CN101182762A - 游梁式节能抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田使用的抽油机械，具体为一种游梁式节能抽油机。解决了现有游梁式抽油机因工作原理和结构的限制，特别是对工作过程机理的认识局限，难以实现真正节能的问题，包括中央支架、游梁、抽油泵杆、和由电机、减速器驱动转动的一端固定有平衡块的曲柄，游梁一端固定有驴头，另一端通过连杆与曲柄连接，中央支架上游梁下方设置有能量存储利用装置，所述能量存储利用装置包括固定于中央支架上的支撑固定体、由支撑固定体支撑的能相对支撑固定体沿固定方向往复运动的支撑杆，支撑杆上固定有调节压套，支撑杆上调节压套与固定体之间套有弹簧。本发明结构简单、合理，节能效果好，适用于其它所有平衡类型的游梁式抽油机。

Description

游梁式节能抽油机

技术领域

本发明涉及油田使用的抽油机械，具体为一种游梁式节能抽油机。

背景技术

现有游梁式抽油机，包括中央支架、设置于中央支架顶端的游梁、抽油泵杆、和由电机、减速器驱动转动的一端固定有平衡块的曲柄，游梁一端固定有通过钢索连接抽油泵杆的驴头，另一端通过连杆与曲柄连接。曲柄在电机、减速器的驱动下带动平衡块连续运转，通过连杆带动游梁以中央支架顶端为转动中心往复上下运动，进而通过驴头、钢索带动抽油泵杆垂直上下往复运动，实现对地层深处原油的抽取。一般理论认为，游梁式抽油机能量损失有三块：一是传动部件和连动部件的机械效率损失，可通过提高传动部件的机械效率解决；二是不平衡时上下冲程耗能差别的能量损失，可通过调平衡解决；三是驴头换向瞬时，游梁、驴头、横梁、连杆和抽油杆、油液自重的动能损失。目前针对前两种能量损失所采取的抽油机节能技术我们屡见不鲜，尤其是通过调平衡节能的，但是目前针对第三种能量损失进行节能的尚属空白。下面对第三种能量损失进行分析：在整个工作过程中，曲柄在电机、减速器的驱动下带动平衡块连续运转的过程，不存在换向时停顿损失动能；而抽油机向上抽油和回程时，电机额定转速运转输入功率在换向瞬时功率最大、能量输出最大，抽油机向上抽油时，平衡重力做功，增加抽油泵杆的势能，同时速度降为零。这时抽油机的游梁、驴头、连杆等都在换向时停顿，同时抽油泵杆、油液自重也在换向时停顿，动能全部转化为势能(亦可理解为动能损失)，造成整机的能量损失。另外，在每个抽油循环过程中，抽油机的游梁、驴头、连杆等，以及抽油泵杆、油液自重在换向停顿后的起动，需电机做功，补充能量；同时还需克服换向时的惯性，将大量耗费电机能量，导致能源浪费的问题。究其主要原由是由游梁式抽油机的工作原理和结构限制造成，特别是由于对工作过程机理的认识局限，因而难以实现真正意义上的节能。

发明内容

本发明针对现有游梁式抽油机因工作原理和结构的限制，特别是对工作过程机理的认识局限，难以实现真正节能的问题，从驴头换向瞬时，游梁、驴头、横梁、连杆和抽油杆、油液自重的动能损失的角度，提供了一种机械效率高、能耗低的游梁式节能抽油机。

本发明是采用如下技术方案实现的：游梁式节能抽油机，包括中央支架、设置于中央支架顶端的游梁、抽油泵杆、和由电机、减速器驱动转动的一端固定有平衡块的曲柄，游梁一端固定有通过钢索连接抽油泵杆的驴头，另一端通过连杆与曲柄连接，中央支架上游梁下方设置有能量存储利用装置，所述能量存储利用装置包括固定于中央支架上的支撑固定体、由支撑固定体支撑的能相对支撑固定体沿固定方向往复运动的支撑杆，支撑杆上固定有调节压套，支撑杆上调节压套与支撑固定体之间套有弹簧。

工作时，游梁在上下运动的过程中，当游梁在运动接近上止点或下止点(换向点)时，必然与能量储存利用装置的支撑杆接触，压动支撑杆，使支撑杆上调节压套与固定体之间的弹簧压缩，将动能转化为弹性势能(即能量储存)，当运动至换向点时，弹性势能转化为动能(即能量释放)，克服换向时的惯性力，将游梁反向推出，继续回程，无须电机额外做功，进而节约能量。

与现有技术相比，本发明在中央支架上游梁下方增设能量储存利用装置，将抽油机的游梁、驴头、连杆等，以及抽油泵杆、油液自重在换向的动能转化为弹簧的弹性势能加以储存，释放时能克服惯性力进行换向，无须电机额外做功，进而节约能量。

