CN104265802A - 石油抽油机远程无线自动刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油抽油机远程无线电控刹车装置。所述装置由两大部分组成：刹车执行机构和远程无线电控系统。当对抽油机实施停机操作的同时，上位机操作平台同时发出停机指令和刹车指令，抽油机停机，电动推杆丝杠收缩，带动刹车闸片将刹车轮毂抱紧，完成刹车动作。当对抽油机实施开机操作的同时，上位机操作平台同时发出开机指令和刹车松开指令，抽油机开机，电动推杆丝杠外伸，在复位弹簧的弹力恢复作用下，刹车闸片松开。本发明无需派专人到现场手动操作，操作简便可靠，节省人力和时间成本，降低了无人值守油井的安全隐患，提高了抽油机的工作效率。

Description

石油抽油机远程无线自动刹车装置

技术领域

本发明涉及一种石油抽油机刹车装置，特别是一种远程无线控制的自动刹车装置。

背景技术

随着工业自动化技术的进步，石油抽油机正在逐步实现网络自动化控制，部分油田已经通过无线网络实现自动采集油井工况数据和抽油机工作状态数据，远程控制抽油机的自动运行及停止，并自动调节抽油机平衡率等工作状态参数。目前，我国大部分抽油机采用纯机械式手动刹车装置，结构简单，工作可靠。但不能与网络连接以实现远程自动化控制，特别是在抽油机无人看守的情况下存在断电刹车不及时而造成安全事故的隐患。由于部分油井分布零散，且距厂部和队部较远，交通不便。如需停机或启机，操作员必须乘车到现场手动操作刹车装置。因此，开发一种可以借助无线网络实现远程控制的抽油机自动刹车装置十分必要。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种石油抽油机远程无线自动刹车装置，该发明不仅可以提高抽油机工作效率，降低时间和人力成本，而且可以显著降低安全事故的发生概率。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石油抽油机远程无线自动刹车装置，包括远程无线电控系统和刹车执行机构，其中：

所述远程无线电控系统由电气控制系统、无线传输装置和控制终端组成：远程无线电控系统中，KA2-1和KA1-1为抽油机启动控制继电器辅助触点和抽油机停机控制继电器辅助触点，SL1和SL2为电动推杆的行程限位开关，KM1和KM2为控制电动推杆三相电机启停和正反转的交流接触器，KA3和KA4为控制主电路断开的中间继电器；无线传输装置为GPRS通讯模块；远程操作终端与GPRS模块通过无线公共网络连接，向电气控制系统的单片机控制器发送指令，驱动各继电器动作，进而控制刹车装置动作。

所述刹车执行机构的下拉杆和中拉杆与调整螺母之间为螺纹连接，中拉杆和电动推杆尾座之间为销轴连接，U形接头与电动推杆丝杠之间为销轴连接，弹簧与上拉杆之间采用螺母固定，上拉杆与刹车凸轮之间用销轴连接，刹车凸轮顶杆与刹车凸轮之间旋转铰接，复位弹簧被夹装在两个刹车闸片之间，通过电动推杆丝杠的收缩和外伸实现刹车的动作过程。

所述刹车凸轮与刹车闸片之间为圆弧面接触。

所述后端限位开关和前端限位开关被夹套夹紧在电动推杆丝杠行程的两端。

穿过U形接头的上拉杆上安装预紧弹簧和螺母，所述U形接头被螺母和预紧弹簧夹紧，刹车过程中，弹簧的使用将刚性刹车变为柔性刹车，使抽油机缓慢停止，防止瞬时停止产生机械冲击。

所述电气控制系统主电路中，三相电源线A、B、C分别与交流接触器KM1的触点开关KM1-1、KM1-2、KM1-3的一端连接，三个触点开关的另一端分别与推杆三相电机的电源接线端子U、V、W连接；同时电源线A、B、C分别与KM2的触点开关KM2-1、KM2-2、KM2-3的一端连接，触点开关的另一端也分别与推杆三相电机的电源接线端子U、V、W连接。

