抽油機機械動力拖動節能發電裝置制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種抽油機機械動力拖動節能發電裝置，包括抽油機減速箱，所述的抽油機減速箱通過傳動單元連接永磁直驅發電機，所述的直驅發電機連接輔助生產配電單元。本實用新型的優點是：第一，結構簡單，通過抽油機輸入單元和傳動單元，可直驅傳動帶動低轉速永磁直驅發電機發電，利用抽油機減速箱機械運動的動力和抽油機慣性載荷剩余能量加力產生轉矩、轉速或運動體產生的動能帶動低轉速永磁直驅發電機發電；第二，高效節能，所產生電力可以提供其它生產用電、生產輔助用電、施工現場焊接用電、油田油井冬季保溫用電、其它作業動力用電、稠油井單罐的加溫和保溫用電、照明用電，可降低油田輔助生產用電的綜合生產成本，可重復使用。
【專利說明】抽油機機械動力拖動節能發電裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種抽油機機械動力拖動節能發電裝置。
【背景技術】
[0002]抽油機是帶動井下抽油泵工作的地面和機械傳動裝置，它和抽油桿、抽油泵配合使用能將井內原油抽到地面。抽油機的結構一般包括:游梁式抽油機結構，驢頭，游梁，連桿，減速箱，平衡重和剎車。抽油機的工作原理是:通過電動機的高速旋轉動力傳遞給減速箱輸入軸轉變為機械低速動力和大扭矩，經三軸兩級減速后通過輸出軸帶動四連桿機構，把減速箱輸出軸的旋轉動力運動變為游梁、驢頭的擺動，在由驢頭帶動光桿和抽油桿深井泵，做上下往復的直線運動，將原油抽出地面。現有的抽油機的動力是靠外部能源提供相應的外電力支持，由電動機帶動抽油機減速箱，實施運轉而產出動力的正常運轉。
[0003]現有技術的抽油機在生產動力節能方面存在以下顯著缺點:第一，節能配套技術整體改造難度大:目前各油田單位采油供電線路多為5千伏、10千伏同一條供電線路存在不同類型的油井、區塊，不同的采油工藝、設備、動力拖動系統，因此各油田機采節能綜合配套技術改造難度大。在目前的節能中多采用單一技術解決單一問題，難以解決突破機采真正意義上油田單井節能降耗。不能宏觀反映節電效果，影響了油田技改和規模節能效益；第二，供電線路功率因數低、線損大:目前各油田采油線路負荷以油井為主采油設備多為游梁式抽油機和少量的電潛泵、螺桿泵。游梁式抽油機的不穩定負荷造成電動機輸出負荷隨著抽油機的負荷變化產生周期變化:電動機側功率因數隨著電動機輸出功率不同而改變:力口之油井電動機平均負載率，就造成了功率因數平均較低。就整條供電線路而言，形成了其電流無功分量較大，功率因數低的現象。又因為一條線路的油井相對分散，部分油井共享一臺低壓變壓器，增加了低壓線路的長度，進一部加大了采油供電線路的線損，同時提高了用電的成本；第三，變壓器老化及容量配比不合理，當前各油田一般采油線路中包括單井線路，常用的變壓器多為上世紀生產的S7、SK7系列供的電變壓器，配置容量一般在額定負載的1.5倍以上，而實際運行的負載平均只有變壓器額定容量的20%左右存在嚴重的“大馬拉小車”的現象。增加了線路網損和負荷，油田每年還要付出大量用電量和電費以及不菲無效電容量費用，提高了原油開采成本，且S7、SL7系列便壓器技術一落后淘汰、禁用產品；第四，抽油機電動機運行效率低，抽油機由電動機的動力經過減速增大扭矩和扭力帶動抽油機上下往復運動，將油井井筒下地下地層的原油抽吸上來。在此生產過程中電動機只進行將電能轉換成動能的一次性的動能，這種一次性的電動機動能使用的動能工效率低，按抽油機的電動機的正常用電量和所做的工效是98%，而實際做工上行負載時電動機的工效只有30-40%，而下行無負載時電動機的無工效有85%。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其利用抽油機的電動機高速運轉提供動力，經抽油機機械減速箱轉換成大扭矩的動力，通過傳動系統帶動低速永磁直驅發電機循環發電。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為:
[0006]一種抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，包括抽油機減速箱，所述的抽油機減速箱通過傳動單元連接永磁直驅發電機，所述的永磁直驅發電機連接輔助生產配電單元。
