[實用新型]電機直驅式注水泵站

有效

• 申請號: 201921672017.6
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN211202219U
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 馬力;馬善振
• 申請（專利權）人: 泰安陽光動力電機有限公司
• 主分類號: F04B17/03
• 分類號: F04B17/03;F04B49/06;E21B43/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

電機直驅式注水泵站。油田注水是油田中后期保持高效穩產的有力措施，同時亦是油田采油的第一耗電大戶。現在的注水方式為，高速電機通過皮帶輪降速變為注水泵所需要的低轉速，傳動效率極低。將高速電機改為低速電機，并將低速電機轉子直接與注水泵的輸入軸連接在一起，節電效果明顯，但由于低速電機轉子與注水泵曲軸采用硬鏈接，注水泵運轉時產生的曲軸軸向往復竄動，將導致低速電機軸承很快損壞。經過近兩年對注水泵站的改造實踐，本實用新型提出了新的直驅注水泵的連接方式，即低速電機與注水泵采用連軸器連接，并提出了較為適合的聯軸器種類，實踐證明效果良好。

技術領域

本實用新型涉及一種油田注水設備，特別是電機直驅式注水泵站設備，可作為油田采油注水泵站的改型換代產品。

背景技術

油田注水是中國很多油田在采油中后期保持高產穩產的重要有效措施，其方法就是把地層中散布的原油集中到油井，再提取上來。目前的注水泵站采用的是在高速電機軸上安裝小直徑皮帶輪，在注水泵曲軸上安裝大直徑皮帶輪，通過皮帶減速把高速電機的高轉速變為注水泵所需要的低轉速。這種傳動方式陳舊復雜、效率低，耗電量大。據統計，注水系統所消耗的電量要占到油田整個采油用電的40％-60％，因此降低注水系統的能耗可顯著降低油田的采油成本，是油田行業迫切解決的問題。

為此專利號為ZL2018206610565、一種電機直驅式注水泵站的實用新型專利，提出了將注水泵站的皮帶輪和皮帶取消，將電機做成低速電機，電機轉子直接安裝在注水泵曲軸上，實現電機與注水泵的直接連接驅動。并提出了四種低速電機與注水泵的連接方式，這四種連接方式均是將電機轉子剛性連接在注水泵曲軸上，電機轉子與注水泵曲軸采用無間隙硬連接。經過近兩年的工程安裝運行，發現改造后的注水泵站節能效果明顯，但同時也出現了低速電機軸承容易損壞、不能保證注水的正常運行、注水泵站運轉時震動大、噪聲大的問題。

通過拆解所損壞低速電機后發現，低速電機損壞的原因均是軸承被燒壞，而軸承損壞主要發生在兩個方面，要么是軸承內圈與電機軸發生相對轉動或是軸承外圈與軸承室發生相對轉動，以上這兩種情況任一種情況發生，都將引起該軸承的發熱而燒壞。進一步分析促使軸承內外圈轉動的原因是由于軸承工作時受到一個電機軸傳來的頻繁往復的橫向沖擊，導致軸承在電機軸上或在電機端蓋軸承室內橫向來回頻繁移動，將軸承內圈與軸或軸承外圈與軸承室的配合間隙尺寸磨損變大，從而發生軸承內圈與電機軸相對轉動或是軸承外圈與軸承室相對轉動。

進一步拆解注水泵，注水泵采用的是兩個背靠背的圓錐滾子軸承，這種軸承結構裝配時需要留有一定的軸向間隙，來保證注水泵運轉時曲軸不至于被卡死，這種結構本身就存在一定的軸向竄動可能，經過一段時間的運轉磨損后，軸向竄動還會進一步放大。特別是注水泵曲軸上帶動的是柱塞，工作時受力不均勻，曲軸會受到很大的不平衡沖擊力，驅使注水泵曲軸發生軸向前后往復頻繁竄動。

因為低速電機轉子與注水泵曲軸是剛性連接，注水泵曲軸的軸向竄動將直接傳遞到低速電機轉子上，而低速電機機殼與底座固定，限制了低速電機隨著注水泵曲軸的竄動而移動，這就形成了低速電機轉子時刻在軸向竄動，而低速電機機殼不讓低速電機軸向移動的局面。在正常狀態下，保持電機定轉子軸向固定的就是兩端的電機軸承，本來軸承內圈與軸是過盈配合，軸承外圈與軸承室是過渡配合，正常的配合裝配可以保證電機定轉子軸向定位。但由于這個沖擊力作用在電機轉子上，低速電機屬于薄壁器件，抵抗不住又笨又重的注水泵的沖擊力，將導致要么電機轉子軸脫離軸承內圈的束縛而隨著注水泵曲軸頻繁竄動，而這時軸承仍固定在軸承室中不動，轉子軸與軸承內圈發生軸向往復移動；要么電機轉子軸帶著軸承一起隨著注水泵曲軸頻繁竄動，在軸承外圈與軸承室之間發生軸向往復移動。無論上述哪種情況發生，對電機軸承來說都是致命的，將很快破壞原來的配合尺寸精度，將正常的過盈配合或過渡配合，磨損變為間隙配合。同時低速電機工作時轉子是在旋轉的，當發生電機軸與軸承內圈軸向往復移動磨損，其配合尺寸變為間隙配合時，就會發生電機軸在軸承內圈中旋轉，產生摩擦生熱，燒毀軸承；同樣，當發生電機軸承外圈與軸承室軸向往復移動磨損，其配合尺寸變為間隙配合時，就會發生低速電機軸帶著軸承旋轉，即軸承外圈在軸承室中旋轉，同樣產生摩擦生熱，燒毀軸承。