所述A、B两根线与推杆电机接线端子U、V的连接顺序互换。

所述控制电路中，抽油机启动控制继电器辅助触点KA2-1、KM1线圈与中间继电器常闭触点KA3-2串联在220V交流电源两端；中间继电器KA3线圈、常开触点KM1-4和常开限位开关SL1串联在220V交流电源两端；抽油机停机控制继电器辅助触点KA1-1、KM2线圈与中间继电器常闭触点KA4-2串联在220V交流电源两端；中间继电器KA4线圈、常开触点KM2-4和常开限位开关SL2串联在220V交流电源两端。

所述中间继电器常开触点KA3-1并联在KM1线圈和常闭触点KA3-2的两端。

所述中间继电器常开触点KA4-1并联在KM2线圈和常闭触点KA4-2的两端。

本发明的有益效果是：与现有手动机械式刹车装置相比，无需派专人到现场手动操作，操作简便，提高抽油机工作效率，节省人力和时间成本，降低了无人值守油井的安全隐患。

附图说明

图1是石油抽油机远程无线自动刹车装置的刹车执行机构的结构示意图；

图2为本发明的图1的局部放大图A；

图3为本发明的远程无线电控系统组成结构示意图；

图4为本发明的电气控制系统电路图。

在上述附图中，1-手动刹车把手，2-电控柜，3-刹车凸轮，4-刹车轮毂，5-刹车闸片，6-刹车凸轮顶杆，7-复位弹簧，8-上拉杆，9-前端限位开关，10-后端限位开关，11-电动推杆，12-外壳，13-中拉杆，14-调整螺母，15-下拉杆，16-横向拉杆，17-曲柄杆，18-支座，19-U形接头，20-弹簧。

具体实施方案

实施例

结合附图，对本发明做进一步具体说明。

图1、图4是本发明公开的一种石油抽油机远程无线电控刹车装置。所述装置包括远程无线电控系统和刹车执行机构，其中：刹车执行机构主要由手动刹车把手1、电控柜2、刹车凸轮3、刹车轮毂4、刹车闸片5、刹车凸轮顶杆6、复位弹簧7、上拉杆8、前端限位开关9、后端限位开关10、电动推杆11、外壳12、中拉杆13、调整螺母14、下拉杆15、横向拉杆16、曲柄杆17、支座18、 U形接头19和弹簧20组成。刹车执行机构中，下拉杆15和中拉杆13与调整螺母14之间为螺纹连接，中拉杆13和电动推杆11尾座之间为销轴连接，U形接头19与电动推杆11丝杠之间为销轴连接，后端电磁感应开关10和前端电磁感应开关9被夹套夹紧在电动推杆11丝杠行程的两端，弹簧20与上拉杆8之间采用螺母固定，U形接头19被螺母和弹簧20夹紧，在刹车过程中，弹簧的使用是将刚性刹车变为柔性刹车，使抽油机缓慢停止，防止瞬时停止产生机械冲击（见图2）。上拉杆8与刹车凸轮3之间用销轴连接，刹车凸轮顶杆6与刹车凸轮3之间旋转铰接，所述刹车凸轮3与刹车闸片5之间为圆弧面接触。复位弹簧7被夹装在两个刹车闸片5之间，通过电动推杆11丝杠的收缩和外伸实现刹车的动作过程。

所述远程无线电控系统由电气控制系统、无线传输装置和控制终端组成：

电气控制系统由单片机控制器、抽油机启动控制继电器辅助触点KA2-1和抽油机停机控制继电器辅助触点KA1-1、交流接触器KM1、交流接触器KM2、中间继电器KA3、中间继电器KA4、限位开关SL-1和限位开关SL-2组成。

无线传输装置为GPRS通讯模块。

远程无线电控系统中，KA2-1和KA1-1为抽油机启动控制继电器辅助触点和抽油机停机控制继电器辅助触点，SL1和SL2为电动推杆的行程限位开关，KM1和KM2为控制电动推杆三相电机启停和正反转的交流接触器，KA3和KA4为控制主电路断开的中间继电器。