[0007]進一步地，所述的永磁直驅發電機為低轉速永磁直驅發電機。
[0008]進一步地，所述的傳動單元包括:第一傳動模塊，所述的第一傳動模塊連接所述的抽油機減速箱，所述的抽油機減速箱連接第二傳動模塊，所述的第二傳動模塊還連接減速器，所述的減速器連接連軸器，所述的連軸器與所述的低轉速永磁直驅發電機進行連接；第一傳動模塊具有:傳動皮帶輪，傳動帶和減速箱輸入大皮帶輪；第二傳動模塊具有:減速箱輸出剎車與大皮帶輪，傳動帶和發電機輸入傳動輪。
[0009]進一步地，所述的第二傳動模塊還連接有增速器。
[0010]進一步地，所述的第二傳動模塊與所述的低轉速永磁直驅發電機進行連接。
[0011 ] 進一步地，所述的抽油機減速箱連接曲柄，所述的曲柄連接平衡塊，所述的平衡塊連接連桿，所述的連桿連接支架橫梁，所述的支架橫梁連接驢頭。
[0012]進一步地,所述的第一傳動模塊連接有動力輸入單元。
[0013]進一步地，所述的動力輸入單元包括輸入配電單元，所述的輸入配電單元連接電動機，所述的電動機連接所述的第一傳動模塊。
[0014]進一步地，抽油機機械動力拖動節能發電裝置固定安裝于抽油機鋼架底座上的支撐梁。
[0015]進一步地，所述的配電單元包括:微機控制器，雙電源自動轉換開關，斷路保護開關，交流接觸器，逆變器，濾波器，變頻器，電壓表，電流表，數控表，和/或保溫加熱器。
[0016]本實用新型的有益效果為:
[0017]第一，結構簡單，通過抽油機動力輸入單元和傳動單元，可直驅傳動帶動低轉速永磁直驅發電機發電，利用抽油機減速箱機械運動的動力和抽油機慣性載荷剩余能量加力產生轉矩、轉速或運動體產生的動能帶動低轉速永磁直驅發電機發電。
[0018]第二，高效節能，所產生電力可以提供其它生產用電、生產輔助用電、施工現場焊接用電、油田油井冬季保溫用電、其它作業動力用電、稠油井單罐的加溫和保溫用電、照明用電，可降低油田輔助生產用電的綜合生產成本，移動、流動、機動性強，可重復使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1是本實用新型的抽油機機械動力拖動節能發電裝置的結構示意圖；
[0021]圖2是圖1所示裝置的實施例的結構示意圖；
[0022]圖3是圖2所示實施例的減速箱傳動輪與剎車裝置的俯視結構示意圖；
[0023]圖4是圖2所示實施例的減速箱傳動輪與剎車裝置的平面示意圖；
[0024]圖5是圖1所示裝置的另一種實施例的結構示意圖；
[0025]圖6是圖5所示實施例的電動機與剎車裝置的俯視結構示意圖；
[0026]圖7是圖5所示實施例的電動機與剎車裝置的平面示意圖；
[0027]圖8是本實用新型的配電電路示意圖。
[0028]附圖標記示意:
[0029]100-抽油機減速箱，101-第一傳動模塊，102-第二傳動模塊
[0030]103-電動機，105-輸入配電單元，107-減速器
[0031]108-連軸器，110-永磁直驅發電機，113-輔助生產配電單元
[0032]120-曲柄，121-平衡塊，122-連桿
[0033]123-支架橫梁，127-驢頭，130-抽油機，145-調節軌道
[0034]131-減速箱動力輸入大傳動輪，132-傳動皮帶
[0035]133-剎車輪，134-電機傳動輪，135-剎車連桿裝置
[0036]136-剎車輪，137-電機傳動輪，138-變速機與連軸器
[0037]139-傳動皮帶，141-減速箱動力輸出大傳動輪
[0038]152-剎車輪、剎車股、連桿、剎車裝置，155-增速器
[0039]171-備帽、螺栓，172-鎖片，173-墊片，175-軸套
[0040]177-傳遞電機傳動輪，178-墊卡片，179-電機鍵槽
[0041]190-電機固定軌道，191-剎車裝置固定座
【具體實施方式】
[0042]如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區分的準則。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述技術問題，基本達到所述技術效果。說明書后續描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0043]請參照圖1，本實用新型的抽油機機械動力拖動節能發電裝置包括:抽油機減速箱100，所述的抽油機減速箱100通過傳動單元連接永磁直驅發電機110，所述的永磁直驅發電機I1連接輔助生產配電單元113。
