专利名称：偏心平衡举升装置的制作方法
技术领域：
本发明属于石油煤炭开采机械举升领域，具体涉及一种偏心平衡举升装置。
背景技术：
国际能源供需关系日趋紧张，能源消耗过大，急需发展安全、节能、环保的油气田 煤田举升装置。为适应不同开采期的需要，机械采油设备从游梁式抽油机发展到无游梁式 抽油机。目前，75%的人工举升抽油机以游梁式抽油机为主，分为常规型游梁式抽油机、前置 型游梁式抽油机、异相型游梁式抽油机和双驴头型游梁式抽油机、高架曲柄平衡、直接平衡 抽油机等。这些结构型式的抽油机主要是利用曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上下摆 动，或电机正反转等带动抽油杆和抽油泵进行往复运动，将井液抽汲至地面。这些类型的抽 油机其结构稳固，配套工艺齐全，但其结构庞大、载荷波动大、冲程上下死点均存在减速箱 扭矩、电机功率为零或负值、运动性能差、传递环节多、系统效率低和能耗大。其主要原因是 载荷旋转中心与平衡块旋转中心在同一轴线上、致使冲程上下死点减速箱扭矩、电机功率 存在负值或零。电机利用率低，常规抽油机电机功率曲线如图4所示。其中纵轴为电机功 率(KW)，横轴为曲柄转角，矩形线表示光杆功率，三角形线表示电机功率，菱形线表示平衡 重功率。
发明内容针对现有抽油机减速箱扭矩电机功率存在负值、波动大、运动性能差、传递环节 多、效率低、能耗大、结构庞大等问题，本发明提供一种偏心平衡举升装置。该举升装置利用 载荷与平衡重旋转中心不同即偏心机构，以轻型链、柔性绳代替刚性能量传递结构，动力通 过链或柔性绳、滑轮组实现抽油杆的往复运动；实现减速箱扭矩电机功率无负值或零值，波 动小的连续抽油；结构比较小、重量比较轻、能耗比较低。本发明的偏心平衡举升装置包括主机底座(12)、平衡系统(、动力传递系统和支 架系统，所述平衡系统包括平衡座(11)、平衡柄(8)和平衡块(9)，所述平衡座固定在主机 底座上，平衡块固定在平衡柄上，电机(14)通过减速机(15)驱动平衡块和平衡柄绕平衡座 (11)转动，动滑轮(6)心轴的一端固定在动滑轮柄(7)上，动滑轮柄绕动滑轮座(10)的主 轴做圆周运动，动滑轮心轴的另一端通过轴承与短连杆(17)连接，短连杆的另一端通过轴 承与轴销滑块(16)相连，轴销滑块固定在与平衡块相对一端的平衡柄上，其特征在于所 述动滑轮座(10)和平衡座(11)在水平方向上错开角度安装，实现偏心设置，从而实现抽油 机最大减速箱扭矩、电机功率变小，冲程上、下死点的最小减速箱扭矩、电机功率变大，避免 出现负值和较大波动。所述动力传递系统由电机、减速机、刹车、链条或柔绳、动定滑轮系统等构成。动滑 轮固定在动滑轮柄上，并与动滑轮柄一起绕动滑轮座的主轴做旋转运动，悬点载荷通过链 条或柔绳施加到动滑轮上。所述偏心设置为平衡块旋转形成的平衡块旋转中心与动滑轮旋转形成的载荷旋转中心偏移。所述动力传递系统采用链条(5)或柔绳、动定滑轮系统传递动力。所述动滑轮柄上设置有调节机构，可调节动滑轮的旋转半径，所述调节机构包括 轴销滑块、调节孔和固定螺栓。所述支架系统包括长度可调的斜撑杆组件，其一端与井口连接，另一端与主机底 座铰接，用于保持井口支架的稳定，保持井口支架与机身之间的平衡。该举升装置利用偏心机构，使载荷回转中心与平衡块回转中心发生偏移，使载荷 上冲程运行区间角度大于180度，下冲程区间角度小于180度，角度变化范围在5度 30度 之间。与油井载荷平衡后电机功率实现最大减速箱扭矩、电机功率变小，最小减速箱扭矩、 电机功率变大，实现了减速箱扭矩、电机功率交变均勻化且保持在正值范围，使得动能与机 械能的转换平衡，解决了现有抽油机减速箱扭矩电机功率负值、波动大、效率低等问题，其 电机功率曲线如附图5所示，其中纵轴表示功率(W)，横轴表示曲柄转角，星形线表示光杆 功率，虚线表示电机功率，点划线表示平衡重功率。该装置通过改变载荷曲柄旋转半径、链、绳的固定端位置及减速器的传动比，实现 调节冲程长度。电动机始终做有效功，电流始终保持在正值范围内，提高系统效率；结构简化，外形美观，具有结构比较小、重量比较轻、能耗比较低等优点。不仅能够 节约能源，而且可以实现保护环境的目的，一次性投资少。
