机械举升式油井光杆悬重传感器.pdf

本实用新型涉及抽油机示功图诊断中的光杆负荷测量技术，具体说，它是一种机械举升式油井光杆悬重传感器。
    在油田生产中，经常需要通过测量抽油井的光杆冲程、冲次及悬重载荷等参数了解抽油机的工作状况。图3是经过简化的抽油井井口部分的局部结构示意图。图中，（12）是钢丝绳，（13）是方卡子，（14）和（15）分别是悬绳器的上梁和下梁，（16）是绳帽，（17）是光杆，（18）是井口。通常测取光杆悬重载荷的方法是：设法将测量光杆悬重的传感器（俗称载荷传感器）放到悬绳器的上梁（14）和下梁（15）之间或上梁（14）和方卡子（13）之间，且使光杆（17）的悬重全部作用到传感器上，这样，即可测到光杆的静载荷（停抽时）和动载荷（起抽时）。在现有技术中，共有三种传感器，它们的测量原理是一样的，仅在具体结构上有所不同。一种是带“U”型缺口的便携式传感器，它体积小重量轻，但实际使用很不方便。原因是，在测量时必须先在光杆的下端（靠近井口的一端）打一个方卡子，让光杆的悬重通过这个方卡子全部作用在井口（18）上（俗称卸载），使悬绳器的上梁（14）和下梁（15）之间或上梁（14）和方卡子（13）之间的距离增大，便于放入传感器。当把传感器放入后，再起动抽油机提起光杆，传感器被夹紧的同时坐在井口上的方卡子也离开井口，此时再卸下这个方卡子才能进行测试。而在测试结束时又必须按相反的顺序进行以上的操作才能将传感器取出，操作极繁琐且要停抽。另一种是固定式传感器，它是固定地安装在每口井的悬绳器处的，其最大优点是操作简便，只需把记录仪的电览插到传感器的接口上即可进行测试。它虽能不停抽测试，但因每口井都要装投资大，一致性也差，又因其不易取下，传感器长期加载容易疲劳，所以不仅成本高测量精度也低。最后一种是液压举升式传感器，其最大特点是传感器的高度略小于悬绳器的上梁（14）和下梁（15）之间地距离或专用工字型支架（专用工字型支架一般装在悬绳器的上梁（14）和方卡子（13）之间）的间隙，能方便地把传感器插入，然后再扳动传感器上的手柄，靠液压千斤顶把光杆悬重全部转移到传感器上即可进行测试，测毕把千斤顶卸压即可取下传感器，所以操作很方便，可以不停抽完成测试，所以又叫不停抽传感器。但是这种液压结构也存在体积大，易漏油，故障率高等缺点。

    本实用新型的目的在于提供一种机械举升式油井光杆悬重传感器，同上述液压举升式传感器一样，能靠自身的举升机构很方便地把光杆悬重全部转移到传感器上，操作很方便，可以不停抽完成测试，但却体积小，重量轻，更加简单可靠。

    为实现本上述目的，本实用新型采用了一种纯机械式螺旋千斤顶结构。其具体方案是：在传感器壳体“U”型缺口两侧的带花键槽的孔中各放有带花键槽的螺帽，螺帽中旋有螺杆，螺杆下端也有花键槽并套着内孔带花键槽的蜗轮，摇动蜗杆上的手柄，蜗轮通过花键带动螺杆旋转，于是带花键槽的螺帽便可向上（或向下）运动，从而顶起或放下光杆。由于它的花键结构都是动配合，且螺杆的下端凸起部分是压在贴有应变片的测力体上的，所以，光杆悬重便通过螺帽和螺杆全部作用到测力体上。因为在实际测试中只需把光杆顶起几毫米即可，并不需要象普通千斤顶那样要很长的行程，所以体积不会太大，也不需要操作很长时间。

    本实用新型所提供的机械举升式油井光杆悬重传感器具有以下优点：自带千斤顶式举升机构，使用中不用打方卡子，操作方变，可以实现不停抽测试；纯机械结构，简单可靠，且体积小，重量轻。

    下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

    图1是本实用新型机械举升式油井光杆悬重传感器的主视图。

    图2是其主视图中沿A－A线的剖视图。

    图3是经过简化的抽油井井口装置（即本实用新型的应用环境）的局部结构示意图。

    由图1和图2看出，本实用新型机械举升式油井光杆悬重传感器，主要包括由蜗杆（1）、蜗轮（2）、螺杆（3）、螺帽（4）构成的举升机构和由测力块（6）、应变片（7）构成的传感体以及壳体（5）、扶正圈（10）、挡片（8）、盖板（9）、手柄（11）等。其结构关系是，在传感器的壳体（5）上有一“U”型缺口，其两侧的带花键槽的孔中各放有一个带花键槽的螺帽（4），螺帽（4）中都旋有螺杆（3），螺杆（3）下端也都有花键槽并都套着带花键槽的蜗轮（2），蜗杆（1）共有两段蜗齿，并在一端套有手柄（11），螺杆（3）下端的凸起部分压在贴有应变片（7）的测力体（6）上。其中，花键结构都是动配合，并且两组由蜗杆（1）、蜗轮（2）、螺杆（3）、螺帽（4）构成的举升机构和由测力块（6）、应变片（7）构成的传感体中，除蜗轮机构和螺杆机构的旋向正好相反外具有完全相同的结构。所以，摇动手柄（11）时，蜗杆（1）便能同步地驱动两个蜗轮（2）转动，蜗轮（2）通过花键带动螺杆（3）转动，带花键槽的螺帽（4）便被螺杆（3）推动向上（或向下）运动，从而顶起或放下光杆。由于所有花键结构都是动配合，且螺杆（3）的下端是压在贴有应变片（7）的测力体（6）上的，所以光杆悬重便通过螺帽（4）和螺杆（3）全部作用到测力体（6）上，测力体（6）的弹性变形量与其所受的压力成正比，其变形量由应变片（7）检测到并转换成电信号输出到记录仪中。两个扶正圈（10）是为了便于安装蜗杆（1）而设的，而挡片（8）、盖板（9）也为了加工和安装方便设置的，并不具有实质性作用。

    把两组蜗轮机构和螺杆机构的旋向作反，是为了使两组举升机构能相互抵消各自的侧向力，实现力平衡。另外，虽然在实际测试中只需把光杆顶起几毫米即可，并不需要象普通千斤顶那样要很长的行程，也不需要连续操作很长时间来打压，但为了操作方便，手柄（11）最好作成棘轮式结构，这样也更便于操作。在具体实施时，可以选用通用标准工具“棘轮扳手”。这样不但方便，成本也低。