1、偏置式螺桿泵高效驅(qū)動(dòng)裝置專利產(chǎn)品摘 要 伴隨著螺桿泵舉升方式應(yīng)用規(guī)模的日益擴(kuò)大，目前在用的常規(guī)地面驅(qū)動(dòng)裝置暴露出了諸如：傳動(dòng)比受限；皮帶傳動(dòng)丟轉(zhuǎn)；更換皮帶增加成本及存在安全隱患的缺陷。在一定程度上影響了螺桿泵舉升技術(shù)的發(fā)展。 為適應(yīng)高轉(zhuǎn)速螺桿泵發(fā)展的需要，人們研發(fā)了電機(jī)直驅(qū)螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置。該裝置雖然解決了常規(guī)驅(qū)動(dòng)頭“傳動(dòng)比受限、皮帶傳動(dòng)丟轉(zhuǎn)”等問(wèn)題，但同時(shí)也暴露出了諸如：制造成本高；能耗大；部分產(chǎn)品無(wú)剎車存在安全隱患；輸出扭矩偏小抗過(guò)載能力較弱的不足。 為此，我們遵循兩者相比取其優(yōu)的原則，研制、開發(fā)了新一代螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置偏置式螺桿泵高效驅(qū)動(dòng)裝置。一、螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)介 1、常規(guī)螺桿

2、泵驅(qū)動(dòng)頭工作原理： 電機(jī)通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)雙面扇形齒輪帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)。機(jī)械剎車大皮帶輪1、常規(guī)螺桿泵驅(qū)動(dòng)頭優(yōu) 勢(shì)存在機(jī)械剎車，運(yùn)行可靠皮帶輪調(diào)參，成本低廉雙面圓弧錐齒傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單1、常規(guī)螺桿泵驅(qū)動(dòng)頭不 足雙面圓弧錐齒傳動(dòng)，傳動(dòng)比受限（理論上8）， 導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速范圍較低 （一般200轉(zhuǎn)/分）、皮帶傳動(dòng)，存在丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象；、皮帶更換，增加成本；、傳動(dòng)部分外露，存在安全隱患。棘輪剎車系統(tǒng)的不足2、釋放扭矩螺栓易出現(xiàn)禿扣現(xiàn)象維修制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需人為轉(zhuǎn)桿卸載，存在安全隱患。1、手動(dòng)釋放扭矩操作過(guò)程煩瑣液壓剎車系統(tǒng)的不足1、在輸出端剎車、扭矩大，要求強(qiáng)度高2、液壓剎車成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜維修制動(dòng)系統(tǒng)困難皮帶輪安裝的穩(wěn)定性

3、不足1、大皮帶輪安裝方便，但穩(wěn)定性較差2、依靠3條M14或M16螺栓連接，強(qiáng)度低3、大皮帶輪易脫落、飛出，存在隱患 2、電機(jī)直驅(qū)螺桿泵驅(qū)動(dòng)頭工作原理： 低速空心軸電機(jī)直接帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn) 通常選用12級(jí)的同步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，需要配備變頻控制裝置來(lái)控制電機(jī)。一、螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)介優(yōu) 勢(shì)2、電機(jī)直驅(qū)螺桿泵驅(qū)動(dòng)頭結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速范圍大，適合于高速借助于控制裝置易實(shí)現(xiàn)軟啟、軟停2、電機(jī)直驅(qū)螺桿泵驅(qū)動(dòng)頭電機(jī)類別常規(guī)三相交流異步電動(dòng)機(jī)三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī) 無(wú)刷直流稀土永磁電機(jī) 2、電機(jī)直驅(qū)螺桿泵驅(qū)動(dòng)頭不 足非直流電機(jī)，電網(wǎng)停電時(shí)、反轉(zhuǎn)失控，存在安全隱患。電機(jī)體積大、成本高能耗總體高、扭矩小

4、 電機(jī)維修成本高磁鋼存在退磁隱患,影響其使用壽命能耗高的原因解釋依據(jù) 可得出在高轉(zhuǎn)速條件下，提高扭矩的唯一方法是增加電機(jī)的功率，大功率的電機(jī)其能耗也高。 切 記：工頻（50HZ）時(shí)的扭矩，為旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作時(shí)的峰值扭矩。 僅無(wú)刷直流稀土永磁電機(jī)的能耗相對(duì)低一些。變頻控制裝置 變頻控制裝置，目前在螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置中已得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)速調(diào)整依據(jù)低速運(yùn)行時(shí)節(jié)能 低速運(yùn)行：即變頻器在低于工頻（50HZ）的頻率下工作。 低速運(yùn)行時(shí)，為避免頻率降低時(shí)出現(xiàn)電機(jī)過(guò)電壓（過(guò)勵(lì)磁），導(dǎo)致其被燒壞的情況發(fā)生。所以變頻器在降低頻率的同時(shí)必須要同時(shí)降低電壓。 因此，低速運(yùn)行的電機(jī)其功率將降低。 通常，低速運(yùn)行時(shí)電機(jī)節(jié)

