CN110630223A - 一种伺服电缸驱动游梁式抽油机 - Google Patents

一种伺服电缸驱动游梁式抽油机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油开采机械领域，具体涉及一种伺服电缸驱动游梁式抽油机。一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，包括驴头、游梁、游梁支撑座、支架、平衡块、驱动装置和底座，游梁通过游梁支撑座支撑式架设在支架的顶端，游梁的一端设置有平衡块，另一端设置有驴头，支架底部安装在底座上，驱动装置为伺服电缸驱动装置，伺服电缸驱动装置的两端分别与游梁和底座连接。由于采用上述技术方案，本发明实现了对抽油机运行情况进行精确控制节约了能源，并且能够有效减少因曲柄连杆造成的共振，延长了抽油机的使用寿命。

Description

一种伺服电缸驱动游梁式抽油机
技术领域
本发明涉及石油开采机械领域，具体涉及一种伺服电缸驱动游梁式抽油机。
背景技术
游梁式抽油机的基本特点是结构简单，制造容易，使用方便，特别是它可以长期在油田全天候运转，使用可靠。因此，尽管它存在驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重等缺点，但仍然是目前应用最广泛的抽油机。目前应用于油田采油的游梁式抽油机主要有二类:一类是传统的电机带动减速机传动的游梁式抽油机，另一类是近几年开发的不带减速机的永磁直驱电机游梁式抽油机。
目前，游梁式抽油机均采用电机、曲柄、减速机作为驱动装置带动游梁做周期性往复运动。这种驱动装置无法实现对游梁受力的情况进行精确控制，因此抽油机在运行时平稳性较差，易产生共振导致驱动装置的使用寿命缩短，并且存在浪费能源的现象。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，包括驴头、游梁、游梁支撑座、支架、平衡块、驱动装置和底座，所述游梁通过所述游梁支撑座支撑式架设在所述支架的顶端，所述游梁的一端设置有平衡块，另一端设置有所述驴头，所述支架底部安装在所述底座上；
所述游梁绕着其与所述游梁支撑座的连接点转动后作往复摆臂动作，从而驴头摆动后带动抽油管在油井中提升或者降下，以此抽取油田中的油料；
所述驱动装置为伺服电缸驱动装置，其位于所述驴头和所述游梁支撑座之间，且其两端分别与所述游梁和所述底座连接，伺服电缸驱动装置用于带动游梁做周期性摆动，并可根据油质情况对抽油机的工况进行及时调整输出功率，伺服电缸驱动装置的上端连接所述游梁、下端连接所述底座。
本发明通过使用伺服电缸驱动装置代替传统的曲柄电机驱动装置，应用伺服电缸可根据工况随时调整输出频率的特性，使抽油机在使用时可根据油质还有土质情况进行及时的调整抽油机的输出功率，减少了抽油机在使用过程中产生的共振，从而延长抽油机的使用寿命。
所述伺服电缸驱动装置包括一伺服电机、一滚珠丝杠、一外套管和一内套管，所述滚珠丝杠固定于所述外套管内，所述外套管套设于所述内套管外，所述伺服电机通过连接件与所述滚珠丝杠的上端连接。
所述内套管与所述外套管为间隙配合，所述内套管的外壁和所述外套管的内壁之间间隔一定距离，使两者可嵌套并使外套管在内套管上相对滑动来实现外套管沿着内套管外壁升降。
所述内套管的上端口与所述滚珠丝杠间通过第一固定组件连接，所述第一固定组件与外套管的内壁间隙配合。
优选的，所述第一固定组件包括滚珠螺母和滚珠螺母座，其中滚珠螺母设于内套管和滚珠丝杠之间，且滚珠螺母固定在所述内套管的上端口处的滚珠螺母座上，滚珠螺母座与外套管间隙配合，使外套管沿着滚珠螺母座的上下移动。所述滚珠螺母在抽油机工作时不发生转动，滚珠丝杠自旋转做上提或下降的操作。
本发明工作时，伺服电缸呈竖直放置状态，其上端连接游梁，下端连接底座，游梁摆臂时，外套管在内套管外壁上下滑动，从而使滚珠丝杠随着外套管上下运动，经由滚珠丝杠在滚珠螺母中的旋入旋出带动滚珠螺母旋转。滚珠螺母用于对滚珠丝杠非径向位移进行限制，避免因为抽油机在工作时产生晃动导致滚珠丝杠发生偏移而损坏。
