CN108533227B - 立式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立式抽油机，立式抽油机包括：机架(1)、驱动系统(2)、传动系统(3)、控制系统(4)，传动系统(3)包括平衡装置(30)，平衡装置包括：至少两个游动链轮(31)，游动链轮(31)设置为在抽油机的机架内上下运行；以及平衡箱(32)，平衡箱(32)设置为对游动链轮(31)和抽油杆(38)悬重载荷进行平衡，在游动链轮(31)的运动方向的横向方向上，游动链轮(31)和平衡箱(32)并排设置。这样设置使得抽油机平衡装置的重心与游动链轮的位置基本重合，平衡装置的运转更加稳定，延长了抽油机的使用寿命；此外还有效地缩短了平衡装置的纵向长度，增加了抽油杆的有效行程，从而提升了抽油机单次行程的抽油效率。

Description

立式抽油机

技术领域

本发明涉及一种石油机械，具体而言，涉及一种立式抽油机。

背景技术

抽油机是油田主要采油设备，在海洋和陆地各种常规及复杂采油工况下运行，主要包括游梁式抽油机和立式抽油机。立式抽油机是一种重载长时连续运行的机械，其抽油冲程较长，在长冲程的运行过程中需要较高的平衡性。

专利ZL201220609808.6公开了一种链条式抽油机，其包括底座，底座上设有机架，机架的顶部安装有滑轮，在滑轮上缠绕有钢丝绳，机架的中间位置安装有平衡装置，钢丝绳的一端与平衡装置固定连接，另一端绕过滑轮连接有提油杆，平衡装置通过链条传动连接有动力驱动装置，该专利采用了动滑轮原理，在平衡箱箱体内部安装了滑动链轮，即链轮可在链条拉力作用下，沿滑道方向上下滑动，使得提升同样重量的原油，提升力减轻一半，从而电动机功率相应大幅度减小，达到节约电能的目的。然而该专利的平衡箱的配重位于链轮的下方，平衡装置的重心远离驱动其运转的传动轮的位置，使得平衡装置运转不稳定，影响了抽油机的使用寿命；另外，平衡装置纵向长度较长，减小了抽油机平衡装置的有效行程，抽油机单次行程的抽油效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种立式抽油机，以解决现有技术中以抽油机的平衡装置平稳性较差、抽油杆有效行程较短的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种立式抽油机，包括机架、为立式抽油机提供动力的驱动系统、由机架支撑的传动系统、对驱动系统进行控制的控制系统，传动系统包括平衡装置，平衡装置包括：至少两个游动链轮，游动链轮设置为在抽油机的机架内上下运行；以及平衡箱，平衡箱设置为对游动链轮和抽油杆悬重载荷进行平衡，其特征在于，在游动链轮的运动方向的横向方向上，游动链轮和平衡箱并排设置。

优选的，平衡箱成对地设置。

优选的，平衡箱分别位于游动链轮的两侧，平衡箱与抽油杆悬重载荷保持平衡的同时，也实现了平衡箱与游动链轮的平衡。

优选的，游动链轮可旋转地支撑在两侧平衡箱之间。

优选的，平衡箱面对传动轮的一侧设置有固定槽，在固定槽上固定有轴座，轴座用于支撑游动链轮的支撑轴。

优选的，轴座由定位轴座部段和夹固轴座部段组成，定位轴座部段固定在固定槽中，夹固轴座部段固定在定位轴座部段上。定位轴座部段实现了传动轮支撑轴的快速定位，夹固轴座部段实现了传动轮支撑轴的快速固定，以达到传动轮快速安装、更换的目的。

