专利名称：一种电机直驱螺杆泵反转抑制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田机械采油领域中的螺杆泵电机直接驱动装置，特别是一种电 机直驱螺杆泵反转抑制装置。
背景技术：
油田机械采油领域中，螺杆泵电机直接驱动装置防反转技术普遍采用是电磁制动 和能耗制动技术或是几种技术的结合，如中国专利ZL-2009 2 0146334. 4所采用的方案就 是典型的范例。所谓电磁制动是由智能控制器向电机绕组输出一个产生的磁场方向使电机 反转速度减弱的电流，达到限制反转的效果；而能耗制动技术是采用一个至数个大功率电 阻消耗掉电动机处于再生发电状态时所产生的电能使电机处于制动状态，使其逐渐减速停 机的。这类技术的共同特点是制动电阻等电子元器件安装在智能控制箱内，反转速度限制 功能是通过智能控制箱实现的，出于安全的需要，智能控制箱距离电机约十余米远，对电机 的驱动和制动作用是通过连接智能控制箱和电机绕组接线盒间的一条十余米长的电力电 缆实现的，运行中的装置如果一旦发生电缆接触不良或断线故障时，轻则产生制动效果差， 重则造成反转限制功能失去作用，导致电动机产生高速反转造成断杆或脱杆甚至发生安全 事故的严重后果。
发明内容本实用新型在于克服背景技术中存在的现有反转限制技术发生电缆接触不良或 断线故障时容易造成反转限制失控的问题，而提供一种电机直驱螺杆泵反转抑制装置，该 装置安装在电机壳体或合适的位置上，当电机发生反转时能限制反转速度在允许的范围 内，既使在电机电缆断线脱离控制器控制的极端条件下，也能可靠地抑制电机的反转速度， 使其转速逐渐降低，直至安全停机。本实用新型解决其问题可通过如下技术方案来达到该电机直驱螺杆泵反转抑制 装置包括反转抑制单元、螺杆泵直驱电机、电机接线盒、智能控制箱，所述的反转抑制单元 包括位置信号端子排、三相整流桥、IGBT驱动组合、微电脑控制板、电流检测回路、IGBT、储 能电源、电阻、绕组电压波形检测电路；所述的反转抑制单元固定在螺杆泵直驱电机壳体 外部电机接线盒一侧；反转抑制单元内的三相整流桥由电缆连接电机接线盒的电机接线 端子，电机接线盒的电机接线端子电缆连接智能控制箱；三相整流桥依次连接IGBT、电阻， IGBT依次连接IGBT驱动组合、微电脑控制板；三相整流桥的输入端连接绕组电压波形检测 电路的输入端；微电脑控制板分别连接电流检测回路、储能电源的输出端；储能电源连接 位置信号端子排，位置信号端子排电缆连接接线盒内的位置信号端子排；电流检测回路与 电阻并联；绕组电压波形检测电路的输出端连接微电脑控制板，储能电源电缆连接智能控 制箱。本实用新型与上述背景技术相比较可具有如下有益效果该电机直驱螺杆泵反转抑制装置由于采用上述方案，反转抑制单元固定在电机壳体外部接线盒附近或合适位置，通过较短的电缆分别与电机接线盒内的三相绕组接线端 子、位置信号端子排连接，由于短电缆发生故障的概率极低，并且采用电力电子器件结合微 电脑技术全电子结构的智能控制方式，使电机反转抑制单元的性能和可靠性大幅度提高， 在电机电缆断线脱离电机智能控制箱控制的极端条件下，依然能可靠地抑制电机反转，直 至安全停机。
附图1是本实用新型的结构示意图；附图2是本实用新型的电原理框图。图中1-反转抑制单元，2-螺杆泵直驱电机，3-接线盒，4-位置信号端子排，5-智 能控制箱，6-电机接线端子，7-位置信号端子排，8-三相整流桥，9-IGBT驱动组合，10-微电 脑控制板，11-电流检测回路，12-IGBT ，13-储能电源，14-电阻，15-绕组电压波形检测电 路，16-无线遥控接收组件，17-无线遥控发射组件。
