一种抽油机动平衡适时自动调节装置及其控制方法

专利名称：一种抽油机动平衡适时自动调节装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种抽油机动平衡适时自动调节装置和动平衡控制方法，尤其适用于一种用于带有曲柄、需要在曲柄上安装平衡配重块的抽油机。
背景技术：
目前带有曲柄上装有配重块的抽油机在油田上大量使用。工作时，曲柄通过连杆、游梁将旋转运动变为抽油杆的上下往复运动，即上冲程和下冲程，理想的情况是上下冲程在做工时的电流是相等的。而在抽油机实际工作时，由于上冲程所做的功是提升抽油杆、泵活塞前部的液量和活塞后所有管腔内液量的重量，负荷大，而下冲程做的功是举升曲柄和平衡块重量目的是将重量转换为势能，负荷较小，又如地下液、气量的变化有时泵抽取的全 是液量，有时抽取是气体，有时是油气混合体，还有一个因素就是地下的压力也会阶段性的发生变化，由于抽取的介质会在某一时段不完全相同、压力的不同，这样作用在地面上抽油机的负荷也会呈现出较大的阶段性变化，这就说明抽油机在运行中上下冲程所消耗的电流是不相等的，如不适时调整就会出现为了维护这种动态失衡的抽油机运转，抽油机电机则需要克服超出动态失衡那部分阻力，这就导致电机超负荷运行，引起转矩因数偏大，曲柄上的扭矩峰值过大，扭力波动过大，电机耗电也随之变大，破坏了匀速旋转，导致抽油机各个传动部件均受到较大的冲击，使减速箱内部齿轮受力不均，造成推齿，皮带打滑烧毁，传动连杆的链接部件如曲轴销松动脱落，尾轴、中轴轴承的损坏。对于上述问题，现有技术一直没能很好的解决这一问题I、现有技术1，参见附图1，该抽油机在抽油机曲柄12'上固定安装一平衡配重块11'，但这种手段由于平衡配重块在抽油机运行时位置是固定的，在上、下冲程中所起的作用是一样的，在曲柄旋转时时不能相对曲柄移动，也就是说在运行中配重块不能自行适时调整，当上下冲程电流差值过大时，只能进行人工停机调整，且调整有时不准确，在实际工作中抽油机平衡调整一段时间后(几天或者几周)又会出现不平衡状态，所以要保持抽油机的理想平衡状态是非常困难的，2、现有技术2，参见附图2，在抽油机横梁3"的中部或尾部设置一位置或质量可调节的配重装置11"，但该手段由于横梁离地面位置很高且横梁长度很长，导致该种手段无论是配重装置的安装还是配重装置的维护、检测都十分的不方便，且难以保证抽油机在恶劣自然环境中的长期可靠运行。3、现有技术3，参见附图3，一液压平衡装置I"，上端通过油缸活塞杆铰接在游梁3"，前段，下端通过油缸底部铰接在抽油机底座11"，上，通过游梁的摆动带动活塞作用在缸内的气体的压力的变化来实现抽油机负荷的平衡。虽然这种技术相对固定重的配重块提高了抽油机的动平衡性，但这种现有技术的缺点在于由于液压平衡装置I",直接连接在游梁与抽油机底座之间，由于游梁的惯性作用，活塞杆的工作很不平稳，调节的可控性仍然很差。为此，本领域亟待一种能够比现有技术可以更可靠、更容易、更准确、更灵活的实现抽油机实际工作过程中的动态平衡控制的新发明。

发明内容
本申请的目的在于提供能够至少解决上述现有技术所存在的技术问题之一的如下技术方案，使得本申请能相对现有技术可以更好的实现抽油机实际工作过程中的动态平衡。为解决上述问题，申请提供以下技术方案本申请所提供的技术方案如下
(一)一种抽油机动平衡适时自动调节装置一种抽油机动平衡适时自动调节装置，其用于一种具有曲柄的抽油机，在所述曲柄通过不停的旋转带动抽油机抽油杆所不断重复进行的上、下行过程中，所述抽油机动平衡适时自动调节装置用以控制抽油机的平衡，所述抽油机动平衡适时自动调节装置包括一可调式配重部件，该可调式配重部件设在所述曲柄的侧面上，并可被控制沿所述曲柄侧面移动以适时的调节抽油机的动平衡。上述技术方案的基础上还可进行如下方面的改进关于曲柄的改进上述技术方案的基础上曲柄侧面上以凹入或突出的方式设置有供所述可调式配重部件移动的轨道，该轨道可由曲柄一体构成，也可以在曲柄侧面上单独构成。关于可调式配重部件的改进上述技术方案的基础上可调式配重部件包括一可沿所述曲柄侧面移动的载体和一个或多个可拆卸的固定在该载体上的配重块；所述载体设有使其能够沿所述曲柄轨道容易移动的滑动或滚动结构，进一步优选的，所述载体的滑动或滚动结构可移动的嵌入在所述曲柄的轨道内；上述技术方案的基础上，配重块的个数及设置的位置可根据需要进行调整，优选的，当选择多个配重块时，所述多个配重块可根据需要组合在一起，也可根据需要分设在载体的不同位置处，进一步优选的，所述每一配重块本身的重量可调，其由多个可拆卸的叠置在一起的配重片构成；上述技术方案的基础上，曲柄的另一侧还设有一运行中以固定重量固定在曲柄上的固定平衡配重块，曲柄上预留有对该固定平衡配重块进行人工位置调整的多个固定孔。关于驱动机构的改进上述技术方案的基础上，抽油机动平衡适时自动调节装置还包括一能够适时驱动可调式配重部件进行移动以对抽油机动平衡进行适时自动调整的驱动机构，所述驱动机构或为伺服电机或为液压机构或为电磁驱动机构，当采用伺服电机时，可通过电机丝杠的形式实现机械调整，其中液压机构可以有两种结构优选的，所述驱动机构通过作用于所述可调式配重部件的载体使可调式配重部件移动。对于液压机构，有两种实施方式，其中之一具有以下结构液压缸，其内部由一可移动的活塞分隔成两个容量不等的充满液压介质的密闭液压腔，其中位于活塞前端的较大容量的液压腔为第一液压腔，位于活塞后端的较小容量的液压腔为第二液压腔，活塞的后端连接一活塞杆，活塞杆穿过第二液压腔伸出液压缸外与所述可调式配重部件固定在一起；所述第一、第二液压腔之间连接有液压回路；储液箱，其通过连通管路与液压回路连接，以在连通管路与液压回路相互连通、液压缸活塞移动时用来吸收第一液压腔排出的未被第二液压腔吸入的多余液压介质或向第一液压腔补充第二液压腔的供液不足部分；所述液压回路与连通管路之间设有流动控制部件，被用来控制所述液压回路与连通管路之间的相互截断或相互连通；所述液压介质为不可压缩液体，当所述液压回路与连通管路之间相互截断时，活塞被锁定在某一位置，可调式配重部件不可移动；当所述液压回路与连通管路之间相互连
通时，所述可调式配重部件可在自身重力和离心力的作用下移动并带动液压缸活塞在第一、第二液压腔之间移动。对上述结构，可进一步优化的，所述液压缸和储液箱设在所述曲柄轨道的曲柄输出轴一侧，所述可调式配重部件设在所述曲柄轨道的另一侧，再进一步优化的，所述储液箱固定在液压缸上。另外，液压机构也可具有以下结构设置在可调式配重部件内部并可随可调式配重部件移动的液压缸，其内部由一活塞分隔成两个容量不等的充满液压介质的密闭液压腔，其中位于活塞前端的较大容量的液压腔为第一液压腔，位于活塞后端的较小容量的液压腔为第二液压腔，活塞的后端连接一活塞杆，活塞杆穿过第二液压腔伸出液压缸外固定在曲柄上；所述第一、第二液压腔之间连接有液压回路；储液箱，其通过连通管路与所述第一、第二液压腔之间的液压回路连接，以在连通管路与液压回路相互连通、液压缸活塞移动时用来吸收第一液压腔排出的未被第二液压腔吸入的多余液压介质或向第一液压缸补充第二液压腔的供液不足部分；所述液压回路与连通管路之间设有流动控制部件，被用来控制所述液压回路与连通管路之间的相互截断或相互连通；所述液压介质为不可压缩液体，当所述液压回路与连通管路之间相互截断时，活塞被锁定在某一位置，可调式配重部件不可移动；当所述液压回路与连通管路之间相互连通时，所述可调式配重部件可在自身重力和离心力的作用下移动并带动液压缸相对活塞在第一、第二液压腔之间移动。对于第二种液压机构还可进一步进行以下至少之一项的优化所述活塞杆被固定在曲柄轨道的曲柄输出轴一侧，可调式配重部件设在曲柄轨道的另一侧；所述密储液箱固定在所述可调式配重部件的配重块上，进一步优选的，流动控制部件和/或装有所述CPU微处理器的控制箱也固定在可调式配重部件的配重块上；所述液压缸、储液箱、配重块、载体、控制箱组合为一体，进一步优选的，所述液压缸、密封式储液箱、配重块、载体、控制箱采用模块式连接。对上述所有液压机构形式还可进一步优化关于储液箱储液箱包括一缸体，在缸体内形成有一活塞作用的密封腔；位于所述活塞后端的缸体部分设有一压力蓄能弹簧，该压力蓄能弹簧的一端作用在活塞上，另一端固定在缸体的后壁上；上述连通管路与储液箱的密封腔连接；位于所述储液箱活塞后端的缸体部分为一空气腔，其上设有一通气孔；储液箱活塞的前端设有具有检测密封腔液位作用的锥形液位检测器；所述活塞的密封腔上还设有加油孔和排空孔；关于流动控制部件所述流动控制部件可以为分别布置在连通管路、液压回路上的三个二通电磁阀，也可以为布置在连通管与液压回路之间的具有三通作用的电磁阀，该电磁阀为常闭型，只有在进行抽油机动平衡调节时打开；优选的，所述流动控制部件为布置在连通管与液压回路之间的具有三通作用的电磁阀。优选的，上述具有三通作用的电磁阀为具有限流功能的电磁阀，可同时具有手动和自动控制功能。 关于不可压缩的液压介质所述不可压缩的液压介质可以为纯水或含有防腐、防冻等添加剂的水混合液或机械油、变压器油、液压油、矿物油等单质或混合液体物，优选具有防冻功能的液压油。在上述技术方案的基础上，所述抽油机动平衡适时自动调节装置还包括能够使上述驱动机构适时驱动所述可调式配重部件移动以进行抽油机动平衡调节的控制设备，该控制设备包括信号采集单元，其包括用于检测抽油机上、下行电流值的电流传感器和用于检测曲柄所处旋转位置的加速度传感器以及用于检测所述可调式配重部件移动情况的位置传感器；CPU微处理器，其具有以下功能根据上述电流传感器检测的抽油机的上、下行的电流值计算抽油机的平衡度并判断该平衡度是否在设定的范围内；根据加速度传感器所检测的数据判断曲柄所处的旋转位置；根据抽油机的平衡度及曲柄所处的旋转位置再判定是否使可调式配重部件移动；在发出使可调式控制部件移动的指令后，根据位置传感器的数据判定可调式配重部件是否移动且单次移动的距离是否在设定范围内；根据上述分析结果CPU微处理器作出使可调式配重部件移动或停止的驱动指令。