地面驅(qū)動螺桿泵抱閘間歇式制動系統(tǒng)

大慶職業(yè)學(xué)院機電工程系吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院

地面驅(qū)動螺桿泵抱閘間歇式制動系統(tǒng)

劉玉忠1田偉男21大慶職業(yè)學(xué)院機電工程系2吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院

地面驅(qū)動螺桿泵抱閘間歇式制動系統(tǒng)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(chǎn)生很大的正壓力，對傳動軸產(chǎn)生制動力矩實現(xiàn)制動；當電磁線圈通電時，產(chǎn)生強力磁場，使制動鋼盤磁化，與殼體間產(chǎn)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(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要完成在螺桿泵驅(qū)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(xiàn)對螺桿泵停機反轉(zhuǎn)的間歇式制動，有效控制反轉(zhuǎn)速度，直至反轉(zhuǎn)自由停止。

地面驅(qū)動螺桿泵；間歇式制動系統(tǒng)；電磁抱閘制動裝置；微電腦控制器

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

地面驅(qū)動螺桿泵反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)勢能會快速釋放，使桿柱反轉(zhuǎn)；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(zhuǎn)。螺桿泵桿柱反轉(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)生共振，使反轉(zhuǎn)速度瞬間達到高速飛車的狀態(tài)。螺桿泵反轉(zhuǎn)造成的危害包括桿柱脫扣、光桿甩彎、地面驅(qū)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(tǒng)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(chǎn)生很大的正壓力，即摩擦力，對傳動軸產(chǎn)生制動力矩實現(xiàn)制動；當電磁線圈通電時，產(chǎn)生強力磁場，使制動鋼盤磁化，與殼體間產(chǎn)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(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要完成在螺桿泵驅(qū)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(xiàn)對螺桿泵停機反轉(zhuǎn)的間歇式制動，有效控制反轉(zhuǎn)速度，直至反轉(zhuǎn)自由停止?？刂圃恚嚎刂破鞴ぷ鲿r，首先檢測控制板J3端子外接的接觸器常閉觸點的狀態(tài)，如果檢測到由斷開到閉合的狀態(tài)，說明螺桿泵停機，控制器就要根據(jù)事先設(shè)定好的3個參數(shù)（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(tài)繼電器控制電源板J4端子所接的電磁線圈的通、斷電，實現(xiàn)電磁抱閘制動裝置的間歇制動?？刂破鞯陌惭b與操作：首先將控制器固定在螺桿泵的控制箱內(nèi)，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(qū)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(jīng)標注，還有4個按鍵，其中“設(shè)置鍵”和“+”、“-”鍵完成參數(shù)設(shè)置功能。具體設(shè)置過程為：按下設(shè)置鍵≥3s，釋放時間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調(diào)整釋放時間0～9.9s；再按一下設(shè)置鍵＜3s，剎車時間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調(diào)整剎車時間0～9.9s；再按一下設(shè)置鍵＜3s，間歇制動時間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調(diào)整間歇制動時間0～999.9s。當3個參數(shù)設(shè)置完成后，按住設(shè)置鍵≥3s，設(shè)置參數(shù)保存，退出設(shè)置狀態(tài)，進入正常工作狀態(tài)。當控制器出現(xiàn)死機等故障時，按下復(fù)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