倍力变径塔架式抽油机 一.技术领域：本发明涉及一种抽油机，特别是涉及一种倍力变径塔架式抽油机。
二.背景技术：在油田采油过程中，抽油机是采油作业中主要的采油设备之一。常规游梁抽油机有冲程较小，自重大、占地多、平衡效果不理想、减速箱输出扭矩波动大效率低等不足。塔架抽油机虽然具有冲程长、重量轻、占地面积小、节能等优点。但大多还存在作业让位、做示功图时卸载不方便、换向冲击大、无失载保护等缺陷。
三.发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、能耗低且操作方便的倍力变径塔架式抽油机。
本发明的技术方案：一种倍力变径塔架式抽油机，含有塔架、底座总成和动力总成，所述动力总成含有电机、卷筒和控制器，所述卷筒套装固定在主轴上，所述主轴通过两个轴承和轴承座安装在所述底座总成上，其一端通过减速器与电机的输出轴连接，所述电机和减速器均安装在所述底座总成上，所述电机与所述控制器连接；所述卷筒外圆表面上分别设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽，前吊带一端固定在所述前吊带环形槽中，其另一端从所述塔架中穿过，分别绕过所述塔架顶端安装的前导轮总成，再通过固定在所述塔架顶端的悬臂梁上的滑轮，再绕过悬绳器总成上的滑轮，最后与所述悬臂梁连接；后吊带一端固定在所述后吊带环形槽中，其另一端从所述塔架中穿过，绕过所述塔架顶端安装的后导轮总成，再通过动滑轮机构，最后与所述塔架上端连接；所述动滑轮机构下端与配重总成连接，所述配重总成与所述塔架上设置的导轨总成滑动配合。
所述电机为开关磁阻电机，所述控制器采用PLC可编程控制器，精确控制抽油机的抽油动态，该控制器还设有无线遥感系统，能够实现远程控制，手持式编程器即可远程无线控制抽油机的工作状态。
所述配重总成为组合式结构，由多个配重箱连接而成，能够增减；并且，所述配重总成上设置有润滑盒，所述润滑盒夹持在所述导轨总成的导向立柱上，能够沿导向立柱上下滑动，所述润滑盒内设置有润滑脂，所述润滑盒与导向立柱的接触面上设置润滑脂透孔。
所述悬臂梁后端通过支座和销柱与所述塔架上端铰接。
所述卷筒外圆表而上分别设置有两个前吊带环形槽和两个后吊带环形槽，每一所述前吊带环形槽均与一个前吊带的一端固定连接，每一所述后吊带环形槽均与一个后吊带的一端固定连接；所述后导轮总成和动滑轮机构的滑轮均为双轮槽，均分别与两个后吊带相匹配，所述悬绳器总成含有两个滑轮，所述悬臂梁为两个，所述前导轮总成、所述塔架顶端的悬臂梁上的滑轮和悬绳器总成上的滑轮均为单轮槽，分别与两个前吊带相匹配。
所述滚筒为一体式结构，或者为分体式结构，由两个滚筒分体组成，每一滚筒分体上均设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽。
所述滚筒的前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆表面上铣有平面，所述前吊带和后吊带分别通过螺栓和压板固定在该平面上，所述压板外圆表面与所述前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆表面相匹配。
所述减速器为行星摆线减速器，所述减速器与所述电机之间安装有联轴器，该联轴器为整体式制动轮式联轴器，并装有液力刹车机构。
所述塔架为整体式结构，或为分体组合式结构，由至少两个塔架分体连接而成。
本发明的有益效果：
1、本发明采用滚筒缠绕吊带实现滚筒变径，悬点上升时，配重轮上缠满了吊带，而提升轮吊带全部放出；致使此时的轮径不等，后配重对下部主轴作用的力臂大，前端的力臂较小。则此时后配重产生的力矩是最大，减小了减速器要输出的扭矩，降低了电机所需电量。到上死点时前端力臂最大，后端力臂最小；反过来重复了上死点的工况。到下死点是前端力臂最小，后端力臂最大。上下死点它都减小了电机所需电流，所以它是节能的。另外，平衡块分为大小块，可以增减，能够达到精确调整；并且，平衡块可以建筑废旧物，成本低且增减方便。
2、本发明后配重导轨润滑可以自动供油于导轨的润滑，其润滑盒内充满润滑脂，当润滑盒与导向立柱发生相对运动相互麾檫时，产生热量，润滑盒内的润滑脂受热熔化，润滑脂通过透孔流到导向立柱面上，进行润滑。润滑后，摩擦力减小，热量不足，油脂不再融化，也不再向导向立柱涂抹润滑脂，这样就达到了自动润滑的结果。
3、本发明井口让位方便，采用前臂上翻式让位；当卸下悬绳器后，继续使悬绳器侧吊带上行，抱悬臂轮上升，使悬臂梁上升，从而达到让位的目的。
