专利名称：发电态能量再利用电液压节能游梁式抽油机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种游梁式抽油机，特别是一种发电态能量再利用电液 压节能游梁式抽油机。
背景技术：
游梁式抽油机是目前我国油田使用比较普遍的 一种机型，由于其载荷的 波动性往往造成驱动的电动机经常工作在轻载状态，且绝大部分电动机还存 在倒发电现象，电动机的效率低。《游梁式抽油机间歇供电装置的研制与应用》(石油机械2006年34巻第5期) 一文中描述了抽油机的电机的间歇 方法，但没有将间歇式的机械余能进行回收。《功率回收型液压抽油机的设 计原理》(石油机械1995年23巻第2期)提出了功率回收概念，但只限 于无梁式抽油机。中国专利ZL94202553. 9号中，描述的是在液压抽油才几中采 用变量泵-马达驱动，解决平衡问题和功率回收问题，此种方式如应用在游梁 式抽油机上，再回收的过程中会产生设备自耗能效果，同时会影响原抽油机 的正常工作。专利号为ZL02244361. 4的《游梁式液压抽油机》中，提出了改 变原有游梁式抽油机的整体结构的方案，该方案是一套独立的液压抽油机系 统不能在原有的游梁式抽油机上实现余能回收的改造。实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种发电态能量再利用电液压节 能游梁式抽油机，在基本上不改变原游梁式抽油机结构和工作原理的基础上， 本实用新型游梁式抽油机的驱动电机能在负功区域待机，并能回收再利用负功余能，从而达到节电、节能。本实用新型提供的技术方案是 一种发电态能量再利用电液压节能游梁 式抽油机，包括机架、驱动机构、游梁、光杆、前驴头和辅助液压能量再生 装置，该装置包括液压系统，该液压系统包括辅助支撑对架、活动才妄触才几构、液压泵、液 压缸、蓄能器、液压集成块、液压辅助油箱，所述活动接触机构设置于靠近 前驴头端的游梁上，用于将游梁的位移传递给液压缸的活塞杆，活动接触机 构分别与活塞杆和辅助支撑珩架连接；所述辅助支撑奸架设在机架下方，辅 助支撑珩架的珩架平台上装设有并列设置的液压缸与蓄能器，液压缸通过液 压集成块与蓄能器连接，辅助支撑珩架的底座与液压泵连接，液压泵与辅助 油箱和液压集成块分别连接；电控单元，经过控制总线实现各种信号的物理传递，用于采集、分析抽 油机位置信号、蓄能器内部压力信号和液压缸内部压力信号，然后作出液压 缸回收释放策略，指令液压集成块工作。进一步地，所述液压缸为单出杠双作用液压缸。进一步地，所述活动接触机构包杠杆和支点滑块，支点滑块固定在游梁 上，杠杆的支撑端与辅助支撑对f架连接，杠杆的外端与活塞杆连接，并与支 点滑块动态接触。进一步地，所述杠杆由杠杆支座、顶链接轴承、杠杆摇臂、中间支座、 中间链接轴承、滑轮支座、轴承滑轮和滑块接触头组成，杠杆支座连接对架 的顶部，顶链接轴承通过顶链接轴承座固定在杠杆支座上，顶链接轴承座通 过杠杆摇臂链接中间链接轴承座，中间链接轴承通过中间链接轴承座与中间 支座连接，中间支座与液压缸活塞杆相连接，中间链接轴承座另 一侧与滑轮 支座连接，轴承滑轮安装在滑轮支座上，滑块接触头固定在轴承滑轮上，滑 块接触头与所述支点滑块动态接触。进一步地，所述支点滑块底边成斜坡状，所述滑块接触头与支点滑块底 边动态4妻触。进一步地，所述辅助液压能量再生装置还包括蓄能器支架，所述液压缸 与液压蓄能器固定在蓄能器支架上，所述辅助支撑辨架的平台上固定有底链 接轴承座，底链接轴承座上设有底链接轴承，所述蓄能器支架与底链接轴承 连接。进一步地，所述底链接轴承允许液压缸及蓄能器向珩架垂直方向转动，其转动角度范围不大于45度，所述中间链接轴承允许杠杆与液压缸及蓄能器 成夹角转动，其转动角度范围不大于45度，所述顶链接轴承允许杠杆与奸架 成垂直方向转动，其转动角度范围不大于45度。