CN114566844A - 一种应用于fpso单点系泊系统的中压电滑环 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，包括中心轴、外壳、底座、若干电接触摩擦组件、高压绝缘子、上轴承组件、下轴承组件、内接电缆以及外接电缆；中心轴设置为中空轴，中心轴的下端设置有连接法兰，底座通过下轴承组件与连接法兰连接，中心轴的上端通过上轴承组件与外壳连接；高压绝缘子设置在相邻电接触摩擦组件之间，外接电缆穿设在外壳上，内接电缆穿设在连接法兰上，电接触摩擦组件的一端与内接电缆相连接，另一端与外接电缆相连接；本发明电接触摩擦副在结构上进行了优化设计，将电刷和导电环由以往的径向压紧式更改为上下夹持式，显著增大了电接触面积，能够满足大电流传输的需求，单路传输电流可达1000A以上。

Description

一种应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环

技术领域

本发明涉及旋转传输技术领域，具体涉及一种应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环。

背景技术

浮式生产储油卸油装置(FloatingProduction，StorageandOffloadingsystem，简称FPSO)是集油气处理、储油与卸油、发电、控制、生活功能为一体的海上油气处理装置。按照FPSO系泊方式的不同，可分为单点系泊系统和多点系泊系统等，其中以单点系泊系统的应用最为普遍。单点系泊系统的应用使得FPSO具有风向标的效应，使FPSO在各种风浪流作用下的受力最小，从而保证其能在海上长时间连续工作。

中压电滑环作为单点系泊系统中的关键部件，主要承担固定设备到转动设备之间的动力电源传输，需同时具备高传输功率、适用恶劣使用环境以及高防护等级等特点，现有的中压电滑环结构在保证电源传输稳定可靠的同时无法进一步满足大电流传输的需求。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，包括中心轴、外壳、底座、若干电接触摩擦组件、高压绝缘子、上轴承组件、下轴承组件、内接电缆以及外接电缆；

所述中心轴设置为中空轴，所述中心轴的下端设置有连接法兰，所述底座通过所述下轴承组件与所述连接法兰连接，所述中心轴的上端通过所述上轴承组件与所述外壳连接，所述外壳下端与所述底座固定连接；所述外壳套设在所述中心轴上，且所述外壳设置在所述上轴承组件和所述下轴承组件之间；所述高压绝缘子均设置在所述中心轴上，所述电接触摩擦组件固定设置在所述中心轴和所述外壳之间，且所述电接触摩擦组件和所述高压绝缘子均设置在所述外壳内，所述高压绝缘子设置在相邻所述电接触摩擦组件之间，所述外接电缆穿设在所述外壳上，所述内接电缆穿设在所述连接法兰上，所述电接触摩擦组件的一端与所述内接电缆相连接，另一端与所述外接电缆相连接。

较佳的，若干所述电接触摩擦组件沿所述中心轴的轴线轴向均布。

较佳的，所述外接电缆通过所述盖板穿设在所述外壳上，所述外壳侧面设置有窗口，所述盖板设置在所述窗口上。

较佳的，所述电接触摩擦组件包括导电环、若干电刷组件、集电环以及固定板，所述导电环和所述集电环同轴设置，所述导电环和所述集电环通过所述电刷组件连接，所述导电环同轴设置在所述中心轴上，所述电刷组件通过所述固定板环形均布在所述集电环的内侧面上，所述导电环与所述内接电缆连接，所述集电环与所述外接电缆连接。

较佳的，所述集电环为十二面体环状结构。

较佳的，一所述集电环上设置有三个所述电刷组件。

较佳的，所述电刷采用碳纳米银基石墨电刷。

较佳的，所述电刷组件包括一对电刷、一对刷盒、连接板、一对压板、托架、一对弹性调节组件；两所述刷盒对称布置在所述连接板的两侧，且两所述刷盒之间设置有间隙，所述导电环设置在两所述刷盒之间，两所述刷盒设置在两所述压板之间，且所述刷盒和所述压板一一对应固定设置，两所述压板固定设置在所述托架，两所述电刷分别设置在两所述刷盒上，所述导电环设置在两所述电刷之间，所述弹性调节组件设置在对应的所述电刷与所述刷盒之间。

