CN2553109Y - 楼式平衡箱游梁抽油机 - Google Patents

Abstract

楼式平衡箱游梁抽油机是油田的一种采油设备，特点是抽油机的平衡装置采用了一种楼式平衡箱，其上部铰/挂在游梁尾端上部，其下部通过靠闩联接在游梁尾端下部。靠闩闩牢时，抽油机处于工作状态；退出靠闩，楼式平衡箱自由悬挂在游梁尾端，抽油机处于调整平衡状态，可现场随机实测并显示楼式平衡箱质心下置距离H。根据计算数据增减上、下箱中平衡重物的数量，调变H的大小，将楼式平衡箱的质心规定在最佳位置，就恰好能够同时平衡悬点负荷的重力和惯性力，既可储存位能，又可储存动能，使抽油机的位能和动能都不会在运动中流失，从而大幅度降低曲柄扭矩峰值，消除负功，节能显著并提高综合效益。

Description

楼式平衡箱游梁抽油机

1.技术领域。本发明涉及用于石油矿场的游梁抽油机，是一种机井抽油设备。

2.背景技术。迄今使用最为广泛的机井抽油设备，是采用曲柄平衡的常规游梁抽油机，这是因为它具有结构简单、可靠耐用等优点的缘故。但常规游梁抽油机耗材、费电，是长期未能解决的一个难题。

根据游梁下置平衡原理设计的高效节能杆件抽油机(专利号92115106.3)以及平衡臂式两级平衡游梁抽油机(专利号96201421.4)，初步克服了常规游梁抽油机耗材、费电的缺点，但前者调节机构复杂，容易发生故障，后者只有一个主平衡箱，不能充分调变下置平衡质量质心的下置距离H，更不能在现场调变时实测H的大小，因此不能将H规定为实际需要指定的数值，而不能达到最佳平衡状态，需要继续完善、改进。

3.发明目的和发明内容。本发明的目的，是提供一种可根据油井井况和抽油机工况计算所得数据，用简单、可靠、易行的结构将质心下置距离H规定在最佳位置的下置平衡游梁抽油机。

此发明目的，由“楼式平衡箱游梁抽油机”的技术方案来实现。这个技术方案是在高效节能杆件抽油机和平衡臂式两级平衡游梁抽油机专利技术的基础上加以改进而形成的，主要在于：抽油机的平衡装置采用了具有规定质心结构的楼式平衡箱，描述如下：一种楼式平衡箱游梁抽油机，包括动力机(1)，带传动装置(3)，减速机(4)，曲柄(5)，连杆(6)，横梁及横梁轴承座(10)，游梁(8)，游梁支承(7)，片状或轮状驴头(9)及挂在驴头上的悬绳器(11)，刹车装置(12)，支架(14)，底盘(2)和承冲装置(13)，特征在于：抽油机平衡装置是一种楼式平衡箱(16)，其上部铰/挂在游梁(8)尾端的上部，其下部通过靠闩(24)联接在游梁(8)尾端的下部。

4.发明效果。由于楼式平衡箱具有规定质心的结构，可在抽油机安装之时或在安装之前，根据工况、井况计算所得数据，将游梁下置平衡装置-楼式平衡箱的质心规定在最佳位置，亦即将H调变为指定的最佳数值，获得最好的平衡效果。又由于楼式平衡箱的规定质心结构是一种结构而不是一种机构，结构不容易损坏，并且此结构十分简单，因此，与常规游梁抽油机和现有下置平衡游梁抽油机相比，本发明抽油机兼有结构简单、装拆方便、节能效果显著的优点，具体说：结构简单可靠、成本低廉和维修装卸方便等更优于常规游梁抽油机；提升能力、节能效果、适应性强等使用性能更优于现有下置平衡游梁抽油机。

