一种游梁式智能曳引抽油机.pdf

本发明涉及一种游梁式智能曳引抽油机，包括钢结构底座、支架、游梁、电机、曳引钢带、弹簧组件、钢丝绳、悬绳器和抽油杆，游梁一端的驴头通过钢丝绳与悬绳器相连接，游梁的另一端设有调节式配重固定座，调节式配重固定座包括电机、减速机、调节杆和齿条，调节杆的两端分别铰接有齿轮，齿轮与齿条相啮合，电机与减速机固定在游梁上齿条的内侧，减速机通过丝杆与调节杆相连接，驱动电机固定在钢结构底座上，且驱动电机上固定有曳引驱动轮，曳引钢带一端通过弹簧组件与游梁的尾轴相固定，另一端绕过曳引驱动轮和导轮后通过弹簧组件与游梁的前轴相固定。本发明整机结构简单，各部件布局合理，占地面积最小，相比现有市场所有设备成本最低。

1.  一种游梁式智能曳引抽油机，其特征在于：包括钢结构底座（2）、支架（17）、游梁（10）、驱动电机（3）、曳引钢带（4）、弹簧组件（8）、钢丝绳（13）、悬绳器（14）和抽油杆（15），所述支架（17）通过钢结构底座（2）固定在地基（1）上，所述支架（17）顶端设有支架中轴（9），所述游梁（10）的中部固定在支架中轴（9）上，所述游梁（10）一端的驴头（11）通过钢丝绳（13）与悬绳器（14）相连接，且悬绳器（14）的下端固定有抽油杆（15），所述游梁（10）的另一端设有调节式配重固定座，所述调节式配重固定座包括电机（61）、减速机（62）、调节杆（64）和齿条（65），所述齿条（65）固定在游梁（10）的上下两侧，所述调节杆（64）的两端分别铰接有齿轮（66），所述齿轮（66）与齿条（65）相啮合，所述电机（61）与减速机（62）固定在游梁（10）上齿条（65）的内侧，且电机与减速机相连，所述减速机通过丝杆（63）与调节杆（64）相连接，所述调节杆（64）上悬挂有组合式配重块（5），所述驱动电机（3）固定在钢结构底座（2）上，且驱动电机（3）上固定有曳引驱动轮（18），所述支架（17）的中部还固定有导轮（16），所述曳引钢带（4）一端通过弹簧组件（8）与游梁（10）的尾轴（7）相固定，另一端绕过曳引驱动轮（18）和导轮（16）后通过弹簧组件（8）与游梁（10）的前轴相固定。

2.  根据权利要求1所述的一种游梁式智能曳引抽油机，其特征在于：所述曳引驱动轮（18）上还设有卷绕钢带（12），且卷绕钢带（12）绕过导轮（16）后通过弹簧组件（8）固定在游梁（10）上前轴的内侧。

3.  根据权利要求1所述的一种游梁式智能曳引抽油机，其特征在于：所述弹簧组件包括连接套筒、连接杆和弹簧，所述连接杆的一端设有限位块，连接杆贯穿连接套筒，所述弹簧套设在连接杆上，且位于限位块和连接套筒的底部之间。

