阅读说明：本技术 一种用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机和泥浆循环系统 (Water-cooling frequency conversion all-in-one machine for driving slurry pump and slurry circulation system ) 是由 宋承林 姜占光 钟军伟 沈宜敏 丁国利 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机和泥浆循环系统,水冷变频一体机包括水冷电机(1)、变频设备(2)、隔爆机构(3)和冷却系统(4),其中水冷电机(1)用于驱动泥浆泵；变频设备(2)通过变频操作来控制所述水冷电机(1)的转动；隔爆机构(3)可拆卸固定于所述变频设备(2)和水冷电机(1)上,并且用于对所述变频设备(2)和水冷电机(1)进行防爆；以及,冷却系统(4)可拆卸固定于所述水冷电机(1)上,并且用于对所述水冷电机(1)和变频设备(2)进行散热。本发明可以满足与泥浆泵相关的电气设备符合二类防爆要求,减少泥浆泵及其相关电气设备的整体占用面积,以及便于对水冷电机的控制。(The invention relates to a water-cooling frequency conversion all-in-one machine and a slurry circulation system for driving a slurry pump, wherein the water-cooling frequency conversion all-in-one machine comprises a water-cooling motor (1), frequency conversion equipment (2), an explosion-proof mechanism (3) and a cooling system (4), wherein the water-cooling motor (1) is used for driving the slurry pump; the frequency conversion equipment (2) controls the rotation of the water-cooling motor (1) through frequency conversion operation; the explosion-proof mechanism (3) is detachably fixed on the frequency conversion equipment (2) and the water-cooled motor (1) and is used for preventing the frequency conversion equipment (2) and the water-cooled motor (1) from explosion; and the cooling system (4) is detachably fixed on the water-cooled motor (1) and is used for dissipating heat of the water-cooled motor (1) and the frequency conversion equipment (2). The invention can meet the requirement that the electrical equipment related to the slurry pump meets the two-class explosion-proof requirement, reduces the whole occupied area of the slurry pump and the related electrical equipment thereof, and is convenient for controlling the water-cooling motor.)

一种用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机和泥浆循环系统

技术领域

本发明一般地涉及水冷电机领域。更具体地，本发明涉及一种用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机和泥浆循环系统。

背景技术

在当前石油钻井行业，泥浆泵相比较其他机器，需要进行频繁的转运。其中现有泥浆泵的驱动电机主要有直驱和皮带传动这两种比较常见的形式。这两种形式的驱动电机均需在泥浆泵处布置，并且需要在非防爆区域设置变频器以用于控制驱动电机。这种设置方式导致该泥浆泵及其相关电气设备不仅占用的空间比较大，转运不方便，而且驱动电机与变频控制部分也存在通信不方便和不易控制的缺点。进一步，在泥浆泵使用环境下与其相关的电气设备还需要符合二类防爆的要求。因此，如何减少泥浆泵整体占用面积和较好的控制驱动电机是当前亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机和泥浆循环系统，其中设置的水冷变频一体机能够在满足与泥浆泵相关的电气设备符合二类防爆要求的同时，减少泥浆泵及其相关电气设备的整体占用面积，以及方便准确的控制水冷电机。

为了达到上述目的，本发明提出如下的技术方案：

在第一方面中，本发明提供一种用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机，包括：

水冷电机，其用于驱动泥浆泵；

变频设备，其与所述水冷电机连接，以便通过变频操作来控制所述水冷电机的转动；

隔爆机构，其可拆卸固定于所述变频设备和水冷电机上，并且作为所述变频设备的壳体用于对所述变频设备和水冷电机进行防爆；以及

冷却系统，其可拆卸固定于所述水冷电机上，并且用于对所述水冷电机和变频设备进行散热。

在一个实施例中，其中所述冷却系统包括用于吸收所述水冷电机热量的冷却结构和吸收所述隔爆机构热量的变频水冷板。

在一个实施例中，其中所述冷却结构布置于所述水冷电机机壳上，并且设有吸收所述水冷电机热量的一个或多个冷却通道。

在一个实施例中，其中所述变频水冷板固定于所述隔爆机构外，并且布置有吸收所述隔爆机构热量的一个或多个冷却管道。

在一个实施例中，其中所述冷却系统包括与所述冷却结构和变频水冷板连通的散热结构，以及在所述冷却结构、变频水冷板和散热结构间流通的冷却液，其中所述散热结构用于降低经过的所述冷却液的温度。

