專利名稱：一種電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田機(jī)械采油領(lǐng)域中螺桿泵電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)裝置，特別是一種電機(jī) 反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置。
背景技術(shù)：
油田機(jī)械采油領(lǐng)域中，螺桿泵電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)裝置防反轉(zhuǎn)技術(shù)普遍采用是電磁制動(dòng) 和能耗制動(dòng)技術(shù)或是幾種技術(shù)的結(jié)合，如專利ZL-2009 2 0146334. 4所采用的方案就是典 型的范例。所謂電磁制動(dòng)是由智能控制器向電機(jī)繞組輸出一個(gè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向使電機(jī)反 轉(zhuǎn)速度減弱的電流，達(dá)到限制反轉(zhuǎn)的效果；而能耗制動(dòng)技術(shù)是采用一個(gè)至數(shù)個(gè)大功率電阻 消耗掉電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的電能使電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，使其逐漸減速停機(jī) 的。這類技術(shù)的共同特點(diǎn)是制動(dòng)電阻等電子元器件安裝在智能控制箱內(nèi)，反轉(zhuǎn)速度限制功 能是通過(guò)智能控制箱實(shí)現(xiàn)的，出于安全的需要，智能控制箱距離電機(jī)約十余米遠(yuǎn)，對(duì)電機(jī)的 驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)作用是通過(guò)連接智能控制箱和電機(jī)繞組接線盒間的一條十余米長(zhǎng)的電力電纜 實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)行中的裝置如果一旦發(fā)生電纜接觸不良或斷線故障時(shí)，輕則產(chǎn)生制動(dòng)效果差，重 則造成反轉(zhuǎn)限制功能失去作用，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高速反轉(zhuǎn)造成斷桿或脫桿甚至發(fā)生安全事 故的嚴(yán)重后果。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型在于克服背景技術(shù)中存在的現(xiàn)有反轉(zhuǎn)抑制技術(shù)發(fā)生電纜接觸不良或 斷線故障時(shí)極易造成反轉(zhuǎn)抑制失控的問(wèn)題而提供一種電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電 機(jī)直驅(qū)裝置，該裝置的反轉(zhuǎn)抑制單元構(gòu)成功能模塊的所有電子元器件均內(nèi)置在電機(jī)接線盒 內(nèi)，智能控制器獨(dú)立工作，既使在電機(jī)電纜斷線脫離控制器控制的極端條件下，也能可靠地 抑制電機(jī)的反轉(zhuǎn)速度，使其轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至安全停機(jī)。本實(shí)用新型解決其問(wèn)題可通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)達(dá)到該電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的 螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置包括反轉(zhuǎn)抑制單元、螺桿泵直驅(qū)電機(jī)、電機(jī)接線盒、電機(jī)智能控制箱， 電機(jī)接線盒內(nèi)有位置信號(hào)端子排、電機(jī)三相繞組接線端子，所述的反轉(zhuǎn)抑制單元包括三相 整流橋、IGBT驅(qū)動(dòng)組合、微電腦控制板、電流檢測(cè)回路、IGBT、儲(chǔ)能電源、電阻、繞組電壓波形 檢測(cè)電路；反轉(zhuǎn)抑制單元置于電機(jī)接線盒內(nèi)與電機(jī)接線盒為一體，置有反轉(zhuǎn)抑制單元的電 機(jī)接線盒安裝在螺桿泵直驅(qū)電機(jī)殼體內(nèi)部；反轉(zhuǎn)抑制單元的三相整流橋電纜連接電機(jī)接線 盒的電機(jī)接線端子，電機(jī)接線端子電纜連接電機(jī)智能控制箱；三相整流橋依次連接IGBT及 電阻，IGBT依次連接IGBT驅(qū)動(dòng)組合、微電腦控制板；三相整流橋的輸入端連接繞組電壓波 形檢測(cè)電路的輸入端；微電腦控制板分別連接電流檢測(cè)回路、儲(chǔ)能電源的輸出端；儲(chǔ)能電 源連接位置信號(hào)端子排，位置信號(hào)端子排電纜連接接線盒內(nèi)的位置信號(hào)端子排；電流檢測(cè) 回路與電阻并聯(lián)；繞組電壓波形檢測(cè)電路的輸出端連接微電腦控制板。