CN102979486B - 一种动力下放式塔架抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种动力下放式塔架抽油机，包括底座(1)、塔架(3)、连接在底座(1)上的动力系统(2)、前吊带牵引系统及后吊带牵引系统，所述动力系统(2)包括顺序连接的电机(13)、减速器(17)和卷筒(21)；所述电机(13)与控制系统连接；所述减速器(17)输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器(16)；所述减速器(17)输出端上设有手动式制动器(56)，所述手动式制动器(56)包括设置在减速器(17)输出轴上的制动盘(52)和设置在底座(1)上的制动钩(53)，所述制动盘(52)和制动钩(53)构成棘轮结构，当制动盘(52)和制动钩(53)结合时，阻止电机(13)动力的进一步传递，当制动盘(52)和制动钩(53)脱离时，电机(13)动力正常传递；电力液压块式制动器(16)和手动式制动器(56)构成双保险制动系统。

Description

一种动力下放式塔架抽油机

技术领域

本发明涉及抽油机技术领域，具体涉及一种动力下放式塔架抽油机。

背景技术

在油田采油作业过程中,抽油机是主要的采油设备之一。常规的游梁抽油机冲程较小，自重大、占地多、平衡效果不理想、减速箱输出扭矩波动大而且抽油效率低。塔架抽油机虽然具有冲程长、重量轻、占地面积小、节能等优点，但大多还存在维修不便、作业让位、做井下示功时卸载不方便、换向冲击大、无失载保护等缺陷，其匀速运动使抽油泵在抽吸过程中载荷不能均匀变化。

另外，现有的抽油机上虽然配置有刹车装置，但由于恶劣工作环境及各种干扰的影响，有时造成刹车装置失灵的现象，严重威胁作业安全。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够安全制动刹车的动力下放式塔架抽油机，且该抽油机结构设计合理、能耗低且操作方便。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种动力下放式塔架抽油机，包括底座、塔架、连接在底座上的动力系统、前吊带牵引系统及后吊带牵引系统，

所述动力系统包括顺序连接的电机、减速器和卷筒；其中，电机和减速器输入端通过带制动轮联轴器连接，减速器输出端和卷筒通过联轴器连接；所述卷筒的中心轴两端通过轴承座和轴承座支撑，且外圆面上分别设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽；所述电机与控制系统连接；其中，所述减速器输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器；所述减速器输出端上设有手动式制动器，所述手动式制动器包括设置在减速器输出轴上的制动盘和设置在底座上的制动钩，所述制动盘和制动钩构成棘轮结构，当制动盘和制动钩结合时，阻止电机动力的进一步传递，当制动盘和制动钩脱离时，电机动力正常传递；电力液压块式制动器和手动式制动器构成双保险制动系统。

进一步，所述前吊带牵引系统包括前导轮、悬臂梁、前吊带和悬绳器，前吊带一端固定在前吊带环形槽中，另一端从塔架中穿过，绕过安装在塔架顶端的前导轮及悬臂梁上的导向轮，端部与悬绳器连接构成前吊带牵引系统。

进一步，所述后吊带牵引系统包括后导轮、后吊带、导轨和配重箱，所述导轨垂直设置在塔架顶端和底座之间；后吊带一端固定在所述后吊带环形槽中，另一端从塔架中穿过，绕过安装在塔架顶端的后导轮，与配重箱连接构成后吊带牵引系统。

进一步，悬臂梁通过支座设置在塔架上平台上，悬臂梁通过销轴与支座铰接；悬臂梁前端支架伸出塔架上平台；悬臂梁前端支架下端开有窄条；悬臂梁前端支架上端上设有滑轮，滑轮两轴端设置在轴承座内，通过螺栓紧固；前吊带绕过滑轮穿过窄条。由于前吊带端部通过吊带接头连接悬绳器，吊带接头宽度大于窄条，吊带接头上行至悬臂梁前端支架下端时受阻，从而带动悬臂梁绕销轴旋转，则悬臂梁会上翻让开井口上方位置，既可完成其作业让位动作。