所述控制设备还可进一步优化所述控制设备还包括故障提示单元，进行抽油机动平衡调整时，如果CPU微处理器根据位置传感器检测到可调式配重部件没有移动，CPU微处理器就不再命令电磁阀进行调整，并做出故障提示；如果检测到可调式配重部件不受控制的自行移动，CPU微处理器会强制抽油机停机，并作出故障提示；进一步优选的，所述控制设备还包括人机对话单元，进一步优选的，所述CPU微处理器为可编程控制器。所述电流传感器为设在配电箱10内的电流互感器，其检测的对象电动机电流；所述加速度传感器设位于所述曲柄上(可设在曲柄上的控制箱的电路板上)，所述位置传感器设置在可调式配重部件上，优选的设置将其跨接在载体和液压缸外壳之间。所述CPU微处理器通过控制所述液压机构的流动控制部件使可调式配重部件移动或停止当需要可调式配置部件移动时，在曲柄运转到可调式配重部件可利用自身的重力和离心力移动的位置时，控制所述流动控制部件使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通，当需要可调式配置部件锁定在某一位置时，控制流动控制部件使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断；当所述流动控制部件为上述的具有三通作用的电磁阀时，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通即打开电磁阀；使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断即关断电磁阀。(二)另外，本发明还保护一种具有上述抽油机动平衡适时自动调节装置的抽油机。(三)本发明还保护一种抽油机的动平衡控制方法一种用于上述抽油机的动平衡调节方法，其特征在于利用电流传感器检测抽油机上、下行的电流值，利用加速度传感器检测曲柄所处的旋转位置，利用位置传感器检测可调式配重部件的移动情况； 将上述检测到的数据传递给CPU微处理器，利用抽油机上、下行的电流值确定抽油机的平衡度并判断是否在设定的范围内、利用加速度传感器的数据判断曲柄所处的旋转位置，之后根据抽油机的平衡度及曲柄所处的旋转位置判定是否使可调式配重部件移动；当可调式配重部件被控制移动时，利用位置传感器判断可调式配重部件是否移动及单次移动的距离是否在设定的范围内；根据上述分析结果CPU微处理器作出使可调式配重部件移动或停止的驱动指令；优选的，上述控制方法还可进行如下改进所述CPU微处理器控制可调式配重部件每次移动的距离在IOmm 40mm内和/或所述所述抽油机的平衡度设定值为下行电流最大值/上行电流最大值=0. 85 I ;利用所述CPU微处理器作出使所述可调式配重部件移动或停止的驱动指令是当判定所述抽油机的平衡度低于设定范围的最小值且曲柄旋转角度在180度 360度范围内时(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为0度，也即曲柄旋转到下半周时)，驱动所述可调式配重部件向远离曲柄输出轴侧移动；当判定所述抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度为0度 180度(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为0度，也即曲柄旋转到上半周时)，驱动所述可调式配重部件靠近曲柄输出轴侧移动；当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上；当判定所述抽油机的平衡度不在设定的范围内但曲柄旋转角度不在上述相应的角度范围内时，对的将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上，等待下一个曲柄运动周期继续进行调整；当判定可调式配重部件没有移动或单次移动的距离超过设定值时，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上，进行停机检测。进一步优化的，通过控制所述液压机构的流动控制部件使可调式配重部件移动或停止当需要可调式配置部件移动时，在曲柄运转到可调式配重部件可利用自身的重力和离心力移动的位置时，控制所述流动控制部件使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通，当需要可调式配置部件锁定在某一位置时，控制流动控制部件使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断；当所述流动控制部件为具有三通作用的电磁阀时，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通即打开电磁阀；使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断即关断电磁阀。进一步优化的，利用具有三通作用的电磁阀控制所述可调式配重部件移动的具体方式是当判定所述抽油机的平衡度低于设定范围的最小值且曲柄旋转角度在180度 360度范围内时(即曲柄旋转到下半周时，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为0度，假设曲柄顺时针旋转)，打开电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此连通，所述可调式配重部件可在自身重力和离心力的作用下向远离曲柄输出轴侧移动；
当判定所述抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度在0度 180度范围内时(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为0度，也即曲柄旋转到上半周时)，打开电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此连通，所述可调式配重部件可在自身重力和离心力的作用下靠近曲柄输出轴侧移动；当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此隔断，可调式配重部件被锁定在曲柄轨道上；当判定所述抽油机的平衡度不在设定的范围内但曲柄旋转角度不在上述相应的角度范围内时，关闭电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此隔断，可调式配重部件被锁定在曲柄轨道上，等待下一个曲柄运动周期继续进行调整；当判定可调式配重部件没有移动或单次移动的距离超过设定值时，关闭电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此隔断，可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，进行停机检测。进一步优化的，当所述不可压缩的液压介质为液压油、流动控制部件为前述权利要求所述的具有三通作用的电磁阀且储液箱为前述权利要求所述的储液箱时，利用所述液压机构控制可调式配重部件适时移动的方法是当判定抽油机的平衡度小于设定值的最小值且曲柄输出轴带动曲柄旋转角度在180度 360度范围内时，CPU微处理器控制具有三通作用的电磁阀打开，使第一、第二液压腔之间的液压凹路以及与储液箱之间的连通管相互连通，这时可调式配重部件在自身重力和离心力的作用下向远离曲柄输出轴侧移动，针对液压机构的第一种实施方式)，并带动液压缸的活塞杆及活塞或使液压缸相对活塞及活塞也向远离曲柄输出轴侧移动这时活塞的第二液压腔的液压油被压缩，经液压回路向第一液压腔流动，在活塞运动的同时，液压缸第一液压腔产生了吸力，将液压缸第二液压腔的液压油吸入腔内，因第二液压腔的容量比第一液压腔的容量小，第一液压腔来油不足，又将储液箱的储液腔内的液压油经连通管路、电磁阀、液压回路吸入液压缸的第一液压腔内，同时储液箱的储液腔内也形成真空吸力，吸引储液箱内活塞并在弹簧压力的作用下，向储液腔侧移动，同时活塞另一侧的空气腔内产生真空吸力，空气经通气孔被吸入空气腔内；当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸内的活塞锁定在缸内、可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整。当判定所述抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度在0度 180度(即曲柄旋转到曲柄输出轴的上方)范围内时，CPU微处理器将电磁阀打开使第一、第二液压腔之间的液压回路以及与储液箱之间的连通管相互连通，这时可调式配重部件在自身重力和离心力的作用下向曲柄的输出轴侧移动(也即曲柄内侧)移动，并推动液压缸的活塞杆及活塞或带动液压缸相对活塞、活塞杆向曲柄输出轴侧移动(也即向内移动)，这时第一液压腔的液压油被压缩，经液压回路向第二液压腔流动，因为液压缸第一液压腔的容量比第二液压腔大，多余的液压油经液压回路、电磁阀、连通管路被压送到储液箱内的储液腔，这时储液腔内的容积增大，在压力的作用下推动活塞向后移动，弹簧被压缩，空气腔内的空气由于被压缩经通气孔压出；当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸内的活塞锁定在缸内、可调式配重部件被锁定 在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整；当判定所述抽油机的平衡度不在设定的范围内且曲柄旋转角度也不在上述相应的角度范围内时，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸内的活塞被锁定在缸内，可调式配重部件处于被锁定状态，等待下一个曲柄运动周期继续进行调整时移动。