CN114844273A - 一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备,包括撬体、变频调速一体机、配电箱和风水冷系统。变频调速一体机可拆卸地安装在所述撬体上，所述配电箱可拆卸的安装在所述撬体上。所述风水冷系统包括冷却部件和与所述冷却部件连接的散热部件，所述冷却部件安装在所述变频调速一体机上，所述散热部件可拆卸地安装在所述撬体上。本申请中的防爆型风水冷一体设备可用于石油钻井行业，将变频调速一体机、配电箱和风水冷系统进行高度集成化设计，以缩小占用空间，减少了运输难度，提高了撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的工作效率，同时各部分结构采用模块化设计，组装及拆卸方便。

Description

一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备

技术领域

本发明涉及防爆风水冷电机技术领域，尤其涉及一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备。

背景技术

当前，在石油钻井行业，泥浆泵相比较其他机器是比较频繁转运的。同时，泥浆泵的一些使用环境要求电气设备符合二类防爆要求。现有泥浆泵驱动电机主要有直驱、皮带传动两种比较常见的形式，体积庞大且重量较重。另外，在一些实际应用场景中，前述两种形式的电机可能左右对称布置有两台电机，并在非防爆区域设置变频器房以用于控制前述两台电机。这样的布置不仅占用比较大的空间，转运不方便，而且电机与变频控制部分通信不方便，从而不易控制。

因此，如何减少泥浆泵整体占用面积和较好的控制电机运行是当前亟需解决的问题。

发明内容

本申请提供一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，各模块进行了高度集成化设计，占用空间小，便于运输，提高了工作效率。

为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案：一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备,包括：撬体；变频调速一体机；所述变频调速一体机可拆卸地安装在所述撬体上；配电箱，所述配电箱可拆卸的安装在所述撬体上；风水冷系统，所述风水冷系统包括冷却部件和与所述冷却部件连接的散热部件，所述冷却部件安装在所述变频调速一体机上，所述散热部件可拆卸地安装在所述撬体上。

在一个实施例中，所述变频调速一体机、配电箱和所述散热部件沿所述撬体的长度方向和/或宽度方向依次分布设置。

在一个实施例中，所述变频调速一体机包括壳体，所述壳体内具有电机腔和变频腔，所述电机腔内安装增安型电机；所述增安型电机的线缆由所述壳体内部延伸至所述变频腔内和所述变频腔内的变频设备电连接。

在一个实施例中，所述壳体内还设置有增安型过渡腔，所述线缆先延伸至所述增安型过渡腔，再由所述增安型过渡腔延伸至所述变频腔内。

在一个实施例中，所述壳体内具有连通所述电机腔和增安型过渡腔的出线口；所述变频调速一体机还包括安装在所述出线口上的第一隔离板，所述第一隔离板上设置有格兰头，所述格兰头延伸至所述增安型过渡腔，所述线缆穿过所述格兰头延伸至所述增安型过渡腔，所述格兰头和所述线缆密封配合。

在一个实施例中，所述第一隔离板覆盖在所述出线口上，且所述第一隔离板和所述壳体之间通过紧固件连接固定，以密封所述电机腔。

在一个实施例中，所述增安型过渡腔和所述变频腔之间通过第二隔离板相隔离，所述第二隔离板上设置有穿墙端子，所述线缆穿过所述穿墙端子延伸至所述变频腔内。

在一个实施例中，所述壳体内具有引线腔，所述壳体上设置有连通所述引线腔的开口、连通所述变频腔的开口以及连通所述增安型过渡腔的开口，所述壳体还包括多个盖板，各所述盖板分别密封在相应的开口上。

在一个实施例中，所述变频调速一体机上设置有冷却风机，所述冷却风机用于冷却所述增安型电机。

在一个实施例中，所述冷却部件包括安装在所述变频调速一体机上的风水冷板，所述散热部件包括散热片和散热风机，所述散热片通过水管连接所述风水冷板。

与现有技术相比，本申请的有益效果如下：

本申请中的防爆型风水冷一体设备可用于石油钻井行业，将变频调速一体机、配电箱和风水冷系统进行高度集成化设计，以缩小占用空间，减少了运输难度，提高了撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的工作效率，同时各部分结构采用模块化设计，组装及拆卸方便。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是本申请提供的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的外观结构示意图；

