CN1603573A - 智能型内驱动换向电动滚筒抽油机 - Google Patents

Abstract

一种智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，包括基础、底座、智能电控箱、转向升降行走装置、伸缩斜拉杆、机架、抽油杆牵引件、换向开关、导向轮、配重块、平台、配重块牵引件、换向电动滚筒、护栏、下限位开关、爬梯、上限位开关、拉力平衡吊卡组成，基础上设有导轨，基础的上面安装有底座，底座上设有转向升降行走装置，转向升降行走装置位于基础的导轨上方，底座上安装有机架，机架上部是平台，平台上装有换向电动滚筒，抽油杆牵引件一端固定在换向电动滚筒上，另一端连接拉力平衡吊卡，配重块牵引件一端固定在换向电动滚筒上，另一端连接配重块，下限位开关安装在机架的上部，换向开关安装在机架的中部，上限位开关安装在机架的下部。

Description

智能型内驱动换向电动滚筒抽油机

一、技术领域：

本发明涉及的是一种油田机械采油用的抽油机，尤其是一种由柔性牵引件在换向电动滚筒上缠绕与松开或换向电动滚筒与牵引件的摩擦力拖动牵引件往返驱动光杆和配重的智能型内驱动换向电动滚筒抽油机。

二、技术背景：

油田采油进入后期之后，常规游梁抽油机系统效率低，使采油成本增高。为了提升系统效率，各抽油机生产厂家及科研单位都在研究长冲程的抽油机，现比较成熟的有立式链条式抽油机、摩擦式电动换向抽油机等。立式链条式抽油机采用机械换向，换向的链轮和链条容易磨损，且整机调整冲次比较复杂，操作不便；摩擦式电动换向抽油机联轴器、制动器、减速滚筒分开安装在平台上，同轴度很难保证，影响设备寿命且占用空间较大。

实用新型ZL01248906.9公开了一种滚筒式抽油机，它的工作机构由电机通过联轴器驱动减速滚筒正反转挂绕在双层滚筒上的柔性带与双层滚筒的摩擦力驱动配重块和抽油杆，能量损失大。移机时通过底盘上留的孔，靠其它设备升起底盘装上行走轮移机。移机对位难度大，浪费人力和设备

专利ZL01248906.9滚筒式抽油机由于采用了双层滚筒使电机驱动的负荷增大，降低了抽油机的效率；装机时，整机不能靠本身附件前后移动，装机对井口尺寸不方便。修井移机时需起升设备将整机起升后再装上行走轮，用其它设备拖动行走，辅助设备多，操作不方便，更不安全；由于自然条件使基础前端由于长期的重负荷作用，基础前端下沉，自身不能调整机架，使机架前倾造成抽油杆的偏磨；由于长冲程抽油机需的塔架较高，电机、联轴器、制动器、减速滚筒分别安装在平台上，使平台空间较大，风大时承受的风荷载增大。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，解决上述抽油机存在的不足，提供一种高效率、低耗能、功能齐全、操作方便、安全可靠的抽油机。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本发明包括基础、底座、智能电控箱、转向升降行走装置、伸缩斜拉杆、机架、抽油杆牵引件、换向开关、导向轮、配重块、平台、配重块牵引件、换向电动滚筒、护栏、下限位开关、爬梯、上限位开关、拉力平衡吊卡组成。其特征在于基础上设有导轨，基础的上面安装有底座，底座上设有转向升降行走装置，转向升降行走装置位于基础的导轨上方；底座上安装有机架，机架上部为平台，平台上装有换向电动滚筒，抽油杆牵引件一端固定在换向电动滚筒上，另一端连接拉力平衡吊卡；配重块牵引件一端固定在换向电动滚筒上，另一端连接配重块。下限位开关安装在机架的上部，换向开关安装在机架的中部，冲程上限位开关安装在机架的下部。基础上设有导轨，底座上设有转向升降行走装置，且安装在导轨上。

