地面驱动螺杆泵抱闸间歇式制动系统

大庆职业学院机电工程系吉林大学汽车工程学院

地面驱动螺杆泵抱闸间歇式制动系统

刘玉忠1田伟男21大庆职业学院机电工程系2吉林大学汽车工程学院

地面驱动螺杆泵抱闸间歇式制动系统由电磁抱闸制动装置和间歇式微电脑控制器组成。电磁抱闸制动装置制动原理：当电磁线圈没有通电时，弹簧推动制动钢盘右移压紧摩擦盘，两盘之间产生很大的正压力，对传动轴产生制动力矩实现制动；当电磁线圈通电时，产生强力磁场，使制动钢盘磁化，与壳体间产生吸合力压缩弹簧，与摩擦盘脱离接触，传动无制动力矩。间歇式微电脑控制器是以STC89C52RC单片机为核心的单片机应用系统，该系统主要完成在螺杆泵驱动电动机断电后，通过对电磁抱闸制动装置的电磁线圈间歇式供电，实现对螺杆泵停机反转的间歇式制动，有效控制反转速度，直至反转自由停止。

地面驱动螺杆泵；间歇式制动系统；电磁抱闸制动装置；微电脑控制器

地面驱动螺杆泵是一种新型的采油机械，主要由地面驱动装置和井下螺杆泵两部分组成。地面驱动装置将井口动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下，驱动井下的螺杆泵工作。螺杆泵是一种容积泵，它依靠转子在定子中旋转形成一系列空腔，从吸入端向排出端渐进，连续完成从井底吸油到向井口排油的工作程序。

地面驱动螺杆泵反转原因有两个方面，一是螺杆泵停机后，储存在杆柱中的变形扭转势能会快速释放，使杆柱反转；二是在压差的作用下，螺杆泵会变成液压马达，使螺杆泵杆反转。螺杆泵杆柱反转过程是由慢到快、由快到慢两个阶段组成，在这个过程中，杆柱会产生激励振动，当它的激励频率与杆柱自身频率或井口自振频率相同时会产生共振，使反转速度瞬间达到高速飞车的状态。螺杆泵反转造成的危害包括杆柱脱扣、光杆甩弯、地面驱动装置零部件的损坏以及部分零部件过热点燃井口游离气，造成井口燃烧爆炸事故。

抱闸间歇式制动系统由电磁抱闸制动装置和间歇式微电脑控制器组成，下面分别介绍这两个组成部分的工作原理：

（1）电磁抱闸制动装置。电磁抱闸制动装置主要由壳体、制动钢盘、摩擦盘、弹簧、励磁线圈、手动制动等元件组成。制动原理：当电磁线圈没有通电时，弹簧推动制动钢盘右移压紧摩擦盘，两盘之间产生很大的正压力，即摩擦力，对传动轴产生制动力矩实现制动；当电磁线圈通电时，产生强力磁场，使制动钢盘磁化，与壳体间产生吸合力压缩弹簧，与摩擦盘脱离接触，传动无制动力矩。

（2）间歇式微电脑控制器。间歇式微电脑控制器是以STC89C52RC单片机为核心的单片机应用系统，该系统主要完成在螺杆泵驱动电动机断电后，通过对电磁抱闸制动装置的电磁线圈间歇式供电，实现对螺杆泵停机反转的间歇式制动，有效控制反转速度，直至反转自由停止。控制原理：控制器工作时，首先检测控制板J3端子外接的接触器常闭触点的状态，如果检测到由断开到闭合的状态，说明螺杆泵停机，控制器就要根据事先设定好的3个参数（释放时间、刹车时间、间歇制动时间）从控制板的J2端子输出控制信号给电源板J3端子，通过固态继电器控制电源板J4端子所接的电磁线圈的通、断电，实现电磁抱闸制动装置的间歇制动。控制器的安装与操作：首先将控制器固定在螺杆泵的控制箱内，然后把电源板J1端子接到380V电源上，J4端子接到电磁抱闸制动装置的电磁线圈上，再把控制板J3端子接到螺杆泵驱动电动机的控制接触器的常闭触点上。控制器操作面板上的3个显示窗和2个指示灯的功能已经标注，还有4个按键，其中“设置键”和“+”、“-”键完成参数设置功能。具体设置过程为：按下设置键≥3s，释放时间显示窗闪烁，按“+”键或“-”键，调整释放时间0～9.9s；再按一下设置键＜3s，刹车时间显示窗闪烁，按“+”键或“-”键，调整刹车时间0～9.9s；再按一下设置键＜3s，间歇制动时间显示窗闪烁，按“+”键或“-”键，调整间歇制动时间0～999.9s。当3个参数设置完成后，按住设置键≥3s，设置参数保存，退出设置状态，进入正常工作状态。当控制器出现死机等故障时，按下复位键，使控制器重新运行。

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.076