抽油机动态调平衡装置的制作方法

本实用新型涉及一种抽油机调平衡装置，特别是一种抽油机动态调平衡装置。属于抽油机平衡调整领域。

背景技术：

石油是关乎国民生计的重要一次能源，目前油田开采石油的主要设备是抽油机。现阶段各大油田抽油机的应用以游梁式居多。游梁式抽油机的结构组成包括驴头、游梁、横梁、连杆、曲柄、平衡装置、底座、减速器、电机等等。

抽油机的采油工作过程分为上行程和下行程。上行程过程中，电机通过做功提升驴头、抽油杆柱和井内液体，电机工作于电动机状态；下行程过程中，驴头、抽油杆柱和井内液体依靠自重下降，电机工作于发电机状态。理想工况下，电机在上行程消耗的电能基本等于电机下行程发出的电能，电能的消耗很小。同时在游梁尾部装设配重块，用来平衡抽油机的悬点载荷，进一步减小电机消耗的功率。

但在实际生产中，由于井下工况复杂、设备磨损等原因使得抽油机的悬点载荷经常发生改变，难以保持平衡，这会使电机消耗的电能增加。因此，当不平衡超过一定限度，就需要进行平衡调整。

现阶段对抽油机进行平衡调整需要测定平衡值、停机、人工调整平衡机构、再开机测定、校验等步骤，有时需要反复多次调整才能满足要求，但一般也只能达到80％的平衡度要求。由此可见，目前普遍应用的调整平衡方式费时费力、机器启停次数多、电能消耗大，且效果一般。因此迫切需要可以实现方便调整，甚至在不停机的情况下进行高精度平衡调整的装置和技术。

为了解决这一问题，中国专利“抽油机的液体配重游码自动调整平衡装置”（申请号：201010592342.9）提出了一种抽油机的液体配重游码自动调整平衡装置，实现不停机自动调整抽油机的平衡。但是，该装置只在游梁尾部装设一个储液箱，因此只能进行增加配重块侧重量的单方向平衡调整，当不平衡是由配重块重于悬点载荷引起时，该装置无法进行平衡调整；导液管从位于地面的固定端延伸到位于游梁尾部的运动端，并随储液箱做上下往复运动，长期运行容易损坏或受到破坏；储液箱为开放式结构，易造成液体的蒸发与污染；调整重量等于水泵运送液量，液体利用率不高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种抽油机动态调平衡装置。根据悬点载荷的变化，通过液体在两个储液箱之间的流动使抽油机达到新的平衡。不仅可以在悬点载荷大于配重块的情况下进行调整，还可以在悬点载荷小于配重块的情况下进行反方向调整。具有结构简单可靠、调整准确快速、适应范围广、操作方便、成本较低、维护方便的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

抽油机动态调平衡装置包括第一储液箱、第二储液箱、导液管、导气管、电控阀门。

第一储液箱固定于抽油机游梁尾部附近，第二储液箱固定于抽油机游梁上驴头附近，第一储液箱和第二储液箱容积相同。两个储液箱都固定在游梁上，时刻保持相对静止，不存在管道由静止到运动的连接，因此不易损坏或被破坏；同时在两个储液箱距离游梁旋转轴相同的情况下，每次调整的重量为交换液体重量的2倍，使所有液体都得到2倍的利用率，减少整体体积。由于装设了两个储液箱，可以实现正反两个方向平衡调整，而其他相关技术只在游梁尾部装设一个储液箱，因此只能进行增加配重块侧重量的单方向平衡调整。具体来说，调整效果X等于第一储液箱内液体重量减去第二储液箱内液体重量，当X为正值时，代表等效在配重块侧增加了X重量；当X为负值时，代表等效在悬点载荷侧增加X重量。最大调整效果X_max=±两箱内液体总重量。

