螺桿泵空心桿防爆送電轉換裝置

張少鋒，鄭洪哲，胡 勇

（渤海石油裝備（天津）新世紀機械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

該送電轉換裝置是螺桿泵空心桿電加熱成套裝置的重要部分，該裝置安裝在螺桿泵驅動裝置的上面，它的功能是將地面交流電通過旋轉送電裝置與空心桿聯結上，構成閉式電回路，實現對井液的電加熱功能。經過多年的現場推廣應用，綜合分析市場反饋信息，該產品在使用可靠性、安全性方面暴露出不少的問題，亟待解決。

1 存在的主要問題和解決措施

1.1 不具備防爆功能

送電轉換裝置的箱體內，旋轉的集電環與固定的電刷之間，在送電過程中會間歇性產生電火花，如井口有較為嚴重的天然氣泄漏，天然氣會通過送電轉換裝置箱體的縫隙進入到內部，濃度達到一定的程度后會被電火花引爆，造成難以預料的人員和設備損失，因此該裝置一直不能在有防爆要求的場所使用，市場推廣工作受到了阻礙。

解決措施：在現有結構的基礎上，研制具有防爆功能的送電轉換裝置，使其能夠應用在有防爆要求的場所。

1.2 振動較大容易引發聯結松動

光桿是通過連接卡子帶動主軸旋轉的，為了方便現場安裝，連接位置在設計加工時有較大的間隙，因此在使用中易產生振動。同時，在原有設計中，為使裝置更加簡便更加易于加工和維護，軸承的安裝位置集中在一端，由于跨距過小造成裝置自身的穩定性差，軸承也容易損壞。長時間的振動還會造成下連接法蘭與螺桿泵殼體間的聯結松動，影響設備的整體穩定運行，誘發更多的問題出現。

解決措施：①改進連接卡子和軸承的設計，從根本上防止振動的出現。②增加減振裝置，保障緊固件的可靠性，提高整體穩定性。

2 結構設計方案

防爆送電轉換器的結構保留了原設計的基本形式，結構上主要由上、下連接法蘭，箱體和管匯總成等3部分組成，共有50多種零部件和若干電氣線路，主要改進點如下。

2.1 彈簧減振設計

上、下連接法蘭用于送電轉換器在螺桿泵驅動裝置上的固定，新增加的一組彈簧是上連接法蘭與下連接法蘭之間唯一的連接件，可實現有效減振緩沖作用，避免堅固件過早松動、密封件過早失效等問題的出現。

2.2 大跨距調心球軸承設計

箱體選用了一組調心球軸承作為主軸支撐，而且加大了跨距，這樣的設計可增加箱體內部旋轉件的穩定性，也可起到減振作用。

2.3 箱體防爆設計

防爆功能主要體現在箱體結構設計上，分別使用了骨架油封、O形圈、橡膠墊等密封件來實現箱體的密閉，并可通過箱體外安裝的一組管路，隨時為箱體充入或補充氮氣，管路上的減壓閥可調節壓力，減壓閥上還安裝有壓力表用來監測壓力變化，原則上箱體內壓力應高于大氣壓0.2 MPa（2 bar）以上，這樣即使在有高濃度可燃性氣體的井口上使用該新型防爆送電轉換裝置，由于外部可燃性氣體壓力小無法進入到箱體內，完全杜絕了被集電環和電刷上產生的電火花引燃的可能性。充氣時，使用快速接頭與外接氣瓶的快速連接，球閥開啟，用減壓閥用來調節箱體內的壓力，實現對箱體氣壓的有效控制。

2.4 集電環的改進設計

修改了集電環的設計，將接地環改為銅環與主軸直連設計，這樣可以增大接觸面積，確保電路的暢通，減少電火花的出現概率。