物联网技术的抽油机工作环境检测装置及其系统

1.本发明属于油井开采领域，具体是物联网技术的抽油机工作环境检测装置及其系统。


背景技术：

2.在石油开发的抽油机采油过程中，由于地质因素、油品性质尤其是稠油井等因素的影响，经常需要改变抽油机的冲次来提高生产效率。
3.现有的抽油机如采用曲柄平衡的常规型游梁式抽油机，在工作过程中可通过更换电动机轴上的小带轮和三角胶带，来实现工作中不同冲次的要求。在实现所要求的冲次时，先让抽油机停止工作，然后人工对小带轮进行拆卸和更换。而现场抽油机的皮带轮暴露在外，很容易生锈，并且固定皮带轮的螺纹连接处和皮带轮与轴的锥面连接处通常也都会生锈，所以拆卸时很费时费力，换一次档位大约要2～3天的工作时间。因此这种抽油机的换档时间长，效率低下，操作不方便，已经无法适合现代采油技术的发展要求。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种及时根据环境和需求改变冲次的抽油机。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：物联网技术的抽油机工作环境检测装置及其系统包括抽油机本体，还包括指令机构和执行机构，所述执行机构包括位于平衡重和电动机之间的调节装置，电动机带有输入齿轮，调节装置包括三角架、转动轴、从动轮、输出齿轮、过渡轮和换向摆动组件，三角架包括架体和支杆，支杆位于三角架的三个顶点处，支杆表面套接过渡轮，任意过渡轮与输入齿轮之间的齿数比都不同，且过渡轮和支杆之间带有第一滚珠轴承，从动轮和输入齿轮之间啮合过渡轮，从动轮通过转动轴连接用于对抽油机本体动力输出的输出齿轮，三角架远离从动轮的一侧连接用于三角架自转的换向摆动组件。
6.采用上述方案后实现了以下有益效果：相对于采用现有驱动技术的抽油机，本技术方案中利用三角架的自转过程进行力矩输出变化，以适应不同的工作环境，力矩变化的原理如下，利用三角架的三个顶点分别连接有不同齿数的过渡轮，当指令机构对换向摆动组件发出指令时，三角架进行自转，此时输入齿轮和从动轮之间的过渡轮产生变化，以适应不同的工作环境，瞬时改变冲次。
7.进一步，所述换向摆动组件包括菱形盘、摇臂、连杆、滑块、协同电机和滑动槽，所述菱形盘的周向开有若干u形槽，菱形盘位于三角架后方，菱形盘的中心处贯穿有换向轴，换向轴与转动轴之间连接有轴连器，轴连器与转动轴的重合处连接有第一滚针轴承，轴连器与换向轴的重合处连接有第二滚针轴承，且换向轴贯穿于菱形盘，换向轴与菱形盘之间连接有第二滚珠轴承，摇臂位于菱形盘的后方。
8.有益效果：相对于采用动力化切入的现有技术，本技术方案中利用单向转动进行
动力输入的转化，从而减少复杂指令和沉杂执行件的设置，节省体积，以实现小体积和减少维护可能性。
9.进一步，从动轮内切于三角架，且从动轮通过转动轴连接于三角架中心处。
10.有益效果：相对于采用变速啮合的现有技术，本技术方案中由于三角形与从动轮之间内切，因此动力传递的路径为主动轮-过渡轮-从动轮-输出齿轮，而其余过渡轮在从动轮的带动下进行预转，以减少在过渡转向时的新过渡轮与主动轮带来的摩擦和冲击，同时相对于传统的机械换挡结构，本技术方案不需要在动力切断时改变齿轮之间的啮合关系，而是进行动力切入。
11.进一步，u形槽沿菱形盘表面围成圆形矩阵。
12.进一步，摇臂包括一体制造的输出臂和输入齿，且输出臂连接于连杆的中心处，输入齿连接于换向轴，连杆的一端带有拨动销，拨动销运动行程中接触u型槽，连杆的另一端带有滑块，滑块滑动连接于滑动槽，换向轴远离输入齿的一端连接于协同电机。
13.有益效果：在执行啮合的过渡齿轮换向时，本技术方案中协同电机收到旋转指令，从而趋使换向轴转动，而转动过程的换向轴促使输入齿带动输出臂旋转，而输出臂带动连杆进行圆周运动，而圆周运动中的连杆受到滑块和滑动槽的限制而使连杆进行分化运动，连杆的拨动销进行圆周运动，而连杆连接于滑块的一侧进行直线运动，直线运动和圆周运动的位移距离等于圆周运动的直径，而拨动销的转动行程带入坐标轴阐述，以拨动销和u型槽最远端的重合处为坐标轴原点，拨动销转动的水平半径为l，拨动销转动的竖直半径为r，当拨动销转动至-r时拨动销脱离与菱形盘接触，随后拨动销转移到-r处，此时完成脱离的半圈转动。