进一步优化的，所述控制方法还包括故障提示步骤在进行抽油机上述动平衡调整时，如果CPU微处理器根据位置传感器检测到可调式配重部件没有移动，CPU微处理器就不再命令电磁阀进行调整，并做出故障提示；如果检测到可调式配重部件不受控制的自行移动，CPU微处理器会强制抽油机停机，并作出故障提示。进一步优化的，所述CPU微处理器控制可调式配重部件每次移动的距离在40mm内和/或所述所述抽油机的平衡度=下行最大电流/上行最大电流，优选设定值为0. 85 I。进一步优化的，当电磁阀已被控制开启，而可调式配重部件的移动未达到需要调整的预定位置时，如果此时曲柄的旋转角度已经超过可调式配重部件的重力作用范围时，CPU微处理器会关闭电磁阀，并在曲柄下一个运动周期进行再次调整。进一步优化的，上述抽油机的平衡度小于设定值的最小值时或高于设定值的最大值时的调节，只要曲柄输出轴带动曲柄旋转到水平位置时就开始进行使可调式配重部件移动的调节控制；进一步优化的，当对抽油机平衡度的调整不能在曲柄一个运动周期内达到设定范围时，在曲柄下一个运动周期进行再次调整，通过多次逐次逼近的调整方式，直到上行电流与下行电流的值的比值在抽油机所设定的动平衡度范围内不再调整。(三)一种抽油机，其采用上述的动平衡控制方法。(四)改进抽油机平衡控制能力的方法，一种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机为带有曲柄和平衡配重块的游梁式抽油机，改进前所述平衡配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的一侧，其特征在于改进曲柄和平衡配重块整体，使其改进后成为权利要求1-20任一项所述的曲柄和可调式平衡控制装置。一种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机原来为带有曲柄和平衡配重块的游梁式抽油机，改进前所述配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的一侧，其特征在于将原有所述平衡配重块改进成上述的可调式配重部件或在原有曲柄的另一侧面增加上述的可调式配重部件。一种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机原来为带有曲柄和平衡配重块的游梁式抽油机，改进前所述配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的一侧，其特征在于在保留原有曲柄和平衡配重块的基础上，在曲柄和平衡配重块之间增加上述的载体，进一步优选的，为该载体设置如权利要求8-20任一项所述的驱动机构及控制设备。上述结构使得本申请对抽油机动平衡适时自动调节装置的设计，不但在面对抽油 机的各种工况时，能够方便的进行抽油机的静平衡的粗、细调整，还可利用可调式配重部件在曲柄侧面上的可移动性实现对抽油机动平衡适时的自动调节，大大提高了抽油机动平衡适时自动调节装置及采用该种装置的抽油机对各种工况的适应性及动平衡调节的方便性及准确性，同时本申请特殊的液压机构设计，尤其是储液箱的设计及其与液压缸的配合设计使得本申请的抽油机动平衡适时自动调节装置在仅有电磁阀而无其他动力源的情况下就可实现抽油机动平衡的适时自动调整，达到很好的节能效果。


图I为现有技术I的结构示意图。图2为现有技术2的结构示意图。图3为现有技术3的结构示意图。图4为本发明抽油机动平衡适时自动调节装置的载体与曲柄、配重块之间的结构安装示意5本发明抽油机动平衡适时自动调节装置的一实施例的结构示意6本发明抽油机动平衡适时自动调节装置的第二实施例的结构示意7为图6、图5所示二实施例所采用的密封式储油箱的结构示意8a、图8b为本发明抽油机动平衡适时自动调节装置的第一实施例的驱动机构的工作示意9具有本发明驱动机构第一实施例的抽油机平衡控制的整机安装示意10a、10b为本发明以图5所示实施例为例的曲柄运转时可移动控制部件的控制方法图。图11抽油机平衡度与电动机功耗关系的实验曲线
具体实施例方式下面结合附图详细介绍本申请的
具体实施例方式(一)关于本申请请求保护的抽油机动平衡适时自动调节装置及采用该种装置的抽油机的具体实施方式
参见附图9，本申请请求保护的抽油机动平衡适时自动调节装置从整体上具有以下特征其用于一种具有曲柄12的抽油机，在曲柄通过不停的旋转带动抽油机抽油杆I所不断重复进行的上、下行过程中，用以控制抽油机的平衡，其特征在于所述抽油机动平衡适时自动调节装置包括一可调式配重部件145，该可调式配重部件设在所述曲柄12的侧面120上，并可被控制沿所述曲柄侧面移动以适时的调节抽油机的动平衡。下面具体说明抽油机动平衡适时自动调节装置及其应用的抽油机的具体实施方式
。(I)关于曲柄12的改进及利用为使可调式配重部件能够容易的在曲柄侧面12上移动，本申请在曲柄上形成一个可供可调式配重部件移动的导轨13，该导轨既可以在曲柄侧面上以凹进曲柄侧表面的方式形成，也可以突出曲柄侧表面的方式形成。其加工的方式既可由曲柄一体加工而成，也可以单独制造将其固定在曲柄侧面上，其具体的结构可以突出式轨道式滑轨也可以是凹槽式滑轨，如倒T形凹槽。如果我们是生产新产品，可以采用曲柄与导轨一体加工而成，也可采 用单独构成在曲柄侧面上，如果我们是对现有的带有曲柄和固定平衡配重块的旧抽油机进行改造，我们可以采用单独构成的方式，但为节约改造成本最好保留原有曲柄及利用曲柄上原有的结构，我们优选利用原曲柄两端固定配重块螺栓的原有倒T行凹槽作为导轨，让原有倒T行凹槽具有一举两得的作用，但如果我们是生产新产品，可以采用曲柄与轨道一体加工而成，也可采用单独构成在曲柄侧面上，但为了能够在长期的运行中能够简单、容易的维修、更换轨道，最好采用轨道单独构成的方式。如图4所示的导轨13，就是利用原曲柄两端固定配重块螺栓的原有倒T行凹槽作为供可调式配重部件在曲柄侧面上移动的导轨。(2)关于可调式配重部件145的改讲:由于可调式配重部件一般重量很大，为减小移动所需克服的摩擦，可调式配重部件也可形成与曲柄轨道相应的移动结构，该移动结构可以是滑动结构也可以是滚动结构，如滚轮或滑轨或滑面。对于曲柄轨道与可调式配重部件移动结构的配合，最好是能够使可调式配重部件的滑动结构或滚动结构嵌入在曲柄的轨道中，这样两者在曲柄的转动过程中不易脱离、稳固性更好。如图4所示的可调式配重部件145，为与曲柄侧面上的倒T行凹槽导轨13配合，可调式配重部件与导轨的移动配合部分，形成一个凸T形体2，镶嵌在曲柄的倒T形凹槽所形成的轨道13内。为提高配重部件的可调节性，如图4所示，本实施例可调式配重部件包括一具有不变重量的载体14，由该载体承载一重量可变的配重块15移动。如此结构，不但可以利用载体承载配重块进行可调式配重部件整体的移动调节，还可以利用载体自身的重量作为基本配置承担一部分配重作用，同时还可使可调式配重部件利用配重块自身重量的变化具有更好的微调作用，以实现对抽油机更好的动、静平衡调节。为使载体14牢固的安装在曲柄侧面12上，配重块牢固的安装在载体14上，如图4所示，本申请给出了载体与曲柄、曲柄与配重块的较佳安装实施例曲柄表面形成一倒T行凹槽作为导轨13，而载体的底部形成凸T形体2，镶嵌在曲柄的倒T形凹槽导轨内，同时为使配重块牢固的安装在载体14上，载体的上部设计有安装配重块固定螺栓5的倒T型凹槽4，使配重块与载体成为一体，实现可调式配重件整体在曲柄上移动。对于该种实施方式，如果我们是对现有带有曲柄和固定配重块的抽油机进行改造，就直接利用原曲柄两端固定配重块螺栓的原有倒T行凹槽(此凹槽是与曲柄一端到另一段贯通的)作为载体在曲柄上移动的轨道，以节约对原有设备改造的经济成本。进一步的，为使可调式配重部件14能够更灵活、更精确的实现各种工况下的调节及自动调节受限的情况下的手动调节的应用，较佳的方案是配重块的重量是可变的，为实现这一目的，配置在载体上的配重块可根据需要设置所需的个数及它们之间的相对设置方式，如此，载体具有使配重块与载体之间具有可使配重块可拆卸的安装在载体上的固定结构，以使抽油机可以根据实际的需要灵活改变设置在载体上的配重块的数量及之间的相对设置方式。对于多个配重块的设置，可分开设置，也可根据需要灵活的组合成一整体，这样使载体所承载的配重块的整体重量也能可调。而为使配重块可以按照需求组合在一起，配重块可模块化或使配重块本身的重量可调，如配重块由多个可拆卸的叠置在一起的配重片构成。这样使得我们的可调式配重部件在面对抽油机的各种工况时，不但可根据载体上整体配重块的多少及之间的安放方式来进行大的调节还可通过构成某一配重块的配重片的 多少来进行细微的调节，同时还可利用控制载体在曲柄上的适时移动实现对抽油机的动平衡调节。如此可见，本发明使安装到载体上的配重块具有可调性及可调式配重部件整体具有可移动性，使得本申请对抽油机动平衡的控制更加灵活，不但具有适应工况大变化时的粗调能力还有适应工况小变化时的细调能力，更重要的是由于可调式配重部件整体的可移动性使本申请的平衡控制装置具有适时调节能力，大大提高了本申请的抽油机动平衡适时自动调节装置对抽油机各种工况的适应性及动平衡的调节能力，同时也为抽油机实现时时动平衡自动调节提供了可能。当然，为控制的方便及节约生产成本，配重块也可以是重量固定的一个配重块。为了更好的实现抽油机的调节以及不浪费的对现有技术改造，如图9所示，还可以在可调式配重部件的曲柄另一侧，保留原来设在曲柄上的固定平衡配重块11，及曲柄上原来预留的对该配重块进行手动位置调整的多个固定孔。 (3)关于可调式配重部件的驱动机构和控制设备。为能够使抽油机动平衡适时自动调节装置能够根据抽油机平衡度的不断变化，控制可调式配重部件进行适时移动以实现对抽油机动平衡的良好调整，具有上述结构改进的抽油机动平衡适时自动调节装置进一步包括驱动可调式配重部件进行移动的驱动机构和控制该驱动机构驱动可调式配重部件移动的控制设备。本申请的驱动机构可以是直接驱动可调式配重部件的伺服电机(可通过电机丝杠的形式实现机械调整)，也可以是液压机构，还可以是电磁驱动机构等其它手段。但考虑设备造价和运行中的可操作性以及所能够达到的动平衡控制效果和节能效果，本申请优选采用以下方式的液压机构如图5、图8a、图8b所不,第一实施方案的液压机构具有以下结构液压缸16，其内部由一可移动的活塞分隔成两个容量不等的充满液压介质的密闭液压腔，其中位于活塞前端的较大容量的液压腔为第一液压腔38，位于活塞后端的较小容量的液压腔为第二液压腔37，活塞39的后端连接一活塞杆40，活塞杆40穿过第二液压腔37伸出液压缸外与可调式配重部件14固定在一起；第一液压腔38、第二液压腔37之间连接有液压回路33 (包括液压回路34部分和液液回路35部分)。
