一种新型直驱泥浆泵的制作方法

1.本实用新型涉及钻井施工中泥浆泵技术领域，尤其涉及一种新型直驱泥浆泵。


背景技术：

2.在钻井作业中,泥浆泵被誉为钻机的"心脏",近年来,随着钻井技术和钻井新工艺的迅速发展,对钻井泵的各方面性能要求不断提高。
3.1300/1600hp泥浆泵是目前石油钻井的主力设备，大多采用大小皮带轮用皮带动力或用链条动力，近年来也有采用外置齿轮箱动力，传动系统结构复杂，效率低能耗高，体积重量大，需要优化。
4.现有技术中，有部分采用直驱泥浆泵的传动方式，其在保证原泥浆泵结构不变的前提下，取消了皮带或链条传动，将电机套在泵小齿轮轴上直接动力，简化了传动结构，提高了效率，大大减小了泵组体积，减轻了重量，发挥了变频动力技术的优势，但是，由于动力和泵自身传动系统结构没有针对驱动方式的改变而变化，所以传动效率、泵自身结构等都有很大的创新优化空间。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种新型直驱泥浆泵，取消原泥浆泵的主动轴 (小齿轮轴)总成和被动轴齿轮(大齿圈)及相关附件，由2台永磁电机直接动力与曲轴端连接，直接动力曲轴，带动连杆往复运动。
6.为了实现上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
7.一种新型直驱泥浆泵，包括：
8.泥浆泵主体，泥浆泵主体包括动力端和液力端，所述动力端带动液力端工作，所述动力端包括贯穿所述泥浆泵主体的曲轴；
9.还包括分别固定设置泥浆泵主体两侧的永磁电机，所述永磁电机的定子固定于所述曲轴两侧端部墙板上，且所述永磁电机的转子与所述曲轴固定连接；所述永磁电机用于提供泥浆泵所需的动力，所述曲轴带动连杆和滑块做往复运动，以带动活塞抽取并高压输出泥浆。
10.本实用新型的优选实施例中，所述齿轴曲轴两侧端部墙板包括齿轴轴承座，所述齿轴轴承座的环绕设置有由泵壳侧板以及泵壳顶板构成的固定组件，所述固定组件固定连接有连接环，所述永磁电机通过法兰以及螺栓固定于连接环上。
11.本实用新型的优选实施例中，所述永磁电机通过柔性联接器与所述曲轴连接，所述柔性联接器包括柔性联接连接板和柔性联接结构轴套，所述柔性联接连接板通过定位止口与压紧螺栓与永磁电机输出轴固定连接，柔性联接结构轴套通过平键与泥浆泵的曲轴联接固定连接。
12.本实用新型的优选实施例中，所述永磁电机采用变频控制，其中动力电流输出端电连接永磁电机，用于向永磁电机提供动力电流，以动力永磁电机的运转；plc的信号输入
端与控制器的输出端电连接，plc的信号输出端电连接变频器，用于根据控制器输出的信号向变频器输出相应的调整电压信号，以使变频器根据接收到的调整电压信号输出相应的动力电流至永磁电机。
13.使得整个系统运行更加的高效稳定，由此，使得永磁电机的运行更加的稳定、高效。
14.在本实用新型的优选实施例中，所述永磁电机采用直驱泵永磁电机，该直驱泵永磁电机的转速为120rpm，极数为36极。
15.本实用新型具备以下技术效果：
16.1.取消主动轴(小齿轮轴总成)和被动齿轮(大齿圈)齿轮机构，简化传动系统，提高系统效率3％，降低机械故障概率，更加安全可靠。
17.2.传动发热量大幅减少，仅需少量油润滑联杆及曲轴轴承，润滑油量大大减少，简化机油润滑系统，延长换油周期，减少运行维护费用，减轻工人劳动强度。
18.3.根除漏油现象，杜绝环境污染。
19.4.后期整体设计，减小泥浆泵体积，大幅减轻泵本体重量。
20.5.充分发挥永磁电机性能，提高输出水功率。
附图说明
21.图1为本实用新型提供的结构示意图；
22.图2为本实用新型提供的剖视图。
具体实施方式
23.下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。
24.在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
