CN1540134A - 节能抽油机 - Google Patents

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CN1540134A CNA2003101076404A CN200310107640A CN1540134A CN 1540134 A CN1540134 A CN 1540134A CN A2003101076404 A CNA2003101076404 A CN A2003101076404A CN 200310107640 A CN200310107640 A CN 200310107640A CN 1540134 A CN1540134 A CN 1540134A
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Abstract

本发明公开一种油田上用于采石油的抽油机——节能抽油机。它包括机架(4)、配重(5)、丝杠(6)、丝杠螺母(7)、牵绳器(8)、导轨(9)、牵拉索具(10)、导向辊(11)、导向辊(12)、电动机(13)和电机控制器(14),牵拉索具的一端与配重相连接,牵拉索具通过绕在导向辊改变拉紧方向,牵绳器与丝杠螺母固定连接,丝杠螺母旋合在设置于机架上的丝杠中,电动机给丝杠提供旋转动力。本发明电动机发出的功只用于传动直线运动而不用于旋转运动,电动机的功率也不必选择太大,配重的设置和调整非常方便,本发明具有设计新颖、结构合理和具有较大推广价值的优点。本发明还提供另一种技术方案,配重上下表面间开有中心孔,丝杠螺母固定在中心孔(5-4)内,丝杠穿入中心孔(5-4)并且与丝杠螺母旋合。

