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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201410720338422申请日20141201201420429728120140731CNE21B43/00200601F16D65/14200601F16D121/2020120171申请人孙宝利地址100120北京市西城区六铺炕街1号楼东二楼222224室72发明人孙宝利74专利代理机构北京万慧达知识产权代理有限公司11111代理人李春晅代峰54发明名称油田抽油机制动装置及其智能控制系统57摘要本发明公开了一种油田抽油机制动装置及其智能控制系统；该制动装置安装于减速机上，所述减速机的输入轴连接有驱动皮带轮，所述驱动皮带轮的轮毂的径向表面作为制动。
2、盘；在相对于所述轮毂的径向表面处设有电磁制动器；断电时，所述电磁制动器紧抵于所述轮毂的径向表面而产生摩擦力阻止减速机的运转；供电时，所述电磁制动器被电磁吸附，与所述轮毂的径向表面形成间隙以解除减速机的制动。本发明可以实现抽油机非人工控制的制动装置以及智能控制系统，以解决抽油机的自动控制和运行时的安全可靠性问题。66本国优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图4页10申请公布号CN104500000A43申请公布日20150408CN104500000A1/2页21一种油田抽油机制动装置，安装于减速机上；其特征在于所述减速机的输入轴连接。
3、有驱动皮带轮，所述驱动皮带轮的轮毂的径向表面作为制动盘；在相对于所述轮毂的径向表面处设有电磁制动器；断电时，所述电磁制动器紧抵于所述轮毂的径向表面而产生摩擦力阻止减速机的运转；供电时，所述电磁制动器被电磁吸附，与所述轮毂的径向表面形成间隙以解除减速机的制动。2如权利要求1所述的制动装置，其特征在于所述电磁制动器为二个，相对于所述轮毂的径向表面对称设置。3如权利要求2所述的制动装置，其特征在于所述电磁制动器通过固定组件固定于所述减速机的箱体上。4如权利要求3所述的制动装置，其特征在于所述固定组件包括固定板和制动器固定支架，所述驱动皮带轮和电磁制动器设于固定板和制动器固定支架之间，所述固定板与所述。
4、减速机的箱体连接，所述制动器固定支架与所述固定板相连接；所述电磁制动安装于所述制动器固定支架上；制动时，所述电磁制动器与所述轮毂的径向表面无间隙，而与所述制动器固定支架有间隙；解除制动时，所述电磁制动器与所述轮毂的径向表面有间隙，而与所述制动器固定支架无间隙或间隙减小。5如权利要求4所述的制动装置，其特征在于所述制动器固定支架上安装有手动释放装置，所述手动释放装置包括连杆机构和手柄；所述连杆机构分别与所述电磁制动器和手柄连接，在减速机的制动状态时，当施外力于所述手柄，所述手柄作用于所述连杆机构，将所述电磁制动器解除自动制动状态。6如权利要求5所述的制动装置，其特征在于连杆机构包括二个制动器连杆。
5、和连接板，二个所述制动器连杆的一端分别固定于二个对称设置的所述电磁制动器上，另一端活动共同连接于同一连接板上，所述连接板还与手柄活动连接；所述手柄在接近于所述手柄的活动连接处的适当位置设有作为杠杆支点的支撑销。7如权利要求16中任一所述的制动装置，其特征在于所述电磁制动器与刹车控制器电连，所述刹车控制器的控制电路包括全波/半波整流切换电路和延时关断触发电路，其用于输出直流电压启动电磁制动器的制动片松开，在延时时间到达后，降低直流电压，保持制动片松开状态。8如权利要求7所述的制动装置，其特征在于由二极管D3、D4、D5及可控硅Q1组成全波/半波整流切换电路，用于控制输出至制动器的电压；芯片U2、。
