CN102255424B - 螺杆泵地面直驱永磁同步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明的提供一种螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，包括上部的驱动部件和下部的承重支座，驱动部件包括定子、转子和电机轴；承重支座包括旋转防尘盖、承重轴、承重轴承以及支座；螺杆泵的抽油光杆从中空的电机轴中穿过，驱动部件的顶部设有防尘盖，防尘盖中心也设有便于抽油光杆穿过的通孔，承重轴为中空的阶梯轴，密封装置位于电动机驱动部件下方安装于承重支座中承重轴的中空腔体内。与现有技术相比，本发明的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，不仅能有效地解决因密封结构失效导致电机短路而产生的安全问题，又提高了更换承重轴承的效率，同时降低了生产成本。

Description

螺杆泵地面直驱永磁同步电动机

技术领域

本发明涉及一种油田机械采油地面驱动设备，尤其涉及一种螺杆泵地面直驱永磁同步电动机。

背景技术

目前，用于油田的三抽设备中的螺杆泵已由三相异步电动机经减速机构带动抽油光杆的形式向永磁同步电动机直驱进行抽油的形式过渡，后者也因其采油效率高、节能等优势越来越被油田所接受。目前市场上螺杆泵直驱永磁同步电动机大都采用如下结构：主轴为空心轴的永磁同步电动机垂直套入抽油光杆，再将密封结构安装在电动机主轴上端，最后通过方卡子连接轴头与抽油光杆，使得电动机输出扭矩传递到抽油光杆上。

上述现有技术存在着如下问题：

(1)由于电动机轴头密封结构在技术上目前还没有完全突破，经常会发生密封失效现象，使得井中液体泄漏；而且由于密封结构目前都为上置于电动机驱动部件的上端，一旦井中富含水的液态介质泄漏，泄露的液态介质将会在重力作用下流到电动机内部，引起电动机接线短路，存在着严重的安全隐患。

(2)目前新型直驱永磁同步电动机结构中的承重轴承寿命较短，因此一旦需要更换该轴承就得将整台电动机从采油现场运回生产车间，拆装后再将整台电动机安装到采油现场，更换轴承的效率低下，这样既增加了维修成本，又降低了作业效率。

(3)由于现有密封结构为上置于电机轴，一旦密封失效，即使有泄漏通道也会因低温而使通道内水结冰，这样泄漏的水流进轴承室后结冰使得轴承寿命大大降低，同时也影响电动机正常运行。

(4)由于螺杆泵供应商的密封结构各所不同，现有技术的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机的通用性较差。

经检索中国专利，于2007年7月11日公开的CN1996719A《螺杆泵用直驱式永磁同步电动机》以及2010年6月2日公告的CN201496240U《螺杆泵用空心立轴式永磁同步驱动装置》，上述公开的两种技术方案也都存在前述的缺陷，另外上述两专利公开的技术方案中所采用的电机轴是空心长轴，其加工难度较大。再者，CN201496240U的技术方案中电机轴上端用深沟球轴承，下端用调心轴承，这样会造成定子与转子同轴度偏大，影响气息厚度，甚至会出现转子与定子接触摩擦，会大大降低设备的稳定性与安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全性高、维修效率高、节省维修成本的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，以解决现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，包括上部的驱动部件和下部的承重支座，所述驱动部件包括定子、转子和电机轴，所述承重支座包括旋转防尘盖、承重轴、承重轴承以及支座，螺杆泵的抽油光杆从中空的电机轴中穿过，驱动部件的顶部设有防尘盖，所述防尘盖中心也设有便于抽油光杆穿过的通孔，所述承重轴为中空的阶梯轴，密封装置位于电动机驱动部件下方安装于承重支座中承重轴的中空腔体内。

进一步的，所述设置于上部的驱动部件和下部的承重支座通过支撑套连接，支撑套上下端面为法兰结构，支撑套上端面与驱动部件下端通过螺栓紧固连接，支撑套下端面与支座上端通过螺栓紧固连接。