所述连接件为联轴器，所述伺服电机与滚珠丝杠间采用联轴器连接，伺服电机通过联轴器带动滚珠丝杠做自转和升降。当游梁做下降操作时，滚珠丝杠浸入到位于外套管下方的矿物油内；当游梁提升后滚珠丝杠能够自润滑，以起到保护滚珠丝杠和滚珠螺母的目的。
所述联轴器与滚珠丝杠间还设有第二固定组件，第二固定组件用于对滚珠丝杠与联轴器的连接处进行位置固定，防止滚珠丝杠发生非自转的左右晃动造成对联轴器的损坏。
优选的，所述第二固定组件包括固定在外套管内壁上的轴承，所述轴承通过圆螺母与联轴器固定连接，使滚珠丝杠做自旋转上下运动时带动外套管一起作相应的运动。
所述外套管上设有限位装置，所述限位装置包括上限位装置和下限位装置，其中上限位装置用于限制滚珠螺母相对于外套管上升的最高位置，下限位装置用于限制滚珠螺母相对于外套管下降的最低位置。
所述限位装置选用插销。
所述伺服电缸驱动装置的上端通过第一铰链与所述游梁连接、下端通过第二铰链与所述底座连接。
所述伺服电机采用连接座与外套管连接，外套管在抽油机工作时随着滚珠丝杠上下移动。
所述外套管的下端口与所述内套管外壁间设有导向套。
有益效果：由于采用上述技术方案，本发明实现了对抽油机运行情况进行精确控制节约了能源，并且能够有效减少因曲柄连杆造成的共振，延长了抽油机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中的伺服电缸装置的结构示意图。
图中：1、驴头，2、游梁，3、游梁支撑座，4、支架，5、平衡块，6、驱动装置，7、底座；
601、上铰链，602、电机座，603、伺服电机，604、连接座，605、联轴器，606、圆螺母，607、轴承座，608、轴承，609、上插销，610、滚珠丝杠，611、滚珠螺母，612、滚珠螺母座，613、外套管，614、下插销，615、导向套，616、内套管，617、下铰链。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1，一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，包括驴头1、游梁2、支架4、平衡块5和底座7，游梁2通过游梁支撑座3向下连接支架4，支架4向下连接底座7，游梁2的右端设置驱动装置6、左端设置驴头2。驴头2与游梁3优选以焊接方式连接。游梁2绕着其与游梁支撑座3的连接点转动后作往复摆臂动作，从而使驴头2摆动后将抽油管在油井中提升或者降下，以此抽取油田中的油料。驱动装置6为伺服电缸驱动装置，其采用伺服电缸作为动力源，通过伺服电机带动滚珠丝杠的上下升降实现对抽油机运行状态的精确控制。
参照图2，驱动装置6的上端通过上铰链601与游梁2连接、下端通过下铰链617与底座7连接。驱动装置包括伺服电机603、滚珠丝杠610、外套管613、内套管616和滚珠螺母611，滚珠丝杠610采用联轴器605与伺服电机603连接，外套管613套设于内套管616外，内套管616上设有滚珠螺母611，滚珠螺母611旋入滚珠丝杠610上。伺服电机603通过电机座602与上铰链601连接，伺服电机603设置于滚珠丝杠610的上端。伺服电机603通过连接座604与外套管613连接。
内套管616与外套管613为间隙配合，内套管616的外壁和外套管613的内壁之间间隔一定距离，使两者可嵌套并使外套管613在内套管616上相对滑动来实现外套管613沿着内套管616外壁升降。
滚珠螺母611固定在滚珠螺母座612上，滚珠螺母座612固定在内套管616的上端口处，使滚珠螺母611在滚珠丝杠610运动时保持相对静止，起到限制滚珠丝杠不产生水平方向的位移的作用以减少共振。滚珠螺母座612与外套管613间存在着1mm~5mm的间隙，以使外套管613能够相对于内套管做升降运动。