5.附图说明

图1为楼式平衡箱游梁抽油机实施例的结构示意图。

图2至图5为楼式平衡箱的结构示意图。

图6为图1实施例抽油机现场随机实测楼式平衡箱质心下置距离H的状态图。

图中，1-动力机，2-底盘，3-带传动装置，4-减速机，5-曲柄，6-连杆，7-游梁支承，8-游梁，9-驴头，10-横梁及横梁轴承座，11-悬绳器，12-刹车装置，13-承冲装置14-支架，15-下支架，16-楼式平衡箱，16.1-上平衡箱，16.2-下平衡箱16.3-立柱，16.4-顶板，16.5-底板，16.6-垫片，16.7-平衡箱/块，17-上箱隔板，18-下箱隔板，19-后侧面挂轴，20-后侧面吊耳，21-吊耳，22-挂轴，23-挂座，24-靠闩，25-楔形槽座，26-直槽座，26.1-螺栓，27-标尺，28-吊线，29-重锤。

O-游梁摆动中心，OO-通过O点与游梁平行的直线，称游梁作用线，G-下置平衡质量之质心，H-质心G之下置距离，FF—平衡箱之中线或对称面，与游梁作用线垂直，KK、JJ—分别在点K或J吊起平衡箱时之重垂线。

6.具体实施方式、实施例。参看图1，这是楼式平衡箱游梁抽油机的实施例，其基本结构与常规游梁抽油机相同：由动力机(1)通过带传动装置(3)和减速机(4)减速后，驱动装在减速机输出轴两端的曲柄(5)旋转，再通过连杆(6)以及横梁和横梁轴承座(10)，带动游梁(8)绕游梁支承(7)的中心O上、下摇摆，装在游梁前端的驴头同步摇摆，挂在驴头上的悬绳器就和抽油杆一起上下运动，完成抽油工作，特征在于：抽油机的平衡装置，是一种楼式平衡箱(16)，并且其上部饺/挂在游梁(8)尾端的上部，其下部通过靠闩(24)联接在游梁(8)尾端的下部。

本实施例采用了一种框架结构楼式平衡箱—用四根等长立柱(16.3)，焊接顶板(16.4)和底板(16.5)构成一个框架，该框架将上平衡箱(16.1)与/或下平衡箱(16.2)联结为具有两个对称面的整体，一个对称面与整机对称面重合，另一个对称面FF与游梁作用线OO垂直；并且上平衡箱(16.1)和下平衡箱(16.2)的上部均设置有至少一块横向隔板(17)和(18)，上平衡箱(16.1)与下平衡箱(16.2)的后侧面或底部均设置结构简单的排重门，例如开一个孔，用插板控制孔的启闭。增减上平衡箱(16.1)和下平衡箱(16.2)中重物的数量，可使质心G沿平衡箱中线FF移动，达到调变质心下置距离H的目的。排重门用来卸去平衡质量。隔板(17)、(18)用来阻止平衡箱中的重物在抽油机运转中滚动。

楼式平衡箱还具有标尺机构和包容机构—标尺结构是：楼式平衡箱侧面中线FF处，置有自游梁作用线OO起算的标尺27。包容结构是楼式平衡箱前侧两根立柱在整机对称面垂直方向的间距大于游梁尾端的宽度，以便现场实测楼式平衡箱质心时游梁尾端可伸进立柱间的空档。

楼式平衡箱(16)之结构多种多样：参看图1和图2，框架上、下部同时联接有上平衡箱(16.1)和下平衡箱(16.2)，适用于一般场合；参看图3，框架上部联接有上平衡箱(16.1)，适用于稠油井、低冲次抽油机；参看图4，框架下部联接有下平衡箱(16.2)，适用于浅井、高冲次抽油机；参看图5，框架内部滑配平衡箱(16.7)：构成框架的立柱(16.3)设计成导轨，导轨上刻有标尺，平衡箱/块(16.7)通过导轨与框架滑配。平衡箱/块(16.7)在框架结构中位置的调节，可用千斤顶等常规举升工具进行，也可设置专用的螺杆机构或气液升降机构，平衡箱/块(16.7)调节到规定位置后，用螺栓或常规夹紧装置加以固定。不论是何种结构，楼式平衡箱(16)的上部还可联有辅助上箱/块。下部还可联接多个辅助下箱/块，并且最底部下箱/块的顶面上设置有厚度不小于5～10毫米的垫片(16.6)，将最底部下箱/块卸在承冲装置上，取去垫片，抽油机可正常运转而不会与卸下的下箱/块碰撞，取去的垫片复位又可将卸下的下箱/块重新联接在楼式平衡箱(16)上。这种结构将有利于初装运转时减轻电机负荷并有利于“碰泵”等作业。