较佳的，所述上轴承组件包括上轴承外圈、上轴承内圈、第一轴承和上轴承端盖，所述上轴承外圈与所述上轴承内圈通过所述第一轴承实现同轴布置，所述上轴承端盖固定设置在所述上轴承内圈上以对所述第一轴承进行限位。

较佳的，所述下轴承组件包括下轴承外圈、下轴承内圈、第二轴承和下轴承端盖，所述下轴承外圈与所述下轴承内圈通过所述第二轴承实现同轴布置，所述下轴承端盖固定设置在所述下轴承外圈上以对所述第二轴承进行限位。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明电接触摩擦副在结构上进行了优化设计，将电刷和导电环由以往的径向压紧式更改为上下夹持式，显著增大了电接触面积，能够满足大电流传输的需求，单路传输电流可达1000A以上；2，电接触摩擦副设置弹性补偿结构，可实现电刷与导电环之间的接触自适应调节功能，避免了设备因外部环境引起的振动、冲击等，保证电源传输稳定可靠；3，传输通道之间采用高压绝缘子实现相互绝缘，满足10.5kV耐压要求，降低了制造及维护成本；4，可根据具体使用要求，灵活配置传输通道的数量，提高传输功率；采用隔爆防护设计，具有结构简单、可靠性高、安全性好等特点，适用于海上采油平台高功率电源传输。

附图说明

图1为所述应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环的结构视图；

图2为所述应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环的结构剖视图；

图3为所述电接触摩擦组件的结构视图；

图4为所述电刷组件的结构视图；

图5为所述弹性调节组件的安装结构视图；

图6为所述弹性调节组件的结构视图；

图7为所述上轴承组件的结构视图；

图8为所述下轴承组件的结构视图。

图中数字表示：

1-中心轴；2-外壳；3-底座；4-电接触摩擦组件；5-高压绝缘子；6-上轴承组件；7-下轴承组件；8-支架；9-盖板；10-内接电缆；11-外接电缆；21-电刷；22-刷盒；23-连接板；24-压板；25-托架；26-弹性调节组件；41-导电环；42-电刷组件；43-集电环；44-固定板；51-螺头；52-压簧；53-导向件；61-上轴承外圈；62-上轴承内圈；63-第一轴承；64-上轴承端盖；71下轴承外圈；72下轴承内圈；73第二轴承；74下轴承端盖。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图1、图2所示，图1为所述应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环的结构视图；图2为所述应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环的结构剖视图。

本发明所述应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环包括中心轴1、外壳2、底座3、若干电接触摩擦组件4、高压绝缘子5、上轴承组件6、下轴承组件7、支架8、盖板9、内接电缆10以及外接电缆11。

所述中心轴1设置为中空轴，所述中心轴1的下端设置有连接法兰，所述底座3通过所述下轴承组件7与所述连接法兰连接，所述中心轴1的上端通过所述上轴承组件6与所述外壳2连接，所述外壳2下端与所述底座3固定连接；所述外壳2套设在所述中心轴1上，且所述外壳2设置在所述上轴承组件6和所述下轴承组件7之间，所述高压绝缘子5均设置在所述中心轴1上，所述电接触摩擦组件4固定设置在所述中心轴1和所述外壳2之间，且所述电接触摩擦组件4和所述高压绝缘子5均设置在所述外壳2内，所述高压绝缘子5设置在相邻所述电接触摩擦组件4之间，所述外接电缆11通过所述盖板9穿设在所述外壳2上，所述内接电缆10穿设在所述连接法兰上，所述电接触摩擦组件4的一端与所述内接电缆10相连接，另一端与所述外接电缆11相连接。