进一步，所述配重箱上设置有导向润滑盒，所述导向润滑盒夹持在所述导轨的导向立柱上，所述导向润滑盒内设置有润滑脂，导向润滑盒与导向立柱的接触面上设置润滑脂透孔，导向润滑盒通过后吊带牵引系统带动沿导向立柱上下滑动，润滑脂通过润滑脂透孔渗出导向润滑盒与导向立柱的面接触形成润滑油膜。

进一步，所述悬绳器由横梁和调整块组成；横梁上设有球形窝，调整块下端设为对应于球形窝的球头；横梁和调整块上均设有中心通孔，横梁的球形窝与调整块的球头对正时，通孔轴线重合。

进一步，所述配重箱由多个配重块连接组合而成，且能够根据需要增减增减配重块。

进一步，所述塔架为组合式结构，由多节塔架节连接而成，能够根据现场需求增减塔架节从而抬高或降低塔架高度；所述塔架或者为整体式结构。

进一步，所述卷筒为分体式结构，每一卷筒分体上均设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽。

更进一步，所述卷筒的前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面上铣有平面，所述前吊带和后吊带一端分别通过螺栓和截面为弓形的压板固定在该平面上，所述压板外圆面与前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面匹配为整圆。

由于采用上述技术方案，本发明创造提供的抽油机具有以下优点：

1、本发明塔架为多节塔架节组成，各塔架节通过螺栓联接，分体式塔架可以根据工况的要求增减节数，以改变抽油油机塔架高度。同时该结构设计充分考虑了塔架过高、过长给运输造成的压力。

2、本发明井口让位方便，当卸下悬绳器后，吊带接头上行至悬臂梁前端支架下端时受窄条阻碍，从而带动悬臂梁绕支架旋转，则悬臂梁上翻让开井口上方位置，既可完成让位动作。

3、本发明后配重导轨润滑可以自动供油润滑，其导向润滑盒内充满润滑脂，当导向润滑盒与导向立柱相互麾檫时，产生热量，便使导向润滑盒与导向立柱接触侧受热熔化，而后通过小孔，流到导向立柱面上。润滑到位，摩擦力减小，热量不足，油脂不再融化，也不再向导向立柱涂抺润滑脂，这样就达到了自动润滑的结果。

4、本发明采用的配重箱为组合式结构，由多个配重块连接而成，能够增减；其配重箱内的配重物以建筑废旧物为主，且分体小块，可以随意增减；这样就为调整抽油机的平衡提供了便利，且降低了生产成本。

5、本发明采用的自调式悬绳器，由横梁和调整块组成；横梁上有球形窝，调整块上有球头；光杆穿过悬绳器横梁和调整块的孔，当光杆无论在任何方向偏斜时，通过球头和球形窝的对正调整，悬绳器都可以自动调整方向，可以全面防止光杆偏磨井口。

6、本发明采用卷筒缠绕吊带实现卷筒变径，上冲程时，后吊带环形槽上缠满了吊带，而前吊带环形槽只有用于缓冲的一圈皮带，致使此时的轮径不等，所以此时后配重对下部主轴作用的力臂大，前端的力臂较小。则此时后配重产生的力矩是最大，减小了减速器要输出的扭矩，降低了电机所需电量。在上升的同时带后配重的的力臂在减小，带井口载荷的力臂在增大，抽油机所带井口载荷也在减小；到上死点是前端力臂最大，后端力臂最小；反过来重复了上死点的工况。上下死点都减小了电机所需电流，所以有明显的节能效果。