进一步地，所述液压集成块包括第一两位两通电^f兹阀、第二两位两通电 磁阀、溢流阀、开关阀和单向阀，第一两位两通电磁阀的进出油口通过油路 管道连接液压缸的无杆腔一端和蓄能器的进出油口 ，蓄能器进出油口的管道 上连接有压力传感器P1，液压缸的无杆腔油路管道与有杆腔端口连接，在该 油路管道上连接有压力传感器P2,单向阀设在液压缸的无杆腔出口管道上， 单向阀的进出口连接第二两位两通电J兹阀，第二两位两通电f兹阀的另一端连 接辅助油箱，单向阀的入口端连接开关阀，开关阀的另一端与溢流阀和液压 泵连接，液压泵与辅助油箱连接，并与初始化电才几相连。进一步地，所述驱动机构为驱动电机，所述电控单元包括有间歇供电控制 器，间歇供电控制器串联接在驱动电机上，所述电控单元用于采集和分析抽油 机位置信号、电机电流电压信号、蓄能器内部压力信号和液压缸内部压力信号， 输出指令控制液压集成块作出液压缸回收释放策略，根据抽油才几位置信号控制 驱动电机的间歇供电策略，控制驱动电机间歇停止或工作。进一步地，所述电控单元包括智能控制电路，该电路主要以数字信号处理器为核心芯片，智能控制电路的DSP负责运算和管理电控液压装置的节能策略，同时采集抽油机游梁位置信 号、电机电流、电压信号和液压蓄能器内部压力信号，然后分析这些信号，输 出指令控制液压集成块作出液压缸能量再生装置回收释放策略和抽油机电机的 间歇供电策略，控制抽油机电机间歇停止或工作；数据采集电路,该电路采集液压蓄能器的油压压力送入智能控制电路的数字 信号处理器的模拟量接口 ，并通过液压蓄能器的油压压力判断是否可以回收和 释放其能量，以及控制间歇供电硬件电路的导通或截止。本实用新型的原理如下现有的游梁式抽油机(如CYJS12—53HB型)在每一个工作循环中，驱 动电机均有出现负扭矩现象，抽油机出现负功区段，见图11。能量传递发生 倒流，通过曲柄向电4几倒传递，电机将处于发电才几运4亍状态，负扭矩一方面 使电机的平均效率和功率因数降低，另一方面使齿轮传动产生沖击栽荷，对 驱动电机和减速器的工作寿命造成影响，为此，设计和使用抽油机时往往加 大最小平均扭矩，但结果将增加电机的电力消耗。如果不增加最小平均扭矩，而是将负功区域的产生的能量回收，再将这 部分能量在驱动电机作正功时释放出来，帮助驱动电机共同驱动负栽，就可 以减小驱动电机实际工作功率，达到节省电能的目的，同时提高驱动电机和 减速器工作寿命。在抽油机一个工作循环中，辅助液压能量再生装置能够回收抽油机的负 功能量分在两个区段，负功出现的第一区段为负功起始点^到180。，负功出 现的第二区段为负功起始点&到360° ，液压能量再生装置能够回收负功能量 五。^为这两个区段负功能量之和，写成下式抽油机驱动电机一个工作循环需要的驱动能量五^可以写成下式1 A 伊2Wot 0 180°液压能量再生装置驱动抽油机电机工作的释放能量^。u,为如果液压能量再生装置向抽油机电机提供了附加再生驱动能量电 机实际驱动能量￡^ 变为五卿=—五。节电效率^由下式给出m ^P印 ^pe — ^ao"f 0/ 五pe 五pe以上分析看出，节电效果主要受负功功率影响，负功能量愈大，节电效 果愈明显。负功区域的面积和有效功区域面积比愈大，节电效果将愈明显。本实用新型具有如下优点本实用新型抽油机发电态能量再利用电液压节能装置采用可控硅间歇供 电技术和液压余能回收再利用技术，在不改变原有的梁游式抽油机的基础上 起到合理的节电效果，具体表现在以下方面一、可控硅间歇供电技术采用了间歇供电装置结构及电气原理框图的概念(《游梁式抽油机间歇供电装置的研制与应用》石油机械2006年34巻第5期)，使抽油机驱动电 机在负功区域实现待机，达到节电1、 负功区开始或略前，通过调整可控硅使电机输入端电压降低，或关断可 控硅。