一种游梁式智能曳引抽油机
技术领域
本发明属于石油机械领域，尤其涉及一种游梁式智能曳引抽油机。
背景技术
目前，对于油田抽油设备中我们常见的是游梁式抽油机，已在全世界应用了百年之多，这种结构虽然皮实耐用，但也存在以下缺点：钢材消耗大、占地面积大、参数调节费时费劲、机械换向无缓冲过程、人工成本高、皮带需定时调整易打滑、卸载时需起重机协助，冲程长度与扭矩成正比（如大冲程则电机减速机成本成倍上升）。近些年出现了更为节能和智能的游梁式抽油机，但性价比仍不是很高，有些去掉了四连杆机构使用齿轮直驱，有些甚至取消了减速箱直接使用超大扭矩电机驱动。
现有新型游梁式抽油机的驱动系统根据其结构特点大致可分为2种：大扭矩永磁电机直驱型、异形驱动型，但这些结构方式的抽油机也有些不足之处。
第一类：大扭矩永磁电机直驱型驱动系统，有专利2015200670272《电机直驱游梁式抽油机悬停系统》、2010202217405《旋转电机直驱游梁式抽油机》等，这些设备传动系统最简，仅仅采用大扭矩永磁电机直接驱动曲柄，来替换原来的电机+皮带减速+减速箱减速驱动系统，虽然这种结构结构简单，节能效果明显，但也有其缺点或不足：1、电机为低速大扭矩，通常额定扭矩超过40000N·m，我们都知道电机的成本和输出扭矩大致成正比，因此相对于普通抽油机的电机扭矩只需大约400N·m，相差100倍之多，因此这种直驱电机体积远大于常规抽油机电机，且结构复杂，一旦电机出现故障不易更换，另外单单电机成本就超过普通游梁式抽油机成套成本，同时还需配备大型刹车装置，性价比低，市场很难接受。2、由于为改变原来抽油机调冲程原理，因此调整设备的冲程复杂费力。
第二类：异形驱动型，200820015136X《齿轮直驱游梁式抽油机》2013103431832《液力传动游梁式抽油机》，031531024《一种直线电机驱动的游梁式抽油机》，201410066780X《基于斯特林发动机的游梁式抽油机动力装置》，021208360《经滑轮组驱动的弯曲游梁式抽油机》，2011204565243《采用电液推杆的游梁式抽油机》，2013206795022《曲柄平衡游梁式抽油机》，这一类结构复杂且成本高，野外作业可靠性较差，且对传统游梁式抽油机改动大。
另外，大部分抽油机采用的刹车为液压制动，通电状态才起作用，一旦断电就无法对传动系统进行制动。
上述举例的抽油机传动系统为刚性，则有时井况恶劣，突然卡泵等出现时将对提升带或钢丝绳、电机等传动系统造成冲击，影响其寿命同时也存在设备的安全隐患。有些结构无法实现自行提配重，需要借助起重机协助才能，一定层度上降低了实用性。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种游梁式智能曳引抽油机，该抽油机成本低，节能效果显著，同时可无极调冲程与冲次。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种游梁式智能曳引抽油机，包括钢结构底座、支架、游梁、驱动电机、曳引钢带、弹簧组件、钢丝绳、悬绳器和抽油杆，所述支架通过钢结构底座固定在地基上，所述支架顶端设有支架中轴，所述游梁的中部固定在支架中轴上，所述游梁一端的驴头通过钢丝绳与悬绳器相连接，且悬绳器的下端固定有抽油杆，所述游梁的另一端设有调节式配重固定座，所述调节式配重固定座包括电机、减速机、调节杆和齿条，所述齿条固定在游梁的上下两侧，所述调节杆的两端分别铰接有齿轮，所述齿轮与齿条相啮合，所述电机与减速机固定在游梁上齿条的内侧，且电机与减速机相连，所述减速机通过丝杆与调节杆相连接，所述调节杆上悬挂有组合式配重块，所述驱动电机固定在钢结构底座上，且驱动电机上固定有曳引驱动轮，所述支架的中部还固定有导轮，所述曳引钢带一端通过弹簧组件与游梁的尾轴相固定，另一端绕过曳引驱动轮和导轮后通过弹簧组件与游梁的前轴相固定。
作为优选方案：所述曳引驱动轮上还设有卷绕钢带，且卷绕钢带绕过导轮后通过弹簧组件固定在游梁上前轴的内侧。
作为优选方案：所述弹簧组件包括连接套筒、连接杆和弹簧，所述连接杆的一端设有限位块，连接杆贯穿连接套筒，所述弹簧套设在连接杆上，且位于限位块和连接套筒的底部之间。