换向电动滚筒包括接线盒、左端盖、左法兰轴、电机、减速器、内齿圈、筒体、右端盖、右法兰轴、制动器、左支座、右支座。筒体和左、右端盖组成了密闭的滚筒腔体，内齿圈安装在筒体的内侧，电机和减速器安装在滚筒腔体内；电机是可变速运行的开关磁阻电机，它可以正向运行、正向制动、反向运行、反向制动，且起动电流小，起动转矩大。电机的左端连接左法兰轴，左法兰轴从左端盖的轴承穿过，然后固定在左支座上，左支座固定在平台上；电机动力线及控制线穿过左法兰轴的中心安装在接线盒内；电机的右端连接减速器的左端，减速器的右端连接右法兰轴，右法兰轴固定在右支座上，右支座固定在平台上；电机的输出轴通过右法兰轴的中心孔伸到右支座外侧，并安装有制动器。

转向升降行走装置的移动支架安装在底座的侧面，移动支架上部安装有升降螺母、升降丝杠、转向齿轮轴，移动支架的内部为圆形空腔，移动支架的圆形空腔内装有外圆内空的行走轮箱体，行走轮箱体上部安装有转向齿轮，转向齿轮与转向齿轮轴上的齿轮啮合，行走轮用键与驱动轴安装在一起，然后通过轴承安装在行走轮箱体的空腔内。

换向电动滚筒由智能电控箱和换向开关、限位开关控制正反向运行，通过牵引件的缠绕与松开或换向电动滚筒与牵引件的摩擦力拖动牵引件往返完成抽油杆的提起和配重块的放下，达到抽油的目的。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

换向电动滚筒采用牵引件缠绕方案时可实现油井检修时不需用其它起重设备辅助安装抽油杆与牵引件连接的问题，单独提起配重块，解决了抽油杆负荷的摘卸。转向升降行走装置可将整机与基础离开一些缝隙，并带动整机移动躲开井口，便于油井检修；运行时油井光杆与密封器偏磨，可通过转向升降行走装置转向90°拖动整机行走，解决偏磨问题。伸缩斜拉杆保证了机架的稳定度。制动器使抽油机失电时配重块不发生的惯性运行，保证安全生产。整机各种功能完善，结构新颖，操作方便、适用面广，除适合常规油井外，同样适应高稠油井及含气油井的使用。

四、附图说明：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的侧面结构示意图；

图3是本发明的换向电动滚筒结构示意图；

图4是本发明图1中转向升降行走装置剖视图；

图1、2、3中1-基础  2-底座  3-智能电控箱  4-转向升降行走装置5-伸缩斜拉杆  6-机架  7-抽油杆牵引件  8-换向开关  9-导向轮10-配重块  11-平台  12-配重块牵引件  13-换向电动滚筒  14-护栏15-下限位开关  16-爬梯  17-上限位开关  18-拉力平衡吊卡  19-接线盒  20-左端盖  21-左法兰轴  22-电机  23-减速器  24-内齿圈  25-筒体  26-右端盖  27-右法兰轴  28-制动器  29-左支座  30-右支座

图4中4-1升降丝杠、4-2升降螺母、4-3移动支架、4-4转向齿轮、4-5行走轮箱体、4-6驱动轮、4-7驱动轴、4-8轴承、4-9转向齿轮轴

五、实施例：

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明，本发明因牵引件的连接不同可有两种实施方案，现分述如下：

方案一

如图1、图2、图3、图4所示，一种智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，它包括基础3、底坐2、智能电控箱3、转向升降行走装置4、伸缩拉杆5、机架6、抽油杆牵引件7、换向开关8、导向轮9、配重块10、平台11、配重块牵引件12、换向电动滚筒13、护栏14、下限位开关15、爬梯16、上限位开关17、拉力平衡吊卡18、接线盒19、左端盖20、左法兰轴21、电机22、减速器23、内齿圈24、筒体25、右端盖26、右法兰轴27、制动器28、左支座29、右支座30。

