CN203097844U - 液压抽油机的动力单元及包括该动力单元的液压抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液压抽油机的动力单元，包括：电机；由电机驱动的第一二次调节技术液压马达，由第一二次调节技术液压马达驱动以蓄能或放能的气体加载式蓄能器，在第一二次调节技术液压马达和蓄能器之间的液控单向阀，由电机驱动带动抽油杆往复的第二二次调节技术液压马达；被触发设定抽油杆冲程的传感器；控制阀，基于传感器信号控制第一和第二二次调节技术液压马达及液控单向阀；第一和第二二次调节技术液压马达传动连接，以受控方式与控制阀连接，在抽油杆下降的至少部分时段内第一和第二液压马达分别构成泵和马达，在上升时分别构成马达和泵。本实用新型提供包括至少一个动力单元的液压抽油机。本实用新型采用蓄能器，减小了电机损耗。

Description

液压抽油机的动力单元及包括该动力单元的液压抽油机

技术领域

本实用新型涉及一种采油设备，特别涉及一种液压抽油机的动力单元及包括该动力单元的液压抽油机。

背景技术

目前的采油通常利用传统的磕头机驱动。但是，传统的磕头机在节能方面效率低。比如，在油缸中的活塞杆带动井下泵和抽油杆完成一个采油循环之后抽油杆再次下降采油时，活塞杆和抽油杆等下降产生的重力势能不能被有效地回收利用，从而造成能量的巨大浪费。此外，传统的磕头机设备重量大、高度高、占地空间大，从而造成成本很高，安装维修不便。

实用新型内容

考虑到现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供一种高效节能的液压抽油机的动力单元。

根据本实用新型，提供了一种液压抽油机的动力单元，该动力单元包括：电机；由该电机驱动的第一二次调节技术液压马达；由第一二次调节技术液压马达选择性地驱动以蓄能或释放能量的气体加载式蓄能器；设置在第一二次调节技术液压马达和气体加载式蓄能器之间的液控单向阀；由该电机驱动以带动井下泵抽油杆往复移动的第二二次调节技术液压马达；被触发以设定井下泵抽油杆的冲程的传感器；控制阀，其基于所述传感器的信号分别控制第一二次调节技术液压马达、第二二次调节技术液压马达以及液控单向阀；其中，所述第一二次调节技术液压马达和所述第二二次调节技术液压马达传动连接，并且以受控的方式与控制阀连接，以使得在井下泵抽油杆下降的至少部分时段内，第一和第二二次调节技术液压马达分别构成泵和马达，而在井下泵抽油杆上升的至少部分时段内，第一和第二二次调节技术液压马达分别构成马达和泵。

优选地，第一和第二二次调节技术液压马达以始终交替构成液压马达和液压泵的方式与控制阀连接。

优选地，所述气体加载式蓄能器是活塞式蓄能器，其包括缸筒、设置在缸筒内以将缸筒分隔为气腔和油腔的活塞、与气腔相连以供给气体的气源。

优选地，电机、第一二次调节技术液压马达和第二二次调节技术液压马达同轴布置。

优选地，所述动力单元还包括通过控制阀向第一和第二二次调节技术液压马达以及液控单向阀供给控制油的控制泵，所述控制泵与电机、第一二次调节技术液压马达和第二二次调节技术液压马达同轴布置。