7、本发明所采用的动力机构设置在底座上，提高了设备制动的可靠性、安全性；提高了维护保养的便利程度，减轻了操作人员的劳动强度，提高的设备的安全性。

8、本发明采用了无线遥感自动化控制系统，手持式编程器，为远程无线控制抽油机工作状态提供了方便。还可以将运行过程中的电流、电压、各点的加速度显示在显示屏上，时时监测到抽油机各方面参数。此时还可以设置过流保护；在抽油机过载时自动停机，操控方便，安全性高。

9、本发明结构合理紧凑，省力降耗，在同样的工况下较常规抽油机重量减轻40－70%；较常规抽油机耗能减少40－70%。

10、本发明采用可编程控制器，精确控制抽油机的抽油动态，其设计合理、噪音低、容易制作、通用性好、适用性强，适用于陆地上任何工作环境下的抽油工作，易于推广，社会和经济效益良好。

11、手动式制动器的设置，在带手动操作的电力液压块式制动器的基础上，加了一个双保险，工作制动时，可以通过带手动操作的电力液压块式制动器通液压制动，也可以在不通电时手工制动；如需长时制动或是需要安全制动时，动用手动式制动器，进一步通过制动盘和制动钩结合，阻止电机动力的进一步传递；正常生产作业时，将制动盘和制动钩脱离即可，保持电机动力正常传递。本发明创造的手动式制动器结构简单，操作方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，构成本申请的一部分。示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。所给附图中：

图1为动力下放式塔架抽油机的结构示意图；

图2为图1所示动力下放式塔架抽油机的左视图；

图3为图1所示动力下放式塔架抽油机的右视图；

图4为图1所示动力系统的结构示意图；

图5为图4所示卷筒的剖面图；

图6为前吊带上行时缠绕情况示意图；

图7为后吊带上行时缠绕情况示意图；

图8为前吊带下行时缠绕情况示意图；

图9为后吊带下行时缠绕情况示意图；

图10为图1所示悬绳器的结构示意图；

图11为图10所示悬绳器的俯视图；

图12为图1所示前导轮的结构示意图；

图13为图1所示后导轮的结构示意图；

图14为图1所示悬臂梁的结构示意图；

图15为图14所示悬臂梁的俯视图；

图16为图1所示后配重箱的结构示意图；

图17为图16所示后配重箱的俯视图；

图18为图1所示导向润滑盒的结构示意图；

图19为图18所示导向润滑盒的右视图；

图20为图18所示导向润滑盒的俯视图。

图21为手动式制动器的结构示意图；

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例，来进一步说明本发明。

结合图1-图3，本优选实施例的动力下放式塔架抽油机，包括底座1、塔架3、连接在底座1上的动力系统2、前吊带牵引系统及后吊带牵引系统。塔架3为组合式结构，由多节塔架节连接而成，能够根据现场需求增减塔架节从而抬高或降低塔架高度；或者将塔架设置为整体式结构，架为整体式结构时，不用拆装，简化施工程序，适用于低塔架场合。

其中，如图4，动力系统2包括顺序连接的电机13、行星摆线减速器17和卷筒21；电机13和行星摆线减速器17输入端通过LZZ带制动轮联轴器15连接，电机13输出轴通过平键14与LZZ带制动轮联轴器15连接进行动力传递；行星摆线减速器17输出端和卷筒21通过弹性柱销齿式联轴器19及平键18连接；卷筒21两端通过轴承座20和轴承座22支撑，且外圆面上分别设置有前吊带环形槽51和后吊带环形槽50。如图1和21，行星摆线减速器17输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器16；行星摆线减速器17输出端设有手动式制动器56，手动式制动器56包括设置在行星摆线减速器17输出轴上的制动盘52和设置在底座1上的制动钩53，制动盘52和制动钩53构成棘轮结构，当制动盘52的凹槽和制动钩53凸起结合时，阻止电机13动力的进一步传递，当制动盘52的凹槽和制动钩53凸起脱离时，电机13动力正常传递。电力液压块式制动器16和手动式制动器56构成双保险制动系统。实际应用时，手动式制动器56可设置为任何结构的棘轮。电机13与控制器连接（图中未画出），控制器采用可编程控制器，能够精确控制抽油机的抽油动态，该控制器还设有无线遥感系统，能够实现远程控制，手持式编程器即可远程无线控制抽油机的工作状态。

