数字化智能皮带抽油机技术领域
本发明涉及一种油田抽采设备, 尤其涉及一种数字化智能无游梁抽油机。
技术背景
100多年来, 油田抽油机主要是游梁式抽油机, 该型抽油机具有运行平稳,皮实
可靠的特点, 但也存在着体积庞大,冲程短, 冲次高, 效率低, 耗能高的缺点。随着油田
开采的年代久远, 地下原油越来越少, 开采的油层越来越深, 这种游梁式抽油机使用的
局限性越来越突出, 于是近二十年来, 科研人员又研制了各式各样的无游梁式抽油机,
这种抽油机具有长冲程, 低冲次等特点, 适用于供液不足, 大泵提液, 小泵深抽等场合,
无游梁式抽油机虽然品种繁多, 各有特色, 但仍要数美国Longview发明的宽带抽油机(专
利号4916959) 推广数量最多, 几乎成为无游梁式抽油机市场的50%以上,该机具有长冲
程，低冲次, 运行平稳, 可靠性较高等特点, 但也存在以下问题: 一是牵引皮带遇风振颤
飘移; 二是皮带与机架距离太近修井困难, 致使井口作业需整机后移作业, 耗时费力;
三是噪音大, 源于12只扶正轮与机架的滚动摩擦; 四是调节链条张紧力需停车，过一段时
间就要调整一次; 五是存在安全隐患，配重在机架内仅靠刹车制动，没有保险措施，一旦刹
车失灵，极有可能对人员和设备造成伤害; 六是风沙雨水易侵入机体内污染润滑油; 七是
防盗功能缺失, 机体内配重钢板及润滑油易被不法分子偷盗; 八是电动机功率配备与游
梁式抽油机相同功率, 功率裕度大, 造成大马拉小车。
发明内容
为了克服现有宽带抽油机的上述不足, 本发明提供一种数字化智能皮带抽油机,
该抽油机不仅能够满足油田一般工况下的常规抽油, 而且能够适应供液不足, 大泵提液,
小泵深抽, 稠油抽采 , 机械效率高, 噪音低 , 不用移机, 操作简便，智能控制，安全可
靠, 节能环保。
本发明解决技术问题所采用的技术方案: 数字化智能皮带抽油机, 是由机座机
架系统，动力传动系统, 皮带牵引系统，润滑系统，刹车系统，数字化智能控制系统构成。
所述机座机架系统：折叠式机座是该型抽油机的基础，控制柜设置在折叠式机座
的后部，机架安装在折叠式机座前部, 机架由两根H型钢为立柱, 在两立柱之间用钢板焊
接, 构成矩形中空箱体, 在其下部用铸铁铸造油底壳封闭, 构成油箱，在其后侧中部用斜
撑与折叠式机座相连接,构成直角三角形，以增强机架稳定性; 在机架前侧下部设置检查
门，在机架的顶部联接上平台 , 在上平台的中部设置后导轮 ,前部设置前导轮,在上平台
上面设置护罩。
所述动力传动系统：电机和减速机安装在折叠式机座前机座上, 电机的运行由数
字化智能控制系统控制，电机与减速机用三角带传动, 减速机输出轴伸到机架内，在输出
轴轴端安装主动链轮, 在机架后侧上中部（从主动链轮轴向上截取冲程长度）, 设置被动
链轮座, 在被动链轮座下部设置自动调节链条张紧装置,在被动链轮轴上安装被动链轮,
在主、被动链轮之间用链条传动,在链条的始端和末端设置特殊链节即曲拐 , 该曲拐一端
作为特殊链节, 另一端与换向器连接 , 换向器安装在配重下面的换向器运行框架内，上
下有平行轨道, 换向器安装在上下轨道之间,链条将电机的动力通过曲拐传递到换向器，
对配重起捧上压下作用而传递电机功率，同时通过换向器将电机的连续圆周转动变成配重
的上下往复运动；
所述皮带牵引系统：配重设置在机架内, 顶部皮带连接座与内芯钢丝绳三角胶带始端
连接, 内芯钢丝绳三角胶带末端绕过后导轮、前导轮与悬绳器相连接, 悬绳器与光杆用方
卡子连接; 所述配重，是用钢板焊制的矩形中空箱体，顶部焊接皮带接头座，上部设置隐藏
式安全杠，配重中部腔室放置配重钢板，钢板制成标准块，根据悬点负荷增加或减少 , 在
配重下部设置换向器运行框架，在配重顶部和底部的四角设置扶正装置, 与机架滑动配
合，保证配重往复运动安全顺畅。
所述润滑系统：减速机润滑系统是采用浸入式和齿轮飞溅式润滑,抽油机润滑是
釆用润滑油润滑和润滑脂润滑，前者是主动链轮30%部分沉浸在润滑油内，链条是在运行经
过油池时润滑，并将浸沾的润滑油再携带到被动链轮、被动链轮轴轴承、換向器等部位进行