14.当拨动销回位时，从-r处向r转动，此时水平距离先从-l到原点进入u型槽中，随后拨动销通过u型槽带动菱形盘转动至r处，此时菱形盘完成半圈旋转，旋转过程的菱形盘带动同轴连接的三角架换向，此时换向中的三角架置换与输入齿轮啮合的过渡轮。
15.进一步，所述过渡轮与输入齿轮的齿数比分别为：1∶1，2∶1和1∶2，根据齿数比将过渡轮分为平矩齿轮、增矩齿轮和降矩齿轮。
16.有益效果：通过不同的齿数比实现大齿轮带动小齿轮、等齿啮合或小齿轮带动大齿轮，实现转速和传递力矩的改变，以匹配抽油机工作时由于油井内液压变化而导致的环境变化，在液压小时便于加快抽油速度以提升效率，在液压大时，提升抽油的力矩对抽油机进行保护的同时提升单次抽油量，在正常压力时保持常态工作，降低机械的磨合。
17.进一步，还包括抽油机吊绳处的压力感应器，位于平矩齿轮处的第一定位器、位于增矩齿轮处的第二定位器和位于降矩齿轮处的第三定位器，压力感应器、第一定位器、第二定位器和第三定位器都电连接于处理模块，处理模块内置有信号输出模块、信号输入模块、角度计算模块和信号转化模块。
18.有益效果：本技术方案利用压力感应器探测抽油机的工作环境，从而基于此进行工况调节安排，此时定位器对处理模块反馈其中的位置关系，而此时以处理模块的指令为基础，确定协调电机的转向，以实现快速更换力矩传递方式，避免从平矩齿轮过渡至降矩齿轮时需要中间经过增矩齿轮，降低过渡时工况对工作环境的影响。
19.进一步，信号输入模块用于接收压力感应器传递的信号a，以及第一定位器、第二定位器和第三定位器的位置关系b，计算模块用于计算过渡轮之间的角度差值c，此时角度
差值c通过信号转化模块传递至信号输出模块以控制协同电机的旋转。
20.有益效果：通过位置关系确定协调电机的转动方向，角度差值确定转动的弧形大小。
21.进一步，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块信号连接有服务器，服务器中生成有信号数据和存储日志。
22.有益效果：便于远程监控和根据日志判断井下的环境情况。
附图说明
23.图1为本发明实施例的示意图；
24.图2为图1中的调节装置结构图；
25.图3为图2中啮合关系图。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
27.说明书附图中的附图标记包括：抽油机本体1、平衡重2、电动机3、输入齿轮4、调节装置5、三角架501、支杆502、从动轮503、输出齿轮504、过渡轮505、换向摆动组件6、菱形盘601、摇臂602、连杆603、滑块604、协同电机605、滑动槽606、u形槽606、换向轴7、轴连器8、拨动销9。
28.实施例一
29.实施例基本如附图1所示：物联网技术的抽油机工作环境检测装置包括抽油机本体1，还包括指令机构和执行机构，执行机构包括位于平衡重2和电动机3之间的调节装置5，电动机3带有输入齿轮4，调节装置5包括三角架501、从动轮503、输出齿轮504、过渡轮505和换向摆动组件6，三角架501包括架体和支杆502，支杆502位于三角架501的三个顶点处，支杆502表面套接过渡轮505，过渡轮505与输入齿轮4的齿数比分别为：1∶1，2∶1和1∶2，根据齿数比将过渡轮505分为平矩齿轮、增矩齿轮和降矩齿轮。
30.请参考图2和图3，过渡轮505和支杆502之间带有第一滚珠轴承，从动轮503和输入齿轮4之间啮合过渡轮505，从动轮503内切于三角架501，且从动轮503通过转动轴连接于三角架501中心处，从动轮503同轴连接用于对抽油机本体1动力输出的输出齿轮504，三角架501远离从动轮503的一侧连接用于三角架501自转的换向摆动组件6。
