锰合金卡箍弹簧海上油井辅助动力设施的制作方法
【技术领域】[0001] 本发明涉及一种海上油井辅助动力设施，属于海洋能源开发技术应用领域，尤其涉及 借助于海面作业平台的锰合金卡箍弹簧海上油井辅助动力设施。
【背景技术】
[0002] 海洋蕴藏着巨大的可再生能源，开发海洋能源已经成为世界各国的战略性选择。 而我国的海岸线漫长，海洋资源丰富，海洋平台是为在海上进行钻井、采油等活动提供生产 和生活设施的构筑物。按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。 固定式平台的下部由粧、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为粧 基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承 情况可分为着底式和浮动式两类，近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定 在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。海洋平台由上部结构，即平台甲板和基 础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻 采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降 台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。
[0003] 众所周知，海上石油钻井平台系统每次维修的费用都是惊人的，海上石油钻井平 台系统中的任何零部件都要能经得起海水腐蚀，任何一次油路维修或更换以及动力源故障 排除花费较高，且长时间影响油井生产。特别是海上油井，众所周知的游梁式抽油装置的突 出特征是间隙性做功，因此与之配套动力源使用寿命以及整体抗震能一直来成为该技术领 域的瓶颈技术。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种米用卡箍弹簧结构双向缓冲，结合机壳水冷电机，并配有分力构 件，来解决海上油井的技术瓶颈，具体如下： 锰合金卡箍弹簧海上油井辅助动力设施，工作平台的周边上均布有平台铰链与缓冲器 上端头相连接，缓冲器下端头与固定支脚相连接；所述的工作平台上固定有电机底座、转盘 底座和摆杆底座，摆杆底座上的摆杆轴销上可旋转固定着钻井摆杆，所述的转盘底座上的 转盘轴销可旋转固定着带轮转盘，所述的电机底座固定安装有机壳水冷电机；所述的钻井 摆杆一侧端固定连着钻井大绳，钻井大绳穿越所述的工作平台上的平台钻眼孔后深入到海 底油井床；所述的钻井摆杆另一端上有滑块长槽，滑块长槽上可滑动配合着盘杆滑块；所 述的带轮转盘一侧面固定着滑块轴销上的轴销螺柱，所述的滑块轴销上的轴销台阶段外圆 与所述的盘杆滑块上的滑块中心通孔之间为可旋转滑动配合；所述的机壳水冷电机上的三 角带轮与所述的带轮转盘之间有传动三角带；作为改进： 所述的卡箍弹簧缓冲器包括卡箍弹簧杆、卡箍弹簧内筒、卡箍导向外筒、第一弹簧座、 上端卡箍盖、第一弹簧、第二弹簧以及成对半开下卡箍和成对半开上卡箍； 所述的卡箍弹簧杆一端固定有双向弹簧座，双向弹簧座外圆与卡箍弹簧内筒内孔之间 为可轴向滑动配合；所述的卡箍弹簧杆另一端有杆外螺纹，杆外螺纹外径尺寸小于或等于 所述的卡箍弹簧杆外径尺寸； 所述的卡箍弹簧内筒一端固定有第二弹簧座，第二弹簧座内孔与所述的卡箍弹簧杆外 