5、能。二、新一代螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置工作原理： 應(yīng)用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)高效平面?zhèn)鲃?dòng)減速機(jī)帶動(dòng)抽油桿轉(zhuǎn)動(dòng) 。 高效平面?zhèn)鲃?dòng)減速機(jī)， 減速比選擇范圍大設(shè)計(jì)方案設(shè)有電力剎車，體積小、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單二、新一代螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)方案承重法蘭總成，結(jié)構(gòu)緊湊鑄鋼專用井口，結(jié)構(gòu)新穎，強(qiáng)度更高油管頭總成電力剎車通過(guò)控制裝置，自動(dòng)釋放扭矩 電力剎車設(shè)計(jì)方案方案1 能耗制動(dòng)是在控制箱內(nèi)設(shè)有能耗電阻和獨(dú)立的剎車控制器。停機(jī)操作時(shí)（或系統(tǒng)失電），泵桿彈性釋放，會(huì)拖動(dòng)永磁電機(jī)反轉(zhuǎn)，接通剎車電阻。泵桿反轉(zhuǎn)的加速度越大，電阻吸收的能量就越多，即發(fā)電制動(dòng)力就越大，最終使泵桿回到初始狀態(tài)。1、能耗制動(dòng)（應(yīng)用交流永磁同步防爆電機(jī)） 電力剎

6、車設(shè)計(jì)方案方案2 正常停機(jī)是控制系統(tǒng)通過(guò)改變電流的大小與方向來(lái)實(shí)現(xiàn)軟停的，當(dāng)突然停電時(shí)因電機(jī)轉(zhuǎn)子具有很高的永久磁場(chǎng)，泵桿彈性釋放，拖動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)防止反轉(zhuǎn)脫扣。2、直流制動(dòng)（應(yīng)用直流永磁無(wú)刷防爆電機(jī)）方案3 使用帶電磁剎車剎車的交流異步防爆電機(jī)，當(dāng)停機(jī)或斷電時(shí)，利用電磁剎車剎車實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，通過(guò)控制系統(tǒng)中的專用控制軟件在3-5分鐘內(nèi)，緩慢的將反轉(zhuǎn)扭矩釋放掉，其釋放點(diǎn)動(dòng)頻率可根據(jù)用戶要求自行設(shè)定。 3、電磁剎車（應(yīng)用交流異步防爆電機(jī)）偏置式螺桿泵高效驅(qū)動(dòng)裝置特 點(diǎn) 高效平面?zhèn)鲃?dòng)減速機(jī)的減速比可大于15，匹配電機(jī)小，輸出扭矩高。平面圓弧齒輪傳動(dòng)明顯優(yōu)于圓錐齒輪，輸出最高轉(zhuǎn)速可達(dá)

7、到600轉(zhuǎn)/分 。電機(jī)直聯(lián)，取消了皮帶偏置式螺桿泵高效驅(qū)動(dòng)裝置 高效平面減速機(jī)，以其性能穩(wěn)定、速比范圍寬、適用范圍廣的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，可適應(yīng)不同性能螺桿泵的需求。為今后實(shí)現(xiàn)不同種類螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置的個(gè)性化設(shè)計(jì)提供了廣闊的空間。 減速機(jī)依據(jù)杠桿原理工作，其實(shí)質(zhì)上為輸入扭矩放大器。 平面齒輪與雙面錐齒輪相比： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉； 速比范圍寬、適用范圍廣。偏置式驅(qū)動(dòng)裝置專用控制柜 矢量變頻器、配合其自動(dòng)控制軟件變頻調(diào)速時(shí)其扭矩恒定，確保了減速機(jī)正常工作；自控軟件實(shí)現(xiàn)了軟啟、軟停及自動(dòng)釋放扭矩的功能；自控軟件可對(duì)參數(shù)調(diào)整情況做出提示；完善的保護(hù)功能可確保電機(jī)的安全、平穩(wěn)的運(yùn)行。 三、地面驅(qū)動(dòng)裝置的性能參數(shù)對(duì)比 當(dāng)轉(zhuǎn)速在100r/min，輸出扭矩達(dá)到382N.m時(shí)，兩種驅(qū)動(dòng)裝置匹配電機(jī)功率如圖所示。同理，兩者匹配的變壓器容量不同。三、地面驅(qū)動(dòng)裝置的性能參數(shù)對(duì)比 當(dāng)轉(zhuǎn)速在100r/min，輸出扭矩分別達(dá)到573、859.5N.m時(shí)，兩種驅(qū)動(dòng)裝置匹配電機(jī)功率如圖所示。此對(duì)比是依據(jù)直驅(qū)裝置的工作扭矩進(jìn)行匹配的。三、地面驅(qū)動(dòng)裝置的性能參數(shù)對(duì)比兩種交流驅(qū)動(dòng)頭性能對(duì)比表 三、地