31.换向摆动组件6包括菱形盘601、摇臂602、连杆603、滑块604、协同电机605和滑动槽606，所述菱形盘601的周向开有若干uu形槽606，uu形槽606沿菱形盘601表面围成圆形矩阵，菱形盘601位于三角架501后方，菱形盘601的中心处贯穿有换向轴7，换向轴7与转动轴之间连接有轴连器8，轴连器8与转动轴的重合处连接有第一滚针轴承，轴连器8与换向轴7的重合处连接有第二滚针轴承，且换向轴7贯穿于菱形盘601，换向轴7与菱形盘601之间连接有第二滚珠轴承，摇臂602位于菱形盘601的后方。
32.摇臂602包括一体制造的输出臂和输入齿，且输出臂连接于连杆603的中心处，输入齿连接于换向轴7，连杆603的一端带有拨动销9，拨动销9运动行程中接触u型槽，连杆603的另一端带有滑块604，滑块604滑动连接于滑动槽606，换向轴7远离输入齿的一端连接于协同电机605
33.具体实施过程如下：利用三角架501的自转过程进行力矩输出变化，以适应不同的工作环境，力矩变化的原理如下，利用三角架501的三个顶点分别连接有不同齿数的过渡轮505，当指令机构对换向摆动组件6发出指令时，三角架501进行自转，此时输入齿轮4和从动轮503之间的过渡轮505产生变化，以适应不同的工作环境。
34.在执行啮合的过渡齿轮换向时，本技术方案中协同电机605收到旋转指令，从而趋使换向轴7转动，而转动过程的换向轴7促使输入齿带动输出臂旋转，而输出臂带动连杆603进行圆周运动，而圆周运动中的连杆603受到滑块604和滑动槽606的限制而使连杆603进行分化运动，连杆603的拨动销9进行圆周运动，而连杆603连接于滑块604的一侧进行直线运动。
35.直线运动和圆周运动的位移距离等于圆周运动的直径，而拨动销9的转动行程带入坐标轴阐述，以拨动销9和u型槽最远端的重合处为坐标轴原点，拨动销9转动的水平半径为l，拨动销9转动的竖直半径为r，当拨动销9转动至-r时拨动销9脱离与菱形盘601接触，随后拨动销9转移到-r处，此时完成脱离的半圈转动。
36.当拨动销9回位时，从-r处向r转动，此时水平距离先从-l到原点进入u型槽中，随后拨动销9通过u型槽带动菱形盘601转动至r处，此时菱形盘601完成半圈旋转，旋转过程的菱形盘601带动同轴连接的三角架501换向，此时换向中的三角架501置换与输入齿轮4啮合的过渡轮505。
37.通过不同的齿数比实现大齿轮带动小齿轮、等齿啮合或小齿轮带动大齿轮，实现转速和传递力矩的改变，以匹配抽油机工作时由于油井内液压变化而导致的环境变化，在液压小时便于加快抽油速度以提升效率，在液压大时，提升抽油的力矩对抽油机进行保护的同时提升单次抽油量，在正常压力时保持常态工作，降低机械的磨合。
38.自转过程中由于三角形与从动轮503之间内切，因此动力传递的路径为主动轮-过渡轮505-从动轮503-输出齿轮504，而其余过渡轮505在从动轮503的带动下进行预转，以减少在过渡转向时的新过渡轮505与主动轮带来的摩擦和冲击，同时相对于传统的机械换挡结构，本技术方案不需要在动力切断时改变齿轮之间的啮合关系，而是进行动力切入。
39.实施例二
40.本实施例与上述实施例的区别在于，公开了物联网技术的抽油机工作环境检测系统还包括抽油机吊绳处的压力感应器，位于平矩齿轮处的第一定位器、位于增矩齿轮处的第二定位器和位于降矩齿轮处的第三定位器，压力感应器、第一定位器、第二定位器和第三定位器都电连接于处理模块，处理模块内置有信号输出模块、信号输入模块、角度计算模块和信号转化模块。
41.信号输入模块用于接收压力感应器传递的信号a，以及第一定位器、第二定位器和第三定位器的位置关系b，计算模块用于计算过渡轮505之间的角度差值c，此时角度差值c通过信号转化模块传递至信号输出模块以控制协同电机605的旋转。
42.还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块信号连接有服务器，服务器中生成有信号数据和存储日志。
43.实施例三
44.本实施例与上述实施例的区别在于协同电机605表面铺有光伏板，便于利用太阳能发电。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
46.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。