CN217234204U - 游梁式抽油机刹车控制装置及游梁式抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田开采用抽油机领域，特别是涉及到了一种游梁式抽油机刹车控制装置及游梁式抽油机。游梁式抽油机刹车控制装置包括角度检测装置、刹车驱动装置和控制系统；角度检测装置用于安装在游梁式抽油机的转动部件上，采集转动部件的转动角度；刹车驱动装置用于驱动游梁式抽油机的刹车装置，对游梁式抽油机刹车或解除刹车；控制系统与所述角度检测装置和刹车驱动装置连接，具有刹车控制模块，所述刹车控制模块用于在角度检测装置检测到转动部件运动至目标角度时，控制刹车驱动装置对游梁式抽油机进行刹车，以及用于控制所述刹车驱动装置解除刹车。本实用新型解决了游梁式抽油机刹车操作繁琐，停机位置精确度差的问题。

Description

游梁式抽油机刹车控制装置及游梁式抽油机

技术领域

本实用新型涉及油田开采用抽油机领域，特别是涉及到了一种游梁式抽油机刹车控制装置及游梁式抽油机。

背景技术

游梁式抽油机是陆上油田采油系统的主要机械采油设备。其主要部件有驴头、游梁、平衡块、刹车装置等。在抽油机常规操作中，需要经常对抽油机进行检查和维修，如抽油机调平衡、调防冲距等维护工作中，都需要抽油机驴头、平衡块停到合适的位置。

在目前的操作中，主要依靠目测观察抽油机驴头的位置，手工定性操作刹车。若未停机到合适位置，需多次采取启停电机运转、目测、刹车的操作，才能使抽油机驴头、平衡块停到合适的位置。如需要将驴头停到上死点时，操作时是人工观察当前抽油机运行情况，提前停止电机运行，手拉刹车，完成停机操作。若未达指定位置，则需要再次启动电机运行，然后，停机，打手刹停止，过程中始终为人工观察、人工操作；同时，在停机后，需要打死刹操作的情况中，由于死刹是采用等距开槽方式（公告号为CN203962785U，公告日为2014年11月26日的专利说明书有相关记载），停机位置可能不能打入死刹，这时就需要调整停机位置，常规操作中需要放松刹车，让平衡块自由滑落再手动刹车，直到能够打入死刹，方可进行下步操作。

综上所述，在现有技术中，若将抽油机停在合适的位置，通过人工观测、多次启停电机，操作繁琐，且不能保证抽油机停机的精确定位，影响后续操作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种游梁式抽油机刹车控制装置，以解决游梁式抽油机刹车操作繁琐，停机位置精确度差的问题。

同时，本实用新型的目的还在于提供使用上述刹车控制装置的游梁式抽油机。

为了解决上述技术问题，本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置的技术方案如下：

游梁式抽油机刹车控制装置，包括：

角度检测装置，用于安装在游梁式抽油机的转动部件上，采集转动部件的转动角度，所述转动角度与游梁的姿态对应；

刹车驱动装置，用于驱动游梁式抽油机的刹车装置，对游梁式抽油机刹车或解除刹车；

控制系统，与所述角度检测装置和刹车驱动装置连接，具有刹车控制模块，所述刹车控制模块用于在角度检测装置检测到转动部件运动至目标角度时，控制游梁式抽油机的电机关闭、控制刹车驱动装置对游梁式抽油机进行刹车，以及用于控制所述刹车驱动装置解除刹车的同时控制游梁式抽油机的电机开启。

有益效果：本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置可通过所述角度检测装置来检测游梁式抽油机的转动部件的转动角度，从而得出驴头等转动部件的位置，进而使得控制系统能够通过驴头位置信息来控制刹车驱动装置对游梁式抽油机进行自动刹车，从而精确的将游梁式抽油机停在期望的位置，由此解决了游梁式抽油机刹车操作繁琐，停机位置精确度差的问题。

更进一步地，所述控制系统还包括步进控制模块，用于控制游梁式抽油机的电机步进运行。步进控制模块可连接游梁式抽油机的电机，从而实现对电机的步进控制，例如每次仅转动1°，从而实现对游梁式抽油机的任意位置准确停机，进而为对游梁式抽油机的死刹提供便利。

