对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机的制作方法

文档序号:17968228发布日期:2019-06-21 23:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:该机包括机架(1)、机架(1)顶平台上设置的载荷导向轮(2-1)、平衡导向轮(2-2),以及实现立式抽油机天平平衡垂直往复抽油和安全保护功能的下述配套装置:

一是机架(1)底座部位设置的以驱动轮(4)为中枢传动装置的动力驱动装置;

二是以动力驱动装置和电动机(7)内置的断电自制动机构、减速机(6)输入轴一端设置的手电二合一非等径制动闸(18)、驱动轮(4)轮缘上设置的柱销式死刹车手柄(8)为提升动力和刹车保护的卸载挂抽装置;

三是以电动机(7)内置的断电自制动机构、减速机(6)输入轴一端设置的手电二合一非等径制动闸(18)和机架(1)顶部平衡皮带(16)从中通过的防坠防风二合一紧急制动盒(15)及平衡重防坠落自制动装置(21)为安全载体的失载保护装置;

四是以机架(1)底座四周设置的移机滚轮(14)为行走机构的作业让位装置;

五是以永磁联轴器(17)为非接触传动的永磁耦合装置;

六是以皮带接头悬挂器上设置的防风减摆杆(13)为抑制风阻影响的防风减摆装置;

七是以机架(1)中、上、下位置设置的中位基准点传感器(10)和上限位保护开关(11)、下限位保护开关(9)为信号源的智能控制装置;

其中动力驱动装置由置于机架(1)底座部位的电动机(7)、与电动机(7)永磁耦合的减速机(6)、与减速机(6)双排链总成(5)传动的驱动轮(4)组成;驱动轮(4)为载荷驱动、平衡和停机制动的整机传动中枢,其轴向设置三段等径绕带圆面,每段圆面开设用圆弧筋板过渡的绕带孔,孔内腔设置皮带接头固定挡板,驱动皮带(3)和平衡皮带(16)的一端皮带接头分别插入顺时针绕带孔(23) 和逆时针绕带孔(24)互逆固定在内腔的挡板上,其另一端各自绕过机架(1)顶部对应的载荷导向轮(2-1)、平衡导向轮(2-2)分别悬挂井口载荷和平衡重(12),并接受智能控制器的指令,将电动机(7)通过减速机(6)输出的正反向转动转换为抽油杆的垂直往复运动,实现天平平衡立式抽油机抽吸循环,其连接方式为以下五种类型之一:

第一种为适于超重载传动的永磁耦合对称双带双驱,该种类型为内置断电自制动机构的电动机(7)与减速机(6)输入轴一端用永磁联轴器(17)非接触永磁耦合,减速机(6)输入轴和输出轴为两端对称设置,其输入轴另一端设置手电二合一非等径制动闸(18),输出轴两端用双排链总成(5)与在机架(1)底部框架上倒置的驱动轮(4)对称双驱,驱动轮(4)轴向两端的等径绕带圆面各固定1条平衡皮带(16)一端,中部等径绕带圆面与平衡皮带(16)互逆固定2条驱动皮带(3)一端,各皮带的另一端分别经机架(1)顶部对应的载荷导向轮(2-1)、平衡导向轮(2-2)悬挂井口载荷和平衡重(12),将动力驱动装置输出的正反向转动转换为抽油杆的垂直往复运动,实现对称双带双驱抽油机抽油循环;

第二种为适于重载传动的永磁耦合对称三带双驱,该种类型为在第一种类型的基础上,将驱动轮(4)轴向中部等径绕带圆面改为单带经平衡导向轮(2-2)悬挂平衡重(12),驱动轮(4)轴向两端等径绕带圆面改为各1条驱动皮带(3)经载荷导向轮(2-1)悬挂井口载荷,并将动力驱动装置输出的正反向转动转换为抽油杆的垂直往复运动,实现对称三带双驱抽油机抽油循环;

第三种为适于中载传动的永磁耦合动力驱动装置串联三带单驱或双带单驱,该种类型为内置断电自制动机构的电动机(7)与减速机(6)输入轴用永磁联轴器(17)非接触永磁耦合,减速机(6)输出轴与正置于机架(1)底座上的驱动轮(4)直接串联,驱动轮(4)轴向两端等径绕带圆面各固定1条驱动皮带(3)一端,中部等径绕带圆面与驱动皮带(3)互逆固定1条平衡皮带(16)一端,或者两端等径绕带圆面各固定1条平衡皮带(16)一端,中部等径绕带圆面与平衡皮带(16)互逆固定2条驱动皮带(3)一端,各皮带的另一端分别经机架(1)顶部对应的载荷导向轮(2-1)、平衡导向轮(2-2)悬挂井口载荷和平衡重(12),将动力驱动装置输出的正反向转动转换为抽油杆的垂直往复运动,实现三带单驱或双带单驱抽油机抽油循环;