6、电阻R2、电容C4、电容C5组成延时关断触发电路；上电时U2的输出端3脚输出高电平，经电阻R3、二极管D2后控制可控硅Q1单向导通，输入的220V交流电全波整流后，输出220V有效值直流电压至电磁制动器，使电磁制动器松开制动片；U2的延时时间到达后关断输出，可控硅Q1关闭，220V交流电只经过二极管D5、D4完成半波整流，输出低于110V有效值直流电压供给电磁制动器保持松开刹车状态。9一种油田抽油机制动装置智能控制系统，其特征在于智能控制系统包括权利要求18中任一所述的制动装置和电气控制装置，所述电气控制装置通过刹车控制器与所述电磁制动器电连接；所述电气控制装置还包括伺服驱动器和过载保护电路，。
7、所述过载保护电路用于电机电流超过所设定的范围时，输出继电器断开以使所述电磁制动器即刻制动。权利要求书CN104500000A2/2页310如权利要求9所述的智能控制系统，其特征在于所述过载保护电路为所述伺服驱动器设有连接所述电磁制动器的两个接线端子BK1、BK2，所述刹车控制器的动作由中间继电器KL控制；KL接通时，刹车控制器控制电磁制动器松开制动；KL断开时，刹车控制器立即控制电磁制动器闭合制动；其中，KL由触头KM2及K1、K2两接点控制，K1、K2连接伺服驱动器内部常开继电器；当电机负载超过所设定的范围时，伺服驱动器内部继电器释放，K1、K2之间断开，KL随即断电，刹车控制器控制的电磁制。
8、动器随之断电。权利要求书CN104500000A1/5页4油田抽油机制动装置及其智能控制系统技术领域0001本发明涉及一种油田抽油机所用的制动装置，以及控制制动装置的智能系统。背景技术0002目前，油田抽油机使用的基本是传统的人力手动制动装置。该装置的不足操作不便，比较费力、安全可靠性差、存在隐患等。而且，由于常规抽油机的制动器手刹车是采用机械形式，由人工进行操作，对抽油机运行期间，抽油杆意外断脱，使得配重急速下落，抽油机瞬间失去平衡，常有造成抽油机机械部件损坏或翻车等事故。发明内容0003为了克服上述缺陷，本发明提供一种可以实现抽油机非人工控制的制动装置以及智能控制系统，以解决抽油机的自动控。
9、制和运行时的安全可靠性问题。0004为实现上述目的，本发明提供如下技术方案0005一种油田抽油机制动装置，安装于减速机上；所述减速机的输入轴连接有驱动皮带轮，所述驱动皮带轮的轮毂的径向表面作为制动盘；在相对于所述轮毂的径向表面处设有电磁制动器；断电时，所述电磁制动器紧抵于所述轮毂的径向表面而产生摩擦力阻止减速机的运转；供电时，所述电磁制动器被电磁吸附，与所述轮毂的径向表面形成间隙以解除减速机的制动。0006进一步地，所述电磁制动器为二个，相对于所述轮毂的径向表面对称设置。0007进一步地，所述电磁制动器通过固定组件固定于所述减速机的箱体上。0008进一步地，所述固定组件包括固定板和制动器固定支。
10、架，所述驱动皮带轮和电磁制动器设于固定板和制动器固定支架之间，所述固定板与所述减速机的箱体连接，所述制动器固定支架与所述固定板相连接；所述电磁制动安装于所述制动器固定支架上；制动时，所述电磁制动器与所述轮毂的径向表面无间隙，而与所述制动器固定支架有间隙；解除制动时，所述电磁制动器与所述轮毂的径向表面有间隙，而与所述制动器固定支架无间隙或间隙减小。0009进一步地，所述制动器固定支架上安装有手动释放装置，所述手动释放装置包括连杆机构和手柄；所述连杆机构分别与所述电磁制动器和手柄连接，在减速机的制动状态时，当施外力于所述手柄，所述手柄作用于所述连杆机构，将所述电磁制动器解除自动制动状态。0010进。
11、一步地，连杆机构包括二个制动器连杆和连接板，二个所述制动器连杆的一端分别固定于二个对称设置的所述电磁制动器上，另一端活动共同连接于同一连接板上，所述连接板还与手柄活动连接；所述手柄在接近于所述手柄的活动连接处的适当位置设有作为杠杆支点的支撑销。0011进一步地，所述电磁制动器与刹车控制器电连，所述刹车控制器的控制电路包括全波/半波整流切换电路和延时关断触发电路，其用于输出直流电压启动电磁制动器的说明书CN104500000A2/5页5制动片松开，在延时时间到达后，降低直流电压，保持制动片松开状态。优选地，由二极管D3、D4、D5及可控硅Q1组成全波/半波整流切换电路，用于控制输出至制动器的电压。
