CN103233705A - 单电机双侧驱动节能型链式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单电机双侧驱动节能型链式抽油机，是由支撑部分、传动部分和配重调节部分组成；本发明采用单电机驱动双链条，实时调节链条的张紧程度，冲程可变，冲次可调并实现动态配重。

Description

单电机双侧驱动节能型链式抽油机

技术领域

本发明涉及一种石油工业采油用的抽油机，特别涉及一种单电机双侧驱动节能型链式抽油机。

背景技术

目前，在我国油田使用的采油机械，多数为游梁式有杆抽油机，由于其结构简单、可靠性高、操作维护方便等优点，被国内广泛使用，然而目前国内油田已处于开发中后期，油田含水不断增加，使用常规抽油机以无法更经济、有效地开采。据统计，国内抽油机运行效率普遍低，平均效率不到30%，年耗电量超过百亿千瓦时。

近几年，按照采油工艺的要求，国内外都在研制长冲程、低冲次、高效节能抽油机，其中链式结构的抽油机是比较成功的机型，因其具有结构简单、冲程长、运行平稳、减速器额定扭矩小和易于安装等特点得到广泛应用。然而现有链式抽油机普遍存在以下问题：油田提升载荷有差异，现有抽油机不能快速调节配重重量；提升链条的工况为偏载受力，链条磨损较大，如果采用双链条驱动，而双链条的同步性不好，并且链条的松紧程度不可调；抽油机的冲次、冲程不可以调节等。

发明内容

本发明的目的是要解决目前抽油机存在的能耗高、冲程不可变、配重不能快速调节的技术问题，而提供一种单电机双侧驱动节能型链式抽油机，本发明采用单电机驱动双链条，实时调节链条的张紧程度，冲程可变，冲次可调并实现动态配重。

本发明是由支撑部分、传动部分和配重调节部分组成；

所述的支撑部分包括基座、主桁架和前后支架。

所述的基座用于安装电机、减速器、扭矩传感器、制动器和主桁架，基座通过地脚螺栓固定在地面上，主桁架固定在基座上，前后支架固定在主桁架前后两侧；

所述的传动部分包括电机、联轴器、减速器、扭矩传感器、制动器、两个前同步带轮、两个后同步带轮、二条同步带、两个下双排链轮、链条、换向装置、两个上双排链轮、两个上双排链轮导轨、两个竖立导轨、二套张紧装置、三个卡环、前导向轮、后导向轮、上定滑轮、下定滑轮组成。

所述的电机采用开关磁阻电机，电机通过螺栓固定在基座上；所述减速器采用一端输入，两端输出型减速器，减速器通过螺栓固定在基座上；所述的卡环呈U型，安装在前导向轮、后导向轮和下定滑轮上，防止钢丝绳在运动过程中跳出前导向轮、后导向轮和下定滑轮的轮槽。

所述的上双排链轮可以在上双排链轮导轨中上下滑动，根据实际需求的冲程，调节上双排链轮在上双排链轮导轨中的位置，并通过销轴和螺栓固定在上双排链轮导轨中。

所述的换向装置包括特殊链节、横向导轨、竖立导轨和滚筒。

所述的特殊链节包括滚筒、两个加厚链板、两个加强套、两个销轴和四个链节轴；所述的加厚链板在原有的链板上加一个凸台阶，凸台阶上有一销孔，用于与加强套相互固定；所述的加强套呈内凹型，凹槽两侧有销孔，凹槽与加厚链板配合，通过销轴相互固定；所述的链节轴比原有的链节轴长，从加厚链板的通孔穿过，与另外三个链板连接。通过特殊链节将钢丝绳的作用力分担到两个链节轴上，提高了可靠性，延长使用寿命；所述的滚筒安装在横向导轨中，并可以在横向导轨中左右滑动；横向导轨两端各有滑轮，在竖立导轨中上下滑动。