储液箱21，其通过连通管路33道与液压回路34和35连接，在连通管路33与液压回路34和35相互连通、液压缸14活塞移动时用来吸收第一液压腔38排出的未被第二液压腔37吸入的多余液压介质或向第一液压腔38补充第二液压腔37的供液不足部分；液压回路34和35与连通管路33道之间设有流动控制部件，被用来控制液压回路34和35与连通管路33道之间的相互截断或相互连通。为实现节能效果，流动控制部件可以为分别布置在连通管路、液压回路上的三个二通电磁阀，也可以为布置在连通管与液压回路之间的具有三通作用的电磁阀，但为实现本工艺简单、控制方便的效果，本实施例优选采用具有三通作用的电磁阀36，该具有三通作用的电磁阀36连接在液压回路34和35与连通管路33道之间，为常闭型，只有在进行抽油机动平衡调节时打开， 优选的，具有三通作用的电磁阀可进一步具有限流功能，及手动和自动控制功能，这样我们可以更好的控制和调节可调式配重部件的移动速度。液压缸的液压介质为不可压缩液体，由于它的不可压缩性，当液压回路34和35与连通管路33道之间相互截断时，活塞被锁定在某一位置，可调式配重部件14和15不可移动(也称为锁定)；当液压回路34和35与连通管路33之间相互连通时，可调式配重部件14和15可在自身重力和离心力的作用下移动并带动液压缸14活塞在第一、第二液压腔37之间移动。但在调整时电源线、信号线、储液箱不随可调式配重部件移动始终处于静止状态。进一步优化的，本实施例针对曲柄长度较长的情况，将液压缸14和储液箱21设在曲柄12轨道的曲柄12输出轴19 一侧，可调式配重部件设在曲柄12轨道的曲柄12输出轴19的另一侧，优化的，如图5所示，储液箱21固定在液压缸14上。上述实施例的液压机构的安装方式，适用曲柄比较长的大抽油机，但对曲柄较短的抽油机，如图6所示，液压机构还可具有以下构成方式将活塞杆40固定在曲柄12轨道的曲柄12输出轴19 一侧，可调式配重部件设在曲柄12轨道的另一侧；储液箱21固定在可调式配重部件的配重块15上；液压缸14设置在可调式配重部件内部并可随可调式配重部件移动，其内部也由一活塞39分隔成两个容量不等的充满液压介质的密闭液压腔，其中位于活塞前端的较大容量的液压腔为第一液压腔38，位于活塞后端的较小容量的液压腔为第二液压腔37，活塞的后端连接一活塞杆40，活塞杆40穿过第二液压腔37伸出液压缸14外固定在曲柄12上；第一、第二液压腔37、38之间连接有液压回路345 (由电磁阀与第一液压腔之间的液压回路部分34和电磁阀与第二液压腔之间的回路35组成)，优选的，还可以将流动控制部件和/或装有CPU微处理器的控制箱18也固定在可调式配重部件的配重块15上。进一步的，为使结构更紧凑，更稳固，可把液压缸14、储液箱21、配重块15、载体14、控制箱18组合为一体，或进一步将液压缸、密封式储液箱、配重块、载体、控制箱采用模块式连接以方便不同部件之间的拆装、维修和更换。对于液压机构的第二种实施方案，由于液压缸、储液箱等部件设置在可调式配重部件上，不但节省了设置空间，还使它们同时也具有一定的配重作用，大大提高了该种实施方式对抽油机动平衡的调节能力，从一定程度上弥补了抽油机曲柄短调节受限的不足。液压机构第二种实施例的其它设计同上一个实施例，只不过当液压回路345与连通管路33道之间相互连通、可调式配重部件在自身重力和离心力的作用下移动时，可调式配重部件是带动液压缸14相对活塞在第一液压腔38、第二液压腔37之间移动；上述两种液压机构的实施方案，第一种驱动机构的安装方式(如图5)充分利用了大型抽油机曲柄长度长的特点，使得可调式配重部件能够对抽油机进行充分的调整。该实施方案特别适用于曲柄长的大型抽油机，如14型机，因为其曲柄长的特点使得本申请的可调式配重部件可以有足够的单次移动的距离以满足调节要求。但该实施例对于曲柄较短的中小型抽油机，如12型-7型抽油机，若按上述方式设计驱动机构，可调式配重部件可移动的距离相对较短，调节范围受限，而本申请所提供的液压机构的第二实施例(如6)很好的解决了第一实施例在应用曲柄短的抽油机上的局限性，将可调式配重部件将液压缸设在载体内并使液压缸、储液箱等部件随可调式配重部件一起移动可以很好的解决曲柄短、可调式配重部件移动距离受限的弊端。图9是采用上述液压机构第一实施例的抽油机平衡控制的整机安装示意图。对于上述实施，如对储液箱进行以下的优化还可以使本申请的抽油机动平衡适时自动调节装置对抽油机的动平衡调节进一步具有更好的节能效果，参见图7
如图7所示，储液箱25包括一缸体，在缸体内形成有一活塞作用的密封腔；位于活塞后端的缸体部分设有一压力蓄能弹簧32，该压力蓄能弹簧的一端作用在活塞23上，弹簧的另一端固定在缸体的后壁上；储液箱25的密封腔与上述连通管路33连接。位于储液箱25活塞后端的缸体部分为一空气腔,其上设有一通气孔25,使得活塞向压力弹簧侧移动时空气可以被排出，向储液腔移动时空气可以被吸入。储液箱25活塞的前端设有具有检测密封腔液位作用的锥形液位检测器。装有不可压缩液压介质的密封腔上还设有加油孔和排空孔，排空孔的存在是为了能够及时的将密封腔中得气体及时排出，以保证不可压缩液压介质的工作性能。储液箱25的上述设计，可带来如下技术效果为保证流动控制部件被控制使液压缸的第一、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管路彼此连通时，液压介质及活塞能够在第一、第二液压腔之间流动，液压缸的第一、第二液压腔的设计容量不同，调整时第一、二液压腔液压介质不是等容量吸入和排出，因此这就需要液压介质的外部储液箱，再由于抽油机曲柄12不停地旋转，常规储夜箱难以实现储存液压油。针对这一情况，本申请专门提出将通常结构的储液箱优化设计为一个活塞式密封储液箱，用来保证调整过程中活塞前后液压介质使用量的储存和释放，同时具有液压介质的储备功能。由于该种结构的储液箱的使用，可以与液压腔、电磁阀配合构成不使用动力源的液压机构，只使用一个开关电磁阀17控制液压回路345，根据曲柄12的垂直角度与重心的变化，就可依靠可调式配重部件自身的重力的离心力实现可调式配重部件的移动、完成动平衡调整。从而实现了抽油机动平衡适进自动调节装置的无自主动力的动平衡调整，达到了节电、降低皮带及齿轮轴承等原材料消耗的效果，进一步的，将该储液箱与具有限流功能的具有三通作用的电磁阀及具有前后容量不等液压腔的液压缸配合使用还使本申请的抽油机动平衡适时自动调节装置不但可实现可调式配重部件的移动和锁止，还具有一定的阻尼作用，使可调式配重部件被限制在一定的速度内移动以更好满足动平衡调节的时间要求和精度要求。为保证液压回路345的管路在曲柄12旋转过程中具有很好的连接性，推荐采用柔性软管，如一种以橡胶软管作为主体，以不锈钢或聚酯纤维材料作为耐磨保护外套的柔性软管。该实施例的液压介质优选采用液压油。
下面以上述液压机构的第一实施例为例，结合附图8a、8b、附图9、附图10a、IOb具体描述下采用上述储液箱的液压机构的工作原理(液压机构的流动控制部件为具有限流功能、可手动和自动调节的具有三通作用的电磁阀)如图8a、10a所示，当判定抽油机的平衡度低于设定值的最小值且曲柄旋转角度在0度 -180度(即曲柄旋转到曲柄输出轴的下方)范围内时，打开具有三通作用的电磁阀36，使第一、第二液压腔之间的液压回路345以及与储液箱24之间的连通管33相互连通，这时可调式配重部件可在自身重力和离心力的作用下(控制时将电磁阀选择在合适的时机，具体参见后面的介绍)向远离曲柄输出轴侧移动(也即曲柄外侧移动)，并带动液压缸16的活塞杆40及活塞39向曲柄的外侧移动(对于图6所不的第二种实施方式,是使液压缸相对活塞及活塞向远离曲柄输出轴侧移动)，这时活塞的第二液压腔37的液压介质被压缩，经液压回路345向第一液压腔38流动，在活塞39运动的同时，液压缸16的第一液压腔产生了吸力，将液压缸的第二液压腔38的液压介质吸入腔内，因第二液压腔的容量比第一液压腔的容量小，第液压腔来油不足，又将储液箱的储液腔内的液压介质经连通管路33、 电磁阀36、液压回路吸入液压缸的第一液压腔内，同时储液箱21的腔液腔31内也形成真空吸力，吸引储液箱21的活塞23并在弹簧32压力的作用下，向储液腔31侧移动，同时活塞另一侧的空气腔24内产生真空吸力，空气经通气孔25被吸入空气腔内；当判定抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸16内的活塞39锁定在缸内16、可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整。