永磁直驱盘式电机与油田用柱塞泵连接方式

徐 浩，于红业，冯晓辉

（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

目前油田多在进行二次采油，注水采油是油田提升原油产量的主要方式，因此油田现场大量使用柱塞泵进行注水采油。柱塞泵原有动力源是异步电机+皮带+皮带轮。针对油田现场这种工况，研发了永磁直驱盘式电机通过轴套，直接和柱塞泵的输入轴连接，代替原有传动模式，不但能够实现节能降噪，而且消除了现场更换皮带的安全隐患。但是在安装试验一段时间后，出现电机烧毁情况。

1 永磁盘式直驱电机烧毁问题分析

电机的连接方式，是通过柱塞泵曲轴与电机空心轴连接，电机地脚进行固定。柱塞泵在运行中会出现轴向窜动（大概在0.35 mm 左右），同时又受到较大的径向作用力。所用轴承为深沟球轴承，轴向窜动小于0.1 mm，造成轴承两侧挡圈存在不同程度的磨损。重载长时间运行，导致电机在运行过程中轴承偏磨，因此造成电机转子扫膛烧毁。电机与注水泵连接方式如图1所示。

2 永磁盘式直驱电机与柱塞泵油田现场应用的3 种连接方式

（1）油田现场电机直接与柱塞泵输入曲轴使用轴套连接，永磁直驱电机地脚垫缓冲胶皮，主要对柱塞泵带来的振动进行缓冲，固定电机地脚螺栓。这种连接方式存在过定位的问题。

图1 电机与注水泵连接方式

（2）重新设计电机的地脚安装结构，增加外部支撑板，中间穿入螺栓与电机地脚立板相连，连接螺栓与孔之间增加尼龙减振套，吸收柱塞泵运行时产生振动对电机的影响。原地脚螺栓取消，电机处于半悬空状态，防止轴向及径向的过定位。

（3）使用联轴器与柱塞泵主轴连接，主轴在联轴器内部，联轴器右端为螺栓加涨紧套，与柱塞泵主轴链接，方便安装联轴器，不用冷装；联轴器中间为蛇形弹簧结构，在需要盘泵维修时可将蛇簧取下，联轴器两端分离，在左半边联轴器后端加工盘车螺栓孔，与原来锥套盘车方式相同；联轴器右端内孔比柱塞泵主轴内孔直径大，主轴可在联轴器内孔内活动，与电机通过法兰盘结构链接，方便拆卸，此方案需要在电机与联轴器法兰之间加工一个类似锥套的过渡套，在过渡套的外侧加工法兰盘及螺纹，内侧使用原电机与锥套4 个安装孔以及4 个顶丝孔安装，电机主体结构不用改变。

3 3 种连接方式油田现场的使用效果

（1）第一种连接方式存在过定位的问题。不能确定电机与柱塞泵对应的中心点，电机会受到曲轴的轴向力和泵的径向力，轴向和径向力都叠加到轴承上，易造成轴承的磨损，造成电机扫膛。

（2）第二种是在第一种连接方式的基础上，改进为由圆柱滚子轴承替换原深沟球轴承设计，增加了电机轴向窜动能力（保证大于0.35 mm），同时电机也能承受较大的径向作用力。对电机的地脚安装结构不是使用螺栓固定，使电机更好适应曲轴的窜动和径向作用力。但是，电机安装后会有一定幅度的摆动。

（3）使用联轴器方式连接电机和柱塞泵，这样就可以把电机生根固定，通过联轴器连接，消除了泵曲轴的轴向和径向力，使电机运行更加平稳和安全。

4 结束语

前两种电机和柱塞泵的连接方式，可以节省油田现场的安装空间，电机运行后，或多或少都有一些不稳定，会影响油田设备的使用效率。第三种连接方式虽然在安装上会占一些空间，但是可以保证油田注水设备的平稳运行，同时也能实现节能降噪的目的。