電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機的製作方法

2024-02-01 14:02:15

專利名稱：電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機的製作方法
技術領域：
本實用新型為一種電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機，屬機電一體化應用新領域。
背景技術：
石油是國民經濟的動力之源，是不可或缺的重要戰略物資，而開採石油的主要手段是抽油機。據不完全統計，全世界目前有機械採油井150多萬口，其中傳統四連杆遊梁式抽油機佔90%左右，成為機械採油的主導機型。隨著地球環境的惡化，人類對節能高效、低碳、環保的需求越來越迫切，各類節能省材、不停機智能調參、安全、環保的天平平衡立式抽油機相繼誕生，尤以中國石油王鋼教授發明的《超低速大扭矩異型電機拖動塔架式高效低耗智能抽油機》具有獨創性和導向作用(ZL00246414. 4、ZL02257259. 7、ZL200510123422. 9、ZL200920222339. O、ZL201020111249. 7)。與傳統四連杆遊梁式抽油機相比，天平平衡立式抽油機節能30-70%，省材30-60%，不停機智能調參提高工效大於1000倍，適於長衝程、低衝次的工作制度，維護工作量減少60%以上，這些明顯的技術優勢決定了天平平衡立式抽油機大有取代傳統四連杆遊梁式抽油機的發展趨勢。但總結近20年抽油機的發展歷程，技術優勢如此明顯的天平平衡立式抽油機仍舊處於中小規模推廣階段，始終未能將傳統四連杆遊梁式抽油機取而代之，礦場應用情況表明，其制約因素如下一是作業讓位不如傳統四連杆遊梁式抽油機方便快捷；二是卸載掛抽依靠自身動力系統不容易實現，現場往往藉助吊車；三是失載保護不如傳統四連杆遊梁式抽油機可靠；四是電機頻繁正反轉傳遞扭矩，一般剛性聯軸器故障率偏高；五是摩擦傳動驅動繩壽命需要提高；六是載荷端與平衡端嚴重不匹配時，驅動繩易打滑。上述六項因素，制約了天平平衡立式抽油機的發展，亟待開發一種更適於現場應用的立式抽油機取代現有機型。
發明內容針對上述不足，本實用新型的目的是在作業讓位、卸載掛抽、失載保護、非接觸傳動等方面攻克上述六項制約瓶頸，提供一種電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機，開創天平平衡立式抽油機規模應用的裡程碑。本實用新型的技術解決方案是所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機包括機架底座上由電動作業讓位裝置(13)移動的機架(8)和機架(8)頂平臺(7)上由永磁聯軸器(4)將帶電磁剎車(5)的電動機(6)、減速器(2)、驅動輪(I)串聯在一起的驅動裝置、卸載掛抽輔助裝置(3)以及機架(8)下部控制櫃內設置的由傳感器(10)控制行程的智能控制器(12)，其中驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11)的驅動繩(9)，驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)的失載保護和防打滑鋼絲繩。所述的電動作業讓位裝置(13)包括固定在機架底座四周騎在基礎預埋軌道上的設有螺杆或千斤頂微升降機構的限位滾輪、電動減速裝置，其中限位主動滾輪由萬向傳動杆連接電動減速裝置，並預設斷電棘輪或螺杆手動牽弓I裝置。所述的卸載掛抽輔助裝置(3)包括置於機架(8)頂平臺(7)上的卸載掛抽支架和懸掛於該支架上的微型電動提升裝置。所述的永磁聯軸器(4)為軸向非接觸聯接或徑向非接觸聯接，其結構為以下五種類型之一第一種為主、從動轉子表面按N、S極性對稱交互密集或分散排列永磁體的盤式軸向或輪式徑向同步永磁聯軸器；第二種為將從動轉子表面改為銅環，靠永磁主動轉子轉動使從動轉子上的銅環切割磁力線產生渦流磁場而隨動傳遞扭矩的渦流轉差式永磁連軸器；第三種為將從動轉子永磁體改為軟磁材料，靠主、從動轉子交變磁化產生的磁場傳遞扭矩的磁滯式永磁聯軸器；第四種為將從動轉子永磁體改為軟磁材料凸極，靠主動轉子對從動轉子產生的吸力傳遞扭矩的磁阻式永磁聯軸器；第五種為將主動轉子改為可磁場疊加和抵消的永磁吸盤，從動轉子為軟磁材料圓盤或柱面圓盤的同步軸向或徑向永磁聯軸器。所述的驅動輪⑴軸向兩側和中部的繩槽內鑲嵌耐磨延壽降噪的橡膠塊，與驅動繩(9)的裝配方式至少為以下四種類型之一第一種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復驅動繩(9)，該驅動繩(9) 一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑鋼絲繩一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)；第二種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復強力纖維帶，該強力纖維帶一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑強力纖維帶一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)；第三種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內固定驅動繩(9)或強力纖維帶一端，另一端懸掛抽油杆；驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定驅動繩(9)或強力纖維帶一端，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);第四種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復驅動繩(9)，該驅動繩(9) 