CN110939409A - 一种平衡重式液压抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种平衡重式液压抽油机，解决目前无游梁液压抽油机耗能大、机架不稳定的问题。本发明提供的一种平衡重式液压抽油机括塔式机架、抽油杆、液压恒功率动力系统、行程放大系统，所述液压恒功率动力系统包括油缸，为抽油杆提供动力。行程放大系统包括定滑轮组、动滑轮组、举升装置、配重块和钢丝绳组；所述举升装置与油缸的输出端连接，所述钢丝绳组连接举升装置、定滑轮组、配重块、动滑轮组，末端与抽油杆固定连接，将所述油缸的短行程放大为抽油杆的长冲程，达到降低液压恒功率动力系统功率从而节能的效果，并通过两个钢丝绳对配重块的行程进行放大，限制配重块的运行轨迹，从而提高了配重块的稳定性，进而提高机架的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术领域，尤其涉及一种平衡重式液压抽油机，应用于无游梁液压抽油机。
背景技术
随着中国近几年石油开采装备的快速发展，以及抽油机向长冲程、大载荷、高效能、高智能方向的转变，目前作为国内外产销主流的游梁式抽油机，因其结构庞大、能耗大、智能化低等缺陷。
无游梁液压抽油机因其节能、设备占地面积小，容易实现设备大冲程、大载荷的特点，很好的适应了油田抽油作业。但仍存在可靠性差、节能效果不明显、适应性差、维护不方便等缺陷，未得到批量推广应用。
发明人发现，导致目前无游梁液压抽油机结构庞大、能耗大的一个原因是现有技术需要油缸的冲程较大，导致需要液压系统体积大、耗能多，机架结构也变的庞大。另一方面由于配重重量很大，配重的不稳定很容易导致机架的不稳定，导致设备遭受破坏。
发明内容
本发明针对现有无游梁液压抽油机存在的耗能多、机架稳定性差技术问题，提出了一种耗能少、稳定性高的平衡重式液压抽油机。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种平衡重式液压抽油机，包括塔式机架、抽油杆、液压恒功率动力系统、行程放大系统，所述液压恒功率动力系统包括油缸，为抽油杆提供动力。
所述行程放大系统包括定滑轮组、动滑轮组、举升装置、配重块和钢丝绳组；所述举升装置与油缸的输出端连接，所述钢丝绳组连接举升装置、定滑轮组、配重块、动滑轮组，末端与抽油杆固定连接，将所述油缸的短行程放大为抽油杆的长冲程；
所述配重的重量大于抽油杆最大悬点载荷。
进一步的改进，所述定滑轮组有四个定滑轮，分别为第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮；所述动滑轮组有一个动滑轮；所述钢丝绳组有两根，分别为第一钢丝绳、第二钢丝绳；
第一定滑轮固定在油缸下方并固定在塔式机架，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮位于配重块的上方并固定在塔式机架，动滑轮位于油缸上方与举升装置固定；
第一钢丝绳的一端与抽油杆固定，另一端依次绕过第四定滑轮、第三定滑轮后与配重块顶端固定连接；
配重块顶端还固定连接第二钢丝绳的一端，第二钢丝绳的另一端依次绕过第二定滑轮、第一定滑轮、动滑轮后固定在塔式机架；所述动滑轮与举升装置固定；其中，第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数大于等于2；
优选的，所述第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数为3匝。
进一步的改进，塔式机架还包括设置其顶部的天车，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮固定与所述天车固定。
进一步的改进，所述举升装置包括安装支架、导向柱，导向柱有两根设置在安装支架的两侧固定在塔式机架，安装支架通过导轨与滑槽配合的方式相对于导向上下滑动，所述动滑轮安装在所述安装支架。
进一步的改进，所述定滑轮组有六个定滑轮，分别为第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮、第六定滑轮；所述动滑轮组有四个，分别为第一动滑轮、第二动滑轮、第三动滑轮、第四动滑轮；所述钢丝绳组有三根，分别为第一钢丝绳、第二钢丝绳、第三钢丝绳；
第一定滑轮固定在油缸的下方，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮位于配重的上方并固定在塔式机架；第二动滑轮、第一动滑轮位于油缸的上方，依次上下排列并与举升装置固定，第三动滑轮固定在配重块的下端，第四动滑轮固定在配重块的上端；
第一钢丝绳的一端与抽油杆固定，另一端依次绕过第四定滑轮、第三定滑轮后与配重块顶端固定连接；
第二钢丝绳的一端与塔式机架固定，另一端依次绕过第四动滑轮、第二定滑轮、第二动滑轮、第五定滑轮后与塔式机架固定；其中，第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数大于等于2；
