CN201050471Y - 抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抽油机，包括：主框架、支架、电机、制动器、控制装置、传动装置、抽油杆、悬绳器、配重、驱动轴、驱动绳、驱动轮、卷扬机和卷扬绳，其中，支架位于主框架顶部，所述支架具有平台，所述电机安装在支架的平台上，所述制动器安装在电机上；所述控制装置与电机及制动器连接，并向电机输出设定频率的电压；所述驱动轴安装在支架上，所述驱动轮安装在所述驱动轴上，所述抽油杆和悬绳器通过驱动绳与配重连接，所述驱动绳绕过驱动轮；所述传动装置的一端与电机的输出轴连接，另一端与驱动轴连接；所述卷扬机设置在支架的平台上，卷扬机通过连接装置与配重连接。通过采用本实用新型的卷扬机提升配重，与用主电机直接提升配重时相比，可以明显降低主电机的功率。

Description

抽油机

技术领域

本实用新型涉及采油装置，尤其涉及一种抽油机。

背景技术

在目前的抽油机械中，有一部分抽油机采用配重与抽油机构对称平衡的方式进行工作，在这类抽油机安装或维修时，通常需要将配重提升至较高的位置。

申请号为200410011020.5的专利申请“抽油修井机”公开了一种抽油机械，该抽油修井机包括主框架、电控柜、配重、悬绳器、抽油光杆、电机、小齿轮、大齿轮、天轮和减速箱等部件。电机通过减速箱将转矩传递到天轮，带动天轮旋转，进而完成抽油杆的上下往复运动。其中，抽油杆绳一端连接悬绳器，另一端固定在天轮的轮周上，配重的顶部设有挂绳器，配重绳一端连接挂绳器，另一端与抽油杆绳前后对称固定在天轮的轮周上。在上述抽油修井机的安装或维修中如果需要提升配重时，需要用电机牵引与配重连接的卷扬绳，才能将配重提起。

由于配重的质量通常有几吨，因此需要电机的输出功率很大，而电机在进行正常的抽油作业时，通常只需要相对较小的输出功率，因此，造成了电机功率的浪费。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种只需要采用小功率电机进行抽油作业的抽油机。

本实用新型提供的抽油机包括主框架、支架、电机、制动器、控制装置、传动装置、抽油杆、悬绳器、配重、驱动轴、驱动绳、驱动轮、卷扬机和卷扬绳，其中，支架位于主框架顶部，所述支架具有平台，所述电机安装在支架的平台上，所述制动器安装在电机上；所述控制装置与电机及制动器连接，并向电机输出设定频率的电压；所述驱动轴安装在支架上，所述驱动轮安装在所述驱动轴上，所述抽油杆和悬绳器通过驱动绳与配重连接，所述驱动绳绕过驱动轮；所述传动装置的一端与电机的输出轴连接，另一端与驱动轴连接；所述卷扬机设置在支架的平台上，卷扬机通过连接装置与配重连接。

优选地，所述传动装置包括第一皮带轮、第二皮带轮和皮带，其中，第一皮带轮安装在所述电机的输出轴上，第二皮带轮安装在所述驱动轴上，所述皮带连接所述第一皮带轮和第二皮带轮，所述电机的输出转矩大于或等于G，G通过下式定义：

G＝P×D/(2×K)，其中，P为电机输出的牵引力，D为驱动轮直径，K为第二皮带轮直径与第一皮带轮直径之比，P为3000N至50000N。

优选地，所述传动装置包括第一链轮、第二链轮和链条，其中，所述电机的输出轴上安装有第一链轮，所述驱动轴上安装有第二链轮，所述链条连接所述第一链轮和第二链轮，所述电机的输出转矩大于或等于G，G通过下式定义：

G＝P×D/(2×K)，其中，P为电机输出的牵引力，D为驱动轮直径，K为第二链轮直径与第一链轮直径之比，P为3000N至50000N。

优选地，所述电机为永磁同步电机。

优选地，所述电机的额定转速大于或等于n，n通过下式定义：

n＝2×L×S×K/(π×D)，其中，L为抽油杆冲程，S为抽油杆冲次，K为0-10，而驱动轮直径D为0.2m-1.5m。

优选地，该抽油机还包括位置测量装置，所述位置测量装置安装在驱动轴或电机的输出轴上，并与所述控制装置连接。

优选地，所述主框架为筒形结构。

优选地，所述连接装置包括卷扬绳、定滑轮、动滑轮和卷扬绳固定器，其中动滑轮与配重连接，卷扬绳的一端与卷扬机连接，卷扬绳的另一端绕过定滑轮和动滑轮连接到卷扬绳固定器上。

