地面驅動螺桿泵抱閘間歇式制動系統

大慶職業學院機電工程系吉林大學汽車工程學院

地面驅動螺桿泵抱閘間歇式制動系統

劉玉忠1田偉男21大慶職業學院機電工程系2吉林大學汽車工程學院

地面驅動螺桿泵抱閘間歇式制動系統由電磁抱閘制動裝置和間歇式微電腦控制器組成。電磁抱閘制動裝置制動原理：當電磁線圈沒有通電時，彈簧推動制動鋼盤右移壓緊摩擦盤，兩盤之間產生很大的正壓力，對傳動軸產生制動力矩實現制動；當電磁線圈通電時，產生強力磁場，使制動鋼盤磁化，與殼體間產生吸合力壓縮彈簧，與摩擦盤脫離接觸，傳動無制動力矩。間歇式微電腦控制器是以STC89C52RC單片機為核心的單片機應用系統，該系統主要完成在螺桿泵驅動電動機斷電后，通過對電磁抱閘制動裝置的電磁線圈間歇式供電，實現對螺桿泵停機反轉的間歇式制動，有效控制反轉速度，直至反轉自由停止。

地面驅動螺桿泵；間歇式制動系統；電磁抱閘制動裝置；微電腦控制器

地面驅動螺桿泵是一種新型的采油機械，主要由地面驅動裝置和井下螺桿泵兩部分組成。地面驅動裝置將井口動力通過抽油桿的旋轉運動傳遞到井下，驅動井下的螺桿泵工作。螺桿泵是一種容積泵，它依靠轉子在定子中旋轉形成一系列空腔，從吸入端向排出端漸進，連續完成從井底吸油到向井口排油的工作程序。

地面驅動螺桿泵反轉原因有兩個方面，一是螺桿泵停機后，儲存在桿柱中的變形扭轉勢能會快速釋放，使桿柱反轉；二是在壓差的作用下，螺桿泵會變成液壓馬達，使螺桿泵桿反轉。螺桿泵桿柱反轉過程是由慢到快、由快到慢兩個階段組成，在這個過程中，桿柱會產生激勵振動，當它的激勵頻率與桿柱自身頻率或井口自振頻率相同時會產生共振，使反轉速度瞬間達到高速飛車的狀態。螺桿泵反轉造成的危害包括桿柱脫扣、光桿甩彎、地面驅動裝置零部件的損壞以及部分零部件過熱點燃井口游離氣，造成井口燃燒爆炸事故。

抱閘間歇式制動系統由電磁抱閘制動裝置和間歇式微電腦控制器組成，下面分別介紹這兩個組成部分的工作原理：

（1）電磁抱閘制動裝置。電磁抱閘制動裝置主要由殼體、制動鋼盤、摩擦盤、彈簧、勵磁線圈、手動制動等元件組成。制動原理：當電磁線圈沒有通電時，彈簧推動制動鋼盤右移壓緊摩擦盤，兩盤之間產生很大的正壓力，即摩擦力，對傳動軸產生制動力矩實現制動；當電磁線圈通電時，產生強力磁場，使制動鋼盤磁化，與殼體間產生吸合力壓縮彈簧，與摩擦盤脫離接觸，傳動無制動力矩。

（2）間歇式微電腦控制器。間歇式微電腦控制器是以STC89C52RC單片機為核心的單片機應用系統，該系統主要完成在螺桿泵驅動電動機斷電后，通過對電磁抱閘制動裝置的電磁線圈間歇式供電，實現對螺桿泵停機反轉的間歇式制動，有效控制反轉速度，直至反轉自由停止。控制原理：控制器工作時，首先檢測控制板J3端子外接的接觸器常閉觸點的狀態，如果檢測到由斷開到閉合的狀態，說明螺桿泵停機，控制器就要根據事先設定好的3個參數（釋放時間、剎車時間、間歇制動時間）從控制板的J2端子輸出控制信號給電源板J3端子，通過固態繼電器控制電源板J4端子所接的電磁線圈的通、斷電，實現電磁抱閘制動裝置的間歇制動。控制器的安裝與操作：首先將控制器固定在螺桿泵的控制箱內，然后把電源板J1端子接到380V電源上，J4端子接到電磁抱閘制動裝置的電磁線圈上，再把控制板J3端子接到螺桿泵驅動電動機的控制接觸器的常閉觸點上。控制器操作面板上的3個顯示窗和2個指示燈的功能已經標注，還有4個按鍵，其中“設置鍵”和“+”、“-”鍵完成參數設置功能。具體設置過程為：按下設置鍵≥3s，釋放時間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調整釋放時間0～9.9s；再按一下設置鍵＜3s，剎車時間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調整剎車時間0～9.9s；再按一下設置鍵＜3s，間歇制動時間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調整間歇制動時間0～999.9s。當3個參數設置完成后，按住設置鍵≥3s，設置參數保存，退出設置狀態，進入正常工作狀態。當控制器出現死機等故障時，按下復位鍵，使控制器重新運行。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.076