如图8b、10b所示，当判定抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度在0度 180度范围内(即曲柄旋转到曲柄输出轴的上方)时，打开使第一、第二液压腔之间的液压回路以及与储液箱之间的连通管相互连通，这时可调式配重部件在自身重力和离心力的作用下向曲柄12的输出轴侧移动也即曲柄内侧移动，并推动液压缸16的活塞杆40及活塞39或带动液压缸相对活塞、活塞杆向曲柄输出轴侧移动也即向内移动，这时第一液压腔38的液压油被压缩，经液压回路向第二液压腔37流动，因为液压缸16第一液压腔的容量比第二液压腔37大，多余的液压介质经液压回路、电磁阀、连通管路被压送到储液箱21内的储液腔31，这时储液腔31内的容积增大，在压力的作用下推动活塞23向后移动，弹簧32被压缩，空气腔24内的空气由于被压缩经通气孔25压出；当判定抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸16内的活塞39锁定在液压缸内16、可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整；(4)控制设备为能够更好的利用驱动机构对可调式配重部件进行驱动及达到更好的控制效果，本申请提供了一种专门为上述液压机构设计的控制设备及控制方法以能够时时监控抽油机的动平衡状况并做出适时调整，该控制设备具有如下结构及功能A、信号采集单元，其包括用于检测抽油机上、下行电流值的电流传感器和用于检测曲柄12所处旋转位置的加速度传感器以及用于检测可调式配重部件移动情况的位置传感器；优选的，电流传感器为设在配电箱10内的电流互感器，其检测的对象为电动机9的电流；所述加速度传感器设位于曲柄上(具体的是设在曲柄上的控制箱的电路板上)，所述位置传感器设置在可调式配重部件上，优选的将其同时跨接在液压缸壁与载体之间。
B、CPU微处理器其具有以下功能根据上述电流传感器检测的抽油机的上、下行的电流值计算抽油机的平衡度并判断该平衡度是否在设定的范围内；根据加速度传感器所检测的数据判断曲柄12所处的旋转位置；根据抽油机的平衡度及曲柄12所处的旋转位置再判定是否使可调式配重部件移动；在发出使可调式控制部件移动的指令后，根据位置传感器的数据判定可调式配重部件是否移动且单次移动的距离是否在设定范围内；根据上述分析结果CPU微处理器作出使可调式配重部件移动或停止的驱动指令。 优选的控制设备还包括故障提示单元，进行抽油机动平衡调整时，如果CPU微处理器根据位置传感器检测到可调式配重部件没有移动，CPU微处理器就不再命令电磁阀17进行调整，并做出故障提示；如果检测到可调式配重部件不受控制的自行移动，CPU微处理器会强制抽油机停机，并作出故障提示；进一步优选的，控制设备还包括人机对话单元，进一步优选的，CPU微处理器为可编程控制器。( 二)用上述抽油机动平衡适时自动调节装置调节抽油机动平衡的控制方法控制抽油机的动平衡，首先应确定抽油机的平衡度。运行中我们希望保持抽油机较高的平衡度，但抽油机平衡度究竟设定多少为好，是过平衡好，还是欠平衡好？为了确定这个问题，我们在水力模型上进行了实验，见附图10。如附图11所示的实验结果可见，抽油机平衡度对功耗影响如下
I 2 3 丨 4 5 6 7 8 9 10
11 i；( I '1':
J 8.49 8. 33 8. 295 8.214 8.283 8.321 8.385 8.336 8.581 9.077 fj—功率 KW_________ 54. 8~|li577"| 79. 4-I 86. 5 91. I 96. I 100. 3 [ 111. 8 [ 5 | 171. 8由上表可以看出，平衡度为80% -100%时能耗最低，欠平衡较过平衡省电。抽油机平衡的好坏直接关系到曲柄式抽油机——深井泵装置系统效率的高低，在实验区对平衡较差的抽油机采取调平衡措施，实验中共实施298井次，并对其中7 口油井进行了对比测试，其结果如下表
I项目平衡度％举升高度f百耗系统效率^电百分
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r n , ' 1刦64. 7 634. 7 35. 21 I. 44 23. 8JKf______
87.14 641.4 35.89 0.998 27. 27 12_ 46
______________
227T4]0.68 -0. 142 3.~47~|_可以看出，抽油机井在聚生高度及产液量基本不变的情况下，系统效率提高了3. 47个百分点，节电12. 46%。因此我们优选平衡度的控制指标为下行最大电流/下行最大电流=80% 100%，进一步优选在85% 100%。
为使可调式配重部件的移动速度能够更奸的满足动平衡调节，我们根据曲柄的转速，优选可调式配重部件单次移动的设定距离为IOmm 40mm，当曲柄转动速度快时，可调式配重部件单次移动的距离设定得小些，当曲柄转动速度慢时，可调式配重部件单次移动的距离可适当的设定得大些，当流体控制部件采用具有限流作用的具有三通作用的电磁阀时，可调式配重部件的移动快慢可通过具有三通作用的电磁阀手动调整。在进行上述参数限定后，利用电流传感器检测抽油机上、下行的电流值，利用加速度传感器检测曲柄所处的旋转位置，利用位置传感器检测可调式配重部件的移动情况；将上述检测到的数据传递给CPU微处理器，利用抽油机上、下行的电流值确定抽油机的平衡度并判断是否在设定的范围内、利用加速度传感器的数据判断曲柄所处的旋转位置，之后根据抽油机的平衡度及曲柄所处的旋转位置判定是否使可调式配重部件移动；当可调式配重部件被控制移动时，利用位置传感器判断可调式配重部件是否移动及单次移动的距离是否在设定的范围内； 根据上述分析结果CPU微处理器作出使可调式配重部件移动或停止的驱动指令当判定所述抽油机的平衡度低于设定范围的最小值且曲柄旋转角度在180度 360度范围内时(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为0度，也即曲柄旋转到下半周时)，驱动所述可调式配重部件向远离曲柄输出轴侧移动；当判定所述抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度为0度 180度(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为0度，也即曲柄旋转到上半周时)，驱动所述可调式配重部件靠近曲柄输出轴侧移动；当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上；当判定所述抽油机的平衡度不在设定的范围内但曲柄旋转角度不在上述相应的角度范围内时，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上，等待下一个曲柄运动周期继续进行调整；当判定可调式配重部件没有移动或单次移动的距离超过设定值时，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上，进行停机检测。如果可调式配重部件的移动或锁定是通过液压机构实现时，通过控制所述液压机构的流动控制部件使可调式配重部件移动或停止，具体的当流动控制部件为具有三通作用的电磁阀时，使可调式配重部件移动时应打开电磁阀使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通；使可调式配重部件锁定时，应关闭具有三通作用的电磁阀使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断即关断电磁阀。下面结合附图8a、8b、图9、图10a、10b，详细描述本申请通过优选的抽油机平衡装置进行抽油机动平衡调节及控制的优选实施例工作原理；如图9,当配电箱10内的电源接通，电机9通过皮带8带动减速箱6旋转，输出轴19通过曲柄12、连杆5、游梁3、驴头2带动抽油杆I做上下往复运动，当曲柄由上止点运动到下止点运动过程中，驴头2带动抽油杆向上运动时，为抽油机的上冲程，也即上行；当曲柄由下止点运动到上止点过程中，驴头2带动抽油杆向下运动，为抽油机的下冲程，也即下行，由图9可看出，当驴头做向上运动、曲柄12做向下运动中，由载体14和配重块15构成的可调式配重部件释放势能，辅助电机6做功，而当驴头2向下运动、曲柄12做向上运动过程中，可调式配重部件将动能转化为某一高度的势能为下一次的运行周期提供势能。每个周期，设置在控制箱18内的CPU微处理器会利用电流传感器(可采用电流互感器，设置在配电箱10内)检测抽油机上、下行的电流值计算抽油机的平衡度、利用加速度传感器检测曲柄所处的旋转位置数据及判断抽油机是处于上、下哪个冲程，然后综合确定是否使可调式配重部件移动以适时的调节抽油机的动平衡；当可调式配重部件被控制移动时，利用位置传感器判断可调式配重部件是否移动及单次移动的距离是否在设定的范围内；根据上述分析结果CPU微处理器作出使可调式配重部件移动或停止的驱动指令如图8a、10a所示，当判定抽油机的平衡度小于设定值的最小值且曲柄输出轴带 动曲柄旋转角度在180度 360度范围内时，CPU微处理器控制具有三通作用的电磁阀打开，使第一、第二液压腔之间的液压回路以及与储液箱之间的连通管相互连通，这时可调式配重部件在自身重力和离心力的作用下向远离曲轴输出轴侧移动(也即向曲柄外侧移动)，并带动液压缸的活塞杆及活塞也向远离曲柄输出轴侧移动(针对活塞随可调式配重部件移动的液压机构的第一种实施方式)或使液压缸相对活塞及活塞杆也向远离曲柄输出轴侧移动(针对液压缸随可调式配重部件移动的液压机构的第二种实施方式)，这时活塞的第二液压腔的液压介质被压缩，经液压回路向第一液压腔流动，在活塞运动的同时，液压缸第一液压腔产生了吸力，将液压缸第二液压腔的液压介质吸入腔内，因第二液压腔的容量比第一液压腔的容量小，第一液压腔来油不足，又将储液箱的储液腔内的液压介质经连通管路、电磁阀、液压回路吸入液压缸的第一液压腔内，同时储液箱21的液压腔31内也形成真空吸力，吸引储液箱21内活塞39并在弹簧32压力的作用下，向液压腔31侧移动，同时活塞另一侧的空气腔内产生真空吸力，空气经通气孔被吸入空气腔内；当判定抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸16内的活塞39锁定在缸内16、可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整。