阅读说明：本技术 一种油田垂直轴风力注水系统、传动方法及应用 (Vertical axis wind power water injection system for oil field, transmission method and application ) 是由 刘阳洋 王进成 张李蕊 时慧月 李俊斌 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明属于油田开采技术领域,公开了一种油田垂直轴风力注水系统、传动方法及应用,包括垂直轴风轮；所述垂直轴风轮的风轮主轴下端连接有传动轴,传动轴下端直接或通过增速装置与注水泵的主轴相连；增速装置设置有增速箱,增速箱的输入轴和输出轴分别与传动轴和注水泵的主轴连接；垂直轴风轮设置有多个沿风轮主轴外周等距分布的叶片,多个叶片上下两端分别通过轮毂与风轮主轴固定连接。本发明的传动方式可使注水泵的传动机构极大简化,大大提高其传动效率,故障率低,且几乎无需维保。降低能耗从而达到节能减排目的。同时针对大型机组转速慢,扭矩大的特点,提出添加增速装置来调节转速和扭矩之间的最佳匹配参数,实现功率的最佳输出。(The invention belongs to the technical field of oilfield exploitation, and discloses an oilfield vertical axis wind power water injection system, a transmission method and application, wherein the oilfield vertical axis wind power water injection system comprises a vertical axis wind wheel; the lower end of a wind wheel main shaft of the vertical shaft wind wheel is connected with a transmission shaft, and the lower end of the transmission shaft is connected with a main shaft of the water injection pump directly or through a speed increasing device; the speed increasing device is provided with a speed increasing box, and an input shaft and an output shaft of the speed increasing box are respectively connected with the transmission shaft and a main shaft of the water injection pump; the vertical axis wind wheel is provided with a plurality of blades which are distributed along the periphery of the wind wheel main shaft at equal intervals, and the upper end and the lower end of each blade are fixedly connected with the wind wheel main shaft through a hub respectively. The transmission mode of the invention can greatly simplify the transmission mechanism of the water injection pump, greatly improve the transmission efficiency, has low failure rate and almost does not need maintenance. The energy consumption is reduced, thereby achieving the purposes of energy conservation and emission reduction. Meanwhile, aiming at the characteristics of slow rotating speed and large torque of a large-scale unit, the speed increasing device is added to adjust the optimal matching parameter between the rotating speed and the torque, so that the optimal output of power is realized.)

一种油田垂直轴风力注水系统、传动方法及应用

技术领域

本发明属于油田开采技术领域，尤其涉及一种油田垂直轴风力注水系统、传动方法及应用。

背景技术

目前，注水泵存在的问题是能耗高，而以传统方式(皮带传动、减速机传动)驱动注水泵，其传动链的效率过低，传动过程中能量损失约为25％，且传动机构易发生故障，需定期维保。作为油田开发的耗能大户，对其传动方式采用一定的节能技术意义非凡。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的注水泵传动链的传动效率低，过程复杂，易故障，需定期维保。

解决以上问题及缺陷的难度为：目前现有技术解决此类问题方法主要为提高传动链中传动件的加工精度来提高传动效率，其实际作用甚微，且成本较高。

解决以上问题及缺陷的意义为：采用此技术首先动力为清洁能源-风能，只需一次性投入和后期维保，无需支付高额电费。其次系统通过合理设计采取可灵活采取驱动形式，保证传动效率减少能量损失。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种油田垂直轴风力注水系统、传动方法及应用。