更进一步地，所述控制系统配置有手持控制器，用于显示抽油机运行状态和对控制系统发指令。手持控制器给控制游梁式抽油机的刹车提供了方便。

更进一步地，所述手持控制器具有指令暂时屏蔽模块，用于当前指令正在执行时，锁定键盘区域。指令暂时屏蔽模块能够避免对游梁式抽油机的控制产生冲突，避免故障发生。

更进一步地，所述控制系统预设有游梁式抽油机的前水平、后水平、上死点及下死点位，所述手持控制器配有对应的操作选项；所述转动部件为平衡块时，手持控制器（9）显示的检测角度α_实测与抽油机的驴头位置关系如下：当α_实测为90度时，驴头位于下死点，当α_实测为180度时，驴头位于上行中点，当α_实测为270度时，驴头位于上死点，当α_实测为360度时，驴头位于下行中点，所述α_实测为平衡块与水平线的夹角；所述转动部件为游梁或驴头时，按照角度调整公式α_实测·（180/α_最大）+180^°调整手持控制器（9）显示角度与驴头位置的对应关系，所述公式中，α_最大是驴头处于上死点与下死点时的夹角，α_实测是驴头与水平线的夹角，范围为～α_最大。预设位以及操作选项能够实现对游梁式抽油机的一键刹车，更加方便。

更进一步地，该控制装置还包括远程控制中心，用于显示抽油机运行状态和对控制系统发指令。远程控制中心可实现对游梁式抽油机的远程监测及控制，便于对多台游梁式抽油机进行集中管控。

更进一步地，所述刹车驱动装置为液压驱动装置，所述液压驱动装置以一刹车电机为动力源，与游梁式抽油机的刹车连杆传动连接。刹车电机作为刹车驱动装置的动力源，更加容易实现精准控制。

更进一步地，所述角度检测装置为角度传感器。角度传感器具有成本低，易安装的优点。

本实用新型的游梁式抽油机采用以下技术方案：游梁式抽油机，包括电机、转动部件和刹车装置，所述转动部件包括平衡块和驴头，该游梁式抽油机还包括刹车控制装置，所述刹车控制装置，包括：

角度检测装置，用于安装在游梁式抽油机的转动部件上，采集转动部件的转动角度，所述转动角度与游梁的姿态对应；

刹车驱动装置，用于驱动游梁式抽油机的刹车装置，对游梁式抽油机刹车或解除刹车；

控制系统，与所述角度检测装置和刹车驱动装置连接，具有刹车控制模块，所述刹车控制模块用于在角度检测装置检测到转动部件运动至目标角度时，控制刹车驱动装置对游梁式抽油机进行刹车，以及用于控制所述刹车驱动装置解除刹车的同时控制游梁式抽油机的电机开启。

更进一步地，所述控制系统还包括步进控制模块，用于控制游梁式抽油机的电机步进运行。

更进一步地，所述控制系统配置有手持控制器，用于显示抽油机运行状态和对控制系统发指令。

更进一步地，所述手持控制器具有指令暂时屏蔽模块，用于当前指令正在执行时，锁定键盘区域。

更进一步地，所述控制系统预设有游梁式抽油机的前水平、后水平、上死点及下死点位，所述手持控制器配有对应的操作选项；所述转动部件为平衡块时，手持控制器（9）显示的检测角度α_实测与抽油机的驴头位置关系如下：当α_实测为90度时，驴头位于下死点，当α_实测为180度时，驴头位于上行中点，当α_实测为270度时，驴头位于上死点，当α_实测为360度时，驴头位于下行中点，所述α_实测为平衡块与水平线的夹角；所述转动部件为游梁或驴头时，按照角度调整公式α_实测·（180/α_最大）+180^°调整手持控制器（9）显示角度与驴头位置的对应关系，所述公式中，α_最大是驴头处于上死点与下死点时的夹角，α_实测是驴头与水平线的夹角，范围为～α_最大。

更进一步地，该控制装置还包括远程控制中心，用于显示抽油机运行状态和对控制系统发指令。

更进一步地，所述刹车驱动装置为液压驱动装置，所述液压驱动装置以一刹车电机为动力源，与游梁式抽油机的刹车连杆传动连接。

更进一步地，所述角度检测装置为角度传感器。

更进一步地，所述刹车控制装置的角度检测装置设于所述平衡块远离曲柄的转动中心的一端。

本实用新型的游梁式抽油机的有益效果是由于采用了本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置的技术方案而获取，具体可参照游梁式抽油机刹车控制装置的有益效果，此处不予赘述。

附图说明

图1是本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置的实施例1的整体布置示意图；

图2是本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置的实施例1的系统运行框图；

图3是本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置的实施例1的手持式控制器的示意图；

图4是本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置的实施例1的使用状态图，同时是本实用新型的游梁式抽油机的结构示意图；

图5是图4中的游梁式抽油机的局部放大图。

附图标记说明： 1、驴头，2、游梁，3、平衡块，4、电机，5、控制柜，6、手刹机构，7、角度检测装置，8、控制系统，9、手持控制器，91、显示器，10、液压缸，11、刹车连杆。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的游梁式抽油机刹车控制装置的具体实施例：