第四种为适于轻载传动的大小双排链轮减速传动动滑轮挂载单电机三带单驱或双带双驱,该种类型为内置断电自制动机构的电动机(7)为输出轴单端驱动或输出轴两端对称驱动,其输出扭矩用设置大小链轮的双排链总成(5)与在机架(1)底部框架上倒置的驱动轮(4)单端减速传动或两端对称减速传动,驱动轮(4)轴向两端等径绕带圆面各固定1条驱动皮带(3)一端,中部等径绕带圆面与驱动皮带(3)互逆固定1条平衡皮带(16)一端,或者两端等径绕带圆面各固定1条平衡皮带(16)一端,中部等径绕带圆面与平衡皮带(16)互逆固定2条驱动皮带(3)一端,各皮带的另一端分别经机架(1)顶部对应的载荷导向轮(2-1)、平衡导向轮(2-2)绕过前动滑轮(19)、后动滑轮(20)悬挂井口载荷和平衡重(12),将动力驱动装置输出的正反向转动转换为抽油杆的垂直往复运动,实现单电机三带单驱或双带双驱抽油机抽油循环;

第五种为在上述第一至第四种类型的基础上,将皮带单端固定随机传动改为钢丝绳单端固定随机传动或非固定摩擦传动。

2.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的卸载挂抽装置为不借助吊装设备,在井口侧和平衡侧严重失衡的工况下靠动力驱动装置自身动力提升平衡重挂抽或卸载,该装置包括内置断电自制动机构的电动机(7)、永磁联轴器(17)、输入轴一端设置手电二合一非等径制动闸(18)的减速机(6)、用双排链总成(5)传动轮缘设置柱销式死刹车手柄(8)的驱动轮(4),及绕过载荷导向轮(2-1)悬挂油井载荷的驱动皮带(3)和绕过平衡导向轮(2-2)悬挂平衡重(12)的平衡皮带(16),当需要卸载时,动力驱动装置提升平衡重(12),井口侧抽油杆悬挂器运行至井口下死点,各刹车同步制动,并人工搬动柱销式死刹车手柄(8),使抽油机置于死刹车状态,松开光杆方卡子卸掉井口载荷,然后释放柱销式死刹车手柄(8)消除死刹车状态,靠手电二合一非等径制动闸(18)手动将平衡重(12)缓慢放至地面;当重新挂抽时,动力驱动装置提升平衡重(12),井口侧抽油杆悬挂器运行至井口下死点,各刹车同步制动,并人工搬动柱销式死刹车手柄(8),使抽油机置于死刹车状态,上紧光杆方卡子井口挂载,然后释放柱销式死刹车手柄(8)消除死刹车状态,抽油机恢复天平平衡状态,转入正常垂直往复运动抽油循环。

3.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的手电二合一非等径制动闸(18)为手电二合一的死刹车装置,该装置包括安装在减速机(6)输入轴一端的非等径制动毂(18-2),包覆在非等径制动毂(18-2)外侧的等径制动盘(18-1),两片等径制动盘(18-1)下部用销轴铰链,上部设置手动和电磁吸合抱紧机构,该机构由贯穿于两片等径制动盘(18-1)的拉杆(18-4)、拉杆(18-4)上套装的张力弹簧(18-3)和用螺母紧固的衔铁(18-5),及衔铁(18-5)外置的电磁吸合线圈(18-6)组成,拉杆(18-4)自由端设置经导向轮连接的刹把(18-7),在非紧急工况,通过刹把(18-7)拉紧两片等径制动盘(18-1)实施制动;在平衡重坠落的危急工况,智能控制器指令手电二合一非等径制动闸(18)的电磁吸合线圈(18-6)通电,同步吸合衔铁(18-5),通过拉杆(18-4)压缩张力弹簧(18-3),拉紧等径制动盘(18-1),强制性限制大于抱紧的等径制动盘(18-1)内径的非等径制动毂(18-2)长轴半径绝对无法通过,实施死刹车式的失载保护。

4.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的平衡重防坠落自制动装置(21)为井口端抽油杆意外突然断脱失载,大质量平衡重(12)高速坠落发生恶性事故的瞬间,靠自身机构同步实施紧急制动的应急装置,该装置包括设置于平衡重(12)上部的铰链悬挂机构,该机构由对称紧急制动臂(21-1)、固定挂板(21-2)、悬挂铰链(21-3)、上挡块(21-4)、下挡块(21-5)、预紧弹簧(21-6)组成,油井正常抽油工况,悬挂铰链(21-3)被井口载荷拉紧,同步拉伸预紧弹簧(21-6),收拢对称紧急制动臂(21-1)于下挡块(21-5)处,当井口载荷突然意外失载,预紧弹簧(21-6)瞬间收缩恢复预紧状态,同步拉开对称紧急制动臂(21-1)于上挡块(21-4)处,使平衡重(12)挂在防坠落扶正导轨(22)的预设孔中,实施失载紧急保护。