优选地，所述动力单元还包括与该电机传动连接并由第一二次调节技术液压马达选择性地驱动以蓄能或释放能量的飞轮。

优选地，所述飞轮与电机、第一二次调节技术液压马达和第二二次调节技术液压马达同轴布置。

优选地，第一和第二二次调节技术液压马达均是负摆角控制型柱塞泵。

优选地，第一二次调节技术液压马达和第二二次调节技术液压马达同轴布置在电机的同一侧或两侧。

优选地，所述动力单元还包括由第二二次调节技术液压马达驱动进而带动井下泵抽油杆往复移动的油缸和油缸活塞杆。

优选地，所述动力单元还包括由第二二次调节技术液压马达驱动进而带动井下泵抽油杆往复移动的液压绞车。

本实用新型还提供了一种液压抽油机，其包括至少一个前述的动力单元。

本实用新型通过利用一个电机驱动成对的二次调节技术液压马达交替用作泵和马达，使得油缸活塞杆和抽油杆下降产生的势能被气体加载式蓄能器存储起来用以随后驱动油缸活塞杆上升，从而减小了用电量损耗，能够使用功率较小的电机，并且减小了动力单元的重量，降低了设备成本。

附图说明

图1示出了本实用新型的液压抽油机的动力单元的控制简化图。

图2示出了本实用新型的液压抽油机的另一动力单元的控制简化图。

具体实施方式

现在参照附图描述本实用新型的实施例。其中相同或类似的部件采用相同的附图标记。

本实用新型的液压抽油机的动力单元的控制方式示出在图1中。

如图1所示，该动力单元100包括：电机1；由该电机1驱动的第一二次调节技术液压马达2；与该电机1传动连接的飞轮3；与第一二次调节技术液压马达2液压传动连接的气体加载式蓄能器4；设置在第一二次调节技术液压马达2和气体加载式蓄能器4之间的液控单向阀44；由该电机1驱动的第二二次调节技术液压马达5；由第二二次调节技术液压马达5控制进而带动井下泵的抽油杆往复移动的油缸6和油缸活塞杆61；被触发以设定油缸活塞杆61的冲程（即抽油杆的冲程）的传感器7；控制阀8，其根据来自传感器7的信号控制第一二次调节技术液压马达2、液控单向阀44和第二二次调节技术液压马达5；其中，第一二次调节技术液压马达2和第二二次调节技术液压马达5传动连接，并且以彼此完全相反的控制方向与控制阀8连接。所谓“液压马达2与液压马达5以完全相反的控制方式与控制阀8相连，即是指在油缸活塞杆61下降的过程中，第二二次调节技术液压马达5通过控制阀8改变运转方式用作马达（反向运转），与电机1一起驱动第一二次调节技术液压马达2运转用作泵（正向运转），从而驱动飞轮3和气体加载式蓄能器4蓄能；而在油缸活塞杆61上升的过程中，气体加载式蓄能器4通过液控单向阀44释放所存储的能量，并且飞轮3也释放能量，第一二次调节技术液压马达2通过控制阀8改变运转方式用作马达，第二二次调节技术液压马达5通过控制阀8改变运转方式用作泵，从而由飞轮3和气体加载式蓄能器4释放的能量以及电机1驱动第一二次调节技术液压马达2进而共同驱动第二二次调节技术液压马达5带动油缸活塞杆61上升采油。

通过设置两个既能用作泵又能用作马达的二次调节技术液压马达2、5，使得油缸活塞杆61和抽油杆在下降过程中的势能被利用来驱动飞轮3和气体加载式蓄能器4蓄能。反之，在油缸活塞杆61和抽油杆上升过程中，飞轮3和气体加载式蓄能器4所储存的能量被利用来驱动油缸活塞杆61和抽油杆上升。从而，大大节省了用电量损耗。

电机1可以采用普通电机，优选采用滑差电机。

第一和第二二次调节技术液压马达2、5优选为负摆角控制型柱塞马达，在控制阀8的作用下可以改变斜盘摆角以转换运转方式，在油缸活塞杆61上升时，第一二次调节技术液压马达2为负摆角用作马达，第二二次调节技术液压马达5为正摆角用作泵，第一二次调节技术液压马达2驱动第二二次调节技术液压马达5；在油缸活塞杆61下降时，第一二次调节技术液压马达2为正摆角用作泵，第二二次调节技术液压马达5为负摆角用作马达，从而驱动第一二次调节技术液压马达2。