较佳的，若干所述电接触摩擦组件4沿所述中心轴1的轴线轴向均布。

所述支架8用以所述电接触摩擦组件4和所述外壳2之间的固定。

具体的，所述外壳2为满足隔爆性能的外壳，所述外壳2侧面设置有窗口，所述盖板9设置在所述窗口上，所述盖板9与所述外壳2的接合面之间采用静密封设计，且满足相关防爆等级要求，所述窗口便于所述电接触摩擦组件4与所述外接电缆11的安装连接。

如图3所示，图3为所述电接触摩擦组件的结构视图；所述电接触摩擦组件4包括导电环41、若干电刷组件42、集电环43以及固定板44，所述导电环41和所述集电环43同轴设置，所述导电环41和所述集电环43通过所述电刷组件42连接，所述导电环41同轴设置在所述中心轴1上，所述电刷组件42通过所述固定板44环形均布在所述集电环43的内侧面上，所述导电环41与所述内接电缆10连接，所述集电环43与所述外接电缆11连接。

所述集电环43通过所述支架8固定设置在所述外壳2内壁上。

较佳的，所述集电环43为十二面体环状结构。

较佳的，一所述集电环43上设置有三个所述电刷组件42。

一般的，所述电刷组件42与所述导电环41为上下夹持式结构，增加了电接触面积，可满足大电流传输的需求。

具体的，如图4所示，图4为所述电刷组件的结构视图；所述电刷组件42包括一对电刷21、一对刷盒22、连接板23、一对压板24、托架25、一对弹性调节组件26。

其中，两所述刷盒22对称布置在所述连接板23的两侧，且两所述刷盒22之间设置有间隙，所述导电环41设置在两所述刷盒22之间，两所述刷盒22设置在两所述压板24之间，且所述刷盒22和所述压板24一一对应固定设置，两所述压板24固定设置在所述托架25，两所述电刷21分别设置在两所述刷盒22上，所述导电环41设置在两所述电刷21之间，所述弹性调节组件26设置在对应的所述电刷21与所述刷盒22之间，通过所述电刷21与所述导电环41之间的弹性补偿调节可实现电接触的稳定可靠。

较佳的，所述电刷21采用新型碳纳米银基石墨电刷，其特点是导电性能优良、耐磨损性能更好，与以往普通石墨电刷相比，同等工况条件下材料磨损量显著减少，可延长产品使用寿命5年左右。

如图5、图6所示，图5为所述弹性调节组件的安装结构视图；图6为所述弹性调节组件的结构视图。所述弹性调节组件26包括一组螺头51、一组压簧52和一组导向件53；其中，所述螺头51为一端带外螺纹的阶梯圆柱，带螺纹一端与所述刷盒22的螺孔配合安装，所述导向件53为一端带孔的圆柱，所述压簧52布置于所述螺头51、所述导向件53之间，且两端分别与所述螺头51、所述导向件53同轴套装布置；通过上述结构可实现对电刷21和导电环41之间的预紧压力调节，以保证装置在振动、冲击环境下的稳定接触。

如图7所示，图7为所述上轴承组件的结构视图；所述上轴承组件6包括上轴承外圈61、上轴承内圈62、第一轴承63和上轴承端盖64。其中，所述上轴承外圈61与所述上轴承内圈62通过所述第一轴承63实现同轴布置，所述上轴承端盖64固定设置在所述上轴承内圈62上以对所述第一轴承63进行限位。

所述上轴承外圈61与所述上轴承内圈62接合面之间采用“旋转油封+迷宫密封”组合的动密封设计，满足相关防爆等级要求。

如图8所示，图8为所述下轴承组件的结构视图；所述下轴承组件7包括下轴承外圈71、下轴承内圈72、第二轴承73和下轴承端盖74。其中，所述下轴承外圈71与所述下轴承内圈72通过所述第二轴承73实现同轴布置，所述下轴承端盖74固定设置在所述下轴承外圈71上以对所述第二轴承73进行限位。