本實(shí)用新型與上述背景技術(shù)相比較可具有如下有益效果該電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi) 置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置由于采用上述方案，反轉(zhuǎn)抑制單元固定在電機(jī)殼體接線盒內(nèi)部并與接線盒為一體，與電機(jī)接線盒內(nèi)的三相繞組接線端子、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)端子排直接連接；然 后三相繞組接線端子、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)端子排分別由另一條較長(zhǎng)的電纜與智能控制箱連接， 因此防反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的可靠性大幅度提高，在電機(jī)電纜斷線脫離控制器控制的極端條件 下，依然能可靠地施加防反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制，直至安全停機(jī)。


附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是電機(jī)接線盒與反轉(zhuǎn)抑制單元為一體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是本實(shí)用新型的反轉(zhuǎn)抑制單元電原理框圖。圖中1-反轉(zhuǎn)抑制單元，2-螺桿泵直驅(qū)電機(jī)，3-電機(jī)接線盒，4-位置信號(hào)端子排， 5-電機(jī)智能控制箱，6-電機(jī)接線端子，7-位置信號(hào)端子排，8-三相整流橋，9-IGBT驅(qū)動(dòng)組 合，10-微電腦控制板，11-電流檢測(cè)回路，12-IGBT ，13-儲(chǔ)能電源，14-電阻，15-繞組電壓 波形檢測(cè)電路，16-無(wú)線遙控接收組件，17-無(wú)線遙控發(fā)射組件。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖將對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明附圖1結(jié)合附圖2、附圖3所示，該電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置 包括反轉(zhuǎn)抑制單元1、螺桿泵直驅(qū)電機(jī)2、電機(jī)接線盒3、電機(jī)智能控制箱5，電機(jī)接線盒3內(nèi) 有位置信號(hào)端子排5、電機(jī)三相繞組接線端子6，所述的反轉(zhuǎn)抑制單元1包括三相整流橋8、 IGBT驅(qū)動(dòng)組合9、微電腦控制板10、電流檢測(cè)回路11、IGBT 12 (即絕緣柵雙極型晶體管)、 儲(chǔ)能電源13、電阻14、繞組電壓波形檢測(cè)電路15 ；反轉(zhuǎn)抑制單元1置于電機(jī)接線盒3內(nèi)與電 機(jī)接線盒3為一體，置有反轉(zhuǎn)抑制單元1的電機(jī)接線盒安裝在電機(jī)殼體內(nèi)部；反轉(zhuǎn)抑制單元 1的三相整流橋8電纜連接電機(jī)接線盒3的電機(jī)接線端子6，電機(jī)接線端子6電纜連接電機(jī) 智能控制箱5 ；三相整流橋8依次連接IGBT 12及電阻14，IGBT12依次連接IGBT驅(qū)動(dòng)組合 9、微電腦控制板10 ；三相整流橋8的輸入端連接繞組電壓波形檢測(cè)電路15的輸入端；微電 腦控制板10分別連接電流檢測(cè)回路11、儲(chǔ)能電源13的輸出端；儲(chǔ)能電源13連接位置信號(hào) 端子排7，位置信號(hào)端子排7電纜連接接線盒3內(nèi)的位置信號(hào)端子排4 ；電流檢測(cè)回路11與 電阻14并聯(lián)；繞組電壓波形檢測(cè)電路15的輸出端連接微電腦控制板10，微電腦控制板10 連接遙控接收組件16的輸出端，智能控制箱5內(nèi)接有無(wú)線遙控發(fā)射組件17。