CN103216216A - 新型立式机械换向节能抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新型立式机械换向节能抽油机，其特征是，传动系统采用一个机械换向、双路齿轮传动力的油浸式润滑的全封闭的减速箱，实现抽油机天轮的正反转，为了使抽油杆和配重的巨大惯性在上、下行止点前的减速缓冲至停止，设置了曲柄缓冲装置使冲击能量被平缓的吸收并储存，在通过上、下止点后，又释放被储存的能量，使电动机输入速度和扭矩基本平稳的情况下，实现的上、下止点平缓启动。抽油机的换向采用机械式换向，采用闭式油浸润滑，对恶劣环境的适应能力更强。电动机一直在相同方向运行，没有复杂的电气控制系统，可靠性高保养、维护修理简单。设备的运行控制采用PLC控制，重要系统采用双路备份，提高抽油机的可靠性，稳定性。

Description

新型立式机械换向节能抽油机

技术领域

本发明涉及一种新型立式机械换向节能抽油机，属于石油开采领域。

背景技术

在陆上采油市场占主流的采用方式还是有杆举升式采油方法，由于这种采油法的优点突出，在可见的将来，这个比例没有减小的可能，市场容量仍将保持最大。

这种采油工艺使用的抽油机主要分为两大类：

1. 游梁式抽油机

游梁式抽油机，俗称“磕头机”，是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆，驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，把井下的油送到地面。

2. 立式抽油机

立式抽油机相对于传统的游梁式抽油机，拥有很多的优点，如可提高采油效率，增加石油产量；减少磨损，提高抽油杆和抽油泵寿命；排量稳定，动载荷小，事故少；运转平稳，疲劳应力低，应力循环次数少等。采用长冲程抽油方式，抽油泵柱塞实际冲程损失的较小，可提高抽油泵的排量系数和充满系数，提高采油效率，增加石油产量，降低采油成本。

但是立式抽油机也存在一些短板，其中换向、缓冲、可靠性等问题突出，也是推广过程中遇到的主要障碍之一，现在的解决方法主要有几种，但在实际使用后的情况并不理想。

1）链条式抽油机

链条式立式机械换向节能抽油机是现在应用最多的立式抽油机，换向方式如图8所示，曲拐8-6的头部实际上充当着轨迹链条8-2的一个特殊链节，其圆轴部插入滑车架8-5，可以在滑车架8-5内转动。抽油机的平衡箱8-3固定在往返架8-4上，滑车架8-5可以在往返架8-4内沿导轨横向移动。曲拐8-6随轨迹链条8-2作循环运动，当曲拐8-6运动到轨迹链条8-2的圆弧部分即上链轮8-1部分时，它继续带动往返架8-4向上运动，同时带动滑车架8-5沿导轨横向移动，到达最高点后曲拐8-6带动往返架8-4改变方向向下运动，同时带动滑车架8-5沿导轨继续横向移动，直到曲拐8-6运转到链条8-2的垂直部分后往返架8-4与滑车架8-5又相对静止实现抽油机的下冲程。在下链轮8-7处亦以相同的方式实现换向。