[0044]優選地，所述的永磁直驅發電機110為低轉速永磁直驅發電機，在具體實施例中，低轉速優選為100轉至800轉。
[0045]優選地，所述的傳動單兀包括:第一傳動模塊101,所述的第一傳動模塊101連接所述的抽油機減速箱100，所述的抽油機減速箱100連接第二傳動模塊102，所述的第二傳動模塊102還連接減速器107，所述的減速器107連接連軸器108，所述的連軸器108與所述的低轉速永磁直驅發電機進行連接。第一傳動模塊101具有:傳動皮帶輪，傳動帶和減速箱輸入大皮帶輪；第二傳動模塊102具有:減速箱輸出剎車與大皮帶輪，傳動帶和發電機輸入傳動輪。
[0046]優選地，所述的第二傳動模塊102還連接有增速器。
[0047]優選地，所述的第二傳動模塊102與所述的永磁直驅發電機110進行連接。
[0048]優選地，所述的抽油機減速箱100連接曲柄120，所述的曲柄120連接平衡塊121，所述的平衡塊121連接連桿122，所述的連桿122連接支架橫梁123，所述的支架橫梁123連接驢頭127。
[0049]優選地，所述的第一傳動模塊101連接有動力輸入單元。
[0050]優選地，所述的動力輸入單元包括輸入配電單元105，所述的輸入配電單元105連接電動機103，所述的電動機103連接所述的第一傳動模塊101。
[0051]優選地，抽油機機械動力拖動節能發電所述的配電單元包括:微機控制器，雙電源自動轉換開關，斷路保護開關，交流接觸器，逆變器，濾波器，變頻器，電壓表，電流表，數控表，和/或保溫加熱器。
[0052]本實用新型的原動力啟動階段:由外電向輸入配電單元105提供啟動電力，使電動機103啟動產生機械動力，由第一傳動模塊101帶動抽油機減速箱100實施持續運轉提供機械動力和運轉。
[0053]運轉的同時將抽油機減速箱100的I級輸入齒輪軸上的機械動力和囤積在減速箱內的輸出的動力和抽油機的傳動慣力(慣性載荷力)可直接作為輸出動力作為驅動動力獲得并且發揮抽油機減速箱機械動力(動能)及剩余動力和可利用的相匹配的轉矩和轉速及功率，實施拖動發電機發電創造出大于I的凈能量和動力。
[0054]動力是通過抽油機電動機、傳動輪傳遞到抽油機減速箱100輸入的大傳動輪上，將動力輸入到減速箱各級動力齒輪軸上轉變為機械動力，帶動抽油機轉動工作，同時可將I級輸入齒輪軸上的機械動力作為輸出動力進行驅動。
[0055]從原啟動階段轉入動力程序替換(改造轉換)的過渡形式，就是由電動機的傳動動力，由抽油機電動機傳動輪、傳動帶、經過抽油機減速箱100輸入動力的大傳動輪,把電動機傳動的動力輸入到抽油機減速箱轉換成機械動力，并將減速箱機械動力輸入I級輸入齒輪軸上的動力和盈余力，原動力和囤積在抽油機I級輸入齒輪軸上的傳動慣力及抽油機運轉產生的慣性載荷力的動力與輸出的功率與之相匹配的轉矩和轉速，變為抽油機機械輸出動力(動能)，同時轉換成I級軸輸出的傳動動力，即同軸同時直接變為輸出的機械動力作為驅動動力(動能)。
[0056]同時，把減速箱I級輸出輪軸另一側上的剎車輪和剎車裝置與改變的減速箱輸出軸上的大傳動輪，同時將剎車輪和剎車裝置與其大傳動輪改裝組合成一體結構，在同一輸出軸上工作，通過傳動輪的計算和傳動比的計算，設計出I級輸出軸的驅動力(轉速、扭矩、功率)。方案就是把減速箱I級輸入齒輪軸上的機械動力，替換(轉換)還原等于減速箱輸出的機械動力，獲得發揮抽油機減速箱機械動力(動能)及剩余動力和可利用的相匹配的轉矩和轉速，實施發電在創造出大于I的凈能量和動力。充分利用抽油機減速箱機械動力(動能)傳遞到配套使用的低轉速永磁直驅發電機上實施持續運轉而產出電能。
[0057]請參照圖2至圖4，該實施例示意了本實用新型的大皮帶輪剎車裝置，如圖所示，剎車裝置可在減速箱剎車輪和剎車裝置與其大傳動輪改裝組合成一體結構，安裝在同一軸上進行個自的工作功能進行制動。由外電提供電動機動力經過電機傳動輪由傳動帶將動力，經過抽油機減速箱輸入的大傳動輪把動力輸入到減速箱I級軸上轉變為機械動力，同時再由抽油機減速箱I級軸上的機械動力，經過剎車輪和剎車裝置與其改造的大傳動輪改裝組合成一體結構的傳動輪，經傳動帶到發電機傳動輪，將轉速、扭矩、功率，傳遞到低轉速永磁直驅發電機進行運轉發電作工。