所述下轴承外圈71与所述下轴承内圈72接合面之间采用“旋转油封+迷宫密封”组合的动密封设计，满足相关防爆等级要求。

本发明实施例的电流的流通路径如下：电流通过所述内接电缆10传入所述导电环41，所述导电环41传给所述电刷组件42，所述电刷组件42再将电流通过所述外接电缆11传出，从而实现了电流从固定部分传入转动部分。本电路也可实现反向导电。

本发明可根据具体使用要求，灵活配置传输通道的数量，提高传输功率；采用隔爆防护设计，具有结构简单、可靠性高、安全性好等特点，适用于海上采油平台高功率电源传输。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，包括中心轴、外壳、底座、若干电接触摩擦组件、高压绝缘子、上轴承组件、下轴承组件、内接电缆以及外接电缆；

所述中心轴设置为中空轴，所述中心轴的下端设置有连接法兰，所述底座通过所述下轴承组件与所述连接法兰连接，所述中心轴的上端通过所述上轴承组件与所述外壳连接，所述外壳下端与所述底座固定连接；所述外壳套设在所述中心轴上，且所述外壳设置在所述上轴承组件和所述下轴承组件之间；所述电接触摩擦组件固定设置在所述中心轴和所述外壳之间，且所述电接触摩擦组件和所述高压绝缘子均设置在所述外壳内，所述高压绝缘子设置在相邻所述电接触摩擦组件之间，所述外接电缆穿设在所述外壳上，所述内接电缆穿设在所述连接法兰上，所述电接触摩擦组件的一端与所述内接电缆相连接，另一端与所述外接电缆相连接。

2.如权利要求1所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，若干所述电接触摩擦组件沿所述中心轴的轴线轴向均布。

3.如权利要求1所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，所述外接电缆通过所述盖板穿设在所述外壳上，所述外壳侧面设置有窗口，所述盖板设置在所述窗口上。

4.如权利要求1所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，所述电接触摩擦组件包括导电环、若干电刷组件、集电环以及固定板，所述导电环和所述集电环同轴设置，所述导电环和所述集电环通过所述电刷组件连接，所述导电环同轴设置在所述中心轴上，所述电刷组件通过所述固定板环形均布在所述集电环的内侧面上，所述导电环与所述内接电缆连接，所述集电环与所述外接电缆连接。

5.如权利要求4所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，所述集电环为十二面体环状结构。

6.如权利要求4所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，一所述集电环上设置有三个所述电刷组件。

7.如权利要求4所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，所述电刷采用碳纳米银基石墨电刷。

8.如权利要求4所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，所述电刷组件包括一对电刷、一对刷盒、连接板、一对压板、托架、一对弹性调节组件；两所述刷盒对称布置在所述连接板的两侧，且两所述刷盒之间设置有间隙，所述导电环设置在两所述刷盒之间，两所述刷盒设置在两所述压板之间，且所述刷盒和所述压板一一对应固定设置，两所述压板固定设置在所述托架，两所述电刷分别设置在两所述刷盒上，所述导电环设置在两所述电刷之间，所述弹性调节组件设置在对应的所述电刷与所述刷盒之间。

9.如权利要求8所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，所述上轴承组件包括上轴承外圈、上轴承内圈、第一轴承和上轴承端盖，所述上轴承外圈与所述上轴承内圈通过所述第一轴承实现同轴布置，所述上轴承端盖固定设置在所述上轴承内圈上以对所述第一轴承进行限位。

10.如权利要求9所述的应用于FPSO单点系泊系统的中压电滑环，其特征在于，所述下轴承组件包括下轴承外圈、下轴承内圈、第二轴承和下轴承端盖，所述下轴承外圈与所述下轴承内圈通过所述第二轴承实现同轴布置，所述下轴承端盖固定设置在所述下轴承外圈上以对所述第二轴承进行限位。

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