本发明是这样实现的，一种油田垂直轴风力注水系统、传动方法及应用包括：

垂直轴风轮；

所述垂直轴风轮的风轮主轴下端连接有传动轴，所述传动轴下端直接或通过增速装置与注水泵的主轴相连；

所述增速装置设置有增速箱，所述增速箱的输入轴和输出轴分别与传动轴和注水泵的主轴连接。

进一步，所述垂直轴风轮设置有多个沿风轮主轴外周等距分布的叶片，多个叶片上下两端分别通过轮毂与风轮主轴固定连接。

进一步，所述传动轴通过胀套与注水泵的主轴相连。

进一步，所述传动轴通过胀套与增速箱的输入轴相连，增速箱的输出轴通过下胀套与注水泵的主轴相连。

进一步，所述增速箱与注水泵通过下过度法兰连接。

进一步，所述风轮主轴外侧下端连接有轴承座，所述轴承座下端通过多个支撑杆与底座连接。

进一步，所述注水泵通过螺栓固定在支架上，所述支架下端通过螺栓与底座连接。

本发明的另一目的在于提供一种油田垂直轴风力注水装置的传动方法，所述油田垂直轴风力注水装置的传动方法包括常规传动方法和增速传动方法；

所述常规传动方法包括：由垂直轴风轮的叶片捕获风能，捕获的风能转换为回转的机械能通过风轮主轴传递至传动轴，传动轴将机械能传递到注水泵的主轴；

所述增速传动方法包括：由垂直轴风轮的叶片捕获风能，捕获的风能转换为回转的机械能通过风轮主轴传递至传动轴，传动轴将机械能传递到增速箱的输入轴，风轮传动轴与增速箱通过上过度法兰连接，增速箱完成增速后输出轴将动力传递到注水泵的输入轴。

本发明的另一目的在于提供一种所述的油田垂直轴风力注水装置在油田开采中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种所述的油田垂直轴风力注水装置在注水泵中的应用。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明的传动方式可使注水泵的传动机构极大简化，大大提高其传动效率，故障率低，且几乎无需维保。降低能耗从而达到节能减排目的。同时针对大型机组转速慢，扭矩大的特点，提出添加增速装置来调节转速和扭矩之间的最佳匹配参数，实现功率的最佳输出。

本发明采用风力机直接驱动注水泵工作，通过主轴、胀套等简单传动部件形成直接传动链，传动效率可达96％-99％，省去复杂的传动机构，实现风力机直接驱动注水泵工作的目的。增速传动方式则适用于大型风力机驱动注水泵工作的场景，因大型风力机的转速低扭矩大，而注水泵最佳运行转速在100-300r/min，此时就需要匹配合适的增速装置使二者转速与扭矩耦合，使输出功率达到最佳状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的没有安装增速装置的油田垂直轴风力注水装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的传动轴与注水泵连接的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的安装有增速装置的油田垂直轴风力注水装置的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的增速装置的结构示意图。

1、叶片；2、风轮主轴；3、轮毂；4、轴承座；5、传动轴；6、胀套；7、上过度法兰；8、增速箱；9、下过度法兰；10、下胀套；11、注水泵；12、底座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种油田垂直轴风力注水系统、传动方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的油田垂直轴风力注水装置中的垂直轴风轮的风轮主轴2下端连接有传动轴5，所述传动轴5下端通过胀套与注水泵11的主轴相连。

垂直轴风轮设置有多个沿风轮主轴2外周等距分布的叶片1，多个叶片1上下两端分别通过轮毂3与风轮主轴2固定连接。

风轮主轴2外侧下端连接有轴承座4，所述轴承座4下端通过多个支撑杆与底座12连接，所述注水泵11通过螺栓固定在支架上，所述支架下端通过螺栓与底座12连接。

本发明实施例在工作时，首先由垂直轴风轮的叶片1捕获风能，叶片1由轮毂3固定在风轮主轴2上，风轮由轴承座4固定，捕获的风能转换为回转的机械能通过风轮主轴2传递至传动轴5，传动轴5通过胀套6与注水泵11的主轴相连，装置整体通过底座12支撑固定。

如图3和图4所示，本发明实施例提供的油田垂直轴风力注水装置中的垂直轴风轮的风轮主轴2下端连接有传动轴5，所述传动轴5下端通过增速装置与注水泵11的主轴相连；增速装置设置有增速箱8，传动轴5通过胀套6与增速箱8的输入轴相连，所述增速箱8的输出轴通过下胀套10与注水泵11的主轴相连。传动轴5与增速箱通过上过度法兰连接，增速箱8与注水泵11通过下过度法兰9连接。

本发明实施例的实施过程为：首先由垂直轴风轮的叶片1捕获风能，叶片1由轮毂3固定在风轮主轴2上，风轮由轴承座4固定，捕获的风能转换为回转的机械能通过风轮主轴2传递至传动轴5，传动轴5通过上胀套6与增速箱8的输入轴相连，风轮传动轴与增速箱通过上过度法兰7连接，增速箱完成增速后输出轴通过下胀套10与注水泵11的输入轴连接，增速箱与注水泵通过下过度法兰9连接，装置整体通过底座12支撑固定。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。