在滚珠丝杠上设有轴承608，轴承608固定在位于外套管内壁上的轴承座607上。当伺服电机带动滚珠丝杠旋转提升或下降时，轴承608带动外套管也做处相同的运动。为了限制联轴器605与滚珠丝杠610的距离，联轴器的下端采用圆螺母606进行固定，防止滚珠丝杠610在做提升或者下降操作时由于惯性拉伸或者挤压联轴器而造成联轴器的损坏。
在位于轴承608下方的外套管613上插接有上插销609，在内套管616上插接有下插销614。上插销609和下插销614用于限制外套管在垂直方向的位移，从而对滚珠丝杠610的行程加以限制，以使滚珠丝杠610能够在下降的时候侵入到位于内套管底部的矿物油中，提升时自润滑延长滚珠丝杠的使用寿命。上插销609和下插销614的位置可以根据滚珠丝杠的长度和工况进行适应性调整。在外套管613的下端口与所述内套管616外壁间还设有导向套615。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，包括驴头、游梁、游梁支撑座、支架、平衡块、驱动装置和底座，所述游梁通过所述游梁支撑座支撑式架设在所述支架的顶端，所述游梁的一端设置有平衡块，另一端设置有所述驴头，所述支架底部安装在所述底座上，其特征在于，所述驱动装置为伺服电缸驱动装置，所述伺服电缸驱动装置的两端分别与所述游梁和所述底座连接。
2.根据权利要求1所述的一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述伺服电缸驱动装置包括伺服电机、滚珠丝杠、外套管和内套管，所述滚珠丝杠固定于所述外套管内，所述外套管套设于所述内套管外，所述伺服电机通过连接件与所述滚珠丝杠的上端连接；
所述内套管与所述外套管采用间隙配合，所述内套管的上端口与所述滚珠丝杠间通过第一固定组件连接，所述第一固定组件与所述外套管的内壁采用间隙配合。
3.根据权利要求2所述的一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述第一固定组件包括滚珠螺母和滚珠螺母座，所述滚珠螺母设于所述内套管和所述滚珠丝杠之间，所述滚珠螺母座与所述外套管间隙配合，所述滚珠螺母固定在所述内套管的上端口处的滚珠螺母座上。
4.根据权利要求2所述的一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述连接件为联轴器，所述伺服电机通过联轴器带动滚珠丝杠联动做自转和升降动作。
5.根据权利要求4所述的一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述联轴器与所述滚珠丝杠间还设有用于对所述滚珠丝杠与所述联轴器的连接处进行位置固定的第二固定组件。
6.根据权利要求5所述的一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述第二固定组件包括固定在所述外套管内壁上的轴承，所述轴承通过圆螺母与所述联轴器固定连接。
7.根据权利要求2所述的一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述伺服电缸驱动装置的上端通过第一铰链与所述游梁连接、下端通过第二铰链与所述底座连接；
所述伺服电机通过连接座与所述外套管连接；
所述外套管的下端口与所述内套管外壁间设有导向套。
8.根据权利要求2至7任一项所述的伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述外套管上设有限位装置，所述限位装置包括用于限制所述滚珠螺母相对于所述外套管上升的最高位置的上限位装置和用于限制所述滚珠螺母相对于所述外套管下降的最低位置的下限位装置。
9.根据权利要求8所述的一种伺服电缸驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述限位装置选用插销。
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