一種井口抽油的制造方法
【專利摘要】本發明屬于油田采油機械設備【技術領域】，具體提供了一種井口抽油機，包括抽油桿，還包括開關磁阻電機、減速器、轉盤、偏心軸和電機控制箱；所述開關磁阻電機一端與電機控制箱電連接，另一端與轉盤通過聯動軸相連，所述轉盤上設置有偏心軸，所述抽油桿與偏心軸相連。該井口抽油機利用開關磁阻電機的優點，取消皮帶傳動，減少動力傳動環節，提高傳動效率，同時消除三相異步電機用作抽油機動力時的不足，達到節能降耗的目的。
【專利說明】一種井口抽油機
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油田采油機械設備【技術領域】，具體涉及一種井口抽油機。
【背景技術】
[0002] 抽油機是有桿抽油系統的地面驅動設備，按其基本結構，現有的抽油機可分為游 梁式和無游梁式兩大類。游梁式抽油機主要由游梁-連桿-曲柄機構、減速機構、動力設備 和輔助裝置等四部分組成，如圖1示；無游梁式抽油機是用柔性件等其他方式代替游梁的 抽油機，如圖2示。
[0003] 而不管是游梁式抽油機還是無游梁式抽油機均是采用皮帶傳動，皮帶與減速器一 起構成抽油機的減速傳動裝置，以實現從電機到曲柄軸的動力傳遞和減速，抽油機常用的 皮帶以普通V帶和窄V帶為主，傳動效率一般為〇. 90?0. 95。然而，由于皮帶傳動是靠皮 帶與輪之間的摩擦力進行運動和動力傳遞，而抽油機承受交變載荷，存在輪面打滑現象，因 此皮帶的瞬時效率會發生變化。
[0004] 另外，現有的抽油機由三相異步電機作為抽油機動力，而三相異步電機用作抽油 機動力時，存在以下幾個方面的不足： (1)抽油機起動時屬于重負荷啟動，需要的啟動扭矩大，必須配備大功率的三相異步電 機，系統能耗偏1?。
[0005] (2)抽油機起動后正常運行時，需要的扭矩相對啟動時要小，導致按照啟動扭矩配 備的三相異步電機功率利用率和效率偏低。
[0006] (3)同一抽油機型，電機額定功率越大，其功率利用率越低。
[0007] 同時，三相異步電機長期處在低負荷工況下運行，能量損耗高，從而影響抽油機井 整體的系統效率提高。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是克服現有抽油機皮帶傳動效率低，以及三相異步電機用作抽油機 動力時的上述不足的問題。
[0009] 為此，本發明提供了一種井口抽油機，包括抽油桿，還包括開關磁阻電機、轉盤、偏 心軸和電機控制箱； 所述開關磁阻電機一端與電機控制箱電連接，另一端與轉盤通過聯動軸相連，所述轉 盤上設置有偏心軸，所述抽油桿與偏心軸相連。
[0010] 上述偏心軸與轉盤之間活動連接。
[0011] 上述轉盤上設置有配重塊。
[0012] 上述電機控制箱由微電腦、節能控制模塊、功率變換器組成，節能控制模塊和功率 變換器分別與微電腦電連接。
[0013] 上述開關磁阻電機為定子、轉子雙凸極可變磁阻電機。
[0014] 所述開關磁阻電機、減速器和轉盤通過支架支撐于地面上。
[0015] 本發明的有益效果： (1)取消皮帶和減速器傳動，減少了動力傳遞環節，提高了動力傳動機構傳遞效率。
[0016] (2)降低了電機運行電流、無功功率，減小了電機能量損耗，提升了抽油機系統地 面效率。
[0017] ⑶開關磁阻電機由微電腦控制，可以根據抽油機的負載變化進行智能調速運轉， 克服了現有抽油機調參困難、維護調參勞動強度高等缺點。
[0018] ⑷開關磁阻電機配有制動保護器，電機運行安全可靠。
[0019] 以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是常規型游梁式抽油機的結構示意圖。
[0021] 圖2是曲柄連桿型無游梁式抽油機的結構示意圖。
[0022] 圖3是開關磁阻電機工作原理示意圖。
[0023] 圖4是開關磁阻電機初始運行曲線圖。
[0024] 圖5是本發明不需要皮帶傳動的井口抽油機的結構示意圖。
[0025] 附圖標記說明：1、開關磁阻電機；2、轉盤；3、偏心軸；4、抽油桿；5、配重塊；6、電 機控制箱。
【具體實施方式】
[0026] 實施例1 : 為了克服現有抽油機皮帶傳動效率低，以及三相異步電機用作抽油機動力時存在不足 的問題，本實施例提供了一種如圖5所示的井口抽油機，包括抽油桿4,還包括開關磁阻電 機1、轉盤2、偏心軸3和電機控制箱6 ; 所述開關磁阻電機1 一端與電機控制箱6電連接，另一端與轉盤2通過聯動軸相連，所 述轉盤2上設置有偏心軸3,所述抽油桿4與偏心軸3相連。