优选的，平衡箱具有容纳空间，容纳空间中配置有若干平衡块，通过增减平衡块的数量来调节平衡装置的重量。

优选的，容纳空间中还设置有平衡块固定杆，若干平衡块串设在平衡块固定杆上。

优选的，平衡箱远离游动链轮的一侧设置有导轮，使整个平衡装置沿抽油机机架轨道上下运行。

优选的，平衡装置与抽油杆悬重载荷的重量配比为0.5-1.5：1。

优选的，平衡装置与抽油杆悬重载荷的重量配比为1：1。

优选的，还包括对传动系统进行润滑的无需设置动力润滑油路的链条自润滑系统。

优选的，自润滑系统包括：油池，传动系统的主动链轮浸润在油池中，还包括设置在机架上的与传动系统的传动链条接触的刷涂润滑装置和设置在油池上方的回油装置，回油装置收集传动系统带动的飞溅油，将飞溅油经清洁后回流至油池。

优选的，回油装置为溢油过滤装置，在收集的飞溅油超出设定的液位后将飞溅油回流至油池。

优选的，溢油过滤装置在第一清洁、第二清洁后将飞溅油回流至油池。

优选的，第一清洁为沉淀，第二清洁为过滤。

优选的，溢流过滤装置包括第一清洁装置、第二清洁装置，第二清洁装置设置于第一清洁装置的上方。

优选的，第一清洁装置是沉淀盒。

优选的，第二清洁装置是过滤网。

优选的，过滤网设置在溢流过滤装置的壳体自上向下呈喇叭口扩展的侧壁部段上。

优选的，还包括飞溅收集系统，飞溅收集系统设置在回油装置的油路上游并将飞溅油导流至溢流过滤装置。

优选的，飞溅收集系统为将飞溅油导流至回油装置的导流装置。

优选的，导流装置为设置在机架顶部的导流板和/或平衡装置30顶部的导流板。

优选的，刷涂润滑装置的刷子为滚筒刷。

优选的，传动系统还包括主动链轮、从动链轮和传动链条，主动链轮固定于机架内下部，从动链轮固定于机架内上部，传动链条上端固定在机架上部，传动链条依次绕过上游动链轮、从动链轮、主动链轮和下游动链轮固定在机架下部。

优选的，还包括链条张紧装置。

优选的，主动链轮安装在筒体内，筒体整体插装固定。

优选的，驱动系统包括开关磁阻电机调速系统。

优选的，驱动系统的减速机采用行星减速机。

优选的，行星减速机采用外法兰进行定位安装。

优选的，行星减速机的输出轴为渐开线花键输出轴。

应用本发明的技术方案，抽油机的平衡装置的重心与驱动其运转的传动轮的位置基本重合，使得平衡装置的运转更加稳定，延长了抽油机的使用寿命；此外还有效地缩短了平衡装置的纵向长度，相对增加了抽油机抽油杆的有效行程，从而提升了抽油机单次行程的抽油效率。

进一步的，本发明立式抽油机通过多个润滑部件、飞溅收集系统及溢油过滤装置实现对整个传动系统的自润滑。溢油过滤装置由沉淀盒实现第一次清洁，其中位于沉淀盒内部的磁铁吸附飞溅油内的杂质和铁屑等，当第一次清洁后的飞溅油位高于过滤网底部位置时，其经过滤网实现第二次清洁，飞溅油经两次清洁后流回油池，清洁效果好。

进一步的，本发明立式抽油机驱动系统使用SRD和行星减速器，能够承受大过载和频繁换向，更适应抽油机野外工作特点。行星减速器采用外法兰定位安装、渐开线花键输出轴传扭设计，主动链轮总成设计为外筒支撑整体插装结构，游动链轮总成在平衡箱内设计为固定槽安装方式，便于安装，即插即用，便于野外快速维修更换。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明立式抽油机的总体结构示意图；以及

图2是本发明立式抽油机的平衡装置总体示意图；

图3是本发明立式抽油机的平衡装置链轮与平衡箱连接示意图；

图4是本发明立式抽油机的平衡装置的平衡箱结构示意图；

图5是本发明立式抽油机的链条自润滑系统示意图。

图6是本发明立式抽油机的溢流过滤装置主视图。

图7是本发明立式抽油机的溢流过滤装置侧视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1机架，2驱动系统，3传动系统，4控制系统，5链条自润滑系统；