所述的张紧装置包括张紧轮、拉压力传感器、电动推杆和张紧轮支架，所述的电动推杆通过螺栓固定在主桁架上，电动推杆输出端螺纹连接拉压力传感器一端，拉压力传感器另一端螺纹连接在张紧轮支架上，张紧轮安装在张紧轮支架上，并与链条啮合。通过拉压力传感器检测张紧轮与链条之间的压力，来调节链条的张紧程度，使得在运转过程中链条的张紧程度保持在一定范围里，从而使两条链条的同步性更好，减少能耗。

电机输出轴通过键与联轴器左端连接，联轴器右端通过键与减速箱输入轴连接，减速箱左端输出轴与扭矩传感器右端连接，减速箱右端输出轴与制动器输入端连接，一个后同步带轮与扭矩传感器左端连接，另一个后同步带轮与制动器右端连接，并通过同步带将扭矩传递给前同步带轮，前同步带通过连接轴与下双排链轮连接，下双排链轮驱动链条实现循环运动，通过换向装置将链条的循环运动转化成换向装置的上下直线往复运动，换向装置与钢丝绳固定连接，钢丝绳从前导向轮与卡环之间和后导向轮与卡环之间穿过，分别连接抽油杆和配重，从而带动抽油杆和配重上下运动，实现抽油功能；

所述的配重调节部分包括主配重、可调配重、配重底座、配重电机、提升杆、缓冲弹簧和配重导轨；

所述的主配重呈圆柱体，其质量为固定值，其两侧安装有两个导向轮，在配重导轨中上下滑动；所述的可调配重由两个圆弧体组成，圆弧体是将圆柱体分成若干等份，在本实施例中圆柱体分成八份，每一份形状相同，位置相对的两份组成一组可调配重，在本实施例中分为四组可调配重，四组的质量不同，可以根据需求设成不同等级的质量，每一份下面有一凹槽，用于提升杆提升不同质量的配重；所述的缓冲弹簧为四个结构相同的弹簧及弹簧座组成，弹簧座用于固定弹簧，弹簧座分别安装在配重导轨中的左侧导轨上方和下方以及右侧导轨的上方和下方内，主配重在配重导轨中上下运动时，缓冲弹簧起到限位以及储存能量和释放能量的作用；所述的提升杆由圆柱体和具有两片扇叶的风扇型体组成，配重电机驱动提升杆旋转，两片扇叶在可调配重的凹槽中旋转，选择不同质量的可调配重；所述的配重底座底板上有四个通孔用于固定在基座上；所述的配重导轨安装在配重底座上，用于安装四个结构相同的缓冲弹簧，并作为主配重两侧的导向轮的导轨。

配重底座固定在基座上，可调配重放在配重底座上，钢丝绳连接到主配重上，配重电机固定在主配重上，当配重（配重质量等于主配重质量加上可调配重质量）落在最低点时，配重电机驱动提升杆旋转，选择合适的可调配重，后配重被提升，实现动态配重。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用单电机驱动两侧链条运动，并且可以调节两侧链条张紧程度，使得两侧链条同步性更好，减少了与换向装置之间的摩擦；同时采用开关磁阻电机，极大地减少能耗，提高了抽油机的效率。

2.本发明采用主配重和可调配重相结合的动态配重的方式。可调配重通过采集传动轴扭矩大小，驱动配重电机转动，提升不同重量的可调配重，实现了动态配重，从而减轻了电机输出功率，减少了能耗。

3.本发明采用具有加强套的特殊连节，实现将作用力分到两个链节销轴上，提高了特殊连节的可靠性，延长使用寿命；

4.本发明通过调节上双排链轮在上双排链轮导轨中的位置，同时更换相应长度的链条，实现了冲程可以根据实际情况来调节。

5.本发明通过调节开关磁阻电机的转速便可实现调整抽油机冲次的目的，实现冲次实时可调。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的传动图。