[0027] 所述開關磁阻電機1和轉盤2通過支架支撐于地面上；所述偏心軸3與轉盤2之 間活動連接，抽油桿4通過轉盤2上不同的懸掛位置實現不同沖程，通過轉盤2不停的旋 轉，帶動抽油桿4上下運動，實現抽油泵的抽汲過程。同時，所述轉盤2上設置有配重塊5， 該配重塊5置于轉盤2上抽油桿4懸掛位置的徑向遠端，起到平衡作用。
[0028] 而其中，所述開關磁阻電機1是定子、轉子雙凸極可變磁阻電機，由定子、轉子、位 置傳感器、風扇、機殼組成，定子、轉子均由普通硅鋼片疊壓而成，定子上裝有集中繞組，轉 子上沒有繞組和永磁體，轉子位于定子內部，位置傳感器安裝于電機內部非出力端，向電機 控制箱7傳輸相對位置信號，機殼包裹著定子、轉子、位置傳感器，轉子既無繞組也無永磁 體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對的兩個繞組串聯構成一個兩極磁極，稱為"一相"。
[0029] 如圖3所示，開關磁阻電機1的工作原理是磁阻最小原理，即當定子某相繞組通電 時，所產生的磁場由于磁力線扭曲而產生切向磁拉力，試圖使相近的轉子磁極旋轉到其軸 線與該定子磁極軸線對齊的位置，即磁阻最小位置。
[0030] 圖3中N、S極表示電機定子繞組產生的旋轉磁場，以轉速ηι逆時針方向旋轉，中 間為電機轉子，轉子凸極方向上的軸線稱為d軸，與d軸正交的軸線稱為q軸；當旋轉磁場 的軸線與轉子d軸方向一致時，磁通所通過路徑的磁阻最小；當旋轉磁場的軸線與轉子q軸 方向一致時，磁通所通過的路徑的磁阻最大；而當轉子與定子磁場處于其他相對位置時，磁 阻在兩者之間變化，開關磁阻電機定子繞組依次通電，產生磁場使轉子旋轉。
[0031] 開關磁阻電機1具有以下特點：⑴電機效率高，損耗小，開關磁阻電機在寬廣的 轉速和功率范圍內具有高輸出和高效率，電機轉子不存在繞組銅耗，電機空載運行時電流 小；（2)啟動扭矩大、啟動電流低，開關磁阻電機與三相異步電機相比，其帶負荷啟動扭矩 達到額定扭矩的1.5倍時，啟動電流僅為額定電流的三分之一；（3)功率因數高，開關磁阻 電機運行時由于是位置的閉環控制，不會出現丟步和失步現象，無功功率小，功率因數接近 1，而三相異步電機功率因數與負載率有關，一般在0.9以下；(4)可控參數多，調速性能好， 開關磁阻電機可以通過控制相繞組的通斷電時亥IJ、相電流脈沖的幅值和寬度等來控制電磁 矩的方向和大小，實現速度調節。
[0032] 綜上所述，本發明利用開關磁阻電機的優點，取消皮帶和減速器，減少動力傳動環 節，提高傳動效率，同時消除三相異步電機用作抽油機動力時的不足，達到節能降耗的目 的。
[0033] 實施例2 : 在實施例1的基礎上，所述電機控制箱6由微電腦、節能控制模塊、功率變換器組成， 節能控制模塊和功率變換器分別與微電腦電連接。所述電機控制箱6用于實現控制開關磁 阻電機1的連續運轉，其具體工作原理如下：微電腦綜合處理速度指令、速度反饋信號及通 過位置傳感器的反饋信息控制功率變換器中主開關器件的通斷，實現對開關磁阻電機1運 行狀態的控制。節能控制模塊根據速度反饋信號，運行智能調速算法，進行優化運行分析計 算，形成控制策略，并生成運行指令。功率變換器根據下達的指令實時控制開關磁阻電機1 線組的開通與關斷，實現開關磁阻電機1的連續運轉。電機控制箱及電機控制中的箱微電 腦、節能控制模塊采用本【技術領域】公知的技術實現上述功能均可。
[0034] 而智能調速原理如下： 開關磁阻電機1的輸出功率與開關磁阻電機1的輸出扭矩及角速度成正比關系，即：
【權利要求】
1. 一種井口抽油機，包括抽油桿⑷，其特征在于：還包括開關磁阻電機⑴、轉盤⑵、 偏心軸（3)和電機控制箱（6); 所述開關磁阻電機（1) 一端與電機控制箱（6)電連接，另一端與轉盤（2)通過聯動軸 相連，所述轉盤（2)上設置有偏心軸（3)，所述抽油桿（4)與偏心軸（3)相連。
2. 如權利要求1所述的井口抽油機，其特征在于：所述偏心軸⑶與轉盤⑵之間活 動連接。
3. 如權利要求1所述的井口抽油機，其特征在于：所述轉盤（2)上設置有配重塊（5)。
4. 如權利要求1所述的井口抽油機，其特征在于：所述電機控制箱（6)由微電腦、節能 控制模塊、功率變換器組成，節能控制模塊和功率變換器分別與微電腦電連接。
5. 如權利要求1所述的井口抽油機，其特征在于：所述開關磁阻電機⑴為定子、轉子 雙凸極可變磁阻電機。
6. 如權利要求1所述的井口抽油機，其特征在于：所述開關磁阻電機（1)和轉盤（2)通 過支架支撐于地面上。
【文檔編號】E21B43/00GK104295273SQ201410632450
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】韓二濤, 李明, 甘慶明, 曾亞勤, 黃偉, 辛宏, 張磊, 楊海濤, 劉天宇 申請人:中國石油天然氣股份有限公司