上述能量储存利用装置的能量储存和能量释放的大小可根据现场测试的大小进行调节以达到最佳的节能效果，进而降低配套功率。调节步骤如下：1、调平衡，用现有办法调整平衡，使抽油泵杆与平衡块平衡，检查抽油泵杆上行程和下行程电流是否接近或一致；2、调节能量储存利用装置的存储能量大小(多少)，调节时支撑固定体和弹簧固定不动，调节压套在支撑杆的位置可在一定范围内(例如：0至500mm)调整，这时调节压套与支撑固定体之间的距离得到调整，即能量储存利用装置与游梁之间的距离和角度得到调整，进而调节装置内弹簧的压缩量，以及储存能量和释放能量大小。调整是否合适，是否能将换向时的能量充分利用，以当游梁式抽油机抽油泵杆换向时，电机的电流不出现峰值为佳。

本发明结构简单、合理，节能效果好，适用于其它所有平衡类型的游梁式抽油机。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为实施例1中能量存储利用装置的结构示意图；

图3为实施例1中抽油泵杆上升中间位置示意图；

图4为实施例1中抽油泵杆上升极限位置示意图；

图5为实施例1中抽油泵杆下降中间位置示意图；

图6为实施例1中抽油泵杆下降极限位置示意图；

图7为本发明实施例2的结构示意图；

图8为实施例2中能量存储利用装置的结构示意图；

图9为本发明实施例3的结构示意图；

图10为实施例3中能量存储利用装置的结构示意图；

图中：1-中央支架；2-游梁；3-抽油泵杆；4-平衡块；5-曲柄；6-钢索；7-驴头；8-连杆；9-固定套筒；10-支撑杆；11-调节压套；12-弹簧；13-滚轮；14-接触块；15-弹簧座；16-安装架；17-通孔；18-左固定座；19-右固定座；20-通孔；21-固定座。

具体实施方式

实施例1

如图1-图6所示，游梁式节能抽油机，包括中央支架1、设置于中央支架1顶端的游梁2、抽油泵杆3、和由电机、减速器驱动转动的一端固定有平衡块4的曲柄5，游梁2一端固定有通过钢索6连接抽油泵杆3的驴头7，另一端通过连杆8与曲柄5连接，中央支架1上游梁2下方设置有能量存储利用装置，所述能量存储利用装置包括固定于中央支架1上的支撑固定体、由支撑固定体支撑的能相对支撑固定体沿固定方向往复运动的支撑杆10，支撑杆10上固定有调节压套11，支撑杆10上调节压套11与支撑固定体之间套有弹簧12。所述支撑固定体为固定套筒9；支撑杆10与游梁2相对的端部(即支撑杆10顶端)固定有滚轮13，这样使抽油机的能量储存释放装置与游梁2纯滚动接触，避免了能量损失。

具体实施时，能量存储利用装置固定于中央支架1的两侧，即中央支架曲柄侧、中央支架驴头侧；如支撑杆10较长，固定套筒9底部开有供支撑杆10伸缩的通孔17；为了便于安装和调整能量储存利用装置的角度、距离，所述能量储存利用装置通过安装架16固定于中央支架1上。

为充分说明本发明所述能量储存利用装置的工作过程，如图3至图6所示，以抽油机的一次抽油循环过程为例，分析能量储存利用装置在抽油循环中的各工作状态：图3中，当曲柄顺时针由0度(垂直位置)旋转大约90度时，抽油泵杆处于上升中间位置，游梁处于水平状态，能量储存利用装置不工作；图4中，曲柄顺时针旋转至大约180多度，驴头抬至上止点，抽油泵杆处于上升极限，此时，中央支架曲柄侧的能量储存利用装置内的弹簧发生形变，且形变量最大，即将游梁上升到停止前的游梁、驴头、横梁、连杆、抽油泵杆、油液自重的动能转化为弹性势能存储在弹簧中，并在游梁回程(即开始下降)时，将弹簧的弹性势能转化为动能(即将储存的能量完全释放)，克服惯性做功；图5中，曲柄顺时针旋转至大约270多度时，抽油泵杆处于下降中间位置，游梁处于水平状态，能量储存利用装置不工作；图6中，曲柄顺时针旋转至大约360度，抽油泵杆处于下降极限位置，驴头降至下止点，中央支架驴头侧的能量储存利用装置将游梁下降到停止时的游梁、驴头、横梁、连杆、抽油杆、油液自重的动能存储在弹簧中，当游梁开始上升时释放弹簧的弹性势能，转化为游梁、驴头、横梁、连杆、抽油泵杆、油液自重的上升动能，至此一个抽油工作循环过程完成。