[0058]請參照圖5至圖7，該實施例示意了本實用新型的電機剎車裝置，如圖所示，剎車裝置可將減速箱剎車裝置和剎車輪改換成與電機傳動輪改裝組合在一起，安裝在發電機傳動軸輪上，聯裝在同一軸上同時進行雙制動，也可單向制動。由外電提供動力電動機產生的動能，經傳動動輪和傳動帶將動力，經過抽油機減速箱輸入的大傳動輪把動力輸入到減速箱I級軸上轉變為機械動力，同時再由抽油機減速箱I級軸上的機械動力，經過剎車輪和剎車裝置與其改造的大傳動輪改裝組合成一體結構的傳動輪，經傳動帶、傳動輪再經過增減速機(提高或降低發電機的轉速)再由傳動輪連接到發電機傳動輪，將轉速、扭矩、功率，傳遞到低轉速永磁直驅發電機進行運轉發電工作。
[0059]優選地，抽油機機械動力拖動節能發電裝置固定安裝于抽油機鋼架底座上的支撐M
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[0060]正常運轉，是由原動力啟動階段到動力程序轉換啟動階段(改造轉換階段)再到正常運轉的全部過程，既在抽油機有得到外電提供能源供驅動動力，向抽油機系統內各配電電器部件提供啟動電力，使系統啟動抽油機電動機而實施持續運轉提供動力，動力通過程序替換階段(改造轉換階段)，經輸入傳動系統并通過傳動輪到抽油機減速箱大傳動輪變為機械動力，由I級輸入齒輪軸機械動力進行驅動，同時將I級輸入齒輪軸上的機械動力(動能)，直接變為輸出動力作為驅動動力，經過上述A方案將減速箱I級軸和大傳動輪輸入的機械動力，還原等于減速箱I級軸大傳動輪輸出的機械動力和轉速，并且將發揮抽油機機械動動力，實施發電在創造出大于I的凈能量和動力。由系統中機械傳動力在轉速和扭矩完全滿足抽油機傳動輪所消耗的動力，由減速箱傳動輪中的I級輸出軸輪將動力和盈余的(原動力和囤積在抽油機I級輸入齒輪軸上的傳動慣力、慣性載荷力)動能轉化成轉矩和轉速傳遞給發電機，使發電機主軸軸心能獲得抽油機減速箱輸出傳動輪中I級輸出軸的盈余動能和額定功率和相匹配的轉矩和轉速，帶動減速機由高速轉換低速時扭力增加的原理，使輸出動力大于輸入的動力，帶動低轉速永磁直驅發電機。
[0061]發電機能夠實施持續正常運轉并產出相對應的電能。所產生電力可以提供其它生產用電、生產輔助用電、現場施工焊接用電、油田單井井冬季保溫用電、其它作業動力用電、稠油井單罐的加溫和保溫用電、照明用電使用和循環使用，可降低油田輔助用電生產成本，也可增收節支創收。
[0062]動力電路啟動:抽油機正常的動力供電方式，由外電源(市電)動力電源，向抽油機系統內提供的啟動電力；啟動方式:抽油機系統在正常情況下，由外電向系統內各電器部件提供的啟動電力，使抽油機正常運行不影響生產和產量。電力替換(轉換)由動力啟動電源電器部件內的微機控制器控制、經電路(變壓器、穩壓器、調節器)、軟啟動裝置或變頻器裝置、雙電源自動轉換裝置、轉速傳感器、維持電力替換系統對輸入電力輸出電力進行運轉控制；本專利技術的工作原理及過程，是依據外電動力的啟動電源，為一級負荷和特別重要負荷電動機提供一種可變頻的三相應急電源系統提供啟動電源，電動機帶動減速機由高速轉換低速時扭力增加的原理，使輸出動力大于輸入的動力，帶動低轉速永磁直驅發電機。在實施中，電動機根據抽油機不同型號和生產參數，采用配備額定功率的發電機機型，低轉速永磁直驅發電機的磁能轉換效率高，在額定輸出功率、扭矩、轉速的配備上，參考相應參數的低轉速永磁直驅發電機。
[0063]如圖8所示，作為具體的實施例，輸入配電單元包括變頻器，變頻器有兩種啟動方式，一是通過變頻器箱體上的鍵盤進行啟停電動機，二是通過變頻器啟停斷子進行遠方控制。本系統控制為電路外部遠方控制方式，通過安裝在現場的控制按鈕啟停變頻器(也就是啟停電動機)。為工頻/變頻遠方啟停電動機380V控制電路，接觸器KMl為變頻和工頻電路提供公用的電源接觸器。變頻啟停前，檢查斷路器QF3、QF4在斷開位置，按下SB2，公用的電源接觸器MKl動作，主觸點KMl閉合，提供電源。控制開關SA在變頻運行位置時，①、②觸點是接通的，動合觸點KMl已閉合，這時，按下變頻啟動按鈕SB4，KM2得電動作，主觸點KM2閉合，動合觸點閉合將變頻器啟停端子FOR、COM短接，變頻器得到信號啟動，通過閉合的主觸點，電動機得電運轉，按設定的頻率7。需要電動機停止運行時，按一下停止按鈕SBl或SB3，其動斷觸點斷開，變頻器關斷，電動機停止工作，工頻啟停時，斷路器QF1、QF2在斷開位置，控制開關SA在工頻運行位置，③、④觸點是接通的。
