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

地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵抱閘間歇式制動(dòng)系統(tǒng)

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

地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵抱閘間歇式制動(dòng)系統(tǒng)由電磁抱閘制動(dòng)裝置和間歇式微電腦控制器組成。電磁抱閘制動(dòng)裝置制動(dòng)原理：當(dāng)電磁線圈沒(méi)有通電時(shí)，彈簧推動(dòng)制動(dòng)鋼盤右移壓緊摩擦盤，兩盤之間產(chǎn)生很大的正壓力，對(duì)傳動(dòng)軸產(chǎn)生制動(dòng)力矩實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)力磁場(chǎng)，使制動(dòng)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(dòng)無(wú)制動(dòng)力矩。間歇式微電腦控制器是以STC89C52RC單片機(jī)為核心的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要完成在螺桿泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)斷電后，通過(guò)對(duì)電磁抱閘制動(dòng)裝置的電磁線圈間歇式供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺桿泵停機(jī)反轉(zhuǎn)的間歇式制動(dòng)，有效控制反轉(zhuǎn)速度，直至反轉(zhuǎn)自由停止。

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

地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵是一種新型的采油機(jī)械，主要由地面驅(qū)動(dòng)裝置和井下螺桿泵兩部分組成。地面驅(qū)動(dòng)裝置將井口動(dòng)力通過(guò)抽油桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到井下，驅(qū)動(dòng)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(jìn)，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(dòng)螺桿泵反轉(zhuǎn)原因有兩個(gè)方面，一是螺桿泵停機(jī)后，儲(chǔ)存在桿柱中的變形扭轉(zhuǎn)勢(shì)能會(huì)快速釋放，使桿柱反轉(zhuǎn)；二是在壓差的作用下，螺桿泵會(huì)變成液壓馬達(dá)，使螺桿泵桿反轉(zhuǎn)。螺桿泵桿柱反轉(zhuǎn)過(guò)程是由慢到快、由快到慢兩個(gè)階段組成，在這個(gè)過(guò)程中，桿柱會(huì)產(chǎn)生激勵(lì)振動(dòng)，當(dāng)它的激勵(lì)頻率與桿柱自身頻率或井口自振頻率相同時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振，使反轉(zhuǎn)速度瞬間達(dá)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(dòng)裝置零部件的損壞以及部分零部件過(guò)熱點(diǎn)燃井口游離氣，造成井口燃燒爆炸事故。

抱閘間歇式制動(dòng)系統(tǒng)由電磁抱閘制動(dòng)裝置和間歇式微電腦控制器組成，下面分別介紹這兩個(gè)組成部分的工作原理：

（1）電磁抱閘制動(dòng)裝置。電磁抱閘制動(dòng)裝置主要由殼體、制動(dòng)鋼盤、摩擦盤、彈簧、勵(lì)磁線圈、手動(dòng)制動(dòng)等元件組成。制動(dòng)原理：當(dāng)電磁線圈沒(méi)有通電時(shí)，彈簧推動(dòng)制動(dòng)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(duì)傳動(dòng)軸產(chǎn)生制動(dòng)力矩實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)力磁場(chǎng)，使制動(dòng)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(dòng)無(wú)制動(dòng)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(jī)為核心的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要完成在螺桿泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)斷電后，通過(guò)對(duì)電磁抱閘制動(dòng)裝置的電磁線圈間歇式供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺桿泵停機(jī)反轉(zhuǎn)的間歇式制動(dòng)，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(shí)，首先檢測(cè)控制板J3端子外接的接觸器常閉觸點(diǎn)的狀態(tài)，如果檢測(cè)到由斷開到閉合的狀態(tài)，說(shuō)明螺桿泵停機(jī)，控制器就要根據(jù)事先設(shè)定好的3個(gè)參數(shù)（釋放時(shí)間、剎車時(shí)間、間歇制動(dòng)時(shí)間）從控制板的J2端子輸出控制信號(hào)給電源板J3端子，通過(guò)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(shí)現(xiàn)電磁抱閘制動(dòng)裝置的間歇制動(dòng)?？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(dòng)裝置的電磁線圈上，再把控制板J3端子接到螺桿泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制接觸器的常閉觸點(diǎn)上?？刂破鞑僮髅姘迳系?個(gè)顯示窗和2個(gè)指示燈的功能已經(jīng)標(biāo)注，還有4個(gè)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(guò)程為：按下設(shè)置鍵≥3s，釋放時(shí)間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調(diào)整釋放時(shí)間0～9.9s；再按一下設(shè)置鍵＜3s，剎車時(shí)間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調(diào)整剎車時(shí)間0～9.9s；再按一下設(shè)置鍵＜3s，間歇制動(dòng)時(shí)間顯示窗閃爍，按“+”鍵或“-”鍵，調(diào)整間歇制動(dòng)時(shí)間0～999.9s。當(dāng)3個(gè)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(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)控制器出現(xiàn)死機(jī)等故障時(shí)，按下復(fù)位鍵，使控制器重新運(yùn)行。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.076