一種抽油機跟蹤平衡裝置的製作方法
2023-06-04 13:02:26
專利名稱：一種抽油機跟蹤平衡裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及抽油機技術，特指一種抽油機跟蹤平衡裝置，可實現抽油機液柱 載荷的平衡，使抽油機始終在天平狀態下運行，屬於石油開採設備技術領域。
背景技術：
目前世界上油田採油舉升設備以遊梁式抽油機為主，遊梁式抽油機採用力學理論 中的槓桿原理，在遊梁尾部設計了四連杆機構，通過電動機帶動減速器，把圓周運動改變為 抽油杆的直線往復運動，實現了抽油的目的。現在常見的採油機及採油方式，其平衡裝置都是基於其自身的結構而設計的，例 如主要針對前驢頭的平衡裝置，鮮有針對採油過程中的液柱載荷的平衡裝置和措施。而在 實際採油過程中，由於不同工作狀態(負載/卸載)下液柱載荷的不平衡，其對抽油機自身 的平衡的影響還是很大的，從而造成了相當數量的能量損耗。申請號為200610105241.8的實用新型專利申請，公開了一種吊重平衡遊梁式抽 油機，其在原有遊梁式抽油機基礎上，採用額外的託架承載機構和吊重滑輪組平衡結構、遊 梁前置、驅動前置結構，來實現抽油機在抽汲過程中的跟蹤平衡。其缺點是結構龐雜，對原 有遊梁式抽油機的改動很大，不利於現有遊梁式抽油機的改造和技術自身的推廣。申請號為92201468. X、名為「液平衡遊梁式抽油機」的專利申請，公開了一種以液 體介質來平衡遊梁機的不平衡能量的抽油機，但其不能實現液柱的重量完全平衡，且需要 增設體積龐大的液體平衡缸，給採油現場空間和採油企業的資金投入提出了更高的要求。基於上述問題，能否找到一種簡便實用的裝置和方法，用以實現採油機採油過程 中液柱重量的全部平衡，使採油機始終在天平狀態下運行，高效節能，且能夠方便地在現有 採油機上進行加裝和改造，是本領域技術人員亟待解決的一道技術難題。
實用新型內容本實用新型旨在公開一種結構合理，高效節能的抽油機跟蹤平衡裝置，能夠實現 採油機採油過程中液柱重量的全部平衡。該裝置包括包括探測單元、配電控制單元、液柱 平衡制動單元、平衡單元以及遊梁連接單元；其中，所述探測單元與所述配電控制單元通信 連接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動單元，所述平衡單元連接到所述液柱 平衡制動單元，所述遊梁連接單元實現所述裝置的主體與抽油機遊梁的連接和固定；優選地，所述探測單元為接近傳感器；優選地，所述探測單元設置在抽油機遊梁與支架的交點的附近位置，用於根據遊 梁與支架的相對位置關係，實時獲知抽油機前驢頭的運行狀態；優選地，所述配電控制單元包括控制箱和變頻器；優選地，所述液柱平衡制動單元包括制動電機和減速器，所述的制動電機與所述 減速器對接，用於為實現液柱平衡的所述平衡單元提供動力；優選地，所述平衡單元包括連杆和配重塊，所述連杆一端與所述液柱平衡制動單 元軸對接，另一端連接所述配重塊；[0014]優選地，所述遊梁連接單元包括固定部件和設置在所述裝置的主體上的連接部 件；優選地，所述連接部件為連接座板，所述固定部件為螺杆；優選地，所述裝置的主體設置在抽油機遊梁上的與前驢頭相對的一端；本實用新型還公開了一種採用該抽油機跟蹤平衡裝置進行抽油機液柱平衡的方 法，其特徵在於包括以下步驟(1)通過設置在抽油機底座附近的配電控制單元內的配電總開關控制該抽油機跟 蹤平衡裝置的啟動；(2)抽油機運轉，當前驢頭帶著液柱載荷揚起時，探測單元根據遊梁與支架的相對 位置關係，實時探測到前驢頭的上行的運行狀態，並傳送到配電控制單元；(3)配電控制單元根據前驢頭的運行狀態控制變頻器，產生相應的電機供電信號 傳送到液柱平衡制動單元，液柱平衡制動單元內的電機向相應的方向轉動，並經過減速器 帶動平衡單元內的連杆和配重塊，使連杆和配重塊向順時針方向擺動，以實現與液柱載荷 的平衡；(4)當前驢頭卸載並下行時，探測單元根據遊梁與支架的相對位置關係，實時探測 到前驢頭的下行的運行狀態，並傳送到配電控制單元；(5)配電控制單元根據前驢頭的運行狀態控制變頻器，產生相反的電機供電信號 傳送到液柱平衡制動單元，液柱平衡制動單元內的電機向相反的方向轉動，並經過減速器 帶動平衡單元內的連杆和配重塊，使連杆和配重塊向逆時針方向擺動，以實現與液柱卸載 情況的平衡；(6)重複步驟(2) (5)，直至關斷抽油機或抽油機跟蹤平衡裝置的電源。本實用新型實現了抽油機液柱載荷的平衡，使抽油機始終在天平狀態下運行，結 構簡單，易於推廣。
