[实用新型]一种偏置式螺杆泵驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种驱动装置，特别是一种偏置式螺杆泵驱动装置。 

背景技术

螺杆泵问世于20世纪30年代，美国最早把螺杆泵应用于机采举升，伴随着螺杆泵举升方式应用规模的日益扩大，传统的螺杆泵地面驱动装置（简称常规驱动头）是由电机通过皮带轮带动双面螺旋齿轮，由输出轴带动抽油杆旋转驱动螺杆泵实现抽吸井下流体。常规驱动头皮带轮间接驱动螺杆泵工作，存在传动比受限，皮带传动丢转，启动扭矩大，功率损耗大，系统效率低，更换皮带增加成本及存在安全隐患。其制动采用棘轮刹车机构存在安全隐患，且由于双面螺旋齿传动存在转速受限（理论上≤8），这在一定程度上影响了螺杆泵举升技术的发展。 

为适应高转速螺杆泵发展的需要，针对传统螺杆泵采油设备存在的问题，人们研制开发了交流、直流电动机直接驱动螺杆泵采油的设备，即螺杆泵电机直驱装置。采用低速空心轴电机直接带动抽油杆旋转，通常选用12级的同步电动机作为动力源，需要配备变频控制装置来控制电机，其特点是结构形式简单，直接驱动，转速范围大，适合于高速，借助于变频易实现软启、软停。因此，该装置虽然解决了常规驱动头“传动比受限、皮带传动丢转”等问题，但同时存在制造电机体积大、成本高、能耗大、电机维修困难、费用高、部分产品无刹车存在安全隐患、输出扭矩偏小抗过载能力较弱等不足。因此，研制、开发新一代螺杆泵地面驱动装置具有重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种偏置式螺杆泵驱动装置。 

本实用新型所述的偏置式螺杆泵驱动装置，包括交流永磁同步防爆电机、平面传动减速机、承重法兰总成、铸钢专用井口、油管头总成，本实用新型采用机械密封手段装配成偏置式螺杆泵驱动装置。交流永磁同步防爆电机与平面传动减速机相连，交流永磁同步防爆电机的能耗制动是在控制箱，控制箱内设有能耗电阻和独立的刹车控制器。平面传动减速机无皮带，设有平面圆弧齿轮。停机操作时，泵杆弹性释放，会拖动永磁电机反转，接通刹车电阻。泵杆反转的加速度越大，电阻吸收的能量就越多，发电制动力就越大，最终使泵杆回到初始状态。减速机依据杠杆原理工作，其实质上为输入扭矩放大器。 

本实用新型具有很好的有益效果，结构简单，易于操作，成本低，易于维护。平面减速机，性能稳定、速比范围宽、适用范围广，可适应不同性能螺杆泵的需求。平面齿轮具有结构简单、成本低廉、速比范围宽、适用范围广。变频调速时其扭矩恒定，确保减速机正常工作。自控软件实现了软启、软停及自动释放扭矩的功能，可对参数调整情况做出提示，完善的保护功能可确保电机的安全、平稳的运行。 

电机直驱与偏置式螺杆泵驱动装置技术经济性对比（以电机输出扭矩为1000N m为例）：

通过表1对比可以看出：

1、同扭矩输出两者电机额定功率不同，因此，电机直驱需要输入的动力也明显高于本实用新型驱动装置。

2、电机级数不同体积用料不同，电机直驱制造成本加大，采购成本也必然高于本实用新型驱动装置。

3、以能够替代常规L4驱动头的电机直驱装置与本实用新型装置为例，采用电机直驱，使用22kW的12极（或24极）电机，一旦出现故障其维修费为其制造成本的80%；而本实用新型装置，使用11kW的4极电机，一旦出现故障其维修费也为其制造成本的80%，但是上述两个80%的价格相差在10倍以上。

4、从能源消耗上看，在同扭矩同转速工况下，电机直驱明显高于本实用新型驱动装置。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图中，1交流永磁同步防爆电机，2高效平面传动减速机，3承重法兰总成，4铸钢专业井口，5油管头总成。

具体实施方式

如图1所示偏置式螺杆泵驱动装置，包括交流永磁同步防爆电机1、平面传动减速机2、承重法兰总成3、铸钢专用井口4、油管头总成5，本实用新型采用性能稳定的机械密封装置。交流永磁同步防爆电机1与高效平面传动减速机2相连，交流永磁同步防爆电机1的能耗制动是在控制箱内设有能耗电阻和独立的刹车控制器。停机操作时，泵杆弹性释放，会拖动永磁电机反转，接通刹车电阻。泵杆反转的加速度越大，电阻吸收的能量就越多，即发电制动力就越大，最终使泵杆回到初始状态。平面传动减速机2的减速比可大于18，匹配电机小，输出扭矩高，利用平面圆弧齿轮传动，输出最高转速可达到600转/分。减速机依据杠杆原理工作，其实质上为输入扭矩放大器。铸钢专用井口4与起“油杯”结构作用的中心管相连接，密封性好，结构简化；整体铸造结构采用45号铸钢。