[发明专利]带有风轮机的双定子电动-发电联合运行装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有风轮机的双定子电动-发电联合运行装置，属于电机技术领域，适用于游梁式抽油机。

背景技术

游梁式抽油机结构简单、易损件少、可靠性高、耐久性好、操作维修方便。然而随着各大油田逐渐进入石油开采的中后期，油井含水量不断上升，使生产成本不断增加，随着老油田油井的注水开发，油田已经开始进入高含水采油期。不断提高产液量，以液保油，这是注水开采油田保证原油稳产的必要趋势。这种开采特点要求抽油机的冲程越长越好，因此就需要开发各种新型节能抽油机来满足降低成本、节能降耗的要求。据统计在油用生产成本中约有三分之一为电能消耗，而抽油机消耗的电能约占总电能消耗的80%；目前中国抽油机电动机的总装机容量在3500兆瓦以上，年耗电量超过百亿千瓦时；而且抽油机的运行效率较低。所以最大限度的挖掘节电潜力，可带来相当可观的经济效益。

常规的游梁式抽油机具有结构简单、易损件少、可靠性高、耐久性好、操作维修方便等优点。然而游梁式抽油机的悬点载荷为周期性变化载荷，悬点载荷在减速器曲柄轴上的扭矩曲线与曲柄平衡的正弦曲线差别很大，使曲柄轴上的净扭矩曲线波动很大，甚至出现负值。而普通的三相异步电动机输出的转速和扭矩基本上恒定不变，为满足峰值扭矩的要求，抽油机不得不配用较大功率的电动机，造成电动机功率因数和工作效率降低。游梁式抽油机工作效率不高的主要原因是其载荷特性与所用的普通三相异步电动机的工作特性不匹配。

笼型感应电动机运行性能较好，但起动性能较差；而实心转子感应电机虽然起动性能特别优越，但其运行效率很低；永磁同步电动机效率和功率因数均较高。

发明内容

为了解决普通游梁式抽油机效率低、能耗大的缺点，该发明采用了一种带有风轮机的双定子电动-发电联合运行装置。

本发明的技术方案：

带有风轮机的双定子电动-发电联合运行装置，该装置包括双定子电机、齿轮箱和风轮机。

所述的双定子电机包括：第一叠片定子、实心转子、第二叠片定子、叠片转子、机壳、转轴、散热风扇、第一、二轴承和左端盖、右端盖。

所述的第一叠片定子固定在机壳内的一侧，第二叠片定子固定在机壳内的另一侧，构成双定子电机的定子。

所述的实心转子通过安装在转轴上的实心转子键槽中的键连接，散热风扇通过安装在转轴上的散热风扇键槽中的键连接，叠片转子通过安装在转轴上的叠片转子键槽中的键连接；所述的实心转子、散热风扇、叠片转子、转轴构成双定子电机的转子。

将双定子电机的转子放置在双定子电机的定子内，左、右端盖通过第一、二轴承与转轴连接，并固定于机壳上；

实心转子和第一叠片定子构成第一电机；叠片转子和第二叠片定子构成第二电机。

所述的双定子电机的转子和双定子电机的定子关于轴线完全对称。

所述的转轴的输入端通过安装在其输入端键槽中的键与齿轮箱的输出端齿轮连接，齿轮箱的输入端齿轮通过安装在风轮机转轴的输出端键槽中的键与风轮机连接。

所述的风速传感器与风轮机转轴的一端端面上螺纹连接；辨向传感器固定在风轮机转轴的中部。

所述的第一定子叠片与第二定子叠片尺寸完全相同，所述的实心转子采用鼠笼式结构；实心转子两端设有短路环，鼠笼条与短路环相连；所述的实心转子和叠片转子上设实心转子通风沟、叠片转子通风沟；叠片转子采用永磁结构。

带有风轮机的双定子电动-发电联合运行装置的控制系统包括一个电源、两路三相逆变器和控制器。

所述的两路三相逆变器分别与第一叠片定子和第二叠片定子的绕组相连。

所述的齿轮箱设有电磁脱开装置，所述的变频电源、风速传感器、齿轮箱的电磁脱开装置都与控制器相连。

本发明的有益效果：

本发明是通过三种转子在结构的复合，并根据游梁式抽油机负载转矩的特性和油田环境风力充沛的特点，提出了一种带风轮机的双定子电动-发电联合运行装置。该装置既具有实心转子电机的起动性能，又有笼型转子感应电动机运行时力能指标高的优点，同时又兼备永磁同步电动机效率和功率因数较高的特点。此外可以根据负载特性采用不同的运行方式，既满足峰值扭矩的要求，又可以低容量运行、充分利用游梁式抽油机的下冲程和油田的风能进行发电，在一定程度上提高了游梁式抽油机的效率和降低了能耗。

附图说明

图1是带有风轮机的双定子电动-发电联合运行装置的主视图。

图2是带有风轮机的双定子电动-发电联合运行装置的右视图。

图3是图1中A-A剖面图。

图4是图1中B-B剖面图。