Description

节能抽油机
技术领域:本发明涉及一种油田上用于采石油的抽油机。
背景技术:目前各油田采油时使用最多的是有杆泵采油机,由于有杆泵抽油系统工作时上下冲程悬点A处载荷相差很多,大约相差一个液柱量力,欲使电动机在上下冲程做功达到平衡,各种抽油机都采用了不同的平衡方式,目前使用最广的一种方式是机械平衡方式。如图2所示,机械平衡是采用在下冲程时举高平衡配重1,将机械能转化为势能储存起来,上冲程降低平衡配重1,使势能转化为机械能。由于平衡配重1和前摆头3绕支点2摆动旋转时的转动惯量J=r2m(m是质量,r是旋转半径)很大,所以消耗的电动机功率也很大P=T·ω=J·a·ω(T是扭矩,ω为角速度,a为加速度),这就使电动机必须选用较大的功率才能保证采油系统的正常工作,而选用的电动机功率较大,则耗能多,能量无功消耗也就大,能量利用率就低。另外由于这种平衡方式是在杠杆的两端制造平衡,安装平衡配重困难,调整平衡配重也很困难。现有的抽油机还存在体积较大、占地面积大、安装和维修困难等缺点,由于传动系统的自重大、摩擦损耗的能量也非常大,抽油速度和抽油机的上下行程长度很难调整。
发明内容:为了克服现有的抽油机存在所用电动机功率大、能量利用率低和调整平衡困难的缺陷,提供一种所用电动机功率小、能量利用率高和调整平衡容易的抽油机。本发明通过下述方案予以实现,一种节能抽油机,它包括机架4、配重5、丝杠6、丝杠螺母7、牵绳器8、导轨9、牵拉索具10、导向辊11、导向辊12、电动机13和电机控制器14,导向辊11和导向辊12分别固定在机架4的侧上部和顶部上,牵拉索具10的一端与配重5相连接,牵拉索具10的绳体通过绕在导向辊11和导向辊12的轮体表面上来改变拉紧方向,牵绳器8固定在牵拉索具10中,导轨9平行于丝杠6设置并且为牵绳器8提供导向,牵绳器8与丝杆螺母7固定连接,丝杠螺母7旋合在设置于机架4上的丝杠6中,电动机13给丝杠6提供旋转动力,电机控制器14控制电动机13中绕组电流的大小和方向。本发明的抽油机在工作中把牵拉索具10的自由端与井下抽油杆相连接,通过电动机13的正反转,使丝杠螺母7带动牵绳器8运动,从而使抽油杆上下运动抽出原油。下行程时,配重5上升并蓄积势能,上行程时配重5下降并释放势能。由于本发明配重5的向下的重力通过导向辊的变向直接作用到牵绳器8的上部,相当于电动机13发出的功只用于传动直线运动而不用于旋转运动,因此耗能较小,电动机的功率也不必选择太大,现有抽油机电动机功率一般22KW,本发明可选用11KW功率的电动机,由于电机功率较小,能量无功消耗相应减小,能量利用率高。而且本发明抽油机不需要减速器也减少了能量的损耗。本发明体积较小,占地面积也小,便于安装和维修。另外本发明配重5的设置和调整非常方便,本发明具有设计新颖、结构合理和具有较大推广价值的优点。
本发明还提供另一种技术方案。它由机架4、配重5、丝杠6、丝杠螺母7、导轨9、牵拉索具10、导向辊11、导向辊12、电动机13和电机控制器14组成,导向辊11和导向辊12分别固定在机架4的侧上部和顶部上,牵拉索具10的一端与配重5相连接,牵拉索具10的绳体通过绕在导向辊11和导向辊12的轮体表面上来改变拉紧方向,配重5上下表面间开有中心孔5-4,丝杠螺母7固定在中心孔5-4内,连接在机架4上的丝杠6穿入中心孔5-4并且与丝杠螺母7旋合,导轨9设置在配重5的侧面处并为配重5提供导向,电动机13给丝杠6提供旋转动力,电机控制器14控制电动机13中绕组电流的大小和方向。如图11和图12所示,如此设置牵拉索具10所受拉应力较小。
附图说明:图1是本发明实施方式一的结构示意图,图2是现有技术的抽油机的结构示意图,图3是图1的B-B剖视图,图4是实施方式二的结构示意图,图5是实施方式三的结构示意图,图6是实施方式四的结构示意图,图7是图6的G向视图,图8是实施方式五的结构示意图,图9是图8的A-A剖视图,图10是实施方式六的结构示意图,图11是实施方式七的结构示意图,图12是图11的E-E剖视图,图13是实施方式九的结构示意图,图14是图13的M-M剖视图,图15是实施方式十四的结构示意图。
具体实施方式一:下面结合图1具体说明本实施方式。它由机架4、配重5、丝杠6、丝杠螺母7、牵绳器8、导轨9、牵拉索具10、导向辊11、导向辊12、电动机13和电机控制器14组成,导向辊11和导向辊12分别固定在机架4的侧上部和顶部上,牵拉索具10的一端与配重5相连接,牵拉索具10的绳体通过绕在导向辊11和导向辊12的轮体表面上来改变拉紧方向,牵绳器8与丝杠螺母7固定连接,牵绳器8固定在导向辊11下方的牵拉索具10中,丝杠螺母7旋合在垂直设置于机架4侧面上的丝杠6中,把牵绳器8夹在中间并为牵绳器8提供导向的导轨平行于丝杠6设置,设置在丝杠6下方的电动机13给丝杠6提供旋转动力,电机控制器14控制电动机13中绕组电流的大小和方向。本发明中的牵拉索具10可以是钢丝绳、起重用的手拉葫芦钢链等凡是能传递拉力并可弯曲的链绳。
具体实施方式二:下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是,丝杠6和二根导轨9水平方向设置在机架4的上部上,与丝杠螺母7固定的牵绳器8设置在牵拉索具10中导向辊11至导向辊12中间这段绳体上。
具体实施方式三:下面结合图5具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是,配重5由若干片通过螺杆5-1固定为一体的相互叠置的配重片5-2组成。本实施方式配重5的重量调节非常方便。
具体实施方式四:下面结合图6和图7具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是,它还包括连接母板15和两块固定板16,两块固定板16互相平行地固定在连接母板15的两端上,两根导轨9固定在两块固定板16之间,丝杠6连接在固定板16之间并且平行于导轨9,电动机13设置在固定板16的外侧并给丝杠6提供动力,连接母板15通过螺栓与机架4连接。本实施方式通过把丝杠、导轨和电机等连接成整体组件与机架4进行装配,既方便了野外安装,又便于在必要时整体拆下运回去维修。
具体实施方式五:下面结合图8和图9具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式四的不同点是,牵绳器8固定连接在配重5的侧面上。
具体实施方式六:下面结合图10具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式四的不同点是,牵绳器8连接在牵拉索具10的导向辊12和配重5之间绳段上。
具体实施方式七:下面结合图11和图12具体说明本实施方式。它由机架4、配重5、丝杠6、丝杠螺母7、导轨9、牵拉索具10、导向辊11、导向辊12、电动机13和电机控制器14组成,导向辊11和导向辊12分别固定在机架4的侧上部和顶部上,牵拉索具10的一端与配重5相连接,牵拉索具10的绳体通过绕在导向辊11和导向辊12的轮体表面上来改变拉紧方向,配重5上下表面间开有中心孔5-4,丝杠螺母7固定在中心孔5-4内,连接在机架4上的丝杠6穿入中心孔5-4并且与丝杠螺母7旋合,导轨9设置在配重5的侧面处并为配重5提供导向,电动机13给丝杠6提供旋转动力,电机控制器14控制电动机13中绕组电流的大小和方向。
具体实施方式八:本实施方式与以上所有各种实施方式的不同点是,丝杠6和丝杠螺母7分别是滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母。本实施方式摩擦阻力较小,电动机发出的能量损失较小。由于本实施方式中丝杠和丝杠螺母都是滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母,所以在工作中丝杠对丝杠螺母采用拉力还是压力的作用方式显得非常重要,在抽油机上应该尽量把电动机布置为丝杠拉丝杠螺母的工作方式。
具体实施方式九:下面结合图13、图14具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一或实施方式三至实施方式八的不同点是,导轨9与牵绳器8组成一对滚动直线导轨副。由于牵绳器8通过滚动体与直线导轨9接触,所以摩擦力非常小,能量损失小。
具体实施方式十:本实施方式与实施方式一的不同点是,电动机13采用同步电动机,电机控制器14采用变频器或伺服控制器。利用变频器或伺服控制器可以通过电控方式控制抽油速度和抽油机上下行程长度。
具体实施方式十一:本实施方式与实施方式一的不同点是,电动机13采用异步电动机,电机控制器14采用变频器。
具体实施方式十二:本实施方式与实施方式一的不同点是,牵引绳10采用钢丝绳。钢丝绳的成本较低廉。
具体实施方式十三:本实施方式与实施方式一的不同点是,牵引绳10采用套筒滚子链。套筒滚子链不受导向辊的轮体曲率半径限制,适用范围较宽。
具体实施方式十四:下面结合图15具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式四的不同点是,导轨9为至少一根光杆9-1,两端与固定板16固连的光杆9-1穿过牵绳器8并为牵绳器8提供导向。