如图8b、10b所示，当判定抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度在0度 180度即曲柄旋转到曲柄输出轴的上方范围内时,CPU微处理器将电磁阀36打开使第一、第二液压腔之间的液压回路以及与储液箱之间的连通管相互连通，这时可调式配重部件在自身重力和离心力的作用下向曲柄12的输出轴侧移动也即曲柄内侧移动，并推动液压缸16的活塞杆40及活塞39或带动液压缸相对活塞、活塞杆向曲柄输出轴侧移动也即向内移动，这时第一液压腔38的液压介质被压缩，经液压回路向第二液压腔37流动，因为液压缸16第一液压腔的容量比第二液压腔37大，多余的液压介质经液压回路、电磁阀、连通管路被压送到储液箱21内的储液腔31，这时储液腔31内的容积增大，在压力的作用下推动活塞23向后移动，弹簧32被压缩，空气腔24内的空气由于被压缩经通气孔25压出；当判定抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸16内的活塞39锁定在缸内16、可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整；对于上述调整当判定抽油机的平衡度不在设定的范围内且曲柄旋转角度也不在上述相应的角度范围内时，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸16内的活塞39被锁定在缸内16，可调式配重部件处于被锁定状态，等待下一个曲柄运动周期继续进行调整时移动。当电磁阀已被控制开启，而可调式配重部件的移动未达到需要调整的预定位置时，如果此时曲柄的旋转角度已经超过上述可调式配重部件的重力作用范围时，CPU微处理器会关闭电磁阀，并在曲柄下一个运动周期进行再次调整。通过多次逐次逼近的调整方式，直到上行电流与下行电流的值的比值在抽油机所设定的动平衡度范围内不再调整。在进行抽油机上述动平衡调整时，如果CPU微处理器根据位置传感器检测到可调式配重部件没有移动，CPU微处理器就不再命令电磁阀进行调整，并做出故障提示；如果检测到可调式配重部件不受控制的自行移动，CPU微处理器会强制抽油机停机，并作出故障提 /Jn o本实施例在进行上述动平衡调节时，无论是平衡度高于设定值的最大值时的调整还是低于设定值的最小值的调整，只要曲柄输出轴带动曲柄旋转到水平位置时就开始进行使可调式配重部件移动的调节控制以争取在曲柄运动的一个周期内有更多的时间调整尽快达到抽油机的动平衡、提高抽油机动平衡调节的准确性和时时性。由上述控制方法可见，当本发明将可调式配重部件、驱动机构、控制设备结合在一起构成本中请抽油机动平衡适时自动调节装置时，很好的实现了对抽油机动平衡的实时监控和自动调整，同时还具有很好的节能效果。(三)有关采用上述抽油机控制装置和/或控制方法的抽油机上述平衡控制装置及其控制方法，不但可以适于新产品制造，还适于旧产品改造，对于原来为带有曲柄和固定平衡配重块的抽油机(该平衡配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在曲柄的一侧)，我们可以采用这样的改进方案第一种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机为带有曲柄和固定平衡配重块的抽油机，改进前固定平衡配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的一侧，改进曲柄和平衡配重块整体，使其成为具有本申请上述的曲柄和可调式平衡控制装置的整体结构。第二种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机原来为带有曲柄和固定平衡配重块的抽油机，改进前所述配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的一侧，改进后将原有所述平衡配重块改进为本申请上述提出的较佳的可调式配重部件或在原有曲柄的另一侧面增加本申请所述的可调式配重部件。第三种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机原来为带有曲柄和平衡配重块的抽油机，改进前所述配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的一侧，改进方法为在保留原有曲柄和平衡配重块的基础上，在曲柄和平衡配重块之间增加本申请所述的载体。进一步的为该载体设置如本申请上述的驱动机构及控制设备。由上述的改进方法可见，本中请可以仅改变抽油机的平衡配重部分而不用改变抽油机的其它装置和性能。因此本申请的抽油机动平衡适时自动调节装置还可以很好的应用于旧有产品的改造，具有巨大的经济价值。最后说明的是，对于本申请所提出的抽油机动平衡适进自动调节装置及其控制方法，无论将其用于新产品制造，还是将其用于旧产品改造，都属于 本申请的发明主旨。
权利要求
1.ー种抽油机动平衡适时自动调节装置，其用于ー种具有曲柄的抽油机，在所述曲柄通过不停的旋转带动抽油机抽油杆所不断重复进行的上、下行过程中，所述抽油机动平衡适时自动调节装置用以控制抽油机的平衡，其特征在于所述抽油机动平衡适时自动调节装置包括一可调式配重部件，该可调式配重部件设在所述曲柄的侧面上，可被控制沿所述曲柄侧面移动以适时的调节抽油机的动平衡。
2.如权利要求I所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述曲柄侧面上以凹入或突出的方式设置有供所述可调式配重部件移动的轨道，该轨道可由曲柄一体构成，也可以在曲柄侧面上单独构成。
3.如权利要求2所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述可调式配重部件包括一可沿所述曲柄侧面移动的载体和一个或多个可拆卸的固定在该载体上的配重块；优选的，所述载体设有使其能够沿所述曲柄轨道容易移动的滑动或滚动结构，进一歩优选的，所述载体的滑动或滚动结构可移动的嵌入在所述曲柄的轨道内。
4.如权利要求3所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述配重块的个数及设置的位置可根据需要进行调整，优选的，当选择多个配重块时，所述多个配重块可根据需要组合在一起，也可根据需要分设在载体的不同位置处，进ー步优选的，所述每ー配重块本身的重量可调，其由多个可拆卸的叠置在一起的配重片构成。
5.如权利要求4所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在干曲柄的另ー侧还设有ー运行中以固定重量固定在曲柄上的固定平衡配重块，曲柄上预留有对该固定平衡配重块进行人工位置调整的多个固定孔。
6.如权利要求1-5任ー项所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述抽油机动平衡适时自动调节装置还包括一可通过自动控制使所述可调式配重部件进行移动的驱动机构，优选的，所述驱动机构通过作用于所述可调式配重部件的载体使可调式配重部件移动。
7.如权利要求6所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述驱动机构或为伺服电机或为液压机构或为电磁驱动机构，当采用伺服电机时，可通过电机丝杠的形式实现机械调整。
8.如权利要求7所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述液压机构包括 液压缸，其内部由一可移动的活塞分隔成两个容量不等的充满液压介质的密闭液压腔，其中位于活塞前端的较大容量的液压腔为第一液压腔，位于活塞后端的较小容量的液压腔为第二液压空，活塞的后端连接ー活塞杆，活塞杆穿过第二液压腔伸出液压缸外与所述可调式配重部件固定在一起；所述第一、第二液压腔之间连接有液压回路； 储液箱，其通过连通管路与液压回路连接，以在连通管路与液压回路相互连通、液压缸活塞移动时用来吸收第一液压腔排出的未被第二液压腔吸入的多余液压介质或向第一液压腔补充第二液压腔的供液不足部分； 所述液压回路与连通管路之间设有流动控制部件，被用来控制所述液压回路与连通管路之间的相互截断或相互连通； 所述液压介质为不可压缩液体，当所述液压回路与连通管路之间相互截断吋，活塞被锁定在某一位置，可调式配重部件不可移动；当所述液压回路与连通管路之间相互连通吋，所述可调式配重部件可在自身重力和离心カ的作用下移动并带动液压缸活塞在第一、第二液压腔之间移动； 进ー步优化的，所述液压缸和储液箱设在所述曲柄轨道的曲柄输出轴ー侧，所述可调式配重部件设在所述曲柄轨道的另ー侧，再进一步优化的，所述储液箱固定在液压缸上。