圆之间为可轴向滑动配合；所述的卡箍弹簧内筒另一端有内筒平口，内筒平口背面有内筒 锥面，所述的第一弹簧座背面有下盖锥面，内筒锥面与下盖锥面相对称；成对半开下卡箍内 有下箍左锥面和下箍右锥面，下箍左锥面和下箍右锥面同时与所述的内筒锥面以及所述的 下盖锥面之间相配合；成对半开下卡箍由两组下螺栓螺母组紧固成对组装，第一弹簧座背 面外端有缓冲器下端头； 所述的卡箍导向外筒开孔端的内孔圆筒壁与所述的卡箍弹簧内筒外圆之间为滑动配 合，所述的卡箍导向外筒另一端有外筒卡箍接口，外筒卡箍接口背面有外筒锥面，所述的上 端卡箍盖背面有上盖锥面，外筒锥面与上盖锥面相对称；成对半开上卡箍内有上箍左锥面 和上箍右锥面，上箍左锥面和上箍右锥面同时与所述的外筒锥面以及所述的上盖锥面之间 相配合；成对半开上卡箍由两组上螺栓螺母组紧固成对组装，所述的上端卡箍盖背面外侧 有缓冲器上端头；所述的上端卡箍盖内侧有上端盖螺孔，所述的上端盖螺孔与所述的杆外 螺纹紧固连接；述的双向弹簧座与所述的第一弹簧座之间固定有所述的第一弹簧，所述的 双向弹簧座与所述的第二弹簧座之间固定有所述的第二弹簧； 第一弹簧和第二弹簧外表面涂覆有一层0. 5至0. 6毫米厚的防腐层，该防腐层的组 成成分的重量百分比含量为：环氧树脂：31~33%、苯丙乳液：24~26%、二氧化娃：11~ 13%、笨二酚：4~6%、水：21~23%、促进剂：L4~L6%、固化剂2. 4~2. 6% ; 所述的卡箍弹簧内筒和所述的卡箍导向外筒都是整体采用锰合金钢，该锰合金钢的组 成成分的重量百分比含量为：Mn(锰）：14~16%、Mo(钼）：2. 4~2. 6%、W(钨）：2. 4~ 2. 6%、Al(铝）：2. 3 ~2. 5%、Cr(铬）：2. 2 ~2. 4%、Nb(铌）：1. 4 ~1. 6%、C(碳）：I. 1 ~ 1.3%，余量为Fe(铁)及不可避免的杂质；该杂质的重量百分比含量为：Si(硅)少于0.20%、 S(硫）少于0.010%、P(磷）少于0.015%;所述的锰合金钢材料主要性能参数为：洛氏硬度 HRC值为51~53,抗拉强度为393~395MPa。
[0005] 作为进一步改进：所述的机壳水冷电机包括电机外壳、前端盖、后端盖、电机主轴、 定子、转子和三角带轮，电机外壳下方有安装脚板，安装脚板与所述的电机外壳之间有加强 连筋，所述的安装脚板上有安装通孔，电机外壳外壁上有引线窗口以及进水搭子和出水搭 子，电机外壳的外壳前端面和外壳后端面上都有固定螺孔，定子固定在电机外壳内孔上，转 子固定在电机主轴最大直径处且与定子位置相对应，前端盖上有前螺钉固定在电机外壳前 端面，前端盖的前盖轴承孔上固定着前轴承外圆，前轴承内孔固定着电机主轴的前轴承段； 后端盖上有后螺钉固定在电机外壳后端面，后端盖的后盖中心盲孔上固定着后轴承外圆， 后轴承内孔固定着电机主轴的后轴承段，后轴承段后端有主轴末端，主轴末端上固定着电 机风叶，风叶外罩固定在后端盖外圆上；电机外壳的外壁与内壁之间有冷却夹层，冷却夹层 绕开引线窗口布置，冷却夹层圆周隔离两端分别有进水贯穿孔和出水贯穿孔，进水贯穿孔 和出水贯穿孔之间有隔离筋分隔开，外壳前端面内侧设置的前端导流筋与外壳后端面内侧 设置的后端导流筋错位布置，使得冷却夹层内增大流速，提高冷却效果；出水搭子上有出水 锥螺纹，出水锥螺纹底部通往出水贯穿孔，进水搭子上有进水锥螺纹，进水锥螺纹底部通往 进水贯穿孔；前端盖固定有分力构件，分力构件与三角带轮之间有无内圈轴承；分力构件 的外轴承支撑圆表面复合有一层厚度为0. 71至0. 79毫米所述的锰合金钢。
