倍力變徑塔架式抽油機的製作方法
2023-12-10 00:41:46
專利名稱：倍力變徑塔架式抽油機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種抽油機，特別是涉及一種倍力變徑塔架式抽油機。
二.
背景技術：
在油田採油過程中，抽油機是採油作業中主要的採油設備之一。常 規遊梁抽油機有衝程較小，自重大、佔地多、平衡效果不理想、減速箱輸出扭矩波動大效率 低等不足。塔架抽油機雖然具有衝程長、重量輕、佔地面積小、節能等優點。但大多還存在 作業讓位、做示功圖時卸載不方便、換向衝擊大、無失載保護等缺陷。
三.
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種設計合理、結構簡 單、能耗低且操作方便的倍力變徑塔架式抽油機。 本發明的技術方案一種倍力變徑塔架式抽油機，含有塔架、底座總成和動力總 成，所述動力總成含有電機、巻筒和控制器，所述巻筒套裝固定在主軸上，所述主軸通過兩 個軸承和軸承座安裝在所述底座總成上，其一端通過減速器與電機的輸出軸連接，所述電 機和減速器均安裝在所述底座總成上，所述電機與所述控制器連接；所述巻筒外圓表面上 分別設置有前吊帶環形槽和後吊帶環形槽，前吊帶一端固定在所述前吊帶環形槽中，其另 一端從所述塔架中穿過，分別繞過所述塔架頂端安裝的前導輪總成，再通過固定在所述塔 架頂端的懸臂梁上的滑輪，再繞過懸繩器總成上的滑輪，最後與所述懸臂梁連接；後吊帶一 端固定在所述後吊帶環形槽中，其另一端從所述塔架中穿過，繞過所述塔架頂端安裝的後 導輪總成，再通過動滑輪機構，最後與所述塔架上端連接；所述動滑輪機構下端與配重總成 連接，所述配重總成與所述塔架上設置的導軌總成滑動配合。 所述電機為開關磁阻電機，所述控制器採用PLC可編程控制器，精確控制抽油機 的抽油動態，該控制器還設有無線遙感系統，能夠實現遠程控制，手持式編程器即可遠程無 線控制抽油機的工作狀態。 所述配重總成為組合式結構，由多個配重箱連接而成，能夠增減；並且，所述配重 總成上設置有潤滑盒，所述潤滑盒夾持在所述導軌總成的導向立柱上，能夠沿導向立柱上 下滑動，所述潤滑盒內設置有潤滑脂，所述潤滑盒與導向立柱的接觸面上設置潤滑脂透孔。
所述懸臂梁後端通過支座和銷柱與所述塔架上端鉸接。 所述巻筒外圓表而上分別設置有兩個前吊帶環形槽和兩個後吊帶環形槽，每一所
述前吊帶環形槽均與一個前吊帶的一端固定連接，每一所述後吊帶環形槽均與一個後吊帶
的一端固定連接；所述後導輪總成和動滑輪機構的滑輪均為雙輪槽，均分別與兩個後吊帶
相匹配，所述懸繩器總成含有兩個滑輪，所述懸臂梁為兩個，所述前導輪總成、所述塔架頂
端的懸臂梁上的滑輪和懸繩器總成上的滑輪均為單輪槽，分別與兩個前吊帶相匹配。 所述滾筒為一體式結構，或者為分體式結構，由兩個滾筒分體組成，每一滾筒分體
上均設置有前吊帶環形槽和後吊帶環形槽。 所述滾筒的前吊帶環形槽和後吊帶環形槽的外圓表面上銑有平面，所述前吊帶和 後吊帶分別通過螺栓和壓板固定在該平面上，所述壓板外圓表面與所述前吊帶環形槽和後 吊帶環形槽的外圓表面相匹配。