9.如权利要求7所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述液压机构包括 一设置在可调式配重部件内部并可随可调式配重部件移动的液压缸，其内部由ー活塞分隔成两个容量不等的充满液压介质的密闭液压腔，其中位于活塞前端的较大容量的液压腔为第一液压腔，位于活塞后端的较小容量的液压腔为第二液压腔，活塞的后端连接ー活塞杆，活塞杆穿过第二液压腔伸出液压缸外固定在曲柄上；所述第一、第二液压腔之间连接有液压回路； 储液箱，其通过连通管路与所述第一、第二液压腔之间的液压回路连接，以在连通管路与液压回路相互连通、液压缸活塞移动时用来吸收第一液压腔排出的未被第二液压腔吸入的多余液压介质或向第一液压缸补充第二液压腔的供液不足部分； 所述液压回路与连通管路之间设有流动控制部件，被用来控制所述液压回路与连通管路之间的相互截断或相互连通； 所述液压介质为不可压缩液体，当所述液压回路与连通管路之间相互截断吋，活塞被锁定在某一位置，可调式配重部件不可移动；当所述液压回路与连通管路之间相互连通吋，所述可调式配重部件可在自身重力和离心カ的作用下移动并带动液压缸相对活塞在第一、第二液压腔之间移动； 对于上述结构 还可进一步优化的，所述活塞杆被固定在曲柄轨道的曲柄输出轴ー侧，可调式配重部件设在所述曲柄轨道的另ー侧； 还可进一步优化的，所述密储液箱固定在所述可调式配重部件的配重块上，进ー步优选的，流动控制部件和/或装有所述CPU微处理器的控制箱也固定在可调式配重部件的配重块上； 还可进一步优选的，所述液压缸、储液箱、配重块、载体、控制箱组合为一体，进ー步优选的，所述液压缸、密封式储液箱、配重块、载体、控制箱采用模块式连接。
10.如权利要求8或9所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于其储液箱包括ー缸体，在缸体内形成有ー活塞作用的密封腔；位于所述活塞后端的缸体部分设有ー压カ蓄能弹簧，该压カ蓄能弹簧的一端作用在活塞上，另一端固定在缸体的后壁上；上述连通管路与储液箱的密封腔连接。
11.如权利要求10所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于位于所述储液箱活塞后端的缸体部分为一空气腔，其上设有一通气孔。
12.如权利要求11所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述储液箱活塞的前端设有具有检测密封腔液位作用的锥形液位检测器。
13.如权利要求12所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述活塞的密封腔上还设有加油孔和排空孔。
14.如权利要求8-13任ー项所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述流动控制部件可以为分别布置在连通管路、液压回路上的三个二通电磁阀，也可以为布置在连通管与液压回路之间的具有三通作用的电磁阀，该电磁阀为常闭型，只有在进行抽油机动平衡调节时打开；优选的，所述流动控制部件为布置在连通管与液压回路之间的具有三通作用的电磁阀。
15.如权利要求14所述的所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述具有三通作用的电磁阀为具有限流功能的电磁阀，可同时具有手动和自动控制功能。
16.如权利要求8-15任ー项所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述不可压缩的液压介质可以为纯水或含有防腐、防冻等添加剂的水混合液或机械油、变压器油、液压油、矿物油等单质或混合液体物，优选具有防冻功能的液压油。
17.如权利要求1-16任ー项所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述抽油机动平衡适时自动调节装置还包括能够适时控制所述可调式配重部件移动进行抽油机动平衡调节的控制设备，该控制设备包括 信号采集单元，其包括用于检测抽油机上、下行电流值的电流传感器和用于检测曲柄所处旋转位置的加速度传感器以及用于检测所述可调式配重部件移动情况的位置传感器； CPU微处理器，其具有以下功能 根据上述电流传感器检测的抽油机的上、下行的电流值计算抽油机的平衡度并判断该平衡度是否在设定的范围内； 根据加速度传感器所检测的数据判断曲柄所处的旋转位置及是处于上行还是处于下行过程中； 根据抽油机的平衡度及曲柄所处的旋转位置再判定是否使可调式配重部件移动； 在发出使可调式控制部件移动的指令后，根据位置传感器的数据判定可调式配重部件是否移动且单次移动的距离是否在设定范围内； 根据上述分析结果CPU微处理器作出使可调式配重部件移动或停止的驱动指令。
18.如权利要求17所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述控制设备还包括故障提示単元，进行抽油机动平衡调整吋，如果CPU微处理器根据位置传感器检测到可调式配重部件没有移动，CPU微处理器就不再命令电磁阀进行调整，并做出故障提示；如果检测到可调式配重部件不受控制的自行移动，CPU微处理器会强制抽油机停机，并作出故障提示；进ー步优选的，所述控制设备还包括人机对话单元，进ー步优选的，所述CPU微处理器为可编程控制器。
19.如权利要求18所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于所述电流传感器为设在配电箱10内的电流互感器，其检测的对象电动机电流；所述加速度传感器设位于所述曲柄上(可设在曲柄上的控制箱的电路板上)，所述位置传感器设置在可调式配重部件上，优选的将其跨接在液压缸壁与载体之间。
20.如权利要求17或18或19所述的抽油机动平衡适时自动调节装置，其特征在于当控制可调式配重部件移动的驱动机构为上述权利要求所述的液压机构时，所述CPU微处理器通过控制所述液压机构的流动控制部件使可调式配重部件移动或停止当需要可调式配置部件移动时，在曲柄运转到可调式配重部件可利用自身的重力和离心カ移动的位置吋，控制所述流动控制部件使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通，当需要可调式配置部件锁定在某一位置时，控制流动控制部件使第一液压腔、第ニ液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断；当所述流动控制部件为权利要求14、15所述的具有三通作用的电磁阀时，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通即打开电磁阀；使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断即关断电磁阀。
21.一种抽油机，其特征在于其具有权利要求1-20任ー项所述的抽油机动平衡适时自动调节装置。
22.ー种用于权利要求21所述抽油机的动平衡控制方法，其特征在于 利用电流传感器检测抽油机上、下行的电流值，利用加速度传感器检测曲柄所处的旋转位置，利用位置传感器检测可调式配重部件的移动情況； 将上述检测到的数据传递给CPU微处理器，利用抽油机上、下行的电流值确定抽油机的平衡度并判断是否在设定的范围内、利用加速度传感器的数据判断曲柄所处的旋转位置，之后根据抽油机的平衡度及曲柄所处的旋转位置判定是否使可调式配重部件移动； 当可调式配重部件被控制移动时，利用位置传感器判断可调式配重部件是否移动及单次移动的距离是否在设定的范围内； 根据上述分析结果CPU微处理器作出使可调式配重部件移动或停止的驱动指令； 优选的，所述CPU微处理器控制可调式配重部件毎次移动的距离在IOmm 40mm内和/式所述所述抽油机的平衡度设定值为O. 85 I。
23.如权利要求22所述的抽油机的动平衡控制方法，其特征在于利用所述CPU微处理器作出使所述可调式配重部件移动或停止的驱动指令是 当判定所述抽油机的平衡度低于设定范围的最小值且曲柄旋转角度在180度 360度范围内时(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为O度，也即曲柄旋转到下半周时)，驱动所述可调式配重部件向远离曲柄输出轴侧移动； 当判定所述抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度为O度 180度(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为O度，也即曲柄旋转到上半周时)，驱动所述可调式配重部件靠近曲柄输出轴侧移动； 当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上；当判定所述抽油机的平衡度不在设定的范围内但曲柄旋转角度不在上述相应的角度范围内吋，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上，等待下ー个曲柄运动周期继续进行调整； 当判定可调式配重部件没有移动或单次移动的距离超过设定值吋，将可调式配重部件锁定在曲柄轨道上，进行停机检测。