2、 游梁式抽油机电动机的间歇供电不同于电动机的频繁启动。在电动才几 做功期其转速低于同步转速；在电动机空负荷期其转速接近同步转速；在电 动机发电期其转速超过同步转速。因此，在电动机开始空负荷而断电后，由 于抽油机的惯性作用，电动机仍会在近同步或超同步转速的状态下运转，而 当在空负荷结束送电时，电动机仍在近同步转速下运行，此时电动机可视为 无负荷，故无需很大的启动电流，所需电流仅是重新励磁的电流而已。3、 在负功区即将结束前，启动电机，同时液压系统与电机共同驱动抽油机 工作。二、液压余能回收再利用技术(利用负功余能达到节电)1、 在抽油机光杆下降到负功区时，间歇供电电路停止供电，再利用液压 蓄能技术将游梁式抽油机的余能进行能量回收。2、 光杆提升时，将回收到的余能通过液压技术开始释放，减少了供电电 路的做功达到节能目的。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、 特征和优点，下面将参照附图，对本实用新型的其它的目的、特征和效果作 进一步详细的说明。
图1为本实用新型游梁式抽游机整体结构示意图； 图2为本实用新型游梁式抽游机的杠杆侧视图；图3为本实用新型游梁式抽游机的杠杆顶i见图；图4为本实用新型游梁式抽游机的余能回收过程的运动形式示意图； 图5为本实用新型游梁式抽游机的液压缸与蓄能器结构示意图； 图6为本实用新型游梁式抽游机的液压缸与管道连接结构示意图； 图7为本实用新型游梁式抽游机的辅助液压装置原理图； 图8为本实用新型游梁式抽游机的电控单元工作框图； 图9为本实用新型游梁式抽游机的电器控制部分的示意性电路图； 图10为本实用新型游梁式抽游机的电控单元的数字信号处理器的工作 原理图；图11为本实用新型的原理图。其中，l-机架，2-驱动机构(驱动电机)，3-游梁，4-光杆，5-前驴头， 6-电控单元，7辅助支撑珩架，8-液压泵，9-液压缸，10-蓄能器，11-液压 集成块，12-辅助油箱，13-蓄能器支架，14-活塞杆，15-杠杆，16-支点滑块， 17-珩架平台，18-珩架，19-底链接轴承座，20-底链接轴承，21-焊接管，22-单向阀，23-开关阀，24-杠杆支座，25-顶链接轴承，26-顶链接轴承座，27-杠杆摇臂，28-中间支座，29-中间链接轴承，30-中间链接轴承座，31-滑轮 支座，32-轴承滑轮，33-滑块接触头，34-第一两位两通电磁阀，35-第二两 位两通电磁阀，36-溢流阀，37-压力传感器Pl， 38-压力传感器P2， 39-初始 化电机，40-控制总线，QZ-继电器，QF-第二两位两通电磁阀的控制开关， QK-第一两位两通电磁阀的控制开关，WZ-继电器，a-液压缸向对f架垂直方向 转动的转动角，杠杆与液压缸成夹角转动的转动角，y-杠杆与珩架成垂 直方向转动的转动角。
具体实施方式
下面结合优选的实施方案更详细地解释本实用新型。请参见图1，本实用新型发电态能量再利用电液压节能游梁式抽油机， 包括机架1、驱动电机2、游梁3、光杆4、前驴头5、辅助液压能量再生装 置。其中，游梁3上安装有用于检测游梁位置变化的光电型位置传感器(WZ )。 辅助液压能量再生装置由电控单元6和液压系统两部分组成。液压系统主要 包括辅助支撑珩架7、活动接触机构、液压泵8、液压缸9、蓄能器10、液压 集成块ll、液压辅助油箱12、液压管路、蓄能器支架13和初始化电机39。 活动接触机构设置于靠近前驴头5端的游梁3上，用于将游梁3的位移传递给液压缸9的活塞杆14，其包括杠杆15和支点滑块16,支点滑块16固定在 靠近前驴头5端的游梁钢体的垂直下端，杠杆15的支撑端与辅助支撑对架7 连接，杠杆15的外端与活塞杆14连接，并与支点滑块16动态接触。