CN105317408A - 变力矩节能抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田开发所需的抽油机，特别是一种：变力矩节能抽油机；该抽油机，包括游梁、支撑轴总成、支架、水平轴总成、驱动总成、左竖直轴总成、左配重臂、左配重体、右竖直轴总成、右配重臂、右配重体、“驴头”、驱动总成安装架；所述游梁通过支撑轴总成安装在支架的顶端，所述游梁的一端安装有“驴头”，另外一端/尾端通过水平轴总成安装有驱动总成安装架，所述驱动总成安装架安装有驱动总成；在保持传统抽油机优点的基础上，同比以相对较小的驱动功率，在动态水平面上往复改变游梁配重端的重力矩大小，使游梁支点两端的重力矩失衡而产生往复运动，达到以较小的驱动功率换取以较大重力驱动抽油机工作的目的，最终获得较高节能效果。

Description

变力矩节能抽油机

技术领域

本发明涉及油田开发所需的抽油机，特别是一种：变力矩节能抽油机。

背景技术

目前：在原油开采的过程中，抽油机的驱动耗能是油田行业用电大户之一，占油田开发总耗电量的1/3以上。据不完全统计，全国有7万口油井在运行，年耗电100亿KW.h左右。在能源逐步趋于匮乏的今天，环保节能已经越来越受到人类的重视，也是人类文明发展的体现。传统的各类抽油机及后续的改进机型，有很多突出的优点和进步，为石油行业做出了伟大的贡献。但耗能大的问题始终没有得到很好地解决，抽油机运行是一个复杂的变力运行过程，其高能耗的原因也是复杂的。同时还在受到频繁更换皮带等易损件的困扰。

如何在保持传统抽油机低成本、长寿命、安全可靠、维护保养费用低、操作简便等基础上，开发出新型高性价比、低耗能的抽油机，是业界共同思考研究的课题，并一直在不停的努力。

相继出现例如：干扰平衡式游梁抽油机，直接平衡柔性传动抽油机，丝杠调节平衡抽油机，游梁式下偏杠铃节能抽油机，复合滚筒式脉动减速节能抽油机等等。纵观这些技术，在原有基础上都有一定的提高，但基本都保留了原有抽油机的笨重减速器、皮带等，节能效果不理想的不足。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术之不足，提供一种变力矩节能抽油机。

本发明的目的之一在于，在保持传统抽油机优点的基础上，同比以相对较小的驱动功率，在动态水平面上往复改变游梁配重端的重力矩大小，使游梁支点两端的重力矩失衡而产生往复运动，达到以较小的驱动功率换取以较大重力驱动抽油机工作的目的，最终获得较高节能效果。

本发明的目的之二在于，利用启动电流小、耗电低的开关磁阻电机和性价比更高的小型摆线针式减速器，代替传统笨重的齿轮减速器构成驱动系统。

本发明的目的之三在于，以涡轮齿和圆柱齿条直驱的方法，取缔传统抽油机的皮带传动方式。

本发明的目的之四在于，利用更可靠的盘式制动结构代替传统的外裹式刹车带制动结构，提供更可靠的制动方法。

本发明的目的之五在于，在不牺牲性能的前提下，利用支撑轴总成、水平轴总成和竖直轴总成等转动部位，最大限度以轴承转动结构，来突出低成本、长寿命、安全可靠、低噪声、减小阻力、维护保养方便和费用低等优点。