第三钢丝绳一端与塔式机架固定，另一端依次绕过第三动滑轮、第六定滑轮、第一定滑轮、第一动滑轮后与塔式机架固定；其中，第三钢丝绳在第五定滑轮与第二动滑轮之间缠绕的匝数等于第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数。
进一步的改进，塔式机架还包括设置其顶部的天车，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮固定与所述天车固定。
进一步的改进，所述举升装置包括安装支架、导向柱，导向柱有两根，设置在安装支架的两侧固定在塔式机架，安装支架通过导轨与滑槽配合的方式相对于导向柱上下滑动，所述第一动滑轮、第二动滑轮安装在所述安装支架。
优选的，所述配重的重量为抽油杆最大悬点载荷的1.05倍。
进一步的改进，所述塔式机架下方的底座上安装有电控系统和监控报警系统。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1)本发明配重块大于抽油杆最大悬点载荷一定重量，可实现配重靠自身重力下降、释放重力势能带动抽油杆的上升，并可将机械势能储存于液压缸的液压储能罐中已被在液压系统做功时释放。配重块上升时液压系统做功，只需满足提升配重块重力与抽油杆最大载荷最大悬点载荷的差值对应的冲程高度所做的功，做功更少。
2)本发明应用动滑轮组行程放大的原理，用短行程油缸实现抽油机的长冲程，大大提高了原有液压抽油机油缸行程长，可以降低油缸的冲程，从而减少液压恒功率动力系统的功率，进一步提高了节能效果。另一方面油缸冲程的减少也可以减少机架整体的体积，有利于解决目前机架过于庞大的问题。
3)举升装置上部、下部分别设置了动滑轮，通过两套钢丝绳分别固定在配重块的上部、下部，同时分别对行程进行了放大，对配重块的运动轨迹进行了限制，提升了配重块运动的稳定性，从而提高了机架的稳定性，减少了配重块对机架产生的冲击力，减少因机架不稳定产生的设备易损伤的问题。
4)设置了监控报警系统可通过远程控制室对采油各项参数的监控，并对出现异常现象进行报警。
附图说明
图1为本发明平衡重式液压抽油机的整体结构布置示意图；
图2为本发明实施例1的行程放大系统结构示意图；
图3为本发明实施例2的行程放大系统结构示意图；
以上各图中，1、塔式机架、2、抽油杆，3、液压恒功率动力系统，3-1、油缸，4、行程放大系统，5-1、第一定滑轮，5-2、第二定滑轮，5-3、第三定滑轮，5-4、第四定滑轮，5-5、第五定滑轮，5-6、第六定滑轮，6-1、第一动滑轮，6-2、第二动滑轮，6-3、第三动滑轮，6-4第四动滑轮，7-1、第一钢丝绳，7-2、第二钢丝绳，7-3、第三钢丝绳，8、配重块，9-1、安装支架，9-2、导向柱，10、监控报警系统，11、电控系统。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施1
如图1所示，本发明第一种实施方式的平衡重式液压抽油机，包括塔式机架1、抽油杆2、液压恒功率动力系统3、行程放大系统4、电子监控报警系统10、电控系统11，所述液压恒功率动力系统包括油缸，为抽油杆1提供动力；塔式机架下方的底座上安装有电控系统11和监控报警系统10，塔式机架顶部固定设置有天车。
其中，配重块的重量大于抽油杆最大悬点载荷，配重块的重量优选为抽油杆最大悬点载荷的1.05倍。
如图2所示，所述行程放大系统包括定滑轮组、动滑轮组、举升装置、配重块和钢丝绳组；所述举升装置与油缸的输出端连接，所述钢丝绳组连接举升装置、定滑轮组、配重块、动滑轮组，末端与抽油杆固定连接，将所述油缸的短行程放大为抽油杆的长冲程；
具体为：所述定滑轮组有四个定滑轮，分别为第一定滑轮5-1、第二定滑轮5-2、第三定滑轮5-3、第四定滑轮5-4；所述动滑轮组有一个即第一动滑轮6-1；所述钢丝绳组有两根，分别为第一钢丝绳7-1、第二钢丝绳7-2；
第一定滑轮5-1固定在油缸3-1下方固定在塔式架，第二定滑轮5-2、第三定滑轮5-3、第四定滑轮5-4位于配重块8的上方并固定在塔式机架顶部的天车，第一动滑轮5-1位于油缸3-1上方与举升装置固定；
第一钢丝绳71的一端与抽油杆2固定，另一端依次绕过第四定滑轮5-4、第三定滑轮5-3后与配重块顶端固定连接；
配重块8顶端还固定连接第二钢丝绳7-2的一端，第二钢丝绳7-2的另一端依次绕过第二定滑轮5-2、第一定滑轮5-1、第一动滑轮6-1后固定在塔式机架；所述第一动滑轮6-1与举升装置固定；
所述举升装置包括安装支架9-1、导向柱9-2，导向9-2有两根，设置在安装支架9-1的两侧固定在塔式机架，安装支架通过导轨与滑槽配合的方式相对于导向柱上下滑动，所述第一动滑轮6-1固定安装在所述安装支架9-1上，安装支架9-1的下部与油缸输出端连接。这样，油缸3-1输出端的上下移动可带动第一动滑轮6-1上下移动。举升装置采用导向柱导向，不仅使滑轮组运动平稳，同时导柱承受了偏载载荷，油缸不受径向载荷，提高了油缸寿命；