飞轮3与电机1、第一和第二二次调节技术液压马达2、5传动连接。在油缸活塞杆61下降时，用作马达的第二二次调节技术液压马达5驱动用作泵的第一二次调节技术液压马达2，进而驱动飞轮3加速旋转，从而将活塞杆61下降产生的势能转换成飞轮3的旋转动能存储起来。而在油缸活塞杆61上升时，飞轮3的旋转动能经传动轴传递至用作马达的第一二次调节技术液压马达2，与其一起驱动用作泵的第二二次调节技术液压马达5。

气体加载式蓄能器4优选为性能稳定的活塞式蓄能器，其包括缸筒41、设置在缸筒41内将缸筒41分隔为气腔411和油腔412的活塞42、与气腔411相连以供给可压缩气体比如氮气的气源43比如氮气瓶，液控单向阀44与控制阀8相连以被控制实现在蓄能时反向截止，在释放能量时反向流通。活塞42能够在缸筒41内往复运动以不断压缩气体蓄积能量或者使气体膨胀释放能量。在油缸活塞杆61下降时，用作马达的第二二次调节技术液压马达5驱动用作泵的第一二次调节技术液压马达2，进而驱动气体加载式蓄能器4，液压油从第一二次调节技术液压马达2泵出经由液控单向阀44进入缸筒41以压缩气腔内的气体，从而将活塞杆61下降产生的势能转换成气体的压缩能量存储起来。而在油缸活塞杆61上升时，液控单向阀44由控制阀8供给控制压力油从而反向流通，被压缩的气体推动活塞42排出液压油，从而释放所存储的压缩能量以驱动用作马达的第一二次调节技术液压马达2。为了防止油腔412内的油压过高，油腔412连通有泄压阀46。同样，为了防止气腔411内的气压过高，气腔411连通有安全阀45。

油缸6安装在油缸支架上，油缸活塞杆61与井下泵的抽油杆连接，以带动抽油杆上下往复运动。优选地，油缸活塞杆61与井下泵的抽油杆布置在一条直线上，从而两者始终没有偏心地共线，保证了井下泵抽油杆可以长时间工作，延长了使用寿命。

传感器7安装在油缸6的油缸支架上，用来检测油缸活塞杆61的位置。

其中，传感器7优选为位移传感器，其可以是开关量传感器，比如分别设置在油缸支架的上下部的两个接近开关：上部接近开关71和下部接近开关72，如图1所示，上部接近开关71和下部接近开关72可以为常闭型，也可以为常开型，其间的距离决定了油缸活塞杆61的冲程。传感器7也可以是模拟量传感器，从而可以在最大冲程范围内的任何位置改变冲程。

控制阀8优选为电磁换向阀，比如比例阀，如比例减压阀、比例换向阀等，其具有两个比例电磁铁，根据传感器7传来的信号对不同的比例电磁铁通电，从而可以切换两个二次调节技术液压马达以及液控单向阀44的运转方式。并且，根据对比例电磁铁通电的电流大小，能够改变双向柱塞泵的排量，从而改变油缸活塞杆61的运动速度。控制阀8也可以通过普通电磁换向阀和压力阀来实现，但速度无法电气调节，而需要手动调节。

该动力单元用于连接到油箱以给第一和第二二次调节技术液压马达2、5供油。

另外，该动力单元还包括控制泵9，以通过控制阀8给第一和第二二次调节技术液压马达2、5以及液控单向阀44供给控制油来改变运转方式。第一和第二二次调节技术液压马达2、5以及控制泵9的输出端均连接泄压阀，防止各压力单元压力过高，第一和第二二次调节技术液压马达2、5还分别与补油单向阀连接，保护防止二次调节技术液压马达吸空。优选地，飞轮3、电机1、第一和第二二次调节技术液压马达2、5以该顺序同轴布置，更优选地，飞轮3、电机1、第一和第二二次调节技术液压马达2、5以及控制泵9以该顺序同轴布置，使得这些部件均由一个电机供电，从而整个动力单元100的结构紧凑。其中，在飞轮3、电机1、第一和第二二次调节技术液压马达2、5以及控制泵9之间的传动轴始终沿同一方向旋转，如图1中的顺时针方向箭头所示。