2）变频换向式抽油机

采用变频器控制电动机的运行，换向时通过变频器提供不同频率的旋转磁场，准确控制运动的方向和速度，实现抽油机的缓冲和换向。

以上抽油机存在着巨大的缺点和不足，具体说来，总结如下：

1.游梁式抽油机主要缺点：

1）体积、重量大，浪费大量钢材；

2）运行过程能耗大，随着电价的不断上涨，采油费用高昂；

3）不能实现长冲程作业。

4）低产油井，不能满足产量的要求；

5）注水油田后期，不能满足产量的要求。

但随着社会的发展，虽然游梁采油机进行了许多的改进，但缺点也是显而易见的。对于游梁机，现在越来越多的长冲程、低能耗采油作业要求，几乎是不可逾越的障碍。

2. 链条式抽油机主要缺点：

1）换向机构体积庞大，部件多，结构复杂，成本高。

2）润滑系统为半开式，对外界环境的污染侵蚀的抵抗能力弱，润滑效果不稳定，使用的地域受到很大限制（如风沙大高寒地区）。

3）维修和更换困难，磨损后，会产生振动和噪音，使缓冲效果进一步降低，使整机的使用情况恶化，并且有很大的安全隐患。

4）在采用皮带代替部分钢丝绳后，虽然缓冲和噪音得到改善，但皮带的造价高、寿命短，更换、维护困难，对风沙、高寒等恶劣环境更为敏感，使用上受到很大的限制。

5）不能实现上、下行的不等速匹配。

6）可控行程不能调整。

3.变频换向式抽油机的主要缺点：

1）采用复杂电子控制技术，可靠性差，不适应恶劣环境。

2）频繁启动电机多，耗能高。

3）由于工况起伏大，变频器、电动机、传动皮带发热严重，使用寿命短。

4）变频器产生的高频会对电网产生干扰。

5）故障维修困难，后期维护费用高。

因此，本领域急需一种新型的抽油机来解决以上问题。

发明内容

本发明提供了一种新型的立式机械换向节能抽油机来克服以上缺点。

本发明的方案具体如下：

本发明的新型立式机械换向节能抽油机包括机架、电机、天轮、钢丝绳、配重块，其中在天轮与电机之间还包括一个换向减速器，所述换向减速器是机械换向减速器，它的输入端与电机相连，输出端与天轮相连，自输入端开始依次包括动力分配齿轮组、两组并联的行星轮系、动力合并齿轮组、末端行星减速器，两组并联的行星轮系各自用制动装置转换使其在自由状态和传动状态下交替运行，动力合并齿轮组具有四个齿轮，上下两个齿轮接受两组行星轮系各自传来的动力，中间两个齿轮其中一个作为动力输出，另一个用于转换动力输出方向，并且中间两个齿轮具有不同的齿数组合。机械换向减速器使电机可以保持在一个方向转动，持续稳定，因此也不会对电网产生干扰。

在行星轮系齿轮组中所用的制动装置采用液压制动，并且设置两套油泵组件，每个组件包括一个油泵、一个溢流阀、电动机和一个单向阀，各自通过单向隔绝，两套系统由PLC控制轮流工作，其中一套停机或故障时，另一套工作。因而便于检修维护，并且在其中一套停机或故障时也不会导致整个抽油机停机。

在这两套油泵组件中各自连接有传感器，传感器的信号连接至PLC并通过通讯接口连接至油田控制室，当传感器检测到一套停机或无建立液压时，将信号传给PLC，PLC将立即启用另一套备用系统开始工作，同时故障信号也发送到油田控制室，油田维护人员可以根据故障信息，带上相应的备件到现场进行维修。

两回路间设置开关阀，在维修泵站时，不影响另一组泵站的正常工作，使维修过程不影响生产，减少油田的停机损失。

两个液压制动装置的切换使用换向阀来控制，为进一步提高可靠性，换向阀也设置为并行的两个，当其中一个发生故障，也不会影响系统的正常工作，换向阀安装有传感器，发生故障后可以及时通知油田控制室。

另外，在换向减速器的输出端与天轮之间采用弹性联轴器连接，以起到一定的缓冲降噪作用。

如以上所述，换向操作依靠机械装置完成，因此可以控制换向机构的结构尺寸，从而可以封装在封闭润滑的箱体内。因此本发明的换向减速器还具有密封外壳作为箱体，只露出输入端和输出端，因而整个传动系统可以采用可靠的封闭油浸式润滑，从而减少环境对设备的影响，运行更可靠。而设备的外露部分没有采用皮带链条等自然条件限制大的零部件，使设备可以使用在所有环境的采油区域。