升降丝杠4-1、升降螺母4-2、移动支架4-3、转向齿轮4-4、行走轮箱体4-5、驱动轮4--6、驱动轴4-7、轴承4-8、转向齿轮轴4-9。

基础1上用连接螺栓安装有底座2，底座2上安装有机架6，伸缩斜拉杆5的一端固定在底座2上，另一端固定在机架6上，通过调整伸缩斜拉杆5的长度来保证机架6的稳定。机架6上部安装有平台11，平台11的中部是本机的核心部件换向电动滚筒，它包括接线盒19、左端盖20、左法兰轴21、电机22(本实施例以开关磁阻电机为例)、减速器23、内齿圈24、筒体25、右端盖26、右法兰轴27、制动器28、左支座29、右支座30。筒体25和左端盖20、右端盖26组成了密闭的滚筒腔体，内齿圈24安装在筒体25的内侧，电机22和减速器23安装在滚筒腔体内；电机22是可变速运行的开关磁阻电机，电机可以正向运行、正向制动，反向运行、反向制动，并且起动电流小，起动转矩大，电机22的左端连接左法兰轴21，左法兰轴21从左端盖20的轴承穿过，然后固定在左支座29上，左支座29固定在平台11上；电机22的动力线及控制线穿过左法兰轴21的中心安装在接线盒19内；电机22的右端盖连接减速器23的左端；减速器23的右端连接右法兰轴27，右法兰轴27从右端盖26的轴承穿过，然后固定在右支座30上，右支座30固定在平台11上；电机22的输出轴通过右法兰轴27的中心孔伸到右支座30的外侧，电机22的输出轴伸出到右支座的外端，在滚筒体外安装有制动器28，平台11的周边有护栏24，保证检修时在平台11上安全。抽油杆牵引件7一端固定在换向电动滚筒13上，另一端连接拉力平衡吊卡18。配重块牵引件12一端固定在换向电动滚筒13上，另一端连接配重块10。配重块牵引件12与抽油杆牵引件7的缠绕方向相反，一个缠绕另一个就松开。配重块10上有导向轮9，在导向轮9的导向下配重块10沿机架6上下行走，防止了配重块10的摆动而与机架6的碰撞；爬梯16安装在机架6上，爬梯16的上端接在平台11上，下端接在底座2上，便于检修人员的上下。智能电控箱3安装在底座2上，冲程下限位开关15安装在机架6的上部，换向开关8安装在机架6的中部，冲程上限位开关17安装在机架6的下部。电机22、制动器28、智能电控箱3、冲程下限位开关15、冲程上限位开关17和换向开关8共同组成了电气控制系统。

抽油机安装完成后初始状态为配重块10在机架6的底部，拉力平衡吊卡18吊着抽油杆在提起状态(即抽油杆端接近机架6的顶部)，也就是抽油杆牵引件7与配重块牵引件12都有一端固定在换向电动滚筒13上，两牵引件在换向电动滚筒13上为反向缠绕，换向电动滚筒13转动时其中一个牵引件缠到换向电动滚筒13上，另一个牵引件就从换向电动滚筒上放开。起动时智能电控箱3控制换向电动滚筒13的转向使配重块10向上运行，且控制制动器28处于非制动状态，同时给电机22供电，电机22带动减速器23的齿轮组转动，减速器23的末端齿轮驱动内齿圈24转动，从而带动筒体转动，实现换向电动滚筒的转动。在拉力平衡吊卡18吊着的抽油杆自重和电机22的合力的共同作用下，配重块牵引件12在换向电动滚筒13上缠绕，配重块10被带动上升，配重块10经过换向开关8时产生换向信号，供给智能电控箱3控制下次运转方向。智能电控箱3控制电机22的转数，经电机22的传感器将转速、转数信号反馈给智能电控箱3，最终控制配重块10到达机架6上部(下冲程终点)，电机22停转，此时配重块10提起，为拉力平衡吊卡18吊着的抽油杆上行抽油作功储存了能量。然后智能电控箱3控制电机22反向转动，此时由于配重块10的自重和电机22的合成力经抽油杆牵引件7拖动抽油杆上行带动井下泵把油抽汲出地面，配重块10下行过程中经过换向开关8，又产生换向信号供给智能控制箱3记忆下次运转方向。配重块10下行至机架6的下部(上冲程终点)，智能电控箱3控制电机22停转，再正向起动运行。如此周而复始完成抽油的工作循环。停机时智能电控箱3控制电机22停转，同时制动器28制动，防止换向电动滚筒惯性运行。在运行时突然停电时制动器28立即制动，保证了安全。由于各油井的井况及油的性质不同，需的冲程、冲次不一样，经过智能电控箱3可以方便的调整电机22的转数、转速，达到所需的冲程、冲次。