图4为本发明的配重示意图。

图5为本发明的特殊连立体分解示意图。

图中：1.电机，2.联轴器，3.减速器，4.扭矩传感器，5.制动器，6.后同步带轮，7.前同步带轮，8.同步带，9.下双排链轮，10.链条，11.特殊链节，12.滚筒，13.横向导轨，14.上双排链轮，15.上双排链轮导轨，16.竖立导轨，17.钢丝绳，18.抽油杆，19.上定滑轮，20.下定滑轮，21.前导向轮，22.后导向轮，23.主配重，24.可调配重，25.配重底座，26.主桁架，27.基座，28.前后支架，29.张紧轮，30.拉压力传感器，31.电动推杆，32.张紧轮支架，33.连接轴，34.上双排链轮导轨，35.配重电机，36.提升杆，37.缓冲弹簧，38.配重导轨，39.卡环，40.加强套，41.加厚链板，42.链节轴，43.销轴。

具体实施方式

参阅图1，本发明是由支撑部分、传动部分和配重调节部分组成；

参与图1和图2，所述的支撑部分包括基座27、主桁架26和前后支架28。

所述的基座用27于安装电机1、减速器3、扭矩传感器4、制动器5和主桁架26等。基座27通过地脚螺栓固定在地面上，主桁架26固定在基座27上，前后支架28固定在主桁架26前后两侧；

参阅图1、图2、图3和图5，所述的传动部分包括电机1、联轴器33、减速器3、扭矩传感器4、制动器5、两个前同步带轮7、两个后同步带轮6、二条同步带8、两个下双排链轮9、链条10、换向装置、两个上双排链轮14、两个上双排链轮导轨15、两个竖立导轨16、二套张紧装置、三个卡环39、前导向轮21、后导向轮22、上定滑轮19、下定滑轮20组成。

所述的电机1采用开关磁阻电机，电机1通过螺栓固定在基座27上；所述减速器3采用一端输入，两端输出型减速器，减速器3通过螺栓固定在基座27上；所述的卡环39呈U型，安装在前导向轮21、后导向轮22和下定滑轮20上，防止钢丝绳在运动过程中跳出前导向轮21、后导向轮22和下定滑轮20的轮槽。

所述的上双排链轮14可以在上双排链轮导轨15中上下滑动，根据实际需求的冲程，调节上双排链轮14在上双排链轮导轨15中的位置，并通过销轴43和螺栓固定在上双排链轮导轨15中。

所述的换向装置包括特殊链节11、横向导轨13、竖立导轨16和滚筒12。

所述的特殊链节11包括滚筒12、两个加厚链板41、两个加强套40、两个销轴43和四个链节轴42。所述的加厚链板41在原有的链板上加一个凸台阶，凸台阶上有一销孔，用于与加强套40相互固定；所述的加强套40呈内凹型，凹槽两侧有销孔，凹槽与加厚链板41配合，通过销轴43相互固定；所述的链节轴42比原有的链节轴长，从加厚链板41的通孔穿过，与另外三个链板连接。通过特殊链节11将钢丝绳17的作用力分担到两个链节轴上，提高了可靠性，延长使用寿命；所述的滚筒12安装在横向导轨13中，并可以在横向导轨13中左右滑动；横向导轨13两端各有滑轮，在竖立导轨16中上下滑动。

所述的张紧装置包括张紧轮29、拉压力传感器30、电动推杆31和张紧轮支架32，所述的电动推杆31通过螺栓固定在主桁架26上，电动推杆31输出端螺纹连接拉压力传感器30一端，拉压力传感器30另一端螺纹连接在张紧轮支架32上，张紧轮29安装在张紧轮支架32上，并与链条10啮合。通过拉压力传感器30检测张紧轮29与链条10之间的压力，来调节链条10的张紧程度，使得在运转过程中链条10的张紧程度保持在一定范围里，从而使两条链条10的同步性更好，减少能耗。