本发明的目的之六在于，增加了安全应急自动停机、制动功能，为断电失去动力、断杆、断悬绳、卡泵等异常情况，提供可靠的快速制动安全保障。

本发明的目的之七在于，结构设计尽量沿用传统游梁抽油机的理念，以实现旧机改造、旧物再利用，节约成本减少浪费的目的。

本发明的上述目的是通过以下技术手段实现的：

一种变力矩节能抽油机，包括游梁，支架，连杆，中梁，“驴头”和配电控制系统，所述游梁通过支撑轴总成安装在支架的顶端，所述游梁的一端安装有“驴头”，另外一端/尾端通过水平轴总成安装有驱动总成安装架，所述驱动总成安装架安装有驱动总成；所述驱动总成上安装有配重体；所述游梁与支架之间设竖直安全制动总成，所述竖直安全制动总成上设角位移检测系统；所述游梁与支撑轴总成连接处设有竖直力臂，所述游梁与配重体连接处设游动力臂，所述竖直力臂与游动力臂之间设有拉杆；所述支架的下端设有中梁和配电控制系统，所述中梁上设应急制动系统和被动摇臂；所述安装有配重体端的游梁通过轴连接有连杆，所述连杆另外一端轴连接在被动摇臂上。

所述竖直力臂的长度大于游动力臂的长度。

所述配重体包括左配重体和右配重体，所述左配重体和右配重体上分别设在左配重臂和右配重臂的外端。

所述驱动总成包括起动电流小，具有调速功能的开关磁阻电机，配套摆线针减速器及主动涡轮齿和被动涡轮齿及与涡轮齿配套的圆柱齿条构成。

所述左竖直轴总成，主动涡轮齿和右竖直轴总成，被动涡轮齿对称安装在圆柱齿条的两侧。

所述被动涡轮齿与主动涡轮齿对称并列配合安装，起到限位圆柱齿条的作用。

所述左竖直轴总成和左配重臂涡轮齿与右竖直轴总成和右配重臂以圆柱齿条为中心，并通过圆柱齿条以相同方式与主动涡轮齿和被动涡轮齿齿合，构成传动结构。

所述左配重臂和右配重臂的内端分别连接在左竖直轴总成，右竖直轴总成上。

所述动摇臂的本体与其两端连接点之间的连线具有夹角，有利于动摇臂无阻力定向旋转。

所述安全制动总成为半圆状刹车盘设计，所述半圆状刹车盘安装在游梁的底部，以支撑轴总成为圆心随游梁转动。

所述角位移检测系统用于检测抽油机实际运行的角位移变量，为配电控制系统提供控制依据。

所述左竖直轴总成和右竖直轴总成分别对称安装在驱动总成的两侧，与对称分布在游梁尾端两侧的左配重臂和右配重臂及其附带的左配重体和右配重体，构成变力矩杠杆系统。

所述竖直力臂、拉杆、游动力臂、游梁的尾部及其相互连接的轴承转轴结构构成的竖直面准平行四边形，形成左配重臂和右配重臂的动态准水平保持结构。

所述游梁尾部轴承转轴方式连接的连杆，和以相同方式连接在支架的中梁上的被动摇臂，构成的最大冲程限制结构。

所述左配重臂涡轮齿、右配重臂涡轮齿、圆柱齿条、主动涡轮齿、被动涡轮齿和驱动总成所构成的往复传动系统。

所述安全制动总成、应急制动系统等构成的刹车制动系统。

所述角位移检测系统和配电控制系统所构成的运行状态控制系统。

所述左配重臂和右配重臂分别以左竖直轴总成和右竖直轴总成为圆心，在0°～≤180°区间内同步反向往复运动，获得二倍于配重臂长度的力臂改变，从而使以支撑轴总成为支点，以游梁为杠杆的配重端力矩得到动态改变，迫使游梁杠杆两端的力矩失衡产生以支撑轴总成为圆心的“磕头”运动，作为驱动抽油机工作的动力。

所述支架顶部静止的竖直力臂，与垂直设置在驱动总成安装架水平轴总成轴线中部的游动力臂，配合拉杆和游梁的尾段及拉杆两端的转轴结构，所形成的竖直面四边形，无论游梁的运行姿态如何改变，都能确保以水平轴总成为转轴的左配重臂和右配重臂及驱动总成安装架处在动态准水平面上。

