端与立式电机的进线相联，电机控制器控制电机工作、保护设备正常运行、显示工作状态、调整作业参数和进行远距离监控。
本实用新型的原理是立式电机在电机控制器的控制下在0～600rpm转速范围内低速稳定运行，直接驱动螺杆泵工作，因而省去了传统螺杆泵驱动装置的皮带传动减速及齿轮减速装置，实现了电机直驱的目的。电机控制器作为电机的控制装置，控制电机按要求软起动、软停机、间歇工作、按设定的速度运转、按需要调整螺杆泵转速、当螺杆泵停机螺杆泵转子反转时，电机控制器控制电机处于发电制动状态，克服螺杆泵转子的反转转矩，并逐渐卸去螺杆所积累的转矩，防止螺杆泵光杆反转脱口，减小螺杆泵下次启动时的阻转矩。电机控制器根据需要，通过改变电机的输入电压、频率、电流、功率相角等参数或通过改变电机接线方式来改变电机的转速，以适应螺杆泵变速调参的需要。电机控制器作为电机的控制器件，容易实现电机超载、短路、电机缺相、电机温度过高、电网电压过高等保护作用，容易实现电机输入功率、电机电流、电机功率因数、电机温度、螺杆泵转速等参数显示，容易实现远程监控。
本实用新型与现有技术相比的优点在于取消了现有螺杆泵复杂的皮带传动、齿轮箱减速传动和防反转制动机构，消除了由此所产生的漏油问题、损耗问题、维修问题，系统效率可提高30％～60％，缩小了体积、降低了采油成本。本实用新型可实现在线无级变速智能调参，不再需要人工更换皮带轮变速调参，减少了工人的劳动强度，提高了设备的使用率。本实用新型可软起动、软停车、反转制动，有利于减少螺杆泵部件的磨损，防止螺杆倒转脱口，减少螺杆泵的磨损和振动，延长螺杆泵的使用寿命。本实用新型的多种保护和多种参数量显示，可有效保证电机及螺杆泵的长期正常运行，方便监控螺杆泵的工作运行状况，可根据需要进行远程监控，实现采油系统管理的智能化。
图1为本实用新型中立式电机和卡箍的示意图。
图2为本实用新型中电机控制器的示意图。
具体实施方式
如图1所示，序号1是本实用新型的主体立式电机，它直接立式安装在螺杆泵的基座(盘根)上，为螺杆泵提供动力。作为本实用新型的主要部件，立式电机应具备启动转矩大、低速下长期可靠运行、效率高、转矩大、可方便调速、反转制动能力强等特点，为此较为适合的电机为直流无刷电机、永磁同步电机、开关磁阻电机、力矩电机、变频异步电机、直流调速电机、电磁调速电机、变极调速电机等。电机适合做成空心轴，以方便螺杆泵光杆穿过电机轴在电机上部连接。另外根据需要，电机需要加装密封装置，同时对油井进行密封和防止雨水进入电机。
图1的序号3是卡箍，作为附属连接器件，通常安装在电机上部，将电机轴与螺杆泵光杆连接在一起，亦可在电机下部安装连接。
如图2所示，是与立式电机配套的电机控制器，其输入端与电网连接，其输出端与立式电机的进线连接，电机控制器可以安放在立式电机的附近，亦可安装在电机的外表面或安装在电机内部。
权利要求1.一种直驱智能化螺杆泵驱动装置，该装置可作为油田地面螺杆泵的驱动装置。其特征在于该装置主要由立式电机(1)、电机控制器(2)、卡箍(3)等部件组成；立式电机(1)安装在油井的固定基座上，并与螺杆泵同轴安装，通过卡箍(3)将立式电机(1)的输出轴与螺杆泵的光杆直接连接在一起，将电机转矩通过光杆传递给井下的螺杆泵转子。
2.根据权利要求1所述的一种直驱智能化螺杆泵驱动装置，其特征在于立式电机(1)可为直流无刷电机、永磁同步电机、开关磁阻电机、力矩电机、变频异步电机、直流调速电机、电磁调速电机、变极调速电机等形式的任何一种。
专利摘要一种直驱智能化螺杆泵驱动装置，该装置可作为油田地面螺杆泵的驱动装置。主要由立式电机、电机控制器、卡箍等部件组成。立式电机立式安装在油井的固定基座上，与螺杆泵同轴安装，通过卡箍将立式电机的输出轴与螺杆泵的光杆直接连接在一起，将电机转矩通过光杆传递给井下的螺杆泵转子。电机控制器控制立式电机工作、保护设备正常运行、显示工作状态、调整作业参数和进行远距离监控。本实用新型提高了系统效率和可靠性，缩小了体积、降低了采油成本，实现了螺杆泵的无级调速，可软起动、软停车、反转制动。电机控制器具有多种保护和多种参数量显示，可进行远程监控，实现采油系统管理的智能化。
文档编号F04B49/06GK2849222SQ20052014243
公开日2006年12月20日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者马力 申请人:马力