如图1-5所示，该游梁式抽油机刹车控制装置包括角度检测装置7、刹车驱动装置、控制系统8、手持控制器9和远程控制中心（图中未示出）。

角度检测装置7用于安装在游梁式抽油机的转动部件上，采集转动部件的转动角度。在本实施例中，角度检测装置7具体采用的是角度传感器，所述的转动部件可以为游梁式抽油机的游梁2、平衡块3、驴头1等中的任意一个，或者在上述各部件中的两个上或者全部设置角度检测装置7。

刹车驱动装置用于驱动游梁式抽油机的刹车装置，对游梁式抽油机刹车和解除刹车。例如游梁式抽油机的刹车装置为抱瓦式刹车装置，在工作时，通过抱瓦与转动轮之间的抱紧和松开来实现刹车及解除刹车，本实施例中，刹车驱动装置则采用液压式驱动装置，该液压式驱动装置的动力源来自于刹车电机，刹车电机设于游梁式抽油机的控制柜5内，与刹车驱动装置的液压泵传动连接，液压泵进而连接液压缸10，液压缸10与游梁式抽油机的手刹的刹车连杆11传动连接，即可实现对刹车装置的驱动。

控制系统8的控制系统核心处理单元为PLC，设于游梁式抽油机的控制柜5内，与角度检测装置7和刹车驱动装置连接，具有刹车控制模块和步进控制模块，刹车控制模块用于在角度检测装置7检测到转动部件运动至目标角度时，控制游梁式抽油机的电机关闭，控制刹车驱动装置对游梁式抽油机进行刹车，以及用于控制所述刹车驱动装置解除刹车的同时控制游梁式抽油机的电机开启。步进控制模块用于与游梁式抽油机的电机4连接，控制电机4步进运动。

手持控制器9具有显示器91和操作选项，显示器用于显示抽油机的运动状态，操作选项通过按键来体现，用于对控制系统发指令。本实施例中，控制系统预设了游梁式抽油机的前水平、后水平、上死点及下死点位，手持控制器配有对应的操作选项（见图3）。包含上述选项外，手持控制器共设置了启动、停止、步进1、前水平、后水平、步进5、上死点、下死点、步进10等选项。

远程控制中心用于显示游梁式抽油机运行状态和对控制系统8发指令。

如图2所示，该控制装置的工作原理如下：

角度检测装置7采用无线角度传感器，安装在游梁式抽油机的平衡块3上，可检测平衡块3做固定圆周运动的实时角度；此处无线角度传感器具体是安装在平衡块3的远离曲柄的转动中心的一端，这样可以使角度传感器具有更大的行程，可有效提高测试精度并实现360°检测。

设定检测角度与抽油机位置的关系。角度检测装置7检测的角度用于游梁式抽油机所处位置的数据指示。手持控制器9显示的检测角度α_实测与驴头1位置存在如下关系：

当α_实测为90°时，驴头1位于下死点；

当α_实测为180°时，驴头1位于上行中点；

当α_实测为270°时，驴头1位于上死点；

当α_实测为360°时，驴头1位于下行中点；此时，α_实测为平衡块与水平线间的夹角。

在其它情况下，角度检测装置7也可安装在游梁2或驴头1等运动部件上，这时需要对角度进行修正与调整。当角度检测装置7安装在游梁2上或驴头1上时，角度调整公式为：α_实测x（180/α_最大）+180°。最大角度α_最大是驴头1处于上死点与下死点时的夹角。公式中实测角度α_实测是驴头1与水平线的夹角，范围为 ～α_最大。

角度检测装置7通过无线方式与控制系统8传送，无线采用近程通信协议Zigbee。

手持控制器9通过处理分析显示电路驱动液晶的显示器91显示当前游梁式抽油机的平衡块3的运行角度及是否处于调整锁定状态。由于具有指令暂时屏蔽功能，当前指令正在执行时，同步在显示器91显示，同时按键锁定，暂时无法输入其它指令，当前指令完成后，提示可执行新指令。使用时，操作人用手持控制器9，按相应操作按键发出操作指令。手持控制器9通过分析处理电路将按键指令发送给控制系统8。控制系统8接收到操作指令后，送入PLC预定软件进行分析处理，并同步将游梁式抽油机当前平衡块角度及游梁式抽油机运行状态送入PLC。PLC对接收的指令与状态信号进行分析判断，若当前游梁式抽油机处于预定位置且处于停止状态，调整结束；若当前游梁式抽油机不在预定位置且处于停止状态，发出开机指令，通过刹车驱动装置解锁刹车，游梁式抽油机运行。控制系统8实时检测游梁式抽油机的平衡块运行角度，若到达预定位置，发出停止指令，抽油机停止运行（电机4关闭）并自动刹车，完成调整。