平衡装置30，游动链轮31，上游动链轮311，下游动链轮312，平衡箱32，固定槽321，轴座322，定位轴座部段3221，夹固轴座部段3222，支撑轴323，容纳空间324，平衡块325，平衡块固定杆326，导轮327；

主动链轮33，从动链轮34，传动链条35，链条张紧装置351，

皮带37，抽油杆38，

油池51，溢流过滤装置52，刷涂润滑装置53，飞溅收集系统54，

收油盘521，沉淀盒522，滤网523。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。

如图1-2所示，该立式抽油机包括机架1、为立式抽油机提供动力的驱动系统2、由机架支撑的传动系统3、对驱动系统3进行控制的控制系统4，传动系统3包括平衡装置30，平衡装置30及抽油杆悬重载荷通过皮带连接，并分别位于机架顶部滚筒的两侧，平衡装置30在机架内通过导轮沿着机架内的轨道上下运行，从而带动抽油杆悬重载荷按照相反方向上下运动，进而完成石油的开采及提升。

如图2-4所示，平衡装置30包含相对设置的平衡箱32和游动链轮31，平衡箱32位于游动链轮31运动方向的横向方向上，游动链轮31可旋转的支撑在横向方向上平衡箱32之间。游动链轮与平衡箱采用固定槽安装，上游动链轮311、下游动链轮312通过轴座可旋转地固定在左右两个平衡箱32的固定槽321上。固定槽321设置在平衡箱30面对上游动链轮311、下游动链轮312一侧，在固定槽321上固定有轴座322，轴座322用于支撑上游动链轮311、下游动链轮312的支撑轴323。轴座322由定位轴座部段3221和夹固轴座部段3222组成，定位轴座部段3221通过螺栓固定在固定槽321中，夹固轴座部段3222通过螺栓固定在定位轴座部段3221上。这种固定槽安装方式实现了上游动链轮311、下游动链轮312的快速定位安装。

平衡装置30中，上游动链轮311、下游动链轮312两侧的平衡箱32具有可调平衡配重的容纳空间324，该容纳空间324中配置有若干平衡块325和固定平衡块325的平衡杆326，该实施例中每个平衡箱32中的平衡杆326分别有3根，平衡块325安装在平衡块固定杆326上，每个平衡块325的重量相同，实现了平衡配置调解的效率，每根平衡块固定杆326上有数个质量相同的平衡块，可根据每次开采的石油及抽油杆等的负载重量调节平衡块的数量，实现平衡装置的配重与抽油杆悬重载荷重量的1:1线性平衡。在传动系统中加入了配重，增加了配重的重力做功，根据能量守恒原理，所需要的抽油机动力输入就会相应地减少，达到了节能的效果。

传动系统中，主动链轮通过外筒支撑整体插装固定，实现了野外的快速安装。

为了使平衡装置30沿固定轨迹上下运动，平衡箱30远离上游动链轮311、下游动链轮312的一侧设置有8个导轮327，整个平衡装置30通过导轮327沿机架内的导轨上下运行。

在抽油过程中，通过调节平衡装置的重量与抽油杆38悬重载荷进行平衡。平衡装置30内的平衡箱32的配重可根据每次开采的石油及抽油杆等的负载重量调节平衡块的数量，当抽油杆抽油量较大时，抽油杆悬重负载的重量较大，此时需要加大平衡装置的重量，将一定数目的平衡块串设到平衡箱内的平衡块固定杆326上。当抽油量较小时，抽油杆悬重负载的重量较小，此时需要减小平衡装置的重量，将一定数目的平衡块从平衡箱内的平衡块固定杆326上取下。通过平衡装置进行以上调节，实现平衡箱32的配重与负载重量1:1的线性平衡，传动系统中加入配重，根据能量守恒原理，减少了抽油机动力的输入，实现了节能的效果。

