皮帶鋼絲繩組合牽引抽油的制造方法
【專利摘要】皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機由機架、上平臺、電機、剎車系統、牽引系統、配重系統、控制系統、安全機構、折疊讓位機構構成。電機是一種外轉子低轉速大力矩稀土永磁同步電機，皮帶驅動輪與電機同軸，設置在電機的兩側，前后皮帶的下端互為相反繞向，繞在電機驅動輪上，上端與鋼絲繩通過連接裝置相連結，兩根鋼絲繩的另一端分別與懸點負荷和配重相連結，作為牽引系統。抽油機的往復運動是由電機本身正反轉形成的，電機的正反轉及運行速度是由控制系統根據數字化程序控制的，在電機的外轉子外緣設置剎車系統，在上平臺的前側設置折疊讓位機構。該型抽油機不僅節能環保而且安全可靠，減輕工人勞動強度。
【專利說明】皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油田石油機械中的抽油機，尤其涉及石油采油機械中的無游梁式抽油機。
【背景技術】
[0002]目前公知的抽油機有游梁式抽油機和無游梁式抽油機。前者為傳統抽油機，已經使用了 100多年，具有皮實耐用的優點，但大馬拉小車，傳動路徑長，機械效率低，能耗高，調參困難，不適應長沖程低沖次場合。后者是近十多年來有關研發人員結合油田實際，先后開發出的無游梁式抽油機。目前市場上有一種智能寬皮帶式抽油機(專利號:200620085856.4)，這種抽油機具有長沖程，低沖次，適合大泵提液，小泵深抽場合，以及稠油開采，比較皮實。目前是無游梁抽油機中推廣量較大的一種機型。但是，動力仍采用游梁式抽油機相同規格的電動機，仍屬于大馬拉小車。且有一套繁瑣的機械換向機構，效率低，噪音大。傳動機構仍用減速箱，且減速箱是放在地面，容易被不法分子偷盜潤滑油，潤滑油被盜后若不能及時發現，易造成軸承燒毀，最終導致減速箱報廢。另外還存在皮帶遇風振顫抖動，存在安全隱患。井口作業需整機后移，移機不方便。發生故障時檢修困難，整機成本聞等缺陷。
實用新型內容
[0003]為了克服現有智能寬皮帶式抽油機的上述缺陷，本實用新型提供一種皮帶鋼絲繩組合卷揚數字化節能抽油機，可以刪減繁瑣的機械換向機構、減速機構，從而使得抽油機結構更簡單，調節更方便。達到可靠、節能，環保，高效，控制數字化，管理智能化。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案:皮帶鋼絲繩復式卷揚數字化節能抽油機由機架、上平臺、電機、剎車系統、牽引系統、配重系統、控制系統、安全機構、折疊讓位機構構成。電機采用外轉子低轉速大力矩稀土永磁同步電機，電機兩端是皮帶驅動輪，皮帶繞向按照前后互為相反繞法，作為牽引系統，在機架內采用皮帶，在機架外采用鋼絲繩，在皮帶與鋼絲繩連接之處采用特制的連接裝置。抽油機的往復運動是由電機本身正反轉形成的，電機的正反轉及運行速度是由控制系統根據數字化程序控制的，在電機的外轉子外緣設置剎車系統。
[0005]所述機架，設計成塔架形式，作為抽油機的載體。所述上平臺是機架的頂部結構，作為前后定滑輪的底座，該底座可折疊為油井作業讓出空間。
[0006]所述動力系統，設計一種外轉子低轉速大扭矩稀土永磁同步電機，并與變頻器控制系統相匹配，在外轉子軸向兩側設計驅動輪，由于轉速<25rpm，故無需減速機。直接將動力機械、傳動機械、工作機械三機合一，傳動路徑為0，由于機械效率高，加之采用天平式調平衡，故電機功率配備為同型號游梁式抽油機、智能寬帶抽油機的50%。