定点位置停机流程描述：点按手持控制器9定点位置停机相关按钮后（以下以下死点为例），将定点位置停机信号发送给控制系统8，控制系统8接收到信号后，由内置程序进行分析计算并实时获取角度检测装置7的当前角度位置信号，进行分析判断后在抽油机到达下死点预定位置时将停止游梁式抽油机的电机4的工作并将刹车指令发送给刹车驱动装置，刹车驱动装置收到后，启动液压系统驱动刹车装置，实现定点位置停机。

步进系统实现流程描述：点按手持控制器9步进相关按钮后（以下以步进5为例），将步进5信号发送给控制系统。当游梁式抽油机处于运动状态时，控制系统8接收到信号后，由内置程序进行分析计算并实时获取角度检测装置的当前角度位置信号并进行分析判断，在游梁式抽油机的平衡块运行5°后，将停止游梁式抽油机的电机4的工作并将刹车指令发送给刹车驱动装置，启动液压系统驱动刹车装置，实现步进5度。而当游梁式抽油机处于停止状态时，控制系统接收到信号后，由内置程序分析计算后，向刹车驱动装置发出解锁信号，解除刹车并启动游梁式抽油机的电机运行，实时检测游梁式抽油机运动角度达到5度时，控制系统停止抽油机电机运行，并向刹车驱动装置发出自动刹车信号，实现步进5度控制。

本实用新型的游梁式抽油机的实施例，如图1-5所示，该游梁式抽油机与上述实施例中所介绍的游梁式抽油机的结构相同，此处不予赘述。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，包括：

角度检测装置（7），用于安装在游梁式抽油机的转动部件上，采集转动部件的转动角度，所述转动角度与游梁的姿态对应；

刹车驱动装置，用于驱动游梁式抽油机的刹车装置，对游梁式抽油机刹车或解除刹车；

控制系统（8），与所述角度检测装置（7）和刹车驱动装置连接，具有刹车控制模块，所述刹车控制模块用于在角度检测装置检测到转动部件运动至目标角度时，控制游梁式抽油机的电机关闭、控制刹车驱动装置对游梁式抽油机进行刹车，以及用于控制所述刹车驱动装置解除刹车的同时控制游梁式抽油机的电机开启。

2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，所述控制系统还包括步进控制模块，用于控制游梁式抽油机的电机（4）步进运行。

3.根据权利要求1或2所述的游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，所述控制系统配置有手持控制器（9），用于显示抽油机运行状态和对控制系统发指令。

4.根据权利要求3所述的游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，所述手持控制器（9）具有指令暂时屏蔽模块，用于当前指令正在执行时，锁定键盘区域。

5.根据权利要求3所述的游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，所述控制系统预设有游梁式抽油机的前水平、后水平、上死点及下死点位，所述手持控制器配有对应的操作选项；所述转动部件为平衡块时，手持控制器（9）显示的检测角度α_实测与抽油机的驴头位置关系如下：当α_实测为90度时，驴头位于下死点，当α_实测为180度时，驴头位于上行中点，当α_实测为270度时，驴头位于上死点，当α_实测为360度时，驴头位于下行中点，所述α_实测为平衡块与水平线的夹角；所述转动部件为游梁或驴头时，按照角度调整公式α_实测·（180/α_最大）+180^°调整手持控制器（9）显示角度与驴头位置的对应关系，所述调整公式中，α_最大是驴头处于上死点与下死点时的夹角，α_实测是驴头与水平线的夹角，范围为～α_最大。

6.根据权利要求1或2所述的游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，该控制装置还包括远程控制中心，用于显示抽油机运行状态和对控制系统发指令。

7.根据权利要求1或2所述的游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，所述刹车驱动装置为液压驱动装置，所述液压驱动装置以一刹车电机为动力源，与游梁式抽油机的刹车连杆传动连接。

8.根据权利要求1或2所述的游梁式抽油机刹车控制装置，其特征在于，所述角度检测装置（7）为角度传感器。

9.游梁式抽油机，包括电机、转动部件和刹车装置，所述转动部件包括平衡块（3）和驴头（1），其特征在于，该游梁式抽油机还包括权利要求1-8任一项所述的刹车控制装置。

10.根据权利要求9所述的游梁式抽油机，其特征在于，所述刹车控制装置的角度检测装置（7）设于所述平衡块（3）远离曲柄的转动中心的一端。

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