请参见图4-6，辅助支撑珩架7设在机架1下方，辅助支撑辨架7的对 架平台17上固定有底链接轴承座19,底链接轴承座19上设有底链接轴承20， 以底链接轴承座19为支点，底链接轴承20通过杠杆15可进4亍摆动和升降运 动。蓄能器支架13与底链接轴承20连接。液压缸9与蓄能器10固定在蓄能 器支架l3上。液压缸9为单出杠双作用液压缸，液压缸9缸体两端接有焊接 管21,在焊接管21上连接有单向阀22和开关阀23。液压缸9通过液压集成 块ll分别与辅助油箱12、液压泵8和蓄能器IO连接。单出头液压缸9活塞 杆14与液压缸9的顶出端配合拉升的高度受油压控制，拉升的方向与缸体成 垂直，当梁游式抽油才几运行在下冲程时，产生的余能推动液压缸9的活塞杆 14,液压油通过焊接管21经液压集成块11内部变换将液压能送入蓄能器10 进行储备。辅助支撑珩架7的底座与液压泵8连接，液压泵8与辅助油箱12 和液压集成块11分别连接。杠杆U的作用一是提供液压余能回收和释放的机械行程；二是确保在 机械行程过程中的垂直压力转换成斜坡压力的运行轨迹。杠杆15的具体结构 示意图请参见图2、 3,杠杆15由杠杆支座24、顶链接轴承25、杠杆摇臂27、 中间支座28、中间链接轴承29、滑轮支座31、轴承滑轮32和滑块接触头33 組成，杠杆支座24连接珩架18的顶部，顶链接轴承25通过顶链接轴承座 26固定在杠杆支座24上，顶链接轴承座26通过杠杆摇臂27链接中间链接 轴承座30,中间链接轴承29通过中间链接轴承座30与中间支座28连接， 中间支座28与液压缸活塞杆14相连接，中间链接轴承座30另 一侧与滑4仑支 座31连接，轴承滑轮32安装在滑轮支座31上，滑块接触头33固定在轴承 滑轮32上，滑块接触头33与支点滑块16动态接触。在本实施例中，支点滑 块16底边设计成斜坡状，从而满足了游梁在运动时将园运动轨迹转换为直线 的变换，滑块接触头33与支点滑块16底边在滑动中接触，其接触的范围为 滑块底边的斜坡长度。请参见图4，底链接轴承20允许液压缸9及蓄能器10向对架18垂直方 向转动，其转动角度a范围不大于45度，中间链接轴承29允许杠杆15与 液压缸9及蓄能器IO成夹角转动，其转动角度P范围不大于45度，顶链接 轴承25允许杠杆15与珩架18成垂直方向转动，其转动角度y范围不大于 45度。其中杠杆支座24确定的顶链接轴承25的高度调节，当辨架18满足 余能回收时的基本高度后微量高度的调节可以通过杠杆支座24实现，顶链接 轴承座26保证了当杠杆摇臂27上下摇动时左右摆动的最大允许偏移误差角 度，顶链接轴承座26、中间链接轴承座30和底链接轴承座19构成一个平行 移动的三角形平面，中间链接轴承座30在杠杆摇臂27的牵引下使液压缸活 塞杆14随中间链接轴承29成上下并带有一定斜角的往复运动，在往复运动 的过程中确保液压缸活塞杆14与液压缸9成垂直状态，轴承滑轮32带动滑 块接触头33沿游梁3上的支点滑块16斜坡滑动，与其连接的滑轮支座31 保证了滑轮接触头33在支点滑块16斜坡上运行时不会滑块中心轨道，通过 滑块接触头33建立了抽油机与液压缸体之间的相互作用关系，使得抽油机的 余能得以回收或释;j丈。请参见图7，液压集成块11的作用是控制液压蓄能器10中能量的转换，液 压集成块11包括第一两位两通电磁阀34、第二两位两通电磁阀35、溢流阀36、 开关阀2 3和单向阀2 2 ，第 一 两位两通电磁阀3 4的进出油口通过油路管道连接 液压缸9的无杆腔一端和蓄能器10的进出油口 ，蓄能器10进出油口的管道上连 接有压力传感器l，液压缸9的无杆腔油路管道与有杆腔端口连接，在该油路 管道上连接有压力传感器2，单向阀22设在液压缸9的无杆腔出口管道上，单 向阀22的进出口连接第二两位两通电磁阀35,第二两位两通电磁阀35的另一 端连接辅助油箱12，单向阀22的入口端连接开关阀，开关阀的另一端与溢流 阀36和液压泵8连接，液压泵8与辅助油箱12连接，并与初始化电机39相连。