专利名称：一种动力下放式塔架抽油机的动力机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及抽油机技术领域，具体涉及一种动力下放式塔架抽油机的动力机构。
背景技术：
在油田采油作业过程中，抽油机是主要的采油设备之一。常规的游梁抽油机冲程较小，自重大、占地多、平衡效果不理想、减速箱输出扭矩波动大而且抽油效率低。塔架抽油机虽然具有冲程长、重量轻、占地面积小、节能等优点，但大多还存在维修不便、作业让位、做井下示功时卸载不方便、换向冲击大、无失载保护等缺陷，其匀速运动使抽油泵在抽吸过程中载荷不能均匀变化。现有抽油机的动力机构设置在塔架上，维护保养时，需要操作人员攀登到塔架上，一是增加了操作人员的劳动强度，二是设备的安全性存在一定隐患。另外，现有的抽油机上虽然配置的刹车装置，但由于恶劣工作环境及各种干扰的影响，有时造成刹车装置失灵的现象，严重威胁作业安全。
发明内容为克服现有技术的不足，本发明创造所要解决的技术问题是提供一种能够安全制动刹车且节能的动力下放式塔架抽油机的动力机构，从而提高设备运行的可靠性、安全性。本发明创造为解决其技术问题所采用的技术方案为:一种动力下放式塔架抽油机的动力机构，包括顺序连接的电机、减速器和卷筒；其中，电机和减速器输入端通过带制动轮联轴器连接，减速器输出端和卷筒通过联轴器连接；所述卷筒的中心轴两端通过轴承座支撑，且卷筒外圆面上分别设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽；所述电机与控制系统连接；其中，所述减速器输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器；所述减速器输出端设有手动式安全制动器，所述手动式安全制动器包括设置在减速器输出轴上的制动盘和设置在动力机构底座上的制动钩，所述制动盘和制动钩构成棘轮结构，当制动盘和制动钩结合时，阻止电机动力的进一步传递，当制动盘和制动钩脱离时，电机动力正常传递；电力液压块式制动器和手动式安全制动器构成双保险制动系统。进一步，所述卷筒为分体式结构，每一卷筒分体上均设置有前吊带环形槽和后吊带环形槽。更进一步，所述卷筒的前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面上铣有平面，塔架抽油机的前吊带和后吊带一端分别通过螺栓和截面为弓形的压板固定在该平面上，所述压板外圆面与前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面匹配为整圆。进一步，所述控制系统采用无线遥感自动化控制系统。由于采用上述技术方案，本发明创造提供的抽油机动力机构具有以下优点:1、采用卷筒缠绕吊带实现卷筒变径，上冲程时，后吊带环形槽上缠满了吊带，而前吊带环形槽只有用于缓冲的一圈皮带，致使此时的轮径不等，所以此时后配重对下部主轴作用的力臂大，前端的力臂较小。则此时后配重产生的力矩是最大，减小了减速器要输出的扭矩，降低了电机所需电量。在上升的同时带后配重的的力臂在减小，带井口载荷的力臂在增大，抽油机所带井口载荷也在减小；到上死点是前端力臂最大，后端力臂最小；反过来重复了上死点的工况。上下死点都减小了电机所需电流，所以有明显的节能效果。2、采用的动力机构设置在塔架抽油机底座上，提高了设备制动的可靠性、安全性；提高了维护保养的便利程度，减轻了操作人员的劳动强度，提高的设备的安全性。3、控制系统采用了无线遥感自动化控制系统，手持式编程器，为远程无线控制抽油机工作状态提供了方便。还可以将运行过程中的电流、电压、各点的加速度显示在显示屏上，时时监测到抽油机各方面参数。此时还可以设置过流保护；在抽油机过载时自动停机，操控方便，安全性高。4、结构合理紧凑，省力降耗，在同样的工况下较常规抽油机重量减轻40 - 70% ;较常规抽油机耗能减少40 - 70%。5、采用可编程控制器，精确控制抽油机的抽油动态，其设计合理、噪音低、容易制作、通用性好、适用性强，适用于陆地上任何工作环境下的抽油工作，易于推广，社会和经济效益良好。6、手动式安全制动器的设置，在带手动操作的电力液压块式制动器的基础上，力口了一个双保险，工作制动时，可以通过带手动操作的电力液压块式制动器通液压制动，也可以在不通电时手工制动；如需长时制动或是需要安全制动时，进一步通过制动盘和制动钩结合，阻止电机动力的进一步传递，正常生产作业时，将制动盘和制动钩脱离即可，保持电机动力正常传递。本发明创造的手动式安全制动器结构简单，操作方便。
