CN201391287Y - 游梁式自动变矩平衡抽油机 - Google Patents

Abstract

游梁式自动变矩平衡抽油机，应用于油田采油技术领域。特征是：减速箱的输出轴连接有曲柄连杆机构。曲柄连杆机构的顶端通过横梁和尾轴与游梁的尾端连接。在抽油机支架上部左右两侧分别固定有下轴承，在两个下轴承之间的轴上连接有平衡梁连杆的下端，平衡梁连杆上端部连接有上轴承，上轴承安装在平衡梁的销孔内；平衡梁上的销孔有3～8个，通过将平衡梁连杆上端安装在不同的销孔上，改变平衡梁自动调整的角度，平衡梁通过平衡梁轴承安装在抽油机游梁的尾端。效果是：自动随悬点动载荷的变化对应调整平衡力矩，提高抽油机平衡率，运动特性良好，运行可靠性高，操作过程简便、安全，可有效提高泵效和使用寿命。

Description

游梁式自动变矩平衡抽油机

技术领域

本实用新型涉及石油开采领域，特别涉及一种抽油机，是一种自动变矩平衡的节能抽油机。

背景技术

我国抽油机的保有量在10万台以上，并且每年还以5000台的速度增加。在使用的抽油机中大部分还采用的是常规游梁式抽油机，常规游梁式抽油机效率很低，致使我国抽油机平均效率为25.96％，而国外平均水平为30.05％，按每台抽油机电机平均容量为16KW计算，我国抽油机年耗电量达140亿kw·h，年节能潜力可达几十亿kw·h。所以提高抽油机效率在提倡节能减排的今天显得更加紧迫。

目前，常规的游梁式抽油机平衡位置都是固定的，很难适应不断变化的悬点载荷，因为抽油机上下行程悬点载荷差别很大，上冲程中悬点承受着最大载荷，下行程承受最小载荷，悬点还存在随抽油机上下行程不断改变方向和大小的动载荷。而抽油机的平衡重是固定的，只能平衡悬点静载荷，而不能平衡在一个行程中变化大小和方向的悬点动载荷。所以目前使用的常规抽油机只能在一个冲程的部分时段达到平衡状态，这样就会造成电机功率的浪费。在采油现场规定平衡率达到80％就算平衡是合格的。现场计算平衡率所使用的方法是以上、下冲程的电机电流峰值的百分比来代替的。而抽油机在运行过程中电机的电流变化很大，会产生冲击电流，特别是在上下死点都会使电流发生大的改变。所以电流峰值的百分比达到80％不等于电机在上下行程做功比能达到80％。并且在现场实际工作中的很多抽油机往往连上、下行程电流峰值之比也达不到80％，这种抽油机的不平衡状态，会造成电机在上下行程中做功不相等，有时还会造成电机做负功，会造成电机功率极大的浪费，降低电机和抽油设备的使用寿命，会破坏曲柄旋转速度的均匀性，从而影响到抽油杆和抽油泵的正常工作。

目前也有能动态调整抽油机平衡力矩的梁式抽油机，如游梁下偏平衡抽油机和下偏杠铃式抽油机，这两种抽油机平衡重也是固定的，只是游梁后端弯曲，在运行过程中平衡力矩有一定的变化，但该种抽油机调整平衡力矩幅度有限，在抽油机上下行程中存在矛盾，抽油机下行过程中程调整平衡力矩增大就会减小抽油机上行的平衡力矩，平衡力矩的变化不能跟抽油机载荷变化相匹配。还有一些自动调整平衡力矩的抽油机，如专利公开号CN201187283，提供了一种游梁平衡抽油机，该种抽油机能自动调整平衡力矩，但该专利是靠平衡重滑动来改变平衡力矩，在工作现场不适用，因为抽油机都是安装在野外，风沙和雨雪会对滑轨造成破坏，并且长期的滑动也会使滑轨磨损，使得摩擦阻力增加，造成能源浪费。还有一类抽油机是靠钢丝绳来调整平衡力矩的，该类抽油机存在安全隐患，长期磨擦会造成钢丝绳磨损，容易断裂。在井下故障造成光杆不下或钢丝绳断裂时，平衡重就会失载，失载的平衡重会对抽油机造成巨大的冲击，造成设备损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种游梁式自动变矩平衡抽油机，通过平衡梁连杆，使得抽油机能随悬点动载荷的变化同步自动调整平衡力矩，提高抽油机平衡率，使电机在抽油机上下行程中做功基本相等，达到节能目的。并克服现有变矩平衡抽油机中的不安全和结构不合理因素。

本实用新型采用的技术方案是：游梁式自动变矩平衡抽油机，主要由底座、支架、中轴、尾轴、游梁、平衡梁、配重箱、长方体配重块、驴头、平衡梁轴承、下轴承、上轴承、平衡梁连杆、限位工字梁、卸载顶丝、曲柄连杆机构、横梁、减速箱、大皮带轮、电机皮带轮、斜支架、蜂窝状薄钢板缓冲体、橡胶缓冲体组成。