4、本发明的塔架为多节塔架组成，各节通过螺栓联接，分体运输就减少运输方而的压力，另外，分体式塔架还可以根据工况的要求增减节数，以改变抽油油机塔架高度。
5、本发明可以采用了自动化控制系统，该控制系统设有无线遥感系统，能远程控制，手持式编程器，为远程无线控制抽油机工作状态提供了方便。它还可以将运行过程中的电流、电压、各点的加速度显示在显示屏上，时时监测到抽油机各方面参数。此时还可以设置过流保护；在抽油机过载时自动停机，操控方便，安全性高。
6、本发明结构合理紧凑，省力降耗，在同样的工况下较常规抽油机重量减轻40-70％；较常规抽油机耗能减少40-70％。另外，采用动滑轮机构，节力一半。动滑轮机构是省力不省功，但减小了启动时的电流，降低了电机的内耗，更主要的一点是它提高了抽油机的提升力。
7、本发明采用PLC可编程控制器，精确控制抽油机的抽油动态，其设计合理、噪音低、容易制作、通用性好、适用性强，适用于陆地上任何工作环境下的抽油工作，易于推广，社会和经济效益良好。
四.附图说明：
图1为倍力变径塔架式抽油机的结构示意图；
图2为图1所示倍力变径塔架式抽油机的右视图；
图3为图1所示动力总成的结构示意图；
图4为图3所示滚筒的剖面图；
图5为前吊带上行时缠绕情况示意图；
图6为后吊带上行时缠绕情况示意图；
图7为前吊带下行时缠绕情况示意图；
图8为后吊带下行时缠绕情况示意图；
图9为图1所示悬绳器总成的结构示意图；
图10为图1所示后导轮的结构示意图；
图11为图1所示前导轮的结构示意图；
图12为图1所示悬臂梁的结构示意图；
图13为图12所示悬臂梁的俯视图；
图14为图1所示后滑轮与后配重总成的结构示意图；
图15为图14所示后滑轮与后配重总成的俯视图；
图16为图14所示润滑盒的结构示意图；
图17为图16所示润滑盒的右视图；
图18为图16所示润滑盒的俯视图。
五.具体实施方式：
实施例一：参见图1-图18，图中，1-底座总成，2-动力总成，3-塔架，4-配重总成，5-动滑轮机构，6-后导轮总成，7-前导轮总成，8-悬臂梁，9-前吊带，10-悬绳器总成，11-后吊带，12-导轨总成，15-开关磁阻电机，16-联轴器，17-液力刹车机构，18-行星摆线减速器，19-联轴器，20-轴承座，21-滚筒，22-轴承座，23-下配重箱，24-螺栓，25-润滑盒，26-导向立柱，27-上配重箱，28-销柱，29-拉杆，30-轴承盒，31-轴，32-滑轮壳体，33-螺栓，34-轴承，35-隔套，36-油嘴，37-密封圈，38-通风帽，39-本体，40-支座，41-压瓦，42-滑轮，43-螺栓，44-支座，45-压瓦，46-滑轮，47-螺栓，48-滑轮，49-压瓦，50-悬臂梁，51-吊耳，52-支座，53-销柱，57-滑轮，58-吊耳螺栓，59-梁，60-吊耳，61-压板，62-螺栓，64-压板，65-内六角螺栓。
倍力变径塔架式抽油机含有塔架3、底座总成1和动力总成2，动力总成2由开关磁阻电机15、联轴器16、液力刹车17、行星摆线减速器18、联轴器19、轴承座20、滚筒21、轴承座22组成。其中，开关磁阻电机15通过联轴器16与行星摆线减速器18相接，联轴器16为整体式制动轮式联轴器，并装有液力刹车17。行星摆线减速器18通过联轴器19与滚筒21主轴连接，联轴器19为弹性销齿式联轴器。滚筒21由轴承座20、轴承座22支承并固定在底座总成1上。电机与控制器连接(图中未画出)，控制器采用PLC可编程控制器，精确控制抽油机地抽油动态，该控制器还发有无线遥感系统，能够实现远程控制，手持式编程器即可远程无线控制抽油机的工作状态；卷筒21外圆表面上分别设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽，前吊带9一端固定在前吊带环形槽中，其另一端从塔架3中穿过，分别绕过塔架3顶端安装的前导轮总成7，再通过固定在塔架3顶端的悬臂梁8上的滑轮，再绕过悬绳器总成10上的滑轮，最后与悬臂梁8连接；后吊带11一端固定在后吊带环形槽中，其另一端从塔架3中穿过，绕过塔架3顶端安装的后导轮总成6，再通过动滑轮机构5，最后与塔架3的上端连接；动滑轮机构5下端与配重总成4连接，配重总成4与塔架3上设置的导轨总成12滑动配合。
配重总成4为组合式结构，由多个配重箱连接而成(图中为上中下三个)，能够增减；并且，配重总成4上设置有润滑盒25，润滑盒25夹持在导轨总成12的导向立柱26上，能够沿导向立柱26上下滑动，润滑盒25内设置有润滑脂，润滑盒25与导向立柱26的接触面上设置润滑脂透孔。