在本发明的立式机械换向节能抽油机中，还包括一个曲柄式机械换向缓冲装置，用于对抽油杆上下冲程转换时产生的冲击进行蓄能缓冲。所述曲柄式机械换向缓冲装置包括2套曲柄配重、4个上撞块、4个下撞块、8套滑道、2条连接曲柄配重的钢丝绳或拉杆、4条连接上、下撞块的钢丝绳或拉杆、2个十字摆动节，曲柄配重和下撞块组件安装在机架的下部，上撞块组件安装在机架上部，滑道安装在机架上，为减小摩擦滑道内装有滚轮，上、下撞块可以沿滑道做上、下运动，一组两块上撞块通过连接器连接在一起，钢丝绳将连接器和曲柄配重的十字摆动节连接，上撞块竖直方向运动可以拉动曲柄配重摆动。当配重块作为上冲程运行到顶时通过上撞块拉动曲柄配重，从而缓冲上冲程的冲击力并蓄能，当天轮换向为下冲程时，这部分能量帮助推动配重块下行，当遇到下撞块时，也如上获得缓冲和蓄能。因而，抽油杆和配重因较大重量造成的冲击可以得到缓冲，并且能量得到节省。采用一个曲柄装置连接立式机械换向节能抽油机的抽油杆和配重，在抽油机的上、下行止点前，对抽油杆和配重的惯性进行缓冲减速，巧妙的利用曲柄机构，使抽油机减速力平缓的增加，同时利用曲柄蓄能，在换向后，释放积蓄的势能，使换向过程平稳，减小动力、传动装置的冲击，提高寿命，使电网平稳，可以配备更小的电动机和减速箱，降低抽油机制造成本，实现油田节能降耗的宗旨。

本机采用桁架结构机架，具有强度高、刚度大、重量轻的特点，为适应各种不同的冲程长度要求，提高专业化生产质量、效率，将机架分为三个模块，分别为上部模块、中部模块和下部模块，天轮、电机、换向减速器以及曲柄式机械换向缓冲装置的上撞块组件安装在上部模块上，曲柄式机械换向缓冲装置的曲柄配重和下撞块组件安装在下部模块上。上、下部模块安装很多附属机构结构比较复杂，精度、强度要求较高，可以设计制作成标准形式，部件的安装调试在工厂中完成，容易保证质量和效率，减少现场调试工作量，而中部模块仅起加高机架的作用，根据油井冲程的需要灵活匹配高度，三部分到现场，安装调试的工作量大大减少，质量更有保障。所有结构件的钢材，不选用管类材料，防止因内部不能涂装，而导致的型材内部的腐蚀，导致结构性能的削弱。

本发明的抽油机因此可以任意调整冲程，按调整范围可以进行如下两类调整。

当在现有机架高度范围内调整时，需要将控制换向的接近开关、行程开关的位置移动、PLC中将编码器的行程参数重新输入、移动缓冲撞块的安装位置、调整钢丝绳或拉杆的长度。

当调整范围超出机架高度的限制，只需要将塔架中间模块更换、调整钢丝绳长度、重输编码器参数即可实现。

为方便修井作业，本发明设计了修井移位装置，所述修井移位装置包括混凝土基础、支撑滑道、移位螺杆、固定螺栓，支撑滑道设置在机架下方并同混凝土基础通过地脚螺栓连接，移位螺杆安装在机架后部，固定螺栓用于加固机架。修井作业前，在后部图示位置安装移位螺杆，将机架整体向后拖动，当让出足够修井空间后，用螺栓临时加固，完成修井后，再将机架推回原位，重新固定，开始下一轮作业。

有益效果：

1. 采用立式结构，可以简单的实现长冲程，运转平稳，疲劳应力低，应力循环次数少等。采用长冲程抽油方式，抽油泵柱塞实际冲程损失的较小，可提高抽油泵的排量系数和充满系数，提高采油效率，增加石油产量，降低采油成本。

2. 机架采用模块化组合方式，使安装大部分运动部件的上、下部分模块，可以在工厂中安装、调试完毕，安装质量更有保证，效率更高，并且油田现场安装工作量小，动用大型吊装设备时间短，节约安装时间、成本。