24.如权利要求23所述的抽油机的动平衡控制方法，其特征在于当所述的可调式配重部件的移动或锁定是通过上述权利要求所述的液压机构实现时，通过控制所述液压机构的流动控制部件使可调式配重部件移动或停止当需要可调式配置部件移动时，在曲柄运转到可调式配重部件可利用自身的重力和离心カ移动的位置时，控制所述流动控制部件使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通，当需要可调式配置部件锁定在某一位置时，控制流动控制部件使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断；当所述流动控制部件为权利要求14、15所述的具有三通作用的电磁阀时，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此连通即打开电磁阀；使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间的连通管彼此隔断即关断电磁阀。
25.如权利要求24所述的抽油机的动平衡控制方法，其特征在于上述利用具有三通作用的电磁阀控制所述可调式配重部件移动的具体方式是 当判定所述抽油机的平衡度低于设定范围的最小值且曲柄旋转角度在180度 360度范围内时(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为O度，也即曲柄旋转到下半周吋)，驱动所述可调式配重部件向远离曲柄输出轴侧移动；打开电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此连通，所述可调式配重部件可在自身重力和离心カ的作用下向远离曲柄输出轴侧移动； 当判定所述抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度为O度 180度范围内时(假设曲柄顺时针旋转，以曲柄旋转到输入轴左侧且平行于地面时的旋转角度为O度，也即曲柄旋转到上半周吋)，打开电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此连通，所述可调式配重部件可在自身重力和离心カ的作用下靠近曲柄输出轴侧移动； 当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此隔断，可调式配重部件被锁定在曲柄轨道上； 当判定所述抽油机的平衡度不在设定的范围内但曲柄旋转角度不在上述相应的角度范围内时，关闭电磁阀，使第一液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此隔断，可调式配重部件被锁定在曲柄轨道上，等待下ー个曲柄运动周期继续进行调整； 当判定可调式配重部件没有移动或单次移动的距离超过设定值时，关闭电磁阀，使第ー液压腔、第二液压腔之间的液压回路与储液箱之间连通管彼此隔断，可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，进行停机检测。
26.如权利要求22或23所述的抽油机的动平衡控制方法，其特征在于当所述流动控制部件为前述权利要求所述的具有三通作用的电磁阀且储液箱为前述权利要求所述的储液箱时，利用所述液压机构控制可调式配重部件适时移动的方法是 当判定抽油机的平衡度小于设定值的最小值且曲柄输出轴带动曲柄旋转角度在180度 360度范围内吋，CPU微处理器控制具有三通作用的电磁阀打开，使第一、第二液压腔之间的液压回路以及与储液箱之间的连通管相互连通，这时可调式配重部件在自身重力和离心カ的作用下向远离曲柄输出轴侧，并带动液压缸的活塞杆及活塞或使液压缸相对活塞及活塞也向远离曲柄输出轴侧移动，这时活塞的第二液压腔的液压介质被压缩，经液压回路向第一液压腔流动，在活塞运动的同时，液压缸第一液压腔产生了吸力，将液压缸第二液压腔的液压介质吸入腔内，因第二液压腔的容量比第一液压腔的容量小，第一液压腔来油不足，又将储液箱的储液腔内的液压介质经连通管路、电磁阀、液压回路吸入液压缸的第一液压腔内，同时储液箱(21)的储液腔(31)内也形成真空吸力，吸引储液箱(21)内活塞(39)并在弹簧(32)压カ的作用下，向储液腔侧移动，同时活塞另ー侧的空气腔内产生真空吸力，空气经通气孔被吸入空气腔内；当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸(16)内的活塞(39)锁定在缸内(16)、可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整。当判定所述抽油机的平衡度高于设定值的最大值且曲柄旋转角度在O度 180度(即曲柄旋转到曲柄输出轴的上方)范围内时，CPU微处理器将电磁阀(36)打开使第一、第二液压腔之间的液压回路以及与储液箱之间的连通管相互连通，这时可调式配重部件在自身重力和离心カ的作用下向曲柄(12)的输出轴侧移动(也即曲柄内側)移动，并推动液压缸(16)的活塞杆(40)及活塞(39)或带动液压缸相对活塞、活塞杆向曲柄输出轴侧移动(也即向内移动)，这时第一液压腔(38)的液压介质被压缩，经液压回路向第二液压腔(37)流动，因为液压缸(16)第一液压腔的容量比第二液压腔(37)大，多余的液压介质经液压回路、电磁阀、连通管路被压送到储液箱(21)内的储液腔(31)，这时储液腔(31)内的容积增大，在压カ的作用下推动活塞(23)向后移动，弹簧(32)被压缩，空气腔(24)内的空气由于被压缩经通气孔(25)压出；当判定所述抽油机的平衡度在设定的范围内，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸(16)内的活塞(39)锁定在缸内(16)、可调式配重部件被锁定在曲柄轨轨道上，从而完成了一次调整； 当判定所述抽油机的平衡度不在设定的范围内且曲柄旋转角度也不在上述相应的 角度范围内时，关闭电磁阀，切断液压回路与连通管之间的连通，使液压缸(16)内的活塞(39)被锁定在缸内(16)，可调式配重部件处于被锁定状态，等待下ー个曲柄运动周期继续进行调整时移动； 优选的，以不可压缩的具有防冻功能的液压油作为液压介质。
27.如权利要求22-26任一项所述的抽油机的动平衡控制方法，其特征在于所述控制方法还包括故障提示步骤在进行抽油机上述动平衡调整吋，如果CPU微处理器根据位置传感器检测到可调式配重部件没有移动，CPU微处理器就不再命令电磁阀进行调整，并做出故障提示；如果检测到可调式配重部件不受控制的自行移动，CPU微处理器会强制抽油机停机，并作出故障提示。
28.如上述权利要求述的抽油机的动平衡控制方法，其特征在于所述CPU微处理器控制可调式配重部件毎次移动的距离在IOmm 40mm内和/或所述所述抽油机的平衡度=下行最大电流/上行最大电流，优选设定值为O. 85 I。
29.如上述权利要求所述的控制方法，其特征在于上述控制方法中，当电磁阀已被控制开启，而可调式配重部件的移动未达到需要调整的预定位置时，如果此时曲柄的旋转角度已经超过可调式配重部件的重力作用范围吋，CPU微处理器会关闭电磁阀，并在曲柄下一个运动周期进行再次调整。
30.如上述权利要求所述的控制方法，其特征在于当对抽油机平衡度的调整不能在曲柄一个运动周期内达到设定范围时，在曲柄下一个运动周期进行再次调整，通过多次逐次逼近的调整方式，直到上行电流与下行电流的值的比值在抽油机所设定的动平衡度范围内不再调整。
31.如上述权利要求所述的控制方法，其特征在于在进行上述抽油机的平衡度小于设定值的最小值时或高于设定值的最大值时的动平衡调节时，只要曲柄输出轴带动曲柄旋转到相应的水平位置时就开始使可调式配重部件移动。
32.一种抽油机，其采用权利要求22-31任ー项所述的动平衡控制方法。
33.一种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机为带有曲柄和平衡配重块的游梁式抽油机，改进前所述平衡配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的ー侧，其特征在于改进曲柄和平衡配重块整体，使其改进后成为权利要求1-20任一项所述的曲柄和可调式平衡控制装置。
34.一种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机原来为带有曲柄和平衡配重块的游梁式抽油机，改进前所述配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的ー侧，其特征在于将原有所述平衡配重块改进成如权利要求1-20项任ー项所述的可调式配重部件或在原有曲柄的另ー侧面増加如权利要求1-20项任ー项所述的可调式配重部件。
35.一种改进抽油机平衡控制能力的方法，该抽油机原来为带有曲柄和平衡配重块的游梁式抽油机，改进前所述配重块在抽油机运行过程中是以固定的重量、固定的位置设置在所述曲柄的ー侧，其特征在于在保留原有曲柄和平衡配重块的基础上，在曲柄和平衡配重块之间增加如权利要求3-20项任ー项所述的载体。
36.如权利要求35所述的改进抽油机平衡控制能力的方法，其特征在于为该载体设置如权利要求8-20任一项所述的驱动机构及控制设备。
全文摘要
本申请提供了一种抽油机动平衡适时自动调节装置及利用该装置改进现有带有曲柄和固定平衡配重块的抽油机的方法。为此，本申请不但提出将抽油机动平衡适时自动调节装置的可调式配重部件设置在曲柄的侧面上，还提出使可调式配重部件适时在曲柄侧面上移动能更好的调节抽油机的动平衡；进一步的，本申请还提出，可调式配重部件包括一可沿所述曲柄侧面移动的载体和一个或多个可拆卸的设置在该载体上的配重块且由一液压机构驱动载体、并由带有CPU微处理器的控制设备检测抽油机的动平衡度并适时控制液压机构，则可实现对抽油机的适时动态平衡控制，从而在提高抽油机动平衡控制能力的同时获得节约电能、降低生产成本的效果。
文档编号E21B43/00GK102817588SQ20121000435
公开日2012年12月12日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者孙显清, 孙琪雅, 赵华 申请人:孙显清