其中，溢流阀36、第二两位两通电f兹阀35、开关阀、单向阀22和电机2、 液压泵8组成液压系统的初始化油路，主要目的是完成主液压油if各的充油和放 油。第 一 两位两通电磁阀3 4和液压缸9 、蓄能器10组成液压系统的主工作油路， 主要目的是完成对蓄能器10的能量回收和释放。当打开初始化油路中的开关阀后，初始化电才几39启动并带动液压泵8通 过单向阀22向液压缸9供油，此时两位两通电》兹换向阀1通电，两位两通电 石兹换向阀2断电，液压泵8向液压缸9和液压蓄能器IO供油，从而使液压蓄 能器10初始化在最低工作压力，液压缸9处在最大行程位置，调节溢流阀 36可以调节蓄能器IO的最低工作压力。
主工作油路由单出杆双作用活塞液压缸9实现差动连接，第一两位两通 电磁阀34控制通向液压蓄能器10的通道，通电时使液压缸9与蓄能器10接 通，此时可以使蓄能器10回收和释放能量。断电时液压缸9在差动作用下， 活塞杠处在最大行程位置。
电控单元6，经过控制总线40实现各种信号的物理传递，用于采集抽油 机位置信号、驱动电机2电流电压信号、蓄能器10内部压力信号和液压缸9 内部压力信号，然后分析这些信号，输出指令控制液压集成块ll控制液压缸 9回收释放策略，根据抽油机位置信号控制驱动电机2的间歇供电策略，控制 驱动电机2间歇停止或工作。请参见图8-10，该电控单元6由智能控制电路， 数据采集电路和间歇供电硬件电路组成。其中，。
智能控制电路主要以数字信号处理器(简称DSP)为核心芯片，智能控制 电路的DSP负责运算和管理电控液压装置的节能策略，同时采集抽油机游梁 位置信号、电机2电流、电压信号和液压蓄能器10内部压力信号，然后分析 这些信号，输出指令控制液压集成块11作出液压缸9能量再生装置回收释放策 略和抽油机电机2的间歇供电策略，控制抽油机电机2间歇停止或工作。
液压系统压力能与抽油机的电能接口的切换或并行做功实现的条件是通 过安装在抽油机游梁上的光电型位置传感器检测游梁3变化的位置为依据的， 位置传感器将采集到的位置信号通过信号线传给数字采集电路，数字电路经 滤波去除干扰数值后与智能控制电路连接，该传感器将测取抽油机每一工作 循环的位置信号，送入智能控制电路的DSP的数字量接口进行处理并暂存，由 编译后安置在DSP内的软件策略进行分析，经过节电策略的运算，DSP从数字 接口发出指令控制液压能量再生装置进行能量回收或释放。当位置传感器检测抽油机进入负功区的起点位置后，发出开关量信号wz
给智能控制电路，其DSP的开关量输入通道DATA-INPUT1采集到WZ该开关量信 号，配合液压蓄能器10和液压缸9的P1、 P2压力信号，经过节能策略的运算，再 由DSP给出是否回收抽油机负功能量的指令，该指令由DSP的两个开关量输出 通道DATA-OUT 1 、 DATA-OUT2给出开关量信号到线QK和WZ， QK将第 一 两位两通电 磁阀34通电，使两位两通液压电磁阀l工作在右位，使该阀换位使液压缸9下 行，同时向液压蓄能器10储存能量，实现负功能量回收。智能控制电路的DSP 发出停止抽油机驱动电机2转动的指令WZ信号，使得交流接触器K2线圈通电， 将间歇供电电路置于断电状态，抽油机驱动电机2动力电源断电，使驱动电机2 处于待4几状态。