所述拉杆与游梁尾段等长，竖直力臂比游动力臂长出一定量，当抽油机游梁运行到水平位置时，左配重臂和右配重臂也处于水平状态；游梁过水平姿态继续向上止点运行，左配重臂和右配重臂尾部做逐步上翘运动。反之，游梁过水平姿态继续向下止点运行，左配重臂和右配重臂尾部做逐步下倾斜运动；依此获得游梁运行末段的反向减速重力势能和左配重臂和右配重臂回转重力势能，达到减小回转扭矩之目的。

所述驱动总成带动主动涡轮齿旋转，拖动圆柱齿条做轴向往复直线运动，带动左配重臂和右配重臂以各自竖直为圆心，做同步反向往复运动，改变游梁配重端的力矩。

所述半圆状刹车盘设计的安全制动总成，以支撑轴总成为圆心随游梁转动；利用设置在支架底座的刹车手柄，可以实现手动刹车；所述应急制动系统，提供应急刹车功能。

所述角位移检测系统和配电控制系统，实现对抽油机冲次、冲程等运行状态的控制，依靠调整开关磁阻电机的转速，实现对抽油机冲次的控制。

本发明所提供的一种变力矩节能抽油机，与传统游梁抽油机部分结构一样，将游梁通过支撑轴总成安装在支架上部，驱动总成和两个配重臂及其附带的配重体，通过水平轴总成安装在游梁的尾端，形成以支撑轴总成为支点，以游梁为横梁的杠杆结构。利用竖直面上的准平行四边形结构，控制配重臂及配重体等动态配重系统，始终保持在动态准水平面上运行。依靠对称设置在游梁尾部两侧的配重臂，以各自的竖直轴为圆心，由驱动总成迫使它们在动态水平面上做0°～≤180°区间内的同步反向往复运动，可获得二倍于配重臂长度的力臂改变量，依此循环改变以游梁配重端的重力矩，迫使游梁杠杆两端力矩失衡而在竖直面以支点为圆心做“磕头”运动，达到让重力驱动抽油机运行之目的。其原则是，当配重臂运行至最小力矩时，即配重臂向“驴头”方向运动到接近极限值，能确保空载(“驴头”上的悬绳器不挂杆)抽油机自动缓慢运行至下止点，也就是配重端力矩略小于“驴头”端力矩；当配重臂运行至接近最大力矩之前，就能确保抽油机顺畅运行至上止点，也就配重端的最大力矩要大于“驴头”端克服抽油杆自重、油管内原油重量、阻力等当量力矩一定量。由于只需要电机在水平面克服惯性模量驱动配重系统运动，改变了传统抽油机的超大功率配置状况，提供了很大的节能空间，通过计算和模型测试，同比节能50％左右。

为确保配重臂和驱动总成在抽油机游梁运行范围内的任何位置，都能保持原则上的水平状态，在水平轴总成轴线上，配重臂的上方设置了与其垂直的游动力臂，在支架上部的支撑轴总成的轴线处设置了竖直力臂。游动力臂和竖直力臂的顶端由拉杆以转动轴连接。这样，利用与拉杆等长的游梁尾段、竖直力臂、拉杆和游动力臂构成的准平行四边形结构，来完成配重臂和驱动总成的动态准水平任务。

在实际运行中，左右配重臂在驱动总成的作用下，始终保持静止～加速～减速～静止～回转～加速～减速～静止的往复运动规律。为了减小其往复回转的启动转矩，需要将竖直力臂的长度设计大于游动力臂的长度。这样，当游梁处于水平状态时，配重系统也处于水平状态；在游梁继续运行至上止点的过程中，左右配重臂逐步尾端做上翘运动，也就是左右配重体的位置被抬高一定程度；在游梁继续运行至下止点的过程中，左右配重臂逐步做尾端下斜运动，也就是左右配重体的位置被降低一定程度；这样，既有利于左右配重臂末段的减速运动，同时也获得了左右配重臂回转的启动重力势能，达到减小左右配重臂回转启动扭矩的目的。

本发明所述的驱动总成是由起动电流小，具有调速功能的开关磁阻电机，配套摆线针减速器及主动涡轮齿和被动涡轮齿及与涡轮齿配套的圆柱齿条构成，它为配重臂的往复运动提供驱动力。

