CN208594909U - 一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，包括底座、设置在底座上的支架和开关磁阻电机驱动系统、架设在支架上端的游梁，游梁的一端和开关磁阻电机驱动系统联动，游梁的另一端与悬绳器连接，还包括一集中控制器和设置于游梁上的助力装置，助力装置包括滑动架、双出轴电机、配重块、限位开关。本实用新型具有助力游梁摆动降低开关磁阻电机驱动系统损耗的有益效果，同时具有实时通信功能方便管理人员远程监控抽油机的运行状态。

Description

一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机

技术领域

本实用新型涉及抽油机领域具体涉及一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机。

背景技术

抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，通过加压的办法使石油出井。当抽油机上冲程时，油管弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油器向上运动，撞击滑套产生振动；同时，正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵油当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，带动机械解堵采油器向下运动，撞击滑套产生振动；同时，反向单流阀部分关闭，变径活塞总成仍然封堵油套环形油道，使反向单流阀下方区域形成高压区，这一运动又对地层内的油流通道产生一种反向的冲击力，但是目前抽油机平衡性有缺陷，且自动化程度不高、散热性不好。目前，抽油机作为最主要的采油设备，大多采用电机驱动工作，开关磁阻调速电机驱动抽油机调速范围广，开关磁阻电机起动转矩大，起动电流小，响应速度快，具有较高的工作效率。但随着油田开发资本的增高，急需降低能耗，实现高效节能，由此对于开关磁阻电机驱动抽油机实现能耗计量能有效分析能耗，实现节能减排，提高效率目的。开关磁阻电机驱动抽油机在工作过程中，由于影响因素不同，井筒工况环境下的适应性不同，每次抽油的功率、速度均不相同，导致电机将电能转换为机械能时，产生不同的能耗。但是在游梁的摆动过程中，或者在启动过程中，开关磁阻电机的输出转矩较大，因此会对开关磁阻电机造成损伤。同时，探讨制约电机能耗的高低以及质量好坏的影响因素，通过能耗计量方式呈现出来具有节能潜力。开关磁阻电机工作时，电动机出力大，运行稳定，但发生故障无法及时查询，不能及时得到维修。因此设计一种具有助力功能、能耗计量功能和实时通信功能的一种开关磁阻电机驱动的抽油机成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有助力功能、能耗计量功能和实时通信功能的一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，包括底座、设置在底座上的支架和开关磁阻电机驱动系统、架设在支架上端的游梁，游梁的一端和开关磁阻电机驱动系统联动，游梁的另一端与悬绳器连接，其特征在于：所述游梁的上部设有助力装置，所述助力装置包括滑动架、双出轴电机、配重块、限位开关。所述滑动架为长条形盒体，滑动架与游梁的上部固定连接，滑动架的长度方向和游梁的长度方向平行并且滑动架的中心点和游梁的中心点重合。所述双出轴电机设置在滑动架的中心位置，双出轴电机两端的转轴设有螺纹，所述配重块设有两个，并且配重块的中心设有螺孔，所述配重块嵌设在滑动架中，并且与双出轴电机两端的转轴螺接连接。所述双出轴电机两端的转轴的螺纹方向相同，一个配重块靠近滑动架的端部时另一个配重块靠近双出轴电机，所述游梁挂接悬绳器的一端设有加速度传感器和陀螺仪。所述游梁上还设有集中控制器，所述集中控制器设有电源模块、微处理器、功耗计量模块、实时通信模块、电机驱动模块。所述加速度传感器、陀螺仪和微处理器电气连接，所述功耗计量模块输入端和开关磁阻电机驱动系统电气连接，功耗计量模块的输出端和微处理器电气连接，用以计量开关磁阻电机驱动系统的功耗，所述电机驱动模块的信号输入端和微处理器电气连接，所述电机驱动模块的控制端和双出轴电机电气连接，用以控制双出轴电机，所述实时通信模块和微处理器电气连接，所述电源模块和微处理器、电机驱动模块电气连接，所述限位开关设于滑动架上并且与微处理器电气连接用以获取配重块的位置。

更好的，所述双出轴电机为开关磁阻磁阻电机。

更好的，所述实时通信模块为GPRS通信模块。

更好的，所述滑动架内部设有滑动轴，所述滑动轴与滑动架固定连接，所述配重块中部设有滑孔，所述滑动轴插接在配重块的滑孔中。

更好的，所述集中控制器还设有显示屏，所述显示屏和微处理器电气连接，

本实用新型的有益效果在于：

1、具有助力游梁摆动的功能，具有降低开关磁阻电机驱动系统负载的能力，可以延长驱动系统的高效工作时间；

2、具有能耗计量功能，具有检测抽油机开关开关磁阻电机驱动系统的能耗的功能；

3、具有通信功能，能够实时传送抽油机运行信息；

4、具有加速度传感器和陀螺仪，能够检测游梁运动信息，并根据位置信息控制控制开关磁阻电机的运行速度。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的局部示意图，