具体实施方式
以下结合附图将对本实用新型作进一步说明附图1结合附图2所示，该电机直驱螺杆泵反转抑制装置包括反转抑制单元1、螺 杆泵直驱电机2、电机接线盒3、智能控制箱5，所述的反转抑制单元1包括位置信号端子排 7、三相整流桥8、IGBT驱动组合9、微电脑控制板10、电流检测回路11、IGBT (即绝缘栅双 极型晶体管)12、储能电源13、电阻14、绕组电压波形检测电路15 ；反转抑制单元1内的三 相整流桥8由电缆连接电机接线盒3的电机接线端子6，电机接线盒3的电机接线端子6电 缆连接智能控制箱5，所述的智能控制箱5内接有无线遥控发射组件17 ；三相整流桥8依次 连接IGBT 12、电阻14，IGBT 12依次连接IGBT驱动组合9、微电脑控制板10 ；三相整流桥8 的输入端连接绕组电压波形检测电路15的输入端；微电脑控制板10分别连接电流检测回 路11、储能电源13的输出端；储能电源13连接位置信号端子排7，位置信号端子排7电缆 连接接线盒3内的位置信号端子排4 ；电流检测回路11与电阻14并联；绕组电压波形检测 电路15的输出端连接微电脑控制板10，微电脑控制板10连接遥控接收组件16的输出端， 储能电源13电缆连接智能控制箱5。所述的反转抑制单元1固定在螺杆泵直驱电机2壳体 外部电机接线盒3 —侧，或其他合适位置，其外形是一个独立的结构，所有构成功能模块的 电子元器件均在其中，不依托于智能控制箱5而独立工作。该装置现场安装时，反转抑制单元1固定在电机的接线盒3的一侧或适当的位置， 通过短电缆分别与电机接线盒3内的电机接线端子6及位置信号端子排4连接，电机接线 盒3内的电机接线端子6通过电缆与固定在离电机十余米外的智能控制箱5内的相应接线 端子连接；无线遥控发射组件17安装在电机智能控制箱5内或适当部位并与其连接。该直驱螺杆泵电机反转智能抑制装置工作过程如下智能控制箱5上电后，按 下启动按钮或键盘的开始键，智能控制箱5开始不断地通过位置信号端子排4接收电机转 子位置信号电缆传来的位置信号，控制电机缓慢转动逐渐加速到设定的转速，正常运行；按 下停止按钮或停止键后以及电机过载等保护停机时，智能控制箱控制电机缓慢减速直至停 机；同时安装在电机一侧的反转抑制单元1被唤醒处于工作状态，微电脑控制板10不断通 过绕组电压波形检测电路15侦测、分析电机绕组的驱动电压或感应电势，判断电机当前工 作状态，一旦发现消失或异常、反转，立即控制IGBT驱动组合9将IGBT12导通，处于最强的制动状态，并通过电流检测回路11、电阻14检测放电电流，根据电流的有无或大小判断电 机的状态，并依此调节IGBT12的导通和截止的比例即占空比，限制反转速度；放电电流减 小则转速上升，放电电流增大则转速降低，通过逐渐减小占空比、改变放电电流、减弱抑制 强度，使光杆、抽油杆弹性扭矩逐渐释放，电机缓慢减速停机。所述的无线遥控发射组件17安装在电机智能控制箱5内，并与智能控制箱5连 接，使智能控制箱5在启动、停止螺杆泵直驱电机或保护停机时，均可由无线遥控发射组件 17向无线遥控接收组件16发射相应的代码，作为反转抑制单元1判断螺杆泵直驱电机2 工作状态的辅助信号和唤醒信号，同时也可以人工设置无线遥控发射组件17发射唤醒和 睡眠信号供调试或其他应用。反转抑制单元在完成停机反转抑制任务后将自动进入休眠状 态，此时仍能接受无线遥控发射组件17、储能电源13、绕组电压波形检测电路15的信号被 唤醒，当较长时间停机时，如数天或数天以上时将进入深度睡眠，此时仅能接受无线遥控发 射组件17发来的唤醒信号，进一步节省电能。