所述減速器為行星擺線減速器，所述減速器與所述電機之間安裝有聯軸器，該聯 軸器為整體式制動輪式聯軸器，並裝有液力剎車機構。 所述塔架為整體式結構，或為分體組合式結構，由至少兩個塔架分體連接而成。
本發明的有益效果 1、本發明採用滾筒纏繞吊帶實現滾筒變徑，懸點上升時，配重輪上纏滿了吊帶，而 提升輪吊帶全部放出；致使此時的輪徑不等，後配重對下部主軸作用的力臂大，前端的力臂 較小。則此時後配重產生的力矩是最大，減小了減速器要輸出的扭矩，降低了電機所需電 量。到上死點時前端力臂最大，後端力臂最小；反過來重複了上死點的工況。到下死點是前 端力臂最小，後端力臂最大。上下死點它都減小了電機所需電流，所以它是節能的。另外， 平衡塊分為大小塊，可以增減，能夠達到精確調整；並且，平衡塊可以建築廢舊物，成本低且 增減方便。 2、本發明後配重導軌潤滑可以自動供油於導軌的潤滑，其潤滑盒內充滿潤滑脂， 當潤滑盒與導向立柱發生相對運動相互麾檫時，產生熱量，潤滑盒內的潤滑脂受熱熔化，潤 滑脂通過透孔流到導向立柱面上，進行潤滑。潤滑後，摩擦力減小，熱量不足，油脂不再融 化，也不再嚮導向立柱塗抹潤滑脂，這樣就達到了自動潤滑的結果。 3、本發明井口讓位方便，採用前臂上翻式讓位；當卸下懸繩器後，繼續使懸繩器側 吊帶上行，抱懸臂輪上升，使懸臂梁上升，從而達到讓位的目的。 4、本發明的塔架為多節塔架組成，各節通過螺栓聯接，分體運輸就減少運輸方而 的壓力，另外，分體式塔架還可以根據工況的要求增減節數，以改變抽油油機塔架高度。
5、本發明可以採用了自動化控制系統，該控制系統設有無線遙感系統，能遠程控 制，手持式編程器，為遠程無線控制抽油機工作狀態提供了方便。它還可以將運行過程中的 電流、電壓、各點的加速度顯示在顯示屏上，時時監測到抽油機各方面參數。此時還可以設 置過流保護；在抽油機過載時自動停機，操控方便，安全性高。 6、本發明結構合理緊湊，省力降耗，在同樣的工況下較常規抽油機重量減輕 40-70% ;較常規抽油機耗能減少40-70%。另外，採用動滑輪機構，節力一半。動滑輪機構 是省力不省功，但減小了啟動時的電流，降低了電機的內耗，更主要的一點是它提高了抽油 機的提升力。 7、本發明採用PLC可編程控制器，精確控制抽油機的抽油動態，其設計合理、噪音 低、容易製作、通用性好、適用性強，適用於陸地上任何工作環境下的抽油工作，易於推廣， 社會和經濟效益良好。
四.
圖1為倍力變徑塔架式抽油機的結構示意圖； 圖2為圖1所示倍力變徑塔架式抽油機的右視圖； 圖3為圖1所示動力總成的結構示意圖； 圖4為圖3所示滾筒的剖面圖； 圖5為前吊帶上行時纏繞情況示意圖； 圖6為後吊帶上行時纏繞情況示意圖； 圖7為前吊帶下行時纏繞情況示意 圖8為後吊帶下行時纏繞情況示意圖； 圖9為圖1所示懸繩器總成的結構示意圖； 圖10為圖1所示後導輪的結構示意圖； 圖11為圖1所示前導輪的結構示意圖； 圖12為圖1所示懸臂梁的結構示意圖； 圖13為圖12所示懸臂梁的俯視圖； 圖14為圖1所示後滑輪與後配重總成的結構示意圖； 圖15為圖14所示後滑輪與後配重總成的俯視圖； 圖16為圖14所示潤滑盒的結構示意圖； 圖17為圖16所示潤滑盒的右視圖； 圖18為圖16所示潤滑盒的俯視圖。
五.