如图1，前吊带牵引系统包括前导轮7、悬臂梁8、前吊带9和悬绳器10，前吊带9一端固定在前吊带环形槽51中，另一端从塔架3中穿过，绕过安装在塔架顶端的前导轮7及悬臂梁8上的导向轮，端部与悬绳器10连接构成前吊带牵引系统。如图14-15，悬臂梁8通过支座41设置在塔架上平台上，悬臂梁8通过销轴42与支座41铰接；悬臂梁前端支架40上端上设有滑轮37，滑轮37两轴端设置在轴承座39内，通过螺栓38紧固；悬臂梁前端支架40下端开有窄条55；前吊带9穿过窄条55。由于前吊带9端部通过吊带接头连接悬绳器，吊带接头宽度大于窄条55，吊带接头上行至悬臂梁前端支架40下端时受阻，从而带动悬臂梁绕销轴42旋转，则悬臂梁会上翻让开井口上方位置，既可完成其作业让位动作。如需放下，利用悬臂梁自重即可回复到原位。

如图10-11，悬绳器10由横梁26和调整块25组成；横梁上设有球形窝，调整块下端设为对应于球形窝的球头；横梁26和调整块25上均设有中心通孔，横梁的球形窝与调整块的球头对正时，通孔轴线重合，也通过横梁的球形窝与调整块的球头调整达到自动调心的作用。其中，挡块27通过螺钉28固定在横梁26叉口处，用于阻挡安装到位的吊绳退出。

如图1，后吊带牵引系统包括后导轮6、后吊带5、导轨11和配重箱4，所述导轨11垂直设置在塔架顶端和底座1之间；后吊带5一端固定在所述后吊带环形槽50中，另一端从塔架3中穿过，绕过安装在塔架顶端的后导轮7，与配重箱4连接构成后吊带牵引系统。如图16-17，吊带接头43与配重箱4连接，配重箱4由上配重块45和下配重块47通过螺栓46连接组合而成，且能够根据需要增减配重块。配重箱4两侧设置有导向润滑盒12，导向润滑盒夹持在导轨的导向立柱44上，导向润滑盒内设置有润滑脂，导向润滑盒与导向立柱的接触面上设置润滑脂透孔57，导向润滑盒12通过后吊带牵引系统带动沿导向立柱上下滑动，润滑脂通过润滑脂透孔57渗出导向润滑盒与导向立柱的接触面。如图18-20，导向润滑盒12包括润滑盒本体48，风帽49的设置是为了使润滑盒本体48与大气相通，形成一定压力差使润滑脂渗出。

如图5，卷筒21的前吊带环形槽51和后吊带环形槽50的外圆面上铣有平面，前吊带9和后吊带5一端分别通过螺栓24和截面为弓形的压板23固定在该平面上，压板外圆面与前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面匹配为整圆。如图4，卷筒21为分体式结构，由两个卷筒分体组成，每一卷筒分体上均设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽。卷筒21也可以是一体式结构，其外圆周面上分别设置有两个前吊带环形槽和两个后吊带环形槽。

如图12和13，前导轮7和后导轮6分别通过支座29和支座36设置在塔架上平台上，其中，前导轮7的滑轮31设置在中心轴上，中心轴两端设置在轴承座30内，通过螺栓32紧固；后导轮6的滑轮34设置在中心轴上，中心轴两端设置在轴承座35内，通过螺栓33紧固。