储能电源13为反转抑制单元提供工作电源， 在正常工作时可以从位置信号端子排7、绕组电压波形检测电路15获得电能补充，维持正 常工作，即使在电机电缆断线或短路的无电能补充的状态下仍然可以为反转抑制单元1提 供数小时的电源支持。无论在启动、停机或正常工作过程中，直驱螺杆泵电机反转抑制单元一旦发现电 机反转时立即对电机施加反转抑制控制，将泵杆释放弹性扭矩时带动电机永磁转子反转发 电产生的电能经三相整流桥8整流后输出的直流电压由IGBT经电阻14放电，同时通过 电流检测回路11不断地检测放电电流，根据电机的转速调整放电电流的大小即调整制动 强度，并与设定的允许反转速度比较，根据差值的大小控制电子开关IGBT的导通时间，在 电机绕组允许的电流值范围内对电机实施电磁制动，使电机的转速在设定的范围内逐渐减 速，使螺杆泵的抽油杆的弹性势逐渐释放后直至停机。在交流系统掉电或电机电缆发生断 线以及智能控制箱故障停机时同样进入电机反转抑制状态。
权利要求1.一种电机直驱螺杆泵反转抑制装置，包括反转抑制单元(1)、螺杆泵直驱电机(2)、 电机接线盒(3)、智能控制箱(5)，其特征在于所述的反转抑制单元(1)包括位置信号端子 排(7 )、三相整流桥(8 )、IGBT驱动组合(9 )、微电脑控制板(10 )、电流检测回路(11)、IGBT (12)、储能电源(13)、电阻(14)、绕组电压波形检测电路(15)；所述的反转抑制单元(1)固 定在螺杆泵直驱电机(2)壳体外部电机接线盒(3)—侧；反转抑制单元(1)内的三相整流桥 (8)由电缆连接电机接线盒(3)的电机接线端子(6)，电机接线盒(3)的电机接线端子(6) 电缆连接智能控制箱(5);三相整流桥(8)依次连接IGBT (12)、电阻(14)，IGBT (12)依次 连接IGBT驱动组合(9 )、微电脑控制板(10 )；三相整流桥(8 )的输入端连接绕组电压波形检 测电路(15)的输入端；微电脑控制板(10)分别连接电流检测回路(11)、储能电源(13)的 输出端；储能电源(13)连接位置信号端子排(7)，位置信号端子排(7)电缆连接电机接线盒 (3)内的位置信号端子排(4)；电流检测回路(11)与电阻(14)并联；绕组电压波形检测电 路(15)的输出端连接微电脑控制板(10)，储能电源(13)电缆连接智能控制箱(5)。
2.根据权利要求1所述的一种电机直驱螺杆泵反转抑制装置，其特征在于所述的微 电脑控制板(10)连接遥控接收组件(16)的输出端，所述的智能控制箱(5)内接有无线遥控 发射组件(17)。
专利摘要本实用新型涉及一种电机直驱螺杆泵反转抑制装置。主要解决了现有防反转技术中电缆接触不良或断线故障时造成防反转失效的问题。其特征在于所述的反转抑制单元固定在电机壳体外部电机接线盒一侧；反转抑制单元内的三相整流桥由连接电机接线端子，电机接线端子连接智能控制箱；整流桥依次连接IGBT、电阻，IGBT依次连接IGBT驱动组合、微电脑控制板；三相整流桥的输入端连接绕组电压波形检测电路的输入端；微电脑控制板分别连接电流检测回路、储能电源；储能电源连接位置信号端子排，绕组电压波形检测电路连接微电脑控制板。该装置在电机电缆断线脱离控制器控制的极端条件下，仍能可靠抑制反转速度，直至安全停机。
文档编号H02P23/00GK201928227SQ20112010226
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月9日 优先权日2011年4月9日
发明者刘亚彬, 张明德, 潘世杰 申请人:大庆东达节能技术开发服务有限公司