图2是图1的另一视角图；

图3是图1的侧视图；

图4是本申请提供的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的变频调速一体机的结构示意图；

图5是图4中变频调速一体机的盖板处于打开状态的示意图；

图6是本申请提供的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的剖视图；

图7是本申请提供的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的冷却部件的结构示意图；

图8是本申请提供的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的风水冷系统的工作原理示意图。

图中，1、撬体；11、第一长度边；12、第二长度边；2、变频调速一体机；21壳体；22、变频腔；23、增安型过渡腔；24、出线口；25、第一隔离板；26、格兰头；27、第二隔离板；28、穿墙端子；29、开口；210、盖板；3、配电箱；4、风水冷系统；41、散热部件；411、散热片；412、散热风机；42、冷却部件；421、水道；43、水管；5、冷却风机；6、带轮组件；7、连接组件；8、电机。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。

参见图1至图8所示，本申请实施例提供一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备,该设备包括撬体1、变频调速一体机2、配电箱3和风水冷系统4。变频调速一体机2可拆卸地安装在所述撬体1上，所述配电箱 3可拆卸的安装在所述撬体1上，且所述配电箱和所述变频调速一体机电连接。所述风水冷系统4包括冷却部件42和与所述冷却部件42连接的散热部件41，所述冷却部件42安装在所述变频调速一体机2上，所述散热部件41可拆卸地安装在所述撬体1上。在一个实施场景中，本发明撬体1 可以由型材和钢板焊接而成，从而结构强度大。另外，各模块均可以集成设置在撬体1上，从而整体结构紧凑且占用空间小。

进一步，本发明的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备还可以包括带轮组件6和连接所述带轮组件6和变频调速一体机2的电机8的输出端的连接组件7。在一个实现场景中，连接组件7可以包括为联轴器并且带轮组件6连接泥浆泵的动力轴端。当然，这里的布置仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据泥浆泵动力轴端所需传动方式采用不同的连接方式。变频调速一体机2可以包括高度集成的电机8和变频设备，电机8和变频设备内部电连接，为泥浆泵等提供动力。另外，风水冷系统4可以对一体机进行冷却，从而提高一体机的安全性。附加地，配电箱3可以为一体机及其他部件提供电源。

本发明的防爆型风水冷一体设备可用于石油钻井行业，将变频调速一体机、配电箱3和风水冷系统4进行高度集成化设计，以缩小占用空间，减少了运输难度，提高了撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备的工作效率，同时各部分结构采用模块化设计，组装及拆卸方便。

参见图1和图2所示，在一种可能的实施方案中，所述变频调速一体机2、配电箱3、所述散热部件41以及所述带轮组件6沿所述撬体1的长度方向和/或宽度方向依次分布设置。各模块均平铺设置在撬体1上，且直接和撬体1连接，由此提升了连接结构的强度。进一步，各模块底部均设置连接座，连接座上设置连接孔，在撬体1上设置螺纹孔，紧固件穿过连接孔螺纹连接在撬体1上的螺纹孔上。通过前述的布置，各模块，即变频调速一体机2、配电箱3、所述散热部件41以及所述带轮组件6均方便从撬体1上拆卸和安装在撬体1上，从而方便了模块的维修和更换。

示例性地，参见图1和图2所示，本发明的撬体1为长方形结构，变频调速一体机2、连接组件7以及带轮组件6沿所述撬体1的长度方向依次设置，且所述变频调速一体机2、连接组件7以及带轮组件6三者设置在撬体1上靠近其一个长度边上，从而给配电箱3和散热部件41留下安装空间。如图所示，前述散热部件41设置在撬体1上靠近所述带轮组件6。换句话说，散热部件41和带轮组件6沿撬体1的宽度方向依次设置，且散热部件41和带轮组件6均设置在撬体1上靠近其一侧的宽度边。通过将该散热部件41设置在撬体1的边沿，可以方便在工作时驱动外部空气流动，且不干扰其他各模块的工作。进一步，配电箱3紧邻该散热部件41 设置，并且布置在连接组件7的对侧，即配电箱3和连接组件7在沿撬体 1的宽度方向上依次布置。该配电箱3的设置位置靠近变频调速一体机2，便于给一体机供电，从而避免了线缆延伸太长造成线路冗余。

