專利名稱：一種往復式齒條直線驅動抽油機的制作方法
技術領域：
本發明屬于抽油機，一種往復式齒條直線驅動抽油機。
背景技術：
本發明屬于抽油機，一種往復式感應電動機驅動、具有氣動平衡系統和電容儲能系統、齒條直線驅動的抽油機。目前國內外普遍應用的是游梁式抽油機，這種傳統抽油機技術成熟、可靠，應用也非常廣泛。但是它笨重，調節困難，耗電量大，對油井工況監測和調節能力差，對稠油井和低產井等復雜油井適應能力差。
發明內容
本發明的目的是提供一種既能克服上述傳統抽油機缺點，又可廣泛應用的新型抽油機。本發明的抽油機，由七部分組成。如附圖。機架部分，包括底座1和機架5。游梁部分，包括基座6和游梁7。驅動和傳動部分，包括電動機20、齒輪傳動箱8和齒輪9。機體部分，包括抽油機機體外殼12、油浴缸21、齒條10、齒條滑軌15、光桿卡箍12、 機體上下密封法蘭11，22。氣動平衡部分，包括活塞16和氣缸17。能量儲存部分，包括電容器2。控制部分，包括控制器3、信號發射和接收器4、傳感器14、信號傳輸電纜19和動力電纜24。本發明整機采用立式結構，機架底部有底座，上部安裝具有基座的游梁，齒輪傳動箱等傳動機構、動力平衡機構和立式機體部分與游梁相連接，電動機與齒輪傳動箱相連接， 電容器與電動機和控制器相連接。驅動和傳動部分是一種將電動機轉動經過轉向和齒輪傳動后驅動齒條上下往復直線運動的機構。電動機圍繞豎直軸的旋轉運動經過齒輪傳動箱中的轉向器轉換為齒輪圍繞水平軸的旋轉運動，齒輪再將旋轉運動轉換成齒條帶動光桿的上下直線運動。通過調整電動機轉速和換向可以控制齒條上下運動的速度和距離，來調整抽油機的沖程和沖次。控制系統根據采集傳感器測量的光桿載荷等數據信號來實時監測抽油機運行狀況，調整電動機運行參數來實時精確調整抽油機的運行參數，實現高效節能抽油。氣動平衡部分是一個氣體壓縮系統，壓縮系統的活塞與齒條相連接固定，當齒條下行時利用抽油桿和抽油泵的重量壓縮氣缸內氣體，當齒條上行時，壓縮氣體膨脹輔助舉升，降低電機功率要求、節約能量。能量儲存部分是一個電容器，儲存抽油機下沖程時電動機產生的電能，并在上沖程為電動機供電，起到節約電能的作用。控制部分包括控制器具、傳感器、信號傳輸電纜、動力電纜及與信號發射和接收器。通過采集傳感器測量的光桿載荷等數據信號實時監測抽油機和電動機的運行狀況，實時優化和調整抽油機的運行參數，并可將采集的數據信號傳送給生產管理部門，實現人工遠程監測和控制。由控制器控制的電動機往復運轉通過齒輪傳動箱中的齒輪驅動抽油機機體中的齒條上下往復直線運動，帶動光桿上下往復運動采油。控制器根據傳感器測量參數確定抽油機運行狀況，優化和調整抽油機的沖程和沖次。抽油機下沖程運行時，抽油桿和抽油泵的重量帶動活塞壓縮氣缸中的氣體，還可帶動電動機發電，將產生電能存儲在電容器中。抽油機上沖程運行時，氣缸中氣體膨脹驅動齒條上行，電容器則為電動機供電，與外接電源一起帶動電動機運轉。采用往復式感應電動機驅動、齒條直線驅動、實時監控和調整、氣動平衡和電容器儲能等技術，使整機運轉平穩、電流波動小、電機無功電量損耗低。本發明的抽油機具有機理簡單、結構緊湊、安裝簡便、控制高級、占地小、重量輕、 成本低和節能環保等優點，可廣泛應用于低產低效井、稠油井和邊緣地區的采油井。
附圖1為本發明的齒條直線驅動抽油機原理圖。圖中，1是機架底座，2是電容器， 3是控制器，4是信號發射和接收器，5是機架，6是游梁基座，7是游梁，8是齒輪傳動箱，9是齒輪，10是齒條，11和22分別是機體上下密封法蘭，12是機體機殼，13是光桿卡箍，14是傳感器，15是齒條滑軌，16是活塞，17是氣缸，18是機體連接體，19是信號傳輸電纜，20是電動機，21是潤滑油浴，23是光桿，24是動力電纜。
