CN201339466Y - 双驴头平衡调节式节能抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双驴头平衡调节式节能抽油机。在抽油机底梁的近井口端设置主塔架，在其远井口端设置副塔架；在主塔架的顶部设置抽油机游梁，在游梁的左端设置与抽油杆通过悬绳连接的左驴头，在游梁的右端设置与主配重块通过悬绳连接的右驴头；在右端的游梁上设置由电机通过丝杠控制进退的游码滑块；分别在主配重块的正背两侧对称各设置一个滑轮；两条平行设置的皮带一端分别固定在底梁上，另一端平行分别依次绕过主配重块两侧的滑轮、固定在底梁的滑轮、动力输入轴上的皮带轮后吊挂连接另一较轻的副配重块；在一条导轨的上、下部分别设置两组各三个位置传感器；在副配重块的侧部对应位置传感器设置一个小磁铁；副塔架顶部设置安装工作电机。

Description

双驴头平衡调节式节能抽油机

技术领域

本实用新型涉及抽油机设计技术领域，更具体地说，是涉及一种双驴头平衡调节式节能抽油机装置。

背景技术

目前，游梁式抽油机是机械采油的主要设备，全国各油田普遍应用，约占机采井总数的80％，然而其普遍存在“大马拉小车”的现象，于是对电能造成极大的浪费；同时，随着，大部分油田的开采周期逐渐走向衰竭期，含水量增加，增加了开采量，于是，开采成本大大增加，所以必须从节能上做文章，寻找新的突破；如此大数量的抽油机完全更新为新型的节能型抽油机并不现实，成本太高，在现有的基础上加以改造，实现节能降耗应为最明智的选择；本实用新型就是在游梁式抽油机的基础上加以改造，从根本上解决抽油机的“大马拉小车”的技术瓶颈，从而实现节能增效的目的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种便于对现有游梁式抽油机进行改造及新井开发，从而实现大幅度节能降耗的新型的双驴头平衡调节式抽油机。

本实用新型双驴头平衡调节式节能抽油机，通过下述技术方案予以实现，在油井旁水平设置混凝土预制底座，在底座上水平设置并通过螺栓连接抽油机底梁，在抽油机底梁的近井口端设置主塔架，在抽油机底座的远井口端设置副塔架；在主塔架的顶部通过螺栓固定连接游梁的主轴轴承座，并通过主轴与抽油机游梁活动连接；在游梁的左端固定设置与抽油杆通过悬绳器及悬绳连接的左驴头，以游梁的主轴的轴心为中心，在游梁的右端固定设置与主配重块通过悬绳器及悬绳连接的与左驴头对称的右驴头；在左悬绳器与光杆方卡子之间的光杆上套装一个载荷传感器，并由左悬绳器与光杆方卡子夹紧固定；在右悬绳下端通过悬绳器水平悬挂一个长方体主配重块，分别在主配重块的正与背两个侧面的过中心的垂线上对称各固定设置一个滑轮；在副塔架的顶部设置安装工作电机，在工作电机的下方的副塔架上设置与副塔架通过轴承座及轴承活动连接的动力输入主轴，在副塔架内侧的动力输入主轴上并与动力输入轴同心固定设置两个承重皮带轮，动力输入主轴的两端分别设置动力输入槽轮及刹车轮，动力输入槽轮通过三角皮带与工作电机连接，刹车轮上部的刹车盘一端与副塔架活动连接，另一端通过拉线连接至副塔架底部安装在底梁上的刹车手柄；将两条相同的承重皮带的一端分别固定在底梁上，另一端平行分别各自绕过固定在主配重块正侧面或背侧面的滑轮后，又平行分别各自绕过设置于底梁上互相对称的两个定滑轮中的一个后，再分别平行绕过副塔架顶部的动力输入主轴上的两个承重皮带轮后，再分别平行对称悬挂连接固定在另一个较小的副配重块的正上部；副配重块的两侧中间部位分别纵向设置一道凹槽，副配重块通过两道纵凹槽分别沿两端分别固定在副塔架及底梁上的两条垂直设置的导轨上下自由运动，在其中一道导轨的上部设置三个位置传感器，即副配重块上止点位置传感器，在该导轨的下部分别设置三个位置传感器，即副配重块下止点