12、；芯片U2、电阻R2、电容C4、电容C5组成延时关断触发电路；上电时U2的输出端3脚输出高电平，经电阻R3、二极管D2后控制可控硅Q1单向导通，输入的220V交流电全波整流后，输出220V有效值直流电压至电磁制动器，使电磁制动器松开制动片；U2的延时时间到达后关断输出，可控硅Q1关闭，220V交流电只经过二极管D5、D4完成半波整流，输出低于110V有效值直流电压供给电磁制动器保持松开刹车状态。0012在上述技术方案的基础上，本发明还提供一种油田抽油机制动装置智能控制系统，该智能控制系统包括上述的制动装置和电气控制装置，所述电气控制装置通过刹车控制器与所述电磁制动器电连接；所述电气控制装置还包。
13、括伺服驱动器和过载保护电路，所述过载保护电路用于电机电流超过所设定的范围时，输出继电器断开以使所述电磁制动器即刻制动。0013进一步地，所述过载保护电路为所述伺服驱动器设有连接所述电磁制动器的两个接线端子BK1、BK2，所述刹车控制器的动作由中间继电器KL控制；KL接通时，刹车控制器控制电磁制动器松开制动；KL断开时，刹车控制器立即控制电磁制动器闭合制动；其中，KL由触头KM2及K1、K2两接点控制，K1、K2连接伺服驱动器内部常开继电器；当电机负载超过所设定的范围时，伺服驱动器内部继电器释放，K1、K2之间断开，KL随即断电，刹车控制器控制的电磁制动器随之断电。0014本发明采用加装电磁制动。
14、器的智能控制系统的基本原理是断电即制动，供电即解除抽油杆意外断脱时，由于负载的突变，造成电机电流突然增大,伺服驱动器过载保护，伺服使能的输出继电器断开，电磁自动制动即刻制动,使抽油机在制动刹车的阻力下减缓至平衡点停止。0015本发明具有如下优点00161、针对抽油机传统的人力手动制动装置，存在的不足和问题，本发明采用电磁制动器用于抽油机的制动装置，可以很好地排除抽油机常规停机面临的操作不便，比较费力、人员因素大等问题。00172、本发明提供的智能控制系统，进一步提高抽油机运行时的安全可靠性。一方面，某些方面在供电时，电磁制动器即解除制动，抽油机进入运行状态，断电即刻制动；另一方面，该控制系统实。
15、现了实时监测，特别地解决了抽油机运行且无人值守期间，当发生抽油杆意外断脱时，可实现自动制动，消除了安全隐患，安全可靠性得以确保。本发明特别适用于单头或双头游梁式抽油机。00183、根据本发明电磁制动器的特征，还配装了手动释放装置，以便于抽油机的维修保养。00194、本发明的电磁制动器使用的是直流电源，为此配备了接线盒，该接线盒具有交直流自动转换、强磁启动从大电流转换小电流并降压保持、已达到安全节能运行状态。附图说明0020图1为本发明实施例的俯视图；0021图2为本发明实施例的侧视图；说明书CN104500000A3/5页60022图3为本发明实施例的分解示意图；0023图4为本发明实施例中电。
16、磁制动器的刹车控制器的电路原理图；0024图5为本发明智能控制系统的控制柜的电气原理图。具体实施方式0025本发明的主要思想是改变传统的人工控制方式，通过在抽油机减速机的输入轴上安装电磁制动器来控制减速机的运转和停止。以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。0026如图13所示，本发明提供一种抽油机制动装置，应用于油田抽油机的减速机20。减速机20外部为箱体22，其输入轴21上连接有驱动皮带轮，驱动皮带轮的轮毂1的径向表面作为制动盘；在相对于轮毂1的径向表面处对称设有2个电磁制动器4；该电磁制动器2的功能在于使减速机1在很短时间内停止运转并闸住不动，其前端工作面具有制动片；具体。