进一步的，所述支撑套为中空结构，支撑套的内部设有方卡子，方卡子的一端与所述的电机轴固定连接，方卡子的另一端放置在压套上并与所述抽油光杆之间呈刚性连接，所述压套与所述承重轴通过螺栓固定连接。

进一步的，所述电机轴是中空的两段式可拆分的阶梯轴，其上段轴限制轴径向运动，下端轴传递扭矩。

进一步的，所述承重轴的上段轴身还开有漏油通孔，所述支座设有与外界连通的导流通道。

与现有技术相比，本发明的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，提供了一种密封装置下置的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机结构，不仅能有效地解决因密封装置失效而产生的安全问题，而且即使密封失效也能将泄漏的液态介质从电机底部流出，同时更换承重轴承时只需更换轴承支座组件即可，无需整机更换，提高了维修更换的工作效率。设备作业时，重载荷作用于承重轴承使其发热，这样在低温环境下承重支座中温度高于零度，即使密封失效，泄漏通道也不会因低温而使通道内水结冰。本发明的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机为密封装置下置的结构，而且电动机驱动部分与支座密封部分可方便拆分，因此电动机通用性较好。本专利既有效的解决了因密封结构失效导致电机短路，又提高了更换承重轴承效率，同时降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机的结构示意图；

图2为本发明中的驱动部件的剖视图；

图3为本发明中的承重支座部件的剖视图；

图4为本发明的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机的安装结构示意图。

图中标示：1、驱动部件，11、定子，12、转子，13、电机轴，14、防尘盖，2、支撑套，3、承重支座，31、旋转防尘盖，32、承重轴，33、承重轴承，34、支座，35、注油管，36、导流套管，37、中心套管；4、方卡子，5、压套，6、密封装置，7、封井器，8、抽油光杆，9、螺杆泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图进一步详细描述本发明的技术内容和具体实施方式。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1至图4所示，本发明的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，包括上部的驱动部件1和下部的承重支座3，驱动部件1设有定子11、转子12和电机轴13，其中，电机轴13是中空且可拆分的阶梯轴，螺杆泵9的抽油光杆8从中空的电机轴13中穿过，驱动部件1的顶部设有防尘盖14，所述防尘盖14中心也设有便于抽油光杆8穿过的通孔。

永磁同步电动机还包括设置于下端的承重支座3，承重支座3包括旋转防尘盖31、承重轴32、承重轴承33以及支座34，其中承重轴32为中空的阶梯轴，密封装置6安装于承重轴32的中空腔体内，用于防止井中液态介质泄漏。由于采用密封装置6下置于电动机驱动部件1，即使密封装置6失效，井中介质也不会流到电动机内部引起电动机接线短路，大大提升了设备的安全性。承重轴32上轴肩端面设有沟槽，用于放置O型密封圈，与旋转防尘盖31配合起到密封效果。承重轴32的上段轴身还开有漏油通孔。支座34设有与外界连通的导流通道，既可以对密封结构失效后的介质进行引流，又可以对中心轴套密封失效后的介质进行引流。支座34固定在封井器7上。承重轴承33的滚动体热套在承重轴32上，固定环紧固于支座34内，作业时载荷全部加载在承重轴承33上。导流套管36下端通过螺栓紧固于支座34的空腔内，其上端套入承重轴32内孔，中心套管37从支座34的底部套入并且通过螺栓紧固于支座34的底部，两者之间的接触面上设有密封圈，防止液态介质通过导流套管36与中心套管37间的环形腔室经过支座34的导流通道流向外面。旋转防尘盖31紧固于承重轴32上，并与承重轴32一起转动，两者之间的接触面上也设有密封圈，可有效防止沙尘进入。支座34上开有进出油口及观察润滑油液面的油镜，进油口与注油管35相连接。