所述的左右两个配重臂，其几何尺寸和质量完全相同，它们的外端设置了配重体，内端通过竖直轴总成和水平轴总成对称安装在游梁尾端上，以确保配重臂在任何运行状态下都保持左右平衡。在配重臂的内端设置了与竖直轴同心的涡轮齿，左右配重臂的两个涡轮齿之间形成的齿圆内设置了与涡轮齿配套模数的圆柱齿条，圆柱齿条的另一端以相同的方式与主动涡轮齿和被动涡轮齿合。主动涡轮齿旋转，带动圆柱齿条做轴向运动，驱动左右配重臂以各自竖直轴为圆心做同步反向运动。

所述的两个配重体是以累计叠加方式设置的，使用时可以根据不同井深的抽油杆质量及其它阻力当量，进行配重质量的合理增减。

在游梁尾端和支架的中梁之间设置了连杆和被动摇臂，用于限制最大冲程以及起到异常情况的安全保障作用。被动摇臂设计为本体与它两端连接轴心之间的连线具有一定的夹角，有利于其无阻力定向旋转。连杆的上端以轴承转轴结构与游梁尾部连接，下端以相似的方式与被动摇臂连接；被动摇臂以轴承转轴结构与支架的中梁连接，并可以绕转轴旋转。

在检修井等特殊作业时，为提供抽油机制动刹车功能，在游梁上以支撑轴总成为圆心，设置了类似于半圆形的盘式安全制动总成，通过改变刹车半径或制动盘的数量，来调整制动刹车力度。

设置在支架底座的刹车手柄，可以实现手动刹车；利用脱扣式配重应急制动系统，可以实现断电失去动力、断杆、断悬绳等异常情况，紧急自动停机刹车，提供可靠的快速制动安全保障功能。原则是，不管抽油机运行在任何状态，制动系统都能具备快速可靠的刹车停机效果。

通过配电控制系统和角位移检测系统，实现对抽油机冲程等运行状态的控制，依靠调整开关磁阻电机的转速，实现对抽油机冲次的控制。所述的角位移检测系统，用于检测以支撑轴总成为圆心的游梁实际运行角度变化量，为配电控制系统提供控制依据。当抽油机运行遇到”托杆”等现象，使抽油机“驴头”端受力逐步减小时，配电控制系统将控制驱动总成自动减速跟踪运行。同时，配电控制系统可以根据实际需要，控制本发明所提供的变力矩节能抽油机，在上止点停留时间相对较少，下行速度相对较慢，在下止点停留时间相对较长，有利于原油充分进泵，上提速度相对较快，减少泵的漏失量，已达到提高泵效之目的。

所述的支架与传统的游梁抽油机支架一样的作用，用于承载游梁等的重量并提供整体稳定的结构支撑。与传统支架的区别是，需要加大横向跨度，以保持抽油机的横向稳定性。虽然整个动态配重系统左右平衡，但遇到强风等环境，本发明所提供的机型所采用的左右配重臂横向展开时，会导致抽油机的横向稳定性相对减弱，需要依靠扩大支架横向跨度来提供侧向稳定保障。

支撑轴总成到“驴头”之间的游梁部分及“驴头”均采用传统游梁抽油机结构。

一种变力矩节能抽油机，其工作方式是；在抽油机空载情况下，手动启动驱动总成，设置在游梁尾部的左右配重臂以各自的竖直轴为圆心做反向同步旋转，当运行到接近最小力矩时，配重端力矩≤“驴头”端力矩，继续运行“驴头”移动至下止点，停机手动刹车并进行卸、挂载等操作。在正常抽油运行状态下，进入自动运行模式，配电控制系统将按着预设的冲次和冲程值，指挥驱动总成拖动配重系统运行，当配重端力矩＜“驴头”端力矩当量，抽油机做加速下行运动，当角位移传检测系统检测到抽油机运行到接近下止点时，提前控制配置系统回转让配重端力矩逐步≥“驴头”端力矩当量，利用惯性做减速运动到设定的下止点停止运行，让原油充分进泵；继续回转配重系统，随着配重端力矩与“驴头”端力矩当量差逐步扩大，抽油机做加速上行运动，当运行到接近上止点时，配重系统继续快速回转，克服惯性到预设的上止点后立即做下行运动。依此往复，为本发明所提供的变力矩节能抽油机提供连续运行的动力。

