專利名稱：大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置可以用作石油鉆井泵的驅(qū)動(dòng)。
背景技術(shù)：
大功率鉆井泵的驅(qū)動(dòng)問題一直是石油鉆采行業(yè)研究的熱門話題，由于鉆井泵功率大，調(diào)速的范圍廣，鉆井泵工作條件惡劣、工況復(fù)雜，使得鉆井系統(tǒng)中對鉆井泵的驅(qū)動(dòng)要求比較高。鉆井泵的驅(qū)動(dòng)經(jīng)歷了機(jī)械驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、復(fù)合驅(qū)動(dòng)、AC-SCR-DC驅(qū)動(dòng)、AC-AC交流變頻驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)形式。到目前為止，電驅(qū)動(dòng)已經(jīng)占據(jù)新建鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)形式的主導(dǎo)位置，而變頻電驅(qū)動(dòng)由于其良好的驅(qū)動(dòng)效果而占據(jù)了電驅(qū)動(dòng)形式的主導(dǎo)地位。但是，由于變頻電驅(qū)動(dòng)裝置初次投入的成本非常高，而且對技術(shù)的要求也較高，限制了變頻電驅(qū)動(dòng)裝置的推廣應(yīng)用。此外，變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的高次諧波，對井場的其他電器設(shè)備造成很大的干擾。所以，對大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)形式的研究還遠(yuǎn)沒有結(jié)束，更不能認(rèn)為目前流行的變頻驅(qū)動(dòng)就是最好的驅(qū)動(dòng)形式。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種低成本的具有無級調(diào)速的鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置，本實(shí)用新型鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。鉆井泵額定沖次為120沖/分時(shí)，系統(tǒng)的效率可達(dá)90％以上，并能夠?qū)︺@井泵進(jìn)行無級調(diào)速。與AC-SCR-DC和交流變頻電驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)形式相比，可以在實(shí)現(xiàn)相同功能的前提下節(jié)約大量的投資成本。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置主要由變極三相異步電動(dòng)機(jī)、調(diào)速型液力偶合器、齒輪減速裝置、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、PLC、大功率固態(tài)繼電器等組成。變極電機(jī)和液力偶合器直接相連，液力偶合器和齒輪減速裝置相連，齒輪減速裝置和鉆井泵相連。變極電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)兩級或兩級以上變速，液力偶合器可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，這樣將二者聯(lián)合起來，就可以實(shí)現(xiàn)對鉆井泵的無級調(diào)速。
該系統(tǒng)采用PLC來控制。PLC與大功率固態(tài)繼電器相連，大功率固態(tài)繼電器與變極電機(jī)相連。當(dāng)司鉆室發(fā)出鉆井泵的轉(zhuǎn)速信號(hào)后，PLC首先判斷該速度在什么范圍，然后確定選擇變極電機(jī)的極對數(shù)；在確定電機(jī)極對數(shù)之后，由于PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置相連，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與液力偶合器勺管相連，此時(shí)由PLC發(fā)出信號(hào)，控制液力偶合器勺管的位移來達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速。
該裝置與傳統(tǒng)的AC-SCR-DC和AC-AC變頻調(diào)速相比，大大降低了成本，而且具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速方便，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的推廣前景。


圖1是本實(shí)用新型大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置的總體原理圖圖2、圖3是本實(shí)用新型大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置的變極電機(jī)接線原理圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
變極電機(jī)(1)和液力偶合器(2)相連接，偶合器通過齒輪減速裝置(3)和鉆井泵(4)連接，由于單臺(tái)電機(jī)的功率不足，故采用兩臺(tái)電機(jī)來帶動(dòng)鉆井泵。
雙速變極電機(jī)有六個(gè)抽頭U、V、W和R、S、T，布置在電機(jī)接線盒(5)內(nèi)。在低速的時(shí)候U、V、W與電源(17)相連，R、S、T懸空；在高速的時(shí)候U、V、W短接，R、S、T與電源(17)相連。具體由PLC(12)控制在低速的時(shí)候，PLC(12)發(fā)出信號(hào)(14)，使得固態(tài)繼電器(8)得電接通；在高速的時(shí)候，PLC(12)發(fā)出信號(hào)(15)和(16)，使得固態(tài)繼電器(9)和(10)得電。其中繼電器(9)使變極電機(jī)抽頭R、S、T接通電源，繼電器(10)使抽頭U、V、W短接。
調(diào)速型液力偶合器(2)與變極電機(jī)(1)直接相連，液力偶合器可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，其調(diào)速是靠勺管(6)的位移來實(shí)現(xiàn)。在調(diào)速的過程中，PLC(12)發(fā)出具體的速度信號(hào)(11)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(7)將信號(hào)(11)轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)并推動(dòng)勺管(6)來達(dá)到需要的位置，從而得到所需要的輸出轉(zhuǎn)速。
速度設(shè)定信號(hào)由司鉆室發(fā)出，信號(hào)經(jīng)過(13)傳給PLC(12)。
整個(gè)工作過程如下司鉆室發(fā)出速度信號(hào)→PLC判斷速度大小范圍→根據(jù)速度的大小范圍選擇變極電機(jī)的接線→根據(jù)速度的具體大小控制勺管的位移→鉆井泵達(dá)到需要的沖次。
權(quán)利要求1.大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置，主要由變極三相異步電動(dòng)機(jī)(1)、調(diào)速型液力偶合器(2)、齒輪減速裝置(3)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(7)、PLC(12)、大功率固態(tài)繼電器(8)(9)(10)等組成，其特征在于，變極電機(jī)(1)和液力偶合器(2)直接相連，液力偶合器(2)和齒輪減速裝置(3)相連，齒輪減速裝置(3)和鉆井泵(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，PLC(12)與大功率固態(tài)繼電器(8)(9)(10)相連，大功率固態(tài)繼電器(8)(9)(10)與變極電機(jī)(1)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，用PLC(12)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(7)相連，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(7)與液力偶合器勺管(6)相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大功率鉆井泵驅(qū)動(dòng)裝置，主要由變極三相異步電動(dòng)機(jī)、調(diào)速型液力偶合器、齒輪減速裝置、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、PLC、大功率固態(tài)繼電器等組成。變極電動(dòng)機(jī)直接和液力偶合器相連，偶合器通過齒輪減速裝置和鉆井泵相連。調(diào)節(jié)設(shè)在司鉆室內(nèi)的轉(zhuǎn)速設(shè)定裝置，通過PLC控制變極電機(jī)的繞組連接方式和液力偶合器勺管位移來控制液力偶合器的轉(zhuǎn)速，從而控制鉆井泵的轉(zhuǎn)速。該裝置與傳統(tǒng)的AC－SCR－DC和AC－AC變頻調(diào)速相比，大大降低了成本，而且具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速方便，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的推廣前景。
文檔編號(hào)E21B43/00GK2835649SQ20052003518
公開日2006年11月8日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者張茂, 劉勇軍, 張永澤, 李敏 申請人:西南石油學(xué)院