位置传感器，三个上止点位置传感器和三个下止点位置传感器安装在同一垂直的直线上，在副配重块的侧部与位置传感器所在直线对应的位置固定设置一个小磁铁，在副配重块上下移动的过程中，该磁铁的磁场可分别扫描到每一个位置传感器，但小磁铁并不与每一个传感器接触；在右驴头端的游梁上面沿游梁平行焊接两条圆钢滑轨，在右驴头端的游梁下面沿游梁中间位置焊接一条圆钢滑轨，将一块中空的长方体金属块恰好套装在焊接滑轨的游梁上，并使该金属块的重心和主轴轴心的连线与游梁平行，这里将这块金属块叫做游码滑块，设置一条穿过游码滑块上部的螺栓孔并与游码滑块通过该螺栓孔丝扣连接的丝杠，丝杠的右端穿过设置在游梁的右端正上部的丝杠定位器上的小孔并与之活动连接，丝杠的右端头横贯锁销以使丝杠定位，丝杠的左端连接到通过螺栓固定在游梁上的变速箱内，平衡调节电机通过螺栓固定在变速箱上并通过主轴连接至变速箱内，平衡调节电机的电源线沿主塔架敷设至地面的综合控制柜内的电机控制主板；每一个传感器通过导线连接至综合控制柜中的工作电机控制主板，工作电机的电源线沿副塔架敷设至地面的综合控制柜的工作电机控制主板；在左驴头下部内侧设置固定安装一个电动起重吊钩，其电源线分别沿左驴头、游梁、主塔架敷设并连接到综合控制柜中；分别在左驴头与主塔架、在右驴头与主塔架之间各连接一条防断杆左驴头限高钢丝绳和防配重块坠落右驴头限高钢丝绳。

本实用新型所述主配重块与右驴头通过钢丝悬绳连接。所述主配重块的重量大于副配重块的重量。所述混凝土预制底座上正对主配重块下方对称设置两条长方体的主配重块防坠枕木，在正对副配重块下方对称设置两条长方体的副配重块防坠枕木。所述副配重利用皮带通过主配重块两侧的滑轮与主配重块实现动滑轮连接结构。所述控制游码滑块进退滑动的电机及工作电机为可受控制正反转的电机。所述游梁的两端分别设置对称的左驴头与右驴头。所述的主塔架与副塔架分别设置。

本实用新型具有以下有益效果：

1、改造方便、成本低廉。本实用新型采用双塔架结构，利用了原有的底座、底梁、塔架、驴头、悬绳、悬绳器、游梁等部件，改造方便，可对于目前广泛应用的游梁式抽油机直接嫁接改造，改造成本低廉，改造、安装方便，经济实用。

2、小功率平稳运行节能显著。本实用新型采用主配重块与副配重块保持对抽油杆的平衡，利用动滑轮并通过调节重量小于主配重块数倍的副配重块的升降来调节平衡的原理，并通过独到的游码滑块自动平衡调节，有效解决了“大马拉小车”问题，最大限度地保证输入动力的最小化，为抽油机的最小功率平稳运行奠定了基础。

3、结构合理、安全可靠。驴头悬绳结构通过在油田的几十年来的应用，经受住了考验，实践证明是安全可靠的，由于主配重块与右驴头的连接采用可靠的钢丝悬绳连接结构，所以保证了装置的安全性，同时悬挂副配重块的皮带也是经久耐用的承重皮带，且其承担的份量对比主配重块是很小的，既延长了承载皮带的寿命，又保证了一旦皮带断裂不致对井口造成安全事故的发生。

4、功能齐全。在保证正常的生产的同时，还可以实现对油井生产参数的自动采集、监测、控制与发送。可实现自动产量计量；井下泵功图及施功图的自动采集；油压、套压、回压的自动采集与监测报警；电压、电流、电量的采集、监测与报警；池井生产状况的实时监测与报警等功能。

