CN105484704A - 数控液压抽油机 - Google Patents

Abstract

一种数控液压抽油机，包括采油井口装置、液压缸、主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元、电机、电磁离合器、蓄能飞轮、液压控制装置、控制泵装置、蓄能器以及用于检测所述液压缸的活塞杆上下死点的行程检测装置，所述液压控制装置根据所述行程检测装置的信号，并在所述控制泵装置的控制下改变所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元的斜盘摆角，以使所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元交替以泵和马达两种工况运行。本发明采用液压驱动技术，可有效防止光杆断脱事故；与传统型游梁式抽油机相比，本发明重量轻、占地面积小、天平式直接平衡，系统效率有大幅度提高。

Description

数控液压抽油机

技术领域

本发明属于抽油机领域，尤其涉及一种数控液压抽油机。

背景技术

抽油机是油田地面生产的主要设备，是开采石油的一种机器设备，通过提供不间断上下行动力带动井下抽油泵运行，使油液从油井中提升。

传统游梁式抽油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，其重量大、占地面积广，系统效率低，并且维护不便。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种数控液压抽油机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种数控液压抽油机，包括采油井口装置、液压缸、主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元、电机、电磁离合器、蓄能飞轮、液压控制装置、控制泵装置、蓄能器以及用于检测所述液压缸的活塞杆上下死点的行程检测装置，所述液压缸设于所述采油井口装置上，所述主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元以及电机设于同一个传动轴上，该传动轴的一端通过所述电磁离合器与蓄能飞轮连接，所述主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元以及控制泵装置均与油箱连接，所述主二次液压控制单元与所述液压缸连接，所述辅助二次液压控制单元与所述蓄能器连接，所述行程检测装置与所述液压控制装置连接；所述液压控制装置根据所述行程检测装置的信号，并在所述控制泵装置的控制下改变所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元的斜盘摆角，以使所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元交替以泵和马达两种工况运行。

所述液压缸包括支架、下缸盖、缸体、内衬管、活塞杆、第一抽油光杆、光杆卡瓦、光杆接箍、第二抽油光杆以及爬梯，所述支架固定于所述采油井口装置的大四通法兰上，所述下缸盖固定于所述支架上，其上具有上下方向供所述内衬管插入的固定孔，所述缸体的下端套接固定于所述下缸盖外，所述内衬管穿设于所述缸体内，其下端与所述固定孔适配固定，所述活塞杆设于所述缸体与内衬管之间，该活塞杆从所述缸体的上部穿出，所述第一抽油光杆的上端穿过所述活塞杆的上端与所述光杆卡瓦固定，其下端通过所述光杆接箍与所述第二抽油光杆的一端连接，该第二抽油光杆的另一端伸入所述采油井口装置内，所述爬梯设于所述缸体外侧。

所述活塞杆的上端穿出于所述缸体的顶部外，该活塞杆的上端外套设有一密封件，该密封件的下端面靠设于所述缸体顶部的上端面上，且该下端面具有密封插设于所述活塞杆与主缸之间的间隙中的导套。

所述主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元以及控制泵装置的输出端均分别连接有溢流阀，且所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元还分别经补油单向阀与所述油箱连接。

所述液压控制装置包括电磁换向阀以及伺服液压油缸，所述电磁换向阀的输入端与所述控制泵装置连接，所述伺服液压油缸通过其活塞分隔成两个腔体，该两个腔体分别与所述电磁换向阀的两个输出端连通，所述活塞与所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元的斜盘传动连接。

所述下缸盖的固定孔内具有卡环，所述内衬管上具有与所述卡环适配的卡槽，两者卡接，且该内衬管上具有与所述活塞杆适配的卡槽，两者之间具有导向带。

所述行程检测装置包括两个分别位于所述活塞杆的冲程最顶端以及最底端的行程开关或者位置传感器。

所述活塞杆的下部具有粗段以及窄段，所述粗段的外径与所述缸体的内径相同，所述窄段位于所述粗段的下方，其周向具有台阶，该台阶与缸体以及下缸盖之间构成L形的间隙。

所述控制泵装置为控制油供给泵，所述控制油供给泵与所述油箱连接。

本发明采用液压驱动技术，可有效防止光杆断脱事故；与传统型游梁式抽油机相比，本发明重量轻、占地面积小、天平式直接平衡，系统效率有大幅度提高，适用于稠、稀油采汲，使用工况范围广，8型以下采用变频电机+飞轮或只保留蓄能器储能模式，8型以上采用飞轮+蓄能器或只保留蓄能器储能模式；载荷为10～400KN(常规抽油机最大160KN)，冲程为1～8米(常规抽油机5米以下)；便于安装，驱动部分置于地面便于维护，工作效率高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的液压缸的立体结构示意图；

