CN103148186A - 双非高效节能抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双非高效节能抽油机，包括底座、电动机、变速箱、支架以及曲柄等，所述曲柄的配重端只设有一朝向曲柄前进方向的平衡配重。本发明将曲柄的前趋性当作动能参与分配，利用偏心齿轮、非圆齿轮将机械能、各种重力能巧妙合理地分配在抽油作功的轨迹上，减少电动机功率，节省电耗，提高效率，电动机在作抽油和空回工作都是均匀负载，没有过流、过压冲击，减少故障，延长使用寿命。以8型机为例，本发明抽油机电机功率比现有技术少12.5KW，一天节省电300度，全年300天节约电费7.2万元；本发明比现用抽油机每天多抽1.69m3原油，全年300天多抽507m3原油，全年增收超60.84万元。
Description
技术领域
本发明属于石油开采设备领域，具体涉及一种非匀速非对称曲柄配重的双非高效节能抽油机。
背景技术
目前在国内外油田采油工程中，常用的机械采油设备是游梁式抽油机，其由于结构简单、使用可靠、操作维护方便、在恶劣的自然环境中能够长期可靠安全运行等特点，使其在油田开采过程中得到了广泛的应用，目前我国油田90%以上仍然采用的是游梁式抽油机进行采油。但现有抽油机在进行采油时，其电能消耗占三分之一，极为浪费能源，如何使抽油机更节省电耗是国内外石油行业几十年均在研究的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种非匀速非对称曲柄配重的双非高效节能抽油机，它能够大大减少电动机功率，节省电耗，提高效率。
本发明所采用的技术方案是：一种双非高效节能抽油机，包括底座、安装在底座上的电动机、变速箱和支架、设置在变速箱上的曲柄，以及游梁、游梁上的驴头和可调尾部配重，所述曲柄与游梁之间铰接连接有连杆，所述变速箱的曲柄输出轴上安装有非圆齿轮，所述变速箱内设置有用以驱动该非圆齿轮的偏心齿轮，所述曲柄的配重端只设有一朝向曲柄前进方向的平衡配重。
作为优选，所述游梁与连杆之间通过横船相连。
作为优选，所述驴头至所述游梁与支架的支承点间距离H1等于所述横船至所述游梁与支架的支承点间距离H2。
本发明的有益效果在于：由于本发明的曲柄只设置有朝向曲柄前进方向的平衡配重，将曲柄的前趋性当作动能参与分配，再利用偏心齿轮、非圆齿轮改变转速比将机械能、各种重力能巧妙地、合理地分配在抽油机抽油作功的轨迹上，大大减少电动机功率，节省电耗，提高效率，电动机在抽油机作抽油和空回工作都是均匀负载，没有过流、过压冲击，减少故障，延长使用寿命。
与现有节能工效相比，以8型机为例，现用抽油机电机功率22.5KW，本发明抽油机电机功率10KW以下，本发明抽油机电机功率少12.5KW，一天节省电300度，全年按300天工作日，电价按0.8元/度计算，全年节约电费7.2万元；本发明抽油机比现用抽油机每天多抽1.69m3原油，全年按300天工作日计算，全年多抽507m3原油，若每m3冲价1200元计算，全年增收60.84万元。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的偏心齿轮结构图；
图3为本发明的非圆齿轮结构图。
图中：1、底座；2、电动机；3、变速箱；4、曲柄；5、支架；6、游梁；7、驴头；8、可调尾部配重；9、连杆；10、平衡配重；11、横船。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种双非高效节能抽油机，包括底座1、安装在底座1上的电动机2、变速箱3和支架5、设置在变速箱3上的曲柄4，以及游梁6、游梁6上的驴头7和可调尾部配重8，所述曲柄4与游梁6之间铰接连接有连杆9，所述游梁6与连杆9之间通过横船11相连，所述变速箱3的曲柄输出轴上安装有非圆齿轮，所述变速箱3内设置有用以驱动该非圆齿轮的偏心齿轮，所述曲柄4的配重端只设有一朝向曲柄4前进方向的平衡配重10。所述驴头7的功能是保证游梁6在任何姿态使游梁6与支架5的支承点和油井的距离不变；所述可调尾部配重8的功能是用于有效平衡掉井下有效负荷。
图1中的K表示可调尾部配重8至游梁6中央支点的距离，其值越大平衡井下重量效果越大，它是随动变化的，J表示只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4的平衡配重10的重心至曲柄输出轴轴心的距离，其值越大平衡井下有效重量效果越大，它也是随动变化，S表示只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4运动的上死点，N表示只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4运动的下死点，X表示只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4作抽油功的水平点，Y表示只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4作空回的水平点。
A、B、C、D为四个叙述象限，以曲柄输出轴的轴心为原点，通过该原点的水平线与竖直线分别为X轴和Y轴所构成的平面直角坐标系中，以A象限表示该坐标系的第一象限，以B象限表示该坐标系的第四象限，以C象限表示该坐标系的第三象限，以D象限表示该坐标系的第二象限。
图2是变速箱3内的偏心齿轮，由于偏心可粗分出一个小速比区E，一个大速比区F，两个相当速比区G，图3是变速箱3内的非圆齿轮，也粗分一个小速比接受区E被，一个大速比接受区F被，两个相当速比接受区G被。