附图1本发明的正面视图附图2本发明的偏心原理示意图附图3本发明的侧视结构图附图4常规抽油机电机功率曲线图附图5本发明抽油机的电机功率曲线图具体实施方式
如图1和3所示，电机14通过减速机15驱动平衡柄8及平衡块9绕平衡座11作 旋转运动。动滑轮6心轴的一端固定在动滑轮柄7上，动滑轮柄7绕动滑轮座10上的主轴 作圆周运动，心轴的另一端通过轴承与短连杆17连接，而短连杆17的另一头通过轴承与轴 销滑块16相连，轴销滑块16固定在平衡柄8上与平衡块9相对的一端。动滑轮柄7支撑 动滑轮6顺时针循环转动，并拖动链条5或柔绳做伸缩运动。链条5的固定端由链尾轴销 13固定在底座12的中部，在整个运动过程中链尾只绕轴销13作小角度的摆动。链条5从 轴销13处延伸依次绕过动滑轮6、定滑轮4与定滑轮2，最后与井口的抽油杆相连。链条的 伸缩运动转换为井口悬点的垂向往复运动。定滑轮4与轴销13可置于机身底座，也可置于 与动滑轮6的上方。动滑轮座10与平衡座11固定在主机底座12上，两个机座在水平方向 上错开安装，成一个偏心值。如图2所示，A为平衡重旋转中心，B为载荷旋转中心。偏心值 的确定与冲程及平衡有关，其调节范围在5度 30度之间，精确尺寸受抽油机结构及悬点载 荷影响，可通过现场应用时，测试一个抽油冲程周期最小电流与最大电流比变化趋势最小 确定优化结果。抽油机冲程的变更通过调节动滑轮6的回转半径来实现，具体需要调节动滑轮柄 7的伸出长度。在变更抽油机的冲程后，还需要对轴销滑块16的位置进行调整。在调整轴销滑块时，需要将六颗固定螺栓从调节孔中完全拧出，然后再将轴销滑块调至指定位置。 斜撑杆组件3 —端与定滑轮2铰链固定，另一端与主机底座12铰连固定接，长度 与角度可调，其作用一是保持井口支架的稳定，二是使井口支架与机身之间内力平衡。
权利要求1.一种偏心平衡举升装置，包括主机底座(12)、平衡系统、动力传递系统和支架系统， 所述平衡系统包括平衡座(11)、平衡柄(8)和平衡块(9)，所述平衡座固定在主机底座上， 平衡块固定在平衡柄上，电机(14)通过减速机(15)驱动平衡块和平衡柄绕平衡座(11)转 动，动滑轮(6)心轴的一端固定在动滑轮柄(7)上，动滑轮柄绕动滑轮座(10)的主轴做圆周 运动，动滑轮心轴的另一端通过轴承与短连杆(17)连接，短连杆的另一端通过轴承与轴销 滑块(16)相连，轴销滑块固定在与平衡块相对一端的平衡柄上，其特征在于所述动滑轮 座(10)和平衡座(11)在水平方向上错开角度安装。
2.根据权利要求1所述的偏心平衡举升装置，其特征在于所述角度为5度 30度。
3.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的偏心平衡举升装置，其特征在于所述 支架系统包括长度可调的斜撑杆组件(3)，其一端与井口连接，另一端与主机底座(12)铰 接。
4.根据权利要求3所述的偏心平衡举升装置，其特征在于动滑轮柄(7)上设置有调 节机构，可调节动滑轮(6)的旋转半径，所述调节机构包括轴销滑块(16)、调节孔和固定螺栓。
专利摘要一种用于油田煤田抽汲油气水流体的偏心平衡举升装置，包括主机底座、平衡系统、动力传递系统和支架系统。其特征在于采用偏心设置，实现抽油机最大减速箱扭矩、电机功率变小，冲程上、下死点的最小减速箱扭矩、电机功率变大，避免出现负值。该举升装置主要解决现有抽油机减速箱扭矩电机功率存在负值、波动大、性能差、传递环节多、效率低、能耗大、结构庞大等问题。
文档编号E21B43/00GK201851089SQ201020298559
公开日2011年6月1日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者周建庚, 唐安平, 徐金超, 方莜轩, 李娟 , 李晓东, 王学进, 王毅, 韩修廷 申请人:大庆大华宏业石油工程技术有限公司, 湖南有色重型机器有限责任公司