CN109268210B - 一种基于太阳能和风力发电的抽油机示功器供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于风能和太阳能发电的抽油机示功器供电装置，包括供电部分和抽油机示功器部分，供电部分由太阳能和风能供电。风能供电由导流口方向不同的风机组成，导流口方向一上一下，在抽油杆上下运动时，两个方向的风机分别起作用，最大效率地利用风能，两个风机通过支架固定在主体圆环框架上，主体圆环框架结构由多个半环通过螺栓组装而成，便于在实际环境中安装方便。在主体圆环结构的上下面安装有盖板，在上方的盖板上附着有太阳能发电板，产生的电能作为一部分的电能补偿。在两块盖板之间是示功器部分、电能储存部分以及一些整流电路，风能和太阳能产生的电能通过导线输送到此处的电能储存部分，经过整流后统一给示功器供电。

Description

一种基于太阳能和风力发电的抽油机示功器供电装置

技术领域

本发明提出了一种利用风能和太阳能发电的微型电源装置，具体涉及到抽油机示功器的供电装置。

背景技术

在如今的采油工程中，有着各式各样的采油方式，但是最主要的是有杆采油的方式。有杆采油使用细长抽油杆连接着地下数千米的抽油泵，通过固定在地面的抽油机带动抽油杆上下运动达到抽油的目的。

为了满足人们生产生活的需要，油田采油机日益增多，但油井之油并非取之不尽的能源，同时抽油过程中会出现不同的情况如卡杆、稠油等，因此在油田的抽油机的悬绳器与抽油杆间往往会安装一个示功器，用于检测抽油杆的受力与做功情况。众所周知，这种设备需要工作电源供给，采用蓄电池供电方式，需要定期更换电池，成本高，处理不便；采用有线供电，用电设备在抽油机上上下往复运动，电源线易折断。

抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据抽油机结构特点，可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。自问世以来，游梁式抽油机一直占有绝对统治地位。其主要特点是结构简单、适用范围广、可靠耐用、制造维修成本低、技术成熟。游梁式抽油机，指含有游梁，通过连杆机构换向，曲柄重块平衡的抽油机，俗称磕头机。主要由驴头—游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。

在抽油机的工作中，需要判断抽油机井深井泵的工作状态，这时就需要示功仪进行辅助检测和监督。通过示功仪可以测出示功图，示功图是判断抽油机井深井泵工作状态的重要手段。抽油机示功图是抽油机光杆载荷与位移的关系曲线，目前有些文献提到直接使用载荷传感器来测量光杆载荷，也有文献提到示功图间接测量法。

目前抽油机示功仪主要采用的是无线传输的方式，在供电方面主要的方式有电池供电，太阳能供电。传统的电池供电避免不了要更换的麻烦，在一次更换时抽油机必须停机，这极大地降低了生产效率，并且使用寿命较短，而太阳能发电板的供电方式在连续阴雨天气，接连几天没有阳光的情况下，电池板也没办法产生持续的电能，因为抽油机一般是24小时工作，而晚上没有太阳。也有人采用太阳能发电板加上自然风力的风力发电机组合的方法，在没有太阳时，用风力发电机来发电，实际上在某些情况下，也会出现自然风不稳定，如长期无风情况下也将出现供电不稳定，进一步会导致抽油机的停机，油田停产，给企业造成巨大的经济损失。

发明内容

为了解决千米深井抽油机示功器的供电问题，本发明提供了一种用于抽油机示功器的微型供电装置，能够保证示功器在不同天气及不同的工作环境下的供电，确保抽油机示功器长时间的工作。

本发明的主要技术手段包括如下：本发明由电机固定支架，风叶，上盖板，示功器，连接导柱，连接环，下盖板，导流罩组成，其特征在于：通过抽油机上下往复运动在导流罩所产生的风力，推动风叶转动，风叶与小型发电机通过转动轴相连接，带动小型发电机的主轴转动，发电机将转轴传递过来的动能转化成电能并通过导线输出到整流电路，进行整流、调压，然后给蓄电池充电或电路供电。示功器与上、下盖板均开有U形口，方便抽油杆穿过，示功器与悬绳器配合，承受载荷，进而读取参数。

进一步的，所述风力发电装置包括：市场上常见的小型发电机，进行风能与动能转化的桨叶，固定发电机的臂托架，将电能进行传输的导线；所述风叶、传动轴、支架、发电机和整流电路共同构成了风电能量转换部分；所属整流电路和储能元件共同构成了电能汇集部分；进一步的，所述风电能量转换部分有两个，两个风机安装方向相反，当抽油杆上行时，导流罩朝上的风机起作用，当抽油杆下行时，导流罩朝下的风机发电，两个风电能量转换部分均与所述电能汇集部分相连接；所述的两个永磁发电风机均与导流罩配合，喇叭口的导流罩能够将抽油杆相对运动产生的气流进行压缩，使得气流在通过风叶时获得较高的速度。

进一步的，在上盖板还配有太阳能发电板，当有阳光照射时，会产生一定的电能，构成了光电能量转换部分；光电能量转换部分与风电能量转换部分均与电能汇集部分相连接；除上述所示部分之外，还有示功器以及与示功器固定的支架。

本发明的有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明提供用于抽油机示功器的电源装置，能够充分利用抽油机的上下往复运动，通过风叶和传动结构的设置，实现风能的吸收和机械能的转化，所以只要抽油机工作，与环境无关，就确保有电发出来供示功器使用，而抽油机不工作，也就无需给示功器供电。同时采用太阳能板发电，实现太阳能和电能的转化，对两种方式产生的电能进行收集，并通过电流转换电路进行整流和调压，最后对能量进行存储，从而提供工作电源给示功器，便于油田抽油机实际应用时各种抽油状态数据的测量，节约能源，供电稳定方便，持续时间长，可随时应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本例中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1为游梁式抽油机的结构示意图。