5、双驴头天平式平衡设计，使由于多种因素造成的难以控制的游梁式抽油机的平衡问题得以解决，为新型节能抽油机的开发起到了抛砖引玉的作用。

6、结构简单，造价低廉，操作、维护简单方便，节能效果显著，即适用于老抽油机的改造又适用于新井的开发，易于推广。

附图说明

图1是本头用新型的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，将两块长方体混凝土预制基块1水平安放在油井旁，在混凝土预制基块上水平设置长方形钢构底梁2，并由螺栓稳固连接在一起，在底梁的近井口端的上部通过螺栓连接设置竖立的抽油机主塔架3，在主塔架3的顶部通过螺栓连接主轴轴承座4，游梁6由中心底部固定连接的主轴5通过轴承座4与主塔架活动连接，游梁左端的左驴头7通过左悬绳9及左悬绳器11及固定在抽油杆端的光杆方卡子10悬挂着抽油杆12；套装在左悬绳器与光杆方卡子之间的光杆12上的无线载荷传感器37被左悬绳器与光杆方卡子夹紧固定；游梁的另一端固定设置与左驴头以过游梁主轴心的游梁的中垂线为对称的右驴头8，右驴头8通过右悬绳13及右悬绳器15并通过锁销14固定水平悬挂长方体主配重块36；在过主配重块的正背两侧面的中心的垂线的主配重块上，分别设置固定连接在主配重块正面的一个滑轮16与另一个设置于背面与之对称的滑轮；在底梁2的远井口端通过螺栓连接四根斜撑的立柱组成的副塔架44，在副塔架44的顶部设置安装工作电机19，在工作电机下部的副塔架水平设置通过轴承座连接固定的动力输入轴21，在副塔架内侧的动力输入轴上分别设置固定与输入轴同心的两个相同的皮带轮，动力输入轴的两端分别设置固定连接动力输入轮22和刹车轮，动力输入轮通过皮带20与工作电机连接，刹车轮的上部设置一端与副塔架活动连接的刹车盘，刹车盘的另一端通过拉线与设置于副塔架底部的刹车手柄连接；承重皮带17及与之对称平行的皮带的一端分别固定在底梁上，另一端分别依次平行绕过主配重块正侧的皮带滑轮16及与之对称的背侧滑轮、固定在底梁上的定滑轮18及与之对称的定滑轮、副塔架上部动力输入轴上的两个皮带轮后固定连接在副配重块27的正上部；副配重块27的两侧中间部位纵向设置两道凹槽，分别沿这两道凹槽设置固定在副塔架上部与底梁上垂直的导轨28及与之平行对称设置的导轨，在其中一条导轨28的上部固定安装一矩形盘，该矩形盘上的同一垂线上分别依次安装副配重块上止点位置传感器23、24、25，在该导轨的下部固定安装另一相同的矩形盘，在该矩形盘上依次安装与上止点位置传感器在同一垂线上的副配重块下止点位置传感器29、30、31，在副配重块的侧部与位置传感器所在直线对应位置固定安装一个小磁铁26，在副配重块的上下运动过程中小磁铁26的磁场可分别扫描到每一个位置传感器；在右驴头端的游梁上面沿游梁平行焊接两条圆钢滑轨43，在右驴头端的游梁下面沿游梁中间位置焊接一条圆钢滑轨45，将一块中空的长方体金属块恰好套装在焊接滑轨的游梁上，这里将这块金属块叫做游码滑块41，设置一条穿过游码滑块上部的螺栓孔并与游码通过该螺栓孔丝扣连接的丝杠40，丝杠40的右端穿过设置在游梁的右端正上部的丝杠定位器42上的小孔并与之活动连接，丝杠40的右端头横贯锁销以使丝杠定位，丝杠的左端连接到通过螺栓固定在游梁上的变速箱39内，平衡调节电机38通过螺栓固定在变速箱上并通过主轴连接至变速箱内，平衡调节电机38的电源线沿主塔架敷设至地面的综合控制柜内的电机控制主板；每一个传感器通过导线连接至综合控制柜中的工作电机控制主板，工作电机的电源线沿副塔架敷设至地面的综合控制柜的工作电机控制主板；在左驴头下部内侧设置固定安装一个电动起重吊钩32；分别在左驴头与主塔架、在右驴头与主塔架之间各连接一条防断杆左驴头安全限高钢丝绳34和防配重块坠落右驴头安全限高钢丝绳35；位置传感器、压力传感器分别利用导线沿副配重块导轨敷设至设置于地面的综合控制柜中，主电机的导线沿副塔架敷设至地面的综合控制柜中。