CN210484455U - 数字化抽油机自动刹车装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了数字化抽油机自动刹车装置，包括连接杆、直线电机动子、直线电机定子、刹车控制模块、刹车凸轮、刹车轮毂、刹车片、刹车凸轮顶杆、复位弹簧、拉杆、横向拉杆、曲柄杆和支座，所述刹车控制模块的输出端连接直线电机定子，其中直线电机定子连接直线电机动子，所述直线电机动子连接连接杆，其中连接杆连接横向拉杆，所述横向拉杆端部连接曲柄杆，其中曲柄杆固定于支座上，所述曲柄杆一端连接垂直设置的拉杆，其中拉杆的另一端连接刹车凸轮，所述刹车轮毂外周设有刹车片，其中刹车片的首尾穿接在刹车凸轮顶杆上，且刹车片的首尾之间夹装有复位弹簧，所述刹车凸轮顶杆一端可与刹车凸轮可旋转铰接。

Description

数字化抽油机自动刹车装置

技术领域

本实用新型属于机采系统数字化设备技术领域，尤其涉及数字化抽油机自动刹车装置。

背景技术

游梁式抽油机是目前我国各油田常用的机械采油设备之一，而刹车系统是非常重要的操作控制系统，抽油机进行维护、修井、措施等作业时，均需要停井，并将刹车锁死，以保障施工安全。

长庆油田属典型的“三低”油田，低产井较多，截至2014年底，日产液小于1.2m³的油井1万口，占总开井数22.2%。由于受油藏低孔低渗特征及地层原始压力等的影响，低产低效油井储层物性差地层能量不足，使得油层渗流能力较小；低产低效油井一般液量小，压力恢复缓慢，续流时间长，流体渗流速度小，导致其液面以稳定缓慢的速度恢复；另外，如果油井连续开抽，流体液面会快速降低至一定值，其沉没度趋近于零，供液能力小，泵效极低，通常小于10%，致使泵筒长时间处于干磨状态。针对这部分井，通常根据动液面恢复情况，建立相应合理的间开制度，使油井实施间开生产，这样就需要一种可以借助网络实现远程控制的抽油机自动刹车装置。

实用新型专利“远程无线控制的抽油机自动刹车装置201420441629.5”，介绍一种可远程控制抽油机刹车装置，提高了刹车可靠性，又给油田生产带来一定方便性，但这类技术最大缺点是不能自动判断和控制抽油机远程启停位置，均处于半自动控制状态，不能按停机要求准确控制停机位置，给抽油机安全管控带来一定隐患。

实用新型专利“一种远程控制的抽油机自动刹车装置201621350671.1”，直线电机安装在上拉杆位置，安装位置不合理，不便于现场操作，同时不能有效借助杠杆原理，导致电机功率偏大，造成资源浪费，因此研发一种新型数字化抽油机自动刹车装置很有市场前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供数字化抽油机自动刹车装置，克服了现有技术中1：不能自动判断和控制抽油机远程启停位置，均处于半自动控制状态，不能按停机要求准确控制停机位置，给抽油机安全管控带来一定隐患；2：直线电机安装在上拉杆位置，安装位置不合理，不便于现场操作；3：不能有效借助杠杆原理，导致电机功率偏大，造成资源浪费等问题。

为了解决技术问题，本实用新型的技术方案是：数字化抽油机自动刹车装置，包括连接杆、直线电机动子、直线电机定子、刹车控制模块、刹车凸轮、刹车轮毂、刹车片、刹车凸轮顶杆、复位弹簧、拉杆、横向拉杆、曲柄杆和支座，所述刹车控制模块的输出端连接直线电机定子，其中直线电机定子连接直线电机动子，所述直线电机动子连接连接杆，其中连接杆连接横向拉杆，所述横向拉杆端部连接曲柄杆，其中曲柄杆固定于支座上，所述曲柄杆一端连接垂直设置的拉杆，其中拉杆的另一端连接刹车凸轮，所述刹车轮毂外周设有刹车片，其中刹车片的首尾穿接在刹车凸轮顶杆上，且刹车片的首尾之间夹装有复位弹簧，所述刹车凸轮顶杆一端可与刹车凸轮可旋转铰接，所述连接杆、直线电机动子、直线电机定子和横向拉杆设置于同一条直线上，所述刹车控制模块与抽油机控制柜RTU的输出端连接。

优选的，所述刹车控制模块包括三个通讯端口，其中两个通讯端口分别接收抽油机控制柜RTU发送开机和关机控制信号，第三个通讯端口反馈自动刹车装置的刹车状态，所有信号采用MODBUS－RTU协议进行通讯，所述刹车控制模块的通讯端口为支持RS485有线方式传输或可连接无线数传模块进行无线传输。