当抽油机退出其负功区时，传感器检测到负功区结束位置，发出开关量 信号WZ给智能控制电路的DSP， DSP的开关量输入通道MTA-INPUT1采集该 开关量信号，经过节能策略的运算，再由DSP给出是否释放已经受到的负功能 量的指令，该指令由DSP的两个开关量输出通道DATA-0UT1、 DATA-0UT2给出 开关量信号到线QK和WZ, QK将第一两位两通电》兹阀34断电，^吏两位两通液 压电磁阀1工作在左位，使该阀换位使液压缸9上行，同时液压蓄能器10 储存能量推出，实现负功能量释放。VfZ信号使得交流接触器K2线圏断电， 将间歇供电电路置于供电状态，抽油机驱动电机2动力电源接通，此时在蓄能 器IO释放能量的帮助下，利用间歇供电电路的电机2软启动功能完成抽油机 驱动电机2的间歇启动，同时达到节能的目的。
当需要液压系统停止工作，如检修等情况，要求液压系统与原抽油机动 力脱离，智能控制电路的DSP通过数字输出脚DATA-0UT3输出QF信号，此时 两位两通电磁换向阀l及两位两通电磁换向阀2同时断电，使得液压釭9内 的液压油方丈空，液压系统与抽油机动力系统完全脱离。
数据釆集电路同时采集液压蓄能器10的油压压力送入智能控制电路的 DSP的模拟量接口，并通过液压蓄能器10的油压压力判断是否可以回收和释 放其能量，以及控制间歇供电硬件电路的导通或截止。安装在液压蓄能器10 出口处的压力传感器P1、 P2 (37、 38)实时采集蓄能器IO内部的压力信号，并以电压才莫拟量形式传给DSP的A/D通道ADCIN2、 ADCIN3， DSP采集该信号， 经过节能策略运算，给出是否回收或释放蓄能器10能量的指令，该指令由 DSP的开关量输出通道MTA-0UT1、 DATA-0UT2给出开关量信号到线QK和 WZ，QK确定将第一两位两通电磁阀34的线圈断电或通电，4吏该阀换位，实现能 量回收或释放。
请参见图9,本实用新型发电态能量再利用电液压节能游梁式抽游机的 电控部分主要由间歇供电电路、自动控制电路、手动控制电路组成。
自动控制电路由电控单元6、继电器(QZ)、位置传感器(WZ)及压力传 感器(Pl、 P2)组成。通过WZ采集抽油机位置信号及油缸的Pl、 P2的压力 信号判断抽油机工作状况，由电控单元6通过计算输出信号控制QZ,通过QZ 的常闭触点控制间歇起停。
手动控制电路由交流接触器(Kl、 K2)及按钮开关(Ql、 Q2、 Q3)组成， 其中Q1为停止按钮，Q2为节能启动方式，当Q2按下时Kl线圈通电吸合由 Kl的辅助触点保持线圏通电。Q3为普通启动方式当Q3按下时K2线圏通电吸 合由K2的辅助触点保持线圏通电。
本实用新型发电态能量再利用电液压节能游梁式抽油机的余能回收再 利用过程如下
请参见图4，余能回收过程的运动中有几个动态点，底链接轴承20、中 间链接轴承29、顶链接轴承25和液压缸活塞杆14,以及一个滑块接触点。
梁游式抽油机抽油的一次过程中可分为上冲程和下冲程，当运行在上冲 程时，光杠经过下死点开始提升，电控单元6使两位两通电f兹换向阀l断电， 液压蓄能器10通过液压集成块11将其储存到的能量释放出来，驱动液压缸活 塞杆14上行，液压缸活塞杆14通过中间链接轴承29带动杠杆15向上运行，安 装在杠杆15上的滑块接触头33顶住安装在游梁3下方的支点滑块16,并且沿支 点滑块16的斜面推动抽油机的游梁3向上提升，减少电机2正功功率达到节能目的。当滑块接触头33滑出滑块的斜面后，液压缸活塞杆14停止提升并等待 下冲程。在抽油机的游梁3向上运行停止后上冲程完成并开始向下运行，开始 下冲程，抽油机光杆4降到负功区，液压缸活塞杆14被安装在游梁抽油机梁架 下方的支点滑块16通过滑块接触头33、杠杆15压下，同时电控单元6使第一两 位两通电> 兹换向阀3 4通电，使液压缸9与蓄能器10接通，液压缸活塞杆14下行， 开始向液压蓄能器10充油，将压力压入蓄能器10中转换成液压能准备在上冲 程过程中将其释放，实现负功能量回收。