圖1 本實用新型的抽油機跟蹤平衡裝置結構示意圖；圖2 本實用新型的抽油機跟蹤平衡裝置在現有遊梁式抽油機上的安裝位置示意 圖；符號說明1制動電機2減速器3連接座板4 螺杆5 連杆6配重塊7控制箱8傳感器A裝置主體的安裝位置B傳感器的安裝位置[0038]C控制箱的安裝位置具體實施方式
下面，結合附圖，以案例的方式詳細說明本實用新型的抽油機跟蹤平衡裝置的結 構組成，以及在遊梁式抽油機上的安裝。結合圖1，一種抽油機跟蹤平衡裝置，包括探測單元、配電控制單元、液柱平衡制 動單元、平衡單元以及遊梁連接單元；其中，所述探測單元與所述配電控制單元通信連接， 所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制 動單元，所述遊梁連接單元實現所述裝置的主體與抽油機遊梁的連接和固定。探測單元設置在抽油機遊梁與支架的交點的附近位置(例如交點的左、右側)，用 於根據遊梁與支架的相對位置關係，實時獲知出抽油機前驢頭的運行狀態，例如是接近傳 感器8 (亦稱接近開關)；當然亦可採用其它類型的傳感器，只要其能探測抽油機前驢頭的 運行狀態即可。該探測單元既可以是單個傳感器，也可以是兩個乃至多個傳感器的組合。配電控制單元包括控制箱7和變頻器(圖中未示出)，控制箱7中可以包括配電開 關，用於為抽油機跟蹤平衡裝置整體提供電源；還包括主控部分，例如採用處理器如CPU/ DSP/MCU/PLC等(當然也可以採用數字/模擬電路來簡單實現)，用於接收從傳感器8傳送 來的信號，據此判斷出前驢頭的運行狀態，並對變頻器實行相應的控制。為了便於人員操作，控制箱7可設置在抽油機底座附近的位置。液柱平衡制動單元包括制動電機1和減速器2，制動電機1與減速器2對接，用於 為實現液柱平衡的平衡單元提供動力。平衡單元主要包括連杆5和配重塊6，連杆5 —端與液柱平衡制動單元軸對接，另 一端連接配重塊6 ；連杆的長度以及配重塊的重量可以根據需要進行設置，以產生的力矩 能夠涵蓋抽油機的液柱載荷的最大值為宜，當然優選根據液柱載荷進行準確的力矩運算， 據此進行連杆的長度以及配重塊的重量設置。遊梁連接單元包括固定部件-連接座板3，和設置在該裝置的主體上的連接部 件_螺杆4 ；當然也可以採用其它的部件，只要能實現兩個機械部件的穩定連接即可。該抽油機跟蹤平衡裝置的主體設置在抽油機遊梁上的與前驢頭相對的一端，當然 不一定需要在末端位置，只要保證與前驢頭不在遊梁與支架交點(支點)的同一邊即可。圖2示出了該抽油機跟蹤平衡裝置的幾個部分在遊梁式抽油機上的示例安裝位 置。遊梁式抽油機在現有技術中很常見，本領域技術人員對圖中其各部分組件，如前驢頭、 遊梁、連杆、曲柄、底座、支架等也很熟悉，在此不再贅述。需要指出的是，為了表述方便，本文中將該裝置除探測單元和配電控制單元以外 的部分統稱為「裝置主體」(圖1中除7、8以外的部分)。下面結合該裝置，描述一下採用該裝置進行抽油機液柱平衡的方法。該方法主要包括以下步驟(1)通過設置在抽油機底座附近的配電控制單元內的配電總開關控制該抽油機跟 蹤平衡裝置的啟動；(2)抽油機運轉，當前驢頭帶著液柱載荷揚起時，探測單元根據遊梁與支架的相對 位置關係，實時探測到前驢頭的上行的運行狀態，並傳送到配電控制單元；[0054](3)配電控制單元根據前驢頭的運行狀態控制變頻器，產生相應的電機供電信號 傳送到液柱平衡制動單元，液柱平衡制動單元內的電機1向相應的方向轉動，並經過減速 器2帶動平衡單元內的連杆5和配重塊6，使連杆5和配重塊6向順時針方向擺動，以實現 與液柱載荷的平衡；(4)當前驢頭卸載並下行時，探測單元根據遊梁與支架的相對位置關係，實時探測 到前驢頭的下行的運行狀態，並傳送到配電控制單元；(5)配電控制單元根據前驢頭的運行狀態控制變頻器，產生相反的電機供電信號 傳送到液柱平衡制動單元，液柱平衡制動單元內的電機1向相反的方向轉動，並經過減速 器2帶動平衡單元內的連杆5和配重塊6，使連杆5和配重塊6向逆時針方向擺動，以實現 與液柱卸載情況的平衡；(6)重複步驟(2) (5)，直至關斷抽油機或抽油機跟蹤平衡裝置的電源。