具體實施例方式
實施例一 參見圖1-圖18，圖中，l-底座總成，2-動力總成，3-塔架，4-配重總 成，5-動滑輪機構，6-後導輪總成，7-前導輪總成，8-懸臂梁，9-前吊帶，10-懸繩器總成， 11-後吊帶，12-導軌總成，15-開關磁阻電機，16-聯軸器，17-液力剎車機構，18-行星擺 線減速器，19-聯軸器，20-軸承座，21-滾筒，22-軸承座，23-下配重箱，24-螺栓，25-潤 滑盒，26-導向立柱，27-上配重箱，28-銷柱，29-拉杆，30-軸承盒，31-軸，32-滑輪殼體， 33-螺栓，34-軸承，35-隔套，36-油嘴，37-密封圈，38-通風帽，39-本體，40-支座，41-壓 瓦，42-滑輪，43-螺栓，44-支座，45-壓瓦，46-滑輪，47-螺栓，48-滑輪，49-壓瓦，50-懸臂 梁，51-吊耳，52-支座，53-銷柱，57-滑輪，58-吊耳螺栓，59-梁，60-吊耳，61-壓板，62-螺 栓，64-壓板，65-內六角螺栓。 倍力變徑塔架式抽油機含有塔架3、底座總成1和動力總成2，動力總成2由開關 磁阻電機15、聯軸器16、液力剎車17、行星擺線減速器18、聯軸器19、軸承座20、滾筒21、軸 承座22組成。其中，開關磁阻電機15通過聯軸器16與行星擺線減速器18相接，聯軸器16 為整體式制動輪式聯軸器，並裝有液力剎車17。行星擺線減速器18通過聯軸器19與滾筒 21主軸連接，聯軸器19為彈性銷齒式聯軸器。滾筒21由軸承座20、軸承座22支承並固定 在底座總成1上。電機與控制器連接(圖中未畫出)，控制器採用PLC可編程控制器，精確 控制抽油機的抽油動態，該控制器還發有無線遙感系統，能夠實現遠程控制，手持式編程器 即可遠程無線控制抽油機的工作狀態；巻筒21外圓表面上分別設置有前吊帶環形槽和後 吊帶環形槽，前吊帶9一端固定在前吊帶環形槽中，其另一端從塔架3中穿過，分別繞過塔 架3頂端安裝的前導輪總成7，再通過固定在塔架3頂端的懸臂梁8上的滑輪，再繞過懸繩 器總成10上的滑輪，最後與懸臂梁8連接；後吊帶ll一端固定在後吊帶環形槽中，其另一 端從塔架3中穿過，繞過塔架3頂端安裝的後導輪總成6，再通過動滑輪機構5，最後與塔架 3的上端連接；動滑輪機構5下端與配重總成4連接，配重總成4與塔架3上設置的導軌總 成12滑動配合。 配重總成4為組合式結構，由多個配重箱連接而成(圖中為上中下三個)，能夠增 減；並且，配重總成4上設置有潤滑盒25，潤滑盒25夾持在導軌總成12的導向立柱26上， 能夠沿導向立柱26上下滑動，潤滑盒25內設置有潤滑脂，潤滑盒25與導向立柱26的接觸
5面上設置潤滑脂透孔。 懸臂梁8後端通過支座52和銷柱53與塔架3上端鉸接。巻筒21外圓表面上分 別設置有兩個前吊帶環形槽和兩個後吊帶環形槽，每一前吊帶環形槽均與一個前吊帶9的 一端固定連接，每一後吊帶環形槽均與一個後吊帶11的一端固定連接；後導輪總成6和動 滑輪機構5的滑輪均為雙輪槽，均分別與兩個後吊帶11相匹配，懸繩器總成IO含有兩個滑 輪，懸臂梁8為兩個，前導輪總成7、塔架3頂端的懸臂梁8上的滑輪和懸繩器總成10上的 滑輪均為單輪槽，分別與兩個前吊帶9相匹配。 滾筒21為分體式結構，由兩個滾筒分體組成，每一滾筒分體上均設置有前吊帶環 形槽和後吊帶環形槽。滾筒21也可以是一體式結構，其圓周表面上分別設置有兩個前吊帶 環形槽和兩個後吊帶環形槽。 兩個前吊帶9左旋纏繞在兩個外側的前吊帶環形槽內，兩個後吊帶11右旋纏繞在 兩個內側的前吊帶環形槽內，前吊帶9和後吊帶11反向纏繞在滾筒21上；滾筒21的前吊 帶環形槽和後吊帶環形槽的外圓表面上銑有平面，前吊帶9和後吊帶11分別通過內六角螺 栓65和壓板64固定在該平面上，壓板64外圓表面與前吊帶環形槽和後吊帶環形槽的外圓 表面相匹配。 塔架3為分體組合式結構，由至少兩個塔架分體連接而成，圖中是兩個，根據需要