此处所说明的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，构成本申请的一部分。示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。所给附图中:图1为动力下放式塔架抽油机动力机构的结构示意图；图2为图1所示卷筒的剖面图；图3为前吊带上行时缠绕情况示意图；图4为后吊带上行时缠绕情况示意图；图5为前吊带下行时缠绕情况示意图；图6为后吊带下行时缠绕情况示意图；图7为图1所示卷筒的结构示意图；图8为手动式安全制动器的示意具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例，来进一步说明本发明创造。结合图1，本优选实施例的动力下放式塔架抽油机动力机构，包括顺序连接的电机
9、行星摆线减速器5和卷筒I ;其中，电机9和行星摆线减速器5输入端通过LZZ带制动轮联轴器7连接，电机9输出轴通过平键8与LZZ带制动轮联轴器7连接进行动力传递；行星摆线减速器5输出端和卷筒I的中心轴18通过弹性柱销齿式联轴器3及平键2连接；所述卷筒I的中心轴18两端通过轴承座16支撑，且卷筒I外圆面上分别设置有前吊带环形槽28和后吊带环形槽29 ;所述电机9与控制系统连接，控制器采用可编程控制器，能够精确控制抽油机的抽油动态，该控制器还设有无线遥感系统，能够实现远程控制，手持式编程器即可远程无线控制抽油机的工作状态。卷筒I为分体式结构，每一卷筒分体上均设置有前吊带环形槽28和后吊带环形槽29。结合图7，卷筒I的中心轴18两端通过轴承17设置在轴承座16内，中心轴18 —端通过轴承闷盖15和轴承通盖19与轴承座16密封定位，中心轴18另一端通过轴承通盖25和轴承通盖19与轴承座16密封定位。中心轴18和卷筒I通过平键23结合并进行动力传递，卷筒I两端通过圆螺母24锁定在中心轴18上。结合图2，卷筒I的前吊带环形槽28和后吊带环形槽29的外圆面上铣有平面，塔架抽油机的前吊带13和后吊带14 一端分别通过螺栓22和截面为弓形的压板21固定在该平面上，所述压板外圆面与前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面匹配为整圆。结合图1和图8，行星摆线减速器5输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器6，行星摆线减速器5输出端设有手动式安全制动器4，手动式安全制动器4包括设置在行星摆线减速器5输出轴上的制动盘27和设置在动力机构底座上的制动钩26，所述制动盘27和制动钩26构成棘轮结构，当制动盘27和制动钩26结合时，阻止电机9动力的进一步传递，当制动盘27和制动钩26脱离时，电机9动力正常传递。实际应用时，手动式安全制动器4可设置为任何结构的棘轮。工作制动时，可以通过带手动操作的电力液压块式制动器6通液压制动，也可以在不通电时手工制动；如需长时制动或是需要安全制动时，可以动用手动式安全制动器4。其中，卷筒I外圆面上分别设置有两个前吊带环形槽28和两个后吊带环形槽29，每一个前吊带环形槽均与一个前吊带13的一端固定连接，每一个后吊带环形槽均与一个后吊带14的一端固定连接；两个前吊带13左旋缠绕在两个内侧的前吊带环形槽28内，两个后吊带14右旋缠绕在两个外侧的后吊带环形槽29内，前吊带13和后吊带14反向缠绕在卷筒I上。应用时，将电机9、行星摆线减速器5及轴承座16通过固定螺栓10、11、12设置在塔架抽油机的底座上。工作时，电机9启动，带动卷筒I滚动,进而带动抽油机运动。抽油机的换向是通过电机9电流的转换达到。首先,本发明创造抽油机的动力机构所需启动扭矩小。启动时所需起动扭矩大小，决定所需消耗功率大小。抽油机运动过程为上冲程下死点启动一中间匀速运动一上冲程上死点减速一下冲程上死点加速一中间匀速运动一下冲程下死点减速。上下死点都给一个较长的加速时间。上冲程启动时，控制电路的频率随时间变化而匀速加大，电机的转速也随电流频率加大而加快，此时的被拽引物也在匀加速。电流频率是经过一段时间后才能达到抽油机所需稳定频率，这一段时间也是被拽引物匀加速段。此时单从电机方面说，消除了部分被拽引物动量转换所需的能量消耗。如果让电机一直处匀速状态下，被拽引物动量变化所需的力将会很大，电流将必然也会很大，电机内耗必然增加；为了减少这个内耗必须加长加速时间，在上死点前的一段距离内必须减速，否则，在上死点位置时并不能使抽油机拽引物停止向上运动。因此，在被拽引物到达上死点位置前一段距离必须匀减速，也就需要所供电机的电流的频率逐渐变低，电机运动为负的加速度，以致被拽引物到上死点位置时速度为零。