由于受复杂运行环境的影响，抽油机在每一个运行周期(冲次)及过程，“驴头”端的实际当量力矩大小是个变量，而角位移检测系统是检测实际角度变化量的，配重臂可以根据实际角度变化量自适应增减实际运行程度，即自适应调整配重力矩的大小，来保证变力矩节能抽油机的正常运行。在自动运行模式下，配重力矩达到预设值最大值或最小值而没有发生角度相应变化时，系统将自动停机刹车。

本发明变力矩节能抽油机本抽油机，采用变力矩重力驱动，依靠同比相对较小的驱动功率，在准水平面改配重臂的水平运动姿态，来改变配重力矩，导致游梁杠杆可控失衡，来完成抽油机带动抽油杆工作，同比游梁抽油机减小驱动功率50％左右，节能效果突出；转动部位采用轴承结构，与传统游梁式抽油机一样低噪声、经久耐用、便于维护保养；利用游梁的实际角度变量控制运行状态，可控式变速完成一个运行周期，有利于泵的充满系数、减小漏失量，提高泵效；可实现同时自动调整冲程和冲次，便于自动化物联网开拓管理；逐步加力运行，可减轻抽油杆的疲劳损伤，延长抽油杆的使用寿命；抽油机支架承载质量恒定，降低支架的变力疲劳损伤；不使用传统体积笨重的减速箱和皮带传动方法及旋转配重结构，减少维修保养工作量；与原游梁式抽油机体型结构类似，可实现旧机改造；能为出现”托杆”等现象时，使抽油机“驴头”端当量力矩逐步减小等异常状况，提供自动减速跟踪运行功能。在自动运行模式下，配重力矩达到预设值最大值或最小值，而没有发生角度相应变化时，或在断电失去动力、断杆、断悬绳、卡泵等异常情况下，系统将自动启动紧急停机刹车功能，提供安全保障。

附图说明

附图1为变力矩节能抽油机的结构示意图。

附图2为图1的结构示意图的俯视图。

附图3为图1中的配重系统结构示意图。

附图4为图1中的变力矩节能抽油机上止点运行状态俯视示意图。

附图5为图1中的变力矩节能抽油机下止点运行状态俯视示意图。

游梁1、支撑轴总成2、支架3、竖直力臂4、拉杆5、游动力臂6、水平轴总成7、驱动总成8、左竖直轴总成9、左配重臂10、左配重体11、右竖直轴总成12、右配重臂13、右配重体14、连杆15、被动摇臂16、安全制动总成17、中梁18、“驴头”19、角位移检测系统20、配电控制系统21、应急制动系统22、左配重臂涡轮齿23、右配重臂涡轮齿24、圆柱齿条25、主动涡轮齿26、被动涡轮齿27、驱动总成安装架28。

具体实施方式

本发明由以下实施例给出，下面结合附图对本发明予以详细说明：

图1，图2，图3所示

一种变力矩节能抽油机，包括游梁1、支撑轴总成2、支架3、竖直力臂4、拉杆5、游动力臂6、水平轴总成7、驱动总成8、左竖直轴总成9、左配重臂10、左配重体11、右竖直轴总成12、右配重臂13、右配重体14、连杆15、被动摇臂16、安全制动总成17、中梁18、“驴头”19、角位移检测系统20、配电控制系统21、应急制动系统22、左配重臂涡轮齿23、右配重臂涡轮齿24、圆柱齿条25、主动涡轮齿26、被动涡轮齿27、驱动总成安装架28。