也可以選作三個、四個、五個或六個等等。 工作原理 首先，本發明所需啟動扭矩小。啟動時所需起動扭矩大小，也是決定所需消耗功率 大小。抽油機運動過程為上衝程下死點啟動——中間勻速運動——上衝程上死點減速—— 下衝程上死點加速——中間勻速運動——下衝程下死點減速。我們會給上下死點都給一個 較長的加速時間。 上衝程啟動時，PLC控制電路的頻率隨時間變化而勻速加大，電機的轉速也隨電流
頻率加大而加快，此時的被拽引物也在勻加速。電流頻率是經過一段時間才能達到抽油機
所需穩定頻率，這一段時間也是被拽引物勻加速段。此時單從電機方面說，消除了部分被拽
引物動量轉換所需的能量消耗。如果讓電機一直處勻速狀態下，也就會讓被拽引物動量變
化所需的力將會很大 F_Mg = MV/t M重物質量 V重物速度 F重物作用在吊繩上力 g重力加速度 t達到一定速時所需時間 將必然電流會很大，電機內耗必然增加。為了減少這個內耗必須加長加速時間。在
上死點前的一段距離內必須減速；否則，在上死點位置時並不能停止抽油機拽引物向上運
動；此時電流的頻率逐漸變低，電機運動為負的加速度。此時的電機所做的功為 E = Mgh-1/2MV2 M重物質量 V重物勻速運動是速度
6[OO59] g重力加速度 h自開始減速到速度為零時拽引物運動距離 如果想讓此時電機做功為零的話只有給電機斷電。但斷電會使抽油機的運動狀況
不可預計。下衝程時，抽油機後配重部分重。抽油機是提的一後配重與前端的重量差。也
就是說電機在重複抽油機上衝程的動作。它所需電流減小，所以，這一方面它是節能的。 另一個造成啟動扭矩小的原因是滾筒21纏繞吊帶實現滾筒21 (如圖5-圖8)變
徑。上衝程時，配重輪上纏滿了吊帶，而提升輪吊帶全部放出；致使此時的輪徑不等，後配重
對下部主軸作用的力臂大，前端的力臂較小。前後對主軸產生的力矩為 MB= m後g(r+n後d) M前二m前gr M後後配重在主軸上產生的力矩 M前後配重在主軸上產生的力矩 mg後配重質量 m皿拽引物質量 r主軸半徑 ng吊帶纏繞層數 d吊帶厚度 則此時後配重在此時產生的力矩是最大，減小了減速器要輸出的扭矩，降低了電 機所需電量。在懸點載荷上升的同時後配重的力臂在減小，前端力臂在增大；同時，懸點載 荷也在減小(油管內原油逐漸流出；再則，在到達上死點的一段距離內，電控部分要求懸點 載荷做減速運動)。到上死點時前端力臂最大，後端力臂最小。反過來重複了上死點的工 況。上下死點它都減小了電機所需電流，所以它是節能的。 工作時，滾筒21滾動，帶動抽油機運動。抽油機的換向是通過電流的轉換達到。當 需要抽油機讓位時，讓前吊繩9從懸繩器總成10脫離，點動抽油機，使前吊帶9抱住懸臂梁 8上的滑輪48，慢慢上行，使之達到抽油機作業位置要求。 實施例二 本實施例與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同之處在於塔架 為整體式結構，不用拆裝，簡化施工程序，適用於低塔架場合。 改變動力總成的具體結構、改變潤滑盒的具體結構、改變滾筒的具體結構，以及改 變動滑輪機構的具體結構能夠組成多個實施例，均為本發明的常見變化，在此不一一詳述。
權利要求
一種倍力變徑塔架式抽油機，含有塔架、底座總成和動力總成，其特徵是所述動力總成含有電機、捲筒和控制器，所述捲筒套裝固定在主軸上，所述主軸通過兩個軸承和軸承座安裝在所述底座總成上，其一端通過減速器與電機的輸出軸連接，所述電機和減速器均安裝在所述底座總成上，所述電機與所述控制器連接；所述捲筒外圓表面上分別設置有前吊帶環形槽和後吊帶環形槽，前吊帶一端固定在所述前吊帶環形槽中，其另一端從所述塔架中穿過，分別繞過所述塔架頂端安裝的前導輪總成，再通過固定在所述塔架頂端的懸臂梁上的滑輪，再繞過懸繩器總成上的滑輪，最後與所述懸臂梁連接；後吊帶一端固定在所述後吊帶環形槽中，其另一端從所述塔架中穿過，繞過所述塔架頂端安裝的後導輪總成，再通過動滑輪機構，最後與所述塔架上端連接；所述動滑輪機構下端與配重總成連接，所述配重總成與所述塔架上設置的導軌總成滑動配合。