在底座上固定有支架，支架的顶部固定有中轴，中轴上连接有一个游梁和驴头。游梁的尾端通过平衡梁轴承连接有平衡梁，平衡梁的下端固定有配重箱，配重箱内有长方体配重块。在底座上固定有减速箱和电机，电机皮带轮由皮带与减速箱的大皮带轮连接。其特征在于：减速箱的输出轴连接有曲柄连杆机构。曲柄连杆机构的顶端通过横梁和尾轴与游梁的尾端连接。在抽油机支架上部左右两侧分别固定有一个下轴承，在两个下轴承之间的轴上连接有平衡梁连杆的下端，平衡梁连杆上端部连接有上轴承，上轴承安装在平衡梁的销孔内；平衡梁上的销孔有3～8个，能通过将平衡梁连杆上端安装在不同的销孔上，改变平衡梁自动调整的角度，平衡梁通过平衡梁轴承安装在抽油机游梁的尾端。通过平衡梁连杆拉动平衡梁改变平衡力矩，自动调整抽油机的平衡。

为了防止平衡梁连杆断脱后平衡梁翻转砸坏抽油机，在抽油机游梁上部安装有限位工字梁限位工字梁下部有橡胶缓冲装置。限位工字梁上安装有卸载顶丝，卸载顶丝能卸掉平衡梁连杆的载荷，并调整平衡梁连杆在平衡梁上的安装位置，通过改变平衡梁连杆在平衡梁上的安装位置，或者通过调整平衡梁连杆长度来调整平衡梁自动摆动角度，进而调整平衡力矩。

为了防止平衡梁翻转过大对抽油机造成损坏，在抽油机的底座后部固定有安全防撞装置，安全防撞装置由斜支架和蜂窝状缓冲体和橡胶缓冲体组成，蜂窝状缓冲体是由薄钢板焊接成蜂窝状，作用是缓冲撞击能量。

配重箱由多个小格组成，配重块为长方体形，配重块分别放在配重箱的小格内，能有效防止配重块的晃动并能随时增减配重块的数量，调节配重总重量。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型能自动随悬点动载荷的变化对应调整平衡力矩，提高抽油机平衡率，运动特性良好，运行可靠性高，操作过程简便、安全，可有效提高泵效和使用寿命。根据对不同井底负载和抽油杆组合计算得出本实用新型与同规格常规抽油机相比，平均节能30％以上，本实用新型将游梁下偏平衡抽油机的下偏部分改为能随悬点动载荷的变化自动调整平衡力矩的平衡梁，能有效降低平衡重上行时的平衡力矩，增大平衡重下行时的平衡力矩，在抽油机上下死点能降低电机工作电流50％以上，减小冲击电流，比游梁下偏平衡抽油机和下偏杠铃式抽油机节能10％以上。

2、本实用新型可以动态调整曲柄的运转速度，使抽油机曲柄能平稳匀速转动、从而减小对抽油杆和抽油泵的工作影响。

3、本实用新型在限位工字梁上有卸载顶丝，可以对平衡梁连杆进行卸载并调整平衡梁摆动角度。

4、本实用新型可以通过调节平衡梁连杆长度改变平衡梁自动调整的角度。

5、本实用新型设计有蜂窝状薄钢板缓冲体、橡胶缓冲体、限位工字梁，这三重保护功能有效防止因平衡梁连杆断脱而造成平衡梁向下翻转而损坏抽油机。

6、本实用新型的配重箱内设计为多个小格，配重块设计成长方体，在倾斜的方形配重箱内可以有效防止配重块的晃动。

附图说明

图1是本实用新型游梁式自动变矩平衡抽油机结构示意图。

图中，1.下轴承，2.中轴，3.尾轴，4.横梁，5.平衡梁连杆，6.销孔，7.上轴承，8.游梁，9.驴头，10.限位工字梁，11.卸载顶丝，12.平衡梁轴承，13.平衡梁，14.配重箱，15.减速箱，16.曲柄连杆机构，17.大皮带轮，18.支架，19.斜支架，20.橡胶缓冲体，21.蜂窝状薄钢板缓冲体，22.电机皮带轮，23.底座，24.长方体配重块，25.橡胶缓冲装置。

具体实施方式

实施例1：以一台游梁式自动变矩平衡抽油机为例，对本实用新型作进一步详细说明。

参阅图1。本实用新型游梁式自动变矩平衡抽油机，主要由底座23、支架18、中轴2、尾轴3、游梁8、平衡梁13、配重箱14、长方体配重块24、驴头9、平衡梁轴承12、下轴承1、上轴承7、平衡梁连杆5、限位工字梁10、卸载顶丝11、曲柄连杆机构16、横梁4、减速箱15、大皮带轮17、电机皮带轮22、斜支架19、蜂窝状薄钢板缓冲体21、橡胶缓冲体20组成

