CN212454811U - 一种防反转螺杆泵直驱装置 - Google Patents

Abstract

一种防反转螺杆泵直驱装置，包括交流直驱电机、光杆等，交流直驱电机的中心设置有空心的电机转子，光杆插在电机转子中，电机转子的上端外侧固定连接有光杆固定器，在交流直驱电机的外侧设置有防反转机构，包括刹车盘、液压卡钳和液压控制机构，刹车盘固定设置在电机转子上且可以随着电机转子转动，刹车盘的边缘插在所述液压卡钳的钳口内，液压控制机构通过液压油路与液压卡钳相连通并控制钳口的开合，本装置采用自动液压式刹车方式，无需人为干预和靠近，刹车扭矩大，管柱流体回落及杆柱本身摩擦扭矩得到安全稳定能够缓慢释放，扭矩释放系统更稳定，大幅降少安全事故的发生。

Description

一种防反转螺杆泵直驱装置

技术领域

本实用新型涉及油田开采装置领域，尤其涉及一种防反转螺杆泵直驱装置。

背景技术

井下螺杆泵举升采油技术目前在油田生产中得到了广泛应用，地面驱动装置则是作为井下螺杆泵举升采油系统提供旋转驱动力的主要设备，其安全稳定运行显得尤为重要。螺杆泵要下到井下数百米乃至上千米的油层中，通过光杆与地面驱动装置连接，驱动装置由电机带动并通过光杆将动力传递给井下的螺杆泵，螺杆泵将原油举升到地面。当螺杆泵断电停泵时，光杆巨大的扭矩势能及原油液位差的势能会使地面驱动装置高速反向旋转，这种高速反向旋转会对设备构成损坏，对地面人员构成巨大安全威胁。现有的地面驱动装置主要有以下几种：

1.侧驱式螺杆泵地面驱动装置，主要是采用电机偏置，通过皮带轮大小形成一定的变速比，防反转扭矩释放刹车系统通常采用摩擦式、棘轮棘爪机械等方式，再选用单独光杆密封装置。其缺点是装置不平衡，吊装不方便，棘轮棘爪机械式刹车噪音大，摩擦式刹车容易过热失效，且需要人工靠近调整等，易造成设备损坏，以及刹车失效导致零部件飞出致人伤害事件的发生，如大庆油田2016年由于刹车失效导致皮带轮飞出伤人的安全事故。

2.永磁直驱式地面驱动装置，主要是通过变频器调整永磁电机转速实现对螺杆泵的驱动，其防反转装置是采用电磁刹车，利用停泵管柱流体回落和光杆本身存在未释放的扭力，致光杆反转带动电机转子旋转，相对于电机定子产生电流，通过供电给电阻刹车模块产生电阻来实现阻止电机主轴旋转，实现光杆的刹停。当光杆停止旋转电磁阻力消失后，刹车模块停止工作，光杆继续释放扭力，不断重复上述动作，直至光杆扭力消失，达到缓慢释放的刹车目的。其主要缺点是采用永磁电机不经济，刹车扭矩小，受电气元件过热，软件过载保护等问题，常发生刹车控制不稳定、失效等故障，导致刹不住等现象，易导致安全事故的发生。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种可以缓慢释放光杆反转扭力的螺杆泵直驱装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种防反转螺杆泵直驱装置，包括交流直驱电机、光杆，所述交流直驱电机的中心设置有空心的电机转子，所述光杆插在电机转子中，所述电机转子的上端外侧固定连接有光杆固定器，所述光杆的上端伸出电机转子外并与所述光杆固定器相连接，其特征在于：在所述交流直驱电机的外侧设置有防反转机构，所述防反转机构包括刹车盘、液压卡钳和液压控制机构，所述刹车盘固定设置在电机转子上且可以随着电机转子转动，在所述液压卡钳的钳口上下缘各设置有一活塞刹车块，所述刹车盘的边缘插在活塞刹车块之间，所述液压控制机构通过油路控制活塞刹车块上下移动夹紧刹车盘。

进一步的，所述液压控制机构包括双向齿轮泵、储油盒、控制模块、皮带轮和皮带，所述皮带轮固定连接在电机转子上且随着电机转子转动，所述皮带两端分别连接皮带轮和双向齿轮泵的转轴，所述皮带轮通过皮带带动双向齿轮泵的转轴旋转，所述储油盒和双向齿轮泵之间、双向齿轮泵和控制模块之间、控制模块和液压卡钳之间、控制模块和储油盒之间均设置有油路相连通，所述双向齿轮泵可以将储油盒中的液压油经过控制模块泵向液压卡钳。