第一储液箱和第二储液箱下部通过导液管连通，顶部通过导气管连通，时刻保持两储液箱连通、气压一致，避免因两储液箱内液体体积改变而产生两储液箱内压力不均的问题，影响正常工作。

电控阀门安装于导液管上，需要调整抽油机平衡时，通过控制电控阀门的打开或关闭实现。

第一储液箱内液量与第二储液箱内液量之和略小于单个储液箱的容积，一方面使得全部液体可以集中到一个储液箱中，达到平衡调整的最大限度；另一方面还可防止液体溢出、防止热胀冷缩，同时使得导气管中尽量不存在液体。

第一储液箱和第二储液箱为封闭式结构，且内部填充防止液体震荡的材料，以防止液体随着储液箱上下运动而产生震荡，甚至可能导致负载的抖动。

第一储液箱和第二储液箱中的液体为防冻液体，保证装置在低温环境下也可以正常工作。

电控阀门安装于导液管上，需要调整抽油机平衡时，通过控制电控阀门的打开或关闭实现，即打开电控阀门后，可实现液体通过导液管在第一储液箱和第二储液箱之间流动。

所述装置根据实际需求可设置双向水泵，安装在导液管上，需要调整抽油机平衡时，控制电控阀门打开，根据平衡调整要求确定双向水泵的旋转方向并上电工作；调整完毕时，控制电控阀门关闭、双向水泵停止工作。即通过双向水泵的动力，实现液体通过导液管在第一储液箱和第二储液箱之间流动。

第一储液箱或第二储液箱中有液量测量装置，用于计量液体重量；以便当液体都集中到一个储液箱中，即装置达到最大调整限度时，工作人员能及时知晓。

第一储液箱和第二储液箱外部有连通管液位计，使得现场工作人员能够直接观测储液箱内液面高度，配合平衡调整的操作，结构简单、故障率低、显示可靠。

装置包括控制器，控制电控阀门和双向水泵工作。控制器可以是电控阀门的电源通断开关，或双向水泵的方向选择开关及电源通断开关；也可是带有微处理器的自动调平衡控制装置。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下优点：

1.采用两个储液箱分别固定在游梁上两端的结构，第一储液箱、第二储液箱、游梁三者时刻保持相对静止，相关管道不存在管道由静止到运动的连接，且位于高处，整个装置不易损坏或被破坏，结构简单、成本低廉、维护方便；而且每次调整的重量约为交换液体重量的2倍，液体利用率高、调整效率高、有效降低了整个装置的体积，节约了成本。

2.采用两个储液箱分别固定在游梁上两端的结构，当两储液箱不处于同一水平面时会产生高度差，因此可以利用自身重力势能调整两储液箱内的液量，无需消耗其他能量，节约能源、简化了装置的结构、降低了成本。

3.采用两个储液箱都参与平衡调整的方式，实现了正反两个方向的平衡调整，即使在基础配重大于悬点载荷的情况下，也能进行平衡调整，这是其他相关技术无法实现的，因此拓宽了抽油机平衡可调整的范围。

4.采用完全封闭式的储液箱，避免了液体的蒸发和污染，有效延长了所述装置的维护周期和使用寿命，减少了工作量、降低了维护成本；储液箱内部填充防止液体震荡的材料，防止液体震荡影响抽油机平衡。

5.所述装置可根据实际情况选择是否装设双向水泵，适用范围广、成本可控。工作人员可据油田现场工作环境的不同，选择最合适的结构和平衡调整方式。

附图说明

图1：采用电控阀门时的停机调整方式示意图。

图2：采用电控阀门时的不停机调整方式示意图。

图3：采用电控阀门和双向水泵时的不停机调整方式示意图。

图中：1-第一储液箱，2-第二储液箱，3-导液管，4-导气管，5-电控阀门，6-双向水泵，7-液量测量装置，8-连通管液位计，9-控制器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明：