如图1-4所示，传动系统结构具体如下：包括主动链轮33、从动链轮34、上游动链轮311、下游动链轮312和传动链条35，主动链轮33固定于机架1内底部，从动链轮34固定于机架1内上部，上游动链轮311、下游动链轮312均位于平衡装置30，传动链条35上端固定在机架1顶部，传动链条35依次绕过上游动链轮311、从动链轮34、主动链轮33和下游动链轮312固定在机架1下端，链条下端具有链条张紧装置351，以调节链条张紧度。该传动系统的上游动链轮311和下游动链轮312均为动滑轮，按照动滑轮原理，该链轮链条的负载仅为抽油机运动负载的一半，解决了抽油机高强度传动部件链轮链条载荷较大的问题。主动链轮总成设计为外筒支撑整体插装结构，游动链轮总成在平衡箱内设计为固定槽安装方式，便于安装，即插即用，便于野外快速维修更换。

驱动系统使用SRD和行星减速器，能够承受大过载和频繁换向，更适应抽油机野外工作特点。减速器采用行星减速器，通过外法兰定位安装、渐开线花键输出轴传扭设计，实现减速机野外工况下无需安装调节，“即插即用”的功能。

如图1和图5所示，链条自润滑系统5包括：油池51，油池位于机架底部的底座上，是一个池型空间，盛有一定量的润滑油，传动系统3的主动链轮33浸润在油池51中，还包括设置在机架1上的与传动系统3的传动链条35接触的滚筒刷涂润滑装置53和机架顶端和内部的飞溅收集系统54以及设置在油池51上方的溢流过滤装置52设置在油池上方的回油装置，回油装置收集传动系统3带动的飞溅油，将飞溅油经清洁后回流至油池51。回油装置为溢流过滤装置52，在收集的飞溅油超出设定的液位后将飞溅油回流至油池51。

滚筒刷涂润滑装置53包括三个或多个依次设置的滚筒润滑部件，能够对整个链条提供可靠润滑，同时多个滚筒润滑部件还能起到导向的作用，能够扶稳整个长链条，辅助实现传动输送装置平稳运动的效果。

通过以上结构，链条全长度实现可靠自润滑，无需附加动力润滑油路系统，套筒滚动刷能够对长链条进行防摆扶正，减小链条摆动。

飞溅收集系统54包括位于机架顶部的导流板及位于平衡装置30顶部的导流板，该飞溅收集系统将抽油机传动系统运动过程中的飞溅油及冲刷污渍、尘土导流至油池上方的溢流过滤装置52。因传动轮旋转部位加速度和离心力较大，润滑油易脱离链轮和链条而飞溅出来，在链轮旋转位置设置飞溅收集部件能够最大程度的收集设备运行时的飞溅油。

溢油过滤装置52收集传动系统的飞溅油，飞溅油经第一清洁装置进行沉淀，并经第二清洁装置进行过滤，在本实施例中，第一清洁装置为沉淀盒，第二清洁装置为过滤网，飞溅油经两次清洁后回流至油池51中，形成对润滑油的清洁，清洁后的润滑油可以循环使用。

如图6-7所示，溢流过滤装置52还包括壳体，沉淀盒522可拆卸地设置在壳体的底部，沉淀盒522包括盒体、用于吸附杂质的磁铁524、沉淀盒还包括两个挂钩型的起吊装置。磁铁524分两行布置在沉淀盒的左右侧壁上，每行有若干个磁铁，磁铁吸附力较大，能够较大程度上将飞溅油中的铁屑等杂质吸附在沉淀盒的磁铁周围。起吊装置用于起吊沉淀盒，使沉淀盒可拆卸地取出，能够较方便地清理沉淀盒中的杂质。

溢流过滤装置的壳体包括自上而下顺次排布的第一部段、第二部段、第三部段及第四部段。第一部段为从上向下逐渐缩窄的部段，具有面积较大的倾斜面，与水平方向夹角为锐角，第二部段为在壳体上自上向下呈喇叭口扩展的部段，用来固定过滤网523。第二部段的设计保证了飞溅油回落时不会先接触固定在壳体第二部段上的过滤网，减少了对过滤网的堵塞，保证了过滤网的清洁。第二部段两侧分别固定四块矩形过滤网。过滤网优选采用120目铜滤网，充分过滤润滑油的杂质，保证回油的洁净，且过滤网材质铜不易生锈，进一步避免了过滤网的堵塞，过滤效果更好。其中第四部段为承载沉淀盒的部段，第三部段为第二部段与第四部段的过渡部分。第三部段的设计起到了在溢油过滤装置内部的进一步导流飞溅油的效果，使得飞溅油顺利的流入沉淀盒522中。