润滑; 后者前、后导轮及电机轴承采用润滑脂润滑，上平台皮带通过的长方形出口处设置
密封清洁装置，防止润滑油被污染;其技术创新是: 所述前导轮，连接在导轮座上, 导轮座
铰接在上平台中间两侧的铰链上, 在产品出厂时将前导轮及座，旋转到机架后侧作运输支
撑, 在产品安装时将前导轮及座，旋转到机架前侧作皮带导轮，撑开皮带与机架的距离达
到标准要求;在机架前侧下部设置检查门，在门的背后设置防盗门栓；在被动链轮座下部设
置自动调节链条张紧装置; 在配重上部设置隐藏式安全杠; 在配重顶部和底部的四角设
置扶正装置; 在上平台皮带通过的长方形出口处设置密封清洁装置 , 皮带两侧留有15-
20mm间隙,在间隙两侧设置软毛刷，用以密封、减噪和清理皮带表面的灰尘及雨水; 在控制
系统设置数字化智能控制系统。
所述防盗门栓是由遥控钢丝，门栓座、弹簧、门栓、锁扣构成, 门栓座焊接在左门
的背后中部, 在其内腔安装弹簧、门栓，门栓尾部与遥控器钢丝连结，在右门背后的上下部
位安装插销, 中部安装锁扣，当两扇门关闭时,门栓在门栓座内弹簧作用下进入右门的锁
扣内 , 门即被栓住 , 开门则由遙控器控制。门外仍安装普通门锁, 作为第一道关卡和伪
装。
所述自动调节链条张紧装置是由被动链轮座，套筒，柱塞，圆柱形弹簧构成；被动
链轮座下部连着套筒，间隙配合在柱塞上，在柱塞座与套筒之间安装圆柱形弹簧，利用弹簧
弹力自动调节链条张紧度。
所述隐藏式安全杠, 是设置在配重的上部腔室, 它由一只平行四边形螺纹千斤
顶，安全杠和手摇把构成, 在千斤顶的顶部与安全杠连接, 千斤顶撑开, 推动安全杠伸出
搭载在梯形轨道横撑上, 使配重停留在任意横撑上, 以便维护; 千斤顶收拢, 带动安全
杠收拢隐藏在配重的上部，以便运行。
所述扶正装置是设置在配重的顶部和底部四角, 该装置是在扶正器座上焊接衬
板，在衬板的内口焊接加强筋，滑块用圆柱头螺钉拧紧在衬板外侧，在扶正器座上钻铣椭圆
形槽，该槽中心线与底板相邻两边各成45度，顶丝座焊接在配重顶部，顶丝拧在顶丝座螺孔
内，顺时针转动顶丝，推动扶正装置与机架接近，当间隙达到2-3mm时，拧紧两根六角头螺
栓，将其压紧在配重的顶部，与机架保持间隙滑动配合。当使用相当长时间后，滑块磨损，间
隙变大，可松开六角头螺栓，顺时针转动顶丝，将间隙调到2-3mm后，再将六角头螺栓拧紧。
当使用相当长时间后，滑块达到磨损极限，间隙变大，可松开两根六角头螺栓，顺时针转动
顶丝，将间隙调到理想状态后，再将六角头螺栓拧紧，若经多年使用，滑块变薄时，拧松四只
圆柱头螺钉，即可更换滑块。该装置调节间隙方便快捷，一次调整，两面同时见效，效率提高
50%以上。同时, 滑块材料釆用MC铸型尼龙，摩擦系数小，铸造时加入二硫化钼故无须润滑
油润滑。此举大大减少噪音和功率消耗及润滑油消耗。同时，由原来的12只扶正装置减为8
只，节省了制造成本。
所述数字化智能控制系统, 包括控制柜，电机,在悬绳器座上设置的负荷压力传
感器，在油套管环空内设置的位置传感器，在井口装置生产阀门处设置的流量传感器、比重
传感器，在上平台后导轮座上设置的接近开关（速度传感器），在上平台上设置的Wifi天线,
摄像头, 喇叭；在控制柜内设置CPU集成控制器、PLC自动控制元器件、Wifi无线网络收发
器、变频控制器、麦克风；在油田控制中心设置Wifi无线网络收发器，终端设备; 电机动态
电流是主要信息釆集源, 辅以压力、位置、流量、比重、速度各种传感器信息通过集成处理
器在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算操作的指令，并通过主控
系统以数字式或模拟式的输入和输出，智能控制抽油机生产过程，自动调节抽油机的工作
参数；通过WiFi无线网络将抽油机技术参数和现场实况音视频即时传输到中控室，中控室
通过遙控抽油机启停，下载产量报表及抽油机示功图。对不法分子偷盗喝令离开并进行摄
像留取证据，WiFi无线网络具有独立性，不受其它网络影响，独立收发，传递距离1-100Km。
所述刹车系统，是设计在减速机输入轴的轴伸位置，在轴端安装一只刹车盘，在刹
