向运动，通过压紧螺母与机械密封定盘接触压紧为机械密封动盘提供预紧力，将机械密封定盘牢牢地压在密封件上使其紧密接触，防止部分通过中心管的液体泄漏到设备外，达到很好的动密封效果。型密封圈因为螺杆泵在工作的时候工作腔内的流体压力不是固定不变的，般的密封方式通常只能满足密封压力稳定的情况下的密封。针对这种情况，这里应用了种更合适的密封方式，可以更好地满足工作腔内流体压力不断变化的密封要求。图型密封圈如图所示，形密封圈截面形状为形，形密封圈主要由支撑环压环密封圈三部分组成。密封圈的标准角度是，特殊情况下也会用到夹角。支承环是支撑形密封圈的重要部件，它的断面厚实尺寸精确凹角与形密封圈的夹角相同或者比其稍大些，这样可以使密封圈安放的时候稳定。压环的作用是给形密封圈提高个初始的压缩量，让密封圈与需要密封的表面接触更加充分，并且可以调节密封圈的压缩量。在自然状态下，形密封圈的外径大于压帽腔的内径，密封圈的内径小于抽油杆的直径。这样，装配后已经产生了定的形变。由于支撑环的作用使这种形变仅发生在密封圈的尖端，并且在它与需要密封的接触部位产生压力，即使不另外施加压紧力，唇口也能对内压定的流体进行密封。在此，型密封圈与压紧螺母配合，当密封腔内的压力升高时，调节压紧螺母的旋进旋出来压紧密封圈，通过压紧作用来为密封圈增加压紧力，以实现密封腔内不同压力情况下的密封目的。.抽油杆安装和卸载问题螺杆泵抽油机在工作和停歇或者在发生故障的时候都需要将抽油杆组装和取出，而油井的深度通常是几百米和几千米范围内，抽油杆的标准长度在几米或者十几米之间为了实际需要也有许多不同标准的短杆，所以在实际使用过程中需要把很多抽油杆组装起来。而几千米的抽油杆在安装前组装好又不现实，需要电机在工作的时候边安装边组装，这个时候需要将已经安装的抽油杆固定住以便组装剩下的部分。这样就需要驱动装置能够起到对抽油杆的固定作用。在这里使用的是如图所示卡瓦封井装置来解决这个问题。图卡瓦封井装置以安装抽油杆为例。当安装抽油杆时，通过旋转丝杠推动密封闸板。为了解决这个问题，把传动轴设计成空心轴，将电动机驱动轴的传递给抽油杆并承受抽油杆柱和举升液体的自重，并最终将产生的轴向力作用在箱体内的主轴承上，而电机的作用只是用来传递扭矩载荷。从驱动装置的外部结构上看可以分为四个部分。如图所示，从上到下依次是机械密封装置永磁同步驱动电机轴向承载装置和卡瓦封井装置。图驱动装置总体结构示意图永磁驱动电机是种同步力矩电机，永磁同步力矩电机具有结构简单使用方便可靠性高体积小重量轻高效节能的特点。因此永磁同步电机的转子上不会产生励磁损耗，滑环与电刷之间不会产生磨擦损耗，也没有接触电损耗。内部结构具体包括电机定子和电机转子，永磁驱动电机的电机轴采用的是空心阶梯轴，电机空心轴内套有密封中心管，该密封中心管的外径也是呈阶梯状，以方便与些密封装置的配合。机械密封装置包括机械密封定盘机械密封动盘密封压盖和中心扶正轴承，其中中心扶正轴承安装在从永磁驱动电机的内部延伸出来的密封中心管上，中心管扶正轴承的上面依次安装密封压片机械密封动盘和机械密封定盘，密封压片与密封动盘还有电机空心轴的内壁实现密封接触。在电机空心轴的外壁上部设有两个平键槽，电机就是通过平键将扭矩传递给压帽，然后再通过压帽进行扭矩的传递。另方面压帽也通过该平键将机械密封装置的各部件罩在里边。轴向承载装置主要包括两端设有法兰盘的上本体，在上本体内装有轴向承载轴承及润滑承载轴承的润滑池，进而来承载装置中包括抽油杆自重和举升油液混合物重力在内的轴向力。上本体通过螺栓连接与永磁驱动电机的底座连接在起。如图所示，卡瓦封井装置包括预计轴向承载装置类似的两端设有法兰盘的下本体。该下本体上端通过螺栓连接与上本体连接起来，下端与井口也通过螺栓连接起来。在下本体内装有两块密封闸板，两密封闸板端各铣有个与抽油杆柱半径相同的半圆槽孔，对合后呈圆形，在密封闸板上以及与两密封闸板对合后重合的缝隙垂直的径向上分别铣有型槽。