电机1输出轴通过键与联轴器2左端连接，联轴器2右端通过键与减速箱3输入轴连接，减速箱3左端输出轴与扭矩传感器4右端连接，减速箱3右端输出轴与制动器5输入端连接，一个后同步带轮6与扭矩传感器4左端连接，另一个后同步带轮6与制动器5右端连接，两个后同步带轮6通过两条结构相同的同步带8将扭矩传递给两个结构相同的前同步带轮7，两个结构相同的前同步带7通过两个结构相同的连接轴33与两个结构相同的下双排链轮9连接，两个结构相同的下双排链轮9驱动两条结构相同的链条10实现循环运动，通过换向装置将两个结构相同链条10的圆周运动转化成换向装置的上下运动，换向装置与钢丝绳17固定连接，钢丝绳17从前导向轮21与卡环39之间和后导向轮22与卡环39之间穿过，分别连接抽油杆和配重，从而带动抽油杆和配重上下运动，实现抽油功能；

参阅图1和图4，所述的配重调节部分包括主配重23、可调配重24、配重底座25、配重电机35、提升杆36、缓冲弹簧37和配重导轨38；

所述的主配重23呈圆柱体，其质量为固定值，其两侧安装有两个导向轮，在配重导轨38中上下滑动；所述的可调配重24由两个圆弧体组成，圆弧体是将圆柱体分成若干等份，在本实施例中圆柱体分成八份，每一份形状相同，位置相对的两份组成一组可调配重24，在本实施例中分为四组可调配重，四组的质量不同，可以根据需求设成不同等级的质量，每一份下面有一凹槽，用于提升杆36提升不同质量的配重；所述的缓冲弹簧37为四个结构相同的弹簧及弹簧座组成，弹簧座用于固定弹簧，弹簧座分别安装在配重导轨38中的左侧导轨上方和下方以及右侧导轨的上方和下方内，主配重23在配重导轨38中上下运动时，缓冲弹簧37起到限位以及储存能量和释放能量的作用；所述的提升杆36由圆柱体和具有两片扇叶的风扇型体组成，配重电机35驱动提升杆36旋转，两片扇叶在可调配重24的凹槽中旋转，选择不同质量的可调配重；所述的配重底座25底板上有四个通孔用于固定在基座27上；所述的配重导轨38安装在配重底座27上，用于安装四个结构相同的缓冲弹簧37，并作为主配重23两侧的导向轮的导轨。

配重底座25固定在基座25上，可调配重24放在配重底座25上，钢丝绳17连接到主配重23上，配重电机35固定在主配重23上，当配重（配重质量等于主配重23质量加上可调配重24质量）落在最低点时，配重电机35驱动提升杆36旋转，选择合适的可调配重24，后配重被提升，实现动态配重。

本发明的工作过程和原理：

参阅图1和图2所示，首先根据实际工况确定电机1参数，通过电机1、减速器3、后同步带轮6、前同步带轮7以及下双排链轮9带动两个链条10循环运转，通过换向装置，将链条10的循环运转转化为换向装置的上下直线往复运动，带动钢丝绳17、抽油杆实现抽油功能。在抽油机工作期间，链条10的张紧程度可以通过拉压力传感器30的测量来驱动电动推杆实现调节。可调配重24的质量根据扭矩传感器4的信号调节，在每次配重落在配重底座25上时，配重电机35驱动提升杆旋转不同的角度，从而提升不同的质量配重，实现动态配重的方式。

Claims (3)

1.一种单电机双侧驱动节能型链式抽油机，其特征在于：本发明是由支撑部分、传动部分和配重调节部分组成；

所述的支撑部分包括基座（27）、主桁架（26）和前后支架28；所述的基座（27）用于安装电机（1）、减速器（3）、扭矩传感器（4）、制动器（5）和主桁架（26），基座（27）通过地脚螺栓固定在地面上；