3. 抽油机的冲程调整方便，调整幅度仅受抽油泵的限制。

4. 全部传动零件采用封闭式油浸润滑，润滑效果有保障，并且稀油润滑可以降低摩擦副的温度，延长零件寿命，故障率低。

5. 相对于链条机，本发明的传动系统不受风沙、高寒等恶劣环境的影响。

6. 利用行星轮系运动状态转换实现换向，机构简单、成熟、可靠、耐用，换向平稳，调整方便，优于现在所有抽油机的换向方式，真正实现了闭式润滑的机械换向。

7. 减速器采用两级的行星齿轮轮系，利用了行星轮系齿轮传动的优点，相对于同样功率的其他抽油机传动系统，减速器的结构紧凑、重量轻、体积小、传动比大、运动平稳、抗冲击、振动小、传动效率高。

8. 通过对减速箱齿轮的调整，可以根据油井的具体工况，实现抽油机上慢下快或上快下慢的速度匹配，使油井到达最佳经济效益。

9. 减速器的液压系统，采用多泵并联供油回路，互为备用，任何一路的故障不会产生停机事故，并且可以不停机修理，设备可靠性高。

10. 曲柄缓冲系统全部为机械装置，结构简单，零部件少，可靠性高，没有高精度加工零部件，制作成本低。

11. 缓冲力调整利用曲柄配重的重量增减来实现，调整操作在接近地面进行，安全方便，能够适应不同类型的油井对换向缓冲过程的不同要求。

12. 缓冲的动作的作用距离只同上、下滑道的距离有关，缓冲距离比链条式大得多，缓冲过程更加平稳。

13. 缓冲距离可以通过短臂十字销位置的调整、上下滑道增减垫块来进行，简单安全，可以配合不同缓冲作用距离的需求。

14. 由于缓冲力通过曲柄配重摆动来完成，缓冲力曲线是一个圆滑的正弦曲线，大小同动梁到达的空间位置和曲柄配重的摆动角度相关，缓冲时由0到最大，而换向过程正好相反，同抽油机需求的施力过程一致，实现平缓的无缝过渡。

15. 短臂和长臂的设计，巧妙的利用杠杆原理，使较小的曲柄配重转化成很大的缓冲力，力的放大倍数是长臂和短臂长度比，减小了装置的体积和重量。

16. 装置可以实现将缓冲能量转化为换向启动能量，不需要像变频式那样利用电抗，将缓冲能量转化为热量白白消耗掉，启动时又使用附加的能量加大启动力矩，实现了绿色转化，节能减排，降低了客户使用方的能耗成本。

17. 由于上述能量的转化过程，使抽油机在换向时，电动机输入扭矩波动减至最小，大大降低了最大峰值扭矩，同时降低了对电网的冲击，使电动机和减速箱可以设计得更小，降低了加工制造的成本。

18. 电动机和传动系统的负载波动减小后，可以选用更小功率的电机，而且电机基本上工作在额定工况下，节省电能的消耗，各传动部件的运动更平稳，减小了设备的磨损，减轻了客户使用方的维护保养成本。