一端通過懸掛抽油杆的前動滑輪固定在頂平臺(7)上，另一端通過懸掛帶防墜落裝置平衡重(11)的後動滑輪固定在頂平臺(7)上；驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑鋼絲繩一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)。所述的電磁剎車(5)結構形式至少為以下二種類型之一第一種為電磁剎車(5)固定端置於電機殼體上，活動端置於電機帶滑鍵的尾軸上的斷電盤式或錐盤式電磁剎車；第二種為電磁剎車(5)固定端置於減速器輸入軸殼體上，活動端置於減速器帶滑鍵的輸入軸上的送電盤式電磁剎車。所述的帶防墜落裝置平衡重(11)與電磁剎車(5)為聯動雙保險保護裝置，帶防墜落裝置平衡重(11)包括基礎平衡重與其上部的吊耳，以及用吊耳銷軸固定的帶長銷孔和活動剎車塊的對稱剎車臂，該對稱剎車臂與基礎平衡重內設置的預緊彈簧三線匯於一點與驅動繩(9)懸掛。 所述的驅動輪⑴、減速器⑵、永磁聯軸器⑷、帶電磁剎車(5)的電動機(6)的裝配關係至少為以下四種結構類型之一第一種為驅動輪⑴、減速器(2)、永磁聯軸器⑷、帶電磁剎車(5)的電動機(6)依次用永磁連軸器(4)或剛性聯軸器串聯；第二種驅動輪(I)、減速器(2)輸出軸為同軸一體聯結，減速器(2)輸入軸與電動機(6)輸出軸用永磁聯軸器(4)非接觸聯接；第三種減速器(2)、電動機(6)為一體式內置於電動滾筒內的密閉式聯接；第四種為由帶斷電制動器的電動葫蘆改裝的滾筒式密封聯接。採用以上技術方案，本實用新型不但比傳統四連杆遊梁機具有節能降耗、安全環保、智能調參的明顯技術優勢，而且克服了立式抽油機作業讓位、卸載掛抽、失載保護、聯軸器時效、驅動繩壽命、載荷與平衡嚴重不匹配驅動繩易打滑的諸多制約瓶頸，是總結百多年管式泵機械採油理論和經驗發明創新的較理想的全天候免維護方向性換代機型。

圖1為本實用新型電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機結構示意圖；圖中1.驅動輪；2.減速器；3.卸載掛抽輔助裝置；4永磁聯軸器；5.電磁剎車；6.電動機；7.頂平臺；8.機架；9.驅動繩；10.傳感器；11.帶防墜落裝置平衡重；12.智能控制器；13.電動作業讓位裝置。
具體實施方式
實施例1 :如圖1所示本實用新型電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機包括機架底座上由電動作業讓位裝置(13)移動的機架(8)和機架(8)頂平臺(7)上由永磁聯軸器(4)將帶電磁剎車(5)的電動機￠)、減速器(2)、驅動輪(I)串聯在一起的驅動裝置、卸載掛抽輔助裝置(3)以及機架(8)下部控制櫃內設置的由傳感器(10)控制行程的智能控制器(12)，其中驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11)的驅動繩(9)，驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)的失載保護和防打滑鋼絲繩。所述的電動作業讓位裝置(13)包括固定在機架底座四周騎在基礎預埋軌道上的設有螺杆或千斤頂微升降機構的限位滾輪、電動減速裝置，其中限位主動滾輪由萬向傳動杆連接電動減速裝置，並預設斷電棘輪或螺杆手動牽弓I裝置。所述的卸載掛抽輔助裝置(3)包括置於機架(8)頂平臺(7)上的卸載掛抽支架和懸掛於該支架上的微型電動提升裝置。[0043]所述的永磁聯軸器(4)為主、從動轉子表面按N、S極性對稱交互密集或分散排列永磁體的盤式軸向同步永磁聯軸器。所述的驅動輪(I)軸向兩側和中部的繩槽內鑲嵌耐磨延壽降噪的橡膠塊，驅動輪
(I)軸向兩側繩槽內披復驅動繩(9)，該驅動繩(9) 一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑鋼絲繩一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)。所述的電磁剎車(5)固定端置於電機殼體上，活動端置於電機帶滑鍵的尾軸上的斷電盤式或錐盤式電磁剎車。所述的帶防墜落裝置平衡重(11)與電磁剎車(5)為聯動雙保險保護裝置，帶防墜落裝置平衡重(11)包括基礎平衡重與其上部的吊耳，以及用吊耳銷軸固定的帶長銷孔和活動剎車塊的對稱剎車臂，該對稱剎車臂與基礎平衡重內設置的預緊彈簧三線匯於一點與驅動繩(9)懸掛。所述的驅動輪⑴、減速器⑵、永磁聯軸器⑷、帶電磁剎車(5)的電動機(6)的裝配關係為驅動輪⑴、減速器⑵、永磁聯軸器⑷、帶電磁剎車(5)的電動機(6)依次用永磁連軸器(4)串聯。所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機設計參數為最大提升載荷50kn ；電動機功率I lkw;衝程l_3m無級調節；衝次0-5r/min無級調節；整機重量5000kg；外型尺寸2.0X1. 2X6. 5 (m)。