其中，卷筒21外圆面上分别设置有两个前吊带环形槽和两个后吊带环形槽，每一个前吊带环形槽均与一个前吊带9的一端固定连接，每一个后吊带环形槽均与一个后吊带5的一端固定连接；后导轮6均为双轮槽，均分别与两个后吊带5相匹配，前导轮7上的滑轮31，悬臂梁8上的滑轮37均为双轮槽，分别与两个前吊带9相匹配。两个前吊带9左旋缠绕在两个内侧的前吊带环形槽51内，两个后吊带5右旋缠绕在两个外侧的后吊带环形槽50内，前吊带9和后吊带11反向缠绕在卷筒21上。

工作时，电机13启动，带动卷筒21滚动，进而带动抽油机运动。抽油机的换向是通过电机13电流的转换达到。当需要抽油机让位时，前吊带9从悬绳器10脱离，点动抽油机，使前吊带9上的前吊带头慢慢上行，使悬臂梁绕支座翻转，达到抽油机作业让位要求。

首先，本发明创造抽油机所需启动扭矩小。启动时所需起动扭矩大小，决定所需消耗功率大小。抽油机运动过程为上冲程下死点启动——中间匀速运动——上冲程上死点减速——下冲程上死点加速——中间匀速运动——下冲程下死点减速。上下死点都给一个较长的加速时间。

上冲程启动时，控制电路的频率随时间变化而匀速加大，电机的转速也随电流频率加大而加快，此时的被拽引物也在匀加速。电流频率是经过一段时间后才能达到抽油机所需稳定频率，这一段时间也是被拽引物匀加速段。此时单从电机方面说，消除了部分被拽引物动量转换所需的能量消耗。如果让电机一直处匀速状态下，被拽引物动量变化所需的力将会很大，电流将必然也会很大，电机内耗必然增加；为了减少这个内耗必须加长加速时间，在上死点前的一段距离内必须减速，否则，在上死点位置时并不能使抽油机拽引物停止向上运动。因此，在被拽引物到达上死点位置前一段距离必须匀减速，也就需要所供电机的电流的频率逐渐变低，电机运动为负的加速度，以致被拽引物到上死点位置时速度为零。下冲程时，抽油机后配重部分重。抽油机的上冲程工况为悬点载荷减配重重力值为正值，下冲程时悬点载荷减配重重力值为负值，抽油机动力所做功是消除力值差。也就是说电机在重复抽油机上冲程的动作，所需电流减小，所以，这一方面它是节能的。

另一个节能的原因是：卷筒21通过缠绕吊带实现变径。如图5-图8，上冲程时，缠绕后吊带5的轮槽上缠满了吊带，而缠绕前吊带9的轮槽上吊带全部放出；致使此时缠绕前后吊带轮的轮径不等，后配重对下部主轴作用的力臂大，前端光杆载荷对下部主轴作用的力臂较小，因此缩小了前端光杆载荷和后配重对主轴产生的扭矩差；也就降低了减速器需要输出的扭矩，降低了电机电流变化所产生的内耗。下冲程时，缠绕前吊带的轮槽上缠满了吊带，而缠绕后吊带的轮槽上吊带全部放出；致使此时缠绕前后吊带轮的轮径不等，后配重对下部主轴作用的力臂小，前端光杆载荷对下部主轴作用的力臂较大；此时，也缩小了前端光杆载荷和后配重对主轴产生的扭矩差，也就降低了减速器需要输出的扭矩，降低了电机电流变化所产生的内耗。反过来重复了上死点的工况。上下死点都减小了电机所需电流，所以是节能的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，如仅是动力系统、导向润滑盒、卷筒、导向轮的具体结构的常见变化，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种动力下放式塔架抽油机，包括底座(1)、塔架(3)、连接在底座(1)上的动力系统(2)、前吊带牵引系统及后吊带牵引系统，所述动力系统(2)包括顺序连接的电机(13)、减速器(17)和卷筒(21)；其中，电机(13)和减速器(17)输入端通过带制动轮联轴器(15)连接，减速器(17)输出端和卷筒(21)通过联轴器(19)连接；所述卷筒(21)的中心轴两端通过轴承座(20)和轴承座(22)支撑，且外圆面上分别设置有前吊带环形槽(51)和后吊带环形槽(50)；所述电机(13)与控制系统连接；其特征是：所述减速器(17)输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器(16)；所述减速器(17)输出端上设有手动式制动器(56)，所述手动式制动器(56)包括设置在减速器(17)输出轴上的制动盘(52)和设置在底座(1)上的制动钩(53)，所述制动盘(52)和制动钩(53)构成棘轮结构，当制动盘(52)和制动钩(53)结合时，阻止电机(13)动力的进一步传递，当制动盘(52)和制动钩(53)脱离时，电机(13)动力正常传递；电力液压块式制动器(16)和手动式制动器(56)构成双保险制动系统；