本发明抽油机的工作过程如下：电机带动主动链轮旋转，当主动链轮逆时针旋转时，带动安装于其上的链条运动，链条带动上从动链轮顺时针转动，下从动链轮顺时针转动，由于链条两端固定，平衡装置30整体沿机架向上移动，与平衡装置30通过皮带相连的抽油杆向下移动，进入井下，抽油杆到达指定位置后，控制电机向反向转动，主动链轮向反向旋转，带动平衡装置30向下移动，将抽油杆上提，完成一次采油过程。

本发明抽油机润滑系统的工作过程如下：浸入在油池的润滑油中的主动链轮顺时针转动时，带动从底部油池浸满润滑油的链条从主动链轮左侧向上运动，使得一定长度的链条受到了润滑油的浸润，润滑油本身具有粘度，黏附在链条上的润滑油随链条向上传动至刷涂润滑装置，使刷涂润滑装置粘上润滑油，当位于油池内的主动链轮逆时针旋转相同距离，会使滚筒润滑装置上的润滑油涂抹到上部无润滑油的链条上。主动链轮双向交互运行，将润滑油一级一级涂抹到链条上，从而实现链条自润滑。

润滑油黏附在链条上随链条高速运行，会产生飞溅，尤其是在链条转向处，存在较大飞溅，并且夹杂了链条磨损产生的杂质，因此，机架顶部导流板和平衡装置30顶部导流板将飞溅的润滑油进行收集和导向，汇入到溢流过滤装置中，含有杂质的飞溅油首先沿第一部段从四周向中间汇集，并从第一部段与第二部段的交点位置向下落下，进而进入到溢油过滤装置的沉淀盒中进行沉淀，在此过程中，含有杂质的飞溅油并未流经第二部段，减少了对第二部段上的过滤网的堵塞，保证了过滤网的清洁。第三部段的设计起到了在溢油过滤装置内部的进一步导流飞溅油的效果，使飞溅油顺利地流入沉淀盒中。位于第四部段中的沉淀盒中的磁铁能够吸附润滑油中的铁质杂质，其它固体杂质则沉淀至沉淀盒的底部。润滑油在沉淀盒中逐渐累积，当油位超出设定的液位时，即高于过滤网底部的位置时，经沉淀第一次清洁后的润滑油再经过滤网实现过滤的第二次清洁，过滤网能够清洁颗粒较小的漂浮物，清洁后的润滑油回流至油池中。随着过滤污渍物堵塞过滤网，油位会逐渐上升，待油位上升至图6所示过滤网上方的溢油过滤油位时，过滤网已不能对润滑油进行过滤，此时需要利用起吊装置将沉淀盒吊出，及时对沉淀盒及过滤网进行清洗，否则将失去过滤润滑油的功能。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明立式抽油机传动系统的的平衡装置的重心与驱动其运转的传动轮的位置基本重合，使得平衡装置的运转更加稳定，延长了抽油机的使用寿命；此外还有效地缩短了平衡装置的纵向长度，相对增加了抽油机平衡装置的有效行程，从而提升了抽油机单次行程的抽油效率。