19. 设置专用的修井移动装置，提高修井效率，减少营运成本。

附图说明

图1是本发明的立式机械换向节能抽油机的整体结构的示意图。

图2是本发明的立式机械换向节能抽油机中所用的换向减速器的整体结构的示意图。

图3是本发明的立式机械换向节能抽油机中所用的换向减速器的结构分解示意图。

图4是本发明的立式机械换向节能抽油机中所用的曲柄式机械换向缓冲装置的结构示意图。

图5是本发明的立式机械换向节能抽油机中所用的换向减速器中所用液压制动器的液压系统的示意图。

图6是本发明的立式机械换向节能抽油机中所用的三段式机架的示意图。

图7是本发明的立式机械换向节能抽油机中所用的修井移位装置的示意图。

图8是现有技术链条式抽油机的换向机构的示意图。

在图中：

1-1控制柜；1-2地基；1-3支撑轨道；1-4曲柄缓冲装置；1-5配重；1-6机架；1-7天轮；1-8钢丝绳；1-9光杆；2-1电动机；2-2传动带；2-3电磁制动器；2-4制动器；2-5减速器；2-6弹性联轴器；3-1主动齿轮；3-2从动齿轮1；3-3从动齿轮2；3-4行星轮系1；3-5行星轮系2；3-6制动器1；3-7制动器2；3-8合并齿轮1；3-9合并齿轮2；3-10过渡齿轮；3-11合并齿轮3；3-12末端行星减速器；4-1天轮；4-2钢丝绳；4-3配重；4-4上撞块；4-5下撞块；4-6滑道；4-7定滑轮；4-8滑杆；4-9曲柄配重；4-10十字摆动节；7-1机架；7-2移位螺杆；7-3支撑滑道；7-4混凝土基础；7-5固定螺栓；8-1上链轮；8-2链条；8-3平衡箱；8-4往返架；8-5滑车架；8-6曲拐；8-7下链轮。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明做进一步的说明。应了解，附图仅仅是绘示了本发明的一些优选实施方案，并不对本发明的保护范围作出限制，本发明的保护范围仅受权利要求书限定。

结合图1可以对本发明的立式机械换向节能抽油机的整体结构得到了解。本发明的抽油机采用立式结构布局，主要包括机架1-6、天轮1-7、机械换向减速器、曲柄缓冲装置1-4、钢丝绳1-8、悬绳器、配重1-5、辅助液压系统、电气控制柜1-1、修井移位装置等部分。光杆1-9上端连接钢丝绳1-8，下端连接采油杆。修井移位装置包括位于机架下部的支撑轨道1-3，固定在地基1-2上。

机架采用桁架结构，顶部设置天轮，抽油杆和配重分别悬挂在天轮的两侧，天轮的正反转带动它们上升和下降，采用电动机作为动力，采用一个机械换向减速箱进行动力的传输，抽油机的换向功能、减速增矩、带载启动功能由这个减速器来提供，由于抽油杆和配重的重量重，惯性很大，曲柄式缓冲配重装置对它们到达上、下止点前进行减速缓冲、蓄能，在反向启动时提供附加启动能量，抽油机的运转过程采用PLC控制，全部采用固态器件，设置足够的器件备份，保证系统的安全、可靠、容错。

如图2所示，电动机2-1的动力通过传动带2-2输入到机械换向减速箱。机械换向减速箱包括接受动力输入减速器2-5处理后输出，减速器2-5通过其中包含的制动器2-4使输出动力对应于天轮的换向而换向。在减速器与天轮之间采用弹性联轴器2-6连接以起到一定的缓冲减噪作用。天轮的另一侧设置电磁制动器2-3。

图3示出了本发明的立式机械换向节能抽油机中所用的换向减速器的结构。电动机输入动力进入机械换向减速箱，通过由主动齿轮3-1、从动齿轮1 3-2和从动齿轮2 3-3组成的动力分配齿轮组将动力分配到两组并联的行星轮系1 3-4和行星轮系2 3-5，每组行星轮系用制动器1 3-6和制动器2 3-7转换，使这两个行星轮系在自由状态和减速传动状态交替运行，在两组行星轮系后设置动力合并齿轮组将动力合并，再驱动末端行星减速器3-12，最终将动力传输到天轮上，两组并行的行星轮系由制动装置交替转换工作状态，实现天轮的机械换向操作。

机械式换向减速器，可以在一个部件中实现减速增矩、机械换向、换向缓冲的功能，所有传动部件安装在密封的减速箱内，进行油浸式润滑，润滑、冷却效果好，不受外界环境干扰，传动线路上主要采用圆柱齿轮传动，机械效率高。

动力合并齿轮组由合并齿轮1 3-8、合并齿轮2 3-9、过渡齿轮3-10和合并齿轮3-11组成，其中，合并齿轮2 3-9和过渡齿轮3-10有不同的齿数组合，可以改变其中一条传动路线的转动速度，根据油井的情况设置，使抽油机的抽油行程和回程的速度不相同，例如在高压稀油的情况下，提高回程速度，实现上慢下快组合，提高产量，在稠油井况下，降低下落速度，改善油泵的充盈状态，实现上快下慢，提高泵效。