所述的無(wú)線遙控發(fā)射組件17安裝在電機(jī)智能控制箱5內(nèi)或適當(dāng)部位并與其連接， 使得電機(jī)智能控制箱5在啟動(dòng)、停止螺桿泵直驅(qū)電機(jī)2或保護(hù)停機(jī)時(shí)，均可由無(wú)線遙控發(fā)射 組件17向無(wú)線遙控接收組件16發(fā)射相應(yīng)的代碼，作為反轉(zhuǎn)抑制單元1判斷螺桿泵直驅(qū)電 機(jī)2工作狀態(tài)的輔助信號(hào)和喚醒信號(hào)，同時(shí)也可以人工設(shè)置無(wú)線遙控發(fā)射組件17發(fā)射喚醒 和睡眠信號(hào)供調(diào)試或其他應(yīng)用。智能電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元在完成停機(jī)反轉(zhuǎn)抑制任務(wù)后將自動(dòng) 進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)仍能接受無(wú)線遙控發(fā)射組件17、儲(chǔ)能電源13、繞組電壓波形檢測(cè)電路 15的信號(hào)被喚醒，當(dāng)較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，如數(shù)天或數(shù)天以上時(shí)將進(jìn)入深度睡眠，此時(shí)僅能接受 無(wú)線遙控發(fā)射組件17發(fā)來(lái)的喚醒信號(hào)，進(jìn)一步節(jié)省電能。儲(chǔ)能電源13為智能電機(jī)反轉(zhuǎn)抑 制單元提供工作電源，在正常工作時(shí)可以從位置信號(hào)端子排7、繞組電壓波形檢測(cè)電路15 獲得電能補(bǔ)充、維持正常工作。該裝置現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，光桿承重裝置在下垂直坐裝井口原有的封井器法蘭上并用螺 栓緊固，光桿用專用工具將光桿由井口經(jīng)封井器、承重裝置、電機(jī)空心軸的內(nèi)孔、密封組合、上提到合適的高度下放將方卡子緊固，做好密封后對(duì)準(zhǔn)凸凹口后下放、卡壓在密封組合的 端部；電機(jī)繞組接線盒3內(nèi)的電機(jī)接線端子6及位置信號(hào)端子4通過(guò)電纜與固定在離電機(jī) 十余米外的智能控制箱5內(nèi)的相應(yīng)接線端子連接；無(wú)線遙控發(fā)射組件17安裝在電機(jī)智能控 制箱5內(nèi)或適當(dāng)部位并與其連接。該智能電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置工作過(guò)程如下智能控制 箱5上電后，按下啟動(dòng)按鈕或鍵盤(pán)的開(kāi)始鍵，智能控制箱5開(kāi)始不斷地通過(guò)位置信號(hào)端子排 4接收電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)電纜傳來(lái)的位置信號(hào)，控制電機(jī)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸加速到設(shè)定的轉(zhuǎn)速， 正常運(yùn)行；按下停止按鈕或停止鍵后以及電機(jī)過(guò)載等保護(hù)停機(jī)時(shí)，智能控制箱控制電機(jī)緩 慢減速直至停機(jī)；電機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)處于休眠狀態(tài)的，反轉(zhuǎn)抑制單元1被喚醒，微電腦控制板 10不斷通過(guò)繞組電壓波形檢測(cè)電路15偵測(cè)、分析電機(jī)繞組的驅(qū)動(dòng)電壓或感應(yīng)電勢(shì)，判斷電 機(jī)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)消失或異常、反轉(zhuǎn)，立即控制IGBT驅(qū)動(dòng)組合9將IGBT12處于導(dǎo)通 狀態(tài)，處于最強(qiáng)的制動(dòng)狀態(tài)并通過(guò)電流檢測(cè)回路11、電阻14檢測(cè)放電電流，并根據(jù)電流的 有無(wú)或大小判斷電機(jī)的狀態(tài)，并依此調(diào)節(jié)IGBT12的導(dǎo)通和截止的比例即占空比，限制反轉(zhuǎn) 速度；放電電流減小則轉(zhuǎn)速上升，放電電流增大則轉(zhuǎn)速降低，通過(guò)逐漸減小占空比、改變放 電電流、減弱抑制強(qiáng)度，使光桿、抽油桿彈性扭矩逐漸釋放，電機(jī)緩慢減速停機(jī)。