[实用新型]螺杆泵直驱伺服拖动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种动力拖动系统，尤其涉及一种螺杆泵拖动系统，属于采油设备技术领域。

背景技术

目前螺杆泵采油系统主要采用地面机械驱动方式，由三相异步电机、皮带、减速器组成，动力由电机输出到螺杆泵，减速系统消耗了20％左右的能量，占较大比例；由于电机高架偏置与井口一侧，运行时井口震动大，导致皮带磨损更换频繁，减速器齿轮磨损快；传统的防反转装置采用棘轮棘齿结构，冲击大、易损坏，当防反转螺杆泵采油井停机或故障时，棘轮棘齿的急刹车也使杆管受到较大冲击，导致杆管问题多，影响正常生产。另外传统的螺杆泵采油系统，电机为异步恒频恒压控制，泵杆的速度总是保持不变，当井下发生异常或地面出口管线阻塞时，泵杆无法降速，即无法限制泵杆的扭矩，这样就会造成扭断泵杆、井下螺杆泵定子脱落、或烧坏电机等故障。

实用新型内容

为克服现在的螺杆泵采油系统上述的不足，本实用新型提供一种螺杆泵直驱伺服拖动系统，该系统采用伺服拖动系统直接驱动螺杆泵传动杆，省去皮带传动、减速箱和防反转的机械止逆装置；由伺服系统检测电机扭矩进行实时智能控制，从而实现断杆保护；停机或故障时，伺服系统进入工作发电制动状态，缓释传动杆残余扭矩，有效避免传动杆快速反转、脱落现象，实现软刹车。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：一种螺杆泵直驱伺服拖动系统，一种螺杆泵直驱伺服拖动系统，由伺服控制系统控制，所述的伺服控制系统包括伺服电机和伺服控制器，伺服电机为所述的螺杆泵直驱伺服拖动系统提供动力，伺服控制器通过电缆与伺服电机相连，传输控制信号，螺杆泵通过光杆与伺服电机直接相连，不但省去了复杂不可靠的机械传动装置，而且能实现螺杆泵原驱动装置的全部功能。

所述的伺服电机内设有编码器，可以将伺服电机的状态参数反馈给伺服控制器，所述的编码器为绝对式磁电编码器，适应高温高寒等恶劣工作环境。

伺服电机、光杆和螺杆泵，三者为同轴连接，伺服电机结构为立式中空轴，所述光杆与伺服电机之间为立式穿心连接，所述的光杆与螺杆泵之间通过联轴器连接，省去了皮带传动、减速箱和防反转的机械止逆装置。

本实用新型所述的伺服控制器中的速度环、位置环和电流环为同周期控制，实现快捷、准确、高效的控制功能。

本实用新型螺杆泵直驱伺服拖动系统由伺服电机直接带动光杆转动，驱动井下螺杆泵工作，使用伺服控制器来对伺服电机进行控制。螺杆泵直驱伺服拖动系统，去掉减速系统实现直接驱动，提高了传动效率，延长设备使用寿命，减少停机和维修作业；在停机或系统故障时，泵杆的弹性释放，会拖动伺服电机反转(此时电机处于发电状态)，接通反转控制装置，缓释泵杆残余扭矩，最终使泵杆回到初始状态，实现了软刹车，降低了机械冲击对泵、机、杆的疲劳损伤，有效避免出现传动杆快速反转、脱落现象；采用智能伺服控制系统，运行转速可以零速至额定转速之间根据需要任意调节；伺服控制系统对电机扭矩进行实时检测，当泵杆力矩增大，超出设定力矩时，伺服控制器能够做到及时减速，确保泵杆和电机的安全运行，避免了断杆、定子脱落等问题。

附图说明

图1为本实用新型螺杆泵直驱伺服拖动系统结构示意图；

图2为本实用新型螺杆泵直驱伺服拖动系统的控制原理图。

具体实施方式

图1为本实用新型螺杆泵直驱伺服拖动系统结构示意图。如图1所示，本实用新型提供一种螺杆泵直驱伺服拖动系统，包括：伺服电机3，光杆2，螺杆泵1，伺服控制器4和电缆5。伺服电机3安装在井口装置上，为整个系统提供动力；螺杆泵1安装于井下，输出系统动力；光杆2连接于伺服电机3和螺杆泵1之间，为系统传输动力；伺服电机3、光杆2和螺杆泵1三者为同轴连接，伺服电机3的输出轴为立式中空轴，光杆2与伺服电机3之间为立式穿心连接，光杆2与螺杆泵1之间依靠联轴器连接。伺服电机3上还设有伺服控制器4，伺服控制器4通过电缆5与伺服电机3相连，电缆5传输控制信号，并为伺服控制器4提供能量。

为了实现有效控制，伺服电机内还设有编码器，编码器将伺服电机3的位置、速度等状态参数，反馈给伺服控制器4。通常情况下，编码器可以采用多种类型，本实施例中的编码器为绝对式磁电编码器，它通过编码器线7与伺服控制器4相连。