当抽油机光杆4退出负功区时，电控 单元6使两位两通电磁换向阀1断电，负功能量回收结束。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对 于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、变化和省略。例如， 支点滑块16也可以设在前驴头5或驱动光杆4上。驱动机构2也可为驱动液 压装置等其他形式的驱动机构，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。
权利要求1、一种发电态能量再利用电液压节能游梁式抽油机，包括机架(1)、驱动机构(2)、游梁(3)、光杆(4)和前驴头(5)，其特征在于它还包括有辅助液压能量再生装置，该装置包括液压系统，该液压系统包括辅助支撑珩架(7)、活动接触机构、液压泵(8)、液压缸(9)、蓄能器(10)、液压集成块(11)、液压辅助油箱(12)，所述活动接触机构设置于靠近前驴头(5)端的游梁(3)上，用于将游梁(3)的位移传递给液压缸(9)的活塞杆(14)，活动接触机构分别与活塞杆(14)和辅助支撑珩架(7)连接；所述辅助支撑珩架(7)设在机架(1)下方，辅助支撑珩架(7)的珩架平台(17)上装设有并列设置的液压缸(9)与蓄能器(10)，液压缸(9)通过液压集成块(11)与蓄能器(10)连接，辅助支撑珩架(7)的底座与液压泵(8)连接，液压泵(8)与辅助油箱(12)和液压集成块(11)分别连接；电控单元(6)，经过控制总线(40)实现各种信号的物理传递，用于采集、分析抽油机位置信号、蓄能器(10)内部压力信号和液压缸(9)内部压力信号，然后作出液压缸(9)回收释放策略，指令液压集成块(11)工作。
2、 根据权利要求1所述的游梁式抽油机，其特征在于所述液压缸(9 ) 为单出杠双作用液压缸。
3、 根据权利要求1所述的游梁式抽油机，其特征在于所述活动接触机 构包杠杆(15)和支点滑块(16),支点滑块(16)固定在游梁(3)上，杠 杆(15)的支撑端与辅助支撑珩架(7)连接，杠杆(15)的外端与活塞杆(14) 连接，并与支点滑块(16)动态接触。
4、 根据权利要求3所述的游梁式抽油机，其特征在于所述杠杆(15) 由杠杆支座(24 )、顶链接轴承(25 )、杠杆摇臂(27 )、中间支座(28 )、中间链接轴承(29 )、滑轮支座(31 )、轴承滑轮和滑块接触头(33 )组成， 杠杆支座(24)连接珩架(18)的顶部，顶链接轴承(25)通过顶链接轴承 座(26 )固定在杠杆支座(24 )上，顶链接轴承座(26 )通过杠杆摇臂(27 ) 链接中间链接轴承座(30 ),中间链接轴承(29 )通过中间链接轴承座(30 ) 与中间支座(28)连接，中间支座(28)与液压缸活塞杆(14)相连接，中 间链接轴承座(30)另一侧与滑轮支座(31)连接，轴承滑轮(32 )安装在 滑轮支座(31)上，滑块接触头(33)固定在轴承滑轮(32)上，滑块接触 头(33)与所述支点滑块(16)动态接触。
5、 根据权利要求4所述的游梁式抽油机，其特征在于所述支点滑块(16 ) 底边成斜坡状，所述滑块接触头(33)与支点滑块(16)底边动态接触。
6、 根据权利要求4所述的游梁式抽油机，其特征在于所述辅助液压能 量再生装置还包括蓄能器支架(13),所述液压缸(9)与液压蓄能器(10) 固定在蓄能器支架(13)上，所述辅助支撑对架(7)的对架平台(17)上固 定有底链接轴承座(19)，底链接轴承座(19)上设有底链接轴承(20), 所述蓄能器支架(13)与底链接轴承(20)连接。