在下本体的侧壁上通过焊接方式将圆柱筒固定住，筒口螺纹连接放油丝堵，端靠孔用挡圈限制放油丝堵的位置。密封闸板的型槽内还连接有丝杆，丝杠的另端伸出圆柱筒口，丝杠在圆柱筒外的部分有部分制作成正六边形。图卡瓦封井装置.工作原理图驱动装置内部结构示意图如图所示，系统工作的时候，电动机起动，电机空心轴开始转动。空心轴上部设有两个键槽可以安装平键，平键与压帽上的键槽契合，通过平键将扭矩传递给压帽。压帽上端凸台与方卡子下升到位后将卡杆器旋转卡紧光杆，保证抽油位置不变将方卡子卡紧到位，再将方卡子松开。密封机构在传动机构下面，支撑架的上面有个盘根盒，采用盘根密封。防倒转机构在减速箱皮带轮输入轴处设有防倒转机构，作用是防止抽油杆反转，防止脱扣。防倒转机构采用摩擦式外接棘轮机构，棘轮采用正六方体，棘爪采用钢球，装入直角梯形槽内，用弹簧支撑。电机正旋时，棘轮正旋，拨动钢球靠向直角梯形槽直角边，压缩弹簧电机反旋时，棘轮反旋，波动钢球想直角地形槽斜边移动，同时弹簧辅助推钢球向斜力移动，直至卡死。电控箱为电动机提供电源控制。由于上述游梁式抽油机电潜泵抽油机传统螺杆泵抽油机驱动系统都存在着很多不同的不足，非常需要种运行更稳定效率更高的驱动装置来弥补这些不足。.本章小结因为直驱式螺杆泵驱动装置相比于其他驱动装置具有很大的优越性，而且能够极大地降低油田采油中的能源浪费，适应各种不同油藏的不同工作状况，方便操作。本文选择研究直驱式螺杆泵驱动装置，设计种能够更好地满足螺杆泵工作需要的驱动装置，依次对螺杆泵驱动装置中需要解决的问题提出自己的解决方案。设计的基本任务根据课题要求，查阅与采油螺杆泵相关的中外文资料和专利确定直驱式螺杆泵驱动装置的总体结构设计方案根据螺杆泵的工况选择合适的永磁驱动电机选择合适的机械密封和静密封方案以及轴承支撑设计各机械部件的结构和尺寸，利用三维设计软件绘制装置的三维设计图对关键零件进行强度校核绘制二维总体装配图号图张，并对关键零件进行详细设计，绘制零件的二维设计图至少张撰写毕业说明书份。本文主要包括以下内容第章是对本课题的来源意义发展现状进行概括描述第二章对直驱式螺杆泵驱动装置的工作要求工作原理结构及特点进行详细地介绍第三章是直驱式螺杆泵驱动装置针对不同问题和不同要求的解决方案中运用的主要技术第四章主要是对直驱式螺杆泵驱动装置些重要零件的尺寸计算和校核第五章是总结本次设计的主要内容。直驱式螺杆泵驱动装置设计.直驱式螺杆泵驱动装置图直驱式螺杆泵驱动装置如图所示为新型直驱式螺杆泵驱动装置。为了提高螺杆泵抽油机的总体效率，并且能够保证螺杆泵驱动装置长期高效率无故障运行，根据驱动电机的动态特性油田的工作环境情况已经存在的抽油机驱动装置，对油井还有它的驱动特性做了较为全面的研究。该装置对油田现在主要使用的螺杆泵驱动装置的研究和设计提出了个比较合理具有可行性的解决方案，让这些驱动系统能够始终保持在最佳的工作状态，驱动装置的能量损耗变低，使维护螺杆泵的费用减少，提高整个系统的节能效果，充分发挥它综合的经济效益，也能给螺杆泵驱动装置提供个意义广泛具有实际可行性的商业产品的坚实基础，这样对油田的经济效益也会有很大的帮助。受限于本人的知识储备，无法做到对整个螺杆抽油机系统进行改进和设计，所以针对其中的较为关键的驱动装置进行设计，能够做到弥补常规螺杆泵的动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送人井中滑块下降时，采油杆提出带油至井口，当抽油机工作时，整个过程中负载是变化的。工作分为两个冲程，抽油机上冲程时，驴头悬点需提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未平衡的条件下，电动机就要作出很大的功，这时电动机处于驱动状态。在下冲过程时，抽油机杆柱转动对电动机做功，使电动机处于类似发电机的运行状态。