螺桿泵空心桿防爆送電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qū)動裝置的上面，它的功能是將地面交流電通過旋轉(zhuǎn)送電裝置與空心桿聯(lián)結(jié)上，構(gòu)成閉式電回路，實現(xiàn)對井液的電加熱功能。經(jīng)過多年的現(xiàn)場推廣應(yīng)用，綜合分析市場反饋信息，該產(chǎn)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(zhuǎn)換裝置的箱體內(nèi)，旋轉(zhuǎn)的集電環(huán)與固定的電刷之間，在送電過程中會間歇性產(chǎn)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(zhuǎn)換裝置箱體的縫隙進入到內(nèi)部，濃度達到一定的程度后會被電火花引爆，造成難以預(yù)料的人員和設(shè)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(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研制具有防爆功能的送電轉(zhuǎn)換裝置，使其能夠應(yīng)用在有防爆要求的場所。

1.2 振動較大容易引發(fā)聯(lián)結(jié)松動

光桿是通過連接卡子帶動主軸旋轉(zhuǎn)的，為了方便現(xiàn)場安裝，連接位置在設(shè)計加工時有較大的間隙，因此在使用中易產(chǎn)生振動。同時，在原有設(shè)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(wěn)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(lián)結(jié)松動，影響設(shè)備的整體穩(wěn)定運行，誘發(fā)更多的問題出現(xiàn)。

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

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

防爆送電轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)保留了原設(shè)計的基本形式，結(jié)構(gòu)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(shè)計

上、下連接法蘭用于送電轉(zhuǎn)換器在螺桿泵驅(qū)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(xiàn)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(xiàn)。

2.2 大跨距調(diào)心球軸承設(shè)計

箱體選用了一組調(diào)心球軸承作為主軸支撐，而且加大了跨距，這樣的設(shè)計可增加箱體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)件的穩(wěn)定性，也可起到減振作用。

2.3 箱體防爆設(shè)計

防爆功能主要體現(xiàn)在箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計上，分別使用了骨架油封、O形圈、橡膠墊等密封件來實現(xiàn)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(diào)節(jié)壓力，減壓閥上還安裝有壓力表用來監(jiān)測壓力變化，原則上箱體內(nèi)壓力應(yīng)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(zhuǎn)換裝置，由于外部可燃性氣體壓力小無法進入到箱體內(nèi)，完全杜絕了被集電環(huán)和電刷上產(chǎn)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(diào)節(jié)箱體內(nèi)的壓力，實現(xiàn)對箱體氣壓的有效控制。

2.4 集電環(huán)的改進設(shè)計

修改了集電環(huán)的設(shè)計，將接地環(huán)改為銅環(huán)與主軸直連設(shè)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(xiàn)概率。