5.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的失载保护装置为防止井口侧抽油杆意外断脱,大质量平衡重(12)快速坠落造成恶性破坏性事故的三级万全保护装置,该装置包括内置断电自制动机构的电动机(7),减速机(6)输入轴轴端设置的手电二合一非等径制动闸(18),平衡重(12)上部悬挂装置自身设置的平衡重防坠落自制动装置(21)、防坠落扶正导轨(22),机架(1)顶部平衡皮带(16)从中通过处设置的防坠防风二合一紧急制动盒(15)。

6.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的作业让位装置包括置于机架底座四周骑在基础预埋轨道上的设有螺杆或千斤顶微升降机构的移机滚轮(14)、微型电动减速机,其作业让位方式为以下三种类型之一:

第一种为微型电动减速机置于机架(1)下部控制柜内,通过万向轴连接主动移机滚轮(14)实现电动正反向移机作业让位;

第二种微型电动减速机为置于机架(1)后部与基础预埋件连接的电动拉杆,通过电动拉杆推拉实现正反向移机作业让位;

第三种为机架(1)混凝土基础四周预埋金属构件支点,用千斤顶实现正反向移机作业让位。

7.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的永磁耦合装置为非接触传动永磁联轴器,其结构为以下三种类型之一:

第一种类型,永磁联轴器(17)为同步式,该联轴器磁力耦合盘(17-2)上按N、S极顺序对称交互密集或分散排列偶数强磁体(17-3),两盘之间用压力轴承(17-5)间隔抵消轴向力,盘面外缘设置拆装调节螺栓(17-1),联轴器轴上切割容易拆装的间隙,并钻耦合轴紧固螺孔(17-4);

第二种类型,永磁联轴器(17)为吸盘式,该联轴器永磁吸盘盘面上设置独立磁极总成或偶数组合磁极总成,磁极总成包括置于环形磁轭中用隔板隔开的固定强磁体和活动强磁体,固定强磁体底部设置导磁极头,活动强磁体顶部设置磁力线叠加或短路闭合的活动柱销,两盘之间用双排滚子压力轴承间隔;

第三种类型,永磁联轴器(17)为在同步式的基础上,两片磁力耦合盘(17-2)其中一片上的强磁体(17-3)改为铜环,靠涡流感应产生扭矩的涡流式永磁联轴器。

8.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的防风减摆装置为给皮带施加预紧力的弹性杆,包括井口端载荷悬挂器上固定的防风减摆杆(13),机架(1)顶部平衡皮带(16)通过处设置的防坠防风二合一紧急制动盒(15),其中防风减摆杆(13)的非固定端顶部煨成预紧力弯头,弯头的横杆设置压紧驱动皮带(3)的柔性吸震胶辊;防坠防风二合一紧急制动盒(15)平衡皮带(16)通过的窄槽为楔形,制动盒端部固定设有转动柔性胶辊的防风减摆杆(13),防风减摆杆(13)内侧设置施加预紧力的可转动柔性胶辊,内外双向抑制平衡皮带(16)的风抖和震颤;制动盒上部设置电磁楔形衔铁,断电后楔形衔铁靠自重插入制动盒楔形窄槽,实施平衡皮带(16)所悬挂平衡重的紧急制动。

9.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的驱动皮带(3)和平衡皮带(16)为强力纤维胶合带,内敷1至N条高强度钢丝绳,其两端皮带接头的连接加固方式为以下五种类型之一:

一是两块高强度夹板用铆钉或螺栓与皮带紧固,夹板下部预设悬挂销孔;

二是内置钢丝绳头的成型钢模用高压压力机压接;

三是用接头盒立板(25)做成带浇口和冒口容积大于所夹持皮带体积的接头盒,皮带所敷钢丝绳头打散做成钢丝绳头钢筋网(27),置入接头盒,浇注低熔点的铅或锡或锌金属熔液,固结为难以拉脱的皮带接头,接头盒下部预设悬挂柱销孔(28);

四是在上述三的接头盒基础上,盒内挤注金属膨胀胶,胶体迅速膨胀挤满钢丝绳头钢筋网(27)所有空间,固结为不低于金属盒体强度的皮带接头;

五是在上述一、三、四的基础上,用皮带紧固螺栓(26)紧固和膨胀胶或低熔点金属熔液固结两种方式做成双倍强度的皮带接头。

10.根据权利要求1所述的对称双驱卸载挂抽失载保护联动永磁耦合立式抽油机,其特征在于:所述的智能控制器为以中位基准点传感器(10)、下限位保护开关(9)、上限位保护开关(11)为行程和转速信号源的集高性能单板机优化电机运行、油井抽吸参数动态优化于一体的数字智能控制器,内置电气参数显示、抽吸参数显示、示功图模拟模块、油水计量分析模块、抽吸参数和电气参数设定、数据和图像采集远传通讯接口以及手机调控功能,在网络覆盖的任何地区,随机指令电机智能运行,实现电气参数和油井抽吸参数的双级优化。

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