进一步的，在所述交流直驱电机的上端设置有罩体，所述防反转机构设置在罩体内。

进一步的，在所述光杆和电机转子之间设置有密封盘根，在所述密封盘根之上设置有盘根压套，所述密封盘根和盘根压套密封光杆和电机转子之间的间隙。

进一步的，在所述交流直驱电机的下端中部设置有光杆稳定环和推力球轴承，所述光杆稳定环套设在光杆上，所述推力球轴承套设在电机转子上。

进一步的，在所述交流直驱电机的底部固定连接有连接法兰，所述交流直驱电机通过所述连接法兰与油井四通相连接。

进一步的，所述交流直驱电机为隔爆电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本实用新型采用交流直驱电机，相较侧驱式电机，具有对中性能好、装置平衡、吊装方便；2、相较电磁刹车式防反转机构，本实用新型防反转机构采用自动液压式刹车方式，无需人为干预和靠近，刹车扭矩大，管柱流体回落及杆柱本身摩擦扭矩得到安全稳定能够缓慢释放，扭矩释放系统更稳定，大幅降少安全事故的发生；3、设置的控制模块可以根据电机转子的旋转方向控制是否使液压卡钳工作，防止了电机正常工作时启动防反转机构，从而不必再安装棘轮等单向传动机构，精简了整体结构；4、刹车盘直接安装在电机转子上，精简了不必要的传动机构；5、防反转机构集成设置在电机上端，减少了各种连接件的设置，使得整个装置更加小巧轻便，易于运输安装；6、将防反转机构设置在护罩内，确保了机构安全稳定运行，防止了皮带轮等部件飞出伤人。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为A处结构放大示意图；

图3为防反转机构液压油路结构示意图；

其中：1-交流直驱电机；2-光杆；3-密封盘根；4-电机转子；5-光杆固定器；6-刹车盘；7-液压卡钳；8-双向齿轮泵；9-储油盒；10-控制模块；11-皮带轮；12-皮带；13-光杆稳定环；14-推力球轴承；15-连接法兰；16油井四通；17-护罩；21-第一油路；22-第二油路；23-第三油路；24-第四油路；31-盘根压套；71-活塞刹车块；81-转轴。

具体实施方式

为了加深本实用新型的理解，下面我们将结合附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

图1示出了一种防反转螺杆泵直驱装置，包括交流直驱电机1、光杆2，交流直驱电机1的中心设置有空心的电机转子4，光杆2插在电机转子4中，电机转子4的上端外侧固定连接有光杆固定器5，光杆2的上端伸出电机转子4外并与光杆固定器5相连接，在交流直驱电机1的外侧设置有防反转机构，防反转机构包括刹车盘6、液压卡钳7和液压控制机构，刹车盘6固定设置在电机转子4上且可以随着电机转子4转动，在液压卡钳7的钳口上下缘各设置有一活塞刹车块71，刹车盘6的边缘插在活塞刹车块71之间，液压控制机构通过液压油路与活塞刹车块71相连通并控制活塞刹车块71上下移动夹紧刹车盘6。

作为本实用新型的具体实施方式，优选的，液压控制机构包括双向齿轮泵8、储油盒9、控制模块10、皮带轮11和皮带12，皮带轮11固定连接在电机转子4上且随着电机转子4转动，皮带12两端分别连接皮带轮11和双向齿轮泵8的转轴81，皮带轮11通过皮带12带动双向齿轮泵的转轴81旋转，储油盒9和双向齿轮泵8之间、双向齿轮泵8和控制模块10之间、控制模块10和液压卡钳7之间、控制模块10和储油盒9之间均设置有油路相连通，双向齿轮泵8可以将储油盒9中的液压油经过控制模块10泵向液压卡钳7；在交流直驱电机1的上端设置有护罩17，防反转机构设置在护罩17内；在光杆2和电机转子4之间设置有密封盘根3，在密封盘根3之上设置有盘根压套31，密封盘根3和盘根压套31密封光杆2和电机转子4之间的间隙；在交流直驱电机1的下端中部设置有光杆稳定环13和推力球轴承14，光杆稳定环13套设在光杆2上，推力球轴承14套设在电机转子4上；在交流直驱电机1的底部固定连接有连接法兰15，交流直驱电机1通过连接法兰15与油井四通16相连接；交流直驱电机1为隔爆电机。