图1中所示：支撑轴总成2、水平轴总成7、左竖直轴总成9、右竖直轴总成12及拉杆5的两端、连杆15的两端、被动摇臂16的两端，均由规格不同的轴、轴承和轴承座构成。

图1，图2中所示：支撑轴总成2的轴线侧向垂直安装于游梁下侧，轴承座安装在支架3的上部，以支架3为固定承载结构，以支撑轴总成2为支点，与游梁构成一个杠杆结构。游梁1的一端是与传统游梁抽油机结构相同的“驴头”19，另一端为配重端，与支点之间有一定距离，在其尾端安装了水平轴总成7的轴承座，水平轴总成7的轴平行于支撑轴总成2轴线，固定在驱动总成安装架28与游梁1的结合部位。驱动总成安装架28协同左配重臂10和右配重臂13与游梁1能以水平轴总成7为圆心，在竖直面实现角度改变。

图3，图4，图5中所示：驱动总成安装架28，在其水平轴总成2中部的轴线上的位置，设置了垂直于驱动总成安装架28的游动力臂6；并在水平轴总成7两端的轴线上垂直对称设置了左竖直轴总成9和竖直轴总成12，用于安装左配重臂10和右配重臂13。以左竖直轴总成9和竖直轴总成12为圆心的左配重臂涡轮齿23和右配重臂涡轮齿24之间设置了圆柱齿条25，并通过圆柱齿条25以相同的方式与主动涡轮齿26和被动涡轮齿27齿合。当驱动总成8的开关磁阻电机通过摆线针减速器驱动主动涡轮齿26旋转时，拖动圆柱齿条25做轴向直线运动，带动左配重臂10和右配重臂13以各自竖直为圆心，做同步反向运动。这样，既保持了抽油机的左右受力平衡，也改变了配重端的重力距大小。从而导致游梁1的两端重力矩失衡产生运动，以此作为抽油机运行的动力。并以驱动总成8及驱动总成安装架28作为配重端的定量力矩，以左配重臂10和右配重臂13及设置在其外端的左配重体11和右配重体14的质量，做变力矩配重，共同构成配重系统。所述的左配重体11和右配重体14是类似于“磅秤砣”式的分体式质量累加体，用于根据实际需要合理调整配重质量。

图3所示：所述的左配重臂10和右配重臂13，它们的外分别设置了左配重体11和右配重体14，内端设置了与左竖直轴总成9和右竖直轴总成13同心的左涡轮齿23和右涡轮齿24，两个涡轮齿之间形成的圆内设置了与其模数配套的圆柱齿条25。图中所示左配重臂10和右配重臂13及左配重体11和右配重体14和左涡轮齿23和右涡轮齿24的几何尺寸和质量完全相同，它们通过左竖直轴总成9和右竖直轴总成12通过水平轴总成7对称安装在游梁1尾端上，以确保配重臂在任何运行状态下都保持左右平衡。

为解决左配重臂10和右配重臂13及驱动总成8和驱动总成安装架28，在动态准水平面上运动，不受重力干扰节省驱动功率的问题，本发明所提供的变力矩节能抽油机，在支架3的顶部于支撑轴总成2的轴线位置，设置了固定在支架3上的竖直力臂4。竖直力臂4与游动力臂6、拉杆5、游梁1的尾部以及水平轴总成7、拉杆5与竖直力臂4及游动力臂6的转轴机构，构成了竖直面的准平行四边形结构，提供了上述动态水平保持功能。

图4，图5所示：在实际运行中，左配重臂10和右配重臂13在驱动总成8的作用下，始终保持静止～加速～减速～静止～回转～加速～减速～静止的往复运动规律。为了减小其往复回转的启动转矩，需要让拉杆5与游梁1尾段等长，竖直力臂4比游动力臂6长出一定量，当抽油机游梁1运行到水平位置时，左配重臂10和右配重臂13也处于水平状态；游梁1过水平姿态继续向上止点运行，左配重臂10和右配重臂13尾部做逐步上翘运动。反之，游梁1过水平姿态继续向下止点运行，左配重臂10和右配重臂13尾部做逐步下倾斜运动。依此获得游梁1运行末段的反向减速重力势能和左配重臂10和右配重臂13回转重力势能，达到减小回转扭矩之目的。