该液压抽油机的动力单元100通过将油缸活塞杆61与井下泵的抽油杆连接来带动抽油杆上下往复运动抽油，其一个工作循环如下：

初始时，油缸活塞杆61位于其冲程的最底端即下止点，传感器7产生油缸活塞杆61位于下止点的信号。此时，控制阀8接收来自传感器7的信号使第二二次调节技术液压马达5运转用作泵，从而使油缸活塞杆61向上运动带动抽油杆抽油，而第一二次调节技术液压马达2由于未接收到驱动力处于补油状态，此时，由于各个马达的同轴连接，第一二次调节技术液压马达2旋转并经过补油单向阀吸油，然后液压油经过马达S口回到油箱,在整个运动过程中，控制阀8以小的控制量实现小的泵排量,进而活塞杆以慢速运动避免了需要大的电机功率。

当油缸活塞杆61从底部上升到达其冲程的最顶端即上止点时，下一步将向下运动，控制阀8接收来自传感器7的信号使第二二次调节技术液压马达5用作马达，使第一二次调节技术液压马达2用作泵。在油缸活塞杆61下降的过程中，第二二次调节技术液压马达5将油缸活塞杆61和抽油杆下降产生的重力势能转化为其输出端产生的旋转动能传输至第一二次调节技术液压马达2，从而第二二次调节技术液压马达5与电机1一起驱动第一二次调节技术液压马达2运转，进而驱动飞轮3旋转，并向气体加载式蓄能器4供给液压油使气体压缩从而存储传递过来的能量。

当油缸活塞杆61下降到达其冲程的最底端即下止点时，传感器7产生油缸活塞杆61到达下止点的信号，抽油杆下一步将向上运动，此时，控制阀8接收来自传感器7的信号使第一二次调节技术液压马达2用作马达，使第二二次调节技术液压马达5用作泵，并使气体加载式蓄能器4经由液控单向阀44反向排出液压油以释放能量。在油缸活塞杆61上升的过程中，飞轮3和气体加载式蓄能器4分别持续释放各自存储的旋转动能和压缩能，与电机1和第一二次调节技术液压马达2一起驱动第二二次调节技术液压马达5带动油缸活塞杆61和抽油杆上升抽油。如此周而复始。

另外，需要说明的是，在上述工作循环中，第一和第二二次调节技术液压马达2、5完全彼此交替地被驱动，也即，在其中一个二次调节技术液压马达用作马达时，另一个二次调节技术液压马达用作泵被驱动。这能最大限度地利用油缸活塞杆61和抽油杆的下降势能，从而最大程度地节省能量。

还需要说明的是，飞轮3的设置并不是必须的。也即，可以仅仅设置气体加载式蓄能器4这样一种蓄能装置。

图2示出了省略飞轮3的布置，并且，与图1中第一和第二二次调节技术液压马达2、5同轴安装到电机1的同一侧不同的是，第一和第二二次调节技术液压马达2、5分别同轴安装到电机1的两侧，从而使得动力单元的结构更加紧凑。

根据本实用新型的液压抽油机可以安装一个上述动力单元。

然而，根据油井的分布情况，该液压抽油机可以设置更多的动力单元。多个动力单元可以连接到一个较大的油箱单元。因此，可以利用一个较大的油箱单元驱动两个以上的油缸采油。

在前述实施例中，一个动力单元包括一个第一二次调节技术液压马达2以及一个第二二次调节技术液压马达5，但是，第一和第二二次调节技术液压马达2、5的数量并不限于此，而均可以是多个。

而且，第一和第二二次调节技术液压马达2、5并不限于在运转的所有时段内完全交替运转用作泵和马达，也可以仅在部分时段内交替，虽然此时抽油杆的上升没有完全利用其下降产生的势能，但是，部分地利用势能也能起到节能的作用。