其中，第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数大于等于2；优选的，第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数为3匝。
工作过程：油缸31上下移动通过举升装置的安装支架91带动第一动滑轮6-1上下移动，第一动滑轮6-1上下移动通过第二钢丝绳7-2将油缸3-1的行程扩大为2n倍传递给配重块8，n为第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数，配重块8上下移动实现与抽油杆2之间的能量转换。
当油缸3-1输出端向上移动做输出功时，带动配重块8上移动储存能量，抽油杆下行做功；当抽油杆下行到极限回收向上时，抽油杆达到最大悬点载荷，由于配重块8的重量大于抽油杆最大载荷最大悬点载荷，配重块8向下运运动释放重力势能，拉动抽油杆上行做功，同时油缸3-1输出端收回将配重块释放的多余能量储存到液压缸的液压储能罐中。
本发明采用平衡重式能量转化实现节能的效果，配重块大于抽油杆最大悬点载荷一定重量，可实现配重靠自身重力下降、释放重力势能带动抽油杆的上升，并可将机械势能储存于液压缸的液压储能罐中已被在液压系统做功时释放。配重块上升时液压系统做功，只需满足提升配重块重力与抽油杆最大载荷最大悬点载荷的差值对应的冲程高度所做的功，做功更少，实际节能约为原游梁式抽油机的50％-60％。
本发明应用动滑轮组行程放大的原理，用短行程油缸实现抽油机的长冲程，大大提高了原有液压抽油机油缸行程长、可靠性低的问题。
设置了监控报警系统可通过远程控制室对采油各项参数的监控，并对出现异常现象进行报警。
实施2
本发明第二种实施方式的平衡重式液压抽油机，与实施例1的区别在于形成放大系统。
如图3所示，所述行程放大系统包括定滑轮组、动滑轮组、举升装置、配重块和钢丝绳组；所述举升装置与油缸的输出端连接，所述钢丝绳组连接举升装置、定滑轮组、配重块、动滑轮组，末端与抽油杆固定连接，将所述油缸的短行程放大为抽油杆的长冲程。
具体为：所述定滑轮组有六个定滑轮，分别为第一定滑轮5-1、第二定滑轮5-2、第三定滑轮5-3、第四定滑轮5-4、第五定滑轮5-5、第六定滑轮5-6；所述动滑轮组有四个，分别为第一动滑轮6-1、第二动滑轮6-2、第三动滑轮6-3、第四动滑轮6-4；所述钢丝绳组有三根，分别为第一钢丝绳7-1、第二钢丝绳7-2、第三钢丝绳7-3；
第一定滑轮5-1固定在油缸3-1下方固定在塔式架，第二定滑轮5-1、第三定滑轮5-3、第四定滑轮5-4位于配重的上方并固定在塔式机架顶部的天车；第二动滑轮6-2、第一动滑轮6-1位于油缸的上方，依次上下排列并与举升装置固定，第三动滑轮6-3固定在配重块8的下端，第四动滑轮6-4固定在配重块8上端；
举升装置包括安装支架9-1、导向柱9-2，导向柱9-1有两根，在安装支架的两侧固定在塔式机架，安装支架9-1通过导轨与滑槽配合的方式相对于导向上下滑动，所述第一动滑轮6-1、第二动滑轮6-2固定安装在所述安装支架，安装支架9-1的下部与油缸输出端连接。这样，油缸3-1输出端的上下移动可带动第一动滑轮6-1、第二动滑轮6-2上下移动。
第一钢丝绳7-1的一端与抽油杆2固定，另一端依次绕过第四定滑轮5-4、第三定滑轮5-3后与配重块8顶端固定连接；
第二钢丝绳7-2的一端与塔式机架固定，另一端依次绕过第四动滑轮6-4、第二定滑轮5-2、第二动滑轮6-2、第五定滑轮5-5后与塔式机架固定；其中，第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数大于等于2；优选匝数为3匝。
第三钢丝绳7-3一端与塔式机架固定，另一端依次绕过第三动滑轮6-3、第六定滑轮5-6、第一定滑轮5-1、第一动滑轮6-1后与塔式机架固定；其中，第三钢丝绳在第五定滑轮与第二动滑轮之间缠绕的匝数等于第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数。
在具有实施1优点的同时，本实施例的行程放大系统在举升装置上部、下部分别设置了动滑轮，通过两套钢丝绳分别固定在配重块的上部、下部，同时分别对行程进行了放大，对配重块运动轨迹进行了限制，提升了配重块运动的稳定性，从而提高了机架的稳定性，减少了配重块对机架产生的冲击力，减少因机架不稳定产生的设备易损伤的问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种平衡重式液压抽油机，包括塔式机架、抽油杆、液压恒功率动力系统，所述液压恒功率动力系统包括油缸，为抽油杆提供动力，其特征在于，还包括行程放大系统；
