CN102075019A - 一种石油钻机泥浆泵电机的通风冷却方法及装置 - Google Patents

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一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却方法及装置，在电机定子壳体的外面设置一旋转风道，通过外部的旋转风为电机定子进行散热；所述的旋转风道设置散热片，所述外部的旋转风为通过外置冷却风机对旋转风道进行送风，让冷却风在旋转风道内通过散热片带走热量，通过冷却风带走热量对电机定子进行散热。所述的旋转风道是多圈螺旋式旋转风道，冷却风从风机出口输出后由风道入口进入电机定子的多圈螺旋式旋转风道，经过多圈旋转后由电机定子旋转风道出口排出电机定子体外。

Description

一种石油钻机泥浆泵电机的通风冷却方法及装置
技术领域
本发明涉及一种电机的冷却方法及结构，尤其是指一种石油钻井平台用泥浆泵直驱交流变频电机（含永磁同步变频调速电机）通风冷却方法及风路结构，主要适用于石油钻机作业中的泥浆泵装置的直驱电机。
背景技术
泥浆泵是石油钻井平台必备的装置之一，其作用为通过泥浆泵产生的压力向正在钻探的油井内灌注泥浆，并以冷却钻头将打井过程中产生的泥土和碎石带出地面。
目前，泥浆泵的传动方式主要为皮带轮传动或链轮两种传动方式，即通过皮带或链条将电机的驱动力传递到泥浆泵驱动轴上，带动泥浆泵活塞运转。这两种传动方式存在安装困难，体积大，占地多，效率不高，以及维护量大等问题。因此，泥浆泵的驱动方式逐渐开始向直驱的方向发展，即驱动电机的转子直接安装在泥浆泵的驱动轴伸，定子和转子之间通过端盖和轴承形成一个整体，整个电机的重量由泥浆泵的驱动轴伸承受，为防止电机在驱动过程中定子旋转，通过在泥浆泵壳体与电机定子间安装止动销来实现。
泥浆泵采用电机直驱方式后，对驱动电机有如下限制条件：1）直驱后，省掉了起减速作用的皮带轮或链轮（减速比通常为2：1），则电机的工作转速大大降低，在泥浆泵功率不变的前提下，电机的输出扭矩增加，相应导致电机体积增大；2）为满足泥浆泵装置铁路运输的需要，电机外形轴向长度最大尺寸不能超过700mm，这样泥浆泵直驱电机不得不设计成短而粗的形状；3）为满足现场爆炸性气体环境的要求和石油钻机野外作业环境要求，通常要求电机的防护等级达IP54以上；4）电机冷却采用通风冷却方式。基于以上泥浆泵直驱电机的四个限制条件，由于电机轴向长度，外径大通风冷却难以设计成同传统YJK系列电机利用轴向散热筋散热冷却风路结构，给泥浆泵驱动电机的通风冷却风路设计带来了困难，因此需要进一步改进并设计出一种满足泥浆泵直驱电机要求的通风冷却风路结构。
发明内容
本发明的目的，就是为了针对石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却风路设计难题，提供一种有效的石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却方法及风路结构。该方法及结构可有效提高电机通风冷却散热效率，同时具有高防护等级，免维护，以及体积小等优势。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却方法，在电机定子壳体的外面设置一旋转风道，通过外部的旋转风为电机定子进行散热；所述的旋转风道设置散热片，所述外部的旋转风为通过外置冷却风机对旋转风道进行送风，让冷却风在旋转风道内通过散热片带走热量，通过冷却风带走热量对电机定子进行散热。所述的旋转风道是多圈螺旋式旋转风道，冷却风从风机出口输出后由风道入口进入电机定子的多圈螺旋式旋转风道，经过多圈旋转后由电机定子旋转风道出口排出电机定子体外。
根据上述方法所提出的一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却装置，包括主电机和冷却电机两大部分；其中，主电机内有转子、定子、前端盖、后端盖和接线盒等五个主要部分，主电机转子安装在主电机定子中间，在主电机定子的外壳外设有一层旋转风道；所述的旋转风道为多圈螺旋式旋转风道，通过在主电机定子的外壳外设置一螺旋槽，再在上面盖上盖板构成；在旋转风道内设有主电机定子的外壳散热筋，增加主电机定子的外壳的散热交换面积，加强热对流效果。在主电机定子外壳的侧面设有一冷却风机安装座，在安装座上安装有冷却风机；冷却风机的出口与主电机定子外壳上的旋转风道入口相接；旋转风道出口直接对外排放。冷却风路的流动过程为：冷却风经冷却风机进口再沿着冷却电机外圆沿切线方向进入内部焊有散热筋的周向冷却风路内，然后冷却风沿主电机外圆周向旋转运动，在主电机外圆周向风道内旋转两周后，从风道出风口切向方向排出。
本发明具有以下几个优点：1）整个外圆周向风道与主电机内部无任何空气交换，完全利用热传导将主电机内部产生的热量传入周向冷却风路内的散热筋，再利用强迫通风机向主电机外圆冷却风路内送冷却风将主电机内产生的热量带走，可以满足对电机IP54以上防护等级要求；2）充分利用主电机外形短粗结构特点，将风路设计成沿主电机外圆周向旋转，由于冷却风路较长、散热面积大，可保证冷却风与散热筋之间充分的热交换，从而可有效将主电机内产生的热量通过风路内冷却风带走，降低电机温升，满足泥浆泵直驱电机通风冷却要求。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图；
图中：a. 主电机，b. 冷却电机，1.冷却风机，2. 前端盖，3. 转子，4. 定子，5. 风道出口，6. 方形座子，7. 支架，8. 散热筋，9. 接线盒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
通过附图可以看出本发明涉及一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却方法，在电机定子壳体的外面设置一旋转风道，通过外部的旋转风为电机定子进行散热；所述的旋转风道设置散热片，所述外部的旋转风为通过外置冷却风机对旋转风道进行送风，让冷却风在旋转风道内通过散热片带走热量，通过冷却风带走热量对电机定子进行散热。所述的旋转风道是多圈螺旋式旋转风道，冷却风从风机出口输出后由风道入口进入电机定子的多圈螺旋式旋转风道，经过多圈旋转后由电机定子旋转风道出口排出电机定子体外。
根据上述方法所提出的一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却装置，包括主电机和冷却电机两大部分；其中，主电机内有转子、定子、前端盖、后端盖和接线盒等五个主要部分，主电机转子安装在主电机定子中间，在主电机定子的外壳外设有一层旋转风道；所述的旋转风道为多圈螺旋式旋转风道，通过在主电机定子的外壳外设置一螺旋槽，再在上面盖上盖板构成；在旋转风道内设有主电机定子的外壳散热筋，增加主电机定子的外壳的散热交换面积，加强热对流效果。在主电机定子外壳的侧面设有一冷却风机安装座，在安装座上安装有冷却风机；冷却风机的出口与主电机定子外壳上的旋转风道入口相接；旋转风道出口直接对外排放。冷却风路的流动过程为：冷却风经冷却风机进口再沿着冷却电机外圆沿切线方向进入内部焊有散热筋的周向冷却风路内，然后冷却风沿主电机外圆周向旋转运动，在主电机外圆周向风道内旋转两周后，从风道出风口切向方向排出。
实施例一
图1、图2给出了本发明一个具体实施例，所示的是一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却风路结构，包括主电机a和冷却电机b两大部分，其中主电机a内有转子3、定子4、前端盖2、后端盖和接线盒9等五个主要部分，定子4在主电机a的上下两端对称布置，定子4之间接有转子3，接线盒9位于主电机a外壳的一侧，接线盒9内接有三根线，方便与外部进行连接；冷却电机b的旁边接有冷却风机1，用螺栓固定，冷却电机b整体固定在方形座子6上，方形座子6又安装在支架7上，冷却电机b的特点在于充分利用泥浆泵直驱主电机a短粗结构特点，在主电机a外圆周向方向均匀分布焊接散热筋8，并将冷却风路设计成：冷却风经冷却风机1进口再沿着冷却电机b外圆沿切线方向进入内部焊有散热筋8的周向冷却风路内，然后冷却风沿主电机a外圆周向旋转运动，在主电机a外圆周向风道内旋转两周后，从风道出风口5切向方向排出。其中图1中的箭头表示冷却风在主电机a外圆周向风道内的流动方向。
本发明为一种石油钻机泥浆泵与其驱动电机的传动机构，该种传动机构是采用直接传动的方式，泥浆泵驱动电机内有转子和定子两个部分，泥浆泵也包括泵体和转轴轴伸，其特点在于泥浆泵驱动电机的定子与泥浆泵的泵体上的安装法兰组装在一起，且泥浆泵驱动电机的转子是通过轴套的方式套在泥浆泵的转轴轴伸上的。泥浆泵是通过其驱动电机的转子通过轴套连接方式直接传动的。