在一种可能的实施方案中，所述变频调速一体机2包括壳体21，所述壳体21内具有电机腔和变频腔22，所述电机腔内安装增安型电机8；所述增安型电机8的线缆由所述壳体21内部延伸至所述变频腔22内和所述变频腔22内的变频设备电连接。该变频调速一体机2为隔爆兼增安型防爆一体机。考虑到变频调速一体机2需要符合二类防爆要求，同时又要尽量减轻变频调速一体机2的重量，本发明提出将电机做成增安型防爆电机 8，而变频设备则由于具有电抗器、IGBT等电器件，因此做成隔爆型结构。鉴于此，两者相连的过线部分则按照隔爆型结构制作，从而提高了整机的安全性。

根据本发明所提供的方案，在实现一体机的高度集成的同时，将电机 8和变频设备分别做成不同类型的防爆形式，既满足了泥浆泵防爆的设计要求，又降低了制作难度。由此，也降低了一体机的整体重量，从而有利于一体机和泥浆泵运输。

在该实施方案中，参见图6所示，所述壳体21内还设置有增安型过渡腔23，所述线缆先延伸至所述增安型过渡腔23，再由所述增安型过渡腔23延伸至所述变频腔22内。增安型电机8和隔爆型变频设备内部通过增安型过渡腔23相通，由此提高了控制系统的稳定性，方便了设备系统的集成。

具体地，所述壳体21内具有连通所述电机腔和变频腔22的出线口24。所述壳体21还包括安装在所述出线口24上的第一隔离板25，所述第一隔离板25上设置有格兰头26，所述格兰头26延伸至所述增安型过渡腔23，所述线缆穿过所述格兰头26延伸至所述增安型过渡腔23，所述格兰头26 和所述线缆密封配合。

所述第一隔离板25覆盖在所述出线口24上，且所述第一隔离板25 和所述壳体21之间通过紧固件连接固定，以密封所述电机腔。线缆经过格兰头26后，电机8被完全密封起来，形成完整的增安型电机8。

所述增安型过渡腔23和所述变频腔22之间通过第二隔离板27相隔离，所述第二隔离板27上设置有符合隔爆要求的穿墙端子28，所述线缆穿过所述穿墙端子28延伸至所述变频腔22内。穿墙端子28具有隔爆螺纹，并符合隔爆要求。在另一种可能的实施方案中，该穿墙端子28可以包括分别位于增安型过渡腔23内的第一端和位于变频腔22的第二端，该第一端和第二端电连接，第一端和所述线缆连接，第二端则和变频设备电连接，如此则简化了装配结构，提高了局部结构强度。

在一个实施例中，所述壳体21内具有引线腔，所述壳体21上设置有连通所述引线腔的开口、连通所述变频腔22的开口以及连通所述增安型过渡腔23的开口。所述壳体21还包括多个盖板210，各所述盖板210分别密封在相应的开口29上。盖板210的设计方便在变频调速一体机2故障时，拆卸相应部位的盖板210以便进行维修。在一个实施例中，各开口 29的边沿间隔地设置多个连接孔，各盖板210上边沿也对应设置有多个连接孔，紧固件穿过盖板210上的连接孔连接在各开口29边沿的连接孔上。通过这样的设置，可以实现将盖板210紧固，并封闭各开口29，从而使得结构达到防爆要求。

根据本申请的方案，变频调速一体机2的壳体21包括电机壳体和变频壳体，变频壳体可以设置在上部，电机壳体可以设置在下部，变频壳体和电机壳体固定连接做成一个整体。这样的布置既满足防爆要求，同时也方便了变频部分控制系统的设计。在一个实施例中，该电机壳体具有进线腔。关于进线布置，上文中已经提到各模块在撬体1上的安装位置，参见图1和图2所示，变频调速一体机2设置在撬体1的一个角处，且靠近撬体1的第一长度边11上，该壳体21背离该第一长度边11的一面，或者说该壳体21朝向撬体1的第二长度边12的一面和第二长度边12之间留有一定距离，在该处形成空缺部位，从而方便了在该处布线。该壳体21 朝向第二长度边12的一侧的侧壁上设置有进线腔，该进线腔和第二长度边12之间留有间隙，便于布置线路。壳体21上可以铰接一盖板210，从而方便了壳体21的开闭。

所述变频调速一体机2上设置有冷却风机5，所述冷却风机5用于冷却所述增安型电机8。本撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备为典型的低电压、大功率一体机，电流比较大，发热量比较大。考虑到电机8器件可在高温下运转，同时电机8散热形式好设计，故电机8仍采用简单方便的风冷模式。