悬臂梁8后端通过支座52和销柱53与塔架3上端铰接。卷筒21外圆表面上分别设置有两个前吊带环形槽和两个后吊带环形槽，每一前吊带环形槽均与一个前吊带9的一端固定连接，每一后吊带环形槽均与一个后吊带11的一端固定连接；后导轮总成6和动滑轮机构5的滑轮均为双轮槽，均分别与两个后吊带11相匹配，悬绳器总成10含有两个滑轮，悬臂梁8为两个，前导轮总成7、塔架3顶端的悬臂梁8上的滑轮和悬绳器总成10上的滑轮均为单轮槽，分别与两个前吊带9相匹配。
滚筒21为分体式结构，由两个滚筒分体组成，每一滚筒分体上均设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽。滚筒21也可以是一体式结构，其圆周表面上分别设置有两个前吊带环形槽和两个后吊带环形槽。
两个前吊带9左旋缠绕在两个外侧的前吊带环形槽内，两个后吊带11右旋缠绕在两个内侧的前吊带环形槽内，前吊带9和后吊带11反向缠绕在滚筒21上；滚筒21的前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆表面上铣有平面，前吊带9和后吊带11分别通过内六角螺栓65和压板64固定在该平面上，压板64外圆表面与前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆表面相匹配。
塔架3为分体组合式结构，由至少两个塔架分体连接而成，图中是两个，根据需要也可以选作三个、四个、五个或六个等等。
工作原理：
首先，本发明所需启动扭矩小。启动时所需起动扭矩大小，也是决定所需消耗功率大小。抽油机运动过程为上冲程下死点启动——中间匀速运动——上冲程上死点减速——下冲程上死点加速——中间匀速运动——下冲程下死点减速。我们会给上下死点都给一个较长的加速时间。
上冲程启动时，PLC控制电路的频率随时间变化而匀速加大，电机的转速也随电流频率加大而加快，此时的被拽引物也在匀加速。电流频率是经过一段时间才能达到抽油机所需稳定频率，这一段时间也是被拽引物匀加速段。此时单从电机方面说，消除了部分被拽引物动量转换所需的能量消耗。如果让电机一直处匀速状态下，也就会让被拽引物动量变化所需的力将会很大：
F-Mg＝MV/t
M重物质量
V重物速度
F重物作用在吊绳上力
g重力加速度
t达到一定速时所需时间
将必然电流会很大，电机内耗必然增加。为了减少这个内耗必须加长加速时间。在上死点前的一段距离内必须减速；否则，在上死点位置时并不能停止抽油机拽引物向上运动；此时电流的频率逐渐变低，电机运动为负的加速度。此时的电机所做的功为：
E＝Mgh-1/2MV2
M重物质量
V重物匀速运动是速度
g重力加速度
h自开始减速到速度为零时拽引物运动距离
如果想让此时电机做功为零的话只有给电机断电。但断电会使抽油机的运动状况不可预计。下冲程时，抽油机后配重部分重。抽油机是提的一后配重与前端的重量差。也就是说电机在重复抽油机上冲程的动作。它所需电流减小，所以，这一方面它是节能的。
另一个造成启动扭矩小的原因是：滚筒21缠绕吊带实现滚筒21(如图5-图8)变径。上冲程时，配重轮上缠满了吊带，而提升轮吊带全部放出；致使此时的轮径不等，后配重对下部主轴作用的力臂大，前端的力臂较小。前后对主轴产生的力矩为：
M后＝m后g(r+n后d)
M前＝m前gr
M后后配重在主轴上产生的力矩
M前后配重在主轴上产生的力矩
m后后配重质量
m前拽引物质量
r主轴半径
n后吊带缠绕层数
d吊带厚度
则此时后配重在此时产生的力矩是最大，减小了减速器要输出的扭矩，降低了电机所需电量。在悬点载荷上升的同时后配重的力臂在减小，前端力臂在增大；同时，悬点载荷也在减小(油管内原油逐渐流出；再则，在到达上死点的一段距离内，电控部分要求悬点载荷做减速运动)。到上死点时前端力臂最大，后端力臂最小。反过来重复了上死点的工况。上下死点它都减小了电机所需电流，所以它是节能的。
工作时，滚筒21滚动，带动抽油机运动。抽油机的换向是通过电流的转换达到。当需要抽油机让位时，让前吊绳9从悬绳器总成10脱离，点动抽油机，使前吊带9抱住悬臂梁8上的滑轮48，慢慢上行，使之达到抽油机作业位置要求。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：塔架为整体式结构，不用拆装，简化施工程序，适用于低塔架场合。
改变动力总成的具体结构、改变润滑盒的具体结构、改变滚筒的具体结构，以及改变动滑轮机构的具体结构能够组成多个实施例，均为本发明的常见变化，在此不一一详述。