Claims (5)

1. 一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却方法，其特征在于：在电机定子壳体的外面设置一旋转风道，通过外部的旋转风为电机定子进行散热；所述的旋转风道设置散热片，所述外部的旋转风为通过外置冷却风机对旋转风道进行送风，让冷却风在旋转风道内通过散热片带走热量，通过冷却风带走热量对电机定子进行散热；
所述的旋转风道是多圈螺旋式旋转风道，冷却风从风机出口输出后由风道入口进入电机定子的多圈螺旋式旋转风道，经过多圈旋转后由电机定子旋转风道出口排出电机定子体外。
2.2．一种石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却装置，包括主电机和冷却电机两大部分；其中，主电机内有转子、定子、前端盖、后端盖和接线盒等五个主要部分，主电机转子安装在主电机定子中间，其特征在于：在主电机定子的外壳外设有一层旋转风道；所述的旋转风道为多圈螺旋式旋转风道，通过在主电机定子的外壳外设置一螺旋槽，再在上面盖上盖板构成。
3. 如权利要求2所述的石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却装置，其特征在于：在旋转风道内设有主电机定子的外壳散热筋。
4. 如权利要求3所述的石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却装置，其特征在于：在主电机定子外壳的侧面设有一冷却风机安装座，在安装座上安装有冷却风机；冷却风机的出口与主电机定子外壳上的旋转风道入口相接；旋转风道出口直接对外排放。
5. 如权利要求3所述的石油钻机泥浆泵装置直驱电机的通风冷却装置，其特征在于：冷却风路的流动过程为：冷却风经冷却风机进口再沿着冷却电机外圆沿切线方向进入内部焊有散热筋的周向冷却风路内，然后冷却风沿主电机外圆周向旋转运动，在主电机外圆周向风道内旋转两周后，从风道出风口切向方向排出。
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