优选地，所述驱动绳还绕过导向装置，所述导向装置安装在支架的平台上。

优选地，该抽油机还包括保险绳，所述保险绳连接在配重和驱动轮之间。

当抽油机安装和维修时，通过采用本实用新型的卷扬机提升配重，与用主电机直接提升配重时相比，可以明显降低主电机的功率。而且卷扬机不仅能够提升配重，在修井作业时还可以作为吊车使用。

附图说明

图1是本实用新型的具有卷扬机的抽油机的结构示意图；

图2是图1所示抽油机的左视图；

图3是图1所示抽油机的俯视图。

具体实施方式

下面，结合附图进一步说明本实用新型所提供的抽油机，但本实用新型并不因此而受到任何限制。

如图1、2、3所示，在本实用新型的一个实施例中提供了一种抽油机，该抽油机包括主框架1、支架8、电机10、制动器11、控制装置9、抽油杆4、悬绳器21、配重14、驱动轴30、驱动绳18、驱动轮29、卷扬机28和卷扬绳20以及传动装置。其中，主框架1顶部具有支架8，支架8具有平台，所述驱动轴30安装在支架8上，所述驱动轮29安装在所述驱动轴30上，所述抽油杆4和悬绳器21通过绕过驱动轮29的驱动绳18与配重14连接。

在实用新型中所述控制装置可以采用电控柜9的形式，通常在电控柜9中设置有变频器、可编程控制器(PLC)、制动单元、显示单元等电器件。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，也可以改变频率。变频器的输出端与电机10连接，使电机10在一定的频率、电压下工作。PLC以及其他的工业计算机(如单片机等)可以实现对变频器的进一步控制。显示单元可以为用户提供可以进行人机交互的界面。在本实施例中，通过连接到控制装置的电控操纵盘3实现对抽油机的人工控制，所述电控操纵盘3位于操作人员便于操控的位置，例如位于防盗门2上。

所述电机10安装在支架8的平台上，电机10上安装有制动器11，所述制动器11在控制装置9的控制下使电机停转。电机10只用于在抽油过程中提供转矩和功率，而不负责配重14的单独提升，因此电机10的转矩、功率等参数只需要满足能够适应带动抽油杆4运动的需要。当抽油机抽油时，电机10在电控柜9的控制下有规律的正、反转动，通过传动装置，绕在驱动轮29上的驱动绳18带动配重14和抽油杆4上、下往复运动，从而使抽油杆4带动抽油泵抽取油液。

在抽油机的安装或维修期间，如果需要对配重14进行提升吊装，则需要通过卷扬机28来完成。如图2所示，卷扬机28也安装在支架8的平台上。卷扬机28可以直接通过卷扬绳20牵引配重14，也可以通过其他的连接装置来牵引配重14，例如在本实施例中，通过滑轮组牵引配重14，通过滑轮组牵引配重可以节省牵引力。如图1所示，卷扬绳20的一端连接在卷扬机28的输出端，卷扬绳20绕过定滑轮26，再绕过动滑轮19后，另一端固定在卷扬绳固定器25上。当抽油机安装或维修时，将动滑轮19上的钩子挂到配重14上，通过操纵电控操纵盘3，使卷扬机28启动，从而可以提升配重14。与用电机10直接提升配重箱14的方式相比，使用卷扬机28提升配重14可以大大降低电机10的使用功率。而且卷扬机28不仅能提升配重，在修井时也可以当吊车。

在本实施例中，在支架8的平台上还安装有导向装置，所述导向装置包括：导向轮34、导向轮轴35、导向轮架6、支撑铰链轴32和导向轮轴承36。导向轮架6通过支撑铰链轴32固定在支架8的平台上。导向轮34固定在导向轮轴35上，而导向轮轴35通过导向轮轴承36安装在导向轮架6上。驱动绳18的一端连接配重14，而另一端绕过驱动轮29后跨过导向轮34的轮周与悬绳器21相连，悬绳器21与抽油杆4相连。导向装置的设置使抽油机和油井之间保持了一段距离，因此通过收起导向装置和抽油机构(例如通过绕支撑铰链轴32旋转导向轮架6)，可以为油井维修留出足够的维修作业空间，而无需整体移动抽油机。在另外的实施例中，可以不设置上述导向装置，驱动绳18仅绕过驱动轮分别连接抽油机构和配重14，这些实施例仍适用于本实用新型的抽油机。