在一个实施例中，其中所述水冷电机和变频设备间通过格兰头或电缆接头连接。

在一个实施例中，其中所述隔爆机构包括用于与外界连接的接线盒，所述变频设备包括位于所述接线盒内的电抗器和接触器。

在一个实施例中，其中所述隔爆机构为具有一定厚度的隔板形成的封闭盒体。

在一个实施例中，其还包括固定于所述水冷电机上的支架，所述支架上可拆卸固定有所述隔爆机构和冷却系统。

在第二方面中，本发明还提供一种泥浆循环系统，包括：

泥浆泵；以及

对称布置的两个上述的水冷变频一体机，其中两个水冷变频一体机的各自水冷电机与所述泥浆泵连接，以用于驱动所述泥浆泵。

与现有技术相比，本发明通过设置的隔爆机构，能够对变频设备和水冷电机进行防爆。另外，通过可拆卸地将变频设备和冷却系统作为整体固定于水冷电机上，能够减少泥浆泵及其相关电气设备的整体占用面积。进一步，由于本发明的变频设备和水冷电机模块化设计和集成，可以减小变频设备和水冷电机之间的通信距离，从而可以直接在施工现场方便和准确的控制水冷电机。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示出根据本发明实施例的用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机的结构示意图；

图2是示出根据本发明实施例的用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机的俯视图；

图3是示出根据本发明实施例的用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机的隔爆机构的结构示意图；以及

图4是示出根据本发明实施例的泥浆循环系统的水冷变频一体机的示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。

图1是示出根据本发明实施例的用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机的结构示意图；图2是示出根据本发明实施例的用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机的俯视图。如图1和图2所示，本发明实施例提供的水冷变频一体机可以包括水冷电机1、变频设备2、隔爆机构3和冷却系统4。在一个实施例中，前述的水冷电机1可以用于驱动泥浆泵。优选地，水冷电机1可以为增安型电机，其具有较高的安全等级，能够防止其内部和外部部件可能出现危险性的温度、电弧和火花。进一步，变频设备2可以与水冷电机1连接，以便通过变频操作来控制水冷电机1的转动。隔爆机构3可拆卸地固定于变频设备2和水冷电机1上，并且作为变频设备2的壳体用于对变频设备2和水冷电机1进行防爆。另外，冷却系统4可拆卸地固定于水冷电机1上，并且用于对水冷电机1和变频设备2进行散热。

在实际的应用场景中，上文所述的隔爆机构3可以对变频设备2和水冷电机1进行防爆，从而使得与泥浆泵相关的电气设备能够符合二类防爆等级的要求。同时，将变频设备2和冷却系统4进行模块化集成并可拆卸地固定于水冷电机1上，可以减少泥浆泵及其相关电气设备(包括例如水冷电机1、变频设备2、隔爆机构3和冷却系统4等)的整体占用面积，从而进一步减小了变频设备2和水冷电机1的通信距离。这样的模块化设置有利于变频设备来准确地控制水冷电机，避免二者可能由于通信距离较长而出现的通信延迟、中断和难以控制调节的问题。

在一个实施例中，本发明的水冷变频一体机中的水冷电机1和变频设备2之间可以通过格兰头或电缆接头进行可拆卸地连接。通过这样的连接布置，在对本发明的水冷变频一体机进行拆卸时，可以通过格兰头或电缆接头来先对水冷电机1与变频设备2进行拆卸分离，然后再对变频设备2、隔爆机构3和水冷系统4进行拆卸。由于格兰头或电缆接头自身具有强度大的特点，因此其在一定程度上也可以起到防爆的目的。

在一个实施例中，冷却系统4可以包括用于吸收水冷电机1热量的冷却结构和吸收隔爆机构3热量的变频水冷板41。通过冷却结构和变频水冷板41的设置，可以对水冷电机1和隔爆机构3散发的热量进行吸收，从而可以降低水冷变频一体机工作时的温度，提高整机运行的稳定性和安全性。进一步，冷却结构的具体结构可以根据需要进行选择。在一个应用场景中，冷却结构可以布置于水冷电机1机壳上，并且设置有用于吸收水冷电机1热量的一个或多个冷却通道，该冷却通道可以沿水冷电机1的轴向进行设置。在另一个应用场景中，冷却结构可以由一个或多个冷却管道组成，其中冷却管道环绕设置于水冷电机1机壳上。通过上述的冷却结构，可以实现对水冷电机1的冷却。另外，本发明的变频水冷板41固定于隔爆机构3外，并且布置有吸收隔爆机构3热量的一个或多个冷却管道。其中，变频水冷板41的数量可以根据需要进行选择。在一个应用场景中，变频水冷板41设置于隔爆机构3的一侧，并且变频设备2中工作时易产生热量的器件固定于变频水冷板41的内壁上。在另一个应用场景中，多个变频水冷板41分别固定于隔爆机构3的多个侧面上，通过对多个侧面的吸热，变频水冷板41能够降低隔爆机构3内的温度，从而能够提高隔爆机构3中的变频设备2工作时的安全性和稳定性。

