螺杆泵空心杆防爆送电转换装置

张少锋，郑洪哲，胡 勇

（渤海石油装备（天津）新世纪机械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

该送电转换装置是螺杆泵空心杆电加热成套装置的重要部分，该装置安装在螺杆泵驱动装置的上面，它的功能是将地面交流电通过旋转送电装置与空心杆联结上，构成闭式电回路，实现对井液的电加热功能。经过多年的现场推广应用，综合分析市场反馈信息，该产品在使用可靠性、安全性方面暴露出不少的问题，亟待解决。

1 存在的主要问题和解决措施

1.1 不具备防爆功能

送电转换装置的箱体内，旋转的集电环与固定的电刷之间，在送电过程中会间歇性产生电火花，如井口有较为严重的天然气泄漏，天然气会通过送电转换装置箱体的缝隙进入到内部，浓度达到一定的程度后会被电火花引爆，造成难以预料的人员和设备损失，因此该装置一直不能在有防爆要求的场所使用，市场推广工作受到了阻碍。

解决措施：在现有结构的基础上，研制具有防爆功能的送电转换装置，使其能够应用在有防爆要求的场所。

1.2 振动较大容易引发联结松动

光杆是通过连接卡子带动主轴旋转的，为了方便现场安装，连接位置在设计加工时有较大的间隙，因此在使用中易产生振动。同时，在原有设计中，为使装置更加简便更加易于加工和维护，轴承的安装位置集中在一端，由于跨距过小造成装置自身的稳定性差，轴承也容易损坏。长时间的振动还会造成下连接法兰与螺杆泵壳体间的联结松动，影响设备的整体稳定运行，诱发更多的问题出现。

解决措施：①改进连接卡子和轴承的设计，从根本上防止振动的出现。②增加减振装置，保障紧固件的可靠性，提高整体稳定性。

2 结构设计方案

防爆送电转换器的结构保留了原设计的基本形式，结构上主要由上、下连接法兰，箱体和管汇总成等3部分组成，共有50多种零部件和若干电气线路，主要改进点如下。

2.1 弹簧减振设计

上、下连接法兰用于送电转换器在螺杆泵驱动装置上的固定，新增加的一组弹簧是上连接法兰与下连接法兰之间唯一的连接件，可实现有效减振缓冲作用，避免坚固件过早松动、密封件过早失效等问题的出现。

2.2 大跨距调心球轴承设计

箱体选用了一组调心球轴承作为主轴支撑，而且加大了跨距，这样的设计可增加箱体内部旋转件的稳定性，也可起到减振作用。

2.3 箱体防爆设计

防爆功能主要体现在箱体结构设计上，分别使用了骨架油封、O形圈、橡胶垫等密封件来实现箱体的密闭，并可通过箱体外安装的一组管路，随时为箱体充入或补充氮气，管路上的减压阀可调节压力，减压阀上还安装有压力表用来监测压力变化，原则上箱体内压力应高于大气压0.2 MPa（2 bar）以上，这样即使在有高浓度可燃性气体的井口上使用该新型防爆送电转换装置，由于外部可燃性气体压力小无法进入到箱体内，完全杜绝了被集电环和电刷上产生的电火花引燃的可能性。充气时，使用快速接头与外接气瓶的快速连接，球阀开启，用减压阀用来调节箱体内的压力，实现对箱体气压的有效控制。

2.4 集电环的改进设计

修改了集电环的设计，将接地环改为铜环与主轴直连设计，这样可以增大接触面积，确保电路的畅通，减少电火花的出现概率。