[發明專利]開關磁阻電機地面直驅螺桿泵采油裝置

無效

• 申請號: 201110400735.X
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102493944A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王英浩;劉長奎;周勛
• 申請（專利權）人: 王英浩
• 主分類號: F04B47/02
• 分類號: F04B47/02;H02K1/12;H02K1/24;H02K3/28
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;白云

技術領域

本發明屬于機械采油設備領域，涉及一種在油田生產中地面直驅螺桿泵采油的開關磁阻電機。

背景技術

目前常規螺桿泵地面驅動系統一般由異步電機、皮帶和減速器組成，電機的動力輸出軸將電能轉換為機械能，并通過皮帶和減速器經房卡帶動抽油桿，從而帶動螺桿泵的轉子，實現原油的舉升；這樣的驅動系統存在調速困難、在高速運轉下會發生震動，并且皮帶傳動速度高容易導致發熱量大和磨損加劇，加上減速箱需要經常維護，防反轉裝置容易損壞自身及設備，整個結構復雜，現場安裝作業工序繁瑣、效率較低的缺點。采用交流永磁同步電機地面直驅螺桿泵采油裝置，由于電機自身特點并減掉了減速裝置，有效解決了上述調速困難、維護減速箱的問題，可是存在在油田惡劣條件下容易發生退磁現象的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種開關磁阻電機地面直驅螺桿泵采油裝置，要解決螺桿泵調速困難，減速箱需要經常維護的技術問題；并解決防反轉裝置容易損壞自身及設備、系統效率較低的問題。

?為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種開關磁阻電機地面直驅螺桿泵采油裝置，?包括在地面上的電機、控制系統和井口裝置，以及在井下的油管、抽油桿和螺桿泵，所述電機包括有定子、轉子和電動軸，并且轉子固定在電動軸上，所述受控制系統控制的電機與抽油桿直接連接，抽油桿與置于井下并與油管連接的螺桿泵連接，上述電機是開關磁阻電機，開關磁阻電機帶有位置檢測器并且與控制系統控制連接；開關磁阻電機通過抽油桿直接驅動井下的螺桿泵，沒有減速箱和皮帶調速裝置。

所述開關磁阻電機采用三相12／8結構，定子上設置有三組徑向相對設置的定子齒，每個定子齒上設置有一個集中繞組線圈，線圈間隔分成三相，由電纜引出，各繞組電流均從首端流入時極性分布交錯排列，轉子上設置有四組八個轉子齒；或者所述開關磁阻電機采用四相24／18結構，定子上設置有四組徑向相對設置的定子齒，每個定子齒上設置有一個集中繞組線圈，線圈間隔分成四相，由電纜引出，各繞組電流均從首端流入時極性分布交錯排列，轉子上設置有四組十八個轉子齒。

所述控制系統包括主控制板、功率變換器、電流檢測器、人機對話和控制軟件，主控制芯片采用DSP芯片、功率變換器選擇IGBT、主控DSP板使用RS485通信接口與LED顯示板連接、通信校驗采用雙冗余校驗、控制軟件具備反轉剎車功能、采用大容量超級電容提供外網掉電狀況下實施大功率剎車功能。

所述位置檢測器可選用霍爾位置檢測器。

與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果：本發明調速性能好、低速特性優異、不帶減速箱、具備可靠的智能控制反轉電磁剎車功能，可抗嚴重電磁干擾、不會有退磁現象。

并且采用開關磁阻電機，與其他地面驅動螺桿泵電機相比其結構簡單、可靠，電機定子、轉子無永磁體，不存在惡劣環境下退磁問題，電機的轉矩方向與相電流方向無關，控制系統線路簡單，可缺相運行，容錯能力強，可靠性高。特別是開關磁阻電機采用三相12／8或四相24／18結構，定子上設置有三組或四組徑向相對設置的定子齒，每個定子齒上設置有一個集中繞組線圈，線圈間隔分成三相或四相，由電纜引出，各繞組電流均從首端流入時極性分布交錯排列；轉子上設置四組八個或四組十八個轉子齒，采用特定的結構可以達到一定扭矩的要求，而且調速范圍大、啟動電流與工作電流一致，達到省電要求。開關磁阻電機調速性能好、低速特性優異，特別是在50—400RPM轉速下具有轉矩大、效率高特點，滿足在惡劣條件下直驅螺桿泵的要求。而在控制系統中由于采用了直流電機逆變技術IGBT觸發單元、雙冗余校驗的RS485通信技術、反轉剎車控制技術，可在具有嚴重電磁干擾的惡劣環境工作運行，并克服以前地面驅動螺桿泵停機剎車不穩定的缺陷，調試、維護系統更加方便。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

圖1是開關磁阻電機采用三相12/8結構的定子及接線圖。

圖2是開關磁阻電機采用三相12/8結構的轉子及接線圖。

圖3是開關磁阻電機采用四相24/18結構的定子及接線圖。

圖4是開關磁阻電機采用四相24/18結構的轉子及接線圖。

圖5是開關磁阻電機驅動系統結構框圖。

圖6是開關磁阻電機地面直驅螺桿泵裝置的連接示意圖。

圖7是地面驅動開關磁阻電機總裝圖。

圖8是開關磁阻電機的反剎車控制原理框圖。