车盘上设置蝶式刹车机构，刹车机构有独立的动力由控制系统控制。
所述梯形轨道, 是在两根竖直轨道之间焊接若干根平行横撑, 该轨道安装在机
架两侧中间部位。
采取上述诸多措施后，电机配备功率可以下降一档，以800型皮带抽油机为例，原
配备45KW, 现配备37KW。
本发明的有益效果是显而易见的,维护方便，井口修井时无需整机后移，省时省
力;内芯钢丝绳三角皮带遇大风无飘移；润滑油免风沙雨水污染；链条张紧力自动调节, 无
需停机; 维护时，配重可以在任意挡位置停留, 安全放心; 检查门设置防盗门栓，防止配
重钢板及润滑油被盗；调节抽油机运行参数智能控制，方便快捷；配重运行滑动扶正，平稳
无噪音；总体性能优良，安全高效，节能减排。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是原宽带抽油机左视图
图2是本发明左视图
图3是本发明主视图
图4是隐藏式安全杠
图5是扶正装置安装在机架内配重顶部俯视图
图6是扶正装置立体图
图7是链条张紧自动调节装置
图8是数字化智能控制系统示意图
图9是防盗门栓主视图
图10是上平台护罩左视图
图11是上平台（未安装护罩和前后导轮）俯视图
图中: 1、控制柜 2、折叠式机座 3、电机 4、减速机 5、主动链轮 6、链条 7、机架 8、斜
撑 9、梯形轨道 10、被动链轮座 11、被动链轮 12、曲拐 13、换向器 14、配重 15、上平台
16、铰链 17、后导轮 18、前导轮 19、导轮座 20、扶正装置 21、内芯钢丝绳三角皮带 22、检
查门 23、方卡子 2 4、悬绳器 25、光杆 26、井口装置 27、皮带连接座 28、隐藏式安全杠
29、換向器运行框架 30、螺纹千斤顶 31、安全杠 32、手摇把 33、滑块 34、衬板 35、圆柱头
螺钉 36、加强筋 37、扶正器座 38、六角头螺栓 39、顶丝座 40、顶丝 41、套筒 42、柱塞 43
、圆柱弹簧 44、遥控钢丝 45、门栓座 46、弹簧 47、门栓 48、锁扣 49、上平台护罩 50、软毛
刷。
具体实施方式
在图2、图3实施例中,用槽钢焊制折叠式机座2，机座分前机座,后机座, 相互之间
铰链连接, 出厂时, 前机座连同抽油机与后机座折叠在一起，安装时, 用吊车将抽油机吊
至垂直, 用斜撑8将机架7与后机座连接, 前后机座用压紧螺栓与砼基础连接。机架7是用
两根H型钢作立柱, 互相之间用钢板焊接, 使其成为一个封闭的矩形箱体，在机架7的下部
用铸铁铸造油㡳壳与机架密封，作为润滑油油池。采用铸铁油底壳主要是铸铁表面有硬化
层，手电钻钻不动，同时氧气割不开，防止不法分子盗放润滑油。在机架7的上端与上平台15
相连接, 上平台用槽钢和钢板焊制，在上平台中部安装后导轮17,前导轮18安装在导轮座
19上, 导轮座19铰接在上平台15中间两侧铰链16上。导轮座19连同前导轮在出厂运输时,
将其旋转到机架后侧, 作为机架支撑, 在工作时将其旋转到机架前侧, 以便皮带离机架
有足够的距离，为井口作业留有余地，在井口作业时将前导轮及导轮座逆时针旋转60-80
度, 用支撑固定好为修井机让出作业空间。
电机3安装在前机座的后边, 减速器4安装在电机3的前边，机架7的后边,电机皮
带轮与减速机输入轴皮带轮, 用三角皮带连接, 在减速机4的输出轴上安装主动链轮5,
在机架7后侧高度等于冲程处, 安装被动链轮座，该座下边安装圆柱弹簧43, 被动链轮轴
固定在被动链轮座10上, 被动链轮11安装在被动链轮轴前端, 在两链轮之间用链条6连
接, 链条6的张紧由圆柱弹簧43自动调节。
链条6上有一组特殊链节即曲拐12, 一端作为特殊链节 , 另一端与换向器13相
连。
换向器13安装在配重14的下部换向器运行框架29内, 上下有平行轨道, 换向器
13 只能左右运动, 而不能上下运动, 链条6将电机3的动力通过曲拐12传递到换向器13对
配重14起捧上压下作用而传递电机功率，同时将电机的圆周转动变成配重的直线往复运
动，从而对地下原油进行抽吸。
配重1 4是一个钢板制成的矩形箱体, 内部空间供填充钢板作配重用, 钢板制成