具體實施例方式如圖所示，一種往復式齒條直線驅動抽油機。機架部分機架5固定在混凝土底座1上，游梁基座6固定在機架5上部。游梁部分游梁7與游梁基座6相連，齒輪傳動箱8和機體連接體18與游梁7相連。驅動和傳動部分電動機20與齒輪傳動箱8相連，齒輪箱8與抽油機機體外殼12 通過機體連接體18相連接，齒輪9與齒條10配合，齒條10通過光桿卡箍13與光桿相連， 齒條10在齒條滑軌15上往復滑動。氣動平衡部分活塞16與齒條10相連接，活塞16壓縮氣缸17中的氣體。能量儲存部分電容器2通過控制器3與電動機20相連，電容器2儲存抽油機下沖程時電動機20產生的電能，在抽油機上沖程時為電動機20供電。控制部分控制器3通過動力電纜24與電動機20相連，信號傳輸電纜19將應力和距離傳感器14采集的數據信號傳輸給控制器3，根據分析采集的數據信號，優化并調節抽油機的沖程和沖次。同時，控制器3能夠將抽油機運行狀況的相關數據經信號接收和發射器4傳輸到油田生產管理部門，實現人工監測和控制抽油機的運行參數。
權利要求
1.一種包括機架、游梁、驅動和傳動、機體、儲能和控制部分的往復式齒條直線驅動抽油機。其特征在于機架下部有底座，機架頂部安裝有游梁，支持抽油機驅動和傳動部分及機體部分；采用精確控制的往復式感應電動機驅動；電動機驅動經齒輪傳動箱換向傳動，驅動立式機體內的齒條上下往復運行，帶動與抽油機相連的光桿上下運行；光桿下行時，利用抽油桿和抽油泵的重量，帶動氣動平衡部分的活塞壓縮氣體，上行時壓縮氣體膨脹輔助舉升，同時，還可帶動電動機發電，將電能儲存在電容器當中，上行時為電動機供電；控制器根據傳感器測量的光桿載荷等數據信號，分析抽油機的運行狀況，優化并調整抽油機沖程和沖次。
2.按照權利要求1所述的抽油機，其特征在于往復式感應電動機通過齒輪傳動箱內的齒輪傳動系統換向后，將圍繞豎直軸的電機轉動變換為圍繞水平軸的齒輪轉動，齒輪轉動帶動齒條上下往復運行，電動機的往復運轉換向根據傳感器測量的齒條位置來控制。
3.按照權利要求1和2所述的抽油機，其特征在于控制器根據傳感器測量的光桿載荷等參數，實時分析抽油機的運行狀況，自動調節電動機轉速、變換旋轉方向，來調節抽油機的沖程和沖次。并可將載荷和示功圖等數據傳輸至生產管理部門，實現人工遠程監測和控制。
4.按照權利要求1所述的抽油機，其特征在于可采用電容器儲存抽油機下沖程時利用抽油桿和抽油泵的重量使電動機產生的電能，并在上沖程時為電動機供電。
5.按照權利要求1所述的抽油機，其特征在于氣動平衡部分的活塞與齒條相連接，當齒條下行時利用抽油桿和抽油泵的重量壓縮氣缸內氣體，當齒條上行時，壓縮氣體膨脹推動活塞輔助舉升。
全文摘要
本發明為一種往復式齒條直線驅動抽油機，包括機架、游梁、驅動和傳動部分、機體部分、氣動平衡部分、能量儲存部分和控制部分。由控制器控制的電動機圍繞豎起軸的轉動經過齒輪傳動箱的變向后變換為齒輪圍繞水平軸的轉動，再由齒輪驅動抽油機機體中的齒條上下往復直線運動，帶動光桿抽油。控制器根據傳感器測量的數據信號分析抽油機的運行狀況，自動優化和調節抽油機的沖程和沖次。也可將信號傳送至生產管理部門進行人工遠程監測控制。本發明所述的往復式齒條直線驅動抽油機由于采用往復式感應電動機驅動、齒條直線驅動、實時監控和調節、氣動平衡和電容器儲能等技術，使整機運轉平穩、電流波動小、電機無功電量損耗低，具有機理簡單、結構緊湊、安裝簡便、控制高級、占地小、重量輕、成本低和節能環保等優點，可廣泛應用于低產低效井、稠油井和邊緣地區的采油井。
文檔編號H02K7/10GK102182428SQ20111009051
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者于鏑, 孫守國, 孫永濤, 張守軍, 李博, 薛瑞新, 鐘立國 申請人:于鏑, 孫守國, 孫永濤, 張守軍, 李博, 薛瑞新, 鐘立國