本實用新型與其它產品技術相比，具有如下優點1、抽油機電機的裝機功率下降50% ；2、降低了交變載荷，有功節能50% 70%，節省能耗，降低成本；3、簡單實用，耐疲勞，延長了抽油機的使用壽命；4、操作簡便，結構合理，對現有抽油機的結構幾乎無影響，利於改造推廣。上面以舉例方式對本實用新型進行了說明，但本實用新型不限於上述具體實施 例，凡基於本實用新型所做的任何改動或變型均屬於本實用新型要求保護的範圍。
權利要求一種抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，包括探測單元、配電控制單元、液柱平衡制動單元、平衡單元以及遊梁連接單元；其中，所述探測單元與所述配電控制單元通信連接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制動單元，所述遊梁連接單元實現所述裝置的主體與抽油機遊梁的連接和固定。
2.根據權利要求1所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述探測單元為接近傳 感器(8)。
3.根據權利要求1所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述探測單元設置在抽 油機遊梁與支架的交點的附近位置，用於根據遊梁與支架的相對位置關係，實時獲知抽油 機前驢頭的運行狀態。
4.根據權利要求1所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述配電控制單元包括 控制箱(7)和變頻器。
5.根據權利要求1所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述液柱平衡制動單元 包括制動電機(1)和減速器(2)，所述的制動電機(1)與所述減速器(2)對接，用於為實現 液柱平衡的所述平衡單元提供動力。
6.根據權利要求1所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述平衡單元包括連杆 (5)和配重塊(6)，所述連杆(5) —端與所述液柱平衡制動單元軸對接，另一端連接所述配 重塊(6)。
7.根據權利要求1所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述遊梁連接單元包括 固定部件和設置在所述裝置的主體上的連接部件。
8.根據權利要求7所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述連接部件為連接座 板(3)，所述固定部件為螺杆(4)。
9.根據權利要求1-8所述的抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，所述裝置的主體設置 在抽油機遊梁上與前驢頭相對的一端。
專利摘要本實用新型涉及抽油機技術，特指一種抽油機跟蹤平衡裝置，其特徵在於，包括探測單元、配電控制單元、液柱平衡制動單元、平衡單元以及遊梁連接單元；其中，所述探測單元與所述配電控制單元通信連接，所述配電控制單元還連接到所述液柱平衡制動單元，所述平衡單元連接到所述液柱平衡制動單元，所述遊梁連接單元實現所述裝置的主體與抽油機遊梁的連接和固定。本實用新型實現了抽油機液柱載荷的平衡，使抽油機始終在天平狀態下運行，結構簡單，易於推廣。
文檔編號E21B43/00GK201666144SQ20102013383
公開日2010年12月8日 申請日期2010年3月18日 優先權日2010年3月18日
發明者張文志 申請人:張文志