本实用新型的工作原理：主塔架、自由转动的主轴、左右等分的游梁、左右对称的左、右驴头、可以沿游梁滑动调节平衡的游码滑块及左悬绳、右悬绳共同构成典型的天平平衡结构，一架调整完毕静止的抽油机左悬绳与右悬绳所受到的拉力是相等的，这时如果要从左悬绳端施加一个向下的拉力使左悬绳端向下运动，需要施加一个极大的下拉力，就好像要驱动一辆满载静止的汽车，就需要满负荷的力，然而，副配重块的重量只是主配重块的十几分之一或几十分之，同时，承载着副配重块的皮带通过滑轮对于主配重块实现动滑轮拉动结构，所以只要作用于动力输入轮以相对较小的力便可实现左悬绳端的向下运动，就好像驱动一辆空载的汽车那样省力。工作电机19受综合控制柜内的控制主机控制，控制主机通过位置传感器传来的信息自动判断抽油杆的运动方向、运动状态，当需要抽油机由停机状态起动时，须首先启动综合控制柜上的启动开关，这时的控制主机的电源接通，控制主机先搜索每个传感器传来的信息从而判断副配重块所处的位置，当得不到这些信息时，主机便自动默认副配重块悬停在中间位置，于是控制主机便自动启动工作电机逆时转动，于是电机通过三角皮带20驱动动力输入轴带动承重皮带17向上拉动副配重块，当副配重块接近上止点时，副配重块上的小磁铁26先后扫描上止点位置传感器25、24，控制主机通过这条信息马上切断工作电机电源，控制主机便马上自动计时，这时配重块由于惯性会继续向上运动，经过几秒钟后(这个时间值需要根据实际工况，将最为合理的数值输入控制主机的电脑中)，副配重块会停止下来，于是控制主机会自动启动工作电机顺时转动，一旦由于配重不平衡，副配重块在这个设定的时间内没有静止下来继续向上运动，小磁铁会扫描到位置传感器23，控制主机得到这条信息也会马上自动启动工作电机顺时转动，于是，主、副配重块相应向下运动；当副配重块接近下止点时，副配重块上的小磁铁26先后依次扫描下止点位置传感器29、30，主机通过这条信息马上切断工作电机电源，控制主机便马上自动计时，这时配重块由于惯性会继续向下运动，经过几秒钟后(这个时间值需要根据实际工况，将最为合理的数值输入控制主机的电脑中)，副配重块会停止下来，于是控制主机会自动启动工作电机逆时转动，一旦由于配重不平衡，副配重块在这个设定的时间内没有静止下来继续向下运动，小磁铁会扫描到位置传感器31，控制主机得到这条信息也会马上自动启动工作电机逆时转动，于是，主、副配重块相应向上运动，又一个工作循环开始了，如是抽油机自动工作。平衡的自动调节功能，在抽油机安装完毕，需要进行平衡的调整，首先将游码滑块调至最左端，即靠近主轴的位置，然后根据抽油杆泵组合的总重量选配合适的主配重块与副配重块，致使游梁保持水平状态，检查各部位安装牢固，接通电源，开机，随着上液量的增加，右悬绳端开始重于左悬绳端，控制主机通过检测副配重块自上止点至下止点用时与自下止点至上止点用时的不同而检测到这一信息，于是自动启动平衡调节电机38逆时转动丝杠40，从而缓慢推动游码滑块41向右滑动，直至检测到副配重块自上止点至下止点用时与自下止点至上止点用时的相等时，停止调整；同理，当由于井下状况发生变化而使右悬绳端重于左悬绳端时，控制住机会自动启动平衡调节电机38顺时转动丝杠40，从而缓慢拉动游码滑块41向左滑动，直至检测到副配重块自上止点至下止点用时与自下止点至上止点用时的相等时，停止调整。为保证抽油机与抽油泵的工况等生产参数被实时检测，本实用新型特增设了油井生产参数自动采集、检测、报警功能。通过安装于井口相应位置的油压、套压、回压无线压力变送器以及左悬绳器上安装的无线载荷传感器与控制主机的对接，以及控制主机与电参数采集设备的对接，控制主机会自动采集到这些生产参数，并绘制出每个冲次的井下示功图及泵功图，并据此得到近似的产液量，同时，还可以将产量、井下示功图及泵功图、油压、套压、回压、产业温度及抽油机的工作电流、电压、电量等生产参数并自动分析将反常状况及时报警，并可实现网络远传功能，从而对油井乃至油田实现数字化管理。当需要停机作业使杆绳分离时，在停机状态，启动电动起重吊钩32使吊钩垂下钩挂在固定于主塔架的挂件33上，再启动吊钩使其收缩钢丝绳，左悬绳缓缓下降到一定高度，在抽油杆上固定一个方卡子，再继续启动吊钩收缩钢丝绳，于是左分离器与悬杆方卡子分离开来，然后再启动吊钩将右端的配重块缓缓放下即可。同理，作业完毕，再使用吊钩将左悬绳连接到抽油杆上。