所述的传动部分包括电机（1）、联轴器（33）、减速器（3）、扭矩传感器（4）、制动器（5）、两个前同步带轮（7）、两个后同步带轮（6）、二条同步带（8）、两个下双排链轮（9）、链条（10）、换向装置、两个上双排链轮（14）、两个上双排链轮导轨（15）、两个竖立导轨（16）、二套张紧装置、三个卡环（39）、前导向轮（21）、后导向轮（22）、上定滑轮（19）、下定滑轮（20）组成；所述的电机（1）采用开关磁阻电机；所述减速器（3）采用一端输入，两端输出型减速器；所述的卡环（39）呈U型，安装在前导向轮（21）、后导向轮（22）和下定滑轮（20）上；所述的上双排链轮（14）可以在上双排链轮导轨（15）中上下滑动，根据实际需求的冲程，并通过销轴（43）和螺栓固定在上双排链轮导轨（15）中；

所述的张紧装置包括张紧轮（29）、拉压力传感器（30）、电动推杆（31）和张紧轮支架（32），所述的电动推杆（31）通过螺栓固定在主桁架（26）上，电动推杆（31）输出端螺纹连接拉压力传感器（30）一端，拉压力传感器（30）另一端螺纹连接在张紧轮支架（32）上，张紧轮（29）安装在张紧轮支架（32）上，并与链条（10）啮合；

所述电机（1）输出轴通过键与联轴器（2）左端连接，联轴器（2）右端通过键与减速箱（3）输入轴连接，减速箱（3）左端输出轴与扭矩传感器（4）右端连接，减速箱（3）右端输出轴与制动器（5）输入端连接，后同步带轮（6）与扭矩传感器（4）左端连接，并通过同步带（8）将扭矩传递给前同步带轮（7），前同步带（7）通过连接轴（33）与下双排链轮（9）连接，下双排链轮（9）驱动链条（10）实现循环运动，通过换向装置将链条（10）的圆周运动转化成换向装置的上下运动，换向装置与钢丝绳（17）固定连接，钢丝绳（17）从前导向轮（21）与卡环（39）之间和后导向轮（22）与卡环（39）之间穿过，分别连接抽油杆和配重，从而带动抽油杆和配重上下运动，实现抽油功能。

2.按照权利要求1所述的单电机双侧驱动节能型链式抽油机，其特征在于，所述的特殊链节（11）包括滚筒（12）、两个加厚链板（41）、两个加强套（40）、两个销轴（43）和四个链节轴（42）；所述的加厚链板（41）的凸台阶上有一销孔，用于与加强套（40）相互固定；所述的加强套（40）呈内凹型，凹槽两侧有销孔，凹槽与加厚链板（41）配合，通过销轴（43）相互固定；所述的链节轴（42）从加厚链板（41）的通孔穿过，与另外三个加厚链板（41）连接；所述的滚筒（12）安装在横向导轨（13）中，并可以在横向导轨（13）中左右滑动；横向导轨（13）两端各有滑轮，在竖立导轨（16）中上下滑动。

3.按照权利要求1所述的单电机双侧驱动节能型链式抽油机，其特征在于：

所述的配重调节部分包括主配重（23）、可调配重（24）、配重底座（25）、配重电机（35）、提升杆（36）、缓冲弹簧（37）和配重导轨（38）；所述的缓冲弹簧（37）为四个结构相同的弹簧及弹簧座组成，弹簧座分别安装在配重导轨（38）中的左侧导轨上方和下方以及右侧导轨的上方和下方内，主配重（23）在配重导轨（38）中上下运动时；所述的提升杆（36）由圆柱体和具有两片扇叶的风扇型体组成，配重电机（35）驱动提升杆（36）旋转，两片扇叶在可调配重（24）的凹槽中旋转；所述的配重导轨（38）安装在配重底座（27）上，用于安装四个结构相同的缓冲弹簧（37），并作为主配重（23）两侧的导向轮的导轨；所述配重底座（25）固定在基座（25）上，可调配重（24）放在配重底座（25）上，钢丝绳（17）连接到主配重（23）上，配重电机（35）固定在主配重（23）上。

Images