需要停机修井作业时，使抽油杆运行到接近下冲程终点停机，在井口抽油杆密封器上用夹子将抽油杆卡在井口，然后再继续手动运行使配重块10上行，使抽油杆牵引件7处于松弛状态，这样可以松开拉力平衡吊卡18与抽油杆的连接，拉力平衡吊卡18与抽油杆松开后，让智能电控箱3控制换向电动滚筒13只提着配重块10缓慢放到机架6下部的底座2上，然后停机将连接螺栓松开，转动转向升降行走装置的转向齿轮轴4-9，转向齿轮轴4-9上的齿轮驱动转向齿轮4-4转动，使驱动轮4-6在导轨上能前后转动，再用扳手将升降丝杠4-1旋下，使移动支架4-3带动底座2上升与基础1上的导轨离开间隙，此时底座2以上的部件一块升起，再用套筒扳手转动转向升降行走装置4的驱动轴4-7带动行走轮箱体4-5移动，行走轮箱体4-5与移动支架4-3的圆形空腔间隙很小，行走轮箱体4-5移动时也就摧动了移动支架4-3的行走，使抽油机整机后移让出修井井口，再将转向升降行走装置4降下。修完井后按相反的步骤将抽油机恢复安装即可。

油井光杆与密封器偏磨时，将抽油机停止运行，松开基础1与底座2的连接螺栓，将转向升降行走装置4的转向齿轮轴4-9提起使转向齿轮轴4-9上的齿轮与转向齿轮4-4啮合，转动转向齿轮轴4-9使齿轮旋转驱动转向齿轮4-4转动，从而带动行走轮箱体4-5转向，再用扳手将升降丝杠4-1旋下，移动支架4-3带动底座2上升与基础1上的导轨离开间隙，再用套筒扳手转动驱动轴4-7，使转向升降行走装置4拖动整机左右或前后移动，使光杆处于密封器的正中，然后旋转升降丝杠4-1使整机落到基础1上，再将基础1与底座2的连接螺栓拧紧，从而解决油井光杆与密封器的偏磨问题。

方案二

如图1、图2、图3、图4所示，实施方案的不同只是换向电动滚筒13与牵引件的连接方式不同，方案二中的牵引件是方案一中的抽油杆牵引件7与配重块牵引件的12合二为一，牵引件的一端连接拉力平衡吊卡18，另一端连接配重块10，牵引件绕挂在换向电动滚筒13的表面，运行时牵引件与滚筒表面的摩擦力拖动牵引件往返运动，拖动抽油杆的提起(放下)和配重块10的放下(提起)，其余结构方案与方案一相同。

运行时抽油机初始状态为配重块10在机架6的底部，拉力平衡吊卡18吊着抽油杆在提起状态(即抽油杆端接近机架6的顶部)，牵引件的一端连接拉力平衡吊卡18，另一端连接配重块10，牵引件绕挂在换向电动滚筒13的表面。起动时智能电控箱3控制换向电动滚筒13的转向使配重块10向上运行，且控制制动器28处于非制动状态，同时给电机22供电，电机22带动减速器23的齿轮组转动，减速器23的末端齿轮驱动内齿圈24转动，从而带动筒体转动，实现换向电动滚筒13的转动。在拉力平衡吊卡18吊着的抽油杆自重和电机22的合力的共同作用下，配重块10被带动上升，配重块10经过换向开关8时产生换向信号，供给智能电控箱3控制下次运转方向。智能电控箱3控制电机22的转数，经电机22的传感器将转速、转数信号反馈给智能电控箱3，最终控制配重块10到达机架6上部(下冲程终点)，电机22停转，此时配重块10提起，拉力平衡吊卡18吊着的抽油杆落下，配重块10的提起为拉力平衡吊卡18吊着的抽油杆上行抽油作功储存了能量。然后智能电控箱3控制电机22反向转动，此时由于配重块10的自重和电机22的合成力经牵引件拖动抽油杆上行带动井下泵把油抽汲出地面，配重块10下行过程中经过换向开关8，又产生换向信号供给智能控制箱3记忆下次运转方向。配重块10下行至机架6的下部(上冲程终点)，智能电控箱3控制电机22停转，再正向起动运行。如此周而复始完成抽油的工作循环。停机时智能电控箱3控制电机22停转，同时制动器28制动，防止换向电动滚筒13惯性运行。在运行时突然停电时制动器28立即制动，保证了安全。由于各油井的井况及油的性质不同，需的冲程、冲次不一样，经过智能电控箱3可以方便的调整电机22的转数、转速，达到所需的冲程、冲次。

