CN113090230B - 一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明专利提供一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机，涉及石油开采设备技术领域，结构包括：驴头、游梁、支架、底座、配重块、横向移动电动缸、纵向移动电动缸以及电控系统，所述驴头和横向移动电动缸与所述游梁连接，所述纵向移动电动缸通过所述缸筒支耳与所述滑轨连接，底座旁设有电控箱，所述纵向移动电动缸、横向移动电动缸包括：电机组件、缸筒组件，其中缸筒组件包括：丝杠副、推杆、缸筒和轴承座等组件，所述电控系统包括：驱动器、伺服控制器、电源转换模块、力矩测量及监控模块、操作盒。本发明的有益效果是：大幅度提高了使用的节能性以及可靠性，智能化程度高、工作平稳持久、安全可控、环境适应性更强。

Description

一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽 油机

技术领域

本发明专利提供一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机，涉及石油开采设备技术领域，具体设计一种基于电动缸控制的上下冲程电流无限趋近于1的智能化控制节能抽油机。

背景技术

随着科技的快速发展，石油在汽车、工程车、航空、航天等领域有着广泛的应用。近年来，随着对石油需求的不断增长，现有石油开采设备抽油机从开采效率、适应性、节能、功能和性能上都远不能满足需求，因此急需开采效率高、环境适应性强、智能化程度高和节能的新型抽油来满足要求。

目前市场上的抽油机复杂多样，按照其结构形式通常可以分为无游梁式抽油机和游梁式抽油机，无游梁式抽油机结构简单、节能、适应性较高，但缺点是可靠性较差、安全性难控、成本较高且修井不方便，游梁式抽油机结构简单、工作平稳持久、安全可控，有自锁作用，但是缺点是能耗高、效率低、变参复杂、适应力较差无法适应于多种恶劣环境，一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机的出现很大程度上解决了以上问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种真正意义上的纯全电化智控节能抽油机，并配置电控系统，其采用力矩测量系统对悬点载荷进行实时监测，同时根据力矩与力臂长度关系曲线，使大切力横向移动电动缸左右移动调整力臂长度，从而尽量使游梁左右两侧力矩平衡实现上下冲程电流无限趋近于1。采用纵向移动电动缸带动游梁上下移动，由于驴头随同游梁一起上下摆动，游梁驴头带动抽油杆做上下的、垂直的往复运动，就将油抽出井筒。电动缸是一种精度高、集成性高、可靠性更高、安全更好、环境适应性强、轻污染的电作动系统，电机通过同步带轮、齿轮、涡轮蜗杆等传动机构带动丝杠转动，具有配合灵活、安装容易，设定简单、使用方便，另外还具有强度高、可靠性高、寿命长、控制性能好、控制精度高、维护方便且成本低等特点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机，其特征在于，驴头、游梁、支架、底座、配重块、横向移动电动缸、纵向移动电动缸以及电控系统，所述驴头和横向移动电动缸与所述游梁连接，所述支架上端连接所述游梁，所述支架下端连接所述底座，所述配重块放置在所述游梁上用卡箍连接，所述纵向移动电动缸通过所述缸筒支耳与所述滑轨连接，底座旁设有电控箱，所述驴头可以连接负载，所述电动缸包括：电机、缸筒组件，其中缸筒组件包括：丝杠副、推杆、缸筒和轴承座等组件，所述电控系统包括：驱动器、伺服控制器、电源转换模块、力矩测量及监控模块、操作盒。

游梁一侧设置滑轨，横向移动电动缸通过缸筒支耳螺栓连接在所述滑轨一侧上。滑轨另一侧设有支耳与所述纵向移动电动缸的缸筒支耳通过螺栓连接。

电动缸的工作原理是电机通过与缸筒组件直线设置，所述电机与丝杠副之间设置联轴器，将所述电机输出的动力传递到丝杠副，所述丝杠副通过轴承座组件支撑旋转，丝杠螺母在导向键约束下带动推杆进行直线运动，所述推杆带动负载可以进行伸出、缩回的运动。电动缸是一种精度高、集成性高、环境适应性强、轻污染的电作动系统。电动缸电机通过同步带轮、齿轮、涡轮蜗杆等传动机构带动丝杠转动，具有配合灵活、安装容易，设定简单、使用方便，另外还具有强度高、回程间隙小、寿命长、控制性能好、控制精度高、维护方便且成本低等特点。