[0007]所述牽引系統，牽引方式為卷揚，適用于稠油開采，大泵提液，小泵深抽。是在外轉子電機兩側的驅動輪上各固定四根皮帶，前側兩根，后側兩根，它們在電機驅動輪上纏繞方向互為相反，中間兩根是順時針繞法，兩側兩根是逆時針繞法，前側皮帶的下端固定在電機驅動輪上，另一端與鋼絲繩連結，繞過上平臺定滑輪后與前側懸繩器相連。后側皮帶的下端固定在電機驅動輪上，另一一端與鋼絲繩連結，繞過上平臺定滑輪后與配重相連。電機轉動時，若為順時針，中間的兩根皮帶在電機驅動輪上卷起，將前側的懸點負荷從下止點提升到上止點，兩側的兩根皮帶在電機驅動輪上釋放，把后側配重從上止點下放到下止點。
[0008]所述剎車系統，是設計一種機電液一體化的剎車裝置，它是安裝在外轉子電機的外緣，該剎車裝置設計成常閉式，當需要打開抱閘時，通電使磁鐵線圈得電，吸引拔叉控制抱閘打開，使電機工作，當需要停車或因故障停車時，停止向磁鐵線圈供電，磁鐵線圈失電喪失吸力，抱閘便在彈簧的作用下將電機抱緊。
[0009]所述配重系統，是與抽油機前側光桿懸點負荷相平衡的裝置，它的重量是懸點負荷提起時的最大負荷和下放時的最小負荷的平均值，抽油機抽油時，井口工況隨時變化，因此應定期檢查其平衡情況，并不定期調節。配重系統是由上下兩塊固定配重和可調配重構成，方法是根據上下行程電流差進行配重調節，若前側上升電流大，后側配重上升電流小，則說明配重重量輕，應對配重增加重量，反之，則應對配重減少重量。抽油機是安裝在野外，對配重還要設計扶正裝置，防止如大風對配重造成晃蕩。為安全起見，在機架底層應設置保護圍欄，防止人畜進入配重下方。此外當油井作業需要卸掛負荷時，將前側懸繩器運行到下止點時停車，此時，配重已處于上止點，為了卸掛負荷不用吊車配合，在配重下邊對應的導軌上插上兩根柱銷再啟動抽油機，將配重坐落在柱銷上，便可安全地卸掛前邊的負荷。
[0010]所述控制系統，是由變頻器、PLC及上下沖程位置傳感器，電機電參數傳感器，懸點負荷壓力傳感器等高度集成的集中控制系統。電機電參數為電流、電壓、頻率等參數，通過對電機參數的分析，可分析出平衡度，當上下行程電流差值在允許范圍內時，抽油機可以正常工作，當電流差超過15%時，控制系統便會發出調節平衡的信號，值班人員獲悉后應及時派人調節平衡。控制系統與電機，剎車電機以及各種傳感器用電纜和導線有序連接。該型抽油機的工作原理如下，當控制系統向電機供電時，剎車電機接電后的瞬間，松開卡瓦對電機解除約束，工作電機便開始運轉，假設電機作順時針轉動，皮帶隨驅動輪卷揚，于是帶動前側懸點負荷向上止點運行，后側皮帶拽著配重向下止點運行。當懸繩器運行到上止點位置時，上止點位置傳感器便將信號反饋給控制系統，隨即反向送電，于是電機便逆時針轉動，從而皮帶帶動配重向上止點運行，前側懸點負荷在重力作用下向下止點運行。當懸點負荷運行到下止點時，下止點位置傳感器又將信號傳輸到控制系統，從而使電機減速換向，于是電機便又順時針轉動，如此周而復始，電機便帶動抽油桿、抽油泵把原油從地下源源不斷抽吸到地面上來。
[0011]所述折疊讓位系統是在上平臺的前側設計可折疊定滑輪底座，井口作業時為了給修井機讓出空間，先將抽油機前側光桿懸繩器運行到下止點，將配重座落在導軌柱銷上，再把光桿負荷利用光桿卡子轉移到井口上，然后把光桿從懸繩器上卸下，再將鋼絲繩從上平臺前側的動滑輪上解開，再從中間定滑輪上繞到前邊底座端部掛鉤上，利用抽油機自身動力將其吊起即可。
[0012]本實用新型的有益效果是顯而易見的，一是結構上刪除了機械式換向機構，刪減了減速機，使該型抽油機結構更簡單，提高機械效率，減少噪音，消除潤滑油泄漏污染。二是設計稀土永磁外轉子同步電機和高集中度變頻控制系統，電機功率配備僅為同型號游梁抽油機、智能寬帶抽油機的50%，控制電機直接換向并實現軟起動，電機功率因數高，節電率高，調節技術參數方便快捷，便于自動化控制。三是采用天平式平衡，并由控制系統動態測得平衡度，及時進行調節，節電效果顯著。四是將配重與導軌采用大間隙非接觸形式扶正器，既不耗能又無噪音。五是當抽油機需要井口作業時，可將配重座落在柱銷上，便于懸繩器處于下止點卸掛負荷。六是采用上平臺折疊機構，不用整機移機，大大方便井口作業，節省人力，減輕勞動強度。七是牽引系統采用皮帶和鋼絲繩組合卷揚，可以大大改善電機的平穩換向和節能。八是抽油機維護不用吊車配合，節約維護成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對該皮帶鋼絲繩組合牽引數字化節能抽油機作進一步的說明:
[0014]圖1是現有智能寬皮帶式抽油機的結構簡圖；
[0015]圖2是本實用新型的結構圖；
[0016]圖3是外轉子稀土永磁電機結構圖
[0017]圖4是配重在井口卸掛負荷時座落在柱銷上的主視圖；
[0018]圖5是配重在井口卸掛負荷時座落在柱銷上的左視圖；
[0019]圖6是折疊讓位機構；
[0020]圖7是鋼絲繩與皮帶連接裝置；
[0021]圖8是導軌主視圖；
[0022]圖9是導軌左視圖。
[0023]圖中:1、上平臺；2、定滑輪；3、牽引系統；4、機架；5、鋼絲繩；6、皮帶；7、配重；8、導軌；9、柱銷；10、電機；11、剎車系統；12、砼基礎；13、控制系統；14、懸繩器；15、壓力傳感器；16、方卡子；17、連接裝置；18、折疊讓位機構。
【具體實施方式】:
[0024]在圖2實施例中:1.是抽油機的上平臺，用型鋼焊制，上平臺I是定滑輪2的底座，它是安裝在機架4上。機架4是抽油機的載體，用型鋼制造，它是安裝在砼基礎12上。2是定滑輪，定滑輪利用MC制成，定滑輪座利用鑄鋼制造。圖3是電機10結構圖，該電機設計成一種外轉子低轉速大扭矩稀土永磁同步電機。電機10安裝在輪基礎12上，電機10兩側設置驅動輪，供柔性索帶傳遞動力。在電機10的外轉子外緣安裝剎車系統11。電機10的動力通過皮帶、鋼絲繩、定滑輪傳遞。3是牽引系統，采用皮帶和鋼絲繩組合卷揚，將皮帶6固定在電機10驅動輪上，前側一端與鋼絲繩5連結，繞過上平臺定滑輪2后與懸繩器14相連。后側一端與鋼絲繩5連結，繞過上平臺定滑輪2后與配重7相連，當電機10順時針轉動時，與電機同軸的兩端驅動輪一同運轉，通過驅動輪的卷揚和釋放將懸點負荷14提起，將配重7放下。皮帶6在驅動輪上隨電機正轉時卷揚，反轉時釋放，當懸繩器處于上止點時，前側皮帶已在驅動輪上卷起，直徑處于最大，而后側配重皮帶已在驅動輪上釋放，直徑處于最小。此時處于換向狀態，若忽略摩擦力，前后平衡度處于100%時，則不用電機驅動，抽油機即可自動完成換向，因此利于節能和平穩換向。11是剎車系統，為了保證抽油機在運行過程中，遇到超載或失載，停電等情況時，控制系統13根據控制系統的指令自動停車保護，一旦停電，剎車電機同時停電，抱閘在彈簧作用下會在瞬間將電機制動，從而保證抽油機的整機安全。圖4、5所示是配重系統，它由5T，2T，IT配重塊根據需要組合而成。為了能起到微調的目的，制備若干20Kg的調節塊，以便對配重系統進行微調。抽油機有時需要井下維修時，前側懸繩器處于下止點，配重處于上止點，為了利于卸掛負荷，并不用吊車配合，在配重的下邊在導軌上插上兩根柱銷9，把配重座落在柱銷9上。13是控制系統，用電纜和導線將電機和制動系統的電機及各種傳感器，按電路圖進行連接，通電后，首先將各種工況的技術參數，如電流，電壓，頻率，上行程時間，下行程時間，換向爬行時間技術數據輸入控制器，抽油機運行后靠控制系統13控制電機10的正反轉和上下行程的時間。抽油機在控制系統13的控制下，周而復始地工作著。同時，控制系統會根據前側懸點負荷的變化，通過電參數獲得平衡度，如果平衡度超出輸入數據的上限或下限，會自動顯示不平衡度，提示管理人員進行調節或處理。圖8、9是導軌，是由I根無縫鋼管與上平臺和機座焊接固定。圖7是皮帶鋼絲繩連接裝置，上端是鋼絲繩5，下端是皮帶6，使用皮帶6是利用其卷揚時的直徑變化而引起的力矩變化，有利于換向和節能。前后端機架外的牽引使用鋼絲繩5是避免皮帶6遇風振顫，從而發揮皮帶鋼絲繩的各自優勢。圖6是折疊讓位機構，當抽油機需要井口作業時，通過抽油機自身動力，將前側定滑輪底座吊起，為修井機械提供空間。
