[发明专利]一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备

说明书

技术领域

一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，属于石油开采设备领域。

背景技术

在有杆采油系统中，抽油杆磨损、抽油杆断裂、抽油杆脱扣、输油管磨损等问题一直是困扰油田采油系统可靠性的一大难题。同时，地面驱动的采油设备，存在占地面积大、噪音大、泄漏、日常维护工作量大的缺点。在人口密集地区的安全性也是问题。为解决上述问题，潜油螺杆泵采油技术逐渐来在世界范围内兴起。然而，现有技术下的电动潜油螺杆泵由于在轴承系统、联轴器系统及其他结构方面设计不合理，设备具有可靠性，稳定性较差，使用寿命较短的缺陷，并且机组轴向承载力较差，无法满足高扬程、大排量机组的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可大大提高产品的可靠性和传动效率，延长设备使用寿命，承载力大，满足高扬程、大排量机组要求的高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，包括螺杆泵组件，所述的螺杆泵组件下部从下往上依次安装底部扶正器、高效永磁潜油电机组、串联轴承组和双向推力万向联轴器，螺杆泵组件上部连接输油管，输油管中安装多个阀门组件，输油管上端连接地面装置。地面装置包括专用井口装置，井口接线盒，第二铠装电缆，控制柜和井口变压器。专用井口装置一是用于悬挂油管及井下设备，起到悬挂和承重作用，二是用于密封套管及电缆，还用于连接油管及地面管线。地面装置无旋转部件，解决了其他石油采输设备噪音大，占地面积大，有安全风险等不足。

所述的双向推力万向联轴器包括上齿轮轴、下齿轮轴、联接管和防护壳，联接管通过关节轴承连接在上齿轮轴和下齿轮轴之间，防护壳固定在下齿轮轴和联接管的外侧，下齿轮轴和防护壳之间设有径向固定下齿轮轴的扶正机构，下齿轮轴与防护壳之间还固定有推力轴承，所述联接管上下两端分别固定有上齿轮套和下齿轮套，上齿轮轴下端通过上零齿差内啮合鼓形齿轮与上齿轮套的内齿啮合，下齿轮轴的上端通过下零齿差内啮合鼓形齿轮与下齿轮套的内齿啮合；

所述关节轴承包括第一关节轴承、第二关节轴承、第三关节轴承和第四关节轴承，其中第一关节轴承和第二关节轴承均套在上齿轮轴和上齿轮套之间，第一关节轴承和第二关节轴承相对设置在上零齿差内啮合鼓形齿轮两端，第一关节轴承与上齿轮套上端相对固定，第三关节轴承和第四关节轴承均套在下齿轮轴和下齿轮套之间，第三关节轴承和第四关节轴承相对设置在下零齿差内啮合鼓形齿轮两端，第四关节轴承与下齿轮套下端相对固定，第一关节轴承、第二关节轴承、第三关节轴承和第四关节轴承均为推力关节轴承。

联接管两端分别装有二组推力关节轴承，使联接管可360°旋转，上齿轮轴和下齿轮轴与联接管由零齿差内啮合鼓形齿轮副传递扭矩，上齿轮轴可任意方向旋转，可以实现电动机转子的同轴转动变换为螺杆泵转子的行星偏摆运动。当该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器受向下的轴向作用力时，载荷先作用于上齿轮轴上，通过上齿轮轴再压在第二关节轴承上，然后经联接管将载荷传递到第三关节轴承上，最后由第三关节轴承传递到下齿轮轴上，再由下齿轮轴将载荷传至串联轴承组上；当该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器受向上的作用力时，载荷先作用于上齿轮轴上，通过上齿轮轴作用于第一关节轴承上，然后经联接管将载荷传递到第四关节轴承上，最后由第四关节轴承载荷传递到下齿轮轴上，然后由推力轴承将载荷传递到外壳抵消，从而使该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器能够承受双向轴向力，延长使用寿命。

进一步的，在所述第一关节轴承与上零齿差内啮合鼓形齿轮之间的上齿轮轴上卡固有传递轴向力的上轴向力传递机构，在所述第四关节轴承与下零齿差内啮合鼓形齿轮之间的下齿轮轴上卡固有传递轴向力的下轴向力传递机构；所述上轴向力传递机构包括两个卡固在上齿轮轴上的上半环；所述下轴向力传递机构包括两个卡固在下齿轮轴上的下半环。通过上轴向力传递机构和下轴向力传递机构传递轴向力，避免上零齿差内啮合鼓形齿轮与第一关节轴承相互磨损，避免下零齿差内啮合鼓形齿轮与第四关节轴承相互磨损，提高使用寿命。

优选的，所述扶正机构包括上下间隔的套设在下齿轮轴上的第一导轴承和第二导轴承，第一导轴承和第二导轴承分别通过转接段与防护壳连接。通过第一导轴承和第二导轴承两个导轴承对下齿轮轴进行轴向固定，保证下齿轮轴同轴旋转，提高了扶正效果，减少磨损。

优选的，所述下齿轮轴在第二导轴承的上侧固定有一个防砂环。沙粒进入该联轴器后向下掉落，所以第二导轴承很容易因进入沙粒而磨损失效，防止过多的沙粒进入轴承，提高第二导轴承的使用寿命。