当抽油机处于未平衡状态时，往往会造成上下冲程的负载季度不均匀，抽油机的连杆机构变速箱和电动机的使用效率和寿命都将受到严重的影响，抽油杆的工作条件也被恶化，也使其随时处于断裂的状态。游梁式抽油机驱动装置存在的缺点怎样才能解决呢目前通用的做法是在游梁式抽油机两侧加平衡配重的方式，平衡配重般加在抽油机的游梁尾部或曲柄上或两处都加上。光杆主要重复上升和下降两个阶段的工作，加配重后，在抽油杆上升阶段时，平衡重从上向下运动，释放下降阶段时储存的势能，这样不仅提升了抽油杆，而且油管内的液柱也增加了，同时减少了电动机在抽油杆上升时的做功。在抽油杆下降阶段时，平衡配重块从下向上运动，需要为提升平衡配重块的势能提供能量，为了实现这些，除了电动机做功外，同时抽油杆柱下落所释放的势能也提供了部分能量。为了保证足够大的起动转矩，抽油机电机正常运行时负载率很低，般在到低负荷率运行，造成功率因数低，效率低，电能浪费大。有的平衡配重块位置太低，在实际应用中对周围人的安全又造成威胁，在小区中般需要安装防护装置。电潜泵抽油机驱动系统图电潜泵抽油机如图所示，电潜泵是油田中另种采油设备，它是井下工作的多级离心泵，同油管起下入井内，地面电源通过变压器控制屏和电潜泵专用电缆将电能输送给井下电潜泵电动机，使电动机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的液体举升到地面。电潜泵尽管应用较多，但也有很多缺点工作环境非常恶劣高温强腐蚀等，在地下两千多米的井底工作电潜泵在工频起动过程中反压较高，绝缘性能降低，每次开机都会使电潜泵寿命大打折扣，影响使用寿命电潜泵损坏后要提到地面上修理，维修费用上万元，成本较高电潜泵的功率因数降低，耗能量大有时使得油井出沙严重，使设备寿命缩短。传统式螺杆泵抽油机驱动系统图传统式螺杆泵抽油机螺杆泵分为单级和多级螺杆泵，这里主要介绍单级螺杆泵。图所示为传统式螺杆泵抽油机驱动装置。单级螺杆泵是种单螺杆式传送泵，它的主要工作部件是旋转螺旋体的螺杆称转子和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套称定子。螺杆装入衬套后，螺杆表面与衬套内螺纹表面之间形成个个封闭的腔室，同时任意截面也被分为上下两个月牙型工作室。单级螺杆泵工作原理是当电动机带动泵轴转动时，螺杆方面绕本身的轴线旋转，另方面它又沿衬套内表面滚动，于也会造成大量的能量损耗。常规螺杆泵驱动装置依然有很多不足的地方传动效率和系统效率都偏低启动时的转速普遍偏高，转动惯性大，容易发生断杆的危险工作参数不易调整，调速困难不易于维护螺杆泵驱动装置的参数过大，造成很大的能量损耗不能很好的保护自身，需要耗费大量的人力物力来维修和保养。直驱式螺杆泵驱动装置只要研究怎么样来提高螺杆泵驱动装置的可靠性，实现电动机在不需要其它传动机构的情况下直接驱动抽油杆实现螺杆泵驱动电机的电流和电压保护，实现电机方便地控制其输出扭矩能够方便地调节速度。让螺杆泵能够自由随意地控制螺杆泵的驱动速度，为螺杆泵采油工艺的提高做出自己的努力。与此同时，直驱式螺杆泵驱动装置的结构与常规螺杆泵驱动装置不同，对该装置的研究也有重要的理论意义，因此本文研究直驱式螺杆泵驱动装置具有定的实用价值和理论意义。.世界石油开采驱动技术发展历程石油和天然气的大规模开采和应用，也只是近代的事情。美国和俄国在世纪年代开始了他们的油气开采技术工作。石油开采技术和驱动技术的发展与地质学地球物理学数学机械工程电力电子电机拖动电机技术学等学科发展有着密不可分的联系。大致经历下几个阶段初期阶段，从世纪末到世纪初期。内燃机的出现，对油料提出了迫切的要求。这个阶段由于技术上的落后，主要以利用天然能量开采为主。勘探技术的落后，钻井深度也不大，石油的开采率平均只有左右。第二阶段，在世纪年代前后，建立了石油勘探开发的基本理论体系。主要内容包括基本确立了油藏物理和渗流力学体系，普遍采用地下注水开采技术。广泛采用了早期地下注水保持地层压力和驱动石油的技术，使石油的最终采收率得到了大