优选地，在配重14和驱动轮29之间连接有保险绳16。保险绳16的一端固定在驱动轮29上，另一端连接在配重14上，当抽油杆4断开时，配重14下坠，配重14带动保险绳16使驱动轮29高速转动，从而电机10产生过载，此时在电控柜9的作用下，电机10的制动器11刹车，保险绳16拉紧配重14，使配重14不能自由落下，从而可以避免产生撞击事故。

优选地，在本实施例中传动装置通过皮带传动装置实现。具体地，包括第一皮带轮22、第二皮带轮24、皮带23。其中，电机10的输出轴上同轴安装有第一皮带轮22，如图1所示，第一皮带轮22的直径较小。抽油机的驱动轴30通过轴承31安装在支架8上，在驱动轴30上同轴安装有第二皮带轮24和驱动轮29，第二皮带轮24具有比第一皮带轮22更大的直径。第一皮带轮22和第二皮带轮24通过皮带23相连。由于第二皮带轮24固定在驱动轴30上(例如通过过盈配合或键联接)，皮带23可以将电机10的输出转矩和转速传递到驱动轴30。例如，当第二皮带轮24的直径为第一皮带轮22直径的2倍时，则输出到第二皮带轮24上的转矩为电机10输出转矩的两倍，而输出到第二皮带轮24上的转速为电机10输出转速的二分之一。

在图1所示的实施例中，抽油机采用一级皮带传动的方式，可以理解，本实用新型可以采取多种皮带传动方式，例如采用多级皮带的传动方式，优选地可采用两级皮带的传动方式。并且，为了使输出转矩增大，主动皮带轮的直径要小于从动皮带轮的直径。而且，为了带动更大的载荷，皮带可以为并行安装的多根，例如可以在第一皮带轮22和第二皮带轮24之间安装6-8根皮带。皮带23可以采用各种适合的皮带，如三角带、齿形带等，优选地，为了延长皮带23传输的寿命，皮带23选用三角带。

在采用上述皮带传动装置的情况下，电机10可以选用所有能够满足抽油机工况的电机。对于电机参数的选择，具体地，电机的额定输出转矩应大于或等于G，G＝P×D/(2×K)，其中，P为电机输出的牵引力，D为驱动轮直径，K为第二皮带轮直径与第一皮带轮直径之比。其中，牵引力P等于抽油杆4与配重14平衡后的重力之差，还包括抽油作业中所产生的阻力。牵引力P根据油井深度和井况的不同而不同。在本实施例的抽油机设计时，电机输出的牵引力P为3000N至50000N。同时，所述电机10的转速最好大于或等于n，n＝2×L×S×K/(π×D)，其中，L为抽油杆冲程，S为抽油杆冲次。在无齿传动抽油机的设计中，K优选为0-10，而驱动轮直径D优选为0.2m-1.5m。

本实用新型采用的传动装置还可采用另一个实施例，在该实施例中，用链轮链条方式代替皮带传动方式。具体地，所述传动装置包括第一链轮、第二链轮和链条。其中，电机10的输出轴上同轴安装有第一链轮，第一链轮的直径较小。抽油机的驱动轴30通过轴承31安装在支架8上，在驱动轴30上同轴安装有第二链轮和驱动轮29，第二链轮具有比第一链轮更大的直径。第一链轮和第二链轮通过链条相连。由于第二链轮固定在驱动轴30上(例如通过过盈配合或键联接)，链条可以将电机10的输出转矩和转速传递到驱动轴30。

在本实施例中，优选地，电机10采用永磁同步电机，更优选地选用输出转矩300Nm以上、输出功率5-45Kw、转速在500rpm以下的永磁同步电机。在本实施例中，采用额定输出转矩800Nm、额定输出功率8kw，额定转速85rpm的永磁同步电机。这是因为，永磁同步电机更能满足大转矩、低转速的工作要求，不仅有利于节约能源，更能避免高转速电机工作时产生的噪音，进一步降低了抽油机整体的工作噪音。