楼式平衡箱(16)的上部铰/挂在游梁(8)尾端的上部，采用一种挂轴·挂座结构：楼式平衡箱(16)前侧面的上部，连接有至少一对吊耳(21)，该吊耳中穿有挂轴(22)；游梁(8)尾端上部联接有挂座(23)，楼式平衡箱(16)通过挂轴(22)与挂座(23)相配合而铰/挂在游梁(8)尾端的上部。也可倒过来安装：挂轴装在游梁尾端上部，轴座或挂钩装在楼式平衡箱前侧上部。

楼式平衡箱(16)后侧面的上部也可装有吊耳(20)和挂轴(19)，并且挂轴(19)和挂轴(22)沿楼式平衡箱高度方向错开一个距离，这可增大楼式平衡箱质心下置距离的调节范围。

楼式平衡箱(16)的下部通过靠闩(24)联接在游梁(8)尾端下部，有多种安装方式，本实施例采用楔块升降结构：楼式平衡箱(16)内侧下部固结一对直槽座(26)，直槽中滑配靠闩(24)，拧转直槽座底部螺栓(26.1)或在靠闩(24)与直槽座底面间打入楔片，将靠闩(24)向上挤入楔形槽座(25)的楔形槽中，楔形槽座(25)与游梁尾端下部联为一体并向下开口，靠闩(24)的截面下半为矩形，上半为楔形。也可采用靠闩联接结构：靠闩(24)置于直槽座(26)的槽中，并用螺栓与游梁尾端下部牢固联接。还可采用勾头结构，游梁尾端下部有一个向上开口的勾头，勾头中置有靠闩(24)，抽油机工作时楼式平衡箱前侧与靠闩相靠，用螺栓将它们连接在一起。

实测质心G下置距离H的方法：参看图1，吊起挂轴(19)或(22)时，重垂线KK和JJ必经过平衡装置的质心G；楼式平衡箱对于FF对称，G又在FF上，故KK；JJ；FF必汇交于G。有两种实测H的方法：一种是在挂轴(19)或(22)的中央吊起楼式平衡箱，通过挂轴中心的重垂线KK或JJ和FF的交点，就是质心G；另一种是现场随机实测方法：参看图6，楼式平衡箱通过挂轴(22)铰挂在游梁尾端的挂座(23)上，退下或抽去靠闩(24)，游梁尾端伸进立柱间的空档，楼式平衡箱处于自由悬挂状态，相应重垂线JJ与中线FF的交点就是质心G。在挂轴(22)上用吊线(28)悬挂重锤(29)，标尺(27)上可显示出楼式平衡箱质心下置距离H，如增减上、下平衡箱中重物的数量，就可将H调变到符合要求。前一种方法用于装机前的准备工作；后一种方法用于装机时的细调或更换冲次、冲程时调节平衡，可不用吊车。这就说明，楼式平衡箱游梁抽油机具备完整的规定质心结构—将平衡装置质心规定在指定位置的结构，而且该结构和现有调节机构不同，是如此简单、易行、可靠。

必须说明：本发明实施例采用了前置式结构，横梁和横梁轴承座(10)安装在游梁(8)的前部；也可采用后置式，只要将横梁和横梁轴承座(10)设置在游梁后部，就得到后置式的楼式平衡箱游梁抽油机了。

本发明铰/挂、闩紧在游梁尾端的楼式平衡箱(16)，可单独使用，也可与常规平衡方式—曲柄平衡混合使用，即图1实施例中曲柄(5)上可装有平衡块，因此，本发明还可用来对常规游梁抽油机进行节能改造，只要是游梁抽油机，都可采用本发明的平衡装置。

本发明实施例中的游梁(8)，采用了一种整体结构的弯游梁，也可采用直游梁或组合弯游梁。组合弯游梁由平衡臂和直游梁联接构成：平衡臂前端上部铰/挂在直游梁尾端上部，平衡臂前端下部靠牢在直游梁尾端下部。