所述前吊带牵引系统包括前导轮(7)、悬臂梁(8)、前吊带(9)和悬绳器(10)，前吊带(9)一端固定在前吊带环形槽(51)中，另一端从塔架(3)中穿过，绕过安装在塔架顶端的前导轮(7)及悬臂梁(8)上的导向轮，端部与悬绳器(10)连接构成前吊带牵引系统；所述后吊带牵引系统包括后导轮(6)、后吊带(5)、导轨(11)和配重箱(4)，所述导轨(11)垂直设置在塔架顶端和底座(1)之间；后吊带(5)一端固定在所述后吊带环形槽(50)中，另一端从塔架(3)中穿过，绕过安装在塔架顶端的后导轮(7)，与配重箱(4)连接构成后吊带牵引系统；所述悬臂梁(8)通过支座(41)设置在塔架上平台上，悬臂梁(8)通过销轴(42)与支座(41)铰接；悬臂梁前端支架(40)伸出塔架上平台；悬臂梁前端支架(40)下端开有窄条(55)；悬臂梁前端支架(40)上端上设有滑轮(37)，滑轮(37)两轴端设置在轴承座(39)内，通过螺栓(38)紧固；前吊带(9)绕过滑轮(37)穿过窄条(55)。

2.根据权利要求1所述的动力下放式塔架抽油机，其特征是：所述配重箱(4)上设置有导向润滑盒(12)，所述导向润滑盒夹持在所述导轨的导向立柱(44)上，所述导向润滑盒内设置有润滑脂，导向润滑盒与导向立柱的接触面上设置润滑脂透孔(57)，导向润滑盒(12)通过后吊带牵引系统带动沿导向立柱上下滑动，润滑脂通过润滑脂透孔渗出导向润滑盒与导向立柱的面接触形成润滑油膜。

3.根据权利要求1所述的动力下放式塔架抽油机，其特征是：所述悬绳器(10)由横梁(26)和调整块(25)组成；横梁上设有球形窝，调整块下端设为对应于球形窝的球头；横梁(26)和调整块(25)上均设有中心通孔，横梁的球形窝与调整块的球头对正时，通孔轴线重合。

4.根据权利要求1所述的动力下放式塔架抽油机，其特征是：所述配重箱(4)由多个配重块连接组合而成，且能够根据需要增减增减配重块。

5.根据权利要求1所述的动力下放式塔架抽油机，其特征是：所述塔架(3)为组合式结构，由多节塔架节连接而成，能够根据现场需求增减塔架节从而抬高或降低塔架高度；所述塔架或者为整体式结构。

6.根据权利要求1所述的动力下放式塔架抽油机，其特征是：所述卷筒(21)为分体式结构，每一卷筒分体上均设置有前吊带环形槽(51)和后吊带环形槽(50)。

7.根据权利要求1或6所述的动力下放式塔架抽油机，其特征是：所述卷筒(21)的前吊带环形槽(51)和后吊带环形槽(50)的外圆面上铣有平面，所述前吊带(9)和后吊带(5)一端分别通过螺栓(24)和截面为弓形的压板(23)固定在该平面上，所述压板外圆面与前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面匹配为整圆。