缸筒内壁对称设有键槽，进行所述推杆轴向限位，在缸筒的两端极限位置设有电气限位的机械接口。

丝杠副采用滚珠丝杠，它是将旋转运动转化为直线运动的机构，在螺母和丝杠中间的滚动元件为滚珠，滚珠丝杠的优势在于能够提供超高的传动效率。

电控系统的供电电源采用有滤波器的电源输入接口而且内部设有电源转换模块，使智控节能抽油机更适用于与其他各类设备上匹配，且在运行过程中有更好的抗干扰能力。

控制回路使用的伺服控制器同时控制两台所述驱动器驱动电机动作，拥有电气限位信号通过所述伺服控制器进行极限位置保护。

电机驱动器的环境温度适用于零下35摄氏度到零上65摄氏度，内置速度环、位置环可实现所述一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机的速度及位置控制，通过内部最大电流的限制保护，可实现所述智控节能抽油机的安全保护，通过所述电机驱动器将报警信号引出，外接报警指示灯。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机，提供了一种真正意义上的纯电动智控节能抽油机，配置可独立工作的电控系统，结构上更加简单，安全性更有保障，大幅度提高了使用的便捷性以及节能要求，成本更低、动态响应能力更强、可靠性更高、安全更好、环境适应性更强的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明纵向移动电动缸电机组件的结构示意图；

图3为本发明纵向移动电动缸的结构示意图；

图4为本发明横移电动缸的结构示意图；

图5为本发明电控系统原理图。

【附图标记说明】

1、配重块；2、游梁；3、纵向移动电动缸；4、滑轨；5、横向移动电动缸；6、支架；7、驴头；8、电控箱；9、底座；10、力矩测量装置；31、电机组件；311、下支耳；312、保护罩；313、电机；314、行星减速器；32、缸筒组件；321、轴承座；322、推力调心滚子轴承；323、滚珠丝杠副；324、推杆；325、缸筒；326、支撑环；327、深沟球轴承；328、丝杠支撑轴承座；329、前端盖；3210、防尘密封圈；3211、推杆导向环；3212、上支耳；3213、电气限位开关组件；81、伺服控制器；82、驱动器；83、电源转化模块；84、数据监控模块；85、操作盒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，通过一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机包括配重块1、游梁2、纵向移动电动缸3、滑轨4、横向移动电动缸5、支架6、驴头7、电控箱8、底座9，所述底座9预埋在混凝土基座上，所述配重块1和驴头7通过游梁2连接在支架6的顶部，所述横向移动电动缸5通过滑轨3连接，所述纵向移动电动缸3的通过上支耳3212与滑轨3使用螺栓连接，所述纵向移动电动缸3的下支耳311一端安装在所述底座9上，所述底座9旁设有电控箱8，所述电控系统包括：81、伺服控制器；82、驱动器；83、电源转化模块；84、数据监控模块；85、操作盒。

如图2所示，所述电机组件31，包括下支耳311、保护罩312、电机313、行星减速器314。所述下支耳311与所述保护罩312通过螺钉进行连接，所述电机313、所述行星减速器314通过螺钉和传动键进行连接，并安装在所述保护罩312内。所述电机组件31的特点为：当所述电机通电时，力矩通过所述行星减速器314传递至所述缸筒组件32，实现所述纵向移动电动缸3的伸出、缩回功能，所述电机的实际使用扭矩远低于其额定扭矩，保证其在恶劣的环境下能够每天24小时不停的运转。

如图3所示，所述缸筒组件32，包括轴承座321、推力调心滚子轴承322、滚珠丝杠副323、推杆324、缸筒325、支撑环326、深沟球轴承327、丝杠支撑轴承座328、前端盖329、防尘密封圈3210、推杆导向环3211、上支耳3212、电气限位开关组件3213。所述滚珠丝杠副323左端安装所述推力调心滚子轴承322，右端安装所述深沟球轴承327，丝杠螺母与所述推杆324通过螺钉进行连接，所述推杆324右端装有所述上支耳3212；所述推力调心滚子轴承322外环安装在所述轴承座321内，所述深沟球轴承327安装在所述丝杠支撑轴承座328内；所述丝杠支撑轴承座328外圈安装有所述支撑环326，所述轴承座321与所述缸筒325通过螺钉连接，所述缸筒325另一端与所述前端盖329通过螺钉进行连接，所述前端盖329内装有所述防尘密封圈3210、所述推杆导向环3211，所述缸筒组件32上设有电气限位开关组件3213保证了在推杆高速上下伸缩时，不会因为超行程引起缸筒组件的损坏。