优选的，所述曲柄杆为“v”型结构，其中“v”型结构的曲柄杆的一端连接横向拉杆，其中“v”型结构的曲柄杆的另一端通过下连接头连接拉杆，其中下连接头竖直设置。

优选的，所述拉杆与刹车凸轮通过上连接头连接，其中上连接头、拉杆和下连接头设置于同一条直线上。

优选的，所述支座固定于固定架上。

优选的，所述刹车片为端部不连续的圆环形结构，其中圆环形结构的刹车片套设于刹车轮毂上，所述刹车凸轮顶杆穿过刹车片的两个端部与刹车凸轮连接。

优选的，所述连接杆、直线电机动子、直线电机定子、刹车控制模块设置于刹车控制柜中。

相对于现有技术，本实用新型的优点在于：

（1）本实用新型优化了刹车装置的整体结构和性能，结构合理、性能可靠，该刹车装置可根据站控平台指令，实现远程控制抽油机停机位置的精确控制，大大减少了安全风险，提高了数字化抽油机安全管控水平；

（2）本实用新型当油井需要间开时，为避免重复劳动减轻工人劳动强度，可采用远程启停功能，无需派人到现场手动操作，保障无人值守井场的安全性，采用远程控制的数字化抽油机自动刹车装置可实现油井的自动刹车功能；

（3）本实用新型无需专人到现场手动操作、操作简单、提高了抽油机的工作效率，节省人力和时间成本，避免了无人值守油井的安全隐患。

附图说明

图1、本实用新型数字化抽油机自动刹车装置的结构示意图；

图2、本实用新型数字化抽油机自动刹车装置的自动刹车流程图。

附图标记说明：

1-连接杆，2-直线电机动子，3-直线电机定子，4-刹车控制模块，5-固定架，6-上连接头，7-刹车凸轮，8-刹车轮毂，9-刹车片，10-刹车凸轮顶杆，11-复位弹簧，12-拉杆，13-下连接头，14-横向拉杆，15-曲柄杆，16-支座，17-刹车控制柜。

具体实施方式

下面结合实施例描述本实用新型具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，本实用新型公开了数字化抽油机自动刹车装置，包括连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3、刹车控制模块4、刹车凸轮7、刹车轮毂8、刹车片9、刹车凸轮顶杆10、复位弹簧11、拉杆12、横向拉杆14、曲柄杆15和支座16，所述刹车控制模块4的输出端连接直线电机定子3，其中直线电机定子3连接直线电机动子2，所述直线电机动子2连接连接杆1，其中连接杆1连接横向拉杆14，所述横向拉杆14端部连接曲柄杆15，其中曲柄杆15固定于支座16上，所述曲柄杆15一端连接垂直设置的拉杆12，其中拉杆12的另一端连接刹车凸轮7，所述刹车轮毂8外周设有刹车片9，其中刹车片9的首尾穿接在刹车凸轮顶杆10上，且刹车片9的首尾之间夹装有复位弹簧11，所述刹车凸轮顶杆10一端可与刹车凸轮7可旋转铰接，所述连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3和横向拉杆14设置于同一条直线上，所述刹车控制模块4与抽油机控制柜RTU的输出端连接。

实施例2

如图1所示，本实用新型公开了数字化抽油机自动刹车装置，包括连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3、刹车控制模块4、刹车凸轮7、刹车轮毂8、刹车片9、刹车凸轮顶杆10、复位弹簧11、拉杆12、横向拉杆14、曲柄杆15和支座16，所述刹车控制模块4的输出端连接直线电机定子3，其中直线电机定子3连接直线电机动子2，所述直线电机动子2连接连接杆1，其中连接杆1连接横向拉杆14，所述横向拉杆14端部连接曲柄杆15，其中曲柄杆15固定于支座16上，所述曲柄杆15一端连接垂直设置的拉杆12，其中拉杆12的另一端连接刹车凸轮7，所述刹车轮毂8外周设有刹车片9，其中刹车片9的首尾穿接在刹车凸轮顶杆10上，且刹车片9的首尾之间夹装有复位弹簧11，所述刹车凸轮顶杆10一端可与刹车凸轮7可旋转铰接，所述连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3和横向拉杆14设置于同一条直线上，所述刹车控制模块4与抽油机控制柜RTU的输出端连接。

优选的，如图1所示，所述刹车控制模块4包括三个通讯端口，其中两个通讯端口分别接收抽油机控制柜RTU发送开机和关机控制信号，第三个通讯端口反馈自动刹车装置的刹车状态，所有信号采用MODBUS－RTU协议进行通讯，所述刹车控制模块4的通讯端口为支持RS485有线方式传输或可连接无线数传模块进行无线传输。