远程操作终端与GPRS模块通过无线公共网络连接（见图4），向电气控制系统的单片机控制器发送指令，驱动各继电器动作，进而控制刹车装置动作。

电气控制系统主电路中，三相电源线A、B、C分别与交流接触器KM1的触点开关KM1-1、KM1-2、KM1-3的一端连接，三个触点开关的另一端分别与推杆三相电机的电源接线端子U、V、W连接；同时电源线A、B、C分别与KM2的触点开关KM2-1、KM2-2、KM2-3的一端连接，触点开关的另一端也分别与推杆三相电机的电源接线端子U、V、W连接，但A、B两根线与推杆电机接线端子U、V的连接顺序互换（见图4）。

控制电路中，抽油机启动控制继电器辅助触点KA2-1、KM1线圈与中间继电器常闭触点KA3-2串联在220V交流电源两端；中间继电器KA3线圈、常开触点KM1-4和常开限位开关SL1串联在220V交流电源两端；中间继电器常开触点KA3-1并联在KM1线圈和常闭触点KA3-2的两端；抽油机停机控制继电器辅助触点KA1-1、KM2线圈与中间继电器常闭触点KA4-2串联在220V交流电源两端；中间继电器KA4线圈、常开触点KM2_4和常开限位开关SL2串联在220V交流电源两端；中间继电器常开触点KA4-1并联在KM2线圈和常闭触点KA4-2的两端（见图4）。

电气控制装置由单片机控制器、交流接触器KM1、交流接触器KM2、中间继电器KA3、中间继电器KA4、限位开关SL-1、限位开关SL-2、按钮SB1、按钮SB2和连接线路组成，无线传输装置为GPRS通讯模块。

远程无线电控系统中，KA2-1和KA1-1为抽油机启动控制继电器辅助触点和抽油机停机控制继电器辅助触点，SL1和SL2为电动推杆的行程限位开关，KM1和KM2为控制电动推杆三相电机启停和正反转的交流接触器，KA3和KA4为控制主电路断开的中间继电器，远程操作终端与GPRS模块通过无线公共网络连接，向电气控制系统的单片机控制器发送指令，驱动各继电器动作，进而控制刹车装置动作。

具体工作原理是：当对抽油机实施停机操作时，远程操作终端发出停机指令，抽油机停机，同时抽油机停机控制继电器辅助触点KA1-1闭合，交流接触器KM1线圈得电动作，KM1常开触点KM1-1、KM1-2、KM1-3、KM1-4闭合，电动推杆11三相电机得电，丝杠收缩，弹簧20被压缩，同时通过上拉杆8带动刹车凸轮3转动，在刹车凸轮顶杆6的拉力作用下，刹车凸轮3推动两个刹车闸片5收拢，复位弹簧7被压缩，直至电动推杆11的丝杠收缩至后端限位开关10产生动作，即限位开关SL2常开触点闭合，中间继电器KA3线圈得电，常开触点KA3-1闭合，中间继电器KA3构成自锁，常闭触点KA3-2断开，以致KM1线圈失电，触点KM1-1、KM1-2、KM1-3、KM1-4断开，电动推杆11三相电机停止工作，丝杠停止动作，同时两个刹车闸片10将刹车轮毂4抱紧，抽油机停止工作。

当对抽油机实施开机操作时，远程操作终端发出开机指令，抽油机启动，同时抽油机启动控制继电器辅助触点KA2-1闭合，交流接触器KM2线圈得电动作，常开触点KM2-1、KM2-2、KM2-3、KM2-4闭合，电动推杆11三相电机得电，丝杠外伸，弹簧20逐渐恢复，在复位弹簧7的恢复弹力作用下，刹车凸轮3反向旋转，同时刹车闸片5反向转动，直至电动推杆11的丝杠外伸至前端限位开关9产生动作，即限位开关SL1常开触点闭合，中间继电器KA4线圈得电，常开触点KA4-1闭合，中间继电器KA4构成自锁，常闭触点KA4-2断开，以致KM2线圈失电，触点KM2-1、KM21-2、KM2-3、KM2-4断开，电动推杆11三相电机停止工作，丝杠停止动作，同时两个刹车闸片5恢复至初始位置，刹车轮毂4被松开，抽油机开始工作。

