基于飞轮储能技术的动能平衡节能抽油机的制作方法

本实用新型涉及飞轮储能技术领域，具体涉及一种基于飞轮储能技术的动能平衡节能抽油机。

背景技术：

游梁式抽油机以其结构简单、操作简便、维护方便，可靠性高等优点，在油田机械采油中占主导地位，但由于受周期性交变载荷的影响，运行过程减速箱曲柄轴扭矩波动较大甚至出现负扭矩而使电机被拖动加速进入发电状态，正是由于这种扭矩特性，使游梁式抽油机的电能利用率及系统效率很低。

飞轮储能技术作为一种清洁、高效、易于控制的新型能源储备技术，应用于石油领域，可合理耗散能量，能够提高能量综合利用率，有效降低能源消耗量，减小环境污染压力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现有游梁式抽油机的不足，提出了将飞轮储能技术利用于抽油机设备中的一种基于飞轮储能技术的动能平衡节能抽油机。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种基于飞轮储能技术的动能平衡节能抽油机，包括游梁式抽油机设备和动能平衡设备，所述游梁式抽油机设备包括抽油杆、悬绳器、驴头、支架、底座、游梁、曲柄、连杆、横梁、配重杠铃、平衡块、减速箱、皮带轮、皮带和电机，所述动能平衡设备包括超越离合器、轴承箱、动态飞轮储能装置、飞轮；电机与皮带轮之间通过超越离合器、皮带相连；超越离合器通过皮带与动态飞轮储能装置连接传动。

优选地，所述配重杠铃采用下偏杠铃，所述支架、减速箱、电机、动态飞轮储能装置均固定于底座。

优选地，所述超越离合器通过联轴器与电机轴连接，控制电机与抽油机、飞轮之间的动力传输。

优选地，所述动态飞轮储能装置与飞轮、皮带同轴相连。

优选地，所述飞轮外侧设有轴承箱，内有支撑轴承及润滑油，轴承箱固定于底座。

优选地，所述超越离合器采用单向楔块超越离合器，所述电机采用三相异步电机。

优选地，所述飞轮采用碳纤维飞轮转子。

优选地，所述底座在飞轮下方开设有槽。

本实用新型在游梁式抽油机设备的基础上添加动能平衡设备，工作时电机通过超越离合器带动皮带轮和飞轮运转，飞轮提速后依靠惯性旋转，耗功极少，随着抽油机驴头行程的改变，导致电机负载变化：当抽油机加速运行时，皮带轮转速超过电机轴转速，楔块式超越离合器脱开使皮带轮与电机断开传动，但皮带轮与飞轮继续保持传动，抽油机一部分能量转化为动态飞轮的动能，有效的抑制了曲柄运动速度，使其转速不致过高，从而在不拖动电机发电的情况下，保证抽油机稳定运行，而该过程中飞轮吸收的动能被动态飞轮储能装置储存或输出，当皮带轮转速降低到与电机转速相同时，超越离合器重新楔合，电机继续驱动抽油机进行。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型加入动能平衡设备后，飞轮转速随负载力变化而波动，吸收行程中的扭矩冲击，电机转速波动和扭矩波动将降低，保证了功率的稳定，对电机具有很好的保护效果。

本实用新型中动态飞轮储能装置通过飞轮转速的升降存储能量，平衡电机转速和载荷波动，通过转速与输出效率公式计算，本设计可将电动机输出功率提高8％以上，按照国内电机平均效率90％计算，电机效率可提高七个百分点。

附图说明

图1为基于飞轮储能技术的动能平衡节能抽油机示意图(主视)。

其中，1为抽油杆，2为悬绳器，3为驴头，4为支架，5为曲柄，6为连杆，7为横梁，8为游梁，9为配重杠铃，10为平衡块，11为减速箱，12为皮带轮，13底座。

图2为动能平衡设备示意图(主视)。

其中，14为超越离合器，15为皮带，16为飞轮，17为轴承箱，18为动态飞轮储能装置。

图3为动能平衡设备示意图(俯视)。

其中，19为电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：

如图1所示，一种基于飞轮储能技术的动能平衡节能抽油机，包括游梁式抽油机设备和动能平衡设备，所述游梁式抽油机设备包括抽油杆1、悬绳器2、驴头3、支架4、底座13、游梁8、曲柄5、连杆6、横梁7、配重杠铃9、平衡块10、减速箱11、皮带轮12、皮带15和电机19，所述动能平衡设备包括超越离合器12、轴承箱17、动态飞轮储能装置18、飞轮 16；电机19与皮带轮12之间通过超越离合器14、皮带15相连；超越离合器14通过皮带 15与动态飞轮储能装置18连接传动。

配重杠铃9采用下偏杠铃，支架4、减速箱11、电机19、动态飞轮储能装置18均固定于底座13。

超越离合器14通过联轴器与电机19轴连接，控制电机19与抽油机、飞轮16之间的动力传输；动态飞轮储能装置18与飞轮16、皮带15同轴相连；飞轮16外侧设有轴承箱 17，内有支撑轴承及润滑油，轴承箱17固定于底座13。

超越离合器14采用单向楔块超越离合器，电机19采用三相异步电机；飞轮16采用碳纤维飞轮转子；底座13在飞轮16下方开设有槽。

本实用新型在游梁式抽油机设备的基础上添加动能平衡设备，工作时电机19通过超越离合器14带动皮带轮12和飞轮16运转，飞轮16提速后依靠惯性旋转，耗功极少，随着抽油机驴头3行程的改变，导致电机19负载变化：当抽油机加速运行时，皮带轮12转速超过电机19轴转速，楔块式超越离合器14脱开使皮带轮12与电机19断开传动，但皮带轮 12与飞轮16继续保持传动，抽油机一部分能量转化为动态飞轮16的动能，有效的抑制了曲柄5运动速度，使其转速不致过高，从而在不拖动电机19发电的情况下，保证抽油机稳定运行，而该过程中飞轮16吸收的动能被动态飞轮储能装置18储存或输出。当皮带轮12 转速降低到与电机19转速相同时，超越离合器14重新楔合，电机19继续驱动抽油机进行。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。