7、 根据权利要求6所述的游梁式抽油机，其特征在于所述底链接轴承 (20)允许液压缸(9)及蓄能器(10)向对架(18)垂直方向转动，其转动角度a范围不大于45度，所述中间链接轴承(29)允许杠杆(15)与液压 缸(9)及蓄能器(10)成夹角转动，其转动角度卩范围不大于45度，所述 顶链接轴承(25)允许杠杆(15)与珩架(18)成垂直方向转动，其转动角 度Y范围不大于45度。
8、 根据权利要求l-7任一项所述的游梁式抽油机，其特征在于所述液 压集成块(11 )包括第一两位两通电^f兹阀(34 )、第二两位两通电i兹阀(35 )、 溢流岡(36)、开关阀和单向阀(")，第一两位两通电》兹阀(34)的进出 油口通过油路管道连接液压缸(9 )的无杆腔一端和蓄能器(10 )的进出油口 ， 蓄能器(10)进出油口的管道上连接有压力传感器Pl (37)，液压缸(9) 的无杆腔油路管道与有杆腔端口连接，在该油路管道上连接有压力传感器P2(38)，单向阀(")设在液压缸(9)的无杆腔出口管道上，单向阀(22) 的进出口连接第二两位两通电》兹阀(35),第二两位两通电》兹阀(35)的另 一端连接辅助油箱(l2)，单向阀(22)的入口端连接开关阀(23),开关 阀(23)的另一端与溢流阀(36)和液压泵(8)连接，液压泵(8)与辅助 油箱(12 )连接，并与初始化电机(39 )相连。
9、 根据权利要求8所述的游梁式抽油机，其特征在于所述驱动机构为驱 动电机(2)，所述电控单元(6)包括有间歇供电控制器，间歇供电控制器串 联接在驱动电机(2 )上，所述电控单元(6 )用于采集和分析抽油机位置信号、 驱动电机(2)电流电压信号、蓄能器(10)内部压力信号和液压缸(9)内部 压力信号，输出指令控制液压集成块(11)作出液压缸(9)回收释放策略，根 据抽油机位置信号控制驱动电机(2)的间歇供电策略，控制驱动电机(2)间 歇停止或工作。
10、 根据权利要求9所述的游梁式抽油机，其特征在于所述电控单元(6) 包括智能控制电路，该电路主要以数字信号处理器为核心芯片，智能控制电路 的DSP负责运算和管理电控液压装置的节能策略，同时采集抽油机游梁(3)位 置信号、电机(2)电流、电压信号和液压蓄能器(10)内部压力信号，然后分 析这些信号，输出指令控制液压集成块(11)作出液压缸(9)能量再生装置回 收释放策略和抽油机电机(2)的间歇供电策略，控制抽油机电机(2)间歇停 止或工作；数据采集电路，该电路采集液压蓄能器(10)的油压压力送入智能控制电 路的数字信号处理器的模拟量接口，并通过液压蓄能器(10)的油压压力判断是 否可以回收和释放其能量，以及控制间歇供电硬件电路的导通或截止。
专利摘要一种发电态能量再利用电液压节能游梁式抽油机，包括机架、驱动机构、游梁、光杆、前驴头和辅助液压能量再生装置，该装置包括液压系统和电控单元。液压系统包括辅助支撑珩架、液压泵、液压缸、蓄能器、液压集成块、液压辅助油箱和设于游梁上用于将游梁的位移传递给液压缸活塞杆的活动接触机构，该机构分别与活塞杆和辅助支撑珩架连接；辅助支撑珩架的平台上装有并列设置的液压缸与蓄能器，液压缸通过液压集成块与蓄能器连接，辅助支撑珩架的底座与液压泵连接，液压泵与辅助油箱和液压集成块分别连接。本实用新型在不改变原游梁式抽油机结构和工作原理的基础上，抽油机的驱动电机能在负功区域待机，并能回收再利用负功余能，从而达到节电、节能。
文档编号F16H33/00GK201144675SQ200720170359
公开日2008年11月5日 申请日期2007年8月24日 优先权日2007年8月24日
发明者朱小林, 许铁民, 衡 郭, 韩聚奎 申请人:北京嘉捷恒信能源技术有限责任公司