本发明涉及一种结构新颖的桅杆式分载数控抽油机，属于机电一体化的石油开采机械技术领域。 由于我国油田中稠油和深井开采任务日趋繁重，现有的机械式抽油机结构复杂，操作运行繁琐，噪音大，能耗高，传动部件磨损厉害，对国内这些油井的适应性差，生产率和能量利用率都很低。针对这种状况，申请人先后研制成功“链轮式数控抽油机”（专利号：CN92200003.4）和“桅杆式数控抽油机”（专利号：CN92234254.7）。前者经现场试用，证明全数控电力拖动装置（专利号CN92200002.4）作为驱动动力的抽油机，具有常规动力抽油机无可比拟的优越性，其节能效果可达1个数量级，且将原来许多采用传统手段无法解决的问题，通过信息技术顺利克服而付诸工程实施了。但从现场试验证明，采用新的驱动动力后，原先传统的机械结构就显得过于复杂笨重了。于是将其机械结构简化而推出后者专利。这种数控抽油机的机体构架简化为桅杆，较原先的型钢焊接构架节省钢材40%，减少机械加工工时约50%，还简化了安装和修井作业的辅助操作。经过对桅杆式数控抽油机样机的一段时间的现场试用后，发现对其机械传动部分还可以进一步改进和简化。
本发明的目的是提供一种机械传动更加合理、简单的桅杆式分载数控抽油机。
本发明包括有：抽油井筒、抽油活塞杆、抽油机架、前后导轮组、电动机、平衡配重、钢丝绳，其中抽油机架是由两根通过销轴铰接支撑在基座上的桅杆主柱和其后侧的两根支撑架共同支托的塔形平台组成，其特征在于：在塔形平台前后两侧支架上分别安装有前导轮组和后导轮组，用于承担抽油活塞及其连杆静载荷的钢丝绳绕经此两导轮组，钢丝绳的后端与后横梁及平衡配重固接，其前端则与悬挂抽油活塞杆地前横梁固接;在塔形平台前侧安装有由数控全速稀土同步电机和皮带轮组成的数控动力头，在此皮带轮上安放有若干条用于承受抽油杆动载荷的V型三角皮带，其前端固接在前横梁上，后端则绕经皮带导轮后固接在后横梁上;数控全速稀土同步电机的输入端接有可调逆变电源，在抽油井的出油口处装有压力传感器、测量抽油活塞位置的位置传感器和对可调逆变电源进行控制的可编程控制器，压力传感器和位置传感器的输出端都与可编程控制器的输入端相连。
本发明保留了原先桅杆式数控抽油机的金属机架和结构部件，这些部件仍是选用通用设备和通用配件，可在油田现场就地解决更新或制造，且加工工艺非常简单。本发明主要是对原发明的机械传动部分改为由钢丝绳和数控动力装置分别承受整个抽油机工作时的静态载荷和动态载荷，即分载式的命名由来。这种配套组合的分载结构优点是非常显著的，如，承重悬挂系统装置只承受静载荷，不会承受冲击载荷，受力单一。驱动装置只承受有效动态负荷，因其配装有相当弹性的窄“V”型三角皮带来传输动力，可以有效吸收冲击负荷，所以抽油机工作时该装置只承受与理论计算基本吻合的动态负荷，运转平稳。这种动态负荷相对静态负荷而言是很低的，这样驱动装置的工作条件就始终处于良好状态，使机械零件的寿命大为延长，并大大减少维护工作，如不需日常润滑等。采用本发明的结构，机架和驱动装置都已实现最简化设计，还大多是通用的标准部件，价格低，可充分利用油田现场材料就地制作，便于推广应用本发明，使数控技术在石油开采机械领域中生根开花。总之，本发明为利用机电一体化高新技术改造传统产业提供了一条新途径。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A方向的钢丝绳及皮带排列示意图。
参见图1，本发明包括有抽油井筒10、抽油活塞杆11、机架、钢丝绳5、前后导轮组1、2，电动机3、平衡配重14，其中抽油机架是由两根通过销轴13铰接支撑在基座12上的桅杆7和其后侧的两根支撑架8共同支托的塔形平台9组成，在塔形平台9的前后两侧支架上分别安装有前导轮组1和后导轮组2，这两个导轮组每组都有左右两个导轮，分别安装在平台9的两侧。用于承担抽油活塞及其连杆11静载荷的钢丝绳5绕经此两导轮组1、2，钢丝绳5的后端与后横梁14及平衡配重14a固接，其前端则与悬挂抽油活塞杆11的前横梁6固接;在塔形平台前侧安装有由数控全速稀土同步电机3与皮带轮组成的数控动力头，在此皮带轮上安放有若干条用于承受抽油杆动态载荷的V型三角皮带4，皮带4的前端固接在前横梁6上（钢丝绳5及三角皮带4的排列状况参见图2），其后端绕经皮带导轮19后也固接在后横梁14上;在数控稀土同步电机3的输入端接有数控可调逆变电源18，在抽油井的出油口处装有压力传感器15，测量抽油活塞11位置的位置传感器16和对可调逆变电源18进行控制的工业控制器17，压力传感器15和位置传感器16的输出端都与控制器17的输入端相连。
本发明的工作原理与桅杆式数控抽油机相仿，即由数控动力头中的数控电机3接收可调逆变电源18供给的电压、频率、相位都可变的电源，使电机3的转速和转向都能实时控制，因而可随时改变抽油活塞杆的运动方向和速度。并通过压力传感器15和位置传感器16随时测量抽油活塞工作时的阻力和位置，同时输入到工业控制器17里，由控制器17根据输入的运行状况与设定的最佳工艺参数作比较，对可调逆变电源18进行数字控制，使活塞能在最佳工况下运行，实现高产优质低耗。本发明的机架部分基本与原来相同，只是其机械传动部分改由两部分组成：即由机架、活塞杆11、前后导轮组1、2、钢丝绳5、前后横梁6、14和平衡配重14a构成的静载部分和由数控电机3及其控制装置、皮带轮、V型三角皮带4构成的动载部分。其中静载（基本重力负载）都由此两条钢丝绳5全部承受;相对而言，较小的动载则由能有效吸收冲击载荷的V型三角皮带4负荷，这种分载结构合理又简单，还可以把抽油机的冲程任意延长，制成冲程超过十米的超长冲程抽油机。
本发明仍然具有桅杆式抽油机可利用油田废弃的套管和型钢就地制作机架并现场安装的优点，其三角皮带及皮带轮也为通用标准件，同样可由专业工厂生产数控电机、三角皮带及皮带轮后，在油田现场进行组装和调试，以最大限度地降低抽油机的制造、运输和安装费用。据测算，本发明的设备投资比传统抽油机可减少30%～40%。
桅杆式数控抽油机的电机是已获专利的数控全速稀土同步电机（专利号：CN91203427.0），这种电机在数控电源的配合下，可在大范围内平稳调节转速而与负载基本无关，机械特性好，启动转矩大，转动惯量小，能耗省，特别适宜抽油机这种速度负载特性变化悬殊的工作机作驱动力，可实现变工况驱动。在油田的实施证明，该数控动力的性能是良好的、比较理想的。本发明也是采用数控全速稀土同步电机作为动力，又配以三角皮带传递牵引动力，可以更好地吸收动载中的冲击负荷，所以本发明驱动装置的设置比桅杆式数控抽油机更为合理、高效。