当抽油杆4到达油井的预定深度完成采油后，需要将抽油杆4提起，因此需要实现驱动轮29的反向转动，即实现电机10的反向转动。优选地，采用位置测量装置控制电机10的反向转动。在本实施例中，采用计数盘和接近开关作为位置测量装置。计数盘同轴固定在驱动轴30上，在支架8的平台上、并与计数盘之间留有较小间隙的地方设有接近开关。而接近开关为磁力开关。在抽油杆4的工作行程中，接近开关对驱动轴的转数进行计数，当达到预定转数时，接近开关向控制装置发出信号，使控制装置控制电机10反转。

可选择地，上述位置测量装置也可以设置在抽油机的其他部位，例如，可以设置在电机10的输出轴上。而位置测量装置也不限于上述的计数盘/接近开关，其他适合的位置测量装置都可以采用，例如光电编码器等等。

由于本实用新型的抽油机通常在风力较大的环境中使用，因此为了提高防风能力，优选地，将主框架1制成筒式结构，该筒式结构为上、下部通风的半封闭空间。并且该筒式结构优选为圆筒式结构，从而使位于该圆筒式框架内的圆柱形的配重14能够不受风力干扰地正常上下运行，这明显提高了抽油机运行的可靠性和安全性。

优选地，为了方便技术人员上下主框架1，主框架1上还设有扶梯5，而且主框架1下部设有防盗门2，以防止主框架1内部的抽油机部件被盗。防盗门2背面设有电控操纵盘3，通过该电控操纵盘3操作人员可以控制整个电控柜9中的电控器件。

尽管本实用新型是通过上述的优选实施例进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到在不脱离本实用新型主旨的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型做出不同的变化和修改。

Claims (10)

1.一种抽油机，其特征在于，包括主框架、支架、电机、制动器、控制装置、传动装置、抽油杆、悬绳器、配重、驱动轴、驱动绳、驱动轮、卷扬机和卷扬绳，其中，支架位于主框架顶部，所述支架具有平台，所述电机安装在支架的平台上，所述制动器安装在电机上；所述控制装置与电机及制动器连接，并向电机输出设定频率的电压；所述驱动轴安装在支架上，所述驱动轮安装在所述驱动轴上，所述抽油杆和悬绳器通过驱动绳与配重连接，所述驱动绳绕过驱动轮；所述传动装置的一端与电机的输出轴连接，另一端与驱动轴连接；所述卷扬机设置在支架的平台上，卷扬机通过连接装置与配重连接。

2.根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于，所述传动装置包括第一皮带轮、第二皮带轮和皮带，其中，第一皮带轮安装在所述电机的输出轴上，第二皮带轮安装在所述驱动轴上，所述皮带连接所述第一皮带轮和第二皮带轮，所述电机的输出转矩大于或等于G，G通过下式定义：

G＝P×D/(2×K)，其中，P为电机输出的牵引力，D为驱动轮直径，K为第二皮带轮直径与第一皮带轮直径之比，P为3000N至50000N。

3.根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于，所述传动装置包括第一链轮、第二链轮和链条，其中，所述电机的输出轴上安装有第一链轮，所述驱动轴上安装有第二链轮，所述链条连接所述第一链轮和第二链轮，所述电机的输出转矩大于或等于G，G通过下式定义：

G＝P×D/(2×K)，其中，P为电机输出的牵引力，D为驱动轮直径，K为第二链轮直径与第一链轮直径之比，P为3000N至50000N。

4.根据权利要求2或3所述的抽油机，其特征在于，所述电机为永磁同步电机。

5.根据权利要求2或3所述的抽油机，其特征在于，所述电机的额定转速大于或等于n，n通过下式定义：

n＝2×L×S×K/(π×D)，其中，L为抽油杆冲程，S为抽油杆冲次，K为0-10，而驱动轮直径D为0.2m-1.5m。

6.根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于，该抽油机还包括位置测量装置，所述位置测量装置安装在驱动轴或电机的输出轴上，并与所述控制装置连接。

7.根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于，所述主框架为筒形结构。

8.根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于，所述连接装置包括卷扬绳、定滑轮、动滑轮和卷扬绳固定器，其中动滑轮与配重连接，卷扬绳的一端与卷扬机连接，卷扬绳的另一端绕过定滑轮和动滑轮连接到卷扬绳固定器上。

9.根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于，所述驱动绳还绕过导向装置，所述导向装置安装在支架的平台上。

10.根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于，该抽油机还包括保险绳，所述保险绳连接在配重和驱动轮之间。

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