[實用新型]一種多頻電機直接驅動鉆井絞車裝置

有效

• 申請號: 202020179328.5
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN211405755U
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 郭坤;李超;劉家榮;王玉超;劉文武;楊鵬;賀云超;翁煒;黃玉文
• 申請（專利權）人: 北京探礦工程研究所
• 主分類號: H02K7/14
• 分類號: H02K7/14;H02K3/28;H02K5/22;H02P27/04
• 代理公司: 北京棘龍知識產權代理有限公司 11740
• 代理人: 戴麗偉

本實用新型涉及石油鉆井及地質鉆探的技術領域，特別是涉及一種多頻電機直接驅動鉆井絞車裝置，其采用電機主軸與絞車主軸通過聯軸器直接連接，無變速器機構，通過多頻電機的轉速控制實現絞車轉速控制，通過切換繞組的連接方式，改變繞組并聯支路數，進而改變電機頻率，輸出多組不同的轉速和扭矩，從而實現絞車提升速度的變化，在超低速度下具備送鉆功能，在滿足鉆機使用要求同時保證事故處理能力安全系數高的基礎上，既實現高效率高功率因數高能源利用率，又降低了功率；包括多頻電機和絞車主軸，多頻電機固定在底座上，其電機主軸通過聯軸器與絞車主軸連接，滾筒套設在絞車主軸外側，多頻電機采用多繞組結構。

技術領域

本實用新型涉及石油鉆井及地質鉆探的技術領域，特別是涉及一種多頻電機直接驅動鉆井絞車裝置。

背景技術

鉆井絞車裝置是石油鉆井與地質鉆探機臺上的主要提升裝備，是一種可以提升和下放鉆柱的裝備，具備速度調節功能。其大多采用以下形式：動力機主軸通過齒輪變速箱減速增大扭曲輸出到絞車滾筒主軸上，也有一類絞車采用單速永磁電機直接驅動絞車滾筒主軸回轉。已有的單速永磁電機驅動的鉆井絞車裝置雖然滿足了低速大扭矩處理事故時的使用要求，但是在電機選型時仍按正常鉆進時的最大提下鉆速度選定。由于沒有機械變速系統，無法滿足絞車的減速增扭工況；如果同時滿足絞車最大提升力和最大提升速度的需求，選定的永磁電機功率將非常大，其變頻控制系統將非常昂貴，其節能的效果被減弱；已有的非直驅絞車傳動裝置，采用齒輪箱間接傳動，其齒輪箱中采用行星齒輪減速的方式實現絞車傳動，其存在以下缺點：1.齒輪箱需要密封，密封易失效，導致潤滑油漏失，造成齒輪箱失效；2.齒輪箱工作過程中磨損的鐵屑易導致潤滑油失效，影響散熱，造成齒輪箱失效；3.現有絞車由于工況的問題，需要較大的功率，且調速范圍過大，難以在較大較大范圍控制。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種傳動機構不易失效、能源利用率高、體積重量相對緊湊的多頻電機直接驅動鉆井絞車裝置，采用電機主軸與絞車主軸通過聯軸器直接連接，無變速器機構，通過多頻電機的轉速控制實現絞車轉速控制，從而實現絞車提升速度的變化，在超低速度下具備送鉆功能。

為實現上述目的，本實用新型是采用下述技術方案實現的：

一種多頻電機直接驅動鉆井絞車裝置，包括多頻電機和絞車主軸，所述多頻電機固定在底座上，其電機主軸通過聯軸器與絞車主軸連接，滾筒套設在絞車主軸外側，所述多頻電機采用多繞組結構。

一種可能的技術方案中，所述多頻電機設置為左右對稱的兩個，分別為第一多頻電機和第二多頻電機，其中第一多頻電機的第一電機主軸通過第一聯軸器與絞車主軸連接，第二多頻電機的第二電機主軸通過第二聯軸器與絞車主軸連接。

一種可能的技術方案中，所述底座上位于第一多頻電機和第二多頻電機之間對稱設置有兩個支撐架，所述絞車主軸轉動設置在所述兩個支撐架上。

一種可能的技術方案中，所述第一多頻電機和第二多頻電機分別設有電機繞組切換柜和變頻器，用于切換繞組的連接方式。

一種可能的技術方案中，所述第一多頻電機設有第一多頻電機出線盒，所述第二多頻電機設有第二多頻電機出線盒，所述第一多頻電機出線盒和第二多頻電機出線盒的繞組分別設有a₁，a₂，...a_m，m為電機每相下線圈組的個數。

一種絞車裝置的直接驅動方法，是根據任一項上述的多頻電機直接驅動鉆井絞車裝置實現的，正常工況下使用繞組串聯，使用1倍扭矩和1倍轉速狀態，額定功率為f，額定扭矩為T的電氣參數，變頻器采用上述電氣參數進行控制；處理解卡事故時，切換電機繞組至并聯，使用n倍扭矩和1/n倍轉速狀態，額定功率為f/n，額定扭矩為n＊T的電氣參數，變頻器采用上述電氣參數進行控制，n為電機并聯支路數的倍數，n的取值范圍依據電機反電勢及繞組形式決定。