图3为本发明的液压缸的剖视结构示意图；

图4为图3在A处的局部放大图；

图5为图3在B处的局部放大图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种数控液压抽油机，包括采油井口装置110、液压缸120、主二次液压控制单元130、辅助二次液压控制单元140、电机150、电磁离合器160、蓄能飞轮170、液压控制装置180、控制泵装置190、蓄能器191以及用于检测液压缸120的活塞杆125上下死点的行程检测装置192。

采油井口装置110设于油井口，液压缸120设于采油井口装置110上。

具体地，液压缸120包括支架121、下缸盖122、缸体123、内衬管124、活塞杆125、第一抽油光杆126、光杆卡瓦127、光杆接箍128、第二抽油光杆129以及爬梯194，支架121固定于采油井口装置110的大四通法兰上，下缸盖122固定于支架121上，其上具有上下方向供内衬管124插入的固定孔，缸体123的下端套接固定于下缸盖122外，内衬管124穿设于缸体123内，其下端与上述固定孔适配固定，活塞杆125设于缸体123与内衬管124之间，该活塞杆125从缸体123的上部穿出，第一抽油光杆126的上端穿过活塞杆125的上端与光杆卡瓦127固定，其下端通过光杆接箍128与第二抽油光杆129的一端连接，该第二抽油光杆129的另一端伸入采油井口装置110内，爬梯194设于缸体123的外侧。

其中，活塞杆125的上端穿出于缸体123的顶部外，该活塞杆125的上端外套设有一密封件195，该密封件195的下端面靠设于缸体123顶部的上端面上，且该下端面具有密封插设于活塞杆125与主缸123之间的间隙中的导套195a。

活塞杆125在油压作用上行时，推动光杆卡瓦127，使第一抽油光杆126一起上行，活塞杆125下行时，由于光杆卡瓦127的作用下可加速活塞杆125下行。

活塞杆125的下部具有粗段125a以及窄段125b，粗段125a的外径与缸体123的内径相同，窄段125b位于粗段125a的下方，其周向具有台阶，该台阶与缸体123以及下缸盖122之间构成L形的间隙，用于注入油液以推动活塞杆125。

下缸盖122的固定孔内具有卡环121a，内衬管124上具有与卡环121a适配的卡槽，两者卡接，且该内衬管124上具有与活塞杆125适配的卡槽，两者之间具有导向带。

主二次液压控制单元130、辅助二次液压控制单元140以及电机150设于同一个传动轴193上，该传动轴193的一端通过电磁离合器160与蓄能飞轮170连接。

主二次液压控制单元130、辅助二次液压控制单元140以及控制泵装置190均与油箱2连接。

主二次液压控制单元130与液压缸120连接，辅助二次液压控制单元140与蓄能器191连接。

主二次液压控制单元130、辅助二次液压控制单元140以及控制泵装置190的输出端均分别连接有溢流阀，防止抽油机过载或失载引起各压力单元压力过高，同时也避免抽油光杆被拉断、拉脱丝扣的现象，且主二次液压控制单元130以及辅助二次液压控制单元140还分别经补油单向阀与油箱2连接，防止液压泵被吸空。

行程检测装置192与液压控制装置180连接。

主二次液压控制单元130、辅助二次液压控制单元140为负摆角控制型柱塞马达，液压控制装置180根据行程检测装置192的信号，并在控制泵装置190的控制下改变主二次液压控制单元130以及辅助二次液压控制单元140的斜盘摆角，以使主二次液压控制单元130以及辅助液压变量泵140交替以泵和马达两种工况运行。