17、来说，断电时，电磁制动器4的制动片紧抵于轮毂4的径向表面而产生摩擦力阻止减速机20的运转；供电时，电磁制动器4被电磁吸附，与轮毂1的径向表面形成间隙以解除减速机20的制动。0027电磁制动器4可采用现有技术中的任何电磁制动器，本发明在此不做任何限定。从工作原理来说，电磁制动器的控制器，主要用来断电控制制动器设备。断电时制动器在静态保护状态下，由弹簧夹紧制动片产生固定的摩擦阻力，达到锁定转动轴的作用。通电时松开制动转动轴，靠往制动器内部线圈输入直流电压产生定向磁场，磁力将弹簧弹力相抵消而将制动器的制动片松开，使制动器转动轴呈自由转动状态。本实施例中，比如可以采用常规的弹簧和磁轭的组合结构，其作用。
18、就是通电时，利用电磁力产生吸力，弹簧压缩，使得电磁制动器远离制动目标对象，即本实施例中的轮毂；断电时，弹簧回复力作用下，该电磁制动器靠近并紧抵于制动目标对象。0028上述电磁制动器4通过固定组件固定于减速机的箱体22上。固定组件包括固定板2和制动器固定支架3，驱动皮带轮毂1和电磁制动器4设于固定板2和制动器固定支架3之间，固定板2与减速机的箱体22通过固定螺栓10固定连接，制动器固定支架3与固定板2通过多个固定螺栓10相连接；电磁制动器4通过固定螺栓12安装于制动器固定支架3上。制动时，电磁制动器4与轮毂1的径向表面无间隙，而与制动器固定支架3有间隙；解除制动时，电磁制动器4与轮毂1的径向表面。
19、有间隙，而与制动器固定支架3无间隙或间隙减小。制动器固定支架3上还安装有手动释放装置，以便于抽油机的维修保养时使用。0029手动释放装置包括连杆机构和手柄16；连杆机构分别与电磁制动器4和手柄16连接。具体来说，该连杆机构包括二个制动器连杆6和一个连接板7，其一端分别通过螺栓固定于二个对称设置的电磁制动器4上，另一端通过连接销5连接于同一连接板7上，该连接板7在手柄自由状态时垂直于连杆6，该连接板7进一步通过连接销9与手柄16连接；手柄16在接近于连接销9的适当位置连接一个支撑销15，该支撑销15一端由螺栓13、支撑板14固定于制动器固定支架3，另一端连接于手柄16，以起到杠杆支点的作用，使得。
20、操作省力。0030优选地，为了保证连接板7的移动不出现偏移，在连接板7上开有导向槽，并限位于设在制动器固定支架3上的导向销轴。说明书CN104500000A4/5页70031安装时，将电磁制动器4和固定组件与减速机箱体22连接后，由电源供电，该电磁制动器4被电磁吸附，此时将驱动皮带轮与减速机输入轴相连接，再断开电源，安装完毕。作为一种优选方式，电磁制动器4的制动片与驱动皮带轮毂1的径向表面的间隙不大于10MM。0032当电磁制动器4通电运行时，电磁制动器4从制动解除状态，而手动释放器手柄16则在自由状态；当电磁制动器4断电制动时，该电磁制动器4在自动制动状态，而此时向下压手动释放器手柄16则解。
21、除制动。即，再参阅图1，在减速机的制动状态时，当向下施力于手柄16，手柄16提起连接板7，二个连杆6被提起，同时二个电磁制动器4被移动，使之与轮毂1的径向表面出现间隙，从而将所述电磁制动器4解除自动制动状态。0033发明人发现，由于电磁制动器的制动力较大，松开制动器的制动片时需要较大的磁力抵消弹簧弹力，因此长时间松开制动器的制动片时，需要耗费大量的电能。居于刹车松开瞬间需要较大电压产生磁力吸住衔铁，而吸住衔铁后只需要小部分磁力即可保持当前状态的原理，故而设计了一个专用于电磁制动器的控制器，既能保证电磁制动器能达到良好的控制效果，同时降低电磁制动器的自身功耗，达到节能省电的效果。0034整个电磁。