本发明抽油机的支架，可采用常规结构；也可采用塔式支架结构，特征在于整个支架由支架(14)和下支架(15)用螺栓联接构成，而下支架(15)和底盘(2)焊接为一体。本发明抽油机的曲柄，可采用直曲柄；也可采用三角曲柄，特征在于：联接诸曲柄销孔中心的直线与曲柄主轴孔联为一个三角形。

本发明实施例机型，装有失载承冲装置(13)，为使失载更为安全，还可在带传动装置(3)的小带轮上或减速机(4)的输入轴上，装设一种电控刹车装置，并且该电控刹车装置与电动机(1)的过载保护装置联动：驴头失载，过载保护装置跳闸，电动机断电，电控刹车装置通电刹车；过载保护装置复原，电控刹车装置断电松开。

Claims (10)

1.一种楼式平衡箱游梁抽油机，包括动力机(1)，带传动装置(3)，减速机(4)，曲柄(5)，连杆(6)，横梁及横梁轴承座(10)，游梁(8)，游梁支承(7)，片状或轮状驴头(9)及挂在驴头上的悬绳器(11)，刹车装置(12)，支架(14)，底盘(2)和承冲装置(13)，特征在于：抽油机的平衡装置是一种楼式平衡箱(16)，其上部铰/挂在游梁(8)尾端的上部，其下部通过靠闩(24)联接在游梁(8)尾端下部。

2.根据权利要求1的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：楼式平衡箱(16)是一种框架结构楼式平衡箱—用四根等长立柱(16.3)焊接顶板(16.4)和底板(16.5)构成一个框架，该框架联接有上平衡箱(16.1)和/或下平衡箱(16.2)，构成具有两个对称面的独立整体，一个对称面与抽油机对称面重合，另一个对称面与游梁作用线垂直，并且具有标尺结构和包容结构—标尺结构是：楼式平衡箱的侧面中线处设有自游梁作用线起算的标尺(27)；包容结构是：楼式平衡箱前侧的两根立柱在整机对称面垂直方向的间距大于游梁尾端的宽度。

3.根据权利要求1、2的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：楼式平衡箱(16)的立柱(16.3)设计成导轨，导轨上刻有标尺，有一个平衡箱/块(16.7)通过导轨与楼式平衡箱的框架滑配。

4.根据权利要求1、2的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：楼式平衡箱(16)的上部和下部还可联接多个辅助箱/块，并且最底部箱/块的顶面上设置有厚度不小于5～10毫米的垫片(16.6)。

5.根据权利要求1的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：楼式平衡箱(16)的前侧面的上部装有挂轴(22)，游梁(8)尾端上部装有挂座(23)，楼式平衡箱(16)的后侧面的上部也可装有一个挂轴(19)，并且它与前侧面上的挂轴(22)沿楼式平衡箱高度方向错开一个距离。

6.根据权利要求1的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：靠闩(24)的安装采用了楔块升降结构—楼式平衡箱(16)内侧下部固结一对直槽座(26)，直槽座中滑配靠闩(24)，拧转直槽座底部螺栓(26.1)或在靠闩(24)与直槽座底面间打入楔片，将靠闩(24)向上挤入楔形槽座(25)的楔形槽中，楔形槽座(25)与游梁(8)尾端下部联为一体并向下开口，靠闩(24)的截面下半为矩形，上半为楔形。

7.根据权利要求1的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：横梁及横梁轴承座(10)前置在游梁(8)前部或后置在游梁(8)后部。

8.根据权利要求1的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：曲柄(5)上可装有平衡块。

9.根据权利要求1的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：游梁(8)是一种直游梁、整体弯游梁，或是一种由平衡臂与直游梁联接而成的组合弯游梁，联接方式是平衡臂的前端上部铰/挂在直游梁尾端上部，平衡臂的前端下部靠牢在直游梁尾端下部。

10.根据权利要求1的楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：带传动装置(3)的小带轮上或减速机(4)的输入轴上，装设一种电控刹车装置，并且该电控刹车装置与电动机的过载保护装置联动。

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