專利名稱：油田抽油機制動裝置及其智能控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種油田抽油機所用的制動裝置，以及控制制動裝置的智能系統。
背景技術：
目前，油田抽油機使用的基本是傳統的人力手動制動裝置，一種是抱式制動器，一種是脹式制動器。它們的基本機械原理，就是通過人力使得制動蹄與制動鼓產生摩擦力，實現制動的。該裝置的不足:操作不便，比較費力、安全可靠性差、存在隱患等。而且，由于常規抽油機的制動器(手剎車)是采用機械形式，由人工進行操作，對抽油機運行期間，抽油桿意外斷脫，使得配重急速下落，抽油機瞬間失去平衡，常有造成抽油機機械部件損壞或翻車等事故。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供一種可以實現抽油機非人工控制的制動裝置以及智能控制系統，以解決抽油機的自動控制和運行時的安全可靠性問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:一種油田抽油機制動裝置，安裝在減速機上，制動裝置采用電磁制動器控制減速機的制動和解除制動。進一步地，所述電磁制動器包括主制動盤、制動片和被制動盤，所述制動片與所述減速機的輸入軸連接，所述被制動盤穿過所述減速機的輸入軸并與所述減速機的箱體連接。進一步地，所述被制動盤通過轉換盤與所述減速機的箱體連接。優選地，所述被制動盤與所述轉換盤通過支撐件連為一體。進一步地，所述制動片通過外齒套以花鍵連接方式固定于所述減速機的輸入軸。進一步地，所述電磁制動器的殼體內設有2個加扭螺栓，所述加扭螺栓的前端作用于所述制動盤能夠形成一定距離的移動，以鎖定所述電磁制動器的制動狀態和解除制動狀態。進一步地，所述電磁制動器的殼體內還包括磁箍組合，所述主制動盤和磁箍組合由制動釋放螺栓鎖緊成一體；所述主制動盤、被制動盤與制動片之間通過閉合而產生摩擦力阻止減速機的運轉，并通過電磁力將主制動盤吸開一定距離使所述制動片隨所述輸入軸
一起運轉。本發明還提供了一種油田抽油機制動裝置智能控制系統，包括以上所述的制動裝置和電氣控制裝置，所述電氣控制裝置與所述電磁制動器電連；所述電氣控制裝置設有伺服驅動器和過載保護電路，所述過載保護電路用于電機電流超過所設定的范圍時，輸出繼電器斷開以使所述電磁制動器即刻制動。進一步地，所述過載保護電路為:所述伺服驅動器設有連接所述電磁制動器的兩個接線端子BK1、BK2，所述電磁制動器的動作由中間繼電器KL控制；KL接通時，電磁制動器松開制動片；KL斷開時，電磁制動器閉合制動片；其中，KL由觸頭KM2及kl、k2兩接點控制，kl、k2連接伺服驅動器內部常開繼電器；當電機負載超過所設定的范圍時，伺服驅動器內部繼電器釋放，kl、k2之間斷開，KL隨即斷電，電磁制動器隨之斷電。進一步地，所述電氣控制裝置的控制模式包括節能模式和工頻模式；所述伺服驅動器與能耗回饋單元連接；所述能耗回饋單元，用于抽油機運轉速度大于控制所設定的速度時，在所述伺服驅動器控制電機保持原有速度的同時，將其所反饋回來的能量反饋到電網上。針對抽油機傳統的人力手動制動裝置，存在的不足和問題，本發明采用電磁制動器用于抽油機的制動裝置，可以很好地排除抽油機常規停機面臨的操作不便，比較費力、人員因素大等問題。進一步，本發明提供的智能控制系統，還特別解決了抽油機運行且無人值守期間，當發生抽油桿意外斷脫時，可實現自動制動，消除了安全隱患，安全可靠性得以確保。本發明特別適用于單頭或雙頭游梁式抽油機。
圖1為本發明結構示意圖；圖2為圖1的A-A向視圖；圖3為本發明結構的分解示意圖；圖4為本發明實施例中電磁制動器的結構示意圖；圖5為圖4的側視圖；圖6為本發明智能控制系統的控制柜的電氣原理圖。
具體實施例方式本發明的主要思想是改變傳統的人工控制方式，通過在抽油機減速機的輸入軸上安裝電磁制動器來控制減速機的運轉和停止。以下對具體實施方式