22、制动器的控制器刹车控制器电路原理图如图4所示。端子CN1连接交流220V电源输入，端子CN2连接电磁制动器。0035220V的单相交流电经电容C1、电阻R1降压，由稳压二极管Z1、二极管D1整流稳压后变为9V低压直流电，再经过芯片U1稳压成5V直流电给整个电路供电。二极管D3、D4、D5及可控硅Q1组成全波/半波整流切换电路，主要用于控制输出至制动器的电压。其它元件芯片U2、电阻R2、电容C4、电容C5组成延时关断触发电路。上电时U2的输出端3脚输出高电平，经电阻R3、二极管D2后控制可控硅Q1单向导通，输入的220V交流电全波整流后，输出220V有效值直流电压至制动器，使制动器松开制动片。U。
23、2的延时时间到达后关断输出比如延迟时间为05秒，可控硅Q1关闭，220V交流电只经过二极管D5、D4完成半波整流，输出110V有效值直流电压供给自动制动器保持松开刹车状态。通过控制输出直流电的电压达到有效降低电磁制动器能耗的效果。0036在上述发明的基础上，本发明还提供了一种智能控制系统，包括电磁制动器和电气控制装置。图5示出了电气控制装置的控制柜的电气原理图。0037三相四线制的380V电源从L1、L2、L3、N处输入，经总闸空开QS1接入点表。面板上面的SB1为系统停止按钮，SB2为系统启动按钮，SB3为模式切换旋钮，用于节能模式跟工频模式的切换。0038按SB1按钮启动系统，同时KM1的。
24、辅助常开触点闭合自锁，系统得电工作。KM2与KM3在电路上进行逻辑互锁，用于控制模式的切换，防止切换模式的时候造成电源短路。当SB3切换到节能模式时，KM3闭合自锁，同时KM3的常闭触点断开，使KM2断开控制回路，电机通过KM3接入伺服驱动器，伺服驱动器与能耗回馈单元投入工作。0039根据工况，伺服驱动器实时调节输出的电流电压，时刻保持电机的有功功率为最佳状态。当抽油机配重不匹配、井底环境变化的时候，势必造成抽油机运转速度大于控制所设定的速度，此时伺服驱动器控制电机保持原有速度的同时，将其所反馈回来的能量经过回馈单元反馈到电网，让系统节省半个工作周期的能量开支，从而达到更进一步的省电效果。说明。
25、书CN104500000A5/5页80040如果有特殊原因不能采用节能模式时，可将SB3切换到工频模式，按SB1停止系统，待系统停止后，重新按SB2启动系统，KM2闭合，KM3断开，电机通过KM2直接接入电网运转。0041所述控制系统设有BK1、BK2两个接线端子，连接外部的所述电磁制动器；所述电磁制动器的动作由中间继电器KL控制；KL接通时，刹车控制器控制电磁制动器松开制动片；KL断开时，电磁制动器闭合制动片；其中，由触头KM2及K1、K2两接点控制，K1、K2连接伺服驱动器内部常开继电器；当采用工频模式时，KM2闭合，供电给电机的同时，接通KL闭合，刹车控制器输出端子BK1、BK2输出电压。
26、给外部的电磁制动器，使其松开制动片；当采用节能模式时，伺服驱动器在确保能够输出电压控制电机，并且无故障的情况下，闭合内部继电器，接通K1、K2两点，闭合KL，刹车控制器通过BK1、BK2给外部的电磁制动器供电松开制动片；在节能模式下，伺服驱动器时刻控制着电机的运作电压及电流，当出现断杆，或者其他机械故障发生时，由于电机负载的突变，造成电流的变化，超过所设定的范围时，伺服跳故障保护，内部继电器释放，K1、K2之间断开，KL随即断电，刹车控制器立即控制电磁制动器断电抱死。抽油机在电磁制动器刹车的阻力下慢慢下滑到平衡点。从而起到保护作用。0042触摸屏直接采用伺服驱动器内部的24V电源供电，与伺服驱动器之间采用485总线，MODEBUS通信协议通信。简化系统控制，同时将电机的实时电流、电压、转速等从驱动器那读取回来，然后以图表的方式显示出来，方便数据的分析。0043当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。说明书CN104500000A1/4页9图1图2说明书附图CN104500000A2/4页10图3说明书附图CN104500000A3/4页11图4说明书附图CN104500000A4/4页12图5说明书附图CN104500000A。