为了在异常情况下限制抽油机的最大冲程，在游梁1本体的尾部和支架3的中梁18之间，设置了以轴承转轴方式连接的连杆15和被动摇臂16。所述的被动摇臂16，其特征在于它的本体与两端轴心之间的连线具有一定的夹角，有利于其无阻力定向旋转。

本发明所提供的一种变力矩节能抽油机，是将游梁通过支撑轴总成安装在支架上部，驱动总成和两个配重臂及其附带的配重体，通过水平轴总成安装在游梁的尾端，形成以支撑轴总成为支点，以游梁为横梁的杠杆结构；利用竖直面上的准平行四边形结构，控制配重臂及配重体等动态配重系统，始终保持在动态准水平面上运行；本专业的技术人员利用本发明在配重体、驱动总成与游梁以支撑总成为基础所做出的改进都属于本发明的设计范围。

Claims (9)

1.一种变力矩节能抽油机，包括游梁(1)、支撑轴总成(2)、支架(3)、水平轴总成(7)、驱动总成(8)、左竖直轴总成(9)、左配重臂(10)、左配重体(11)、右竖直轴总成(12)、右配重臂(13)、右配重体(14)、“驴头”(19)、驱动总成安装架(28)；所述游梁(1)通过支撑轴总成(2)安装在支架(3)的顶端，其特征在于：所述游梁(1)的一端安装有“驴头”(19)，另外一端/尾端通过水平轴总成(7)安装有驱动总成安装架(28)，所述驱动总成安装架(28)安装有驱动总成(8)；所述驱动总成(8)上安装有配重体；所述游梁(1)与支架(3)之间设竖直安全制动总成(17)，所述竖直安全制动总成(17)上设角位移检测系统(20)；所述游梁(1)与支撑轴总成(2)连接处设有竖直力臂(4)，所述游梁与配重体连接处设游动力臂(6)，所述竖直力臂(4)与游动力臂(6)之间设有拉杆(5)；所述支架(3)的下端设有中梁(18)和配电控制系统(21)，所述中梁上设应急制动系统(2)和被动摇臂(16)；所述安装有配重体端的游梁(1)通过轴连接有连杆(15)，所述连杆(15)另外一端轴连接在被动摇臂(16)上。

2.根据权利要求1所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述竖直力臂(4)的长度大于游动力臂(6)的长度；所述配重体包括左配重体(11)和右配重体(14)，所述左配重体(11)和右配重体(14)上分别设置在左配重臂(10)和右配重臂(13)的外端；所述驱动总成(8)包括起动电流小且具有调速功能的开关磁阻电机，配套摆线针减速器，主动涡轮齿(26)和被动涡轮齿(27)及与涡轮齿配套的圆柱齿条(25)构成；所述左竖直轴总成(9)，主动涡轮齿(26)和右竖直轴总成(12)，被动涡轮齿(27)对称安装在圆柱齿条(25)的两侧；所述被动涡轮齿(27)与主动涡轮齿(26)对称并列配合安装，起到限位圆柱齿条(25)的作用；所述左竖直轴总成(9)和左配重臂涡轮齿(23)与右竖直轴总成(12)和右配重臂(13)以圆柱齿条(25)为中心，并通过圆柱齿条(25)以相同的方式与主动涡轮齿(26)和被动涡轮齿(27)啮合，构成左配重臂(10和右配重臂(13的驱动结构。

3.根据权利要求1所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述左配重臂(10)和右配重臂(13)分别连接在左竖直轴总成(9)，右竖直轴总成(12)上；所述动摇臂(16)的本体与其两端连接点之间的连线具有夹角，有利于动摇臂(16)无阻力定向旋转；所述安全制动总成(17)为半圆状刹车盘设计，所述半圆状刹车盘安装在游梁(1)的底部，以支撑轴总成(2)为圆心随游梁转动；所述角位移检测系统(20)用于检测抽油机实际运行的角位移变量，为配电控制系统(21)提供控制依据。