在电气设备出现故障或者其他情况需要人工手动刹车时，逆时针（见图1箭头所示）转动刹车把手1，拉动横向拉杆16，使曲柄杆17转动，完成刹车的动作；顺时针（见图1箭头所示）转动刹车把手1可以松开刹车。

Claims (9)

1.一种石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于包括远程无线电控系统和刹车执行机构，其中：

所述远程无线电控系统由电气控制系统、无线传输装置和控制终端组成：

在远程无线电控系统中，KA2-1和KA1-1为抽油机启动控制继电器辅助触点和抽油机停机控制继电器辅助触点，SL1和SL2为电动推杆的行程限位开关，KM1和KM2为控制电动推杆三相电机启停和正反转的交流接触器，KA3和KA4为控制主电路断开的中间继电器；无线传输装置为GPRS通讯模块；远程操作终端与GPRS模块通过无线公共网络连接，向电气控制系统的单片机控制器发送指令，驱动各继电器动作，进而控制刹车装置动作；

在刹车执行机构中，下拉杆（15）和中拉杆（13）与调整螺母（14）之间为螺纹连接，中拉杆（13）和电动推杆（11）尾座之间为销轴连接，U形接头（19）与电动推杆（11）丝杠之间为销轴连接，弹簧（20）与上拉杆（8）之间采用螺母固定，上拉杆（8）与刹车凸轮（3）之间用销轴连接，刹车凸轮顶杆（6）与刹车凸轮（3）之间旋转铰接，复位弹簧（7）被夹装在两个刹车闸片（5）之间，通过电动推杆（11）丝杠的收缩和外伸实现刹车的动作过程。

2.根据权利要求1所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于电气控制系统主电路中，三相电源线A、B、C分别与交流接触器KM1的触点开关KM1-1、KM1-2、KM1-3的一端连接，三个触点开关的另一端分别与推杆三相电机的电源接线端子U、V、W连接；同时电源线A、B、C分别与KM2的触点开关KM2-1、KM2-2、KM2-3的一端连接，触点开关的另一端也分别与推杆三相电机的电源接线端子U、V、W连接。

3.根据权利要求2所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于A、B两根线与推杆电机接线端子U、V的连接顺序互换。

4.根据权利要求1所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于控制电路中，抽油机启动控制继电器辅助触点KA2-1、KM1线圈与中间继电器常闭触点KA3-2串联在220V交流电源两端；中间继电器KA3线圈、常开触点KM1-4和常开限位开关SL1串联在220V交流电源两端；抽油机停机控制继电器辅助触点KA1-1、KM2线圈与中间继电器常闭触点KA4-2串联在220V交流电源两端；中间继电器KA4线圈、常开触点KM2-4和常开限位开关SL2串联在220V交流电源两端。

5.根据权利要求4所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于中间继电器常开触点KA3-1并联在KM1线圈和常闭触点KA3-2的两端。

6.根据权利要求4所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于中间继电器常开触点KA4-1并联在KM2线圈和常闭触点KA4-2的两端。

7.根据权利要求1所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于刹车凸轮（3）与刹车闸片（5）之间为圆弧面接触。

8.根据权利要求1所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于后端限位开关（10）和前端限位开关（9）被夹套夹紧在电动推杆（11）丝杠行程的两端。

9.根据权利要求1所述的石油抽油机远程无线自动刹车装置，其特征在于穿过U形接头（19）的上拉杆（8）上安装预紧弹簧（20）和螺母。