主二次液压控制单元130、辅助二次液压控制单元140完全彼此交替地被驱动，也即，在其中一个二次液压控制单元用作马达时，另一个二次液压控制单元用作泵被驱动。

具体地，液压控制装置180包括电磁换向阀181以及伺服液压油缸182，电磁换向阀181的输入端与控制泵装置连接，伺服液压油缸182通过其活塞分隔成两个腔体，该两个腔体分别与电磁换向阀181的两个输出端连通，该活塞与主二次液压控制单元130以及辅助二次液压控制单元140的斜盘传动连接，电磁换向阀181在控制泵装置190的控制下获得来自油箱2的控制油，通过该控制油改变伺服液压油缸182活塞的位置，从而改变主二次液压控制单元130以及辅助二次液压控制单元140的斜盘摆角，以使主二次液压控制单元130以及辅助液压变量泵140交替以泵和马达两种工况运行。

如图1所示，控制泵装置190为控制油供给泵，其与油箱2连接。

行程检测装置192包括两个分别位于活塞杆125的冲程最顶端以及最底端的行程开关或者位置传感器，行程开关可以为常闭型，也可以为常开型，其间的距离决定了冲程的大小，位置传感器可以在最大冲程范围内的任何位置改变冲程。

本发明具有两种运行方式：

方式一

启动：液压控制装置180接收到来自行程检测装置192检测到的油缸活塞杆125下死点的信号，使主二次液压控制单元130在泵工况下运转，从而使活塞杆125向上运动带动第一抽油光杆126以及第二抽油光杆129实现上行，辅助二次液压控制单元140由于未接收到驱动力处于补油状态，此时，由于各个二次液压控制单元同轴连接，辅助二次液压控制单元140旋转并经过补油单向阀吸油，液压油回到油箱，在整个运动过程中，液压控制装置180以较小的控制量实现小的泵排量,进而活塞杆125以缓慢速度运动避免了需要大的电机启动功率。

当油缸活塞杆125从底部上升到达其冲程的最顶端即上死点时，液压控制装置180接收来自行程检测装置192的信号使主二次液压控制单元130在马达工况下运行，使辅助二次液压控制单元140在泵工况下运行。

在活塞杆125下行的过程中，主二次液压控制单元130将活塞杆125、第一抽油光杆126以及第二抽油光杆129下行产生的重力势能转化为旋转动能传输至辅助二次液压控制单元140，从而主二次液压控制单元130与电机150一起驱动辅助二次液压控制单元140做马达工况旋转，驱动蓄能飞轮170旋转储存能量，其旋转速度可由PLC控制器向电磁离合器160发送指令进行控制，同时向蓄能器191供给液压油使气囊压缩从而存储传递过来的能量。

活塞杆125下行到下死点时，液压控制装置180接收到行程检测装置192的检测信号，蓄能器191反向排出液压油以释放能量，通过辅助二次液压控制单元140在马达工况下运行，和蓄能飞轮170释放旋转动能(其旋转速度可由PLC控制器发指令通过电磁离合器控制)与电机150同时驱动主二次液压控制单元130在泵工况下运行，驱动活塞杆125上行，完成上行程。

方式二：

蓄能飞轮170、蓄能器191蓄能：液压控制装置180接收到启动信号后，电磁离合器160和蓄能飞轮170接合，主二次液压控制单元130作马达工况，电机150旋转，蓄能飞轮170旋转储能，其旋转速度可由PLC控制器指令电磁离合器160控制，达到设定速度时电磁离合器160分离，辅助二次液压控制单元140作泵工况给蓄能器191供能，供能指令可由PLC控制器控制，主二次液压控制单元130作马达工况进行旋转并经过补油单向阀吸油，液压油回到油箱2。

自动运行：接到PLC控制器指令的辅助二次液压控制单元140作马达工况运行，蓄能飞轮170和电磁离合器170接合，蓄能飞轮170释放旋转动能驱动传动轴193旋转，蓄能器191储存液压能驱动辅助二次液压控制单元140旋转传动轴193旋转，同时电机150驱动传动轴195旋转，三者共同使主二次液压控制单元130在泵工况下运转，给液压缸120供高压油液，驱动活塞杆125向上运动带动抽油光杆实现上行。