進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。如圖1-5所示，本發明提供一種抽油機制動裝置，應用于油田抽油機。制動裝置包括抽油機上的減速機I和電磁制動器2。該所述電磁制動器2的功能在于使減速機I在很短時間內停止運轉并閘住不動。在本實施例中，電磁制動器2包括主制動盤21、制動片22、被制動盤23和磁箍組合24，該磁箍組合24可采用現有技術中的任何電磁制動器，比如本實施例中所使用的彈簧241和磁軛243的組合結構，其作用就是:通電時，利用電磁力產生吸力，主制動盤21壓縮彈簧241，使主制動盤21與制動片22之間產生距離；斷電時，彈簧241的回復力推動主制動盤21，直至主制動盤21擠壓于制動片22。制動片22套置于減速機的輸入軸11上，并通過外齒套25以花鍵方式固定于減速機的輸入軸11上；主制動盤21和磁箍組合24由制動釋放螺栓5鎖緊成一體,并置于一外殼26內。主制動盤21與被制動盤23之間通過內六角螺栓6和空心調節螺栓7進行間隙連接，間隙只要能夠保證主制動盤21的制動行程即可，比如，間隙為1-2_。被制動盤23通過轉換盤3與減速機箱體12連接，該轉換盤3設有6個固定孔，對應的6個螺栓4將轉換盤3固定于所述減速機箱體12上。優選地，被制動盤23與所述轉換盤3通過支撐件31連為一體，這樣可以更好地保證被制動盤23與減速機輸入軸11同軸安裝。安裝完畢調好制動盤21與制動片22間隙，松開制動釋放螺栓5，此時在制動狀態，當控制柜給電磁制動器2供電后，制動解除，抽油機進入準運行狀態。減速機輸入軸11與制動片22相連，整個電磁制動器2固定在減速機箱體12上，當電磁制動器2不通電的時候，主制動盤21、被制動盤23與制動片22之間，在彈簧241的壓力下閉合，產生強大的摩擦力，阻止減速機的運轉。當電磁制動器2通電后，電流經過線圈產生的磁力將主制動盤21吸開I 2_，制動片22少了主制動的阻力后，就可以自由運轉了。為了保證抽油機的安全保障，所述電磁制動器的殼體26內設有2個加扭螺栓8，所述加扭螺栓8的前端作用于所述主制動盤21，并能夠形成一定距離的前后移動。加扭螺栓8采用手動的方式操作，當正向旋進時，加扭螺栓8擠推主制動盤21直到將制動片22抱死，鎖定所述電磁制動器的制動狀態；反之，則解除制動狀態。為了實現上述進一步保證制動裝置的安全使用，本發明針對制動裝置采用了智能控制，基本技術方案是:①控制柜供電時，電磁制動器即解除制動，抽油機進入運行狀態，斷電即刻制動；②由于控制系統的實時監測，在抽油機運行且無人值守，當發生抽油桿意外斷脫時，電磁自動制動器會即刻制動，使抽油機在制動剎車的阻力下減緩至平衡點停止，從而避免了抽油機機械部件損壞或翻車等事故的發生。如圖6所示，三相四線制的380V電源從L1、L2、L3、N處輸入，經總閘空開QSl接入點表。面板上面的SBl為系統停止按鈕，SB2為系統啟動按鈕，SB3為模式切換旋鈕，用于節能模式跟工頻模式的切換。按SBl按鈕啟動系統，同時KMl的輔助常開觸點閉合自鎖，系統得電工作。KM2與KM3在電路上進行邏輯互鎖，用于控制模式的切換，防止切換模式的時候造成電源短路。當SB3切換到節能模式時，KM3閉合自鎖，同時KM3的常閉觸點斷開，使KM2斷開控制回路，電機通過KM3接入伺服驅動器，伺服驅動器與能耗回饋單元投入工作。根據工況，伺服驅動器實時調節輸出的電流電壓，時刻保持電機的有功功率為最佳狀態。當抽油機配重不匹配、井底環境變化的時候，勢必造成抽油機運轉速度大于控制所設定的速度，此時伺服驅動器控制電機保持原有速度的同時，將其所反饋回來的能量經過回饋單元反饋到電網，讓系統節省半個工作周期的能量開支，從而達到更進一步的省電效果O如果有特殊原因不能采用節能模式時，可將SB3切換到工頻模式，按SBl停止系統，待系統停止后，重新按SB2啟動系統，KM2閉合，KM3斷開，電機通過KM2直接接入電網運轉。所述伺服驅動器設有BK1、BK2兩個接線端子，連接外部的所述電磁制動器；所述電磁制動器的動作由中間繼電器KL控制；KL接通時，電磁制動器松開制動片；KL斷開時，電磁制動器閉合制動片；其中，KL由觸頭KM2及kl、k2兩接點控制，kl、k2連接伺服驅動器內部常開繼電器；當采用工頻模式時，KM2閉合，供電給電機的同時，接通KL閉合，BK1、BK2輸出電壓給外部的電磁制動器，使其松開制動片；當采用節能模式時，伺服驅動器在確保能夠輸出電壓控制電機，并且無故障的情況下，閉合內部繼電器，接通kl、k2兩點，閉合KL，通過BK1、BK2給外部的電磁制動器供電松開制動片；在節能模式下，伺服驅動器時刻控制著電機的運作電壓及電流，當出現斷桿，或者其他機械故障發生時，由于電機負載的突變，造成電流的變化，超過所設定的范圍時，伺服跳故障保護，內部繼電器釋放，kl、k2之間斷開，KL隨即斷電，電磁制動器也斷電抱死。