图2是本实用新型一种实施例的滑动架的结构图，

图3是本实用新型一种实施例的控制系统示意图。

图中：

41、电源模块，42、微处理器，43、功耗计量模块，44、实时通信模块，45、电机驱动模块，3、助力装置，31、滑动架，32、双出轴电机，33、配重块，、限位开关，35、滑动轴，2、游梁，1、支架。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本实用新型的实施方式做进一步的详细解释。

如图1所示，一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，包括底座、设置在底座上的支架1和开关磁阻电机驱动系统、架设在支架1上端的游梁2，游梁2的一端和开关磁阻电机驱动系统联动，游梁2的另一端与悬绳器连接。开关磁阻电动驱动系统，或开关磁阻电动机调速系统(SRD)是由开关磁阻电动机、控制器、功率变换器、转子位置检测器四个主要部分组成，控制器由控制电路与功率变换器组成。开关磁阻电机具有较宽的连续调速范围，电动机结构简单可靠。开关磁阻电机的传动共性具有再生作用，系统效率高，起动转矩大，可控参数多，控制方式简单，能有效实现机电能量转换，运行原理遵循“磁阻最小原理”。因此在抽油机中应用开关磁阻电机进行驱动是较为常见的选择。

游梁2的上部设有助力装置3。助力装置包括滑动架31、双出轴电机32、配重块33、限位开关34。滑动架32为上部敞开的长条形盒体，滑动架31下部与游梁2的上部固定连接，滑动架31的长度方向和游梁2的长度方向平行并且滑动架31的中心点和游梁2的中心点重合。由于滑动架31与游梁2固定连接，因此作为整体结构，滑动架31的重心的改变会导致游梁2重心跟着改变。为了实现滑动架31的重心的改变，在滑动架31的长度方向的中心位置设置了双出轴电机32。双出轴电机32设置在滑动架21的内部的中心，并且与滑动架31内部固定连接。双出轴电机32是一种转轴伸出两端并且两端都可以接带负载的功能，如申请号为201110301300.X的一种双输出轴电机，就是本实用新型中利用的一种电机。

双出轴电机32设置在滑动架31的中心位置，双出轴电机32两端的转轴设有螺纹。双出轴电机32两端的转轴位于滑动架31的中形并延伸到滑动架31的两端。双出轴电机32的转轴两端螺纹的走向相同。配重块33设有两个，并且配重块33的中心设有螺孔，配重块33的螺孔的螺纹与双出轴电机32转轴的螺纹匹配。配重块33嵌设在滑动架31中，并且与双出轴电机32两端的转轴螺接连接。在双出轴电机32在转动的时候，两个配重块33之间的距离保持不变，即左侧的配重块33靠近滑动架左端时，右侧的配重块33靠近双出轴电机33。

为了检测游梁2的运动轨迹，用以判断开关磁阻电机驱动系统的输出功率的结果，进而给开关开关磁阻电机驱动系统调速系统提供反馈。因此在游梁2挂接悬绳器的一端设置了加速度传感器和陀螺仪。加速度传感器用以检测游梁2端部的加速度变化情况，陀螺仪用以检测游梁2的端部的运动轨迹。开关磁阻电机驱动系统中的调速系统是一种pid控制系统，本实用新型利用游梁2终端的加速度以及位置信息作为调速系统的反馈信息。

为了实现自动控制，在游梁2上设置了集中控制器。如图3所示，集中控制器设有电源模块41、微处理器42、功耗计量模块43、实时通信模块44、电机驱动模块45。电源模块41和微处理器42电气连接用以给微处理器提供电源。