26.术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
27.实施例1
28.新型直驱泥浆泵方案是取消原泥浆泵的主动轴(小齿轮轴)总成和被动轴齿轮(大
齿圈)及相关附件。由2台永磁电机直接动力与曲轴端连接，直接动力曲轴，带动连杆往复运动。液力端仍采用目前成熟的结构，暂不做改变。
29.参照附图1所示，本实施例主要介绍核心结构。
30.一种新型直驱泥浆泵，包括：泥浆泵主体100，泥浆泵主体100 包括动力端和液力端，所述动力端带动液力端工作，所述动力端包括贯穿所述泥浆泵主体的曲轴200；还包括分别固定设置泥浆泵主体两侧的永磁电机300，所述永磁电机的定子固定于所述曲轴两侧端部墙板400上，且所述永磁电机的转子与所述曲轴200固定连接；所述永磁电机用于提供泥浆泵所需的动力，所述曲轴带动连杆和滑块做往复运动，以带动活塞抽取并高压输出泥浆。
31.具体地，所述齿轴曲轴两侧端部墙板400包括齿轴轴承座410，所述齿轴轴承座的环绕设置有由泵壳侧板420以及泵壳顶板430构成的固定组件，所述固定组件固定连接有连接环500，所述永磁电机通过法兰以及螺栓固定于连接环500上。
32.本实施例中的永磁电机通过柔性联接器与曲轴连接，所述柔性联接器包括柔性联接连接板和柔性联接结构轴套，所述柔性联接连接板通过定位止口与压紧螺栓与永磁电机输出轴固定连接，柔性联接结构轴套通过平键与泥浆泵的曲轴联接固定连接。
33.进一步地，所述永磁电机采用变频控制，其中动力电流输出端电连接永磁电机，用于向永磁电机提供动力电流，以动力永磁电机的运转；plc的信号输入端与控制器的输出端电连接，plc的信号输出端电连接变频器，用于根据控制器输出的信号向变频器输出相应的调整电压信号，以使变频器根据接收到的调整电压信号输出相应的动力电流至永磁电机；使得整个系统运行更加的高效稳定，由此，使得永磁电机的运行更加的稳定、高效。
34.(1)采用永磁电机
35.直驱泵永磁电机转速为120rpm，极数为36极，功率密度大，体积小、效率、功率因数高。假如采用异步电机，效率和功率因数低，体积大，在有限的结构空间内，无法实现上述方案。
36.(2)电机与泵轴的联接问题：
37.永磁直驱电机轴直接与泵曲轴连接，目前改造方案是将泵曲轴引出，通过柔性联接器直接动力泵曲轴；对于新泵，将对动力端结构重新进行系统设计。
38.(3)对泥浆泵曲轴两端机架墙板承受重力和扭矩能力计算，局部加强；对曲轴动平衡校核；曲轴端部结构加长，加装连接盘；优化减小机架后部结构，减轻重量；重新优化润滑系统，重新布展润滑油路，减小润滑泵功率，布置密闭油箱。重新进行受力和平衡分析计算，优化相关部位结构。
39.永磁电机；额定功率:600kw；额定电压:600vac；额定频率: 36hz；额定转速:120rpm；额定电流:685a；极数:36；额定扭矩: 47750n.m；绝缘等级:h级绝缘；防护等级:ip44，接线盒ip54；额定效率:95.3％；冷却方式:强迫风冷2x4.0kw/380v/50hz)；工作制: 连续工作制(s1)；重量:4000kg；体积:直径1560mm；厚度710mm。
40.综上所述，本实用新型取消主动轴和被动齿轮齿轮传动机构，泥浆泵现行价格可降低25-30万元；后期泥浆泵整体优化设计后，大幅降低泥浆泵机架加工量和难度，减少装配工作量，降低加工制造成本，重塑泥浆泵价格体系；结合一体化变频动力设计配套，可有效降低泥浆泵组整体(泥浆泵、电机、动力系统)购置成本。
41.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
42.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将权利要求落在等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。