【權利要求】
1.一種皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機是由上平臺(1)，定滑輪(2)，牽引系統(3)，機架(4)，鋼絲繩(5)，皮帶(6)，配重(7)，電機(10)，剎車系統(11)，控制系統(13)，皮帶鋼絲繩連接裝置(17)，折疊讓位系統(18)構成，所述電機(10)是一種外轉子低轉速大力矩稀土永磁同步電機，皮帶驅動輪與電機同軸，設置在電機軸的兩側，抽油機的往復運動是由電機(10)本身正反轉形成的，電機的正反轉及運行速度是由控制系統(13)根據數字化程序控制的，在電機(10)的外轉子外緣設置剎車系統(11)，其特征在于:在電機(10)驅動輪上固定纏繞皮帶(6)，在機架外采用鋼絲繩(5)，在皮帶(6)與鋼絲繩(5)接頭處設置皮帶鋼絲繩連接裝置(17)。
2.根據權利要求1所述皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機，其特征在于:前后皮帶在電機驅動輪上繞向互為相反，即前邊的兩根皮帶在驅動輪上順時針纏繞，那么后邊的兩根皮帶在驅動輪上為逆時針纏繞。
3.根據權利要求2所述皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機,其特征在于:皮帶鋼絲繩連接裝置是在一個框架殼體內，一端銑有略大于皮帶寬度和厚度的長方形孔，皮帶穿入其中，在皮帶的兩側各連接上一塊矩形法蘭，用兩根連接螺栓固緊，框架另一端鉆有略大于鋼絲繩直徑的通孔，鋼絲繩一端澆有繩頭，另一端為自由端，安裝時將鋼絲繩自由端從通孔中穿過拉緊即可。
4.根據權利要求1所述皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機，其特征在于:配重系統是由配重(7)，導軌(8)，柱銷(9)構成，配重頂部與鋼絲繩(5)相連結，配重(7)由導軌⑶扶正。
5.根據權利要求1所述皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機，其特征在于:當抽油機需要卸掛負荷時，懸點負荷處于下止點，配重(7)處在上止點，在配重(7)的下邊導軌(8)上穿上柱銷(9)，將配重(7)座落在柱銷(9)上。
6.根據權利要求1所述皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機，其特征在于:控制系統是根據電機(10)的電參數作為平衡度的數字`分析源，電機(10)正轉和反轉的電流值是前后負荷重量的真實反映，它們成正相關，當它們的差值大于15%時，控制系統即會發出不平衡的信號，提示管理人員調節配重(7)的重量以獲得新的平衡。
7.根據權利要求1所述皮帶鋼絲繩組合牽引抽油機，其特征在于:折疊系統是將前側定滑輪(2)安裝在可折疊的定滑輪底座上，通過上平臺中間的定滑輪(2)，利用抽油機自身動力將其吊起。
【文檔編號】E21B43/00GK203594417SQ201320735338
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】廖啟新, 王英軍, 王獻輝, 廖大林, 李要民, 董麗麗, 王會萍, 張明忠, 高利兵 申請人:河南信宇石油機械制造股份有限公司