实施例3

如图1所示，本实用新型公开了数字化抽油机自动刹车装置，包括连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3、刹车控制模块4、刹车凸轮7、刹车轮毂8、刹车片9、刹车凸轮顶杆10、复位弹簧11、拉杆12、横向拉杆14、曲柄杆15和支座16，所述刹车控制模块4的输出端连接直线电机定子3，其中直线电机定子3连接直线电机动子2，所述直线电机动子2连接连接杆1，其中连接杆1连接横向拉杆14，所述横向拉杆14端部连接曲柄杆15，其中曲柄杆15固定于支座16上，所述曲柄杆15一端连接垂直设置的拉杆12，其中拉杆12的另一端连接刹车凸轮7，所述刹车轮毂8外周设有刹车片9，其中刹车片9的首尾穿接在刹车凸轮顶杆10上，且刹车片9的首尾之间夹装有复位弹簧11，所述刹车凸轮顶杆10一端可与刹车凸轮7可旋转铰接，所述连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3和横向拉杆14设置于同一条直线上，所述刹车控制模块4与抽油机控制柜RTU的输出端连接。

优选的，如图1所示，所述刹车控制模块4包括三个通讯端口，其中两个通讯端口分别接收抽油机控制柜RTU发送开机和关机控制信号，第三个通讯端口反馈自动刹车装置的刹车状态，所有信号采用MODBUS－RTU协议进行通讯，所述刹车控制模块4的通讯端口为支持RS485有线方式传输或可连接无线数传模块进行无线传输。

优选的，如图1所示，所述曲柄杆15为“v”型结构，其中“v”型结构的曲柄杆15的一端连接横向拉杆14，其中“v”型结构的曲柄杆15的另一端通过下连接头13连接拉杆12，其中下连接头13竖直设置。

实施例4

如图1所示，本实用新型公开了数字化抽油机自动刹车装置，包括连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3、刹车控制模块4、刹车凸轮7、刹车轮毂8、刹车片9、刹车凸轮顶杆10、复位弹簧11、拉杆12、横向拉杆14、曲柄杆15和支座16，所述刹车控制模块4的输出端连接直线电机定子3，其中直线电机定子3连接直线电机动子2，所述直线电机动子2连接连接杆1，其中连接杆1连接横向拉杆14，所述横向拉杆14端部连接曲柄杆15，其中曲柄杆15固定于支座16上，所述曲柄杆15一端连接垂直设置的拉杆12，其中拉杆12的另一端连接刹车凸轮7，所述刹车轮毂8外周设有刹车片9，其中刹车片9的首尾穿接在刹车凸轮顶杆10上，且刹车片9的首尾之间夹装有复位弹簧11，所述刹车凸轮顶杆10一端可与刹车凸轮7可旋转铰接，所述连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3和横向拉杆14设置于同一条直线上，所述刹车控制模块4与抽油机控制柜RTU的输出端连接。

优选的，如图1所示，所述刹车控制模块4包括三个通讯端口，其中两个通讯端口分别接收抽油机控制柜RTU发送开机和关机控制信号，第三个通讯端口反馈自动刹车装置的刹车状态，所有信号采用MODBUS－RTU协议进行通讯，所述刹车控制模块4的通讯端口为支持RS485有线方式传输或可连接无线数传模块进行无线传输。

优选的，如图1所示，所述曲柄杆15为“v”型结构，其中“v”型结构的曲柄杆15的一端连接横向拉杆14，其中“v”型结构的曲柄杆15的另一端通过下连接头13连接拉杆12，其中下连接头13竖直设置。

优选的，如图1所示，所述拉杆12与刹车凸轮7通过上连接头6连接，其中上连接头6、拉杆12和下连接头13设置于同一条直线上。

优选的，如图1所示，所述支座16固定于固定架5上。

实施例5

如图1所示，本实用新型公开了数字化抽油机自动刹车装置，包括连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3、刹车控制模块4、刹车凸轮7、刹车轮毂8、刹车片9、刹车凸轮顶杆10、复位弹簧11、拉杆12、横向拉杆14、曲柄杆15和支座16，所述刹车控制模块4的输出端连接直线电机定子3，其中直线电机定子3连接直线电机动子2，所述直线电机动子2连接连接杆1，其中连接杆1连接横向拉杆14，所述横向拉杆14端部连接曲柄杆15，其中曲柄杆15固定于支座16上，所述曲柄杆15一端连接垂直设置的拉杆12，其中拉杆12的另一端连接刹车凸轮7，所述刹车轮毂8外周设有刹车片9，其中刹车片9的首尾穿接在刹车凸轮顶杆10上，且刹车片9的首尾之间夹装有复位弹簧11，所述刹车凸轮顶杆10一端可与刹车凸轮7可旋转铰接，所述连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3和横向拉杆14设置于同一条直线上，所述刹车控制模块4与抽油机控制柜RTU的输出端连接。