如图4所示，所述横向移动电动缸5通过缸筒法兰盘连接游梁上端采用螺栓连接，可实现快捷拆装。

如图5所示，所述电控系统包括伺服控制器81、驱动器82、电源转换模块83、数据监控模块84、操作盒85，供电电源具有输入的滤波接口，然后再供给电机313及驱动器82，内部再通过电源转换模块将高压直流电转换为低压直流电，供给伺服控制器81和数据监控模块84，真正做到了纯电动工作，适用于野外工作使用，所述数据监控模块84负责实时接收所述力矩测量装置10反馈的力矩信号，当井下油况变化需要调整抽油载荷时，通过伺服控制器81对所述横向移动电动缸伸出或缩回改变所述纵向移动电动缸的安装铰点，通过改变力臂实现实时抽油机的力臂平衡，以实现上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机。

进一步，所述纵向移动电动缸3和横向移电动缸5通过对各组件强度、寿命进行校核，选用可满足使用的组件，同时对各组件进行标准化设计、长寿命设计和轻量化设计，缸筒优选标准铝合金型材，极大的降低了成本，最终在性能方面提升的同时降低整个一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机的价格，提供了一种成本低且安全可靠的智控节能抽油机。

进一步，所述一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机优选滚珠丝杠，可实现抽油机高效率运行，降低功耗。

进一步，所述缸筒内壁两侧设有键槽进行径向限位，上下两端极限位置上设置限位开关23，保护智控节能抽油机的安全使用。

进一步，所述控制电路，使用操作盒启动按钮启动智控节能抽油机能够自动进行作动，按钮之间相互锁定，避免操作失误损坏设备，控制系统简单高效。

进一步，所述控制系统，选用宽温型电气元件，控制电路元器件安装固定于电控箱内，采用电连接器进行外部线缆连接，可适应于高低温、沙尘、淋雨、涉水、高海拔等各种复杂的环境。

所述电控系统通过操作盒85上的按钮控制智控节能抽油机的进行自动启动、停止，另设有急停按钮可在紧急情况下紧急断电。在所述缸筒组件32上下极限位置设有限位开关进行行程安全保护，限位信号串联入伺服控制器中，正向伸出到达上限位时，继续操作无动作，仅允许反向操作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了配重块、游梁、纵向移动电动缸、滑轨、横向移动电动缸、支架、驴头、底座以及电控系统等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (3)

1.一种基于电动缸的上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机，其特征在于，该智控节能抽油机包括驴头、游梁、滑轨、支架、底座、配重块、横向移动电动缸、纵向移动电动缸以及电控系统，所述驴头和横向移动电动缸与所述游梁连接，所述支架上端连接所述游梁，所述支架下端连接所述底座，所述配重块放置在所述游梁上用卡箍连接，所述纵向移动电动缸通过上支耳与所述滑轨连接，底座旁设有电控箱，所述驴头可以连接负载，所述横向移动电动缸、纵向移动电动缸均包括：电机组件、缸筒组件，其中缸筒组件包括：轴承座、推力调心滚子轴承、滚珠丝杠副、推杆、缸筒、支撑环、深沟球轴承、丝杠支撑轴承座、前端盖、防尘密封圈、推杆导向环、上支耳、电气限位开关组件，所述电控系统包括：驱动器、伺服控制器、电源转换模块、数据监控模块、操作盒，数据监控模块负责实时接收力矩测量装置反馈的力矩信号，当井下油况变化需要调整抽油载荷时，通过伺服控制器对所述横向移动电动缸伸出或缩回改变所述纵向移动电动缸的安装铰点，通过改变力臂实现实时抽油机的力臂平衡，以实现上下冲程电流无限趋近于1的智控节能抽油机。

2.根据权利要求1所述的智控节能抽油机，其特征在于，所述滚珠丝杠副左端安装所述推力调心滚子轴承，右端安装所述深沟球轴承，丝杠螺母与所述推杆通过螺钉进行连接，所述推杆右端装有所述上支耳；所述推力调心滚子轴承外环安装在所述轴承座内，所述深沟球轴承安装在所述丝杠支撑轴承座内；所述丝杠支撑轴承座外圈安装有所述支撑环，所述轴承座与所述缸筒通过螺钉连接，所述缸筒另一端与所述前端盖通过螺钉进行连接，所述前端盖内装有所述防尘密封圈、所述推杆导向环，所述缸筒组件上设有电气限位开关组件保证了在推杆高速上下伸缩时，不会因为超行程引起缸筒组件的损坏。

3.根据权利要求1所述的智控节能抽油机，其特征在于，供电电源采用市电输入接口，供所述驱动器所需电源，再通过内部电源转换模块将高压交流电转换为所述伺服控制器所需的低压直流电源。

Images