抽油機在電磁制動器剎車的阻力下慢慢下滑到平衡點。從而起到保護作用。觸摸屏直接采用伺服驅動器內部的24V電源供電，與伺服驅動器之間采用485總線，M0DEBUS通信協議通信。簡化系統控制，同時將電機的實時電流、電壓、轉速等從驅動器那讀取回來，然后以圖表的方式顯示出來，方便數據的分析。當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種油田抽油機制動裝置，安裝在減速機上，其特征在于:制動裝置采用電磁制動器控制減速機的制動和解除制動。
2.按權利要求1所述的制動裝置，其特征在于:所述電磁制動器包括主制動盤、制動片和被制動盤，所述制動片與所述減速機的輸入軸連接，所述被制動盤穿過所述減速機的輸入軸并與所述減速機的箱體連接。
3.按權利要求2所述的制動裝置，其特征在于:所述被制動盤通過轉換盤與所述減速機的箱體連接。
4.按權利要求3所述的制動裝置，其特征在于:所述被制動盤與所述轉換盤通過支撐件連為一體。
5.按權利要求2-4中任一所述的制動裝置，其特征在于:所述制動片通過外齒套以花鍵連接方式固定于所述減速機的輸入軸。
6.按權利要求2-4中任一所述的制動裝置，其特征在于，所述電磁制動器的殼體內設有2個加扭螺栓，所述加扭螺栓的前端作用于所述制動盤能夠形成一定距離的移動，以鎖定所述電磁制動器的制動狀態和解除制動狀態。
7.按權利要求6所述的制動裝置，其特征在于:所述電磁制動器的殼體內還包括磁箍組合，所述主制動盤和磁箍組合由制動釋放螺栓鎖緊成一體；所述主制動盤、被制動盤與制動片之間通過閉合而產生摩擦力阻止減速機的運轉，并通過電磁力將主制動盤吸開一定距離使所述制動片隨所述輸入軸一起運轉。
8.一種油田抽油機制動裝置智能控制系統，其特征在于:智能控制系統包括權利要求1-7所述的制動裝置和電氣控制裝置，所述電氣控制裝置與所述電磁制動器電連；所述電氣控制裝置設有伺服驅動器和過載保護電路，所述過載保護電路用于電機電流超過所設定的范圍時，輸出繼電器斷開以使所述電磁制動器即刻制動。
9.按權利要求8所述的智能控制系統，其特征在于:所述過載保護電路為:所述伺服驅動器設有連接所述電磁制動器的兩個接線端子BK1、BK2，所述電磁制動器的動作由中間繼電器KL控制；KL接通時，電磁制動器松開制動片；KL斷開時，電磁制動器閉合制動片； 其中，KL由觸頭KM2及kl、k2兩接點控制，kl、k2連接伺服驅動器內部常開繼電器；當電機負載超過所設定的范圍時，伺服驅動器內部繼電器釋放，kl、k2之間斷開，KL隨即斷電，電磁制動器隨之斷電。
10.按權利要求8或9所述的智能控制系統，其特征在于:所述電氣控制裝置的控制模式包括節能模式和工頻模式；所述伺服驅動器與能耗回饋單元連接； 所述能耗回饋單元，用于抽油機運轉速度大于控制所設定的速度時，在所述伺服驅動器控制電機保持原有速度的同時，將其所反饋回來的能量反饋到電網上。
全文摘要
本發明公開了一種油田抽油機制動裝置及其智能控制系統，安裝在減速機上，制動裝置采用電磁制動器控制減速機的運轉和停止。智能控制系統的電氣控制裝置與所述電磁制動器電連；所述電氣控制裝置設有伺服驅動器和過載保護電路，所述過載保護電路用于電機電流超過所設定的范圍時，輸出繼電器斷開以使所述電磁制動器即刻制動。本發明實現了機械自動控制抽油機的減速機，并達到了抽油機運行且無人值守期間，當發生抽油桿意外斷脫時，可實現自動制動，消除了安全隱患，安全可靠性得以確保。
文檔編號F16D65/092GK103089872SQ20111034960
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者孫寶利, 孫新平, 黃發章 申請人:孫寶利