当活塞杆125从底部上升到达其冲程的最顶端即上死点时，液压控制装置180接收来自行程检测装置192的信号使主二次液压控制单元130在马达工况下运行，使辅助二次液压控制单元140在泵工况下运行。在活塞杆125下行的过程中，主二次液压控制单元130将活塞杆125和抽油光杆下行产生的重力势能转化为旋转动能传输至辅助二次液压控制单元140，从而主二次液压控制单元130与电机150一起驱动辅助二次液压控制单元140做马达工况旋转，驱动蓄能飞轮170旋转储存能量，其旋转速度可由PLC控制器发指令通过电磁离合器160控制，同时向蓄能器191供给液压油使气囊压缩从而存储传递过来的能量。

活塞杆125下行到下死点时，液压控制装置180接收到行程检测装置192的检测信号，蓄能器191反向排出液压油以释放能量，通过辅助二次液压控制单元140在马达工况下运行，和蓄能飞轮170释放旋转动能(其旋转速度可由PLC控制器发指令通过电磁离合器160控制)与电机150同时驱动主二次液压控制单元130在泵工况下运行，驱动活塞杆125上行，完成上行程。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种数控液压抽油机，其特征在于，包括采油井口装置、液压缸、主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元、电机、电磁离合器、蓄能飞轮、液压控制装置、控制泵装置、蓄能器以及用于检测所述液压缸的活塞杆上下死点的行程检测装置，所述液压缸设于所述采油井口装置上，所述主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元以及电机设于同一个传动轴上，该传动轴的一端通过所述电磁离合器与蓄能飞轮连接，所述主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元以及控制泵装置均与油箱连接，所述主二次液压控制单元与所述液压缸连接，所述辅助二次液压控制单元与所述蓄能器连接，所述行程检测装置与所述液压控制装置连接；所述液压控制装置根据所述行程检测装置的信号，并在所述控制泵装置的控制下改变所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元的斜盘摆角，以使所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元交替以泵和马达两种工况运行。

2.根据权利要求1所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述液压缸包括支架、下缸盖、缸体、内衬管、活塞杆、第一抽油光杆、光杆卡瓦、光杆接箍、第二抽油光杆以及爬梯，所述支架固定于所述采油井口装置的大四通法兰上，所述下缸盖固定于所述支架上，其上具有上下方向供所述内衬管插入的固定孔，所述缸体的下端套接固定于所述下缸盖外，所述内衬管穿设于所述缸体内，其下端与所述固定孔适配固定，所述活塞杆设于所述缸体与内衬管之间，该活塞杆从所述缸体的上部穿出，所述第一抽油光杆的上端穿过所述活塞杆的上端与所述光杆卡瓦固定，其下端通过所述光杆接箍与所述第二抽油光杆的一端连接，该第二抽油光杆的另一端伸入所述采油井口装置内，所述爬梯设于所述缸体外侧。

3.根据权利要求2所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述活塞杆的上端穿出于所述缸体的顶部外，该活塞杆的上端外套设有一密封件，该密封件的下端面靠设于所述缸体顶部的上端面上，且该下端面具有密封插设于所述活塞杆与主缸之间的间隙中的导套。

4.根据权利要求2或3所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述主二次液压控制单元、辅助二次液压控制单元以及控制泵装置的输出端均分别连接有溢流阀，且所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元还分别经补油单向阀与所述油箱连接。

5.根据权利要求3所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述液压控制装置包括电磁换向阀以及伺服液压油缸，所述电磁换向阀的输入端与所述控制泵装置连接，所述伺服液压油缸通过其活塞分隔成两个腔体，该两个腔体分别与所述电磁换向阀的两个输出端连通，所述活塞与所述主二次液压控制单元以及辅助二次液压控制单元的斜盘传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述下缸盖的固定孔内具有卡环，所述内衬管上具有与所述卡凸适配的卡槽，两者卡接，且该内衬管上具有与所述活塞杆适配的卡槽，两者之间具有导向带。

7.根据权利要求6所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述行程检测装置包括两个分别位于所述活塞杆的冲程最顶端以及最底端的行程开关或者位置传感器。

8.根据权利要求7所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述活塞杆的下部具有粗段以及窄段，所述粗段的外径与所述缸体的内径相同，所述窄段位于所述粗段的下方，其周向具有台阶，该台阶与缸体以及下缸盖之间构成L形的间隙。

9.根据权利要求8所述的一种数控液压抽油机，其特征在于，所述控制泵装置为控制油供给泵，所述控制油供给泵与所述油箱连接。