变频部分的主器件如IGBT产热量很大，特别是单只IGBT的发热量，经过计算和热仿真，传统的风冷模式已经不足以满足散热要求。考虑到油田的实际情况，没有无限循环的水作为冷却介质，参见图2和图3所示，本系统使用了可自循环自带冷却液的风水冷系统4对变频设备进行散热处理。具体地，所述冷却部件42包括安装在所述变频调速一体机2上的水冷板，所述散热部件41包括散热片411和散热风机412，所述散热片411 通过水管43连接所述水冷板。当撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备工作时，变频设备内的IGBT会产生很多热量，这些热量传递到水冷板上。参见图7和图8所示，水冷板的底面布置有水道421，冷却液经过水道421 时将水冷板热量带走，经过出水管43到散热部件41的散热片411内。散热片411内布局了很多曲折的水道，增大散热面积，冷却液通过这些散热片411内的水道时，风水冷系统4的散热风机412工作，将外部的自然风吹向散热片411，冷却液的热量经过散热片411的被风带走。经过以上过程，冷却液内的热量被带走，从而令温度降低而完成了一次散热过程。水管43上还连接有水泵和水箱，水箱内存冷却液，水泵提供风水冷系统4 内液体循环动力。降温后的冷却液经过水泵的加压，再经过进水管到达水冷板，再次进入下一个散热循环。该风水冷系统4可实现自循环，冷却液循环使用，适合油田钻井无无限循环水的现场情况。

在本申请的方案中，增安型电机8可以采用传统的风冷模式，而变频设备则可以采用自循环的风水冷系统4，从而充分发挥了风冷模式和水冷模式各自的散热优势。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备,其特征在于，包括：

撬体；

变频调速一体机，所述变频调速一体机可拆卸地安装在所述撬体上；

配电箱，所述配电箱可拆卸的安装在所述撬体上，所述配电箱和所述变频调速一体机电连接；

风水冷系统，所述风水冷系统包括冷却部件和与所述冷却部件连接的散热部件，所述冷却部件安装在所述变频调速一体机上，所述散热部件可拆卸地安装在所述撬体上。

2.根据权利要求1所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述变频调速一体机、配电箱和所述散热部件沿所述撬体的长度方向和/或宽度方向依次分布设置。

3.根据权利要求1所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述变频调速一体机包括壳体，所述壳体内具有电机腔和变频腔，所述电机腔内安装增安型电机；所述增安型电机的线缆由所述壳体内部延伸至所述变频腔内和所述变频腔内的变频设备电连接。

4.根据权利要求3所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述壳体内还设置有增安型过渡腔，所述线缆先延伸至所述增安型过渡腔，再由所述增安型过渡腔延伸至所述变频腔内。

5.根据权利要求4所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述壳体内具有连通所述电机腔和增安型过渡腔的出线口；所述变频调速一体机还包括安装在所述出线口上的第一隔离板，所述第一隔离板上设置有格兰头，所述格兰头延伸至所述增安型过渡腔，所述线缆穿过所述格兰头延伸至所述增安型过渡腔，所述格兰头和所述线缆密封配合。

6.根据权利要求5所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述第一隔离板覆盖在所述出线口上，且所述第一隔离板和所述壳体之间通过紧固件连接固定，以密封所述电机腔。

7.根据权利要求4所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述增安型过渡腔和所述变频腔之间通过第二隔离板相隔离，所述第二隔离板上设置有穿墙端子，所述线缆穿过所述穿墙端子延伸至所述变频腔内。

8.根据权利要求4所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述壳体内具有引线腔，所述壳体上设置有连通所述引线腔的开口、连通所述变频腔的开口以及连通所述增安型过渡腔的开口，所述壳体还包括多个盖板，各所述盖板分别密封在相应的开口上。

9.根据权利要求1所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述变频调速一体机上设置有冷却风机，所述冷却风机用于冷却所述变频调速一体机内的增安型电机。

10.根据权利要求1所述的撬装型泥浆泵用防爆型风水冷一体设备，其特征在于，所述冷却部件包括安装在所述变频调速一体机上的风水冷板，所述散热部件包括散热片和散热风机，所述散热片通过水管连接所述风水冷板。

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