在本发明的立式机械换向节能抽油机中使用曲柄式机械换向缓冲装置连接立式机械换向节能抽油机的抽油杆和配重，在抽油机的上、下行止点前，对抽油杆和配重的惯性进行缓冲减速，巧妙的利用曲柄机构，使抽油机减速力平缓的增加，同时利用曲柄蓄能，在换向后，释放积蓄的势能，使换向过程平稳，减小动力、传动装置的冲击，提高寿命，使电网平稳，可以配备更小的电动机和减速箱，降低抽油机制造成本为目的，实现油田节能降耗的宗旨。

曲柄式缓冲机构，采用摆动配重进行换向缓冲。如图4所示，主要的部分包括2套曲柄配重4-9、4个上撞块4-4、4个下撞块4-5、4个定滑轮4-7、8个滑道4-6、2条连接曲柄配重的钢丝绳、4条连接上、下撞块的钢丝绳、2个十字摆动节4-10以及2条连接曲柄配重的钢丝绳与曲柄配重之间的滑杆4-8。曲柄配重和下撞块组件安装在抽油机桁架的下部，上撞块组件安装在桁架上部，如图所示。滑道安装在抽油机桁架上，为减小摩擦滑道内装有滚轮，上、下撞块可以沿滑道做上、下运动，一组两块上撞块通过连接器连接在一起，钢丝绳将连接器和曲柄配重的十字摆动节连接，上撞块竖直方向运动可以拉动曲柄配重摆动。从而实现天轮4-1、钢丝绳4-2和配重4-3在做上下冲程转换时的蓄能缓冲。

本机采用在液力变矩式机械缓冲减速器部分，采用了两个湿式制动器、一个液力变矩器，这两个部件需要对油液进行冷却，保证部件正常工作，其中湿式制动器需要低压压力油进行操作，另外系统故障会导致抽油机停机，需要系统有很高的可靠性。

为了提高系统的容错能力和可靠性，液压系统油泵和电机采用油浸式设计，工作时机体始终浸泡在油液中，冷却效果更加可靠，故障率低。

液压系统设置双路保护回路，如图5所示的制动器制动液压系统，设置两套油泵组件，每个组件包括一个油泵、一个溢流阀、电动机和一个单向阀，各自通过单向隔绝，不会影响彼此工作，两套系统由PLC控制轮流工作，其中一套工作时，另一套停机，可以进行检查、维护，提高泵站的寿命。

当其中一套发生故障导致停机或无建立液压时，通过传感器将故障情况通知PLC，PLC立即启用另一套备用系统开始工作，同时，PLC通过通讯接口，将故障信息发送到油田控制室，油田维护人员可以根据故障信息，带上相应的备件到现场进行维修。

两回路间设置开关阀（未画出），在维修泵站时，不影响另一组泵站的正常工作，使维修过程不影响生产，减少油田的停机损失。

为进一步提高可靠性，换向阀也设置为并行的两个，当其中一个发生故障，也不会影响系统的正常工作，换向阀安装有传感器，发生故障后可以及时通知油田控制室。

本机可以任意调整冲程，按调整范围可以进行如下两类调整：

当在现有机架高度范围内调整时，需要将控制换向的接近开关、行程开关的位置移动、PLC中将编码器的行程参数重新输入、移动缓冲撞块的安装位置、调整钢丝绳的长度。

当调整范围超出机架高度的限制，只需要将塔架中间模块更换、调整钢丝绳长度、重输编码器参数即可实现。

本机采用桁架结构机架，具有强度高、刚度大、重量轻的特点，为适应各种不同的冲程长度要求，提高专业化生产质量、效率，如图6所示，我们将桁架分为三个模块，上部模块、中部模块、下部模块，上、下部模块安装很多附属机构结构比较复杂，精度、强度要求较高，可以设计制作成标准形式，部件的安装调试在工厂中完成，容易保证质量和效率，减少现场调试工作量，而中部模块仅起加高机架的作用，根据油井冲程的需要灵活匹配高度，三部分到现场，安装调试的工作量大大减少，质量更有保障。所有结构件的钢材，不选用管类材料，防止因内部不能涂装，而导致的型材内部的腐蚀，导致结构性能的削弱。