實施例2 如圖1所示本實用新型電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機的主體結構同實施例1，只對下述傳動機構進行了改進所述的驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復強力纖維帶，該強力纖維帶一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑強力纖維帶一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)。所述的永磁聯軸器(4)為主、從動轉子表面按N、S極性對稱交互密集或分散排列永磁體的輪式徑向同步永磁聯軸器。所述的電磁剎車(5)固定端置於減速器輸入軸殼體上，活動端置於減速器帶滑鍵的輸入軸上的送電盤式電磁剎車。所述的減速器(2)、電動機(6)為一體式內置於電動滾筒內的密閉式聯接。所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機設計參數為最大提升載荷120kn ；電動機功率22kw ；衝程l-6m無級調節；衝次0-5r/min無級調節；整機重量12000kg;[0067]外型尺寸2.5X1. 4X9. 5 (m)。實施例3 如圖1所示本實用新型電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機的主體結構同實施例1，只對下述傳動結構進行了改進所述的驅動輪(I)軸向兩側繩槽內固定驅動繩(9) 一端，另一端懸掛抽油杆；驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定驅動繩(9) 一端，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11)。所述的永磁聯軸器(4)為將從動轉子表面改為銅環，靠永磁主動轉子轉動使從動轉子上的銅環切割磁力線產生渦流磁場而隨動傳遞扭矩的渦流轉差式永磁連軸器所述的電磁剎車(5)固定端置於電機殼體上，活動端置於電機帶滑鍵的尾軸上的斷電錐盤式電磁剎車。所述的減速器(2)、電動機(6)為由帶斷電制動器的電動葫蘆改裝的滾筒式密封聯接。所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機設計參數為最大提升載荷140kn ；電動機功率37kw ；衝程l-6m無級調節；衝次0-5r/min無級調節；整機重量13000kg;外型尺寸2.5X1. 6X9. 5 (m)。實施例4:如圖1所示本實用新型電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機的主體結構同實施例1，只對下述傳動結構進行了改進所述的驅動輪⑴軸向兩側繩槽內披復驅動繩(9)，該驅動繩(9) 一端通過懸掛抽油杆的前動滑輪固定在頂平臺(7)上，另一端通過懸掛帶防墜落裝置平衡重(11)的後動滑輪固定在頂平臺(7)上；驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑鋼絲繩一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)。所述的永磁聯軸器(4)為將主動轉子改為可磁場疊加和抵消的永磁吸盤，從動轉子為軟磁材料圓盤或柱面圓盤的同步軸向或徑向永磁聯軸器。所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機設計參數為最大提升載荷200kn ；電動機功率45kw ；衝程l-8m無級調節；衝次0-3次/分無級調節；整機重量15000kg;外型尺寸2.5X1. 6X10. 8 (m)。上述4例實施方案為本實用新型電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機以驅動載荷50、120、140、200kn為設計模板的標準化設計，根據上述設計模板軟體可優化載荷為30、50、80、100、120、140、160、180、200kn電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機的技術系列。
權利要求1.一種電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機，其特徵在於該機包括機架底座上由電動作業讓位裝置(13)移動的機架(8)和機架(8)頂平臺(7)上由永磁聯軸器(4)將帶電磁剎車(5)的電動機(6)、減速器(2)、驅動輪(I)串聯在一起的驅動裝置、卸載掛抽輔助裝置(3)以及機架(8)下部控制櫃內設置的由傳感器(10)控制行程的智能控制器(12)，其中驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11)的驅動繩(9)，驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)的失載保護和防打滑鋼絲繩。
2.根據權利要求1所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機,其特徵在於所述的電動作業讓位裝置(13)包括固定在機架底座四周騎在基礎預埋軌道上的設有螺杆或千斤頂微升降機構的限位滾輪、電動減速裝置，其中限位主動滾輪由萬向傳動杆連接電動減速裝置，並預設斷電棘輪或螺杆手動牽弓I裝置。
3.根據權利要求1所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機,其特徵在於所述的卸載掛抽輔助裝置(3)包括置於機架(8)頂平臺(7)上的卸載掛抽支架和懸掛於該支架上的微型電動提升裝置。