本发明立式抽油机采用带飞溅收集、回油过滤功能的自润滑系统，同时明显改善了现有抽油机半封闭传动润滑油池清洁度。溢油过滤装置的两次清洁的设计保证了飞溅油的清洁回油，同时保证了溢油过滤装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种立式抽油机，包括：机架(1)、为所述立式抽油机提供动力的驱动系统(2)、由所述机架支撑的传动系统(3)、对所述驱动系统(2)进行控制的控制系统(4)，所述传动系统(3)包括平衡装置(30)，所述平衡装置(30)包括：至少两个游动链轮（31），所述游动链轮（31）设置为在所述抽油机的机架内上下运行；以及平衡箱（32），所述平衡箱（32）设置为对所述游动链轮（31）和抽油杆(38)悬重载荷进行平衡，其特征在于，在所述游动链轮（31）的运动方向的横向方向上，所述游动链轮（31）和所述平衡箱（32）并排设置，所述平衡箱(32)面对所述游动链轮(31)的一侧设置有固定槽(321)，在所述固定槽(321)上固定有轴座(322)，所述轴座(322)用于支撑所述游动链轮(31)的支撑轴(323)，所述轴座（322）由定位轴座部段（3221）和夹固轴座部段（3222）组成，所述定位轴座部段（3221）通过螺栓固定在所述固定槽（321）中，所述夹固轴座部段（3222）通过螺栓固定在所述定位轴座部段（3221）上，所述平衡箱（32）成对地设置，且所述平衡箱（32）分别位于所述游动链轮（31）的两侧，所述游动链轮（31）可旋转地支撑在两侧所述平衡箱（32）之间，所述平衡箱(32)具有容纳空间(324)，所述容纳空间(324)中配置有若干平衡块(325)，通过增减所述平衡块(325)的数量来调节所述平衡装置(30)的重量，所述平衡箱(32)远离所述游动链轮(31)的一侧设置有导轮(327)，还包括对所述传动系统(3)进行润滑的无需设置动力润滑油路的链条自润滑系统(5)，所述链条自润滑系统(5)包括：油池(51)，所述传动系统(3)的主动链轮(33)浸润在所述油池(51)中，还包括设置在所述机架(1)上的与所述传动系统(3)的传动链条(35)接触的刷涂润滑装置(53)和设置在所述油池上方的回油装置，所述回油装置用于收集所述传动系统(3)带动的飞溅油，将所述飞溅油经清洁后回流至所述油池(51)，所述回油装置为溢流过滤装置（52），所述飞溅油超出设定的液位后回流至所述油池（51），所述溢流过滤装置（52）在第一清洁、第二清洁后将所述飞溅油回流至所述油池（51），所述第一清洁为沉淀，所述沉淀通过沉淀盒实现，所述第二清洁为过滤，所述过滤通过过滤网实现，所述溢流过滤装置包括第一清洁装置(522)、第二清洁装置，所述第二清洁装置设置于所述第一清洁装置(522)的上方，所述过滤网(523)设置在溢流过滤装置(52)的壳体自上向下呈喇叭口扩展的侧壁部段上。

2.根据权利要求1所述的立式抽油机，其特征在于，还包括飞溅收集系统，所述飞溅收集系统（54）设置在所述回油装置的油路上游并将所述飞溅油导流至所述溢流过滤装置（52）。

3.根据权利要求2所述的立式抽油机，其特征在于，所述飞溅收集系统（54）为将所述飞溅油导流至所述回油装置的导流装置。

4.根据权利要求3所述的立式抽油机，其特征在于，所述导流装置为机架顶部导流板和/或平衡装置（30）顶部导流板。

5.根据权利要求1所述的立式抽油机，其特征在于，所述刷涂润滑装置(53)的刷子为滚筒刷。

6.根据权利要求1所述的立式抽油机，其特征在于，所述游动链轮(31)为两个，分别为上游动链轮(311)和下游动链轮(312)。

7.根据权利要求6所述的立式抽油机，其特征在于，所述传动系统还包括主动链轮(33)、从动链轮(34)和传动链条(35)，所述主动链轮(33)固定于所述机架(1)内下部，所述从动链轮(34)固定于所述机架(1)内上部，所述传动链条(35)上端固定在所述机架(1)上部，所述传动链条(35)依次绕过所述上游动链轮(311)、从动链轮(34)、主动链轮(33)和下游动链轮(312)固定在所述机架(1)下部。

8.根据权利要求1所述的立式抽油机，其特征在于，所述驱动系统(2)包括开关磁阻电机调速系统。