为方便修井作业，本机设计了修井移位装置，如图7所示。在机架7-1下面设置支撑滑道7-3，支撑滑道7-3同混凝土基础7-4通过地脚螺栓连接，直接摆放在基础上，使用型钢制作，滑道的表面平整。抽油机正常工作时，机架放置在滑道上，利用固定螺栓7-5同滑道连接。修井作业前，在后部图示位置安装移位螺杆7-2，将机架整体向后拖动，当让出足够修井空间后，用螺栓临时加固，完成修井后，再将机架7-1推回原位，重新固定，开始下一轮作业。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种立式机械换向节能抽油机，包括机架、电机、天轮、钢丝绳、配重块，其特征在于，天轮与电机之间还包括一个换向减速器，所述换向减速器是机械换向减速器，它的输入端与电机相连，输出端与天轮相连，自输入端开始依次包括动力分配齿轮组、两组并联的行星轮系、动力合并齿轮组、末端行星减速器，两组并联的行星轮系各自用制动装置转换使其在自由状态和传动状态下交替运行，动力合并齿轮组具有四个齿轮，上下两个齿轮接受两组行星轮系各自传来的动力，中间两个齿轮其中一个作为动力输出，另一个用于转换动力输出方向，并且中间两个齿轮具有不同的齿数组合。

2.如权利要求1所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，所述制动装置采用液压制动，并且设置两套油泵组件，每个组件包括一个油泵、一个溢流阀、电动机和一个单向阀，各自通过单向隔绝，两套系统由PLC控制轮流工作，其中一套停机或故障时，另一套正常工作。

3. 如权利要求2所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，在所述两套油泵组件中各自连接有传感器，传感器的信号连接至PLC并通过通讯接口连接至油田控制室。

4. 如权利要求2所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，两个液压制动装置的交替使用换向阀驱动，所述换向阀设置有并行的两个。

5. 如权利要求1所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，在换向减速器的输出端与天轮之间采用弹性联轴器连接。

6. 如权利要求1至5中任一项所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，所述换向减速器还具有密封外壳作为箱体，只露出输入端和输出端。

7. 如权利要求6所述的的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，还包括一个曲柄式机械换向缓冲装置，其包括2套曲柄配重、4个上撞块、4个下撞块、8个滑道、2条连接曲柄配重的钢丝绳或拉杆、4条连接上、下撞块的钢丝绳或拉杆、2个十字摆动节，曲柄配重和下撞块组件安装在机架的下部，上撞块组件安装在机架上部，滑道安装在机架上，为减小摩擦滑道内装有滚轮，上、下撞块可以沿滑道做上、下运动，一组两块上撞块通过连接器连接在一起，钢丝绳将连接器和曲柄配重的十字摆动节连接，上撞块竖直方向运动可以拉动曲柄配重摆动。

8. 如权利要求7所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，机架分为三个模块，分别为上部模块、中部模块和下部模块，天轮、电机、换向减速器以及曲柄式机械换向缓冲装置的上撞块组件和定滑轮安装在上部模块上，曲柄式机械换向缓冲装置的曲柄配重和下撞块组件安装在下部模块上。

9. 如权利要求8所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，所有结构件的钢材不选用管类材料，以防因内壁锈蚀而引起的整机寿命减短的风险。

10. 如权利要求1所述的立式机械换向节能抽油机，其特征在于，还设置有一个修井移位装置，所述修井移位装置包括混凝土基础、支撑滑道、移位螺杆、固定螺栓，支撑滑道设置在机架下方并同混凝土基础通过地脚螺栓连接，移位螺杆安装在机架后部，固定螺栓用于加固机架。

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