需要停机修井作业时，使抽油杆运行到接近上冲程终点停机，必须在井口抽油杆密封器上用夹子将抽油杆卡在井口，然后由修井的作业机将配重块10提起，使牵引件处于松弛状态，这样可以松开拉力平衡吊卡18与抽油杆的连接，拉力平衡吊卡18与抽油杆松开后，修井的作业机再将配重块10放在底座2上，然后将连接螺栓松开，用扳手将转向升降行走装置4升起，使底座2与基础1离开间隙，此时底座2以上的部件一块升起，用扳手扳动转向升降行走装置4的驱动轴，将抽油机整机后移让出修井井口，再将转向升降行走装置4降下。修完井后按相反的步骤将抽油机恢复安装即可。井口偏磨的调整步骤与方案一相同。

Claims (5)

1.一种智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，包括基础、底座、智能电控箱、转向升降行走装置、伸缩斜拉杆、机架、抽油杆牵引件、换向开关、导向轮、配重块、平台、配重块牵引件、换向电动滚筒、护栏、下限位开关、爬梯、上限位开关、拉力平衡吊卡组成，其特征在于基础上设有导轨，基础上面安装有底座，底座上设有转向升降行走装置，转向升降行走装置位于基础的导轨上方，底座上安装有机架，机架上部位为平台，平台上装有换向电动滚筒，抽油杆牵引件一端固定在换向电动滚筒上，另一端连接拉力平衡吊卡，配重块牵引件一端固定在换向电动滚筒上，另一端连接配重块，下限位开关安装在机架的上部，换向开关安装在机架的中部，冲程上限位开关安装在机架的下部。

2.根据权利要求1所述的智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，其特征在于换向电动滚筒包括接线盒、左端盖、左法兰轴、电机、减速器、内齿圈、筒体、右端盖、右法兰轴、制动器、左支座、右支座，筒体和左、右端盖组成了密闭的滚筒腔体，内齿圈安装在筒体的内侧，电机和减速器安装在滚筒腔体内；电机是可变速运行的开关磁阻电机，电机的左端连接左法兰轴，左法兰轴从左端盖的轴承穿过，然后固定在左支座上，左支座固定在平台上；电机动力线及控制线穿过左法兰轴的中心安装在接线盒内；电机的右端连接减速器的左端，减速器的右端连接右法兰轴，右法兰轴固定在右支座上，右支座固定在平台上；电机的输出轴通过右法兰轴的中心孔伸到右支座外侧，并安装有制动器。

3.根据权利要求1、2所述的智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，其特征在于换向电动滚筒由智能电控箱和换向开关、限位开关来控制滚筒正反向运行。

4.根据权利要求1所述的智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，其特征在于减速器是齿轮减速器或摆线轮减速器或蜗轮蜗杆减速器。

5.根据权利要求1所述的智能型内驱动换向电动滚筒抽油机，其特征在于转向升降行走装置的移动支架固定在底座的侧面，移动支架的上部安装有升降螺母、升降丝杠和转向齿轮轴，移动支架的内部有行走轮箱体，行走轮箱体上安装有转向齿轮，转向齿轮与转向齿轮轴上的齿轮啮合，行走轮用键与驱动轴安装在一起，然后通过轴承安装在行走轮箱体上。

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