具体实施例一：如图1所示为采用电控阀门（5）时利用重力势能的停机调整方式，基本原理是通过改变两储液箱位置的高低，利用重力势能控制液体流向。调平衡时，运行人员可以根据液量测量装置（7）或连通管液位计（8）得到当前两个储液箱的液量，并根据当前平衡度计算出需要交换多少液量，在调整过程中估算液位到达指定位置时，停止调整。

如果需要增加第一储液箱（1）的液量，则在抽油机停机时，将抽油机游梁保持为第一储液箱（1）在低点、第二储液箱（2）在高点的状态，然后通过控制器（9）打开电控阀门（5），使液体利用重力势能从第二储液箱（2）经导液管（3）自然流动至第一储液箱（1），同时第一储液箱（1）上部的气体经导气管（4）自然进入第二储液箱（2），时刻保证两个储液箱内部的压力一致，调整完毕后，通过控制器（9）关闭电控阀门（5）；反之，则在抽油机停机时，将抽油机游梁保持为第一储液箱（1）在高点、第二储液箱（2）在低点的状态，重复上述过程即可。

具体实施例二：如图2所示为采用电控阀门（5）时利用重力势能的不停机调整方式。运行人员可以根据液量测量装置（7）或连通管液位计（8）得到当前两个储液箱的液量，并根据当前平衡度计算出需要交换多少液量，在调整过程中估算液位到达指定位置时，停止调整。

如果需要使液体由第一储液箱（1）流向第二储液箱（2），在抽油机上下运动过程中，当第一储液箱（1）处于上升状态，且高度与第二储液箱（2）相同时，通过控制器（9）控制电控阀门（5）打开，此时第一储液箱（1）中的液体在重力的作用下经导液管（3）向第二储液箱（2）流动，此时导气管（4）同样起到时刻保证两个储液箱内部的压力一致的作用；当第一储液箱（1）处于下降状态，且高度与第二储液箱（2）相等时，控制器（9）控制电控阀门（5）关闭，液体停止流动。重复上述控制过程，直到两储液箱内的液量满足平衡调整要求后，控制器（9）控制电控阀门（5）一直关闭，结束本次平衡调整工作。

反之，如果需要使液体由第二储液箱（2）流向第一储液箱（1），在抽油机上下运动过程中，当第二储液箱（2）处于上升状态，且高度与第一储液箱（1）相同时，通过控制器（9）控制电控阀门（5）打开，此时第二储液箱（2）中的液体在重力的作用下经导液管（3）向第一储液箱（1）流动，此时导气管（4）同样起到时刻保证两个储液箱内部的压力一致的作用；当第二储液箱（2）处于下降状态，且高度与第一储液箱（1）相等时，控制器（9）控制电控阀门（5）关闭，液体停止流动。重复上述控制过程，直到两储液箱内的液量满足平衡调整要求后，控制器（9）控制电控阀门（5）一直关闭，结束本次平衡调整工作。

具体实施例三：如图3所示为利用电控阀门（5）和双向水泵（6）的不停机调整方式。所述装置的导液管（3）上还安装有双向水泵（6），调平衡时，运行人员可以根据液量测量装置（7）或连通管液位计（8）得到当前两个储液箱的液量，并根据当前平衡度计算出需要交换多少液量，在调整过程中估算液位到达指定位置时，停止调整。

如果需要增加第一储液箱（1）的液量，控制器（9）打开电控阀门（5），同时启动双向水泵（6）工作，控制双向水泵（6）的旋转方向，使液体由第二储液箱（2）流向第一储液箱（1）；此时导气管（4）同样起到时刻保证两个储液箱内部的压力一致的作用。调整完成后，控制器（9）关闭电控阀门（5），同时停止双向水泵（6）工作。如果需要增加第二储液箱（2）的液量，重复上述操作，控制器（9）控制双向水泵（6）反方向旋转即可。调整平衡过程中，抽油机一直处于工作状态，不必停机。显然，该方式也能在停机状态下进行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。