WDJC系列节能装置 偏置式螺杆泵高效驱动装置.ppt

偏置式螺杆泵高效驱动装置,摘 要,伴随着螺杆泵举升方式应用规模的日益扩大，目前在用的常规地面驱动装置暴露出了诸如：传动比受限；皮带传动丢转；更换皮带增加成本及存在安全隐患的缺陷。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，人们研发了电机直驱螺杆泵地面驱动装置。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，但同时也暴露出了诸如：制造成本高；能耗大；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的不足。 为此，我们遵循两者相比取其优的原则，研制、开发了新一代螺杆泵地面驱动装置偏置式螺杆泵高效驱动装置。,一、螺杆泵地面驱动装置简介,1、常规螺杆泵驱动头,工作原理： 电机通过皮带驱动双面扇形齿轮带动 抽油杆旋转。,机械刹车,大皮带轮,1、常规螺杆泵驱动头,优 势,存在机械刹车，运行可靠,皮带轮调参，成本低廉,双面圆弧锥齿传动，结构简单,1、常规螺杆泵驱动头,不 足,双面圆弧锥齿传动，传动比受限（理论上8）， 导致其转速范围较低 （一般200转/分）,、皮带传动，存在丢转现象； 、皮带更换，增加成本； 、传动部分外露，存在安全隐患。,棘轮刹车系统的不足,2、释放扭矩螺栓易出现秃扣现象,维修制动系统时，需人为转杆卸载，存在安全隐患。,1、手动释放扭矩操作过程烦琐,液压刹车系统的不足,1、在输出端刹车、扭矩大，要求强度高,2、液压刹车成本高、结构复杂,维修制动系统困难,皮带轮安装的稳定性不足,1、大皮带轮安装方便，但稳定性较差,2、依靠3条M14或M16螺栓连接，强度低,3、大皮带轮易脱落、飞出，存在隐患,2、电机直驱螺杆泵驱动头,工作原理： 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。,一、螺杆泵地面驱动装置简介,优 势,2、电机直驱螺杆泵驱动头,结构形式简单，直接驱动,转速范围大，适合于高速,借助于控制装置易实现软启、软停,2、电机直驱螺杆泵驱动头,电机类别,常规三相交流异步电动机,三相交流永磁同步电动机,无刷直流稀土永磁电机,2、电机直驱螺杆泵驱动头,不 足,非直流电机，电网停电时、反转失控，存在安全隐患。,电机体积大、成本高,能耗总体高、扭矩小,电机维修成本高,磁钢存在退磁隐患,影响其使用寿命,能耗高的原因解释,依据,可得出在高转速条件下，提高扭矩的唯一方法是增加电机的功率，大功率的电机其能耗也高。,切 记：工频（50HZ）时的扭矩，为旋转电机工作时的峰值扭矩。,仅无刷直流稀土永磁电机的能耗相对低一些。,变频控制装置,变频控制装置，目前在螺杆泵地面驱动装置中已得到了广泛的应用。,转速调整依据,低速运行时节能,低速运行：即变频器在低于工频（50HZ）的频率下工作。,低速运行时，为避免频率降低时出现电机过电压（过励磁），导致其被烧坏的情况发生。所以变频器在降低频率的同时必须要同时降低电压。 因此，低速运行的电机其功率将降低。,通常，低速运行时电机节能。,二、新一代螺杆泵地面驱动装置,工作原理： 应用电机直接驱动高效平面传动减速机 带动抽油杆转动 。,高效平面传动减速机， 减速比选择范围大,设计方案,设有电力刹车，体积小、结构更加简单,二、新一代螺杆泵地面驱动装置,设计方案,承重法兰总成，结构紧凑,铸钢专用井口，结构新颖，强度更高,油管头总成,电力刹车通过控制装置，自动释放扭矩,电力刹车设计方案,方案1,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（或系统失电），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。,1、能耗制动（应用交流永磁同步防爆电机）,电力刹车设计方案,方案2,正常停机是控制系统通过改变电流的大小与方向来实现软停的，当突然停电时因电机转子具有很高的永久磁场，泵杆弹性释放，拖动电机反转，电机处于发电状态，实现制动防止反转脱扣。,2、直流制动（应用直流永磁无刷防爆电机）,方案3,使用带电磁刹车刹车的交流异步防爆电机，当停机或断电时，利用电磁刹车刹车实现制动，通过控制系统中的专用控制软件在3-5分钟内，缓慢的将反转扭矩释放掉，其释放点动频率可根据用户要求自行设定。,3、电磁刹车（应用交流异步防爆电机）,偏置式螺杆泵高效驱动装置,特 点,高效平面传动减速机的减速比可大于15，匹配电机小，输出扭矩高。,平面圆弧齿轮传动明显优于圆锥齿轮，输出最高转速可达到600转/分 。,电机直联，取消了皮带,偏置式螺杆泵高效驱动装置,高效平面减速机，以其性能稳定、速比范围宽、适用范围广的绝对优势，可适应不同性能螺杆泵的需求。为今后实现不同种类螺杆泵驱动装置的个性化设计提供了广阔的空间。,减速机依据杠杆原理工作，其实质上为输入扭矩放大器。 平面齿轮与双面锥齿轮相比： 结构简单、成本低廉； 速比范围宽、适用范围广。,偏置式驱动装置专用控制柜,矢量变频器、配合其自动控制软件,变频调速时其扭矩恒定，确保了减速机正常工作； 自控软件实现了软启、软停及自动释放扭矩的功能； 自控软件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。,三、地面驱动装置的性能参数对比,当转速在100r/min，输出扭矩达到382N.m时，两种驱动装置匹配电机功率如图所示。同理，两者匹配的变压器容量不同。,三、地面驱动装置的性能参数对比,当转速在100r/min，输出扭矩分别达到573、859.5N.m时，两种驱动装置匹配电机功率如图所示。此对比是依据直驱装置的工作扭矩进行匹配的。,三、地面驱动装置的性能参数对比,两种交流驱动头性能对比表,三、