本发明专利与现有技术相比，具有以下有益效果：第一、整机结构简单，各部件布局合理，占地面积最小，相比现有市场所有设备成本最低；第二、在常规游梁式抽油机设备的基础上，取消皮带及减速箱减速、曲柄、连杆等结构，采用永磁同步电机直驱曳引的方式，驱动钢带，使得游梁两端的驴头和配重上下往复运动，可轻松改造老旧的游梁式抽油机；第三、钢带的固定为弹性固定，既保证每根钢带受力均匀，又有缓冲作用，弹簧组件即可为拉力弹簧又可为压缩弹簧。第四、配有卷扬式的防下坠的卷绕钢带，可实现配重自提与导向臂让位。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的一种游梁式智能曳引抽油机，包括钢结构底座2、支架17、游梁10、驱动电机3、曳引钢带4、弹簧组件8、钢丝绳13、悬绳器14和抽油杆15，所述支架17通过钢结构底座2固定在地基1上，所述支架17顶端设有支架中轴9，所述游梁10的中部固定在支架中轴9上，所述游梁10一端的驴头11通过钢丝绳13与悬绳器14相连接，且悬绳器14的下端固定有抽油杆15，所述游梁10的另一端设有调节式配重固定座，所述调节式配重固定座包括电机61、减速机62、调节杆64和齿条65，所述齿条65固定在游梁10的上下两侧，所述调节杆64的两端分别铰接有齿轮66，所述齿轮66与齿条65相啮合，所述电机61与减速机62固定在游梁10上齿条65的内侧，且电机与减速机相连，所述减速机通过丝杆63与调节杆64相连接，所述调节杆64上悬挂有组合式配重块5，所述驱动电机3固定在钢结构底座2上，且驱动电机3上固定有曳引驱动轮18，所述支架17的中部还固定有导轮16，所述曳引钢带4一端通过弹簧组件8与游梁10的尾轴7相固定，另一端绕过曳引驱动轮18和导轮16后通过弹簧组件8与游梁10的前轴相固定。
所述曳引驱动轮上还设有卷绕钢带12，且卷绕钢带12绕过导轮后通过弹簧组件8固定在游梁10上前轴的内侧。所述弹簧组件包括连接套筒、连接杆和弹簧，所述连接杆的一端设有限位块，连接杆贯穿连接套筒，所述弹簧套设在连接杆上，且位于限位块和连接套筒的底部之间。
本发明的驱动电机从结构上为以YB2系列三相异步电动机为基础，转子镶嵌永磁材料而形成的新型的三相永磁同步电动机，电机尾端安装有叠式制动器。一方面，结构与常规电机差异不大通用性强，易更换。另一方面，采用的低功率失电制动器，确保设备与人员安全。
本发明的曳引钢带和卷绕钢带采用我司最新研发的201420468783.1《一种扁平钢丝绳芯提升带》，相同破断载荷要求下，相比现有市场上的钢丝绳芯带，更薄，钢丝绳直径更小，成本更低，风阻系数也小。由于钢带内部包裹的钢丝绳直径小，因此要求的驱动轮直径也更小，根据公式：T=F·r，相同的设备机型，由于抽油杆与配重的拉力差是相同的，因此F相同的情况下，驱动轮的r越小使得驱动轮的扭矩T越小，从而使提供动力的电机扭矩也越小。
本发明的配重采用组合式，当钢带固定并预紧后，电机转动可先自提部分配重上升到一定高度后将驴头的悬绳器挂上抽油杆，然后电机慢速反转后把剩余的配重挂上，设备自动运行即可。
本发明的钢丝绳芯带的运行方式采用曳引式，替换现有市场机型的卷扬式从而提供高了钢带的使用寿命及降低了相应的安装成本。钢带一端固定在游梁的驴头一侧，另一端固定在游梁的配重一侧，每一侧都通过弹簧组件铰接在游梁上，一方面：可对突然的卡泵等情况起到缓冲的作用，保护设备和人身安全，另一方面，由于一个冲程过程中，游梁两侧的交接点到电机轴距离的变化不一致，这时弹簧组件就起到自动补偿的功能，使得曳引钢带始终处于张紧状态，从而钢带在驱动轮上不打滑。
由于本发明驱动轮上的曳引钢带为曳引的方式，可能发生曳引钢带张紧力不够将发生打滑，此时配重端可能会下坠，或者曳引钢带断绳则游梁处于自由状态，两边重的一端则往下坠，为确保安全在驱动轮上固定有独立的钢带，卷绕在驱动轮上，为卷扬形式，当发生上述故障时，电机制动可使得游梁固定在某个角度（大部分情况是配重下坠，因此只增加驴头一侧的卷绕钢带即可，当然配重一侧加卷绕钢带也可以）。由于卷绕钢带上端的弹簧组件刚度小于曳引带上的弹簧刚度，因此正常运行过程中卷绕钢带受力较小。同时也可当做自提配重用（无需预先对曳引钢带预紧）。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。