Claims (15)

1、一种节能抽油机,其特征是它包括机架(4)、配重(5)、丝杠(6)、丝杠螺母(7)、牵绳器(8)、导轨(9)、牵拉索具(10)、导向辊(11)、导向辊(12)、电动机(13)和电机控制器(14),导向辊(11)和导向辊(12)分别固定在机架(4)的侧上部和顶部上,牵拉索具(10)的一端与配重(5)相连接,牵拉索具(10)的绳体通过绕在导向辊(11)和导向辊(12)的轮体表面上来改变拉紧方向,牵绳器(8)固定在牵拉索具(10)中,导轨(9)平行于丝杠(6)设置并且为牵绳器(8)提供导向,牵绳器(8)与丝杆螺母(7)固定连接,丝杠螺母(7)旋合在设置于机架(4)上的丝杠(6)中,电动机(13)给丝杠(6)提供旋转动力,电机控制器(14)控制电动机(13)中绕组电流的大小和方向。
2、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是牵绳器(8)固定在导向辊(11)下方的牵拉索具(10)中,丝杠螺母(7)旋合在垂直设置于机架(4)侧面上的丝杠(6)中,把牵绳器(8)夹在中间并为牵绳器(8)提供导向的导轨平行于丝杠(6)设置,设置在丝杠(6)下方的电动机(13)给丝杠(6)提供旋转动力。
3、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是丝杠(6)和二根导轨(9)水平方向设置在机架(4)的上部上,与丝杠螺母(7)固定的牵绳器(8)设置在牵拉索具(10)中导向辊(11)至导向辊(12)中间这段绳体上。
4、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是配重(5)由若干片通过螺杆(5-1)固定为一体的相互叠置的配重片(5-2)组成。
5、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是它还包括连接母板(15)和两块固定板(16),两块固定板(16)互相平行地固定在连接母板(15)的两端上,两根导轨(9)固定在两块固定板(16)之间,丝杠(6)连接在固定板(16)之间并且平行于导轨(9),电动机(13)设置在固定板(16)的外侧并给丝杠(6)提供动力,连接母板(15)通过螺栓与机架(4)连接。
6、根据权利要求5所述的节能抽油机,其特征是牵绳器(8)固定连接在配重(5)的侧面上。
7、根据权利要求5所述的节能抽油机,其特征是牵绳器(8)连接在牵拉索具(10)的导向辊(12)和配重(5)之间绳段上。
8、根据权利要求1至7中任意一项权利要求所述的节能抽油机,其特征是丝杠(6)和丝杠螺母(7)分别是滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母。
9、根据权利要求1、3、4、5、6、7或8所述任意一项权利要求所述的节能抽油机,其特征是导轨(9)与牵绳器(8)组成一对滚动直线导轨副。
10、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是电动机(13)采用同步电动机,电机控制器(14)采用变频器或伺服控制器。
11、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是电动机(13)采用异步电动机,电机控制器(14)采用变频器。
12、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是牵引绳(10)采用钢丝绳。
13、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是牵引绳(10)采用套筒滚子链。
14、根据权利要求1所述的节能抽油机,其特征是导轨(9)为至少一根光杆(9-1),两端与固定板(16)固连的光杆(9-1)穿过牵绳器(8)并为牵绳器(8)提供导向。
15、一种节能抽油机,其特征是它由机架(4)、配重(5)、丝杠(6)、丝杠螺母(7)、导轨(9)、牵拉索具(10)、导向辊(11)、导向辊(12)、电动机(13)和电机控制器(14)组成,导向辊(11)和导向辊(12)分别固定在机架(4)的侧上部和顶部上,牵拉索具(10)的一端与配重(5)相连接,牵拉索具(10)的绳体通过绕在导向辊(11)和导向辊(12)的轮体表面上来改变拉紧方向,配重(5)上下表面间开有中心孔(5-4),丝杠螺母(7)固定在中心孔(5-4)内,连接在机架(4)上的丝杠(6)穿入中心孔(5-4)并且与丝杠螺母(7)旋合,导轨(9)设置在配重(5)的侧面处并为配重(5)提供导向,电动机(13)给丝杠(6)提供旋转动力,电机控制器(14)控制电动机(13)中绕组电流的大小和方向。
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CN101949276A (zh) * 2010-08-09 2011-01-19 宋志亮 滚动螺旋传动直线抽油机
CN104675368A (zh) * 2015-02-12 2015-06-03 大庆市华禹石油机械制造有限公司 直线驱动抽油机

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