4.根據權利要求1所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機,其特徵在於所述的永磁聯軸器(4)為軸向非接觸聯接或徑向非接觸聯接的永磁聯軸器，其結構為以下五種類型之一 第一種為主、從動轉子表面按N、S極性對稱交互密集或分散排列永磁體的盤式軸向或輪式徑向同步永磁聯軸器； 第二種為將從動轉子表面改為銅環，靠永磁主動轉子轉動使從動轉子上的銅環切割磁力線產生渦流磁場而隨動傳遞扭矩的渦流轉差式永磁連軸器 第三種為將從動轉子永磁體改為軟磁材料，靠主、從動轉子交變磁化產生的磁場傳遞扭矩的磁滯式永磁聯軸器； 第四種為將從動轉子永磁體改為軟磁材料凸極，靠主動轉子對從動轉子產生的吸力傳遞扭矩的磁阻式永磁聯軸器； 第五種為將主動轉子改為可磁場疊加和抵消的永磁吸盤，從動轉子為軟磁材料圓盤或柱面圓盤的同步軸向或徑向永磁聯軸器。
5.根據權利要求1所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機,其特徵在於所述的驅動輪(I)軸向兩側和中部的繩槽內鑲嵌耐磨延壽降噪的橡膠塊，與驅動繩(9)的裝配方式至少為以下四種類型之一 第一種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復驅動繩(9)，該驅動繩(9) 一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑鋼絲繩一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)； 第二種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復強力纖維帶，該強力纖維帶一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑強力纖維帶一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11); 第三種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內固定驅動繩(9)或強力纖維帶一端，另一端懸掛抽油杆；驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定驅動繩(9)或強力纖維帶一端，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重(11);第四種為驅動輪(I)軸向兩側繩槽內披復驅動繩(9)，該驅動繩(9) 一端通過懸掛抽油杆的前動滑輪固定在頂平臺(7)上，另一端通過懸掛帶防墜落裝置平衡重(11)的後動滑輪固定在頂平臺(7)上；驅動輪(I)軸向中部繩槽內固定失載保護和防打滑鋼絲繩一端，另一端連接帶防墜落裝置平衡重(11)。
6.根據權利要求1所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機,其特徵在於所述的電磁剎車(5)結構形式至少為以下二種類型之一 第一種為電磁剎車(5)固定端置於電機殼體上，活動端置於電機帶滑鍵的尾軸上的斷電盤式或錐盤式電磁剎車； 第二種為電磁剎車(5)固定端置於減速器輸入軸殼體上，活動端置於減速器帶滑鍵的輸入軸上的送電盤式電磁剎車。
7.根據權利要求1所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機,其特徵在於所述的帶防墜落裝置平衡重(11)與電磁剎車(5)為聯動雙保險保護裝置，帶防墜落裝置平衡重(11)包括基礎平衡重與其上部的吊耳，以及用吊耳銷軸固定的帶長銷孔和活動剎車塊的對稱剎車臂，該對稱剎車臂與基礎平衡重內設置的預緊彈簧三線匯於一點與驅動繩(9)懸掛。
8.根據權利要求1所述的電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機,其特徵在於所述的驅動輪(I)、減速器(2)、永磁聯軸器(4)、帶電磁剎車(5)的電動機(6)的裝配關係至少為以下四種結構類型之一 第一種為驅動輪(I)、減速器(2)、永磁聯軸器(4)、帶電磁剎車(5)的電動機(6)依次用永磁連軸器或剛性聯軸器串聯； 第二種驅動輪(I)、減速器(2)輸出軸為同軸一體聯結，減速器(2)輸入軸與電動機(6)輸出軸用永磁聯軸器(4)非接觸聯接； 第三種減速器(2)、電動機(6)為一體式內置於電動滾筒內的密閉式聯接； 第四種為由帶斷電制動器的電動葫蘆改裝的滾筒式密封聯接。
專利摘要本實用新型為一種電動作業讓位和卸載掛抽聯動永磁驅動立式抽油機，屬機電一體化應用新領域。該機包括機架底座上由電動作業讓位裝置移動的機架和機架頂平臺上由永磁聯軸器將帶電磁剎車的電動機、減速器、驅動輪串聯在一起的驅動裝置、卸載掛抽輔助裝置以及機架下部控制櫃內設置的由傳感器控制行程的智能控制器，其中驅動輪軸向兩側繩槽內披復一端懸掛抽油杆，另一端懸掛帶防墜落裝置平衡重的驅動繩，驅動輪軸向中部繩槽內固定另一端連接帶防墜落裝置平衡重的失載保護和防打滑鋼絲繩。該機具有降本增效、節能環保、安全可靠、智能高效的優點，可廣泛應用於立式抽油機採油和其它頻繁換向的提升作業。
文檔編號F16H49/00GK202866759SQ201220384240
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者王穎, 劉洪濤, 薛志超 申請人:王穎, 劉洪濤, 薛志超