在底座23上固定有一个三角支架18，支架18的顶部固定有一个中轴2，中轴2上连接有一个游梁8和驴头9。游梁8的尾端通过平衡梁轴承12连接有平衡梁13，平衡梁13的下端固定有配重箱14，配重箱14内有长方体配重块24。在底座23上固定有减速箱15和电机，电机皮带轮22由皮带与减速箱15的大皮带轮17连接。减速箱15的输出轴连接有一个曲柄连杆机构16。曲柄连杆机构16的顶端通过横梁4和尾轴3与游梁8的尾端连接。

在抽油机支架上部左右两侧分别固定有一个下轴承1，在两个下轴承1之间的轴上连接有平衡梁连杆5的下端，平衡梁连杆5上端部连接有上轴承7，上轴承7安装在平衡梁13的销孔6内；平衡梁13上的销孔6有3个，能通过将平衡梁连杆5上端安装在不同的销孔6上，改变平衡梁自动调整的角度，平衡梁13通过平衡梁轴承12安装在抽油机游梁8的尾端。

在抽油机游梁8上部安装有限位工字梁10，限位工字梁10下部有橡胶缓冲装置25。限位工字梁10上安装有一个卸载顶丝11。

在抽油机的底座23后部固定有安全防撞装置，安全防撞装置由斜支架19和蜂窝状缓冲体21和橡胶缓冲体20组成，蜂窝状缓冲体21是由薄钢板焊接成蜂窝状，作用是缓冲撞击能量。

自动变矩平衡抽油机的工作原理：

普通游梁式抽油机之所以达不到满意的平衡效果，是因为在抽油过程中会有动载荷的变化，而这个动载荷方向大小都在产生变化，是常规抽油机的平衡方式所不能克服的，而本实用新型就能有效地平衡动载荷，工作过程如下：

1、上冲程：抽油机在上行程中，摩擦力向下，增加悬点载荷。前半程悬点加速度为正，即加速度向上，则惯性力向下，从而增加悬点载荷，悬点做加速运动。后半程中加速度为负，即加速度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷，悬点做减速运动。即上行程的悬点载荷总的变化规律是从大往小变化，而本实用新型的平衡梁在上行程前半程的平衡力矩也是从大往小变化，使二者达到动态平衡。

2、下行程：抽油机在下行程时，摩擦力向上，减小悬点载荷。前半冲程惯性载荷使悬点载荷减小，后半冲程惯性载荷使悬点载荷增加，下行程悬点载荷总的变化规律为从小到大变化，而本实用新型的平衡梁在下行程从最低处开始往上运动，平衡力矩也是从小到大变化，也能使抽油机在动态中保持平衡。

3、在上下行程中，本实用新型的平衡力矩能随悬点加速度的变化也在对应变化，能动态调整曲柄的运转速度，使抽油机曲柄能平稳匀速转动、从而减小对抽油杆和抽油泵的工作影响。

Claims (3)

1、一种游梁式自动变矩平衡抽油机，主要由底座(23)、支架(18)、中轴(2)、尾轴(3)、游梁(8)、平衡梁(13)、配重箱(14)、长方体配重块(24)、驴头(9)、平衡梁轴承(12)、下轴承(1)、上轴承(7)、平衡梁连杆(5)、限位工字梁(10)、卸载顶丝(11)、曲柄连杆机构(16)、横梁(4)、减速箱(15)、大皮带轮(17)、电机皮带轮(22)、斜支架(19)、蜂窝状薄钢板缓冲体(21)、橡胶缓冲体(20)组成，在底座(23)上固定有支架(18)，支架(18)的顶部固定有中轴(2)，中轴(2)上连接有一个游梁(8)和驴头(9)，游梁(8)的尾端通过平衡梁轴承(12)连接有平衡梁(13)，平衡梁(13)的下端固定有配重箱(14)，配重箱(14)内有长方体配重块(24)，在底座(23)上固定有减速箱(15)和电机，电机皮带轮(22)由皮带与减速箱(15)的大皮带轮(17)连接，其特征在于：减速箱(15)的输出轴连接有曲柄连杆机构(16)，曲柄连杆机构(16)的顶端通过横梁(4)和尾轴(3)与游梁(8)的尾端连接，在抽油机支架上部左右两侧分别固定有一个下轴承(1)，在两个下轴承(1)之间的轴上连接有平衡梁连杆(5)的下端，平衡梁连杆(5)上端部连接有上轴承(7)，上轴承(7)安装在平衡梁(13)的销孔(6)内；平衡梁(13)上的销孔(6)有3～8个，平衡梁(13)通过平衡梁轴承(12)安装在抽油机游梁(8)的尾端。

2、根据权利要求1所述的游梁式自动变矩平衡抽油机，其特征是：在抽油机游梁(8)上部安装有限位工字梁(10)，限位工字梁(10)下部有橡胶缓冲装置(25)，限位工字梁(10)上安装有卸载顶丝(11)。

3、根据权利要求1所述的游梁式自动变矩平衡抽油机，其特征是：在抽油机的底座(23)后部固定有安全防撞装置，安全防撞装置由斜支架(19)和蜂窝状缓冲体(21)和橡胶缓冲体(20)组成，蜂窝状缓冲体(21)是由薄钢板焊接成蜂窝状。

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