进一步地，冷却系统4除了可以包括冷却结构和变频水冷板41外，其还可以包括与冷却结构和变频水冷板41连通的散热结构42，以及在冷却结构、变频水冷板41和散热结构42间流通的冷却液，其中散热结构42用于降低经过的冷却液的温度。具体地，设置的散热结构42可以将经过的冷却液进行降温处理，从而使得经过散热结构42后的冷却液的温度较低，以便冷却液经过冷却结构和变频水冷板41时，对其进行冷却操作。更进一步，冷却系统4还可以包括用于驱动冷却液在冷却结构、变频水冷板41和散热结构42间循环流通的水泵43，从而可以保证冷却液在冷却结构和变频水冷板41处吸收热量后进入到散热结构42中进行散热。另外，散热结构42的结构可以根据需要进行选择。在一个实施例中，散热结构42可以包括与冷却结构和变频水冷板41连通的冷却管、以及用于加快冷却管热交换的风扇。通过风扇增加冷却管处的风速，可以加快冷却管的热交换，进而可以达到对冷却管内冷却液的降温操作。在另一个实施例中，散热结构42可以包括与冷却结构和变频水冷板41连通的冷却管以及贯穿有冷却管的容器，容器内设有易升华的介质(例如氯化铝、碘等)，该介质用于吸收冷却管的热量。

如图1所示，水冷变频一体机还可以包括固定于水冷电机上的支架5，支架5上可拆卸固定有隔爆机构3和冷却系统4。支架5可以便于隔爆机构3和冷却系统4的可拆卸安装，同时支架5还有利于将变频设备2与水冷电机1间隔一定距离，从而减小变频设备2与水冷电机1间的相互影响，提高安全性水平。在一个实施例中，支架5上还可以设有吊耳，该吊耳可以在转运该水冷变频一体机时提供着力点，从而便于转运并且能够提高转运时的安全性。另外，支架5上还可以设有多个出线口，水冷电机1和变频设备2间用于连接的格兰头或电缆接头均可以通过该出线口，从而可以对于水冷电机1和变频设备2的接线起到一定的收纳作用，避免由于水冷电机1和变频设备2的接线过于杂乱而导致出现难以拆卸的情况。

图3是示出根据本发明实施例的用于驱动泥浆泵的水冷变频一体机的隔爆机构3的结构示意图。结合图1至图3所示，隔爆机构3可以包括用于与外界连接的接线盒31，变频设备2可以包括位于接线盒31内的电抗器和接触器。接线盒31的如此布置可以在保证隔爆机构3对变频设备2和水冷电机1起到防爆的基础上，用于变频设备2与外部设备或装置的连接。在应用场景中，接线盒31具有一开口，开口处设有一翻盖。在需要将变频设备2与外部设备或装置连接时，可以打开翻盖并进行连接。在需要将变频设备2与外界隔离时，可以通过关闭翻盖将开口封闭，以完成对隔爆机构3的封闭，从而提高了隔爆机构3对变频设备2和水冷电机1的防爆系数。在一个实施例中，隔爆机构3可以为具有一定厚度的隔板形成的封闭盒体。进一步地，隔板的厚度、材质组成等方面满足隔爆的国家标准。

图4是示出根据本发明实施例的泥浆循环系统400的水冷变频一体机401的示意图。如图4中所示，本发明实施例还提供一种泥浆循环系统400，包括泥浆泵和两个对称布置的前述水冷变频一体机401，其中两个水冷变频一体机的各自水冷电机1与泥浆泵连接，以用于驱动泥浆泵。例如，经本发明对称布置的水冷变频一体机的驱动，泥浆泵能够在一定的压力下，经过例如水龙头、高压软管和钻杆柱中心孔，将水、泥浆或者冲洗液等地表冲洗介质直接输送到钻头底端，以便冷却钻头、驱动钻进并且将碎石岩屑等输送回地面。在具体操作中，由本发明的水冷变频一体机带动泥浆泵的曲轴旋转，再由曲轴带动柱塞或活塞在泥浆泵的泵缸中往复运动。随着吸入阀关闭和排出阀打开的交替，可以实现压送和循环冲洗操作。在一个应用场景中，当在泥浆泵处左右对称布置两台水冷变频一体机401时，变频设备2、隔爆机构3和冷却系统4可以分别与水冷电机1可拆卸地固定。因此，当工作中的任意一台水冷变频一体机401出现故障时，可以直接将相应故障部位(变频设备2、隔爆机构3和冷却系统4或水冷电机1)进行拆卸更换。另外，由于设置的两台水冷变频一体机401的结构是相同的，因此在生产该水冷变频一体机401时，只需要一种生产设备即可，从而避免出现需要两种生产设备来生产两种不同水冷变频一体机的情况，降低了生产成本。

应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本发明的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。