标准块，根据悬点最大负荷和最小负荷之和平均值进行装填。
配重14的顶部是皮带连接座27, 内芯钢丝绳三角胶带21首端与其连接, 末端绕
过上平台后导轮17、前导轮18, 再向下与悬绳器24相连, 悬绳器24与光杆25用光杆卡子23
相连。
图4实施例中, 配重14上部是隐藏式安全杠28, 设计一只卧式平行四边形螺旋千
斤顶30, 在顶端与安全杠31相连接, 用手摇把32旋转千斤顶, 千斤顶可收拢和伸出, 当
安全杠27伸出搭载在梯形轨道9橫撑上时, 即可将配重14停留在任一档空间位置，以便抽
油机的维护。
图5 实施例是在配重14的顶部和底部四角各安装1只扶正装置20, 该装置由钢板
作衬板34, 表面安装MC滑块33, 该滑块与机架间隙滑动配合。平时配重14在机架内作上下
垂直运行, 当处于上下止点換向时，配重会有晃动，此时由滑块与机架滑动摩擦保持扶正，
当使用相当长时间后，滑块若磨损，致使配重与机架间隙增大时，可拧松两根六角头螺栓
38，顺时针转动顶丝40，间隙即变小。经多年使用后，若滑块磨薄，可拧松圆柱头螺钉35更换
滑块33。
图6是扶正装置立体图，在扶正器座37的上面，焊接互为垂直的衬板34，在衬板的
内侧焊接加强筋36，在衬板外侧用圆柱头螺钉35拧紧滑块33，扶正器座37上钻铣椭圆形槽，
用两根六角头螺栓38将其拧紧在配重14的顶部，使滑块33与机架7间隙接触，顶丝座39焊接
在配重14顶部，顶丝40拧在顶丝座39螺纹孔内，顺时针旋转顶丝40，将扶正器20向前推进，
拧紧和旋松顶丝40即可调节滑块与机架的间隙。
图7是链条张紧自动调节装置，被动链轮座下部连着中空套筒41，间隙配合在柱塞
42上，在柱塞座与套筒41之间安装圆柱形弹簧43，依靠弹簧弹力自动调整链条张紧度。
图8是数字化智能控制系统原理示意图。
采用各种传感器监控抽油机的运行参数。如压力传感器，实时测出悬点负荷是多
少，随时测出抽油机的示功图；位置传感器，随时测量井下液面的高度；流量传感器，随时测
出抽油机所采出的原油的产量；比重传感器，随时测出所开采原油的含水量; 速度传感器,
随时测出皮带速度。利用电机的电参数如电流作为信息源，由集成控制系统自动控制抽油
机作最佳运行。
采用集中处理器（CPU）。CPU有着处理指令、执行操作、控制时间、处理数据四大作
用。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数
和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制抽油机生产过程。
自动接受各种传感器的技术数据，通过建模和自动综合分析形成各种可输出信息，并根据
预先输入的参数，由主控系统自动调节抽油机的工作参数。例如，当井下液量过多时，自动
调高抽油机冲次，当液面过少时，自动调低抽油机的冲次。
采用Wifi无线传输。根据集中处理器形成的各类数据，通过Wifi无线传输，随时发
出技术参数和音视频及井场实况。
采用Wifi接受系统。利用Wifi无线网络，在中控室内打开电脑，输入网址，即可获
得抽油机的各项技术数据和井场音视频，再根据这些数据分析油井是否正常，是否需要采
取措施，如调平衡、修井、换泵等。
图9是防盗门栓主视图，防盗门栓是由遥控钢丝（44），门栓座（45）、弹簧（46）、门栓
（47）、锁扣（48）构成, 门栓座（45）焊接在左门的背后中部, 在其内腔安装弹簧（46）、门栓
（47），门栓尾部与遥控器钢丝（44）连结，在右门背后的上下部位安装插销, 中部安装锁扣
（48）。当两扇门关闭时,门栓在门栓座内弹簧作用下进入右门的锁扣内 , 门即被栓住 ,
开门则由遙控器控制。门外仍安装普通门锁, 作为第一道关卡和伪装。
图10是上平台护罩左视图，图11是上平台未安装护罩和前后导轮俯视图，上平台
（15）是安装后导轮（17）和前导轮（18）的载体,在上平台上面设置护罩（49）, 以封闭机架，
在其前部供皮带穿越的长方形出口周围设置软毛刷（50）, 用以密封、减噪和清理皮带表面
的灰尘及雨水，防止润滑油被污染。