[0064]本實用新型的有益效果為:
[0065]第一，結構簡單，通過抽油機輸入單元和傳動單元，可直驅傳動帶動低轉速永磁直驅發電機發電，利用抽油機減速箱機械運動的動力和抽油機慣性載荷剩余能量加力產生轉矩、轉速或運動體產生的動能帶動低轉速永磁直驅發電機發電。
[0066]第二，高效節能，所產生電力可以提供其它生產用電、生產輔助用電、施工現場焊接用電、油田油井冬季保溫用電、其它作業動力用電、稠油井單罐的加溫和保溫用電、照明用電，可降低油田輔助生產用電的綜合生產成本，移動、流動、機動性強，可重復使用。
[0067]上述說明示出并描述了本申請的若干優選實施例，但如前所述，應當理解本申請并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述申請構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應在本申請所附權利要求的保護范圍內，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同、替換、改進均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，包括抽油機減速箱，所述的抽油機減速箱通過傳動單元連接永磁直驅發電機，所述的永磁直驅發電機連接輔助生產配電單元。
2.根據權利要求1所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于:所述的永磁直驅發電機為低轉速永磁直驅發電機。
3.根據權利要求2所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，所述的傳動單元包括: 第一傳動模塊，所述的第一傳動模塊連接所述的抽油機減速箱，所述的抽油機減速箱連接第二傳動模塊，所述的第二傳動模塊還連接減速器，所述的減速器連接連軸器，所述的連軸器與所述的低轉速永磁直驅發電機進行連接； 第一傳動模塊具有:傳動皮帶輪，傳動帶和減速箱輸入大皮帶輪； 第二傳動模塊具有:減速箱輸出剎車與大皮帶輪，傳動帶和發電機輸入傳動輪。
4.根據權利要求3所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，所述的第二傳動模塊還連接有增速器。
5.根據權利要求3所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，所述的第二傳動模塊與所述的低轉速永磁直驅發電機進行連接。
6.根據權利要求5所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，所述的抽油機減速箱連接曲柄，所述的曲柄連接平衡塊，所述的平衡塊連接連桿，所述的連桿連接支架橫梁，所述的支架橫梁連接驢頭。
7.根據權利要求6所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，所述的第一傳動模塊連接有動力輸入單元。
8.根據權利要求7所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，所述的動力輸入單元包括輸入配電單元，所述的輸入配電單元連接電動機，所述的電動機連接所述的第一傳動模塊。
9.根據權利要求1至8中任何一項所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，該裝置固定安裝于抽油機鋼架底座上的支撐梁。
10.根據權利要求9所述的抽油機機械動力拖動節能發電裝置，其特征在于，所述的配電單元包括:微機控制器，雙電源自動轉換開關，斷路保護開關，交流接觸器，逆變器，濾波器，變頻器，電壓表，電流表，數控表，和/或保溫加熱器。
【文檔編號】H02K7/18GK204030854SQ201420448277
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】彭剛, 彭佳媚, 陳慧 申請人:彭剛