优选的，如图1所示，所述刹车控制模块4包括三个通讯端口，其中两个通讯端口分别接收抽油机控制柜RTU发送开机和关机控制信号，第三个通讯端口反馈自动刹车装置的刹车状态，所有信号采用MODBUS－RTU协议进行通讯，所述刹车控制模块4的通讯端口为支持RS485有线方式传输或可连接无线数传模块进行无线传输。

优选的，如图1所示，所述曲柄杆15为“v”型结构，其中“v”型结构的曲柄杆15的一端连接横向拉杆14，其中“v”型结构的曲柄杆15的另一端通过下连接头13连接拉杆12，其中下连接头13竖直设置。

优选的，如图1所示，所述拉杆12与刹车凸轮7通过上连接头6连接，其中上连接头6、拉杆12和下连接头13设置于同一条直线上。

优选的，如图1所示，所述支座16固定于固定架5上。

优选的，如图1所示，所述刹车片9为端部不连续的圆环形结构，其中圆环形结构的刹车片9套设于刹车轮毂8上，所述刹车凸轮顶杆10穿过刹车片9的两个端部与刹车凸轮7连接。

优选的，如图1所示，所述连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3、刹车控制模块4设置于刹车控制柜17中。

本实用新型所述的刹车控制模块4为单片机，属于现有技术。

刹车控制模块4的通讯端口可支持RS485有线方式传输，也可连接无线数传模块，进行无线传输；刹车控制模块4有三个通讯端口，其中两个通讯端口分别接收抽油机RTU发送开机和关机控制信号，另外一个通讯端口反馈自动刹车装置的刹车状态，是紧刹车还是松刹车，所有信号采用MODBUS－RTU协议进行通讯，当接收到抽油机RTU发送的抽油机启停控制命令后，驱动各继电器动作，控制直线电机运动或停止，带动刹车装置完成动作，同时为了确保现场人员安全，刹车控制模块4设有语音报警功能，提醒马上开井，注意安全，在语音报警完成后再执行起停抽油机和起停刹车等操作。

使用数字化抽油机自动刹车装置前，将连接杆1与横向拉杆14用螺栓连接，连接杆1、直线电机动子2、直线电机定子3和刹车控制模块4安装在刹车控制柜17中，刹车控制柜17固定与抽油机底座上，且直线电机动子2、连接杆1和横向拉杆14要处于同一条直线上，连接杆1与直线电机动子2通过螺纹连接，可通过螺纹旋进的长短来调节连接杆1的长度。

本实用新型的工作原理和操作过程如下：

停机操作：如图2所示，当井场RTU接收到远程上位机停机指令，井场RTU向抽油机控制柜的RTU发送停机指令，抽油机控制柜的RTU向刹车控制柜的刹车控制模块4发送停机指令，刹车控制模块4收到停机指令后控制刹车装置进行刹车，开始语音报警提醒“关井操作倒数30秒，请注意安全，关井操作倒数20秒，请注意安全，关井操作倒数10秒，请注意安全，停抽油机”，此时抽油机控制柜的RTU根据位移传感器采集的抽油机悬点位置位移信号，确定30秒后抽油机驴头位置，当驴头位置到达下死点时，抽油机控制柜的RTU向刹车控制模块4传递刹车指令，抽油机停止运转，刹车控制模块4收到刹车指令后，控制直线电机动子2向左运动，带动连接杆1向左运动，连接杆1带动横向拉杆14向左运动，横向拉杆14带动拉杆12向下运动，拉杆12带动刹车凸轮7转动，在刹车凸轮顶杆10的拉力作用下，刹车凸轮7推动刹车片9两端部收拢，复位弹簧11被压缩，直到直线电机动子2运动至预先设定好的冲程位置，实现抽油机刹车，同时保证在刹车过程中，抽油机缓慢停止。