作为本发明的另一改进，所述驴头7至所述游梁6与支架5的支承点间距离H1等于所述横船11至所述游梁6与支架5的支承点间距离H2，H1=H2，可节省大量动能。
以8型机为例，具点负荷8吨，油井内油杆重5300kg，油柱重1961kg，惰性矩499kg，总负荷7760kg，可调尾部配重8和只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4平衡总负荷的6500kg，油杆上升抽油负荷1260kg，电动机2功率10KW。
参见图1、图2、图3，当抽油机上升作功抽油时，只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4处于S位，因其只具有朝向曲柄4前进方向的平衡配重10，这时曲柄4就有很大前趋能，偏心齿轮小速比区E驱动非圆齿轮小速比接受区E被就可以启动，当只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4进入A象限，K值和J值开始渐大，只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4本身重量也开始参与平衡井下负荷，只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4处X区域，K值和J值最大，平衡掉总负荷7760kg的6500kg，仅提升1260kg，偏心齿轮用相当速比区G驱动非圆齿轮相当速比接受区G被就能完成，只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4进入B象限，K值和J值开始渐小，曲柄4自身与平衡配重10互相抵销不作平衡和平衡配重10超前通过下死点N成为负荷，偏心齿轮则用大速比区F驱动非圆齿轮大速比接受区F被，用强劲的扭矩使只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4顺利到达下死点，在下死点N后，油杆作向下空回，油柱因有止阀不随油杆下坠，惰性矩变成油杆向下的惯性矩，只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4处C象限，K值和J值不是最大，油杆还有部分重量平衡只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4向上举的负荷，且偏心齿轮还有一部分在大速比区F；只有只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4在Y点区，K值和J值最大，曲柄4才有上举负荷1200kg，但是还有油杆的惯性矩可抵销部分曲柄4上举负荷，偏心齿轮用相当速比区G驱动非圆齿轮相当速比接受区G被就能顺利完成；只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4进入D象限，K值和J值又渐小，油杆又有多余重量平衡只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4上举负荷，只具有朝向曲柄4前进方向平衡配重10的曲柄4上的配重部超前通过上死点S成为反负荷，偏心齿轮小速比区E驱动非圆齿轮的小速比接受区E被就可轻松将曲柄4移至S点，完成抽油机抽油作功一周期。
本发明抽油机与现用抽油机节能对比，以8型机为例
现用抽油机 电机功率 22.5KW
本发明抽油机 电机功率 10KW以下
本发明抽油机电机功率少12.5KW，一天节省电300度，全年按300天工作日，电价按0.8元/度计算，全年节约电费7.2万元。
效益对比：
现用抽油机每分钟抽油次 4 6 8
本发明抽油机每分钟抽油次 4.8 7 9.5
按最低抽次对比，本发明抽油机比现用抽油机每天多抽1.69m3原油，全年按300天工作日计算，全年多抽507m3原油，若每m3冲价1200元计算，全年增收60.84万元。
由于本发明的曲柄4只设置有朝向曲柄4前进方向的平衡配重10，将曲柄4的前趋性当作动能参与分配，再利用偏心齿轮、非圆齿轮改变转速比将机械能、各种重力能巧妙地、合理地分配在抽油机抽油作功的轨迹上，大大减少电动机2功率，节省电耗，提高效率，电动机2在抽油机作抽油和空回工作都是均匀负载，没有过流、过压冲击，减少故障，延长使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (3)
1.一种双非高效节能抽油机，包括底座（1）、安装在底座（1）上的电动机（2）、变速箱（3）和支架（5）、设置在变速箱（3）上的曲柄（4），以及游梁（6）、游梁（6）上的驴头（7）和可调尾部配重（8），所述曲柄（4）与游梁（6）之间铰接连接有连杆（9），其特征在于：所述变速箱（3）的曲柄输出轴上安装有非圆齿轮，所述变速箱（3）内设置有用以驱动该非圆齿轮的偏心齿轮，所述曲柄（4）的配重端只设有一朝向曲柄（4）前进方向的平衡配重（10）。
2.根据权利要求1所述的双非高效节能抽油机，其特征在于：所述游梁（6）与连杆（9）之间通过横船（11）相连。
3.根据权利要求2所述的双非高效节能抽油机，其特征在于：所述驴头（7）至所述游梁（6）与支架（5）的支承点间距离H1等于所述横船（11）至所述游梁（6）与支架（5）的支承点间距离H2。
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2013
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