另外，如前所述，第二二次调节技术液压马达5驱动油缸6和油缸活塞杆61带动抽油杆往复运动。但是，油缸及活塞杆的设置并不是必须的，也可以采用其它驱动机构来带动抽油杆抽油，比如，可以将油缸替换成现有的液压绞车，利用液压绞车的缆绳或皮带等拉动抽油杆上下往复运动。

另外，上述位移传感器也可以替换成其它类型的传感器，比如磁感应检测装置，同样实现被触发以设定抽油杆冲程的目的。

对于本领域技术人员而言，其它优点和变型是显而易见的。因此本实用新型就其更宽泛的意义而言不限于所示和所述的具体细节、代表性结构以及示例性示例。

Claims (10)

1.一种液压抽油机的动力单元（100），其特征在于，该动力单元包括：

电机（1）；

由该电机（1）驱动的第一二次调节技术液压马达（2）；

由第一二次调节技术液压马达（2）选择性地驱动以蓄能或释放能量的气体加载式蓄能器（4）；

设置在第一二次调节技术液压马达（2）和气体加载式蓄能器（4）之间的液控单向阀（44）；

由该电机（1）驱动以带动井下泵抽油杆往复移动的第二二次调节技术液压马达（5）；

被触发以设定井下泵抽油杆的冲程的传感器（7）；

控制阀（8），其基于所述传感器（7）的信号分别控制第一二次调节技术液压马达（2）、第二二次调节技术液压马达（5）以及液控单向阀（44）；

其中，所述第一二次调节技术液压马达（2）和所述第二二次调节技术液压马达（5）传动连接，并且以受控的方式与控制阀（8）连接，以使得在井下泵抽油杆下降的至少部分时段内，第一和第二二次调节技术液压马达分别构成泵和马达，而在井下泵抽油杆上升的至少部分时段内，第一和第二二次调节技术液压马达分别构成马达和泵。

2.根据权利要求1所述的动力单元，其特征在于，第一和第二二次调节技术液压马达（2，5）以始终交替构成液压马达和液压泵的方式与控制阀（8）连接。

3.根据权利要求1或2所述的动力单元，其特征在于，所述气体加载式蓄能器（4）是活塞式蓄能器，其包括缸筒（41）、设置在缸筒（41）内以将缸筒（41）分隔为气腔（411）和油腔（412）的活塞（42）以及与气腔（411）相连以供给气体的气源（43）。

4.根据权利要求1或2所述的动力单元，其特征在于，电机（1）、第一二次调节技术液压马达（2）和第二二次调节技术液压马达（5）同轴布置。

5.根据权利要求4所述的动力单元，其特征在于，还包括通过控制阀（8）向第一和第二二次调节技术液压马达（2，5）以及液控单向阀（44）供给控制油的控制泵（9），所述控制泵（9）与电机（1）、第一二次调节技术液压马达（2）和第二二次调节技术液压马达（5）同轴布置。

6.根据权利要求1或2所述的动力单元，其特征在于，还包括与该电机（1）传动连接并由第一二次调节技术液压马达（2）选择性地驱动以蓄能或释放能量的飞轮（3）。

7.根据权利要求6所述的动力单元，其特征在于，所述飞轮（3）与电机（1）、第一二次调节技术液压马达（2）和第二二次调节技术液压马达（5）同轴布置。

8.根据权利要求1或2所述的动力单元，其特征在于，第一和第二二次调节技术液压马达（2，5）均是负摆角控制型柱塞马达。

9.根据权利要求4所述的动力单元，其特征在于，第一二次调节技术液压马达（2）和第二二次调节技术液压马达（5）同轴布置在电机（1）的同一侧或两侧。

10.一种液压抽油机，其包括至少一个根据权利要求1-9任一项所述的动力单元（100）。

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