下冲程时，抽油机后配重部分重。抽油机的上冲程工况为悬点载荷减配重重力值为正值，下冲程时悬点载荷减配重重力值为负值，抽油机动力所做功是消除力值差。也就是说电机在重复抽油机上冲程的动作，所需电流减小，所以，这一方面它是节能的。另一个节能的原因是:卷筒I通过缠绕吊带实现变径。如图2-图6，上冲程时，缠绕后吊带14的轮槽上缠满了吊带，而缠绕前吊带13的轮槽上吊带全部放出；致使此时缠绕前后吊带轮的轮径不等，后配重对下部主轴作用的力臂大，前端光杆载荷对下部主轴作用的力臂较小，因此缩小了前端光杆载荷和后配重对主轴产生的扭矩差；也就降低了减速器需要输出的扭矩，降低了电机电流变化所产生的内耗。下冲程时，缠绕前吊带的轮槽上缠满了吊带，而缠绕后吊带的轮槽上吊带全部放出；致使此时缠绕前后吊带轮的轮径不等，后配重对下部主轴作用的力臂小，前端光杆载荷对下部主轴作用的力臂较大；此时，也缩小了前端光杆载荷和后配重对主轴产生的扭矩差，也就降低了减速器需要输出的扭矩，降低了电机电流变化所产生的内耗。反过来重复了上死点的工况。上下死点都减小了电机所需电流，所以是节能的。以上所述，仅是本发明创造的较佳实施例而已，并非对本发明创造做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明创造技术方案范围内，依据本发明创造的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，如改变安全制动器、卷筒、轴承座的具体结构，均仍属于本发明创造技术方案的范围内。
权利要求1.一种动力下放式塔架抽油机的动力机构，包括顺序连接的电机(9)、减速器(5)和卷筒⑴；其中，电机(9)和减速器(5)输入端通过带制动轮联轴器(7)连接，减速器(5)输出端和卷筒(I)通过联轴器(3)连接；所述卷筒(I)的中心轴(18)两端通过轴承座(16)支撑，且卷筒(I)外圆面上分别设置有前吊带环形槽(28)和后吊带环形槽(29);所述电机(13)与控制系统连接；其特征是: 其中，所述减速器(5)输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器￠);所述减速器(5)输出端设有手动式安全制动器(4)，所述手动式安全制动器(4)包括设置在减速器(5)输出轴上的制动盘(27)和设置在动力机构底座上的制动钩(26)，所述制动盘(27)和制动钩(26)构成棘轮结构，当制动盘(27)和制动钩(26)结合时，阻止电机(9)动力的进一步传递，当制动盘(27)和制动钩(26)脱离时，电机(9)动力正常传递；所述电力液压块式制动器(6)和手动式安全制动器(4)构成双保险制动系统。
2.根据权利要求1所述的动力下放式塔架抽油机的动力机构,其特征是:所述卷筒(I)为分体式结构，每一卷筒分体上均设置有前吊带环形槽(28)和后吊带环形槽(29)。
3.根据权利要求1或2所述的动力下放式塔架抽油机的动力机构，其特征是:所述卷筒(I)的前吊带环形槽(28)和后吊带环形槽(29)的外圆面上铣有平面，塔架抽油机的前吊带(13)和后吊带(14) 一端分别通过螺栓(22)和截面为弓形的压板(21)固定在该平面上，所述压板外圆面与前吊带环形槽和后吊带环形槽的外圆面匹配为整圆。
4.根据权利要求1所述的动力下放式塔架抽油机的动力机构，其特征是:所述控制系统采用无线遥感自动化 控制系统。
专利摘要本实用新型公开的一种动力下放式塔架抽油机的动力机构，包括顺序连接的电机(9)、减速器(5)和卷筒(1)；其中，电机(9)和减速器(5)输入端通过带制动轮联轴器(7)连接，减速器(5)输出端和卷筒(1)通过联轴器(3)连接；其中，所述减速器(5)输入端设置带手动操作的电力液压块式制动器(6)；所述减速器(5)输出端设有手动式安全制动器(4)，所述手动式安全制动器(4)包括设置在减速器(5)输出轴上的制动盘(27)和设置在动力机构底座上的制动钩(26)，所述制动盘(27)和制动钩(26)构成棘轮结构，当制动盘(27)和制动钩(26)结合时，阻止电机(9)动力的进一步传递，当制动盘(27)和制动钩(26)脱离时，电机(9)动力正常传递；所述电力液压块式制动器(6)和手动式安全制动器(4)构成双保险制动系统。
文档编号E21B43/00GK202926300SQ20122061134
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月17日 优先权日2012年11月17日
发明者娄本和, 张美容 申请人:濮阳市信宇石油机械化工有限公司