图2为本发明所述供电装置的结构示意图。

图3为本发明所述供电装置的爆炸分解示意图。

图4为本发明所述供电装置主体支架结构示意图。

图5为本发明所述供电装置风扇示意图。

图6为本发明所示供电装置安装示意图。

图中：抽油机驴头1，钢丝绳2，带太阳能与风力发电的示功装置3，电机固定支架4，风叶5，上盖板6，示功器7，连接导柱8，连接环9，下盖板10，导流罩11，抽油杆12，发电机13，悬绳器14，整流电路15。

具体实施方式

下面结合附图对于本发明的技术方案进行详细说明。

如图1、图2、图3所示的一种用于抽油机示功器的供电装置，其特征在于：通过抽油机上下往复运动在导流罩11所产生的风力推动风叶5转动，风叶5与发电机13通过转动轴相连接，带动发电机13的主轴转动，发电机13将转轴传递过来的动能转化成电能并通过导线输出到整流电路15，进行整流、稳压，然后给示功器7内部的传感器及电池供电。上盖板6，下盖板10以及示功器7均开有U形开口，U形开口的设计是为了方便抽油杆更好的穿过，便于安装与拆卸。示功器7与悬绳器14配合，承受载荷，读取参数。

如图5所示在该发明中有两个发电机13组成，风叶5通过传动轴与发电机13相连接，发电机13固定在电机固定支架4上，电机固定支架4采用上下两层结构钢的形式，该结构能够减轻整体的重量，在支架的尾端焊接上带有内螺纹的圆柱结构。

进一步的，当抽油杆12上行时，导流罩11开口向上对应的风叶5带动发电机13开始产生电力，当抽油杆12下行时，导流罩11开口向下对应的风叶5带动发电机13开始产生电力，导流罩11承喇叭口形状，空气经过导流罩11压缩后，通过风叶5时，风速会加快，提高风电能量的转换效率，并通过传动轴将机械能传递给发电机13，最终将机械能转化成电能。

进一步的，发电机13产生的电能通过导线输出到整流电路15，进行整流稳压过的电能给示功器7内部传感器及电池供电。上述所示的风电能量转化部分共有两部分组成，多个所述风电能量转换部分均与整流电路15相连，对示功器7内部传感器进行供电，多余部分能量充入示功器7内部电池中。

进一步的，上盖板6附着有太阳能发电板，在受到太阳光线照射时能够产生一定的电能，这部分属于光电转换部分，该部分产生的电能也与整流电路15相连接，一同给示功器7供电，多余部分能量充入示功器7内部电池中。

进一步的，为了将两个发电机13与主体部分相连接，采用如图2所示的环形结构，该环形结构由连接环9组成，每个电机固定支架4末端都有螺纹孔结构，每个连接环9也打有通孔，通过电机固定支架4将连接环9进行连接，那么在一个层面上，将两个电机支架4全部连接起来之后，就形成一个圆环形的结构，此时将另一层也用相同的方式进行连接，就得到上下两层平行的环形结构，该结构能够保持稳定，并且具有一定的刚度。

进一步的，每个连接环9开有通孔，该通孔是为了连接导柱8使用，连接导柱8的作用是为了增加两层圆环结构的强度，提高整体结构的稳定性。在安装时，在装好一层后即将连接导柱8装上，然后再将另一层安装完成，连接导柱的两端车有外螺纹，可以和螺母配合对上盖板6，下盖板10进行安装。三角形的上盖板6上附着有太阳能发电板，在三角形的三个顶点上，开有通孔，用螺母将上盖板6连接到连接导柱8上，上盖板6，下盖板10同时能够起到固定示功器7的作用。

本发明当抽油机上下往复运动时，带动空气流动，从而带动风叶旋转，风叶吸收风能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能，采用微型电磁发电机，其产生的交流电经过整流升压后变换成稳定的直流电，进而给示功器进行供电。同时利用太阳能板产生的电能进行补偿。

Claims (4)

1.一种基于太阳能和风力发电的抽油机示功器供电装置，由抽油机示功器，电机固定支架，电磁发电机，风叶，上盖板，下盖板，连接导柱，连接环，导流罩，整流电路组成，所述电机固定支架和所述连接环通过所述电机固定支架末端的螺纹孔结构和所述连接环上面的通孔形成配合固定，上下两个所述连接环通过所述连接导柱安装在一起，在所述连接环上方和下方分别安装有所述上盖板和所述下盖板，所述上盖板和所述下盖板通过所述连接导柱安装，所述导流罩安装在所述电机固定支架上，所述整流电路安装在上盖板内侧，其特征在于：发电部分由两部分组成，分别是风机利用抽油杆上下运动产生的风力转换的电能以及上盖板附着的太阳能板转换的太阳能，两部分的能量统一储存在蓄电池中，给示功器进行供电。

2.如权利要求1所述的一种基于太阳能和风力发电的抽油机示功器供电装置，其特征在于：两个永磁发电风机均与导流罩配合，喇叭口的导流罩能够将抽油杆上下运动产生的气流进行压缩，使得气流在通过风叶时获得较高的速度。

3.如权利要求2所述的一种基于太阳能和风力发电的抽油机示功器供电装置，其特征在于：在安装的两个风机上均采用导流罩设计，并且两个风叶的迎风面方向有所不同，为一上一下，在抽油杆上行时，迎风面朝上的风机起作用，进行发电，在抽油杆下行时，迎风面朝下的风机起作用，进行发电。

4.如权利要求1所述的一种基于太阳能和风力发电的抽油机示功器供电装置，其特征在于：在主体框架的上盖板附着有太阳能发电板。