無(wú)論在啟動(dòng)、停機(jī)或正常工作過(guò)程中，反轉(zhuǎn)抑制單元一旦發(fā)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)立即對(duì) 電機(jī)施加反轉(zhuǎn)抑制控制，將泵桿釋放彈性扭矩時(shí)帶動(dòng)電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)發(fā)電產(chǎn)生的電能經(jīng) 三相整流橋8整流后輸出的直流電壓由IGBT經(jīng)電阻14放電，同時(shí)通過(guò)電流檢測(cè)回路11不 斷地檢測(cè)放電電流，根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整放電電流的大小即調(diào)整制動(dòng)強(qiáng)度，并與設(shè)定的允 許反轉(zhuǎn)速度比較，根據(jù)差值的大小控制電子開(kāi)關(guān)IGBT的導(dǎo)通時(shí)間，在電機(jī)繞組允許的電流 值范圍內(nèi)對(duì)電機(jī)實(shí)施電磁制動(dòng)，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速在設(shè)定的范圍內(nèi)逐漸減速，使螺桿泵的抽油 桿的彈性勢(shì)逐漸釋放后直至停機(jī)。在交流系統(tǒng)掉電或電機(jī)電纜發(fā)生斷線以及智能控制箱故 障停機(jī)時(shí)同樣進(jìn)入電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置，包括反轉(zhuǎn)抑制單元(1)、螺桿 泵直驅(qū)電機(jī)(2)、電機(jī)接線盒(3)、電機(jī)智能控制箱(5)，電機(jī)接線盒(3)內(nèi)有位置信號(hào)端子 排(5)、電機(jī)三相繞組接線端子(6)，其特征在于所述的反轉(zhuǎn)抑制單元(1)包括三相整流 橋(8)、IGBT驅(qū)動(dòng)組合(9)、微電腦控制板(10)、電流檢測(cè)回路(11)、IGBT (12)、儲(chǔ)能電源 (13)、電阻(14)、繞組電壓波形檢測(cè)電路(15)；反轉(zhuǎn)抑制單元(1)置于電機(jī)接線盒(3)內(nèi)與 電機(jī)接線盒(3)為一體，置有反轉(zhuǎn)抑制單元(1)的電機(jī)接線盒安裝在螺桿泵直驅(qū)電機(jī)(2)殼 體內(nèi)部；反轉(zhuǎn)抑制單元(1)的三相整流橋(8)電纜連接電機(jī)接線盒(3)的電機(jī)接線端子(6)， 電機(jī)接線端子(6)電纜連接電機(jī)智能控制箱(5);三相整流橋(8)依次連接IGBT (12)及電 阻(14)，IGBT (12)依次連接IGBT驅(qū)動(dòng)組合(9)、微電腦控制板(10)；三相整流橋(8)的輸 入端連接繞組電壓波形檢測(cè)電路(15)的輸入端；微電腦控制板(10)分別連接電流檢測(cè)回 路(11)、儲(chǔ)能電源(13)的輸出端；儲(chǔ)能電源(13)連接位置信號(hào)端子排(7)，位置信號(hào)端子排 (7)電纜連接接線盒(3)內(nèi)的位置信號(hào)端子排(4);電流檢測(cè)回路(11)與電阻(14)并聯(lián)；繞 組電壓波形檢測(cè)電路(15 )的輸出端連接微電腦控制板(10 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置，其特征 在于所述的微電腦控制板(10)連接遙控接收組件(16)的輸出端，所述的智能控制箱(5) 內(nèi)接有無(wú)線遙控發(fā)射組件(17)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能電機(jī)反轉(zhuǎn)抑制單元內(nèi)置的螺桿泵電機(jī)直驅(qū)裝置，主要解決了現(xiàn)有防反轉(zhuǎn)技術(shù)發(fā)生電纜接觸不良或斷線故障時(shí)造成電機(jī)反轉(zhuǎn)失控的問(wèn)題。其特征在于反轉(zhuǎn)抑制單元置于電機(jī)接線盒內(nèi)與電機(jī)接線盒為一體，電機(jī)接線盒安裝在電機(jī)殼體內(nèi)部，三相整流橋連接電機(jī)接線盒的電機(jī)接線端子，電機(jī)接線端子電纜連接電機(jī)智能控制箱；三相整流橋依次連接IGBT及電阻，IGBT依次連接IGBT驅(qū)動(dòng)組合、微電腦控制板；三相整流橋連接繞組電壓波形檢測(cè)電路；微電腦控制板分別連接電流檢測(cè)回路、儲(chǔ)能電源；儲(chǔ)能電源連接位置信號(hào)端子排。既使在電機(jī)電纜斷線脫離控制器控制的極端條件下，也能可靠地抑制電機(jī)的反轉(zhuǎn)速度，直至安全停機(jī)。
文檔編號(hào)H02P3/24GK201928226SQ20112010224
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月9日
發(fā)明者何貫中, 潘世杰, 趙文林 申請(qǐng)人:大慶東達(dá)節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)有限公司