本实用新型双配重块平衡调节式节能抽油机的设计成功，从根本上解决了游梁式抽油机的“大马拉小车”的难题，为油田的低能耗、高效率、合理化开采奠定了坚实的基础。同时，为油田的高效率生产、合理化开采、数字化管理提供安全可靠的保证。

Claims (7)

1、一种双驴头平衡调节式节能抽油机，其特征是，在油井旁水平设置混凝土预制底座，在底座上水平设置并通过螺栓连接抽油机底梁，在抽油机底梁的近井口端设置主塔架，在抽油机底座的远井口端设置副塔架；在主塔架的顶部通过螺栓固定连接游梁的主轴轴承座，并通过主轴与抽油机游梁活动连接；以游梁的主轴的轴心为中心，在游梁的左端固定设置与抽油杆通过悬绳器及悬绳连接的左驴头，在游梁的右端固定设置与主配重块通过悬绳器及悬绳连接的与左驴头对称的右驴头；在左悬绳器与光杆方卡子之间的光杆上套装一个载荷传感器，并由左悬绳器与光杆方卡子夹紧固定；在右悬绳下端通过悬绳器水平悬挂一个长方体主配重块，分别在主配重块的正与背两个侧面的过中心的垂线上对称各固定设置一个滑轮；在副塔架的顶部设置安装工作电机，在工作电机的下方的副塔架上设置与副塔架通过轴承座及轴承活动连接的动力输入主轴，在副塔架内侧的动力输入主轴上并与动力输入轴同心固定设置两个承重皮带轮，动力输入主轴的两端分别设置动力输入槽轮及刹车轮，动力输入槽轮通过三角皮带与工作电机连接，刹车轮上部的刹车盘一端与副塔架活动连接，另一端通过拉线连接至副塔架底部安装在底梁上的刹车手柄；将两条相同的承重皮带的一端分别固定在底梁上，另一端平行分别各自绕过固定在主配重块正侧面或背侧面的滑轮后，又平行分别各自绕过设置于底梁上互相对称的两个定滑轮中的一个后，再分别平行绕过副塔架顶部的动力输入主轴上的两个承重皮带轮后，再分别平行对称悬挂连接固定在另一个较小的副配重块的正上部；副配重块的两侧中间部位分别纵向设置一道凹槽，副配重块通过两道纵凹槽分别沿两端分别固定在副塔架及底梁上的两条垂直设置的导轨上下自由运动，在其中一道导轨的上部设置三个位置传感器，即副配重块上止点位置传感器，在该导轨的下部分别设置三个位置传感器，即副配重块下止点位置传感器，三个上止点位置传感器和三个下止点位置传感器安装在同一垂直的直线上，在副配重块的侧部与位置传感器所在直线对应的位置固定设置一个小磁铁，在副配重块上下移动的过程中，该磁铁的磁场可分别扫描到每一个位置传感器，但小磁铁并不与每一个传感器接触；在右驴头端的游梁上面沿游梁平行焊接两条圆钢滑轨，在右驴头端的游梁下面沿游梁中间位置焊接一条圆钢滑轨，将一块中空的长方体金属块恰好套装在焊接滑轨的游梁上，并使该金属块的重心和主轴轴心的连线与游梁平行，这里将这块金属块叫做游码滑块，设置一条穿过游码滑块上部的螺栓孔并与游码滑块通过该螺栓孔丝扣连接的丝杠，丝杠的右端穿过设置在游梁的右端正上部的丝杠定位器上的小孔并与之活动连接，丝杠的右端头横贯锁销以使丝杠定位，丝杠的左端连接到通过螺栓固定在游梁上的变速箱内，平衡调节电机通过螺栓固定在变速箱上并通过主轴连接至变速箱内，平衡调节电机的电源线沿主塔架敷设至地面的综合控制柜内的电机控制主板；每一个传感器通过导线连接至综合控制柜中的工作电机控制主板，工作电机的电源线沿副塔架敷设至地面的综合控制柜的工作电机控制主板；在左驴头下部内侧设置固定安装一个电动起重吊钩，其电源线分别沿左驴头、游梁、主塔架敷设并连接到综合控制柜中；分别在左驴头与主塔架、在右驴头与主塔架之间各连接一条防断杆左驴头限高钢丝绳和防配重块坠落右驴头限高钢丝绳。

2、根据权利要求1所述的双驴头平衡调节式节能抽油机，其特征是，所述主配重块与右驴头通过钢丝悬绳连接。

3、根据权利要求1所述的双驴头平衡调节式节能抽油机，其特征是，所述主配重块的重量大于副配重块的重量。

4、根据权利要求1所述的双驴头平衡调节式节能抽油机，其特征是，所述副配重利用皮带通过主配重块两侧的滑轮对主配重块实现动滑轮连接结构。

5、根据权利要求1所述的双驴头平衡调节式节能抽油机，其特征是，所述控制游码滑块进退滑动的电机及工作电机为可受控制正反转的电机。

6、根据权利要求1所述的双驴头平衡调节式节能抽油机，其特征是，所述控制游码滑块进退的电机既可受控制主机的自动控制，也可切换为受人为控制。

7、根据权利要求1所述的双驴头平衡调节式节能抽油机，其特征是，所述主塔架与副塔架分别设置。