永磁同步电动机上部或上端的驱动部件1和上部或下端的承重支座3通过支撑套2连接，支撑套2上下端面为法兰结构，支撑套2上端面与驱动部件1下端通过螺栓紧固连接，支撑套2下端面与支座34上端面通过螺栓紧固连接。支撑套2为中空结构，支撑套2内部设有方卡子4，方卡子4一端与驱动部件1的电机轴13固定连接，方卡子4的另一端放置在压套5上，其中方卡子4与抽油光杆8之间为刚性连接，压套5与承重轴32通过螺栓固定连接。方卡子4上设有凹槽与电机轴13上的凸台相配合，电机轴13的下端传递扭矩作用，上端只需限制轴的径向运动，因此电机轴13设计为中空的两段式上下可拆分的阶梯轴结构，上段轴只起限制轴径向运动作用，该段轴上端而设有凹槽，用于放置油封与电动机防尘盖14共同起密封作用；下段轴起传递扭矩作用，该段轴下端设计成与方卡子4凹槽相配合的凸台结构。电机轴13为中空的两段式上下可拆分的阶梯轴结构既降低了电机轴加工的难度，又节约了制造成本。方卡子4内置于支撑套2，无需另外增加防护设施就能起到防止方卡子4甩出伤人的效果，保证了采油设备的作业安全性。另外将承重支座3与驱动部件1通过支撑套2分开，更换设备中零部件时，可快速方便的更换承重支座3中的部件，既降低了更换成本，又提高了作业效率。

驱动部件1为开环控制，在变频器的控制下驱动电机轴13转动，电机轴13下端带动方卡子4，直至带动抽油光杆8转动，最终带动井下螺杆泵9旋转将液态介质提升上来。设备作业时，重载荷作用于承重轴承33使其发热，这样在低温环境下承重支座3中温度高于零度，即使密封失效，泄漏通道也不会因低温而使通道内水结冰。

与前述实施例不同的是，本发明的螺杆泵底面直驱永磁同步电动机中：电机轴13与承重轴32之间可以直接固定连接；方卡子4也可以是内置于电机轴13中并与承重轴32固定连接，扭矩由电机轴13传递给承重轴32，再通过压套5传递给方卡子4。本发明的螺杆泵底面直驱永磁同步电动机，并不局限本发明实施例所提供的形状和结构，可以根据螺杆泵的形式进行灵活改变。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不是对本发明构成任何限制。

Claims (5)

1.一种螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，包括上部的驱动部件(1)和下部的承重支座(3)，所述驱动部件(1)包括定子(11)、转子(12)和电机轴(13)，所述承重支座(3)包括旋转防尘盖(31)、承重轴(32)、承重轴承(33)以及支座(34)，螺杆泵(9)的抽油光杆(8)从中空的电机轴(13)中穿过，驱动部件(1)的顶部设有防尘盖(14)，所述防尘盖(14)中心也设有便于抽油光杆(8)穿过的通孔，其特征在于：所述承重轴(32)为中空的阶梯轴，密封装置(6)位于电动机驱动部件(1)下方安装于所述承重支座(3)中的所述承重轴(32)的中空腔体内。

2.根据权利要求1所述的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，其特征在于：所述的驱动部件(1)和所述的承重支座(3)通过一支撑套(2)相互连接，所述支撑套(2)的上下端面为法兰结构，所述支撑套(2)的上端面与所述驱动部件(1)下端通过螺栓紧固连接，所述支撑套(2)的下端面与所述支座(34)的上端通过螺栓紧固连接。

3.根据权利要求2所述的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，其特征在于：所述支撑套(2)为中空结构，所述支撑套(2)的内部设有方卡子(4)，方卡子(4)的一端与所述电机轴(13)固定连接，方卡子(4)的另一端放置在一压套(5)上并与所述抽油光杆(8)之间呈刚性连接，所述压套(5)与所述承重轴(32)通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求1所述的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，其特征在于：所述电机轴(13)是中空的两段式可拆分的阶梯轴，其上段轴限制轴径向运动，下端轴传递扭矩。

5.根据权利要求1所述的螺杆泵地面直驱永磁同步电动机，其特征在于：所述承重轴(32)的上段轴身还开有漏油通孔，所述支座(34)设有与外界连通的导流通道。

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