结合图1-3，对本实用新型的工作过程及原理作如下说明：交流直驱电机1通电运行，电机转子4正向旋转，光杆固定器5也随之旋转，带动光杆2正向旋转，由于皮带轮11固定连接在电机转子4上，电机转子4也一同旋转，通过皮带12的传递带动双向齿轮泵8工作，储油盒9、双向齿轮泵8和控制模块10之间有油路连通，双向齿轮泵8将液压油通过第二油路22泵向控制模块10，此时控制模块10与液压卡钳7之间的第三油路23断开，液压油从第四油路返回到储油盒9中；当交流直驱电机1停止运行时，光杆2在螺杆泵扭矩势能的带动下反向旋转，从而带动电机转子4、皮带轮11反转，带动双向齿轮泵8工作，控制模块10探测到电机转子4反转，控制模块10开启与液压卡钳7之间的第三油路23，液压油驱动活塞刹车块71与刹车盘6咬合形成摩擦力，刹车盘6带动电机转子4和光杆2逐渐减速直至刹停，双向齿轮泵8也随之停止工作，液压油不再进入液压卡钳7中对活塞刹车块71产生压力，活塞刹车块71与刹车盘6松开，光杆2在螺杆泵剩余扭矩势能的带动下继续反转，随之重复上述的刹车过程，直至螺杆泵的扭矩势能完全释放完毕。这种间歇式的刹车方式使得螺杆泵上的扭矩势能得以缓慢的释放，防止了防反转机构过热而失效，进而造成意外事故的发生。

上述具体实施方式，仅为说明本实用新型的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防反转螺杆泵直驱装置，包括交流直驱电机(1)、光杆(2)，所述交流直驱电机(1)的中心设置有空心的电机转子(4)，所述光杆(2)插在电机转子(4)中，所述电机转子(4)的上端外侧固定连接有光杆固定器(5)，所述光杆(2)的上端伸出电机转子(4)外并与所述光杆固定器(5)相连接，其特征在于：在所述交流直驱电机(1)的外侧设置有防反转机构，所述防反转机构包括刹车盘(6)、液压卡钳(7)和液压控制机构，所述刹车盘(6)固定设置在电机转子(4)上且可以随着电机转子(4)转动，在所述液压卡钳(7)的钳口上下缘各设置有一活塞刹车块(71)，所述刹车盘(6)的边缘插在活塞刹车块(71)之间，所述液压控制机构通过油路控制活塞刹车块(71)上下移动夹紧刹车盘(6)。

2.根据权利要求1所述一种防反转螺杆泵直驱装置，其特征在于：所述液压控制机构包括双向齿轮泵(8)、储油盒(9)、控制模块(10)、皮带轮(11)和皮带(12)，所述皮带轮(11)固定连接在电机转子(4)上且随着电机转子(4)转动，所述皮带(12)两端分别连接皮带轮(11)和双向齿轮泵(8)的转轴(81)，所述皮带轮(11)通过皮带(12)带动双向齿轮泵的转轴(81)旋转，所述储油盒(9)和双向齿轮泵(8)之间、双向齿轮泵(8)和控制模块(10)之间、控制模块(10)和液压卡钳(7)之间、控制模块(10)和储油盒(9)之间均设置有油路相连通，所述双向齿轮泵(8)可以将储油盒(9)中的液压油经过控制模块(10)泵向液压卡钳(7)。

3.根据权利要求2所述一种防反转螺杆泵直驱装置，其特征在于：在所述交流直驱电机(1)的上端设置有护罩(17)，所述防反转机构设置在护罩(17)内。

4.根据权利要求3所述一种防反转螺杆泵直驱装置，其特征在于：在所述光杆(2)和电机转子(4)之间设置有密封盘根(3)，在所述密封盘根(3)之上设置有盘根压套(31)，所述密封盘根(3)和盘根压套(31)密封光杆(2)和电机转子(4)之间的间隙。

5.根据权利要求4所述一种防反转螺杆泵直驱装置，其特征在于：在所述交流直驱电机(1)的下端中部设置有光杆稳定环(13)和推力球轴承(14)，所述光杆稳定环(13)套设在光杆(2)上，所述推力球轴承(14)套设在电机转子(4)上。

6.根据权利要求5所述一种防反转螺杆泵直驱装置，其特征在于：在所述交流直驱电机(1)的底部固定连接有连接法兰(15)，所述交流直驱电机(1)通过所述连接法兰(15)与油井四通(16)相连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述一种防反转螺杆泵直驱装置，其特征在于：所述交流直驱电机(1)为隔爆电机。

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