实施例2

如图7、图8所示，游梁式节能抽油机，包括中央支架1、设置于中央支架1顶端的游梁2、抽油泵杆3、和由电机、减速器驱动转动的一端固定有平衡块4的曲柄5，游梁2一端固定有通过钢索6连接抽油泵杆3的驴头7，另一端通过连杆8与曲柄5连接，中央支架1上游梁2下方设置有能量存储利用装置，所述能量存储利用装置包括固定于中央支架1上的支撑固定体、由支撑固定体支撑的能相对支撑固定体沿固定方向往复运动的支撑杆10，支撑杆10上固定有调节压套11，支撑杆10上调节压套11与支撑固定体之间套有弹簧12。支撑杆10与游梁2相对的端部(即支撑杆10的顶端)与游梁2铰接；所述支撑固定体为开有用于支撑杆10穿过的通孔20的固定座21；为了固定好弹簧12，保证弹簧12压缩时不发生倾斜压缩(即使弹簧12各处形变量一致)，弹簧12两端固定有套于支撑杆10上的弹簧座15和接触块14。同实施例1，所述的能量存储利用装置固定于中央支架1的两侧，即中央支架曲柄侧、中央支架驴头侧。

实施例3

如图9、10所示，游梁式节能抽油机，包括中央支架1、设置于中央支架1顶端的游梁2、抽油泵杆3、和由电机、减速器驱动转动的一端固定有平衡块4的曲柄5，游梁2一端固定有通过钢索6连接抽油泵杆3的驴头7，另一端通过连杆8与曲柄5连接，中央支架1上游梁2下方设置有能量存储利用装置，所述能量存储利用装置包括固定于中央支架1上的支撑固定体、由支撑固定体支撑的能相对支撑固定体沿固定方向往复运动的支撑杆10，支撑杆10上固定有调节压套11，支撑杆10上调节压套11与支撑固定体之间套有弹簧12。所述支撑固定体为开有用于支撑杆10穿过的通孔20的固定座21；所述支撑杆10为半圆弧状支撑杆，半圆弧状支撑杆10的首尾两端与游梁2铰接固定，半圆弧状支撑杆10两端分别固定有调节压套11，调节压套11与固定座21之间半圆弧状支撑杆10上套有弹簧12。半圆弧状支撑杆10上固定座21两侧还套有接触块14，弹簧12位于接触块14与固定座21之间，接触块14与固定座21的相对面为相互平行的倾斜面。这样，能保证套于半圆弧状支撑杆10上的弹簧12在初始状态时，呈自然状态，无局部压缩，或者有压缩，但形变量一致；在受压状态时，弹簧12各处的形变一致。所述固定座21由分开的左固定座18、右固定座19构成。

Claims (10)

1.一种游梁式节能抽油机，包括中央支架(1)、设置于中央支架(1)顶端的游梁(2)、抽油泵杆(3)、和由电机、减速器驱动转动的一端固定有平衡块(4)的曲柄(5)，游梁(2)一端固定有通过钢索(6)连接抽油泵杆(3)的驴头(7)，另一端通过连杆(8)与曲柄(5)连接，其特征在于：中央支架(1)上游梁(2)下方设置有能量存储利用装置，所述能量存储利用装置包括固定于中央支架(1)上的支撑固定体、由支撑固定体支撑的能相对支撑固定体沿固定方向往复运动的支撑杆(10)，支撑杆(10)上固定有调节压套(11)，支撑杆(10)上调节压套(11)与支撑固定体之间套有弹簧(12)。

2.根据权利要求1所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：支撑杆(10)与游梁(2)相对的端部固定有滚轮(13)。

3.根据权利要求1所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：支撑杆(10)与游梁(2)相对的端部与游梁(2)铰接。

4.根据权利要求1所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：所述支撑固定体为固定套筒(9)，固定套筒(9)底部开有供支撑杆(10)伸缩的通孔(17)。

5.根据权利要求1所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：所述支撑固定体为开有用于支撑杆(10)穿过的通孔(20)的固定座(21)。

6.根据权利要求5所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：所述支撑杆(10)为半圆弧状支撑杆，半圆弧状支撑杆(10)的首尾两端与游梁(2)铰接固定，半圆弧状支撑杆(10)两端分别固定有调节压套(11)，调节压套(11)与固定座(21)之间半圆弧状支撑杆(10)上套有弹簧(12)。

7.根据权利要求6所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：半圆弧状支撑杆(10)上固定座(21)两侧还套有接触块(14)，弹簧(12)位于接触块(14)与固定座(21)之间，接触块(14)与固定座(21)的相对面为相互平行的倾斜面。

8.根据权利要求1至3任意权利要求所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：弹簧(12)两端固定有套于支撑杆(10)上的弹簧座(15)和接触块(14)。

9.根据权利要求7所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：所述固定座(21)由分开的左固定座(18)、右固定座(19)构成。

10.根据权利要求1所述的游梁式节能抽油机，其特征在于：所述能量储存利用装置通过安装架(16)固定于中央支架(1)上。

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