[发明专利]水下全电采油树系统一体式电动执行器

说明书

技术领域

本发明属于石油工程装备领域，具体地，涉及一种水下全电采油树系统一体式电动执行器。

背景技术

水下采油树系统是海洋油气田生产和井下作业时进行井口作业的装置，是水下生产系统最重要的设备之一。按照控制方式，可分为水下全液压采油树系统、水下电液复合采油树系统，以及近几年发展起来的水下全电采油树系统。水下全电采油树系统简化了控制系统中的液压组件，利用电气自动化系统为水下采油设备提供动力源，具有响应速度快、可进行超远距离控制等优点。

电动执行器是水下全电采油树最重要的部件之一，它控制着水下阀门的打开和关闭。目前的电动执行器采用旋转电机进行阀门的驱动和锁定，并采用弹簧完成阀门的复位。然而，随着水深的增加，弹簧尺寸不断增加，导致电动执行器尺寸很大。另外，电机的驱动和控制系统均位于水下电子模块内，要实现电机的闭环高精度控制，需要连接很多信号电缆和动力电缆。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种水下全电采油树系统一体式电动执行器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

水下全电采油树系统一体式电动执行器，包括：执行器主轴，其特征在于：执行器主轴上部安装有上封盖，上封盖内设有固定永磁铁、滑动永磁铁，滑动永磁铁通过螺纹安装在执行器主轴上，固定永磁铁位于滑动永磁铁的上方、通过螺钉安装在上封盖上，固定永磁铁和滑动永磁铁沿执行器主轴极性反向安装；上封盖的底端通过螺钉与执行器外壳连接，电子设备支架安装在执行器外壳的上部，电子设备支架为三层结构，顶层安装有中央处理器、电池管理模块和两台充电锂电池组；中层安装有两台多轴运动控制卡；底层安装有八台直线电机驱动器；执行器外壳内设有八台直线电机，每台直线电机均由直线电机定子和直线电机动子构成，八台直线电机动子通过螺钉等间距地固定在执行器主轴的中部；上圆盘通过螺钉与八台直线电机定子固定在一起，下圆盘通过螺钉与直线电机定子固定在一起，下圆盘上开有通孔；连接板通过螺钉与执行器外壳的底端连接在一起；执行器主轴下端设有下封盖，下封盖的顶端开有四个等间距的矩形槽，电磁阀安装于矩形槽内，电磁阀的阀杆指向执行器主轴；连接板压在电磁阀上部，二者之间不固定；执行器主轴的下部沿周向等间距开有四个导向槽，用于阀杆的导向，在导向槽的顶端开有一个锁定孔，阀杆插入锁定孔，可以实现执行器主轴的锁定。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、采用直线电机驱动执行器主轴和水下阀门闸板动作，省去齿轮箱等结构，缩小了执行器尺寸；四台直线电机同时工作，另外四台直线电机作为备份，提高了电动执行器的可靠性。

2、采用四台电磁阀和两块永磁铁来完成执行器主轴的锁定与复位，省去大尺寸弹簧等结构，进一步缩小了电动执行器的尺寸。

3、将中央处理器、多轴运动控制卡和直线电机驱动器等电子设备安装在电动执行器内，简化了电动执行器与水下电子模块的连接电缆。

附图说明

图1是水下全电采油树系统一体式电动执行器结构示意图；

图2是图1中A-A剖面示意图；

图中，1、执行器主轴，2、顶盖，3、上端径向轴承，4、上封盖，5、固定永磁铁，6、滑动永磁铁，7、脐带缆，8、水下湿式可插拔连接器，9、电子设备支架，10、中央处理器，11、电池管理模块，12、充电锂电池组，13、多轴运动控制卡，14、直线电机驱动器，15、上圆盘，16、执行器外壳，17、直线电机，18、直线电机定子，19、直线电机动子，20、下圆盘，21、锁定孔，22、导向槽，23、连接板，24、电磁阀，25、阀杆、26、下封盖，27、下端径向轴承，28、底盖，29、环形槽。

具体实施方式

如图1所示，水下全电采油树系统一体式电动执行器，包括：执行器主轴1，执行器主轴1上部安装有上封盖4，执行器主轴1与上封盖4之间设有上端径向轴承3，执行器主轴1沿轴向运动；上封盖4内设有固定永磁铁5、滑动永磁铁6，滑动永磁铁6通过螺纹安装在执行器主轴1上，滑动永磁铁6沿圆周方向等间距开有12个通孔，作为硅油流动的通路；固定永磁铁5位于滑动永磁铁6的上方、通过螺钉安装在上封盖4上；执行器主轴1穿过固定永磁铁5，执行器主轴1、固定永磁铁5之间留有空隙，注满绝缘硅油；固定永磁铁5和滑动永磁铁6沿执行器主轴1极性反向安装，两者互相吸引；上封盖4的内腔注满绝缘硅油，用于减少电动执行器各结构部件在深水高压下的形变，上封盖4上开有硅油注入孔，并由丝堵密封(图中未示意注入孔和丝堵)；上封盖4的顶面通过螺钉安装有顶盖2。