2. 根據權利要求1所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述電機為開關磁阻電機，所述控制器採用PLC可編程控制器，精確控制抽油機的抽油動態，該控制器還設有無線遙感系統，能夠實現遠程控制，手持式編程器即可遠程無線控制抽油機的工作狀態。
3. 根據權利要求1所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述配重總成為組合式結構，由多個配重箱連接而成，能夠增減；並且，所述配重總成上設置有潤滑盒，所述潤滑盒夾持在所述導軌總成的導向立柱上，能夠沿導向立柱上下滑動，所述潤滑盒內設置有潤滑脂，所述潤滑盒與導向立柱的接觸面上設置潤滑脂透孔。
4. 根據權利要求1所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述懸臂梁後端通過支座和銷柱與所述塔架上端鉸接。
5. 根據權利要求1所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述巻筒外圓表面上分別設置有兩個前吊帶環形槽和兩個後吊帶環形槽，每一所述前吊帶環形槽均與一個前吊帶的一端固定連接，每一所述後吊帶環形槽均與一個後吊帶的一端固定連接；所述後導輪總成和動滑輪機構的滑輪均為雙輪槽，均分別與兩個後吊帶相匹配，所述懸繩器總成含有兩個滑輪，所述懸臂梁為兩個，所述前導輪總成、所述塔架頂端的懸臂梁上的滑輪和懸繩器總成上的滑輪均為單輪槽，分別與兩個前吊帶相匹配。
6. 根據權利要求5所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述滾筒為一體式結構，或者為分體式結構，由兩個滾筒分體組成，每一滾筒分體上均設置有前吊帶環形槽和後吊帶環形槽。
7. 根據權利要求1所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述滾筒的前吊帶環形槽和後吊帶環形槽的外圓表面上銑有平面，所述前吊帶和後吊帶分別通過螺栓和壓板固定在該平面上，所述壓板外圓表面與所述前吊帶環形槽和後吊帶環形槽的外圓表面相匹配。
8. 根據權利要求1所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述減速器為行星擺線減速器，所述減速器與所述電機之間安裝有聯軸器，該聯軸器為整體式制動輪式聯軸器，並裝有液力剎車機構。
9. 根據權利要求l-8任一項所述的倍力變徑塔架式抽油機，其特徵是所述塔架為整體式結構，或為分體組合式結構，由至少兩個塔架分體連接而成。
全文摘要
本發明公開了一種倍力變徑塔架式抽油機，它含有塔架、底座總成和動力總成，動力總成含有電機、捲筒和控制器，所述捲筒外圓表面上分別設置有前吊帶環形槽和後吊帶環形槽，前吊帶一端固定在所述前吊帶環形槽中，其另一端從所述塔架中穿過，依次通過所述塔架頂端安裝的前導輪總成、固定在所述塔架頂端的懸臂梁上的滑輪、懸繩器總成上的滑輪，最後與所述懸臂梁連接；後吊帶一端固定在所述後吊帶環形槽中，其另一端從所述塔架中穿過，依次繞過所述塔架頂端安裝的後導輪總成、動滑輪機構，最後固定於所述塔架的上端；所述動滑輪機構下端與配重總成連接，所述配重總成與所述塔架上設置的導軌總成滑動配合。本發明設計合理、結構簡單、能耗低且操作方便。
文檔編號E21B43/00GK101775972SQ201010106548
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月5日 優先權日2010年2月5日
發明者周友海, 婁本和, 孫顏波, 張敬周, 殷秀君 申請人:濮陽市雙發實業有限責任公司