加速度传感器、陀螺仪和微处理器41电气连接，用以实现游梁2端部的运行轨迹以及加速度变化情况。功耗计量模块43输入端和开关磁阻电机驱动系统电气连接，功耗计量模块43的输出端和微处理器41电气连接，用以计量开关磁阻电机驱动系统的功耗。功耗计量模块为电能计量装置，如电度表，智能RTU等，该装置通过获取电压电流的数值然后计算出功耗。电机驱动模块45的信号输入端和微处理器41电气连接，电机驱动模块45的控制端和双出轴电机32电气连接，电源模块41和电机驱动模块45电气连接用以控制双出轴电机32。由于本实用新型需要对双出轴电机进行正反转控制，进而实现配重块33的左右移动。为了检测配重的位置，限位开关34设于滑动架31上并且与微处理器42电气连接用以获取配重块33的位置。配重块33可用金属铁或者其他高密度金属，限位开关34可采用接近开关、机械式接近开关、电磁式接近开关，如果应用电磁式接近开关，需要在配重块33的靠近接近开关的一侧设置导磁性材料如金属铁。在电机中往往需要控制器对电机进行控制，而开关磁阻电机具有较好的启动转矩以及换向功能，因此本实用新型采用开关磁阻电机作为双出轴电机32。相应的，电机驱动模块45为一种开关磁阻电机控制器。实时通信模块44和微处理器42电气连接。实时通信模块用以将抽油机的运行状态、功耗情况实时发送给抽油机管理人员。由于抽油机出油偏远的地方，或者一个人管理多个抽油机，因此需要通过通信网络实现对所有抽油机的监控，以免在抽油机故障时因无法得知而造成更大的损失。实时通信模块44就是一种通信装置，现有技术中常用的有GPRS通信模块、3G、4G通信模块以及低功耗的NB通信模块即窄带物联网通信方式。这些作为现有技术不在具体描述。

如图2所示，更好的，为了保证配重块33的平稳滑动，在滑动架31内部设置了滑动轴35。滑动轴35设有两个并且位于双出轴电机32的转轴的两侧。滑动轴35与滑动架31固定连接。配重块33中部设有滑孔，与滑动轴35对应，滑孔设有两个，并且位置重合。滑动轴35插接在配重块33的滑孔中，滑动轴35为配重提供导向和定位的功能。

更好的，为了能够在现场监视设备的运行情况，集中控制器还设有显示屏，显示屏和微处理器42电气连接。

综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本实用新型的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本实用新型的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，包括底座、设置在底座上的支架(1)和开关磁阻电机驱动系统、架设在支架(1)上端的游梁(2)，游梁(2)的一端和开关磁阻电机驱动系统联动，游梁(2)的另一端与悬绳器连接，其特征在于：

所述游梁(2)的上部设有助力装置(3)，所述助力装置包括滑动架(31)、双出轴电机(32)、配重块(33)、限位开关(34)，

所述滑动架(31)为长条形盒体，滑动架(31)与游梁(2)的上部固定连接，滑动架(31)的长度方向和游梁(2)的长度方向平行并且滑动架(31)的中心点和游梁(2)的中心点重合，

所述双出轴电机(32)设置在滑动架(31)的中心位置，双出轴电机(32)两端的转轴设有螺纹，所述配重块(33)设有两个，并且配重块(33)的中心设有螺孔，所述配重块(33)嵌设在滑动架(31)中，并且与双出轴电机(32)两端的转轴螺接连接，

所述双出轴电机(32)两端的转轴的螺纹方向相同，一个配重块(33)靠近滑动架(31)的端部时另一个配重块(33)靠近双出轴电机(32)，

所述游梁(2)挂接悬绳器的一端设有加速度传感器和陀螺仪，

所述游梁(2)上还设有集中控制器，所述集中控制器设有电源模块(41)、微处理器(42)、功耗计量模块(43)、实时通信模块(44)、电机驱动模块(45)，

所述加速度传感器、陀螺仪和微处理器(42)电气连接，所述功耗计量模块(43)输入端和开关磁阻电机驱动系统电气连接，功耗计量模块(43)的输出端和微处理器(42)电气连接，用以计量开关磁阻电机驱动系统的功耗，所述电机驱动模块(45)的信号输入端和微处理器(42)电气连接，所述电机驱动模块(45)的控制端和双出轴电机(32)电气连接，用以控制双出轴电机(32)，所述实时通信模块(44)和微处理器(42)电气连接，所述电源模块(41)和微处理器(42)、电机驱动模块(45)电气连接，所述限位开关(34)设于滑动架(31)上并且与微处理器(42)电气连接用以获取配重块(33)的位置。

2.根据权利要求1所述的一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，其特征在于：

所述双出轴电机(32)为开关磁阻磁阻电机。

3.根据权利要求1所述的一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，其特征在于：

所述实时通信模块(44)为GPRS通信模块。

4.根据权利要求1所述的一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，其特征在于：

所述滑动架(31)内部设有滑动轴(35)，所述滑动轴(35)与滑动架(31)固定连接，所述配重块(33)中部设有滑孔，所述滑动轴(35)插接在配重块(33)的滑孔中。

5.根据权利要求1所述的一种具有计量通信功能的磁阻电机驱动抽油机，其特征在于：

所述集中控制器还设有显示屏，所述显示屏和微处理器(42)电气连接。