CN2140977Y - 一种游梁式抽油机的节能动力装置 - Google Patents

Abstract

一种游梁式抽油机的节能动力装置，它有定子、 转子等，其特征在于：转子在轴向分成由稀土永磁材 料制造在转子径向形成永磁磁极的部分和由高导磁 材料制造并在其中镶嵌有鼠笼线圈的鼠笼部分，定子 线圈所形成的磁极覆盖了转子的永磁磁极部分和鼠 笼两个部分。可以把由于活塞下降时释放的位能变 化为电能反向传输给电网，大大提高整个系统的总效 率，不受配重好坏的影响。而在起动时，具有异步电 机的起动性能。

Description

一种游梁式抽油机的节能动力装置，它适用于做游梁式抽油机等的驱动动力装置，应用于各处不能自喷而需要抽取的油田，属于一种具有电动机和发电机双重功能的电机。

在石油开采中，大部分的油井是不能自喷的油井，需要使用抽取设备把石油及油水混合液从油井下抽提上来。在油田中使用最多的是各种形式的抽油机。这些抽油机通过使油井下的活塞上下往复运动，达到抽油的目的。在这些抽油机中，使用最多的游梁式抽油机，他通过采用电动机驱动一套减速机构和一套曲柄连杆机构把电动机的等速旋转减速后变成游杆的上下往复运动，从而带动活塞的上下运动。由于活塞等具有较大的质量，在被提升时有较大的位能变化。这时电机做的功不仅被一些其它耗散力所消耗，而且还有一部分功（有时是一大部分功），被活塞等以自身的位能形式存贮。在活塞下降时，又把所存贮的位能释放出来。由于驱动游梁式抽油机的普通电动机不具备电动机与发电机的双重功能，因而活塞下降时所释放的能量不能吸收。这样游梁式抽油机的系统效率很低，一般只有17％左右。使用变工况电动机，也只能是使提升的半个周期中效率提高，而总的系统效率提高并不多。为提高系统效率，吸收活塞等下降时所释放的位能，现在的游梁式抽油机多采用配重的方法。这种方法虽然可以吸收活塞下降时所释放的位能，并在提升时反过来对活塞等做功。但是，由于各个油井的参数不同，因而所需的配重也不相同。就是同一口油井，随着地质参数的变化，所需的抽油机配重也会发生变化。同时，游梁式抽油机的配重量较大，调整困难。而游梁式抽油机的配重情况好坏对系统效率影响很大，因此在实际使用中由于配重不好而效率不高。

本实用新型的目的是发明一种游梁式抽油机使用的动力装置，它是一种可异步感应起动的稀土永磁电机。在工作时，具有交流同步电机的性质，在交流电网供电的条件下，可以把由于活塞下降时释放的位能变化为电能反向传输给电网，大大提高整个系统的总效率，不受配重好坏的影响。同时，在该电机启动时，具有异步电机的起动性能，能使用普通异步电机的起动方法起动。

本实用新型如附图1所示，它有定子1、定子线圈2、电机壳体3、转子4，其特征在于：转子4在轴向分成两个部分，其中的一部分由稀土永磁材料制造，在转子4径向形成永磁磁极，转子4轴向的另一部分由高导磁材料制造，并在其中镶嵌有鼠笼线圈5，定子线圈2所形成的磁极覆盖了转子4的永磁磁极部分和鼠笼两个部分。

附图1为本实用新型的结构示意图。

本实用新型在正常工作时，定子线圈2与交流电网相连，转子4处于同步旋转状态，转子4的转速与电网交流电在定子线圈2中产生的旋转磁场的转速一致。由于它们之间的速度差为零，因而转子4的鼠笼线圈5没有感应电流，因而也就不起作用。它与普通永磁转子交流同部电机一样，它具有普通交流同步电机所具有的优点。在转子4由于活塞阻力和重力作用而有变慢的趋势时，由交流电网供电做功，使活塞吸收电机所提供的能量。而当转子4由于活塞向下运动释放位能而使转子4有转快的趋势时，又通过交流电网吸收这一部分电能，达到电动机／发电机双功能的目的。

本实用新型在起动时，定子线圈2接入交流电网，电网交流电在定子线圈2产生一个旋转磁场。由于转子4一开始不动，旋转磁场与转子4上的永磁体作用时，相当于在转子4上施加一个振动力。特别是在转子4不动或转动较慢时，这个交变的振动力频率较高。在转子4以及所带整个装置的转动贯量作用下，该振动力对转子4的运动基本没有影响。而该旋转磁场与转子4上的鼠笼线圈5作用，将产生感生电流。同时这个旋转磁场又与这个感生电流产生的磁场相互作用，使转子4旋转。这与普通异步感应鼠笼电动机的工作原理和起动情况一样。当本实用新型由异步感应方式起动后，转子4的旋转转速已接近同步转速。这时，转子4上的永磁场与定子线圈2中产生的旋转磁场相互作用力已变为一种低频（和它们之间的频差相同）作用力。而由于它所带的活塞上下运动是交变负载，负载也在发生变化。它们相干涉后，总能出现这样一种情况：在作用力加速转子4时，活塞也处于向下运动过程中，电磁力和活塞重力同时正向拖动转子4，使转子加速而进入同步状态，完成起动过程。

由于本实用新型的转子有一部分是由稀土永磁材料制造的转子，在正常工作后，它等同于一台普通永磁转子的交流同步电机。在工作中，当转子转速在活塞向下运动过程中有超过电网频率的同步转速的趋势时，转子磁场在定子线圈中产生的电动势反向拖动电网，把转子旋转的机械能转换为电能。只要电网有足够的容量，就可以在不改变电网周波参数的条件下把转换的电能吸收。可以把由于活塞下降时释放的位能变化为电能反向传输给电网，大大提高整个系统的总效率，不受配重好坏的影响。而在起动时，由于转子另一部分装有感应鼠笼线圈，与普通异步感应鼠笼电机的起动和工作原理相同，因而可以使用普通异步电机的方法起动，具有异步电机的起动性能。

本实用新型的起动，可以使用异步电动机的直接起动方法，也可以采用降压起动方法，以减少起动时的冲击电流，本实用新型所使用的供电电网应有一定的容量，以减少起动过程中转子永磁段周期振荡产生的电流变化。

本实用新型中的转子4的鼠笼线圈部分和永磁体部分的轴长长度比可以为1比1，在可用于轻载或空载起动时，其可以减少鼠笼线圈部分的长度。

本实用新型中的由定子1、定子线圈2、电机壳体3、转子4的永磁体部分组成的稀土永磁同步电机可以如专利号为CN91203427的稀土永磁电机，其转子4也可以使用如专利申请号为CN92104149的“一种鼠笼罩极式结构的永磁转子”。还可以使用如专利申请号为CN92104199的“一种鼠笼埋极式结构的永磁转子”。

Claims (1)

1、一种游梁式抽油机的节能动力装置，它有定子1、定子线圈2、电机壳体3、转子4，其特征在于：转子4在轴向分成两个部分，其中的一部分由稀土永磁材料制造，在转子4径向形成永磁磁极，转子4轴向的另一部分由高导磁材料制造，并在其中镶嵌有鼠笼线圈5，定子线圈2所形成的磁极覆盖了转子4的永磁磁极部分和鼠笼两个部分。

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