永磁直驅盤式電機與油田用柱塞泵連接方式

徐 浩，于紅業，馮曉輝

（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

目前油田多在進行二次采油，注水采油是油田提升原油產量的主要方式，因此油田現場大量使用柱塞泵進行注水采油。柱塞泵原有動力源是異步電機+皮帶+皮帶輪。針對油田現場這種工況，研發了永磁直驅盤式電機通過軸套，直接和柱塞泵的輸入軸連接，代替原有傳動模式，不但能夠實現節能降噪，而且消除了現場更換皮帶的安全隱患。但是在安裝試驗一段時間后，出現電機燒毀情況。

1 永磁盤式直驅電機燒毀問題分析

電機的連接方式，是通過柱塞泵曲軸與電機空心軸連接，電機地腳進行固定。柱塞泵在運行中會出現軸向竄動（大概在0.35 mm 左右），同時又受到較大的徑向作用力。所用軸承為深溝球軸承，軸向竄動小于0.1 mm，造成軸承兩側擋圈存在不同程度的磨損。重載長時間運行，導致電機在運行過程中軸承偏磨，因此造成電機轉子掃膛燒毀。電機與注水泵連接方式如圖1所示。

2 永磁盤式直驅電機與柱塞泵油田現場應用的3 種連接方式

（1）油田現場電機直接與柱塞泵輸入曲軸使用軸套連接，永磁直驅電機地腳墊緩沖膠皮，主要對柱塞泵帶來的振動進行緩沖，固定電機地腳螺栓。這種連接方式存在過定位的問題。

圖1 電機與注水泵連接方式

（2）重新設計電機的地腳安裝結構，增加外部支撐板，中間穿入螺栓與電機地腳立板相連，連接螺栓與孔之間增加尼龍減振套，吸收柱塞泵運行時產生振動對電機的影響。原地腳螺栓取消，電機處于半懸空狀態，防止軸向及徑向的過定位。

（3）使用聯軸器與柱塞泵主軸連接，主軸在聯軸器內部，聯軸器右端為螺栓加漲緊套，與柱塞泵主軸鏈接，方便安裝聯軸器，不用冷裝；聯軸器中間為蛇形彈簧結構，在需要盤泵維修時可將蛇簧取下，聯軸器兩端分離，在左半邊聯軸器后端加工盤車螺栓孔，與原來錐套盤車方式相同；聯軸器右端內孔比柱塞泵主軸內孔直徑大，主軸可在聯軸器內孔內活動，與電機通過法蘭盤結構鏈接，方便拆卸，此方案需要在電機與聯軸器法蘭之間加工一個類似錐套的過渡套，在過渡套的外側加工法蘭盤及螺紋，內側使用原電機與錐套4 個安裝孔以及4 個頂絲孔安裝，電機主體結構不用改變。

3 3 種連接方式油田現場的使用效果

（1）第一種連接方式存在過定位的問題。不能確定電機與柱塞泵對應的中心點，電機會受到曲軸的軸向力和泵的徑向力，軸向和徑向力都疊加到軸承上，易造成軸承的磨損，造成電機掃膛。

（2）第二種是在第一種連接方式的基礎上，改進為由圓柱滾子軸承替換原深溝球軸承設計，增加了電機軸向竄動能力（保證大于0.35 mm），同時電機也能承受較大的徑向作用力。對電機的地腳安裝結構不是使用螺栓固定，使電機更好適應曲軸的竄動和徑向作用力。但是，電機安裝后會有一定幅度的擺動。

（3）使用聯軸器方式連接電機和柱塞泵，這樣就可以把電機生根固定，通過聯軸器連接，消除了泵曲軸的軸向和徑向力，使電機運行更加平穩和安全。

4 結束語

前兩種電機和柱塞泵的連接方式，可以節省油田現場的安裝空間，電機運行后，或多或少都有一些不穩定，會影響油田設備的使用效率。第三種連接方式雖然在安裝上會占一些空間，但是可以保證油田注水設備的平穩運行，同時也能實現節能降噪的目的。