所述行程放大系统包括定滑轮组、动滑轮组、举升装置、配重块和钢丝绳组；所述举升装置与油缸的输出端连接，所述钢丝绳组连接举升装置、定滑轮组、配重块、动滑轮组，末端与抽油杆固定连接，将所述油缸的短行程放大为抽油杆的长冲程；
所述配重的重量大于抽油杆最大悬点载荷。
2.根据权利要求1所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，
所述定滑轮组有四个定滑轮，分别为第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮；所述动滑轮组有一个动滑轮；所述钢丝绳组有两根，分别为第一钢丝绳、第二钢丝绳；
第一定滑轮固定在油缸下方并固定在塔式机架，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮位于配重块的上方并固定在塔式机架，动滑轮位于油缸上方与举升装置固定；
第一钢丝绳的一端与抽油杆固定，另一端依次绕过第四定滑轮、第三定滑轮后与配重块顶端固定连接；
配重块顶端还固定连接第二钢丝绳的一端，第二钢丝绳的另一端依次绕过第二定滑轮、第一定滑轮、动滑轮后固定在塔式机架；所述动滑轮与举升装置固定；第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数大于等于2。
3.根据权利要求2所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，所述第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数为3匝。
4.根据权利要求2所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，塔式机架还包括设置其顶部的天车，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮固定与所述天车固定。
5.根据权利要求2所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，所述举升装置包括安装支架、导向柱，导向柱有两根设置在安装支架的两侧固定在塔式机架，安装支架通过导轨与滑槽配合的方式相对于导向上下滑动，所述动滑轮安装在所述安装支架。
6.根据权利要求1所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，所述定滑轮组有六个定滑轮，分别为第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮、第六定滑轮；所述动滑轮组有四个，分别为第一动滑轮、第二动滑轮、第三动滑轮、第四动滑轮；所述钢丝绳组有三根，分别为第一钢丝绳、第二钢丝绳、第三钢丝绳；
第一定滑轮固定在油缸的下方，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮位于配重的上方并固定在塔式机架；第二动滑轮、第一动滑轮位于油缸的上方，依次上下排列并与举升装置固定，第三动滑轮固定在配重块的下端，第四动滑轮固定在配重块的上端；
第一钢丝绳的一端与抽油杆固定，另一端依次绕过第四定滑轮、第三定滑轮后与配重块顶端固定连接；
第二钢丝绳的一端与塔式机架固定，另一端依次绕过第四动滑轮、第二定滑轮、第二动滑轮、第五定滑轮后与塔式机架固定；第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数大于等于2；
第三钢丝绳一端与塔式机架固定，另一端依次绕过第三动滑轮、第六定滑轮、第一定滑轮、第一动滑轮后与塔式机架固定；其中，第三钢丝绳在第五定滑轮与第二动滑轮之间缠绕的匝数等于第二钢丝绳在第一定滑轮与动滑轮之间缠绕的匝数。
7.根据权利要求6所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，塔式机架还包括设置其顶部的天车，第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮固定与所述天车固定。
8.根据权利要求6所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，所述举升装置包括安装支架、导向柱，导向柱有两根，设置在安装支架的两侧固定在塔式机架，安装支架通过导轨与滑槽配合的方式相对于导向柱上下滑动，所述第一动滑轮、第二动滑轮安装在所述安装支架。
9.根据权利要求1-8之一所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，所述配重的重量为抽油杆最大悬点载荷的1.05倍。
10.根据权利要求1-8之一所述的平衡重式液压抽油机，其特征在于，所述塔式机架下方的底座上安装有电控系统和监控报警系统。
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