4.根据权利要求1-3任一所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述左竖直轴总成(9)和右竖直轴总成(12)分别对称安装在驱动总成(8)的两侧，与对称分布在游梁(1)尾端两侧的左配重臂(10)和右配重臂(13)及其附带的左配重体(11)和右配重体(14)，构成变力矩杠杆系统；所述竖直力臂(4)、拉杆(5)、游动力臂(6)、游梁(1)的尾部及其相互连接的轴承转轴结构构成的竖直面准平行四边形，形成左配重臂(10)和右配重臂(13)的动态水平保持结构；所述游梁(1)尾部轴承转轴方式连接的连杆(15)，和以相同方式连接在支架(3)的中梁(18)上的被动摇臂(16)，构成的最大冲程限制结构；所述左配重臂涡轮(23)、右配重臂涡轮齿(24)、圆柱齿条(25)、主动涡轮齿(26)、被动涡轮齿(27)和驱动总成(8)所构成的往复驱动系统；所述安全制动总成(17)、应急制动系统(22)等构成的刹车制动系统；所述角位移检测系统(20)和配电控制系统(21)所构成的运行状态控制系统；所述左配重臂(10)和右配重臂(13)分别以左竖直轴总成(9)和右竖直轴总成(12)为圆心，通过以竖直力臂(4)、拉杆(5)、游动力臂(6)、游梁(1)的尾部等构成的竖直面准平行四边形动态水平保持结构作用，使其保持在准水平面的0°～≤180°区间内同步反向往复运动，获得二倍于配重臂(10)和配重臂(13)长度的力臂改变，从而使以支撑轴总成(2)为支点，以游梁(1)为杠杆的配重端力矩得到动态改变的结构和方法，迫使游梁(1)杠杆受力失衡产生以支撑轴总成(2)为圆心的“磕头”运动，作为驱动抽油机工作的动力。

5.根据权利要求1至3任一所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述支架(3)顶部静止的竖直力臂(4)，与垂直设置在驱动总成安装架(28)水平轴总成(7)轴线中部的游动力臂(6)，配合拉杆(5)和游梁(1)的尾段及拉杆(5)两端的转轴结构，所形成的竖直面四边形，无论游梁(1)的运行姿态如何改变，都能确保以水平轴总成(7)为转轴的左配重臂(10)和右配重臂(13)及驱动总成安装架(28)处在动态准水平面上。

6.根据权利要求1至3任一所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述拉杆(5)与游梁(1)尾段等长，竖直力臂(4)比游动力臂(6)长出一定量，当抽油机游梁(1)运行到水平位置时，左配重臂(10)和右配重臂(13)也处于水平状态；游梁(1)过水平姿态继续向上止点运行，左配重臂(10)和右配重臂(13)尾部做逐步上翘运动。反之，游梁(1)过水平姿态继续向下止点运行，左配重臂(10)和右配重臂(13)尾部做逐步下倾斜运动；依此获得游梁(1)运行末段的反向减速重力势能和左配重臂(10)和右配重臂(13)回转重力势能，达到减小回转扭矩之目的。

7.根据权利要求1至3任一所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述驱动总成(8)带动主动涡轮齿(26)旋转，拖动圆柱齿条(25)做轴向往复直线运动，带动左配重臂(10)和右配重臂(13)以各自竖直为圆心，做同步反向往复运动，改变游梁(1)配重端的力矩。

8.根据权利要求1至3任一所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述半圆状刹车盘设计的安全制动总成(17)，以支撑轴总成(2)为圆心随游梁转动；利用设置在支架底座的刹车手柄，可以实现手动刹车；所述应急制动系统(22)，提供应急刹车功能。

9.根据权利要求1至3任一所述的变力矩节能抽油机，其特征在于，所述角位移检测系统(20)和配电控制系统(21)，实现对抽油机冲次、冲程等运行状态的控制，依靠调整开关磁阻电机的转速，实现对抽油机冲次的控制。