开机操作：如图2所示，当井场RTU接收到远程上位机开机指令，指令首先传递到抽油机控制柜的RTU，抽油机控制柜的RTU将指令传递给刹车控制模块4，刹车控制模块4收到停机指令后，向抽油机控制柜的RTU发送刹车状态，如果状态为松刹车，30秒后语音报警完毕后，抽油机控制柜的RTU开启抽油机，如果状态为紧刹车，刹车控制模块4开始语音报警提醒“开井操作倒数30秒，请注意安全，开井操作倒数20秒，请注意安全，开井操作倒数10秒，请注意安全，启抽油机”，30秒后，刹车控制模块4控制直线电机动子2向右运动，连接杆1带动横向拉杆14向右运动，横向拉杆14带动拉杆12向上运动，拉杆12带动刹车凸轮7反向转动，同时刹车片9反向转动松开，复位弹簧11被松开，直到直线电机动子2运动至预先设定好的冲程位置，抽油机开始运转。

本实用新型的直线电机动子2和直线电机定子3之间始终保持一定的空气间隙而不接触，这就消除了接触摩擦阻力，因而大大提高了系统的灵敏度、快速性和随动性，避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足的缺点。

本实用新型优化了刹车装置的整体结构和性能，结构合理、性能可靠，该刹车装置可根据站控平台指令，实现远程控制抽油机停机位置的精确控制，大大减少了安全风险，提高了数字化抽油机安全管控水平。

本实用新型当油井需要间开时，为避免重复劳动减轻工人劳动强度，可采用远程启停功能，无需派人到现场手动操作，保障无人值守井场的安全性，采用远程控制的数字化抽油机自动刹车装置可实现油井的自动刹车功能。

本实用新型无需专人到现场手动操作、操作简单、提高了抽油机的工作效率，节省人力和时间成本，避免了无人值守油井的安全隐患。

上面对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。

Claims (7)

1.数字化抽油机自动刹车装置，其特征在于：包括连接杆（1）、直线电机动子（2）、直线电机定子（3）、刹车控制模块（4）、刹车凸轮（7）、刹车轮毂（8）、刹车片（9）、刹车凸轮顶杆（10）、复位弹簧（11）、拉杆（12）、横向拉杆（14）、曲柄杆（15）和支座（16），所述刹车控制模块（4）的输出端连接直线电机定子（3），其中直线电机定子（3）连接直线电机动子（2），所述直线电机动子（2）连接连接杆（1），其中连接杆（1）连接横向拉杆（14），所述横向拉杆（14）端部连接曲柄杆（15），其中曲柄杆（15）固定于支座（16）上，所述曲柄杆（15）一端连接垂直设置的拉杆（12），其中拉杆（12）的另一端连接刹车凸轮（7），所述刹车轮毂（8）外周设有刹车片（9），其中刹车片（9）的首尾穿接在刹车凸轮顶杆（10）上，且刹车片（9）的首尾之间夹装有复位弹簧（11），所述刹车凸轮顶杆（10）一端可与刹车凸轮（7）可旋转铰接，所述连接杆（1）、直线电机动子（2）、直线电机定子（3）和横向拉杆（14）设置于同一条直线上，所述刹车控制模块（4）与抽油机控制柜RTU的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的数字化抽油机自动刹车装置，其特征在于：所述刹车控制模块（4）包括三个通讯端口，其中两个通讯端口分别接收抽油机控制柜RTU发送开机和关机控制信号，第三个通讯端口反馈自动刹车装置的刹车状态，所有信号采用MODBUS－RTU协议进行通讯，所述刹车控制模块（4）的通讯端口为支持RS485有线方式传输或可连接无线数传模块进行无线传输。

3.根据权利要求1所述的数字化抽油机自动刹车装置，其特征在于：所述曲柄杆（15）为“v”型结构，其中“v”型结构的曲柄杆（15）的一端连接横向拉杆（14），其中“v”型结构的曲柄杆（15）的另一端通过下连接头（13）连接拉杆（12），其中下连接头（13）竖直设置。

4.根据权利要求1所述的数字化抽油机自动刹车装置，其特征在于：所述拉杆（12）与刹车凸轮（7）通过上连接头（6）连接，其中上连接头（6）、拉杆（12）和下连接头（13）设置于同一条直线上。

5.根据权利要求1所述的数字化抽油机自动刹车装置，其特征在于：所述支座（16）固定于固定架（5）上。

6.根据权利要求1所述的数字化抽油机自动刹车装置，其特征在于：所述刹车片（9）为端部不连续的圆环形结构，其中圆环形结构的刹车片（9）套设于刹车轮毂（8）上，所述刹车凸轮顶杆（10）穿过刹车片（9）的两个端部与刹车凸轮（7）连接。

7.根据权利要求1所述的数字化抽油机自动刹车装置，其特征在于：所述连接杆（1）、直线电机动子（2）、直线电机定子（3）、刹车控制模块（4）设置于刹车控制柜（17）中。

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