[0006] 作为进一步改进：分力构件的构件台阶内孔与电机主轴的主轴外伸段之间有旋转 空隙，分力构件的外轴承支撑圆支撑着无内圈轴承上的圆柱滚针，无内圈轴承上的滚针外 圈的外圆固定在三角带轮的三角带轮台阶孔内圆壁上，三角带轮台阶孔底面上有三角带轮 花键孔与电机主轴上的轴端花键之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，轴端花键的端 面上有轴端螺孔，轴端螺孔上配合有台阶防松螺钉限制着轴向定位挡圈的轴向位移，轴向 定位挡圈外缘部位固定在三角带轮花键孔外端平面上，继而限制了三角带轮的轴向位移。
[0007] 作为进一步改进：轴向定位挡圈外侧面上有防松挡片与轴向定位挡圈一起，被挡 圈螺钉固定在三角带轮花键孔外端平面上；防松挡片有挡片拐角边紧贴着台阶防松螺钉的 两平边挡肩帽上的任意一平边上。
[0008] 作为进一步改进：所述的滑块轴销的中心线与所述的转盘轴销之间具有1880至 1890毫米的偏心距离。
[0009] 本发明的有益效果： (一) 、作业平台的圆周边上有平台铰链与卡箍弹簧缓冲器一端相连接，卡箍弹簧缓冲 器另一端与固定支脚相连接，且所述的卡箍弹簧缓冲器与所述的作业平台平面之间呈现度 夹角布置，确保作业平台平稳固定；卡箍弹簧缓冲器采用卡箍连接结合双弹簧组合缓冲，每 只卡箍弹簧缓冲器都能同时承受拉力或压力，确保作业平台能抵御来自任何任何方位的海 浪冲击； (二) 、电机外壳的外壁与内壁之间有冷却夹层，冷却夹层绕开引线窗口布置，冷却夹层 圆周隔离两端分别有进水贯穿孔和出水贯穿孔，进水贯穿孔和出水贯穿孔之间有隔离筋分 隔开，外壳前端面内侧设置的前端导流筋与外壳后端面内侧设置的后端导流筋错位布置， 使得冷却夹层内增大流速，提高冷却效果； (三) 、电机主轴以及前轴承和后轴承只需承受纯扭矩，而三角皮带所产生的径向力反 作用到三角带轮却是能够完全被无内圈轴承所承受，仅仅作用在分力构件上，完全避免了 电机主轴上的主轴外伸段承受径向力；由于满足在额定功率的前提下，在设计上可以将求 电机主轴的直径做到极限小，只承受纯扭矩，同时，由于分力构件整体形状属于空心短管， 因此结构刚性超强，能承受更大的径向力。两者结合，本发明实现了既能将电机整体尺寸做 得紧凑，又能承受更大的径向力，运行更加可靠，从而延长了电机的使用寿命； (四） 、涂覆有一层0. 5至0. 6毫米厚的环氧树脂防腐层的第一弹簧和第二弹簧的表面 耐腐蚀程度远小于316不锈钢材质的表面耐腐蚀程度。锰合金钢的表面粗糙度受损程度远 小于316不锈钢材质的表面粗糙度受损程度。本发明中的卡箍弹簧内筒和所述的卡箍导向 外筒以及分力构件都是整体采用锰合金钢，具备良好的刚性抗变形； (五) 、本发明通过工作平台将机壳水冷电机与卡箍弹簧缓冲器结合一起，同时解决了 一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电动机易损问题和油井设施整体避震问题，取得 了意想不到的效果。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的整体侧面示意图。
[0011] 图2为图1俯视图。
[0012] 图3为图2中的滑块轴销177部位的局部放大剖面示意图。
[0013] 图4为图1或图2中的卡箍弹簧缓冲器145放大剖面示意图。
[0014] 图5为图4中M-M剖视图。
[0015] 图6是图4中的成对半开下卡箍555的半开图。
[0016] 图7